Расчет плотности материала

Расчет плотности материала

Все строительно-эксплуатационные свойства строительных материалов можно разделить на несколько групп. Перечислим их:

• физические свойства;
• теплофизические;
• гидрофизические;
• химические;
• механические.

Поговорим прежде о том, что представляют собой основные физические свойства материалов.

Одним из важнейших физических свойств является, безусловно, плотность, которая бывает истинной и средней.

Истинная плотность определяется как отношение массы абсолютно плотного материала (т.е. материала, в котором нет никаких пустот, обычно присутствующих в его нормальном, естественном состоянии) к его объёму. Расчёт плотности материала (речь идёт, конечно, об истинной плотности) происходит по следующей формуле:

Где m – это масса материала (измеряется в граммах), Vа – его объём в абсолютно плотном состоянии (измеряется в см3), а ρ – истинная плотность (измеряется в г/см3) .

Значение истиной плотности показывает, насколько вещество, которое лежит в основе материала, тяжёлое либо лёгкое. Стоит заметить, что расчёт плотности материала в этом варианте носит лишь вспомогательный характер, для определения же её пользуются специальным прибором – объёмомером (другое его название – прибор Ле Шателье). Представляет он собой, по сути, мерный цилиндр, в который заливается вода либо любая другая жидкость, не вступающая в химическую реакцию с анализируемым материалом. Работает это так: в процессе исследования материал очень сильно измельчают, потом взвешивают и затем высыпают в прибор, получая при этом за счёт вытесненной жидкости данные об его объёме. А далее уже по вышеприведённой формуле непосредственно происходит расчёт плотности материала.

Истинная плотность строительных материалов может существенно различаться: так, для стали она равна 7,85 г/см3, для гранита – 2,9 г/см3, для древесины – 1,6 г/см3 (данная величина средняя и зависит от используемого материала).

Второй вид плотности (средняя плотность строительных материалов) представляет собой массу единицы объёма материала в его естественном виде (т.е. вместе с пустотами – порами и трещинами).

Как узнаётся средняя плотность? Формула для её определения такова:

где ρm – средняя плотность, m – масса материала, Ve – объём материала в естественном виде.

Объём материала определяют различными способами – зависит это от того, какая у образца либо изделия форма. Само значение средней плотности варьируется, опять же, в достаточно значительном диапазоне: от 10-20 кг/м3 (пенополистирол) до 2500 г/см3 (тяжёлый бетон). В принципе, существуют материалы и с большей средней плотностью.

Средняя плотность строительных материалов зависит от следующих факторов:

• от пористости материала: если пористость равна нулю, то средняя плотность будет равняться истинной плотности, а если пористость увеличивается, средняя плотность снижается (обратная зависимость);
• от влажности материала: средняя плотность тем выше, чем больше воды в строительном материале (исходя из этого расчет плотности материала происходит при полной его сухости).

Многие физические свойства строительных материалов (допустим, прочность, теплопроводность, водопоглощение) можно узнать, именно основываясь на значении их средней плотности.

Описывая основные физические свойства материалов, нельзя не упомянуть о пористости, которая показывает, насколько объём материала заполнен пустотами в виде пор и трещин. Рассчитать пористость строительных материалов можно с помощью следующей формулы:

где П – пористость (%), Vпор – объём пор в исследуемом материале, Ve – объём образца материала в естественном виде.

Также пористость строительных материалов рассчитывается и по другим формулам.

Пористость материалов, применяемых в строительстве, изменяется в довольно широких пределах. Так, к примеру, у стекла, полимеров и метала она равна 0%, у гранита – 0,2-0,8%, а у теплоизоляционных штукатурок пористость может достигать 75 %.

Различают открытую и закрытую пористость строительных материалов. Отличаются они между собой тем, что в первом случае поры открытые и сообщаются с окружающей средой, а во втором – закрытые. Как правило, в одном и том же материале присутствуют сразу два вида пор – и закрытые, и открытые. Пористость оказывает существенное влияние на некоторые эксплуатационные свойства строительных материалов: например, в звукопоглощающих материалах для улучшения поглощения звуков специально делают открытые поры и перфорируют поверхность.

Основные физические свойства материалов не исчерпываются плотностью и пористостью – существует ещё и такое понятие, как «пустотность», которое применяют, говоря об изделиях, специально созданных с пустотами внутри (такие пустоты есть в керамическом кирпиче). Что касается определения, то значение пустотности характеризует степень заполнения объёма рассматриваемого изделия пустотами.

Как рассчитать пористость кирпича

Вот интересный вопрос: зачем снижают плотность кирпича ? Это было бы обсудить интересно вместе со специалистом, который бы толком объяснил все особенности этого процесса. Я лишь могу предположить зачем снижают плотность кирпича . Думаю, что это напрямую связано с свойствами кирпича, а точнее, их подгонки под необходимые климатические условия, в которых он будет использоваться. Именно поэтому ответ на вопрос зачем снижают плотность кирпича так важен для нас.

Средняя плотность силикатного кирпича пористость

Всегда нужно учитывать среднюю плотность силикатного кирпича пористость и его основные характеристики, которые можно увидеть лишь там, где нам нужно. Вот вам и ответ на все вопросы. Кто знает, что нам предъявит жизнь. Но в любом случае средняя плотность силикатного кирпича пористость может отличатся от идеальных в очень разных значениях. Думаю, что даже это не сможет остановить поддельщиков от подделывания кирпича. Что очень жаль, ведь параметры их кирпичей средняя плотность силикатного кирпича пористость значительно отличаются от нужных.

Расчет плотности кирпича

Очень внимательно нужно вести расчет плотности кирпича , что бы потом не было обидно и горько за развалившейся дом. Очень это не приятно, когда неправильно рассчитаешь нагрузку на конструкцию, и она обрушится. Это удар по самолюбию и будущему вашей карьеры. Именно для того, что бы всё было хорошо нужно вести расчет плотности кирпича правильно изначально. Ну а ещё лучше перепроверить несколько раз получившиеся выводы, ведь если они не верны, тогда грош цена расчету плотности кирпича вашему.

Характеристики кирпича плотность

Выгодные характеристики кирпича плотность должны отличать его от других марок кирпича. Тогда и только тогда он станет востребованным и необходимым. А пока не будут характеристики кирпича плотность обеспечивать ему наилучшие возможности он будет просто пылится на складах или даже вообще не будут его производить. Всё зависит от нас и наших желаний. Вот посмотрите на характеристики кирпича плотность самой лучший марки, и берите с неё пример.

Плотность кладки из кирпича

Вероятно, вы хотите знать оптимальную плотность кладки из кирпича , что бы сложить идеальный дом. Но я вам не смогу помочь, потому что не существует оптимальной плотности кладки из кирпича для всех зданий. Для каждого отдельного здания рассчитывается свой коэффициент, по которому и возводят здание. Потом что каждая постройка индивидуальна, и так и нужно к ней подходить. Если пытаться найти оптимальную плотность кладки из кирпича универсальную, то вы только навредите всему делу.

Плотность кирпича шб 5

И опять я хочу вам сказать, что нужно точно знать плотность кирпича шб 5 для его полного использования. Не только как подкладки под доски, что бы они не шатались, а прямого использования. Строить из него дома нужно, для того он и создавался. Кстати, если вы всё ещё не знаете плотность кирпича шб 5 , то может быть вы и не строитель вовсе? Потому что все строители точно знают, что плотность кирпича шб 5 является постоянной величиной, и запомнить её не составляет большого труда.

Задачи для практических занятий по курсу «Строительные материалы и изделия»

Т е м а I. Основные свойства строительных материалов

Образец плотного (пористость равна 0 %) камня имеет массу 35,9 г. При взвешива­нии того же образца в воде (метод гидростатического взвешивания см. лабораторную работу № 1) он уравновешивается гирями массой 22,6 г. Вычислить среднюю плотность этого камня.

Ответ: средняя плотность 2700 кг/м3.

Рассчитать пористость кирпича, если его средняя плотность 1700 кг/м3. (Истинную плотность взять из табл. 2.1).

Ответ: пористость 33 %.

Образец кирпича, взятого из стены, имел массу 240 г. После высушивания в термошкафу при 105° С до постоянной массы масса этого образца стала 210 г. Какова влажность кирпича в стене?

Ответ: влажность 14,3

Образец-куб 10 х 10 х 10 см, изготовленный из керамзитобетона, при испытании на сжатие разрушился при нагрузке 150 кН. Каков предел прочности при сжатии данного образца керамзитобетона?

Какой минимальный диаметр должен иметь стальной стержень длиной 1,15 м, если требуется удерживать на нем груз массой 4,5 т? Вычислите относительную s и абсолютную А/ деформацию стержня под этой нагрузкой (допускаемое напряжение на разрыв для данной марки стали 150 МПа, а модуль упругости Е — 2 10s МПа).

Ответ: диаметр 20 мм; є = 7,5 • 10’4; А/= 0,86 мм.

Наружная сторона кирпичной стены толщиной 64 см имеет температуру t = — 28° С; внутренняя сторона

22° С. Какое количество теплоты проходит через каждый квадратный метр поверхности стены за 1 ч? (Теплопроводность кирпича X — =0,8 Вт/(м • К).

Природный камень, представляющий собой куски неправильной формы, имеет среднюю плотность в куске 850 кг/м3. Рассчитайте пористость этой породы, если известно, что плотность вещества, из которого она состоит, 2600 кг/м3. (Попытайтесь догадаться, как называется эта порода.)

Ответ: пористость 67,3 %.

Перед вами две полированные каменные плитки из серой кристаллической горной породы; одна из них мраморная, другая гранитная. Предложите два способа (физический и химический) для того, чтобы узнать, какая из плиток мраморная, а какая гранитная.

Тема III. Керамические материалы, кирпич и камни

При определении марки кирпича от партии было отобрано 5 штук кирпича, из тсоторБіхгттзготопвилилзбразцБггоптаснсгтрейсшанйяімТ^СТгТІрилтспБгганшгобразіювтта сжатие были зафиксированы следующие значения разрушающих усилий (Рразр), кН; 193; 187; 182; 201; 184. Какова марка кирпича по результатам его испытания на сжатие? .

Ответ: марка 125.

Глиняная масса, из которой формуют кирпич, имеет влажность 20 %. Лабораторные исследования показали, что общая усадка при сушке и обжиге составляет 12 %. Каковы должны быть размеры мундштука ленточного пресса (т, е. размеры кирпича-сырца), чтобы готовый кирпич имел размеры, соответствующие требованиям стандарта?

Ответ: 280 х 134,5 мм.

Сколько автомашин грузоподъемностью 5 т понадобится для перевозки кирпича для возведения стен одноэтажного дома размером в плане 6 х 8 м? Высота стен 2,7 м. Площадь дверных и оконных проемов в доме 9,6 м2. Просчитайте два варианта: I — используется обычный полнотелый кирпич (рт == 1700 кг/м3); толщина стены — 2 кир­пича; II — используется эффективный пустотелый кирпич (pm — 1400 кг/м3); толщина стены 1,5 кирпича (толщину швов и массу раствора при расчетах не учитывать). Сколько кирпича (в тыс. шт.) понадобится для 1 и II вариантов строительства?

Ответ: вариант 1—11 автомашин; 17 тыс. шт. вариант II — 7 автомашин; 12,7 тыс. шт.

а С Тема IV. Неорганические вязнущие вещества

Рассчитать количество негашеной извести, полученной при обжиге 15 т чистого известняка, имевшего влажность 8 %.

Атомные массы: Са — 40; С — 12; О — 16; Н — 1.

Ответ: 7728 кг извести.

Рассчитать, сколько потребуется чистого известняка с влажностью 10%, чтобы получить 5 т негашеной извести.

Ответ: 9822 кг известняка.

Сколько воды надо добавить к 100 кг негашеной извести, чтобы получить известковое тесто консистенции известь : вода =1:1 (испарением воды при гашении извести пре­небречь, известь гасится нацело).

Ответ: 164,3 кг воды.

Определить пористость затвердевшего цементного камня, полученного из портланд­цемента (истинная плотность р = 3,1 г/см3) и воды при В/Ц = 0;40. После затвердевания количество химически связанной, воды составило 15 % от массы цемента. (Уменьшение объема цементного камня при твердении не учитывать.)

Ответ: пористость 35 %. ‘ г/ 1 : 7..

Какова будет пористость затвердевшего гипсового камня, полученного из гипсового теста, содержащего 50 % воды от массы гипса (В/Г = 0,5)? Увеличение объема твердею — щего гипса не учитывать; считать, что гипс гидратируется полностью; плотность гипса р = 2,65 г/см3. «

Атомные массы: Са — 40; S — 32; О — 16; Н — 1. , …..

Ответ: пористость 36 %. ! ‘ • 7 ; . . — ч

Т е м a Y. Бетоны и растворы

Лабораторный состав бетона (расход материалов на 1 м3 бетона): цемент — 300 кг; вода — 200 кг; песок — 650 кг; щебень — 1250 кг. Как изменится расход материалов, если влажность песка, поступившего на стройку, 7 %, а щебня 1,5 %?

Ответ: цемент — 300 кг; вода — 135,7 кг; песок — 695 кг; щебень — 1270 кг.

Состав цементно-песчаного раствора по массе 1 : 4,5. Каков состав этого же раствора по объему? (Насыпная плотность, кг/м : цемента рцнас

1100, песка рпНас = 1400.)

Стандартные образцы раствора (3 шт.) при испытании на сжатие после 28 сут твердения разрушились при усилиях: 48; 56 и 54 кН. Определите среднюю прочность раствора и его марку.

Ответ: марка раствора 100.

Бетонные образцы были испытаны после 7 дней твердения. Рассчитанная по результатам этих испытаний прочность бетона составила 16,7 МПа. Какую предполо­жительную прочность этот бетон имел бы к 28 дням твердения и какова его марка?

Ответ: прочность 28,5 МПа; марка М250.

Бетонная смесь состава (расход материалов на 1 м3 бетона): цемент — 320 кг; вода — 224 кг; песок — 630 кг и щебень — 1220 кг имеет подвижность (осадка конуса

OK = 2 см). Для того чтобы получить пластичную смесь (ОК = 10 см), добавили 50 кг вода. Какой материал и в каком количестве надо добавить, чтобы марка бетона не изменилась?

■ ■ Ответ: цемент — 71 кг. -; : — Л

Методические указания к решению задач ;;

Тема I. Основные свойства строительных материалов

Задачи 1—6 решаются с использованием формул и табличных данных гл. II и лабораторных работ № 1 и 2.

Задача 5. Длина стержня 1 используется при расчете абсолютной деформации этого стержня А/ по рассчитанному заранее значению относительной деформации є. Последняя может быть определена по формуле є = аЕ после расчета диаметра стержня и площади его поперечного сечения.

Диаметр стержня определяют по результатам расчета минимально допустимой площади поперечного сечения стержня, выдерживающего заданную нагрузку, округляя расчетное значение в большую сторону до ближайшего стандартного значения диаметра 14; 16; 18; 20; 22; 24 мм и т. д.

Задача 6. Необходимо обратить внимание на время, за которое определяется количество прошедшего через стену тепла. В целом задача решается исходя из опреде­ления понятия «теплопроводность».

Тема II. Природные каменные материалы

Задача 7. По сути аналогична задачам по теме I.

Задача 8. Для решения задачи надо знать химический состав мрамора и гранита, и на основании этого можно предположить, например, их реакцию на действие соляной кислоты. Простейшее механическое свойство, по которому эти две породы резко различаются,— твердость. Мрамор намного мягче гранита; он царапается любым сталь­ным предметом или осколком стекла.

Тема III. Керамические материалы, кирпич и камни

Задача 9. Недостающие данные и ход решения задачи можно узнать, просмотрев лабораторную работу № 4 и табл. 5.1.

Задача 10. Смысл задачи состоит в том, что усадка кирпича-сырца должна компенсироваться увеличением его размеров по сравнению со стандартными размерами кирпича.

Задача 11. (Задача повышенной трудности.) Ход решения задачи,

1. Определяют суммарную площадь стен дома.

2. Вычисляют объем стен для варианта строительства из полнотелого и пустотелого кирпича и его массу для того и другого варианта.

3. Потребное количество кирпича (тыс. шт.) можно определить, зная суммарный объем стен и объем одного кирпича.

Тема IV. Неорганические вяжущие вещества

Задача 12 и 13. Решаются расчетом по химическому уравнению получения извести (§ 8.6) с учетом влаги, содержащейся в известняке.

Задача 14. Решается также по химическому уравнению гашения извести (§ 8.6) с учетом влаги, остающейся в известковом тесте.

Задача 15. Ход решения задачи: — г-»» •

1. Определяют объем цементного теста (он же объем цементного камня) как сумму объемов воды и зерен цемента.

2. Вычисляют количество химически связанной и свободной воды.

3. Рассчитывают пористость (по формуле § 2.3), исходя из предположения, что объем пор равен объему свободной воды, так как последняя постепенно испаряется. Весь расчет

— ведут на I масс. ч. цемента.

Задача 16. Расчет можно вести на 100 г гипсового вяжущего.

L Количество воды, связываемой гипсом, вычисляют но уравнению твердения гипса (§ 8.3).

1. Определяют количество свободной воды в затвердевшем шлее, считая, что ее объем и есть объем пор в гипсовом камне.

2. Находят полный объем гипсового камня, считая, что он равен объему гипсового теста, который можно рассчитать как сумму абсолютных объемов гипса (р = 2,65 г/см3) и воды (р = 1 г/см3).

3. Расчет пористости проводят по формуле, приведенной в § 2.3).

Тема V. Бетоны и растворы

Задача 17. Сначала определяют количество воды, вносимой в бетонную смесь с влажным песком и щебнем, и затем с учетом этого производят корректировку количества воды затворения, расхода песка и щебня.

Задача 18. Массовые части переводят в объемные, используя насыпные плотно­сти; затем пересчитывают объемные доли так, чтобы доля цемента была равна 1.

Задача 19. Решается с помощью данных и формул, содержащихся в § 2.5 и §11-2.

Задача 20. Для ее решения надо знать, как растет прочность бетона во времени. (§ 12.5).

Задача 21. Ход ее решения станет ясен после осмысления формулы основного закона прочности бетона (§ 12.3).

[1] металлические (сталь, чугун, цветные металлы).

свойства. Так, органические материалы не выдерживают высоких температур и горят; минеральные, напротив, хорошо противостоят действию огня, а металлы очень хорошо проводят электричество и теплоту.

Не меньше, чем химический состав, на свойства материала влияет его строение. При одном и том же химическом составе материалы различного строения обладают разными свойствами. Например, мел и мрамор — две горные породы, состоящие из карбоната кальция СаС03, но пористый рыхлый мел имеет низкую прочность и легко размокает в воде, а плотный мрамор прочен и стоек к действию воды.

Определение истинной плотности

Истинная плотность численно равна массе единицы объема мате­риала в абсолютно плотном состоянии без пор, пустот и трещин. Следова­тельно, истинная плотность – это плотность вещества, из которого состоит материал. Для материалов и изделий, имеющих одинаковый вещественный состав, истинная плотность одинакова (кирпич, керамзит).

Для определения этого показателя используют предварительно вы­сушенную и измельченную пробу материала. Чем больше степень измель­чения, тем плотнее расположение частиц в объеме и, следовательно, меньше погрешность опыта.

Навеску порошкообразного материала 30 г с помощью воронки пе­реносят в пикнометр вместимостью 100 см. Порошок заливают водой примерно на 1,5 см выше уровня материала и ставят пикнометр на водя­ную или песчаную баню в наклонном положении. Для удаления пузырьков воздуха и уплотнения порошка смесь кипятят 15 – 20 мин. После этого колбу охлаждают до комнатной температуры, доливают водой до метки (по нижнему мениску) и взвешивают с точностью до 0,1 г. Затем содержи­мое выливают, пикнометр ополаскивают и, заполнив водой до метки, взвешивают.

