Лабораторна робота № 2

МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Механічні властивості характеризують здатність матеріалу чинити опір усім видам зовнішнього впливу з прикладенням сили.

Визначення механічних властивостей будівельних матеріалів дозволяє обрати раціональну галузь їх застосування в конструкціях.

До механічних властивостей відносять деформаційні властивості, які включають в себе: пружність, пластичність, лінійність, коефіцієнт конструктивної якості, твердість, стираність, знос, а також довговічність, надійність тощо.

У даній лабораторній роботі визначається міцність будівельних матеріалів. Залежно від навантажень, що сприймає матеріал, розрізняють міцність на стиск, вигин, розтяг, удар та ін. Ці навантаження є найбільш характерними для будівельних матеріалів.

Природні (граніт) та штучні (бетон) кам’яні матеріали добре чинять опір стиску, а згину та розтягу в 10-15 разів гірше. Метал та деревина добре сприймають розтягуючі та згинаючі навантаження. Враховуючи це, вказані матеріали використовують в конструкціях, що підлягають саме цим навантаженням.

Міцність – властивість матеріалу чинити опір руйнуванню під дією внутрішніх напружень, які викликані зовнішніми силами. Вона характеризується границею міцності, тобто напруженням у матеріалі конструкції або зразка, яке відповідає тому навантаженню, при якому зразок руйнується.

Границю міцності визначають в результаті досліджень на стандартних зразках, які мають певні розміри і форми. Міцність будівельних матеріалів залежить від ряду факторів будови, густини, неоднорідності, пористості, вологості, динамічних дій та інше.

2.1 Визначення границі міцності на стиск

Границя міцності на стиск являє собою основну технічну характеристику багатьох будівельних матеріалів, її доводиться застосовувати при всіх дослідженнях будівельних матеріалів.

Границю міцності на стиск визначають на зразках правильної геометричної форми у вигляді кубів, циліндрів (рис. 2.1).

Зразки циліндричної форми виготовляють з бурового керна: їхній діаметр залежить від розмірів бурової коронки, а висота повинна бути не більше їхніх двох діаметрів. Зразки у формі куба можуть мати розміри залежно від міцності і пористості матеріалу. Зразки щільних матеріалів приймають меншого розміру, а пористі зразки - більшого.

Для проведення дослідження на стиск застосовують спеціальні машини, що працюють згідно з принципом гідравлічного преса. Вони мають різні розміри і розвивають різні за величиною зусилля залежно від міцності випробуваних матеріалів. Машини складаються з трьох головних частин:

- пристосування для закріплення зразків;

- пристрою для створення тиску;

- вимірника тиску.

Пристосування для закріплення зразків, що забезпечує одержання правильних результатів при випробуванні, повинне задовольняти двом наступним умовам:

1) поверхні, що передають тиск на зразок, повинні щільно зіштовхуватися з усією площею грані зразка;

2) рівнодіюча тиску повинна збігатися з геометричною віссю зразка.

Спеціальний пристрій повинен забезпечувати плавне підвищення тиску на зразок з визначеною швидкістю, без поштовхів.

Для обчислення границі міцності за результатами випробування використовують формулу:

(2.1)

де R_ст - границя міцності на стиск, (кгс/см²); МПа, 1МПа = 10 кгс/см²

Р_руйн - руйнівне навантаження, кгс;

S - первинна площа зразка, що сприймає навантаження, см².

Для проведення випробування потрібне наступне обладнання і матеріали:

- гідравлічний прес;

- штангенциркуль;

- досліджувані зразки.

Зразок: куб з цементно-піщаного розчину.

Результати випробувань заносять до лабораторного журналу (табл. 2.1).

Таблиця 2.1

Визначення границі міцності на стиск

Продовження таблиці 2.1

2.2 Визначення границі міцності на розтяг

a: b =1: 10; с: d =1: 5; 1-зразок " вісімка" Рис. 2.2. Схема випробу-вання матеріалу на розтяг на приладі Михаеліса

Границю міцності на розтяг визначають на розривних машинах. Зразки випробовуваного будівельного матеріалу з різним за площею перерізом виготовляють у вигляді " вісімок" з захватами або без них (рис. 2.2).

У даній лабораторній роботі границю міцності на розтяг визначають на важільному приладі Михаеліса зі співвідношенням важелів 1: 50.

Границю міцності на розтяг будівельного матеріалу визначають за формулою (2.2)

(2.2)

Результати випробувань заносять до лабораторного журналу (табл.2.2).

Необхідне обладнання і матеріали:

- прилад Михаеліса;

- штангенциркуль;

- зразок „вісімка”

Зразок: „вісімка” з затверділого гіпсового тіста.

Таблиця 2.2

Визначення границі міцності на розтяг

2.3 Визначення границі міцності на поперечний вигин

Дуже часто будівельний матеріал у конструкції працює на вигин, наприклад, ригель, балка. При випробуваннях зразки будівельних матеріалів виготовляють у вигляді балочок (прямокутний паралелепіпед). Випробовуваний зразок установлюють симетрично на дві циліндричні опори; руйнівне навантаження прикладається зверху посередині також на циліндричну опору.

1- зразок 40× 40× 160 (мм); 2- опори циліндричні Рис. 2.3 Схема випро-бування матеріалу на вигин на машині «МИИ-100»:

У даній лабораторній роботі для визначення границі міцності на поперечний вигин використовують машину «МИИ-100». Машину «МИИ-100» використовують для стандартних визначень механічних властивостей будівельних матеріалів, наприклад, з цементу і гіпсу. Необхідне обладнання і матеріали: - машина «МИИ-100»; - штангенциркуль; - випробувальний зразок. Границя міцності на поперечний вигин в загальному випадку, МПа (кгс/см2).

, (2.3)

де Р_руйн -руйнівне навантаження, кгс;

l - відстань між опорами, см;

b і h - боки перерізу зразка, см.

Необхідне обладнання і матеріали:

- машина «МИИ-100»;

- штангенциркуль;

- випробувальний зразок.

Величину границі міцності на вигин будівельного матеріалу визначають на лічильнику машини «МИИ-100».

Зразок: прямокутний паралелепіпед з затверділого цементно-піщаного розчину або гіпсового тіста.

Результати випробувань заносять до лабораторного журналу (табл. 2.3)

Т а б л и ц я 2.3

Визначення границі міцності на поперечний вигин