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).

Рразрразрушающая 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)/(28,087,07•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=Wρср, (2)

где W ─ водопоглощение, %.

Относительная плотность равна:

ρот= ρсрист, (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: