- Преподавателю
- Другое
- Методические указания к выполнению лабораторно - практических работ по дисциплине «Материаловедение» по теме: «Каменные материалы»
Методические указания к выполнению лабораторно - практических работ по дисциплине «Материаловедение» по теме: «Каменные материалы»
Раздел | Другое |
Класс | - |
Тип | Другие методич. материалы |
Автор | Лапкина Н.Н. |
Дата | 14.08.2015 |
Формат | doc |
Изображения | Есть |
Департамент образования Вологодской области
БОУ СПО ВО «Вологодский строительный колледж»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению лабораторно - практических работ
по дисциплине
«Материаловедение»
по теме:
«Каменные материалы»
для студентов специальности 08.02.05
«Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов»
Часть 1
Вологда
2015
Материаловедение: методические указания к выполнению лабораторно - практических работ. Часть 1.- Вологда: БОУ СПО ВО «Вологодский строительный колледж», 2015. - 17с.
Методические указания подготовлены в соответствии с учебной программой специальности 08.02.05 - «Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов».
В методических указаниях приводятся содержание и последовательность выполнения лабораторно - практических работ.
Разработчик:
Лапкина Наталия Николаевна , преподаватель специальных дисциплин
БОУ СПО ВО «Вологодский строительный колледж»
Рецензент: В.С.Мохов, заведующий производством (АБЗ) ОАО «ВОЛОГОДАВТОДОР» ДРСУ.
ВВЕДЕНИЕ
Настоящее пособие создано для студентов средних учебных заведений строительных специальностей.
Практикум включает 3 тематические части. Начальный его раздел посвящен методам определения основных физико-механических свойств каменных материалов, последующие вяжущим материалам .
Для всех материалов приводятся современные стандартные технические требования и методы испытаний, а для композитных материалов также и этапы подбора состава, методики расчета состава и изготовления образцов для испытаний.
Лабораторный практикум «Материаловедение» предназначен для закрепления общетеоретических знаний и получения практических навыков по дисциплине «Материаловедение».
Подготовка к лабораторным работам, кроме использования практикума, предусматривает самостоятельное изучение отдельных теоретических вопросов по литературным источникам, конспекту лекций, справочной и нормативной литературе.
Правила для студентов
Прежде чем приступить к работе в лаборатории студент обязан изучать соответствующие разделы курса по учебникам и руководствам по лабораторным исследованиям строительных материалов.
Необходимо изучить пояснения и методичку проведения лабораторной работы по настоящему руководству, сделать для себя необходимые записи в рабочую тетрадь, подготовить необходимые таблицы и координатные сетки для вычерчивания графиков.
Результаты каждой лабораторной работы вносятся вручную в тетрадь. При оформлении лабораторной работы приводится краткое описание методики ее выполнения, таблицы экспериментальных данных, результаты обработки и вычислений.
Определение физических свойств строительных материалов
Физические свойства определяют способность материалов реагировать на воздействие различных физических факторов: гравитационных, тепловых, водной среды, электрических и т.д. К физическим свойствам относятся: средняя, истинная и насыпная плотности, пористость, влажность, водопоглощение, теплопроводность, теплоемкость, коэффициент размягчения, морозостойкость и др.
Пористость, истинная и средняя плотности являются важнейшими параметрами физического состояния любого строительного материала, которые обусловливают его отношение к действию факторов окружающей среды: воздействию влаги, температуры, газов и др. От параметров состояния функционально зависят такие свойства материалов, как прочность, деформативность, теплопроводность, морозостойкость и др. Они учитываются при определении рациональной области применения материалов, при проектировании строительных конструкций и сооружений, при решении ряда технологических вопросов их производства, хранения, транспортировки и т.д.
Лабораторная работа № 1
Тема: Определение зернового состава и модуля крупности песка
по ГОСТ 8735 - 88
Цель работы: научиться определять зерновой состав и модуль крупности песка.
Оборудование: набор стандартных сит, весы, разновесы.
Ход работы:
-
Пробу песка 1200г. Очистить от пыли и глины просеивают её через сито 5-10 мм и определяют % содержание гравийных фракций:
-
Из поддона берём навеску 1 кг и пропускаем её через набор сит. Находим остатки на ситах в граммах, частные остатки, полные остатки, полные проходы, модуль крупности:
Модуль крупности - это сумма полных остатков всех сит деления на 100.
Группы песка и их применение
Таблица 1
Группа песка
Модуль
крупности
Полный
остаток на сите № 063, %
Область применения
Очень крупный
Повышенной крупности
Крупный
Средний
Мелкий
Очень мелкий
Тонкий
Очень тонкий
> 3,5
3,0…3,5
2,5…3,0
2,0…2,5
1,5…2,0
1,0…1,5
0,7…1,0
< 0,7
> 75
65…75
45…65
30…45
15…30
10…30
< 10
нет нормы
Для дорожных покрытий
Для бетонов и дорожных покрытий
Для бетонов, растворов, дорожных покрытий
То же
То же
То же
Для растворов
-
Частный остаток - это сумма частных остатков сит с большим размером плюс частный остаток данного сита.
Таблица 2
Размеры сит, мм
Размеры фракций,
мм
Остаток на сите,
г /m/
Остатки в %
Полные проходы,
%
Частный
а
Полный
А
2,5
1,25
0,63
0,315
0,14
поддон
2,5
1,25-2,5
0,63-1,25
0,315-0,63
0,14-0,315
0,14
-
По данным рассева строим кривую, которую наносим на стандартный график. Если кривая рассева пройдёт в допускаемой области, то песок отвечает требованиям ГОСТа.
1- нижняя граница крупности песка (Мк = 1,5); 2 - нижняя граница крупности песка (Мк = 2,0) для бетонов класса В15 и выше; 3 - нижняя граница крупности песка (Мк = 2,5) для бетона класса В25 и выше; 4 -
верхняя граница крупности песков (Мк = 3,25).
Заключение согласно ГОСТ 8735 - 88:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вопросы для самопроверки:
-
Что такое песок?
-
Дать понятие «гранулометрический состав» песка.
-
Дать понятие «частный остаток», расчетная формула.
-
Дать понятие «полный остаток», расчетная формула.
-
Дать понятие «полный проход», расчетная формула.
-
По каким показателям строится кривая рассеивания песка?
-
На что указывает модуль крупности песка?
Лабораторная работа № 2
Тема: Определение содержания в песке пылевидных, глинистых и илистых частиц
Цель работы: научиться определять загрязненность песка.
Оборудование: весы, разновесы, сушильный шкаф, сифон, сосуд для отмучивания, секундомер.
Ход работы:
1. Берем пробу песка весом 1 кг, высыпаем в банку, заливаем водой, взбалтываем и оставляем на 2 часа в покое.
2. содержимое в банке перемешиваем, оставляем в покое на 2 минуты и сливаем воду через сифон так, что бы над песком осталось 3 см воды.
3. Затем снова заливаем чистую воду и процесс взмучивания повторяем. Песок промываем до тех пор, пока вода не будет прозрачной.
4. Содержание пылеватых и глинистых частиц определяем по формуле:
Отм = ((g1-g2)/g1)*100%
Таблица 3
№ п/п
Показатели
Единицы измерения
Результаты
Опыт №1
Опыт №2
1
Масса пробы до отмучивания, g1
г
2
Масса пробы после испытания, g2
г
3
Содержание пылеватых и глинистых частиц Отм
%
По техническим требованиям ГОСТ 8735 - 88 загрязненности песка
должна быть до 3-5%
Заключение согласно ГОСТ 8735 - 88
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вопросы для самопроверки:
1.Каким методом определяется загрязненность песка?
2. Для решения каких строительных вопросов необходимо знать загрязненность песка?
3.В каких пределах, ГОСТ 8735 - 88, должна находиться загрязненность песка?
Лабораторная работа № 3
Тема: Определение зернового состава щебня по ГОСТ 8269.0 - 97
Цель работы: научиться определять зерновой состав щебня.
Оборудование: набор сит (70; 40; 20; 10; 5 мм), весы, разновесы, совок.
Ход работы:
1.Пробу щебня 10-15 кг просеиваем через набор сит (70; 40; 20; 10; 5 мм), взвешиваем содержимое каждого сита и поддона отдельно(m70, m40, m20, m10, m5, mn).
Таблица 4
Размеры сит,
мм
Остаток на ситах
Частные остатки (остаток на сите)
Полные остатки, %(А)
%(а)
г (m)
70
40
20
10
5
Мелче 5
Расчёт: Частные остатков % an=(mn/p)*100% ;
Полные остатки % АП=а1+а2+а3+…..+ап
Построение графика кривых просеивание щебня
Полные проходы,%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Д наим.
Д ср.
Д наиб.
Размер отверстий сит, мм
Требования ГОСТ 8269-97 к зерновому составу щебня:
Размер отверстия сит (мм)
Наим.
Средн.
Наиб.
Полные остатки на ситах в % по весу
90-100
30-80
Заключение ГОСТ 8269-97:
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вопросы для самопроверки:
-
Что такое щебень?
-
По каким показателям строится кривая рассеивания щебня?
-
Для решения каких строительных вопросов необходимо знать зерновой состав щебня?
-
Для изготовления каких строительных смесей используют щебень?
Лабораторная работа № 4
Тема: Определение влажности, истинной плотности, средней плотности, насыпной плотности и пустотности зерен щебня по ГОСТ 8269.0 - 97
Цель работы: научиться определять физические свойства щебня.
Опыт № 1: Определение влажности щебня
Влажность - содержание влаги в материале в данный конкретный момент, отнесенное к единице массе материала в сухом состоянии.
Оборудование: весы лабораторные, сушильный шкаф.
Ход работы:
-
Из щебня испытываемой фракции берут пробу.
-
Отобранную пробу щебня насыпают в сосуд и взвешивают в состоянии естественной влажности (mв).
-
Затем пробу высушивают до постоянной массы(m).
-
Влажность щебня вычисляют в процентах по массе:
Таблица 5
№
п/п
Показатели
Единицы измерения
Результаты
Опыт № 1
Опыт № 2
1
Масса образца с естественной влажностью, mв
г
2
Масса сухого образца, m
г
3
Влажность щебня, W
%
Заключение согласно ГОСТ 8269.0 - 97:
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт № 2: Определение истинной плотности щебня
Истинная плотность - это масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот).
Оборудование: весы, пикнометр, термометр, воронка, ложечка, бюксы, песчаная баня, лист кальки.
Ход работы:
1. Каменный материал дробим до порошка, высушиваем до постоянного веса, берем навеску g=10 г.
2. Пикнометр заливаем до риски дистиллированной водой при Т= 20˚С и взвешиваем g1.
3. Сливаем 2/3 объема воды и в пикнометр через воронку переносим навеску каменного порошка.
4. Ставим на песчаную баню и кипятим 30 минут.
5. После кипячения пикнометр с содержимым охлаждаем до Т = 20˚С, доливаем до риски дистиллированной воды и взвешиваем g2.
Таблица 6
№ п/п
Показатели
Единицы измерения
Результат
Опыт №1
Опыт № 2
1
Масса каменного порошка, g
г
2
Масса пикнометра с дистиллированной водой до риски, g1
г
3
Масса пикнометра с дист. водой и каменным порошком до риски после кипячения Т=20 С, g2
г
4
Плотность каменного порошка, ρ
Определяем плотность каменного порошка по формуле:
Заключение согласно ГОСТ 8267-93:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт № 3: Определение средней плотности щебня.
