Файл: Занятие 1 Определение плотностей, водопоглощений, пористости и коэффициента насыщения пор строительных материалов.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 88
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Rсж=Pразр./S, (1).
Рразр – разрушающая нагрузка, кг (рисунок 1).
а б
Рисунок 1 – Определение прочности на сжатие:
а - схема гидравлического пресса: 1 – станина; 2 – поршень;
3 – нижняя опорная плита с шаровой поверхностью;
4 – испытуемый образец; 5 – верхняя опорная плита;
6 – винтовое приспособление для зажима образца;
7 – манометр для определения Рразр.; 8 – масляный насос;
б – схема определения прочности на сжатие
Площадь образца (рисунок 2) определяется по формуле:
S=а•в (2)
Рисунок 2 – Испытуемый образец
На изгиб испытывают образцы материалов в виде балочек (рисунок 3), расположенных на двух опорах. В зависимости от схемы загружения образца (рисунок 3) расчет предела прочности при изгибе производят по формуле:
Rизг=3Рразр.l/(2вh2), (3)
где Р ─ разрушающая нагрузка, кг (рисунок 3); l - расстояние между опорами, м(см); в и h ─ толщина или высота балки в поперечном сечении, м, (см). l - расстояние между опорами равно 80% от общей длины.
Рисунок 3 – Определение прочности на изгиб
Пластическую или остаточную деформацию, не исчезающую после снятия нагрузки, называют необратимой.
Это свойство важно учитывать при выборе материалов для несущих конструкций, а также выборе технологии изготовления некоторых изделий (например, керамических). Наиболее желательными для несущих конструкций являются материалы, которые наряду с большой упругостью перед разрушением обладают высокой пластичностью. Разрушение в подобных материалах не будет происходить внезапно (например, у стали).
Относительная деформация определяется по формуле:
ε=ΔL/L, (4)
где Δ
L – абсолютная деформация при действующей силе Рд.с..
Одноосное напряжение определяется по формуле:
σ=Рд.с./S (5)
Модуль упругости Е связывает упругую деформацию и одноосное напряжение формулой:
Е= σ/ε (6)
Практическая часть
В таблице 1 приведены физико-механические показатели строительных материалов различных вариантов.
Таблица 1 - Физико-механические показатели строительного материала
Вари-ант | а, см | в, см | Рразр. – показ. манном., кг | L, см | ΔL | Рд.с действующая сила, МПа |
0 | 7,07 | 8,08 | 80384 | 12,0 | 0,0294 | 50,0 |
1 | 6,05 | 8,15 | 79296 | 12,1 | 0,0292 | 50,1 |
2 | 6,24 | 8,25 | 79818 | 12,2 | 0,0303 | 50,2 |
3 | 6,34 | 8,28 | 80347 | 12,3 | 0,0312 | 50,3 |
4 | 6,35 | 8,29 | 80877 | 12,4 | 0,0324 | 50,4 |
5 | 6,36 | 8,30 | 81820 | 12,5 | 0,0335 | 50,5 |
6 | 6,37 | 8,31 | 77804 | 12,6 | 0,0343 | 50,6 |
7 | 6,38 | 8,32 | 81670 | 12,7 | 0,0352 | 50,7 |
8 | 6,39 | 8,33 | 82205 | 12,8 | 0,0365 | 50,8 |
9 | 6,40 | 8,34 | 82742 | 12,9 | 0,0376 | 50,9 |
10 | 6,41 | 8,35 | 83409 | 13,0 | 0,0388 | 51,0 |
11 | 6,42 | 8,36 | 83951 | 13,1 | 0,0389 | 51,1 |
12 | 6,43 | 8,37 | 84496 | 13,2 | 0,0390 | 51,2 |
13 | 6,44 | 8,38 | 85043 | 13,3 | 0,0391 | 51,3 |
14 | 6,45 | 8,39 | 85592 | 13,4 | 0,0392 | 52,4 |
15 | 6,46 | 8,40 | 86143 | 13,5 | 0,0392 | 52,5 |
16 | 6,47 | 8,41 | 84466 | 13,6 | 0,0393 | 52,6 |
17 | 6,48 | 8,42 | 87120 | 13,7 | 0,0394 | 52,7 |
18 | 6,49 | 8,43 | 87678 | 13,8 | 0,0395 | 52,8 |
19 | 6,52 | 8,44 | 86961 | 13,9 | 0,0396 | 52,9 |
20 | 6,51 | 8,45 | 88506 | 13,2 | 0,0397 | 52,98 |
21 | 6,53 | 8,46 | 89069 | 14,0 | 0,0398 | 53,0 |
22 | 6,54 | 8,47 | 89635 | 14,1 | 0,0399 | 53,1 |
23 | 6,55 | 8,48 | 90638 | 14,2 | 0,0401 | 53,2 |
24 | 6,58 | 8,49 | 91622 | 14.3 | 0,0412 | 53,4 |
В качестве примера сделаем расчет для нулевого варианта.
Внимание, при расчетах сокращения не допускаются.
