Определение истинной и насыпной плотности

ИНСТИТУТ СФЕРЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА (ФИЛИАЛ)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

В Г. ШАХТЫ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

(ИСОиП (ФИЛИАЛ) ДГТУ)

На правах рукописи

Строительные материалы

Методические указания к выполнению лабораторных работ

для студентов направления подготовки

08.03.01 «Строительство»

ШАХТЫ 2015

Составители:

В.А. Дмитриенко, Т.А. Дулоглу

Рецензенты:

д.т.н. профессорМ.Д. Молев

к.т.н. доцентС.А. Масленников

Строительные материалы [Электронный ресурс]: методические указания для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство»/ сост. В.А. Дмитриенко, Т.А. Дулоглу; Ин-т сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) ДГТУ в г. Шахты. – Шахты: ИСОиП (филиал) ДГТУ, 2015.- Сетевой ресурс (1619 Кб).- Б.ц. – Режим доступа: http:// www.libdb.sssu.ru

Методические указания содержат 7 лабораторных работ по дисциплине «Строительные материалы». Определены цели и задачи каждой работы, дан перечень необходимого оборудования и порядок выполнения.

Предназначены для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство» всех форм обучения.

Содержание

Введение.................................................................................................... 4

Лабораторная работа №1. Определение физических свойств

строительных материалов .................................................................. 5

Лабораторная работа №2. Исследование свойств строительного гипса 10

Лабораторная работа №3. Испытание цемента........................................ 18

Лабораторная работа №4. Определение зернового состава

песка ........................................................................................................ 27

Лабораторная работа №5. Расчет предварительного состава тяжелого бетона 30

Лабораторная работа №6. Испытание бетонной смеси

и бетона .................................................................................................. 36

Лабораторная работа №7. Испытание древесины на механическую прочность 42

Библиографический список................................................................. 44

Введение

Лабораторный практикум по дисциплине «Строительные материалы», предназначен для ознакомления студентов с методами определения свойств строительных материалов и применяемым для этих целей оборудованием. Выполнение лабораторных работ предусматривается на материальной базе кафедры «Строительство и техносферная безопасность» института сферы обслуживания и предпринимательства (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Донской государственный технический университет».

Перед началом занятия студент должен:

- ознакомиться с задачами и методикой проведения работы, порядком осуществления расчетов по обработке полученных экспериментальных данных;

- установить параметры, подлежащие измерению;

- заполнить таблицу результатов исследований;

- произвести необходимые расчеты.

После выполнения каждой лабораторной работы студент должен оформить отчет. Отчет выполняется по установленной форме каждым студентом индивидуально и должен содержать:

- название, цель и задачи работы;

- краткое описание методики испытаний;

- таблицы с результатами измерений,

- расчеты требуемых показателей.

Для защиты лабораторной работы, студент должен ответить преподавателю на заданные контрольные вопросы. Сдача отчетов по лабораторным работам является обязательным условием для допуска к зачету по дисциплине «Строительные материалы».

Лабораторная работа № 1

Определение физических свойств строительных материалов

К физическим свойствам материала относят: истинную и среднюю плотность; пористость; водопоглощение и водоотдачу; влажность; гигроскопичность; водопроницаемость; морозостойкость; воздухо-, газо- и паропроницаемость; теплопроводность и теплоемкость; огнестойкость и огнеупорность.

Совокупность материальных частиц (атомов, молекул, ионов), содержащихся в данном теле называется массой. Масса обладает определенным объемом, т.е. занимает часть пространства. Для характеристики различий в массе веществ, имеющих одинаковый объем, введено понятие плотности. Последняя подразделяется на истинную и среднюю.

Истинная плотность – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот. Чтобы определить истинную плотность ρ_о (кг/м³, г/см³), необходимо массу материала (образца) m_о (кг, г) разделить на абсолютный объем V_о (м ³, см³), занимаемый самим материалом (без пор).

Однако большинство материалов имеют поры, поэтому у них средняя плотность всегда ниже истинной плотности:

Средняя плотность - это физическая величина, определяемая отношением массы образца материала ко всему, занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты. Среднюю плотность ρ (кг/м³, г/см³) вычисляют по формуле:

ρ = m / V_ест,

где m - масса материала в естественном состоянии; V_ест - объем материала в естественном состоянии.

Средняя плотность не является величиной постоянной - она изменяется в зависимости от пористости материала. Например, искусственные материалы можно получить с различной пористостью (тяжелый бетон имеет плотность до 2900 кг/м³, а легкий - до 1800 кг/м³). На плотность оказывает влияние влажность материала.

Для сыпучих материалов важной характеристикой является насыпная плотность - сюда включается не только пористость самого материала, но и пустоты между зернами или кусками материала.

Пористостьматериала - это степень заполнения его порами. Пористость различных материалов колеблется в значительных пределах. Плотность и пористость прямо влияют на такие характеристики материалов как водопоглощение, водопроницаемость, морозостойкость, прочность, теплопроводность и др.

На свойства материала оказывают влияние также величина пор и их характер (мелкие или крупные, замкнутые или сообщающиеся).

Водопоглощение- способность материала впитывать и удерживать воду. Величина водопоглощения определяется разностью массы образца в насыщенном водой и в абсолютно сухом состоянии. Различают объемное водопоглощение, когда разность относят к объему образца и массовое водопоглощение - при отнесении разности к массе сухого образца.

Насыщение материалов водой отрицательно влияет на их основные свойства: увеличивает плотность и теплопроводность, снижает прочность.

Определение средней плотности

Цель работы: ознакомление с методами определения истинной и средней плотности материалов.

Приборы и оборудование

- образцы строительных материалов правильной формы;

- электронные весы;

- штангенциркуль.

Порядок выполнения работы

Образцы дерева, бетона, раствора или кирпича правильной формы (кубики, призмы и т.п.) взвешивают, устанавливают их размеры по трем измерениям с точностью до 0,1 мм, затем вычисляют объем образца в естественном состоянии

Среднюю плотность определяют как частное от деления массы на объем образца в естественном состоянии,

Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты определения средней плотности образцов

Определение истинной и насыпной плотности

Цель работы: ознакомление студентов с методикой определения: истинной и насыпной плотности материалов.

Задачи работы:

1. Изучить методы определения истинной и насыпной плотности материалов.

2. Определить пористость материала.

Оборудование и материалы: воронка; мерный цилиндр; штатив; прибор Ле-Шателье; электронные весы; измельченные строительные материалы.

Определение плотности в рыхло-насыпном состоянии.

Значения плотности цемента, песка, щебня необходимо знать для расчета компонентов бетона, загружаемых в бетоносмеситель. Кроме того, по известной плотности можно подсчитать количество материала, находящегося на складе или в какой-либо емкости. Определение выполняют на приборе (рис. 1), который состоит из воронки и металлического мерного цилиндра 4. Воронка представляет собой усеченный конус 1, переходящий внизу в трубку 2, которая перекрыта задвижкой 3. Внутри воронки помещается сито, предохраняющее от попадания крупных включений в трубку при засыпке материала. Воронка опирается на подставку.

Для определения плотности в рыхло-насыпном состоянии прибор устанавливают на стол. в воронку при закрытой задвижке насыпают около 2 кг испытываемого материала, под трубку устанавливают предварительно взвешенный мерный цилиндр известного объема (например, 1000 см³), открывают задвижку и заполняют с избытком подставленный мерный цилиндр. Затем задвижку закрывают и осторожно металлической или деревянной линейкой срезают излишек цемента вровень с краями цилиндра. Линейку держат наклонно, плотно прижимая к краям сосуда. При этом сосуд должен быть неподвижным, иначе (при толчке) цемент может уплотниться и его плотность увеличится.

После этого сосуд с материалом взвешивают и, вычитая из полученного результата массу сосуда, находят массу цемента, результаты заносят в таблицу 2. Разделив массу цемента на объем сосуда (1000 см³), определяют среднюю плотность вещества.

Таблица 2.

Результаты определения насыпной плотности материалов

Определение истинной плотности цемента.

Этот показатель определяют с помощью объемомера – прибора Ле-Шателье (рис. 2). Объемомер 4, закрепленный в штативе 1, помещают в стеклянный сосуд с водой 5 так, чтобы вся его градуированная часть была погружена в воду. Необходимо, чтобы при отсчетах уровня жидкости в приборе температура воды в сосуде, регистрируемая термометром 3, соответствовала температуре, при которой производили градуировку прибора. Прибор наполняют обезвоженным керосином до нижней черты по нижнему мениску. После этого часть прибора (выше нулевой черты), свободную от керосина, тщательно протирают тампоном из фильтровальной бумаги.

Для испытания используют пробу цемента, предварительно высушенную в сушильном шкафу при температуре 105-110°С в течение 2 ч и охлажденную в эксикаторе. От этой пробы цемента с точностью до 0,01 г отвешивают 65 г и высыпают в прибор ложечкой через воронку 2 небольшими порциями. После того как вся проба цемента засыпана в прибор, уровень жидкости в приборе поднимается до одного из делений в пределах верхней градуированной части. Для удаления пузырьков воздуха, которые могут удерживаться на частицах цемента, прибор вынимают из сосуда с водой и в наклонном положении поворачивают в течение 10 мин на гладком резиновом коврике. После этого прибор снова помещают в сосуд с водой. Затем (производят отсчет уровня жидкости в приборе.

Истинную плотность цемента (г/см³) определяют по формуле

ρ_о = m_ц/V₁,

где m_ц — масса цемента, засыпанная в прибор, г; V₁ — объем цемента или жидкости, вытесненной цементом (определяют как разность отсчетов по шкале после засыпки и до засыпки), см³.

Для определения истинной и насыпной плотности проводят два испытания одного и того же материала и из полученных результатов вычисляют среднее арифметическое. Расхождение между определениями не должно превышать 0,02 г/см³. При большей разнице испытание повторяют до тех пор, пока это условие не будет выполнено.

Результаты опытов и вычислений записывают в таблицу 3.

Таблица 3.

Результаты определения истинной плотности

с помощью объемомера