Истинную плотность ρ, г/см , рассчитывают по формуле

ρ = m ρв / m + m1 – m2 (6)

где m – масса навески порошка, г; ρ_в – плотность воды, принимаемая рав­ной 1 г/см 3 ; mj – масса пикнометра с водой, г; m₂ – масса пикнометра с на­веской порошка и водой, г.

Определение пористости

Пористость – один из важнейших показателей структуры любого материала. Общая пористость материала состоит из объема замкнутых пор, изолированных от внешней среды, и открытых (капиллярных), доступных проникновению воды, газов. В зависимости от характера пор эксплутацинные свойства материалов – морозостойкость, теплопровод- ность, звуко­поглощение, водонепроницаемость, коррозионная стойкость различны. При одинаковой общей пористости свойства материалов будут зависеть от объема открытых пор.

Пористость П, %, зависит от плотности вещества, из которо­го состоит материал – ρ, его плотности в естественном состоянии – ρ_о, и рассчитывается по формуле

П = (1 – ρо / ρ) · 100 (7)

где ρо – средняя плотность, г/см 3 ; ρ – истинная плотность, г/см 3 .

Полученные значения сравнивают с данными таблицы 3.

Таблица 3 – Общая пористость и пустотность строительных материалов

Показатель	Материал
бетон тяжелый	стекло	сталь	гра­нит	кирпич керамиче-ский	гравий керамзи- товый	щебень плотный	песок кварцевый
Общая пористость	5 – 15	2 – 3	25 – 35	70 – 72	3 – 4	–
Пустотность	40 – 45	35 – 50	25 – 40

Контрольные вопросы для защиты выполненной лабораторной работы

1 Какие экспериментальные данные надо иметь, чтобы рассчитать истинную плотность материала?

2 От чего зависит истинная плотность материала?

3 Какие экспериментальные данные надо иметь, чтобы рассчитать среднюю плотность материала?

4 Как рассчитать среднюю плотность образца правильной и неправильной формы?

5 От чего зависит средняя плотность материала?

6 Истинная и средняя плотность материала. Что в этих показателях общее и что разное?

7 Что такое насыпная плотность? Как определить этот показатель?

8 С какой целью определяют пустотность рыхлозернистых мате­риалов?

9 Какое влияние оказывают открытая и замкнутая пористость на морозостойкость материала?

Перечень ГОСТов и СТБ, используемых при выполнении лабораторной работы

1 СТБ 4.201-79. Система показателей качества продукции. Строительство. Материалы и изделия теплоизоляционные. Номенклатура показателей.

2 СТБ 4.211-80. Система показателей качества продукции. Строительство. Материалы строительные нерудные и заполнители для бетона пористые. Номенклатура показателей.

Лабораторная работа № 2. Определение водопоглощения и прочности материалов

Вопросы допуска к выполнению лабораторной работы

1 Что такое водопоглощение?

2 От чего зависит водопоглощение?

3 От чего зависит прочность?

4 Как определяют марку прочности материала?

Цель работы:

Учащийся должен приобрести:

— определения основных физических свойств строительных мате­риалов;

— работы с используемыми приборами и оборудованием;

— обработки результатов испытаний.

— устанавливать общую зависимость между характеристиками;

-физических свойств материалов;

— анализировать полученные результаты, оценивать влияние струк­туры исследуемых материалов на их эксплутационные свойства;

— делать выводы о рациональном применении материалов;

— Полученные данные заносят в таблицу 1.

Таблица 1 – Физико-механические свойства материалов

Наименование показателей	Единица Измерения	Материал
Кирпич керамический	Пеносиликат
Водопоглощение по массе	%
Предел прочности	МПа

Используемые приборы и оборудование:

1 Лабораторные и настольные циферблатные весы.

2 Емкость для кипячения образцов.

3 Баня песчаная или водяная.

4 Шкаф сушильный.

5 Гидравлический пресс.

Определение водопоглощения

Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать в порах воду. Вода заполняет мельчайшие поры и капилляры в материале, но так как часть из них все же оказывается недоступной для воды, а в порах заполняемых водой частично остается воздух, то по количеству воды, поглощаемой материалом, только приблизительно можно установить открытую пористость материалов. Водопоглощение важный показатель с точки зрения его эксплуатации. При насыщении материала водой снижается его проч­ность, увеличиваются средняя плотность, теплопроводность, наблюдаются коррозионные процессы.

Для определения водопоглощения высушенные до постоянной мас­сы образцы взвешивают, помещают в емкость, наполненную водой ком­натной температуры, так чтобы уровень воды был выше верха образца не менее чем на 20 мм. В таком положении образцы выдерживают в течение 48 часов. Затем их вынимают, обтирают влажной тканью и взвешивают. При этом масса воды, вытекающей из образца на чашку весов, должна включаться в массу образца.

Водопоглощение по массе W_m, %, по объему W_о,%, определяют по формулам

Wm = [(m2 – m1 / m1] · 100 (1)

Wо = [(m2 – m1) / V] · 100 (2)

где Wm – водопоглощение по массе, Wо – водопоглощение по объёму, m1 – масса сухого образца, г; m2 – масса образца, насыщенного водой, г; V объём образца в естественном состоянии, см³.

Определение прочности

Прочностью называют свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих от внешних нагрузок. Под воздействием различных нагрузок материалы в зданиях и сооружениях испытывают различные внутренние напряжения (сжатие, растяжение, изгиб, срез и др.)

Прочность является важным свойством большинства строительных материалов, от её значения зависит нагрузка, которую может воспринимать данный элемент при данном сечении. Если материал обладает большей прочностью, то размер сечения элемента может быть уменьшен.

Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности при сжатии, при изгибе и при растяжении, её определяют путём испытания образцов в лаборатории на гидравлических прессах или разрывных машинах.

Пределом прочности при сжатии материала называют напряжение, соответствующее нагрузке, при которой происходит разрушение образца материала. Предел прочности при сжатии Rсж,МПа, определяют по формуле

где F – разрушающая нагрузка, Н; А – площадь поперечного сечения образца см 2

Для определения предела прочности при сжатии образцы материала подвергают действию сжимающих внешних сил и доводят до разрушения.

Испытуемые образцы должны быть правильной геометрической формы (куб, параллелепипед, цилиндр). Образцы из природных каменных материалов, имеющих форму кубов, могут быть следующих размеров: 50 ´ 50 ´ 50, 70 ´ 70 ´ 70, 100 ´ 100 ´ 100 мм. Образцы из плотных материалов можно принимать меньшего размера, а из пористых материалов – большего.

Образцы кубической формы изготовляют при помощи специальных дисковых пил. При распиливании камня под лезвие пилы вводят абразивный порошок в смеси с вязкой суспензией из тяжёлой глины.

Для испытания образцов материала на сжатие применяют гидравлические прессы и универсальные испытательные машины. Перед испытанием образец очищают мягкой щёткой или тканью, взвешивают, обмеряют с точностью до 1 мм и устанавливают на нижнюю опорную плиту пресса точно по её центру. Верхнюю опорную плиту при помощи винта опускают на образец и плотно закрепляют его между двумя опорными плитами. Затем, убедившись в правильности установки образца, включают в действие насос пресса и дают на образец нагрузку, следя за скоростью её нарастания (0,5 – 1 МПа в 1 с). В момент разрушения образца, т. е. в момент наибольшей нагрузки на образец, стрелка остановится и пойдёт обратно. Этот момент необходимо зафиксировать.

Каждый материал испытывают не менее чем на трёх образцах. За окончательный результат принимают среднее арифметическое результатов испытаний трёх образцов. Результаты испытаний как отдельные, так и средние заносят в журнал для лабораторных работ.

Контрольные вопросы для защиты выполненной лабораторной работы

1 Какая зависимость существует между водопоглощением по объему и общей пористостью материала? Всегда ли эта зависимость спра­ведлива?

2 Можно ли ориентировочно определить область применения ма­териала (изделия), если известно его водопоглощение?

3 Влияние влажности на прочность материалов

4 Что такое прочность материала и чем она характеризуется?