- •1.2. Контрольные вопросы
- •8. Минеральное вяжущее вещество (портландцемент, гипс или др.).
- •1.4. Рабочее задание
- •1.5. Порядок выполнения работы
- •1.6. Содержание и результаты работы
- •1.7. Выводы
- •2.4. Рабочее задание
- •2.5. Порядок выполнения работы
- •2.6. Содержание и результаты работы
- •2.7. Выводы
- •3.2. Контрольные вопросы
- •9. Мелкий заполнитель (кварцевый песок или т.п.).
- •3.4. Рабочее задание
- •3.5. Порядок выполнения работы
- •3.6. Содержание и результаты работы
- •3.7. Выводы
- •4.2. Вопросы для подготовки к работе
- •4.3. Оборудование, инструменты и материалы:
- •11. Мелкий заполнитель (кварцевый песок или т.п.).
- •4.5. Порядок выполнения работы
- •4.6. Содержание и результаты работы
- •4.7. Выводы
- •5.2. Вопросы для подготовки к работе
- •5.3. Оборудование, инструменты и материалы:
- •8. Мелкий заполнитель (кварцевый песок или т.п.).
- •5.5. Порядок выполнения работы
- •5.6. Содержание и результаты работы
- •5.6. Выводы
- •6.2. Контрольные вопросы
- •10. Мелкий заполнитель (кварцевый песок).
- •6.4. Рабочее задание
- •6.5. Порядок выполнения работы
- •6.6. Содержание и результаты работы
- •6.7. Выводы
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ |
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ |
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ |
ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ |
Кафедра технологии строительных изделий |
и конструкций |
МЕХАНИКА ПРОЧНОСТИ И РАЗРУШЕНИЯ |
МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ |
Методические указания |
к выполнению лабораторных работ |
для студентов, обучающихся специальностям |
270106 - «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» |
и 200503 - «Стандартизация и сертификация» |
ВОРОНЕЖ -2009 |
Составители Г.С. Славчева, Н.А. Верлина
УДК 691:620.18(07)
ББК
Механика прочности и разрушения материалов и конструкций [Текст]:
метод. указ. к выполнению лаб. работ для студ. спец. 270106 и 200503 / Воронеж. гос. арх. – строит. ун-т; сост.: Г.С. Славчева, Н.А. Верлина. - Воронеж, 2009.- 25 с.
Предназначены для выполнения лабораторных работ по курсу «Механика прочности и разрушения материалов и конструкций». Позволяют изучить основные закономерности взаимосвязи между составом, структурой и свойствами композиционных строительных материалов, а также освоить методику проектирования составов композиционных строительных материалов.
Предназначены для студентов, обучающихся по специальности 270106 «Производство строительных изделий и конструкций» и 200503 «Стандартизация и сертификация».
Табл. 12. Библиогр.: 6 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
Рецензент – Т.И. Шелковникова, к.т.н., доц. кафедры материаловедения и технологии строительных материалов ВГАСУ
2
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Механика прочности и разрушения материалов и конструкций» решают задачу закрепления теоретических знаний в области материаловедения строительных композитов, развития практических навыков по изучению структуры и свойств строительных композиционных материалов, освоению методов управления свойствами и методиками проектирования состава композиционных материалов.
Впредлагаемом цикле лабораторных работ студент должен:
1)изучить основные закономерности взаимосвязи между составом, структурой и свойствами композиционных строительных материалов последовательно по масштабным уровням их структуры;
2)изучить методику проектирования составов композиционных строительных материалов в зависимости от задаваемых параметров структуры.
Лабораторные работы рассчитаны на 36 часов лабораторных занятий. Принято следующее распределение часов на выполнение данных лабораторных работ.
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
|
Номер |
Наименование работы |
|
Объем |
|
работы |
|
|
|
работы, |
|
|
|
|
ч |
1 |
Изучение структуры |
и свойств матрицы композиционных |
|
8 |
|
строительных материалов |
|
|
|
2 |
Изучение влияния типов цементации на свойства композици- |
|
8 |
|
|
онных строительных материалов |
|
|
|
3 |
Изучение влияния типов цементации и гранулометрического со- |
|
8 |
|
|
става макровключений (зерен крупного заполнителя) на структуру |
|
|
|
|
исвойствакомпозиционногостроительногоматериала |
|
|
|
4 |
Изучение влияния объемной доли макропор на структуру и |
|
6 |
|
|
свойства композиционного строительного материала |
|
|
|
5 |
Изучение влияния объемной доли волокнистых включений на |
|
6 |
|
|
структуру и свойства |
композиционного строительного мате- |
|
|
|
риала |
|
|
|
6 |
Изучение комплексного влияния типов цементации и состава |
|
6 |
|
|
матрицы на структуру и свойства композиционного строитель- |
|
|
|
|
ного материала |
|
|
|
Подготовка к каждой лабораторной работе включает изучение лекционного материала в соответствии с перечнем контрольных вопросов, представленных в настоящих методических указаниях.
По выполненным лабораторным работам составляется отчет, который защищается перед преподавателем. В отчете необходимо представить:
1) название работы;
3
2)цель работы;
3)перечень используемого оборудования и материалов;
4)методику выполнения работы;
5)результаты работы в виде необходимых расчетов, таблиц, графических зависимостей;
6)выводы.
Лабораторная работа № 1
ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАТРИЦЫ
КОМПОЗИЦИОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1.Цель работы:
1.Освоение методики оценки параметров структуры и свойств неорганической матрицы композиционных строительных материалов;
2.Исследование влияния параметров структуры на физико-механические свойства матрицы композиционных строительных материалов.
1.2.Контрольные вопросы
1.Что называют композиционными строительными материалами?
2.Какой совокупностью параметров структуры характеризуются композиционные строительные материалы?
3.Какими показателями оценивают основные физико-механические свойства композиционных строительных материалов?
1.3.Оборудование, инструменты и материалы:
1.Емкости для приготовления смеси.
2.Формы-призмы 4×4×16 см.
3.Мерные цилиндры на 500 мл.
4.Весы торговые с пределами взвешивания до 10 кг.
5.Металлические линейки по ГОСТ 427-75.
6.Пресс гидравлический – УММ-20.
8.Минеральное вяжущее вещество (портландцемент, гипс или др.).
1.4.Рабочее задание
Произвести оценку пористости и предела прочности при сжатии и изгибе образцов цементного (гипсового и др. вяжущего) материала с разным водовяжущим отношением. На основании полученных результатов работы проводится анализ влияния водовяжущего отношения на параметры структуры (пористость) и прочностные характеристики матрицы композиционных материалов.
1.5. Порядок выполнения работы
Подгруппа студентов разбивается на три звена. Каждое звено производит расчет состава матрицы, исходя из задаваемой величины водовяжущего отноше-
4
ния, которое указываются преподавателем.
Состав матрицы и расход материалов на 1 м3 при заданном водовяжущем отношении (В/Вяж) рассчитывают, принимая некоторые допущения, исходя из
следующих зависимостей: |
|
Vвяж+Vв=1; |
(1.1) |
mв/mвяж=В/Вяж, |
|
где Vвяж- объем вяжущего вещества, м3; Vв - объем воды, м3;
mв - масса воды, кг;
mвяж - масса вяжущего вещества, кг.
Для расчета материалов на 1 м3 смеси приведенная система уравнений преобразуется следующим образом:
m вяж |
+ m в = 1, |
|
(1.2) |
||
ρвяж |
|
|
|||
|
ρв |
|
|
||
m вяж |
+ |
В |
Вяж |
m вяж |
= 1, |
ρвяж |
|
ρв |
|
||
|
|
|
(1.3) |
где ρвяж - истинная плотность вяжущего вещества, кг/м3, ρв – истинная плотность воды, кг/м3.
Затем из уравнения (1.3) находят массу вяжущего вещества, в соответствии с заданным водовяжущим отношением определяют массу воды.
Каждое звено формует 2 серии образцов, отличающиеся величиной водовяжущего отношения. Серия состоит из 3 образцов-призм размером 4×4×16 см. Образцы всех серий, формуемые подгруппой, должны иметь одинаковые размеры. Твердение отформованных образцов всех серий осуществляется в одинаковых условиях, задаваемых преподавателем. После твердения образцы высушивают до постоянной массы и подвергают техническим испытаниям: их измеряют, взвешивают, а затем испытывают на прочность при изгибе и сжатии. Для оценки структуры матрицы рассчитывается относительный объем микропор и объем твердой фазы в единице ее объема.
После проведения испытаний образцов микробетона для каждого образца рассчитывают предел прочности при изгибе и сжатии и объемную долю пор (Vпор). Для расчета объемной доли пор применяют формулу:
V = 1 − |
ρм |
, |
(1.4) |
пор |
ρи |
|
|
|
|
где ρм - средняя плотность матрицы в сухом состоянии, кг/м3; ρи - истинная плотность матрицы в сухом состоянии, кг/м3.
1.6. Содержание и результаты работы
Результаты испытаний заносят в табл. 1.1.
5