Визначення водопоглинення цегли

Лабораторна робота № 1

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Будівельні матеріали містять комплекс фізичних властивостей які являють здатність матеріалів реагувати на вплив фізичних факторів – гравітаційних, тобто заснованих на законі земного тяжіння, теплових, водного середовища, акустичних, електричних тощо. Числові показники фізичних властивостей визначаються за допомогою методів та приладів. Нижче розглянемо деякі фізичні властивості матеріалів.

1.1 Визначення істинної густини будівельних матеріалів

Істинна густина – маса одиниці об‘єму однорідного матеріалу в абсолютно щільному стані, тобто без урахування пор та пустот, визначається за формулою:

 

, (1.1)

де ρ_і – істинна густина, г/см³, кг/м³;

m – маса зразка г, кг;

V_a –об‘єм зразка в абсолютно щільному стані, см³, м³.

У зв‘язку з тим, що більшість будівельних матеріалів пористі, для визначення об‘єму щільної маси зразка, його попередньо висушують до постійної маси і роздрібнюють до проходження крізь сито, яке має 980 отв/см² (розмір отворів – 0,2 мм). Абсолютний об‘єм сипких матеріалів зі щільними зернами (пісок кварцовий) визначають без попереднього роздрібнення.

Залежно від потрібної точності визначення густини досліджуваного матеріалу випробування проводять різними методами. Більш точне визначення істинної густини проводять в спеціальному приладі – об‘ємомірі (прилад Ле Шательє – Кандло).

Для проведення випробування потрібно наступне обладнання:

- об‘ємомір (прилад Ле Шательє – Кандло);

- порцелянова чашечка;

- колба з водою кімнатної температури 15-20⁰ С;

- тарілкоподібні ваги з важками;

- фільтрувальний папір;

- досліджуваний матеріал.

Прилад Ле Шательє – Кандло (рис.1.1) являє собою колбу з вузьким та довгим горлом, яке має розширення, що розміщується в середній частині. На горлі колби вище та нижче розширення нанесені дві риски, об’єм між якими дорівнює 20 см³.

Якщо випробуванню підлягає матеріал, що не реагує з водою, то прилад до випробування заповнюється дистильованою водою; при дослідженні матеріалів, що реагують з водою (наприклад, гіпс або цемент), колбу заповнюють гасом або іншою інертною рідиною відносно даного матеріалу. Рідину наливають до нижньої нульової риски, встановлюючи рівень за нижнім меніском.

Підготовлений до випробування матеріал зважують в порцеляновій чашечці з точністю до 0,01г у кількості 100г. Окремо чашечку зважувати не потрібно. Після наповнення приладу до нульової позначки, шийку об‘ємоміра та скляну лійку протирають фільтрувальним папером. Крізь лійку приладу обережно, невеликими порціями всипають матеріал.

Коли рідина в приладі підніметься до верхньої позначки (20см³) всипання матеріалу припиняють. Матеріал, що замішується у чашечці, знову зважують разом з чашечкою. Різниця зважувань являє собою масу матеріалу, що був всипаний в прилад (об‘єм 20 см³).

Дослід виконується два рази. Результат випробування заноситься до лабораторного журналу (табл. 1.1).

Істинна густина матеріалу визначається за формулою:

, (1.2)

де m₁ – маса матеріалу, що був взятий для дослідження (разом з посудом), г;

m₂ – маса залишку матеріалу (разом з посудом), г;

V – абсолютно щільний об‘єм матеріалу, см³.

Таблиця 1.1

Визначення істинної густини матеріалу стандартним методом

Матеріал: пісок кварцовий (абсолютно щільний, сипкий)

 

Показники	Розмірність	Результати
Маса матеріалу, що був взятий для дослідження (разом з посудом)	г
Маса залишку матеріалу (разом з посудом)	г
Маса матеріалу, що був всипаний в прилад	г
Об‘єм витисненої рідини	см3
Продовження таблиці 1.1
Абсолютно щільний об‘єм матеріалу	см3
Істинна густина матеріалу	г/см3
Середнє значення істинної густини матеріалу	г/см3

1.2 Визначення густини рідини

Для проведення випробувань потрібне наступне обладнання: скляний циліндр, набір ареометрів.

Густина рідини визначається за допомогою ареометра. Рідину, що випробовується, вливають в скляний циліндр. Потім у неї занурюють ареометр, який залежно від густини рідини встановлюється на певному рівні (рис.1.2), за шкалою ареометра беруть відлік, який виражає величину густини рідини (г/см³; кг/м³).

Слід мати на увазі, що відлік за шкалою беруть зверху вниз. Потрібно слідкувати за тим, щоб ареометр вільно плавав у рідині.

Результат випробування заноситься до лабораторного журналу (табл.1.2).

Таблиця 1.2

Визначення густини рідкого матеріалу

№	Найменування рідини	Розмірність	Показники приладу (густина)
	Вода питна	г/см3 (кг/м3)
	Розчин кухонної солі	г/см3 (кг/м3)
	Мастило машинне	г/см3 (кг/м3)

1.3 Визначення середньої густини зразка правильної геометричної форми

Середня густина – маса одиниці об‘єму матеріалу в природному стані разом з порами (пустотами), що визначається за формулою:

, (1.3)

де ρ₀ – середня густина, г/см³, кг/м³;

m – маса зразка, г, кг;

V – об‘єм зразка, см³, м³.

Випробування проводять на зразках, які висушені до постійної маси. Коли зразок має правильну геометричну форму, його об‘єм визначають вимірюванням довжини, ширини, діаметра, а масу визначають зважуванням.

