Водопоглощение и прочность материалов.
Задание: Определить водопоглощение материала и оценить его морозостойкость. Определить прочность и оценить водостойкость материала. Рассчитать удельную прочность.
Цель: Научиться рассчитывать водопоглощение материала и оценивать по полученным значениям его морозостойкость, ознакомиться с методом экспериментального определения предела прочности материала при сжатии оценки его водостойкости по коэффициенту размягчения.
Определение водопоглощения и оценка морозостойкости
Методика: поэтапное насыщение образца до постоянной массы
Приборы: весы, секундомер, фарфоровая чашка и пр.
Материал: керамический кирпич
Масса сухого образца mсух: взвешивается
Ход работы: Водопоглощение рассчитывают для образца керамического кирпича, используя данные о массе сухого образца mсух, массе насыщенного водой образца mнас, а так же данные, полученные в лабораторной работе №1.
Образец керамического кирпича взвешивают на лабораторных весах и определяют массу сухого образца mсух. После этого его помещают в фарфоровую чашку, заливают водой на одну четверть от общей высоты образца, выдерживают в течение 2 мин, извлекают из фарфоровой чашки, обсушивают, снова взвешивают и определяют приращение массы ∆m:
∆m = mi - mсух,
где mi – масса образца после выдерживания в воде.
Затем испытуемый образец снова помещают в фарфоровую чашку, заливают водой на половину от общей высоты образца, выдерживают в течение 2 мин, извлекают из фарфоровой чашки, обсушивают, взвешивают и вновь определяют приращение массы ∆m.
|
|
|
Аналогичные испытания проводят при погружении образца на три четверти от его высоты и на полную высоту, последовательно определяя приращение массы ∆m, и в конечном итоге - массу насыщенного водой образца mнас. Схема испытания показана на рис. 3.
Рис. 3 Схема насыщения образца водой методом постепенного погружения:
а) при погружении в воду на 1/4 от высоты образца; б) то же на 1/2 от высоты образца; в) то же на 3/4 от высоты образца;
г) то же на полную высоту образца
По полученным значениям определяют водопоглощение по массе Wm и водопоглощение по объёму Wо, используя формулы (3.1.1) и (3.1.2) соответственно.
По результатам расчётов необходимо оценить морозостойкость и рациональные области применения материала.
Для этого по формуле (3.1.3) рассчитывается коэффициент насыщения пор водой Кн, по значению которого оценивается морозостойкость материала, исходя из взаимосвязи коэффициента насыщения пор водой Кн и морозостойкости. Согласно этой взаимосвязи при Кн ≤ 0,6 материал считается морозостойким, при 0,6 < Кн < 0,8 морозостойкость материала сомнительна, при Кн ≥ 0,8 материал считается не морозостойким.
|
|
|
Результаты всех расчётов заносят в сводную таблицу (см. табл. 4 лабораторного журнала), а так же строят график зависимости приращения массы от времени насыщения образца водой (см. лабораторный журнал), показанный на рис. 4.
Пример:
Масса сухого образца mсух: 12,5 г
Таблица. Результаты испытаний
| Показатели, размерность | Высота слоя воды в долях от высоты образца | |||||
| 1/4 | 1/2 | 3/4 | 1 | |||
| Срок выдерживания t, мин | 2 | 2 | 2 | 2 | ||
| Масса образца mi , г | 13,2 | 13,5 | 13,8 | 13,9 | ||
| Приращение массы ∆m = mi - mсух, г | 0,7 | 1,0 | 1,3 | 1,4 | ||
| Водопоглощение по массе Wm, % | - | - | - | 11,2 | ||
| Водопоглощение по объёму Wо, % | - | - | - | 21,5 | ||
| Коэффициент насыщения пор, Кн | - | - | - | 0,78 | ||
Формулы: Wm = ·100; Wо = = ·100 =Wm ·100, где ρm –средняя плотность материала, г/см³; ρH2O - плотность воды, равная 1 г/см³; Кн =
Рис. 4 График зависимости приращения массы от времени насыщения образца водой
Взаимосвязь Кн и морозостойкости: при Кн ≤ 0,6 материал считается морозостойким, при 0,6 < Кн < 0,8 морозостойкость материала сомнительна, при Кн ≥ 0,8 материал считается не морозостойким
|
|
|
Вывод: морозостоек ли материал по значению Кн? Морозостойкость данного материала сомнительна.
Определение предела прочности при сжатии и оценка водостойкости
Методика: постепенное нагружение образцов до разрушения
Оборудование: пресс гидравлический, металлическая чашка с водой, измерительная линейка
Материал: образцы-кубы из затвердевшего гипсового вяжущего
Ход работы: Гипсовые образцы-кубы нумеруют (номер ставят на поверхности, которая была боковой при формовании), измеряют площадь занумерованной поверхности и заносят полученные значения в таблицу (см. табл. 5 лабораторного журнала).Один образец испытывают сухим, второй – помещают в воду перед испытанием на 10…15 мин.
Сухой и влажный образцы помещают в пресс занумерованной (боковой) поверхностью вверх. Затем опускают плиту пресса до поверхности образца и нагружают образец. Момент разрушения определяют по остановке и началу обратного хода стрелки силоизмерителя и визуально по появлению трещин на образце. В этот же момент фиксируют разрушающее усилие Рразр.
Внешний вид образца до и после испытаний показан на рисунке 5.
Вид образца после испытания представляет собой характерную картину хрупкого разрушения (две усечённые пирамиды, сложенные меньшими основаниями).
|
|
|
Рис. 5 Внешний вид образца: а) до испытания; б) после испытания
Предел прочности при сжатии рассчитывают по формуле (4.1.1.).
Водостойкость испытуемого материала оценивают по коэффициенту размягчения, определяемому по формуле (4.1.3). Материал считается водостойким при Кр>0,8.
Результаты всех расчётов заносят в сводную таблицу (см. табл. 5 лабораторного журнала).
Пример:
Таблица. Результаты испытаний
| Показатели, размерность
 Мы поможем в написании ваших работ! | |||