Материал: Материаловедение. лабораторный практикум. Черкасов С.В., Адоньева Л.Н
чиная с самого мягкого из них. За твердость принимают величину между условной твердостью того минерала, который оставляет черту на испытуемом образце, и предыдущим, более мягким минералом, не оставляющим черты на образце.
Твердость материала влияет на легкость его обработки, назначение, долговечность и др.
2.3.3.2. Определение твердости для пластичных материалов
Для пластичных материалов (древесины, пластмасс, некоторых металлов и бетонов) твердость определяется вдавливанием в материал стандартного стального шарика.
Число твердости вычисляют по формуле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
НВ = |
Р |
, МПа или кгс/см2 , |
(24) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
где Р – приложенная не до разрушения нагрузка, Н (кгс); |
|
|||||||||||
|
F – площадь поверхности отпечатка, м2, см2. |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.3.4. Определение сопротивления удару |
|
||
|
|
|
|
|
|
4 |
|
Сущность испытания заключается в разрушении |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
образца ударной нагрузкой. Испытания на удар произво- |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
дят на копрах. Образцы (3 шт.) должны иметь форму ци- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линдра диаметром и высотой 25 мм. |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
Образец 1 обмеряют, вычисляют его объем. Затем |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
2 |
|
устанавливают на наковальню 2 копра (рис. 7) и сверху |
|||||
|
|
|
|
|
опускают подбабок 3, упирающийся в центр образца. По- |
|||||||
|
Рис. 7. Схема |
|||||||||||
|
сле этого начинают сбрасывать стальную бабу 4, масса ко- |
|||||||||||
|
|
испытания |
торой в зависимости от прочности образца может состав- |
|||||||||
|
|
при ударе |
||||||||||
|
|
лять 0,5; 1; 2 или 5 кг. Удары по образцу приходятся через |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
подбабок. Высота первого сброса составляет 1 см, второго – 2 см, третьего – 3 см, и т.д. до момента разрушения образца (до появления первой трещины).
Сопротивление удару рассчитывается по формуле
|
Р ΣS |
3 |
|
|
Rуд = |
|
, кгс•см/см |
, |
(24) |
V |
где Р – сила удара, кгс; Р = mg , где m – масса бабы;
ΣS – сумма высот сброса бабы, см; ΣS = (1+2+3+…+n),
где n – высота разрушения образца (появления первой трещины), см; V – объем образца, см3.
За окончательный результат принимают среднее арифметическое трех определений. Результаты испытаний по определению сопротивления удару заносят в табл. 14.
16
Таблица 14
Результаты определения сопротивления удару
|
|
|
|
|
Ударная вязкость, |
(кгс см/см |
) |
||
Наиме- |
Размер об- |
Объем |
Сумма |
|
|
• |
3 |
|
|
нование |
разца, см |
образца, |
высот |
|
|
|
|
|
|
мате- |
диа- |
вы- |
см3 |
сброса |
отдельно- |
среднее |
арифмети- |
||
риала |
метр |
сота |
|
бабы, см |
го образца |
ческое значение |
|
|
|
На сопротивление удару (ударную вязкость) испытывают материалы, подвергаемые динамическим воздействиям (дорожно-строительные материалы, плитки для полов, сваи).
2.3.5. Определение истираемости
Истираемостью называется способность материала изменяться в объеме и массе под действием истирающих усилий.
Испытанию на истираемость подвергают материалы, применяемые для устройства полов, лестничных ступеней, каменных тротуаров и т.п.
Истираемость (И, кг/м2) обычно определяют по потере массы образца
после его испытания на круге истирания.
Образцы для определения истираемости (3 шт.) должны быть в воздуш- но-сухом состоянии и иметь форму куба с ребром 70 мм или цилиндра диаметром и высотой 70 мм. Определение истираемости производят на круге истирания, который имеет вращающийся истирающий диск, приспособление для установки образцов и их нагружения вертикальной нагрузкой, счетчик оборотов. В качестве абразивного материала используют шлифзерно 16 или нормальный вольский кварцевый песок.
Образцы взвешивают, обмеряют и устанавливают в гнезда круга истирания. Прикладывают к каждому по центру сосредоточенную вертикальную нагрузку величиной 300 ± 5 Н, что соответствует давлению 60 ± 1 кПа. На истирающий диск равномерным слоем насыпают абразив (20 ± 1 г), затем включают привод круга и начинают истирание. Через каждые 30 м пути истирания (28 оборотов круга) круг останавливается, с него удаляют остатки абразивного материала и насыпают новую порцию абразива. Эту операцию повторяют 5 раз, что составляет один цикл испытания (150 м). После каждого цикла испытания образцы вынимают из гнезд, поворачивают на 90° в горизонтальной плоскости и продолжают опыт. Всего проводят 4 цикла испытаний (общий путь истирания равен 600 м). Затем образцы вынимают из гнезд и взвешивают. Величину истираемости определяют по формуле
И = |
m1 −m2 |
, |
( 25 ) |
F
где m1 – масса образцов до истирания, г;
m2 – масса образца после 4-х циклов испытания, г; F – площадь истираемой грани образца, см2.
17
Результаты испытаний заносят в табл. 15.
