ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2019
Просмотров: 4316
Скачиваний: 9
88
И = m/S, г/см
2
, г/м
2
, (5.21)
где m – потеря массы, г;
S – площадь поверхности истирания, см
2
.
Образец вставляется в обойму, с помощью которой прижи-
мается к поверхности истирающего круга, задается число обо-
ротов круга. Определяется первоначальная масса образца – m
1
и
масса после прохождения заданного пути – m
2
; m = m
1
–m
2
.
Чем меньше показатель истираемости, тем долговечнее ма-
териал в соответствующих условиях.
Таблица 5.7
Истираемость материалов
Материал
И, г/см
2
Гранит
0,05–0,07
Плитки керамические для пола
0,08–0,1
Поливинилхлоридный линолеум
0,06
Ударная вязкость (ударная прочность) – способность со-
противляться ударным нагрузкам.
Дорожные и аэродромные покрытия испытывают большие
динамические нагрузки, поэтому они должны подвергаться ис-
пытаниям на удар.
Оценивается R
уд
по работе А (Дж), затраченной на разру-
шение материала, отнесенной к единице объема (V) или площа-
ди (S) образца:
R
уд
= A/V (Дж/м
3
) или R
уд
= A/S (Дж/м
2
).
Испытанию подвергаются образцы-цилиндры d = h = 25 см.
Испытания производятся на специальном приборе – копре.
Нормированный груз поднимается на определенную высоту и
падает на образец до тех пор, пока не разрушит его.
89
Твердость – способность материала сопротивляться про-
никновению в него другого, более твердого тела (поверхностная
прочность).
Твердость для разных материалов оценивают по-разному.
Для природных каменных материалов – по относительной
шкале – шкале твердости, или шкале Мооса. Шкала состоит из
10 эталонных минералов (табл. 5.8).
Таблица 5.8
Шкала относительной твердости (шкала Мооса)
Минерал-эталон
Балл твердости
Характеристика
Тальк
1
Легко царапается
ногтем
Гипс
2
Царапается ногтем
Кальцит
3
Легко царапается
стальным ножом
Флюорит
4
Царапается стальным
ножом под неболь-
шим нажимом
Апатит
5
Царапается ножом
под сильным
нажимом
Полевой шпат (ор-
токлаз)
6
Царапает стекло
под нажимом
Кварц
7
Царапает стекло
Топаз
8
Легко царапают
стекло
Корунд
9
Алмаз
10
Минерал-эталон оставляет царапину на предшествующем
минерале по шкале и царапается последующим.
Твердость древесины, металлов, бетона определяют, вдав-
ливая в них стальной шарик или твердый наконечник (в виде
конуса или пирамиды).
Число твердости материала (НВ) рассчитывают как отно-
шение нагрузки при вдавливании в образец в течение опреде-
ленного времени стандартного стального шарика (наконечника)
90
к площади поверхности отпечатка (на поверхности материала от
вдавливания):
НВ = Р/S.
Высокая прочность материала не всегда говорит о его твер-
дости. Например, прочности при сжатии древесины и бетона
близки, но твердость бетона существенно выше.
Для металлов и бетона существует связь между твердостью
и прочностью, для каменных материалов – между твердостью и
истираемостью.
Износ – способность материала сопротивляться одновре-
менному воздействию истирающих и ударных нагрузок.
Образцы материалов испытывают во вращающемся бараба-
не со стальными шарами или без них. Показателем износа слу-
жит потеря массы пробы материала в результате проведенного
испытания (в % от первоначальной массы).
5.3.3. Неразрушающие методы испытаний
Кроме разрушающих методов определения прочности с це-
лью контроля качества материалов могут использоваться нераз-
рушающие методы определения прочности.
Неразрушающие методы испытаний основаны на взаимо-
связи прочности материала с какой-либо другой характеристи-
кой материала, определяемой с помощью физических приборов
или ударных инструментов.
Например, известно, что прочность материала зависит от
его пористости, и скорость распространения в материале ульт-
развуковых волн зависит от степени дефектности структуры, т.е.
пористости.
Следовательно, может существовать взаимосвязь «проч-
ность – скорость распространения ультразвуковых волн». Таким
образом, скорость распространения ультразвука в материале
может служить косвенной характеристикой прочности.
91
В качестве таких косвенных характеристик прочности ис-
пользуются:
– скорость распространения в материале ультразвуковых
волн;
– динамический модуль упругости, рассчитываемый по час-
тоте собственных колебаний материала (резонансный метод)
или скорости распространения и затухания в материале ультра-
звуковых волн (импульсный метод);
– диаметр отпечатка от удара специального молотка и др.
Для оценки прочности материала неразрушающим методом
сначала строят тарировочную кривую по результатам испыта-
ний образцов материала неразрушающим и разрушающим ме-
тодами (определяют косвенную характеристику и предел проч-
ности на одних и тех же образцах и в виде точки наносят на
график). Затем по результатам неразрушающего метода испыта-
ний и тарировочной кривой оценивают прочность материала без
его разрушения.
5.4. Химические свойства материалов
5.4.1. Химические свойства
Химические свойства материалов характеризуют их спо-
собность вступать в химические взаимодействия с различными
веществами окружающей среды.
В зависимости от результата химических превращений ма-
териалов (полезные и вредные) условно химические свойства
можно разделить на группы.
1. Свойства, характеризующие химическую активность
вяжущих веществ. В результате химического взаимодействия
образуются новые соединения, обеспечивающие формирование
структуры и комплекса полезных свойств композиционных ма-
териалов.
Твердение неорганических вяжущих веществ основано,
главным образом, на химических реакциях минералов вяжущих
веществ с водой.
Например,
92
– твердение строительного гипса:
CaSO
4
·0,5H
2
O + 1,5 H
2
O = CaSO
4
·2H
2
O;
– твердение извести:
а) гашение: CaO + H
2
O = Ca(OH)
2
;
б) карбонизация: Ca(OH)
2
+ CO
2
= CaCO
3
+ H
2
O;
– твердение цемента:
а) трехкальциевый силикат (алит) взаимодействует с водой
с образованием гидросиликатов кальция переменного состава
(ГСК) и гидроксида кальция:
3CaO·SiO
2
+ nH
2
O = 2CaO·SiO
2
(n – 1)H
2
O + Ca(OH)
2
;
б) трехкальциевый алюминат взаимодействует с водой в
присутствии гипса с образованием гидросульфоалюмината
кальция – минерала эттрингита:
3CaO·Al
2
O
3
+ 3CaSO
4
·2H
2
O + (25–26)H
2
O =
= 3CaO·Al
2
O
3
·3CaSO
4
·(31–32)H
2
O;
кроме этого образуются гидроалюминаты кальция;
в) при взаимодействии с водой двухкальциевого силиката
(белита) образуются гидросиликаты.
Химическая активность вяжущих веществ зависит от хими-
ческого и минерального состава.
Для воздушной извести, например, основной показатель, от
которого зависит сорт извести, – это активность, которая опре-
деляется содержанием активных CaO и MgO в %. Например, из-
весть 1-го сорта должна содержать не менее 90 % (CaO + MgO)
активных, т.е. вступающих в реакцию с водой в процессе гаше-
ния.
Для других вяжущих (цемент, гипс) активность оценивает-
ся по способности обеспечивать прочностные свойства к опре-
деленному сроку твердения.
Об активности вяжущих можно также судить по количеству
тепла, которое выделяется в ходе химических реакций.