Средняя плотность - это масса единицы объема материала в естественном состоянии.
Оборудование: весы, приспособление для взвешивания в сосуде, сосуд для насыщения.
Ход работы:
1.Образцы промываем, высушиваем до постоянного веса, взвешиваем (g) опускаем в сосуд с водой на 30 минут.
2.Образцы достаем из воды, обтираем влажной тряпкой и взвешиваем на технических весах(g1), а затем на гидростатических /в воде/ (g2)
3.Среднюю плотность находим по формуле:
Таблица 7
-
№
п/п
Показатели
Единицы измерения
Результат
Опыт № 1
Опыт № 2
1
Масса абсолютно сухого образца, g
г
2
Масса насыщенного образца, g1
г
3
Масса насыщенного образца в воде, g2
г
4
Средняя плотность щебня
г/см3
Заключение согласно ГОСТ 8267-93: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт № 4: Определение насыпной плотности зерен щебня по ГОСТ 8269.0 - 97
Насыпная плотность - это масса единицы объема материала в рыхлонасыпном состоянии.
Оборудование: мерный сосуд; весы.
Ход работы:
Приготовленную пробу щебня высыпают с высоты 10 см в мерную банку, предварительно взвешенную (g1), с избытком. Щебень до 10 мм v=5л; до 20 мм v=10л; до 40 мм v=40л.
Таблица 8
№
п/п
Показатели
Единицы измерения
Результаты
Опыт № 1
Опыт № 2
1
Масса сосуда, m1
г
2
Масса сосуда со щебнем, m2
г
3
Объём сосуда, V
л
4
Насыпная плотность, ρм
Расчёт:
Заключение согласно ГОСТ 8269.0 - 97:
Опыт № 5: Определение пористости и пустотности зерен щебня по ГОСТ 8269.0 - 97.
Пористость - это степень заполнения материала порами.
Оборудование: калькулятор
Таблица 9
№
п/п
Показатели
Обозначение
Данные
1
Средняя плотность ()
ρо
2
Насыпная плотность ()
ρон
3
Пустотность щебня (%)
V пустот
4
Плотность щебня ()
ρ
5
Пористость щебня %
П
Расчёт:
Заключение согласно ГОСТ 8269.0 - 97:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вопросы для самопроверки:
-
Для решения каких вопросов необходимо знать пустотность щебня?
-
Для решения каких вопросов необходимо знать пористость щебня?
-
На что влияет пористость? Пустотность?
-
Что называется истинной, средней и насыпной плотностью материала?
-
Как определяется истинная плотность материала?
-
Как определяется средняя плотность материала?
-
Опишите методику определения насыпной плотности материала.
-
Как рассчитывается пористость материала?
-
Какие свойства материала зависят от пористости?
-
Как рассчитывается межзерновая пустотность материала?
-
Опишите методику определения водопоглощения?
-
Как определяется влажность материала?
-
Какие свойства строительного материала зависят от его влажности?
Лабораторная работа № 5
Тема: Определение дробимости щебня (гравия)при сжатии в цилиндре и определение истираемости в полочном барабане по ГОСТ 8269.0 - 97.
Цель работы: научиться определять механические свойства щебня.
Опыт № 1: Определение дробимости щебня (гравия) при сжатии в цилиндре по ГОСТ 8269.0 - 97.
Оборудование: гидравлический пресс 100т, цилиндры стальные со съемным дном и плунжером, с внутренним диаметром 75 и 150 мм, весы настольные гиревые, сита из стандартного набора диаметром 2,5мм и 1,25мм.
Ход работы:
-
Берем пробу щебня (гравия) 400г;
-
Рассеваем пробу щебня (гравия) на фракции 5 - 10; 10 - 20; 20 - 40;
40 - 70мм;
-
Берем пробу из остатка на сите ¼ наименьшего размера и погружаем в , цилиндр стальной со съемным дном и плунжером, с внутренним диаметром 75мм;
-
Заполненный цилиндр устанавливаем на нижнюю плиту пресса;
-
Повышая усилие пресса на 1 - 2 кН/с доводят его до 50 кН;
-
После сжатия до требуемого усилия испытываемую пробу высыпают из цилиндра и взвешивают, а затем просеивают через сито, размер которого зависит от размера испытываемой фракции:
Таблица 10
-
Размер фракции, мм
5 - 10
10 - 20
20 - 40
Размер отверстий сита, мм
1,25
2,5
5
-
Дробимость щебня (гравия) рассчитывают по формуле:
, где
m1 - полная масса пробы щебня (гравия), г;
m2 - масса остатка щебня (гравия) на контрольном сите после просеивания, г;
Результаты заносят в таблицу:
Таблица 11
№ п/п
Показатели
Единицы измерения
Данные
1
Масса пробы, m1
г
2
Размер насыпной фракции
мм
3
Масса остатка на сите ¼ наименьшего размера фракции
г
4
Дробимость
%
Марка по дробимости щебня (гравия) из изверженных горных пород
Таблица 12
Марка
Дробимость, %
1400
До 12
1200
До 16
800
17 - 20
600
26 - 34
Заключение согласно ГОСТ 8269.0 - 97:
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт № 2: Определение истираемости щебня (гравия) в полочном барабане по ГОСТ 8269.0 - 97.
Износ крупнозернистого материала (щебня, гравия) определяют по потере его массы при испытании пробы материала в полочном барабане (рис.1). Барабан с внутренним диаметром 700 мм и длиной 500 мм снабжен полкой шириной 100 мм для подъема щебня (гравия) вместе с загруженными в барабан чугунными или стальными шарами диаметром 48 мм и массой 405 г каждый. Частота вращения барабана составляет 30…33 об/мин.
-
Для испытания щебень (гравий) фракции 5...10; 10...20; 20...40 мм просеивают через два сита с размером 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:
, где
m - масса пробы материала, г;
m1 - суммарная масса остатков на предохранительном и контрольном ситах, г.
В качестве результата испытания принимается среднее арифметическое 2-х параллельных испытаний. Результаты испытаний записываются в табл.
Таблица 13
Наименование материала
Масса пробы, m, г
Масса остатка на сите с отверстиями 5 мм, г
Масса остатка на сите с отверстиями
№1,25, г
Суммарная масса остатков, m1, г
Износ, г/см2
полученное значение
среднее значение
по справочным данным
Марка по истираемости щебня (гравия)
Таблица 14
Марка
Осадочные породы
Изверженные и метаморфические породы
И - I
До 30
До 25
И - II
31 - 40
26 - 35
И - III
41 - 50
36 - 45
И - IV
51 - 60
46 - 55
Заключение согласно ГОСТ 8269.0 - 97:
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вопросы для самопроверки:
1. Что характеризуют механические свойства материалов?
2. Что такое прочность материала?
3. Чем характеризуется прочность материала?
4. Описать методику определения истираемости строительных мате-
риалов.
5. Как определяется истираемость (износ) щебня (гравия)?
6. От чего зависит показатель предела прочности материала?
Список литературы:
-
ГОСТ 10178-85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1985. - 6 с.
-
ГОСТ 310.3-76 Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема.- М.: Изд-во стандартов, 1976. - 8 с.
-
ГОСТ 310.4-81 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии.- М.: Изд-во стандартов, 1981. - 12 с.
-
ГОСТ 22245-90 Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1990. - 9 с.
-
ГОСТ 11506-73 Битумы нефтяные. Метод определения температуры размягчения по кольцу и шару.- М.: Изд-во стандартов, 1973. - 4 с.
-
ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1993. - 12 с.
-
ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1978. - 22 с.
-
ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1991. - 23 с.
-
ГОСТ 10181.1-81 Смеси бетонные. Методы определения удобоукладываемости.- М.: Изд-во стандартов, 1981. - 8 с.
-
ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 36 с.