На первом этапе расчетов определяем (данные для расчета берутся каждым студентом строго согласно своего варианта, из таблицы 1)
S=а•в=7,07•8,08= 57,1256 см2.
1. S=57,1256 см2
На втором этапе определяем:
Rсж.=Pразр./S=80384/57,1256=1407,1 кг=149,71 МПа.
3. Rсж.=149,71 МПа
На третьем этапе определяем:
Rизг=3Рразр.l/(2вh2). l=0,8•L=0,8•120=96. h=а=7,07. Rизг=3Рразр.l/(2вh2)= (80384•96)/(2•8,08•7,07•7,07)=9553,4 кг=955,34 МПа.
4. Rизг=955,34 МПа
На четвертом этапе определяем:
ε=ΔL/L=0,0294/120=0,000245=245•10-6.
5. ε=245•10-6.
На пятом этапе определяем:
σ=Рд.с./S=50,0/57,1256=0,875 кг/см2.
6. σ=0,875 кг/см2
На шестом этапе определяем:
Е= σ/ε=0,875/0,000245=3571,42=3,57•10+3 кг/см2.
7. Е=3,57•10+3 кг/см2.
На седьмом этапе все полученные расчетные данные (подчеркнутые) согласно своего варианта вносим в таблицу 2.
Таблица 2 – Расчетные данные нулевого варианта
1. S, см2 | 2. Рразр., кг | 3. Rсж., МПа | 4. Rизг., МПа | 5. ε | 6. σ, кг/см2 | 7. Е, кг/см2 |
57,1256 | 80384 | 149,71 | 955,34 | 245•10-6 | 0,875 | 3,57•10+3 |
Вопросы для защиты практического занятия №2
1. Что называется прочностью?
2. Покажите на рисунке 1а и б разрушающую нагрузку Рразр..
3. Покажите на рисунке 1а d – диаметр поршня пресса.
4. Покажите на рисунке 1а р – показания манометра пресса.
5. Покажите на рисунке 1а испытуемый образец.
6. В виде чего испытывают образцы на изгиб?
7. Согласно рисунка 2, чему равна h?
8. Согласно рисунка 3, что такое l и чему оно равно?
9. Какую деформацию называют необратимой?
10. Какое свойство важно учитывать при выборе материалов для несущих конструкций, а также выборе технологии изготовления некоторых изделий (например, керамических)?
11. Какие материалы являются наиболее желательными для несущих конструкций и почему?
Практическое занятие №3
Определение теплофизических свойств
керамических материалов
Цель работы: определение теплопроводности и термического расширения керамического материала.
Теоретическая часть
Теплопроводность – свойства материала передавать тепло через толщу от одной поверхности к другой. Теплопроводность характеризуется количеством тепла, проходящего через стену из испытуемого материала толщиной в 1 м, площадью в 1 м2 за время 1 ч (3600с) при разности температур на противоположных поверхностях стены 1оС. В системе СИ выражается в Вт/(моС), а в метрической системе единиц – в ккал/(мчоС) 1 ккал/(мчоС) = 1,1630 Вт/(моС).
Теплопроводность материала зависит от его химического состава структуры, степени и характера пористости, влажности и температуры, при которых происходит процесс передачи тепла.
=а·с·ρср, (1)
где а ─ коэффициент температуропроводности. Коэффициент температуропроводности а, характеризующий скорость распространения температуры в строительных материалах при сменяющихся условиях нагрева.
с - теплоемкость в ккал/кгград. Теплоемкость ─ свойство материала аккумулировать тепло при нагревании и выделять тепло при остывании, или теплоемкость – свойство материала поглощать при нагревании тепло. Есть и другое определение теплоемкости – это свойство материала поглощать при нагревании определенное количества тепла.
ρср - средняя плотность, кг/м3.
Кажущаяся пористость определяется по формуле (2)
Пкаж=W•ρср, (2)
где W ─ водопоглощение, %.
Относительная плотность равна:
ρот= ρср/ρист, (3)
где ρист─ истинная плотность, г/см3.
Теплопроводность с определенной пористостью равна
пор=
•ρот (4)
Термическое расширение. Строительные материалы, так же как слагающие их кристаллы и стекло, при нагревании расширяются. Расширение это обратимо, и при охлаждении материал приобретает свой первоначальный объем. Это изменение объема с температурой обусловлено увеличением расстояний между атомами при растет амплитуды их колебаний. Величина термического расширения отдельных кристаллов и стекол различна и зависит, в общем, от их строения, от прочности химических связей. С повышением температуры это различие в расширении, как правило, уменьшается.
Термические расширения в строительных материалах в значительной степени зависят от однородности материала и коэффициента теплового расширения составляющих его веществ. Коэффициент линейного расширения характеризует удлинение 1 м материала при нагревании его на 1оС, коэффициент объемного расширения характеризует увеличение объема 1 м3 материала при нагревании его на 1оС. Чем меньше эти коэффициенты и выше однородность материала, тем выше и его термическая стойкость, т.е. больше количество циклов резких смен температуры он может выдержать. Термическое расширение строительных материалов можно характеризовать следующим показателем: