Материал: Стойкость и долговечность конструкционных, функциональных и специальных строительных материалов. методические указания к выполнению лабораторных работ. Козодаев С.П., Ткаченко Т.F

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

СТОЙКОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

КОНСТРУКЦИОННЫХ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ

И СПЕЦИАЛЬНЫХ

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

для студентов направления подготовки

020300.62 «Химия, физика и механика материалов»

очной формы обучения

Воронеж 2014

УДК 691

ББК 38.0

Составители: С.П. Козодаев, Т.Ф. Ткаченко

Стойкость и долговечность конструкционных, функциональных и специальных строительных материалов: метод. указания к выполнению лабораторных работ для студ. направления подготовки 020300.62 «Химия, физика и механика материалов» / Воронежский ГАСУ; сост.: С.П. Козодаев, Т.Ф. Ткаченко. – Воронеж, 2014. – 37 с.

Приведена последовательность выполнения лабораторных работ по основным разделам курса «Стойкость и долговечность конструкционных, функциональных и специальных строительных материалов». Указаны цель работы, приведены соответствующие теоретические положения, описание применяемых приборов и оборудования, порядок проведения экспериментальных исследований, способы обработки результатов.

Предназначены для студентов 4-го курса направления 020300.62 «Химия, физика и механика материалов» очной формы обучения.

Ил. 3. Табл. 13. Библиогр.: 12 назв.

УДК 691

ББК 38.0

Печатается по решению научно-методического совета

Воронежского ГАСУ

Рецензент - Г.Д. Шмелев, доцент кафедры городского

строительства и хозяйства Воронежского ГАСУ, к.т.н.

В В Е Д Е Н И Е

Методические указания подготовлены в соответствии с учебным планом направления подготовки 020300.62 «Химия, физика и механика материалов» и предназначены для студентов 4-го курса очной формы обучения, изучающих дисциплину «Стойкость и долговечность конструкционных, функциональных и специальных строительных материалов».

Для более глубокого освоения данной дисциплины в методических указаниях приведены краткие теоретические сведения и справочные материалы, касающиеся тематики лабораторных работ.

Методические указания рассчитаны на 28 часов аудиторных занятий. При выполнении лабораторных работ студент должен изучить и освоить методики:

- определения истираемости различных видов строительных материалов;

- оценки кратковременной водостойкости строительных материалов по коэффициенту размягчения;

- определения относительной стойкости строительных материалов на основе различных вяжущих веществ под воздействием агрессивных химических сред;

- оценки термостойкости различных строительных материалов;

- оценки трещиностойкости бетонов по критерию вязкости разрушения.

Лабораторные работы, предлагаемые в данных методических указаниях, носят исследовательский характер и предполагают определение конкретных показателей, характеризующих стойкость и долговечность различных строительных материалов, изделий и конструкций.

При подготовке и выполнении лабораторных работ студентам следует использовать настоящие методические указания, конспект лекций по изучаемой дисциплине, литературные источники, рекомендованные к каждой лабораторной работе.

По выполненным лабораторным работам составляются отчеты, в которых необходимо указать название работы, ее цель, дать характеристику используемых материалов и методику выполнения работы, привести результаты работы с анализом полученных данных и сделать выводы по работе. В прил. 1 представлены правила и последовательность оформления каждой лабораторной работы. Каждая работа оформляется и защищается до начала выполнения очередной лабораторной работы.

Авторы выражают благодарность академику РААСН, д.т.н., проф. Чернышову Е.М. и к.т.н., доц. Дьяченко Е.И. за разработку методических указаний к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций», часть материалов которой легли в основу данных методических указаний.

Основные термины

Под долговечностью понимают предельный срок службы зданий, сооружений, конструкций, материалов, в течение которого они при происходящих в них изменениях не утрачивают необходимых эксплуатационных качеств и в состоянии выполнять заданные им функции.

Долговечность строительных материалов и изделий связана с их составом, структурой и состоянием, поэтому в качестве научной базы решения вопросов долговечности выступает структурное материаловедение, которое раскрывает закономерные связи свойств с составом, структурой и состоянием. Долговечность определяется также интенсивностью действия эксплуатационной среды и таких её факторов, как механические нагрузки, температура, влажность, действие химических веществ, радиации, солнечного света, магнитного поля и т. д. В результате изнашивания строительный материал или конструкция могут доходить до предельного состояния.

Предельное состояние – это состояние, фиксируемое в тот момент, когда строительный материал или конструкция становятся неработоспособными. Для восстановления работоспособности требуется либо ремонт, либо частичная или полная замена, то есть полное их восстановление.

Основными процессами в материале при действии механических нагрузок являются формирование его напряженно-деформированного состояния, развитие ползучести, релаксации, накопление микро- и макроповреждений, в результате чего материал постепенно «устаёт» и становится неспособным проявлять свои первоначальные качества сопротивления внешним воздействиям всех видов.

Стойкость - это понятие, отражающее меру способности материала сохранять свои первоначальные качественные характеристики при действии на него различных факторов, стремящихся изменить эти характеристики.

Под надежностью (гарантией) понимается вероятность того, что в течение заданного промежутка времени эксплуатации не наступит ни одно из недопустимых предельных состояний для сооружения в целом, для отдельных его конструкций, элементов конструкций или узлов их сопряжений.

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТИРАЕМОСТИ

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(на примере различных видов бетона)

1.1. Цель работы

1. Изучить методику определения истираемости бетона на установке «Круг истирания».

2. Определить истираемость бетонных образцов с помощью круга истирания ЛКИ-3.

1.2. Краткие теоретические сведения

Истираемость материала следует определять для изделий или конструкций, к которым предъявляются требования по истираемости.

Испытание стойкости материала против истирания производят в тех случаях, когда изделия подвергаются воздействию истирающих усилий (дорожные и тротуарные покрытия, полы, лестничные ступени и другое, а также гидротехнические сооружения, при службе подвергающиеся действию быстродвижущихся в воде частиц (абразивная истираемость)). Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации водопропускных конструкций гидротехнических сооружений показал, что туннели, каналы, водосливы, водосбросы, водоспуски, промывные устройства и др., подверженные воздействию потоков воды, несущих влекомые наносы, могут подвергаться значительному износу, а иногда и разрушениям в течение сравнительно короткого времени после вступления их в работу.

Испытанию на истираемость по специальным методикам подвергают различные строительные материалы, в том числе изготовленные и на основе вяжущих материалов и заполнителей.

Стойкость при истирании – это сопротивляемость поверхности материалов действию сдвигающих касательных напряжений, проявляющихся при перемещении различных тел по поверхности материала.

Абразивная стойкость – это сопротивляемость истираемости материала в присутствии: мелкодисперсного зернистого материала между трущимися поверхностями или быстро перемещающихся мелкодисперсных частиц по поверхности материала под действием пневмо- или гидропотока.

1.3. Оборудование, инструменты и материалы

Весы торговые с пределом взвешивания до 10 кг; гири; емкости для взвешивания материала; совки; шпатели; кельмы; 6-секционные формы-кубы размером 70,770,770,7 мм (3 шт.); мерные цилиндры емкостью 1000 мл; лабораторный смеситель принудительного действия; лабораторная вибро-площадка; круг истирания ЛКИ-3; пресс гидравлический УММ-20 с усилием до 200 кН.

Портландцемент; щебень фракции 5-10 мм; песок кварцевый; керамзит; вода водопроводная.

1.4. Методика определения стойкости материала против истирания

Лабораторная подгруппа делится на 3 звена. Каждое звено формует образцы-кубы размером 70,770,770,7 мм по 6 образцов одного вида бетона, для чего:

1) собирают 6-секционные формы-кубы (размер куба 70,770,770,7 мм), смазывают их стенки и дно тонким слоем смазочного материала;

2) оформляют этикетки для образцов с указанием следующих данных: даты изготовления образца; номера лабораторной работы, для которой отформован образец; номера группы и подгруппы студентов;

3) производят замес материалов с водой в лабораторном смесителе принудительного действия, укладывают бетонную смесь в формы, уплотняют с помощью лабораторной виброплощадки, этикетируют образцы, накрывают формы стеклом (полиэтиленом, мокрой тканью) и оставляют твердеть в естественных условиях.

Распалубливают формы с образцами через 1 сутки твердения. После набора образцами требуемой прочности их испытывают на истираемость и на прочность при сжатии.

Составы бетона принимаются в зависимости от задач лабораторных исследований, а именно:

- определение истираемости равнопрочных образцов-кубов различных видов бетона для выявления сопротивляемости их структуры истирающим воздействиям;

- определение истираемости образцов-кубов одного вида бетона разной прочности для выявления влияния прочности на сопротивляемость истирающим воздействиям;

- определение истираемости образцов-кубов различных видов бетона с различной прочностью для выявления влияния их состава и прочности на сопротивляемость истирающим воздействиям.

Составы бетонов необходимо представить в табличной форме, пример оформления которой приведен в виде табл. 1.1.

Истираемость материалов определяют с помощью различных приборов. В данной работе испытание образцов проводится на установке «Круг истирания ЛКИ-3» (рис. 1.1).

Образцы бетона размером 70,770,770,7 мм взвешивают и определяют площадь истираемой (нижней) поверхности. Образцы испытывают двумя сериями. Число образцов в серии должно быть не менее трех.

Таблица 1.1

Составы бетона