Для проведення дослідження потрібно наступне обладнання:

- штангенциркуль (точністю до 0,1 мм) або сталева лінійка з поділками (точністю до 0,5 мм);

- технічні ваги з важками.

Вимірювальним приладом вимірюють розміри зразка та, беручи середнє трьох вимірювань кожного елемента, обчислюють його об’єм (рис.1.3), потім зразок зважують з точністю до 1 г.

За формулою (1.3) визначають середню густину зразка. Результат випробування заноситься до лабораторного журналу (табл.1.3).

Таблиця 1.3

Визначення середньої густини зразка правильної геометричної форми

Матеріал: куб з цементно-піщаного розчину

Показники	Розмір-ність	Результати
Розміри зразка: довжина (а)	см
ширина (b)	см
висота (h)	см
Об‘єм зразка	см3
Маса зразка	г
Середня густина зразка	г/см3, (кг/м3)
Середнє значення середньої густини	г/см3, (кг/м3)

1.4 Визначення середньої густини зразків щільних матеріалів неправильної форми

У тому випадку, коли зразок матеріалу має довільну форму, для визначення його об‘єму користуються методом, заснованим на витисненні зразком з посудом води або іншої рідини, практично інертної по відношенню до матеріалу, що досліджується. Залежно від ступеня точності визначення, що вимагається для цієї мети, застосовують різні прилади: мірний градуйований циліндр, металевий об‘ємомір. Розглянемо метод гідростатичного зважування зразка в воді. Цей метод заснований на законі Архімеда, згідно з яким, тіло що занурене у воду (рідину), втрачає в своїй вазі стільки, скільки важить витиснена вода (рідина). Для випробування потрібно наступне обладнання:

- технічні ваги з важками;

- посудина з водою;

- зразок із щільного матеріалу неправильної форми.

Зразок, що підлягає випробуванню, попередньо насичують водою до постійної маси, зважують на повітрі, потім занурюють в посудину з водою, закріплюючи на нитці гачка однієї з чашок вагів (рис. 1.4), визначають масу зразка у воді. Різниця у вазі зразка на повітрі та у воді буде відповідати об‘єму зразка, що досліджується.

Густину пористих матеріалів визначають таким саме чином, але попередньо зразки покривають тонким шаром парафіну. Густина зразків обчислюється за формулою (1.4).

(1.4)

 

де ρ₀ – середня густина зразка, г/см³;

m – маса зразка на повітрі, г;

m₁ – маса зразка у воді, г;

ρ_в – густина води, г/см³

Результат випробування заноситься до лабораторного журналу (табл. 1.4).

Таблиця 1.4

Визначення густини зразка щільного матеріалу неправильної форми.

Матеріал: зразок з гранітного щебеню

Показники	Розмір-ність	Результати
Маса зразка на повітрі	г
Маса зразка у воді	г
Втрата у масі при зануренні у воду	г
Об‘єм зразка (рівний об‘єму витисненої води)	см3
Густина зразка	г/см3
Середнє значення густини зразків	г/см3

 

1.5 Визначення середньої (насипної) густини зразка сипких (пухких) матеріалів

Середня (насипна) густина сипких матеріалів визначається шляхом зважування стандартних об‘ємів (мірна посудина), які заповнені матеріалами.

Для здійснення випробування необхідне наступне обладнання:

- стандартна лійка для сипких матеріалів;

- мірна посудина об‘ємом 1 л;

- технічні ваги з важками.

Випробування проводять в наступному порядку.

Зважують мірну посудину. Установлюють її під лійку, заповнюють посудину піском з надлишком до утворення конусу нормального осипання. Надлишок обережно знімають лінійкою. Зважують посудину з піском (рис.1.5).

Насипну густину обчислюють за формулою:

(1.5)

де m₁ – маса мірної посудини, г;

m₂ – маса мірної посудини разом з піском, г;

V₁ – об‘єм мірної посудини (1000 см³).

Результати випробування заносяться до лабораторного журналу (табл.1.5).

Таблиця 1. 5

Визначення середньої (насипної) густини сипкого матеріалу. Матеріал: пісок кварцовий (абсолютно щільний, сипкий)

Показники	Розмір-ність	Результати
Маса мірної посудини разом з піском	г
Маса мірної посудини	г
Маса матеріалу	г
Об‘єм матеріалу (який дорівнює об‘єму мірної посудини)	см3
Середня густина матеріалу	г/см3 (кг/м3)
Середнє значення середньої густини матеріалу	г/см3 (кг/м3)

1.6 Визначення пористості (порожнистості) матеріалів

Пористість характеризується наявністю пор (пустот) в матеріалі, тобто об‘єм пор відноситься до об‘єму зразка. Пористість може бути визначена за відомими істинною густиною та середньою густиною за формулою:

(1.6)

де П – пористість (порожнистість), %;

ρ_і – істинна густина, г/см³, кг/м³;

ρ₀ – середня (насипна) густина, г/см³, кг/м³.

Пористість матеріалу, наприклад піску, характеризується порожнистістю, якщо кожне зерно піску являє собою щільне тіло. Порожнистість (пористість) піску обчислюють на основі результатів визначення середньої (насипної) густини (див. дослід 1.5). Результат обчислення заноситься до лабораторного журналу (табл. 1.6).