Таблица 15
Результаты определения истираемости
Наиме- |
Номер |
Масса об- |
Масса об- |
Площадь |
Истираемость, |
г/см2 |
|
нование |
об- |
разца до |
разца после |
истира- |
|
|
|
полу- |
среднее |
по спра- |
|||||
материа- |
разца |
испыта- |
испытания |
ния F, |
ченное |
значение |
вочным |
ла |
|
ния m1 , г |
m2, г |
2 |
|||
|
см |
значение |
|
данным |
|||
2.3.6. Определение износа в полочном барабане
4Износ крупнозернистого материала (щебня, гра-
1вия) определяют по потере его массы при испытании пробы материала в полочном барабане (рис. 8). Бара-
|
3 |
бан с внутренним диаметром 700 мм и длиной 500 мм |
|
|
2 |
снабжен полкой шириной 100 мм для подъема щебня |
|
|
|
(гравия) вместе с загруженными в барабан чугунными |
|
Рис. 8. Схема определе- |
или стальными шарами диаметром 48 мм и массой |
||
|
ния износа: |
405 г каждый. Частота вращения барабана состав- |
|
1– барабан; |
ляет 30…33 об/мин. |
||
2 |
– проба материала; |
|
|
3 |
– шары. |
Для испытания щебень (гравий) фракции 5...10; |
|
4 |
– полка |
||
10...20; 20...40 мм просеивают через два сита с разме- |
|||
|
|
||
ром отверстий, соответствующих наибольшему и наименьшему размеру зерен данной фракции. Из остатка на нижнем сите отбирают по две навески массой 5000 ± 100 г каждая для щебня с предельной крупностью зерен до 20 мм и две пробы по 10000 ± 100 г щебня фракции 20...40 мм. Затем пробу загружают в барабан вместе с шарами (8…12 шт.), и включают его. По окончании испытаний (500…1000 оборотов барабана) пробу просеивают через сито с размерами отверстий 5 мм и контрольное сито с сеткой № 1,25. Остатки на ситах соединяют вместе и взвешивают.
Износ щебня (гравия) определяют в процентах по формуле |
|
||
|
И =m−m1 |
100%, |
(26) |
где m |
m |
|
|
– масса пробы материала, г; |
|
|
|
m1 – суммарная масса остатков на предохранительном
иконтрольном ситах, г.
Вкачестве результата испытания принимается среднее арифметическое 2-х параллельных испытаний. Результаты испытаний записываются в табл. 16.
18
Таблица 16
Результаты определения износа щебня (гравия)
Наиме- |
Масса |
Массаостат- |
Масса остат- |
Суммар- |
Износ, г/см2 |
|||
нование |
пробы |
канасите с |
ка на сите с |
ная масса |
|
|
|
|
полу- |
сред- |
по спра- |
||||||
материа- |
m, г |
отверстиями |
отверстиями |
остатков |
||||
ла |
|
5мм, |
№ 1,25, |
m1, г |
ченное |
нее |
вочным |
|
|
значение |
значе- |
данным |
|||||
|
|
г |
г |
|
|
ние |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Приборы, инструменты, материалы: образцы строительных материалов; гидравлический пресс по ГОСТ 8905-82; штангенциркуль по ГОСТ 166-80; металлическая линейка по ГОСТ 427-75; приспособления для испытания образцов-балочек на изгиб; измерительная машина МИИ-100; копер типа Педжа с массой падающего груза 2 кг; шкала тверд о- сти Мооса; круг истираемости типа ЛКИ-3; полочный барабан со стальными шарами (12 шт.); торговые весы с комплектом гирь до 10 кг; сушильны й шкаф; комплект стандартных сит для определения зернового состава щебня (гравия); сито с сеткой № 1,25; шлифзерно 16 или нормальный вольский кварцевый песок.
Аттестационные вопросы
1.Что характеризуют механические свойства материалов?
2.Что такое прочность материала?
3.Чем характеризуется прочность материала?
4.Описать методику определения предела прочности при сжатии строительных материалов.
5.В чем заключается методика определения прочности при изгибе?
6.Что такое твердость материала и как она определяется?
7.Как производится определение сопротивления удару?
8.Описать методику определения истираемости строительных материалов.
9.Как определяется истираемость (износ) щебня (гравия)?
10.От чего зависит показатель предела прочности материала?
Литература: [ 1, 2, 3, 7, 8, 12 ].
19
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ
3.1. Общие сведения
Качество применяемой в строительстве древесины определяется породой дерева, его физическим состоянием, свойствами, наличием пороков.
Положительные свойства древесины: сравнительно высокая прочность, небольшая плотность, низкая теплопроводность, высокая морозостойкость, легкость механической обработки.
К отрицательным свойствам древесины следует относить: неоднородность строения и обусловленная этим разница физико-механических показателей вдоль и поперек волокон; гигроскопичность и связанные с ней деформации и коробления, горючесть и способность загнивать в неблагоприятных условиях.
Все древесные породы классифицируются на хвойные и лиственные. Наибольшее распространение в строительстве имеют хвойные породы. К ним относят сосну, ель, пихту, лиственницу и кедр. В последние десятилетия большее применение находят и лиственные породы, такие как дуб, бук, береза, осина, липа, граб, ольха, вяз и др.
Древесину применяют для изготовления несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, столярных изделий, опалубки, шпал, фанеры, древесноволокнистых и древесностружечных плит, устройства подмостей, и др.
3.2. Цель работы
Изучение методов испытания древесины и оценка ее качественных показателей.
3.3.Порядок выполнения работы
3.3.1.Определение средней плотности древесины
Среднюю плотность древесины в состоянии естественной влажности определяют как в лаборатории, так и за ее пределами (в полевых условиях).
20