Таблиця 1.6

Визначення пористості (порожнистості) матеріалів

Матеріал: пісок кварцовий (абсолютно щільний, сипкий)

Показники	Розмір-ність	Результати
Істинна густина піску	г/см3
Середня (насипна) густина піску	г/см3
Пористість піску	%
Середнє значення	%

 

Лабораторна робота № 2

МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Механічні властивості характеризують здатність матеріалу чинити опір усім видам зовнішнього впливу з прикладенням сили.

Визначення механічних властивостей будівельних матеріалів дозволяє обрати раціональну галузь їх застосування в конструкціях.

До механічних властивостей відносять деформаційні властивості, які включають в себе: пружність, пластичність, лінійність, коефіцієнт конструктивної якості, твердість, стираність, знос, а також довговічність, надійність тощо.

У даній лабораторній роботі визначається міцність будівельних матеріалів. Залежно від навантажень, що сприймає матеріал, розрізняють міцність на стиск, вигин, розтяг, удар та ін. Ці навантаження є найбільш характерними для будівельних матеріалів.

Природні (граніт) та штучні (бетон) кам’яні матеріали добре чинять опір стиску, а згину та розтягу в 10-15 разів гірше. Метал та деревина добре сприймають розтягуючі та згинаючі навантаження. Враховуючи це, вказані матеріали використовують в конструкціях, що підлягають саме цим навантаженням.

Міцність – властивість матеріалу чинити опір руйнуванню під дією внутрішніх напружень, які викликані зовнішніми силами. Вона характеризується границею міцності, тобто напруженням у матеріалі конструкції або зразка, яке відповідає тому навантаженню, при якому зразок руйнується.

Границю міцності визначають в результаті досліджень на стандартних зразках, які мають певні розміри і форми. Міцність будівельних матеріалів залежить від ряду факторів будови, густини, неоднорідності, пористості, вологості, динамічних дій та інше.

2.1 Визначення границі міцності на стиск

Границя міцності на стиск являє собою основну технічну характеристику багатьох будівельних матеріалів, її доводиться застосовувати при всіх дослідженнях будівельних матеріалів.

Границю міцності на стиск визначають на зразках правильної геометричної форми у вигляді кубів, циліндрів (рис. 2.1).

Зразки циліндричної форми виготовляють з бурового керна: їхній діаметр залежить від розмірів бурової коронки, а висота повинна бути не більше їхніх двох діаметрів. Зразки у формі куба можуть мати розміри залежно від міцності і пористості матеріалу. Зразки щільних матеріалів приймають меншого розміру, а пористі зразки - більшого.

Для проведення дослідження на стиск застосовують спеціальні машини, що працюють згідно з принципом гідравлічного преса. Вони мають різні розміри і розвивають різні за величиною зусилля залежно від міцності випробуваних матеріалів. Машини складаються з трьох головних частин:

- пристосування для закріплення зразків;

- пристрою для створення тиску;

- вимірника тиску.

Пристосування для закріплення зразків, що забезпечує одержання правильних результатів при випробуванні, повинне задовольняти двом наступним умовам:

1) поверхні, що передають тиск на зразок, повинні щільно зіштовхуватися з усією площею грані зразка;

2) рівнодіюча тиску повинна збігатися з геометричною віссю зразка.

Спеціальний пристрій повинен забезпечувати плавне підвищення тиску на зразок з визначеною швидкістю, без поштовхів.

Для обчислення границі міцності за результатами випробування використовують формулу:

(2.1)

 

де R_ст - границя міцності на стиск, (кгс/см²); МПа, 1МПа = 10 кгс/см²

Р_руйн - руйнівне навантаження, кгс;

S - первинна площа зразка, що сприймає навантаження, см².

Для проведення випробування потрібне наступне обладнання і матеріали:

- гідравлічний прес;

- штангенциркуль;

- досліджувані зразки.

Зразок: куб з цементно-піщаного розчину.

Результати випробувань заносять до лабораторного журналу (табл. 2.1).

Таблиця 2.1

Визначення границі міцності на стиск

	Назва показників	Розмір-ність	Результати
	Розміри поперечного перерізу зразка: довжина	см
	ширина	см
	Площа поперечного перерізу	см2
	Руйнівне навантаження	кгс

Продовження таблиці 2.1

	Границя міцності на стиск зразка	кгс/см2 (МПа)
	Середнє значення границі міцності на стиск матеріалу	кгс/см2 (МПа)

 

2.2 Визначення границі міцності на розтяг

a:b =1:10; с: d =1:5; 1-зразок "вісімка" Рис. 2.2. Схема випробу-вання матеріалу на розтяг на приладі Михаеліса

Границю міцності на розтяг визначають на розривних машинах. Зразки випробовуваного будівельного матеріалу з різним за площею перерізом виготовляють у вигляді "вісімок" з захватами або без них (рис. 2.2).

У даній лабораторній роботі границю міцності на розтяг визначають на важільному приладі Михаеліса зі співвідношенням важелів 1:50.

Границю міцності на розтяг будівельного матеріалу визначають за формулою (2.2)

(2.2)

Результати випробувань заносять до лабораторного журналу (табл.2.2).

Необхідне обладнання і матеріали:

- прилад Михаеліса;

- штангенциркуль;

- зразок „вісімка”

Зразок: „вісімка” з затверділого гіпсового тіста.

Таблиця 2.2

Визначення границі міцності на розтяг

	Назва показників	Розмірність	результати
	Розміри зразка: довжина	см
	ширина	см
	Площа поперечного перерізу зразка	см2
	Руйнівне навантаження	кгс
	Границя міцності на розтяг зразка	кгс/см2 (МПа)
Продовження таблиці 2.2
	Середнє значення границі міцності на розтяг	кг/см2 (МПа)

2.3 Визначення границі міцності на поперечний вигин

Дуже часто будівельний матеріал у конструкції працює на вигин, наприклад, ригель, балка. При випробуваннях зразки будівельних матеріалів виготовляють у вигляді балочок (прямокутний паралелепіпед). Випробовуваний зразок установлюють симетрично на дві циліндричні опори; руйнівне навантаження прикладається зверху посередині також на циліндричну опору.

1- зразок 40×40×160 (мм); 2- опори циліндричні Рис. 2.3 Схема випро-бування матеріалу на вигин на машині «МИИ-100»:

У даній лабораторній роботі для визначення границі міцності на поперечний вигин використовують машину «МИИ-100». Машину «МИИ-100» використовують для стандартних визначень механічних властивостей будівельних матеріалів, наприклад, з цементу і гіпсу. Необхідне обладнання і матеріали: - машина «МИИ-100»; - штангенциркуль; - випробувальний зразок. Границя міцності на поперечний вигин в загальному випадку, МПа (кгс/см2).

 

, (2.3)

де Р_руйн -руйнівне навантаження, кгс;

l - відстань між опорами, см;

b і h - боки перерізу зразка, см.

Необхідне обладнання і матеріали:

- машина «МИИ-100»;

- штангенциркуль;

- випробувальний зразок.

Величину границі міцності на вигин будівельного матеріалу визначають на лічильнику машини «МИИ-100».

Зразок: прямокутний паралелепіпед з затверділого цементно-піщаного розчину або гіпсового тіста.

Результати випробувань заносять до лабораторного журналу (табл. 2.3)

 

Т а б л и ц я 2.3

Визначення границі міцності на поперечний вигин

Назва показників	Розмірність	Результати
	Розміри зразка ширина	см
	висота	см
	Відстань між центрами опор	см
	Показання лічильника приладу	кгс/см2
	Середнє значення границі міцності на поперечний вигин	кгс/см2

Визначення опору удару

Опір удару - це властивість матеріалу пручатися руйнуванню під впливом одного або багаторазово миттєво прикладених механічних зусиль. Будівельний матеріал піддається таким механічним навантаженням у будівельних конструкціях, наприклад, фундаментах пресів, ковадел та ін.

Будівельні матеріали випробують на копрах, наприклад, копрі Педжа (рис.2.4).

Міцність матеріалу характеризується роботою удару, що руйнує матеріал, чи питомою роботою вантажу, що приходиться на одиницю об'єму:

; , (2.4)

де A – робота при переміщенні вантажу;

V – об’єм матеріалу, см³;

m – маса вантажу, кгс;

g – прискорення вільного падіння, ;

n – кількість зроблених ударів.

Для проведення випробувань необхідне наступне обладнання і матеріали:

- копер Педжа;

- штангенциркуль;

– випробувальний зразок.

Зразок: циліндр з затверділого гіпсового тіста.

Результати випробувань будівельного матеріалу на опір удару заносять до лабораторного журналу (табл. 2.4).

Таблиця 2.4

Визначення опору удару

Показники	Розмірність	Результати
Розміри зразка:
діаметр	см
висота	см
Об’єм зразка	см3
Маса падаючого вантажу	кгс
Номер удару, при якому зразок зруйнувався
Опір удару	кгс×см/см3 (Дж/см3)
Середнє значення опору удару	кгс×см/см3 (Дж/см3)

 

Лабораторна робота №3

ЦЕГЛА КЕРАМічна

Цегла керамічна – найбільш розповсюджений керамічний будівельний матеріал являє собою штучний камінь встановленої форми і розміру, виготовлений шляхом формування і випалу з глини з виснаженими добавками або без них (рис. 3.1).

Цеглу застосовують для мурування зовнішніх і внутрішніх стін та інших елементів будинків і споруд, а також для виготовлення стінових панелей і блоків.

До програми лабораторних випробувань внесені наступні властивості.

3.1. Визначення середньої густини (об’ємної маси) цегли

Висушена до постійної маси цегла керамічна повинна мати середню густину понад 1600 кг/м³. Для її визначення цеглу зважують з похибкою до 1 г. Штангенциркулем вимірюють (у см) довжину, ширину і товщину цегли по серединах його граней. Об'єм цегли знаходять за допомогою множення раніше отриманих показників між собою. Знаючи масу й об'єм цегли, обчислюють її середню густину, кг/м³.

, [г/см³; кг/м³], (3.1)

де т - маса сухої цегли, г;

V - об'єм цегли, см³.

Прилади та обладнання: цегла керамічна, терези, штангенциркуль.

Отримані результати заносять до лабораторного журналу (табл. 3.1).

Таблиця 3.1

Визначення середньої густини (об'ємної маси)

№ зразка	Розміри, см	Об'єм, см3	Маса зразка, г	Середня густина зразка, г/см3, (кг/м3)	Середнє значення середньої густини, г/см3, (кг/м3)
довжина	ширина	висота

Визначення водопоглинення цегли

Водопоглинення цегли, висушеної до постійної маси, повинне бути не менше 8 %. Для визначення водопоглинення зразки цегли висушують за температури 105-110 ºС до постійної маси. Висушені зразки встановлюють вертикально на дно посудини, після чого посудину наповняють водою настільки, щоб її рівень відповідав 1/3 висоти цегли. У такому стані зразки витримують протягом 12 год., після чого додають у посудину води до рівня, що відповідає 1/2 висоти цегли, і знову витримують у воді 12 год. Потім посудину наповняють водою до повного занурення зразків і в такому положенні витримують їх протягом 24 год. (рис. 3.2), після чого виймають, дають стекти воді, обтирають вологою тканиною і зважують з похибкою до 1 г.

Штангенциркулем або металевою лінійкою вимірюють по серединах граней довжину, ширину і товщину цеглин. За отриманими даними обчислюють об’єм цегли.

Водопоглинення цегли, %, обчислюють за формулами (за масою В_м і об’ємом В_о):

(3.2)

За масою

За об’ємом (3.3)

 

де m_н – маса насиченої водою цегли, г;

m_с – маса сухої цегли, г;

V – об’єм цегли, см³.

Знаючи водопоглинення за масою і середню густину, обчислюють (для перевірки) водопоглинення цегли за об'ємом:

, (3.4.)

де ρ₀ – середня густина цегли, г/см³.

Результати випробувань заносять до лабораторного журналу (табл. 3.2).

 

Таблиця 3.2

Визначення водопоглинення за масою та об’ємом

№ зразка	Розміри, см	Об'єм, см3	Маса, г	Середня густина, г/см3	Водопо-глинення,%	Середнє водопоглинення,%
Дов-жина	Ширина	Висота	Сухого	Наси-ченого водою	За масою	За об’є- мом	За масою	За об’є- мом

3.3. Визначення границі міцності на стиск цегли

Для визначення цього показника у встановленому порядку відбирають п'ять зразків цегли і розпилюють по ширині на дві рівні частини. Обидві половинки накладають одна на одну поверхнями розпилу в протилежні боки. Шов між цими половинками заповнюють цементним тістом з цементу марки 300 шаром не більше 5 мм. Тим же тістом шаром не більше 3 мм покривають обидві рівнобіжні ребру поверхні. Склеєні цементним тістом зразки, близькі за формою куба, повинні мати поверхні, взаємно рівнобіжні і перпендикулярні бічним граням. Зразки до випробування витримують на повітрі в приміщенні протягом 3-4 діб за температури 15±5 °С. Перед випробуванням металевою лінійкою за площиною склеювання половинок вимірюють ширину і довжину зразка. Площу поперечного перерізу зразка обчислюють за допомогою множення отриманих розмірів. Випробують зразки на гідравлічному пресі, при чому тиск під час випробування повинний передаватися плавно, без струсів і поштовхів, перпендикулярно його поверхні (рис. 3.3).

Границю міцності на стиск цегли, кгс/см² (МПа), визначають за формулою:

(3.5)

 

де P_тах - руйнівне навантаження, кгс(н);

S - площа поперечного перерізу зразка, см².

Середнє значення границі міцності на стиск цегли обчислюють як середнє арифметичне з результатів випробування зразків. Відмічають також найменше значення границі міцності зразка з п'яти випробувань. Результати випробувань заносять до табл. 3.3.

Таблиця 3.3

Визначення границі міцності на стиск цегли керамічної

Номер зразка	Розміри поперечного перерізу, см	Площа поперечного перерізу, см2	Руйнівне навантаження, кг/см2 (МПа)	Середнє значення, кг/см2 (МПа)
a	b

3.4 Визначення границі міцності на вигин цегли

Для цього випробування у встановленому порядку відбирають п'ять цеглин. Кожну цеглу підготовляють для випробування за схемою роботи балки, що вільно лежить на двох опорах. На широкі грані цегли наносять за рівнем три смужки з цементного тіста шириною 2-3 см; одну смужку - посередині верхньої грані і дві - по краях нижньої так, щоб відстань між серединами смужок (проліт) дорівнювала 20 см. Тісто готують з води і цементу марки 300-400. Після нанесення смужок зразки витримують у приміщенні протягом 3-4 діб за температури 15±5°С. Перед випробуванням металевою лінійкою вимірюють товщину цегли і її ширину. Цеглу вкладають на дві циліндричні опори діаметром 20-30 мм. Навантаження від преса передається через верхній ролик діаметром 20-30 мм. Звичайно для цього випробування застосовують преси, що розвивають навантаження

 

в 5 тс (5000 кг). Випробування здійснюють при плавній подачі навантаження до перелому цегли (рис. 3.4).

Границю міцності на вигин цегли, кгс/см² (МПа), визначають за формулою (3.6):

(3.6)

 

де Р_mах - руйнівне навантаження, кгс;

l - довжина прольоту між опорами, дорівнює 20 см;

b – ширина цегли, см;

h - товщина (висота) цегли, см.

Середнє значення границі міцності на вигин цегли обчислюють, як середнє арифметичне з результатів випробування п'яти зразків. При цьому визначають також найменшу з п'яти випробувань границю міцності на вигин цегли.

Результати визначення границі міцності на вигин цегли заносять до лабораторного журналу (табл. 3.4).

Таблиця 3.4

Визначення границі міцності на вигин цегли керамічної

№ зразка	Розміри поперечного перерізу, см	Відстань між опорами, ℓ, см	Руйнівне навантажен-ня P, кгс/см2	Границя міцності на вигин, кг/см2 (МПа)	Середнє значення границі міцності на вигин, кг/см2 (МПа)
b	h

Визначення марки цегли

ДСТУ встановив наступні марки цегли керамічної: 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300 кгс/см². Для визначення марки цегли необхідно знати такі показники: середня границя міцності на стиск цегли для п'яти зразків; найменша границя міцності на вигин для окремого зразка; середня границя міцності на вигин п'яти зразків цегли; найменша границя міцності на вигин цегли для окремого зразка.

При визначенні марки цегли слід керуватися нормативними вимогами ДСТ 530-80, представленими в табл. 3.5.

Результати визначення марки цегли заносять до журналу лабораторних робіт.

 

 

Таблиця 3.5

Визначення марки цегли

Марка цегли	Границя міцності, МПа (кгс/см2)
При стиску	На вигин
Для усіх видів	Для повнотілої цегли пластичного формування	Для повнотілої цегли напівсухого формування і пустотілої цегли
середня для 5 зразків	найменша для окремого зразка	середня для 5 зразків	найменша для окремого зразка	середня для 5 зразків	найменша для окремого зразка
	30,0(300)	25,0(250)	4,4(44)	2,2(22)	3,4(34)	1,7(17)
	25,0(250)	20,0(200)	3,9(39)	2,0(20)	2,9(29)	1,5(15)
	20,0(200)	17,5(175)	3,4(34)	1,7(17)	2,5(25)	1,3(13)
	17,5(175)	15,0(150)	3,1(31)	1,5(15)	2,3(23)	1,1(11)
	15,0(150)	12,5(125)	2,8(28)	1,4(14)	2,1(21)	1,0(10)
	12,5(125)	10,0(100)	2,5(25)	1,2(12)	1,9(19)	0,9(9)
	10,0(100)	7,5(75)	2,2(22)	1,1(11)	1,6(16)	0,8(8)
	7,5(75)	5,0(50)	1,8(18)	0,9(9)	1,4(14)	0,7(7)

Таким чином, порівнявши відповідність отриманих результатів випробування зразків вимогам ДстУ, визначають марку цегли даної партії.

Результати визначення марки цегли заносять до журналу лабораторних робіт.

Лабораторна робота № 4

ВИПРОБУВАННЯ БУДІВЕЛЬНОГО ГІПСУ

Гіпсові зв’язувальні речовини - це повітряні зв’язувальні, що складаються в основномуз напівводяного гіпсу чи ангідриду, утворені тепловою обробкою сировини і помелом. Сировиною для одержання гіпсових зв’язувальних найчастіше служить гірська порода - гіпс, що складається переважно з мінералу гіпсу СаSо₄ ∙ 2Н₂О. Використовують також ангідрид СaSО₄ і відходи промисловості (фосфогіпс, борогіпс та ін.).

Залежно від температури теплової обробки гіпсові зв’язувальні підрозділяють на дві групи: високовипалені, що повільно тужавіють і повільно твердіють (виготовляються за температури 600÷900°С - до них відноситься високовипалений гіпс), та низьковипалені, що швидко тужавіють і швидко твердиють (виготовляються за температури 110÷170 °С), до них відносяться: будівельний, формувальний і високоміцний гіпс.

Гіпсові зв’язувальні використовують для виготовлення гіпсових і гіпсобетонних будівельних виробів у керамічній і порцеляново-фаянсовій промисловості, для готування мулярських і штукатурних розчинів.

Методи фізичних і механічних випробувань гіпсового зв’язувального встановлені ДСТУ, згідно з яким гіпс поділяється на марки.

До програми лабораторних випробувань внесені наступні властивості гіпсових зв’язувальних: тонкість помелу, водопотреба, терміни тужавіння, міцність на розтяг, на вигин і на стиск (марка).

4.1 Визначення тонкості помелу

Тонкість помелу характеризується масою гіпсового зв’язувального (відсоток проби, узятої для просівання, але не менш 50 г), яке залишилося при просіванні на ситі з отворами розміром у світлі 0,2 мм. Встановлено три ступені помелу, що позначаються відповідно: I (грубий помел - залишок на ситі не більше 30%), II (середній помел - залишок на ситі не більш 15% ), III (тонкий помел - залишок на ситі не більше 2 %).

Для визначення тонкості помелу гіпсового зв’язувального потрібно таке обладнання: порцелянова чашка, ложка, технічні ваги, сито з кришкою і денцем, годинник, сушильна шафа.

Тонкість помелу гіпсу визначають у такий спосіб:

50 г гіпсу, попередньо висушеного в сушильній шафі протягом 1 год. За температури 50±5 °С, зважують з точністю до 0,1 г і висипають на сито з розміром вічок 0,2 мм (рис. 4.1).

Сито закривають кришкою і просівають гіпс вручну як на механічній установці; просіювання вважається закінченим, якщо протягом 1 хв. крізь сито проходить не більше 0,05 г гіпсу. Контрольне просівання виконують на аркуші чорного паперу при знятому із сита денці. Гіпс просівають тільки через сухе сито з металевою сіткою, що має квадратні отвори. Після просівання сито ретельно прочищають.

Тонкість помелу гіпсу обчислюють у відсотках з похибкою не більше 0,1 % як відношення маси, що залишилась на ситі, до маси первісної проби. За величину тонкості помелу приймають середнє арифметичне результатів двох випробувань. Дані, отримані при випробуванні, заносять до лабораторного журналу (табл. 4.1).

Таблиця 4.1

Визначення тонкості помелу гіпсу

Показники	розмір-ність	результати
наважка гіпсу	Г
Залишок гіпсу на ситі N02	Г
Тонкість помелу	%
середній результат	%

4.2 Визначення стандартної консистенції (нормальної густини)
гіпсового тіста

Для визначення стандартної консистенції (нормальної густини) гіпсового тіста потрібно: 2 порцелянові чашки, чашкові ваги з важками, шпатель для перемішування тіста, лабораторний ніж, мірний циліндр 100 мл, прилад Суттарда, колба з водою, м'яка тканина, секундомір.

Кількість води в гіпсовому тісті впливає на властивості свіжозамішеного гіпсового тіста і затверділого гіпсу. Тому для одержання порівняних результатів випробувань спочатку визначають "нормальне" співвідношення між гіпсом і водою і дотримуються його при всіх подальших випробуваннях.

Стандартну консистенцію виражають процентним вмістом води, необхідним для замішування 100 г гіпсу. Стандартна консистенція звичайно коливається в межах 45-75 % від ваги гіпсу і характеризується діаметром розпливу гіпсового тіста, що випливає з циліндра прибору. Діаметр розпливання повинний бути рівним 180±5 мм.

Стандартну консистенцію (нормальну густину) гіпсового тіста, найчастіше визначають за допомогою віскозиметра Суттарда, що складається з мідного або латунного циліндра з внутрішнім діаметром 50 мм, висотою 100 мм і квадратного листового скла з розміром сторони 200 мм. Циліндр повинний бути точно виготовлений і гарно відполірований з боків всередині.

На щільний лист паперу наносять ряд концентричних кіл діаметром 6-20 см, причому кола діаметром 15-22 см наносять через кожен 1 см, а кола діаметром 17-19 см - через кожні 5 мм. Папір розміщають між двома листами скла. Зручно, якщо кола нанесені безпосередньо на скло.

Перед випробуванням, циліндр і скляну пластинку змочують чистою водою за допомогою м'якої тканини. Скляну пластинку ставлять строго горизонтально, а циліндр - у середині концентричних кілець.

При визначенні стандартної консистенції зважують у порцеляновій чашці 300 г гіпсу. В іншу порцелянову чашку мірним циліндром наливають воду кількістю 50-70 % від ваги гіпсу. Гіпс тонким струменем додають протягом 2-5 секунд і швидко розмішують шпателем знизу вгору протягом 30 секунд до одержання однорідної маси. Потім швидко виливають масу у циліндр, поставлений на скло, і лабораторним ножем вирівнюють поверхню гіпсу з краями циліндра. Через 45 секунд від початку засипання гіпсу у воду, або через 15 секунд після закінчення перемішування розчину циліндр швидко піднімають вертикально на висоту 15-20 см і відводять убік. Гіпсове тісто розливається на склі в конусоподібний корж (рис. 4.2), діаметр якого вимірюють безпосередньо після підняття циліндра лінійкою в двох перпендикулярних напрямках з похибкою не більше 6 мм і обчислюють середнє арифметичне значення.

Якщо діаметр розпливання тіста не відповідає величині 180±5 мм, випробування повторюють із зміненою масою води. При меншому діаметрі коржа кількість води затворення збільшують, при більшому - зменшують.

Дані, отримані при випробуванні, заносять до лабораторного журналу (табл. 4.2).

Т а б л и ц я 4.2

Визначення стандартної консистенції (нормальної густини) гіпсового тіста

Показники	Розмір-ність	результати
маса гіпсу	г
Кількість води	г
Вміст води (в процентах від маси гіпсу)	%
діаметр розпливання в двох перпендикулярних напрямках	см
Середній діаметр розпливання	см
Продовження таблиці 4.2
нормальна густина гіпсового тіста	%

4.3 Визначення термінів тужавіння

Для визначення термінів тужавіння гіпсу потрібно таке обладнання:
2 порцелянові чашки, шпатель для перемішування тіста, чашкові ваги з важками, мірний циліндр ємністю 100 мілілітрів, лабораторний ніж, секундомір, прилад Віка (стандартний прилад для визначення термінів тужавіння).

Порошок будівельного гіпсу, замішений водою, втрачає пластичність, поступово загустіває (це відповідає початку тужавіння) і згодом остаточно твердішає, перетворюючись на камінь (що відповідає кінцю тужавіння). Визначення термінів тужавіння має практичне значення, тому що після початку тужавіння гіпсове тісто, або гіпсовий розчин гіпсобетону розміщати у формі або наносити на поштукатурену поверхню не можна, особливо це неприпустимо після закінчення тужавіння. Гіпсові будівельні суміші застосовують з моменту замішування гіпсу водою до початку його схоплювання.

Визначають терміни схоплювання гіпсового тіста за допомогою стандартного приладу Віка, маса рухливої частини якого разом з голкою складає 300±2 г. Рухомий металевий стержень 1 із вказівною стрілкою рухається у вертикальному напрямку біля шкали 2 з поділками від 0 до 40 мм, закріпленої на станині 3 приладу. У нижній частині стержня гвинтом закріплена сталева голка 4 діаметром 1,1 мм, довжиною 50 мм.

Під голкою розміщена скляна пластинка розміром 10×10 см, на яку встановлюють ебонітове або латунне кільце 5 висотою 40±0,5 мм і діаметрами - верхнім 65±5 мм і нижнім 75±5 мм, змазане мінеральною олією (рис. 4.3).

Перед проведенням випробування необхідно перевірити положення вказівної стрілки, яка повинна збігатися з нульовою поділкою шкали, коли стержень вільний і голка торкається поверхні скляної пластинки, розміщеної на підставці приладу. При відхиленні від нульової поділки шкала приладу відповідним чином пересувається. Перед початком випробувань потрібно перевірити, чи вільно опускається стержень приладу.

Терміни тужавіння гіпсового тіста визначають у такий спосіб. У порцелянову чашку за допомогою мірного циліндра наливається така кількість води, що відповідає стандартній консистенції (нормальній густини) гіпсового тіста. Для випробування зважують 200 г гіпсу. Тонким струменем гіпс всипають у воду протягом 30 секунд, перемішуючи суміш шпателем або лопаточкою. Після цього масу наливають у кільце приладу, надлишок її зрізають ножем і ним же вирівнюють поверхню. Потім кільце з тістом поміщають під голку, приводять її в зіткнення з поверхнею тіста в центрі кільця і закріплюють стержень стопорним гвинтом. Опускають голку в тісто через кожні 30 с, щоб кожного разу вона занурювалася в нове місце. Після кожного занурення голку ретельно витирають тканиною, а кільце пересувають. На початку випробування голку при зануренні необхідно трохи гальмувати, щоб вона не зігнулася при ударі об скло.

Початок тужавіння гіпсу характеризується проміжком часу в хвилинах, що пройшов від початку замішування гіпсу (висипання гіпсу у воду) до того моменту, коли голка при зануренні в тісто перший раз не дійшла до скляної пластинки.

Кінець тужавіння характеризується проміжком часу від початку замішування гіпсу водою до моменту, коли голка занурюється в тісто не більше ніж на 1 мм.

Дані, отримані при випробуванні, заносять до лабораторного журналу (табл. 4.3).

Таблиця 4.3

Показники	Розмір-ність	Результати
			середнє
початок замішування	хв. та сек.
початок тужавіння	хв. та сек.
кінець тужавіння	хв. та сек.

Змінити терміни тужавіння гіпсу можна шляхом додавання в невеликих кількостях сповільнювачів (0,5-2 % від ваги гіпсу) або прискорювачів тужавіння. Сповільнювачами тужавіння є вапно, малярський клей, а прискорювачами - мило, галун, сульфат натрію (Na₂ So₄).

4.4 Виготовлення зразків для визначення міцності гіпсу на стиск, вигин

Для проведення випробування застосовують: чашку, виготовлену з корозійностійкого матеріалу, лінійку довжиною 250 мм, мірний циліндр ємністю 1 літр, шпатель, лабораторний ніж, мінеральна олія для змазування форм, металеві форми для виготовлення зразків-балочок розміром 40×40×160 мм, прес гідравлічний, прилад для визначення міцності на стиск, що складається з двох металевих натискних пластин.

Для проведення випробувань потрібно мати не менше трьох зразків-балочок розміром 40×40×160 мм, для виготовлення яких беруть пробу гіпсової зв’язувальної масою від 1,0 до 1,6 кг. Гіпсову зв’язувальну протягом 5...20 с засипають у чашку з водою, взятого в кількості, необхідній для одержання тіста стандартної консистенції (нормальної густини). Після засипання зв’язувальної речовини суміш інтенсивно перемішують протягом 60 с до одержання однорідного тіста і заливають у форми. Внутрішню поверхню металевих форм змазують мінеральною олією. Відсіки форми наповнюють одночасно, для чого чашку з гіпсовим тістом рівномірно просувають над формою. Для видалення захопленого повітря після заливання форму струшують 5 разів, для чого її піднімають за торцеву сторону на висоту 8...10 мм і відпускають. Після настання початку тужавіння надлишки гіпсового тіста знімають лінійкою, пересуваючи її по верхніх гранях форми перпендикулярно до поверхні зразків. Через 15±5 хвилин після кінця тужавіння зразки витягають з форми, маркують і зберігають у приміщенні для випробувань.

Міцність зразків визначають через 2 години після контакту гіпсової зв’язувальної з водою.

4.5 Визначення границі міцності на вигин

Зразок встановлюють на опори приладу «МИИ-100» або іншого згинаючого пристрою таким чином, щоб ті його грані, що були горизонтальними при виготовленні, знаходилися у вертикальному положенні.

Границя міцності на вигин обчислюється як середнє арифметичне результатів трьох випробувань. Дані, отримані при випробуванні, заносять до лабораторного журналу (див. таблицю 4.4).

Таблиця 4.4

Визначення границі міцності на вигин

Показники	Розмірність	Результати
Вік зразка	год.
Відстань між опорами (l)	см
Розміри поперечного перерізу, ширина (b) висота (h)	см см
Руйнівне навантаження (Р)	кгс
Границя міцності на вигин	кгс/см2 (МПа)
Середнє значення границі міцності на вигин	кгс/см2 (МПа)

4.6 Визначення границі міцності на стиск

Отримані після випробування на вигин шість половинок балочок відразу випробовують на стиск. Зразки поміщають між двома пластинами таким чином, щоб бічні грані, які виготовлені прилягали до подовжніх стінок форм, знаходилися на площинах пластин, а упори пластин щільно прилягали до торцевої гладкої стінки зразка.

Зразок разом із пластинами піддають стиску на пресі (рис. 4.4).

Середня швидкість наростання навантаження при випробуванні повинна бути 10±5 кгс/см² у секунду; тривалість випробування - 5÷30 с.

Границю міцності на стиск одного зразка обчислюють як частку від розділу величини руйнівного навантаження (у Н чи кгс) на робочу площу пластини, що дорівнює 25 см². Границю міцності на стиск визначають як середнє арифметичне результатів шести випробувань без найбільшого і найменшого результатів. Дані, отримані при випробуванні, заносять до лабораторного журналу (таблиця 4.5).

Таблиця 4.5

Визначення границі міцності на стиск

Номер зразка