Как найти массовое водопоглощение

Водопоглощение
– это способность материала впитывать
и удерживать в порах воду. Вода заполняет
мельчайшие поры и капилляры в материале,
но так как часть из них все же оказывается
недоступной для воды, а в порах заполняемых
водой частично остается воздух, то по
количеству воды, поглощаемой материалом,
только приблизительно можно установить
открытую пористость
материалов. Водопоглощение
важный показатель с точки зрения его
эксплуатации. При насыщении материала
водой снижается его проч­ность,
увеличиваются средняя плотность,
теплопроводность, наблюдаются коррозионные
процессы.

Для
определения водопоглощения высушенные
до постоянной мас­сы образцы взвешивают,
помещают в емкость, наполненную водой
ком­натной температуры, так чтобы
уровень воды был выше верха образца не
менее чем на 20 мм. В таком положении
образцы выдерживают в течение 48 часов.
Затем их вынимают, обтирают влажной
тканью и взвешивают. При этом масса
воды, вытекающей из образца на чашку
весов, должна включаться в массу образца.

Водопоглощение
по массе
W_m,
%, по объему
W_о,
%, определяют
по формулам

Wm

=
[(m2
– m1
/
m1]
· 100 (1)

Wо
= [(m2
– m1)
/
V]
·
100
(2)

где
Wm
– водопоглощение по массе, Wо
– водопоглощение по объёму, m1
–
масса сухого образца, г; m2
– масса образца, насыщенного водой, г;
V объём образца в естественном состоянии,
см³.

2 Определение прочности

Прочностью
называют свойство материала сопротивляться
разрушению под действием внутренних
напряжений, возникающих от внешних
нагрузок. Под воздействием различных
нагрузок материалы в зданиях и сооружениях
испытывают
различные внутренние напряжения (сжатие,
растяжение, изгиб, срез и
др.)

Прочность
является важным свойством большинства
строительных материалов,
от её значения зависит нагрузка, которую
может воспринимать данный
элемент при данном сечении. Если материал
обладает большей прочностью,
то размер сечения элемента может быть
уменьшен.

Прочность
строительных материалов характеризуется
пределом прочности при
сжатии, при изгибе и при растяжении, её
определяют путём испытания образцов
в лаборатории на гидравлических прессах
или разрывных машинах.

Пределом
прочности при сжатии материала называют
напряжение, соответствующее
нагрузке, при которой происходит
разрушение образца материала.
Предел прочности при сжатии Rсж,
МПа,
определяют
по
формуле

Rсж
=
F/A
(3)

где
F
– разрушающая нагрузка, Н; А – площадь
поперечного сечения образца
см²

Для
определения предела прочности при
сжатии образцы материала подвергают
действию сжимающих внешних сил и доводят
до разрушения.

Испытуемые
образцы должны быть правильной
геометрической формы
(куб,
параллелепипед, цилиндр). Образцы из
природных каменных материалов, имеющих
форму кубов, могут быть следующих
размеров: 50 
50 
50, 70 
70 
70, 100 
100 
100 мм. Образцы из плотных материалов
можно принимать меньшего размера, а из
пористых материалов – большего.

Образцы
кубической формы изготовляют при помощи
специальных дисковых
пил. При распиливании камня под лезвие
пилы вводят абразивный порошок в смеси
с вязкой суспензией из тяжёлой глины.

Для
испытания образцов материала на сжатие
применяют гидравлические прессы
и универсальные испытательные машины.
Перед испытанием образец очищают мягкой
щёткой или тканью, взвешивают, обмеряют
с точностью до 1 мм
и устанавливают на нижнюю опорную плиту
пресса точно по её центру. Верхнюю
опорную плиту при помощи винта опускают
на образец и плотно закрепляют
его между двумя опорными плитами. Затем,
убедившись в правильности
установки образца, включают в действие
насос пресса и дают на образец нагрузку,
следя за скоростью её нарастания (0,5 –
1 МПа в 1 с). В момент разрушения
образца, т. е. в момент наибольшей нагрузки
на образец, стрелка остановится
и пойдёт обратно. Этот момент необходимо
зафиксировать.

Каждый
материал испытывают не менее чем на
трёх образцах. За окончательный
результат принимают среднее арифметическое
результатов испытаний
трёх образцов. Результаты испытаний
как отдельные, так и средние заносят
в журнал для лабораторных работ.

Контрольные
вопросы для защиты выполненной
лабораторной работы

1
Какая
зависимость существует между
водопоглощением по объему и общей
пористостью материала? Всегда ли эта
зависимость спра­ведлива?

2
Можно ли
ориентировочно определить область
применения ма­териала (изделия), если
известно его водопоглощение?

3
Влияние влажности на прочность материалов

4 Что
такое прочность материала и чем она
характеризуется?

Перечень
ГОСТов и СТБ, используемых при выполнении
лабораторной работы

1
СТБ 4.201-79. Система показателей качества
продукции. Строительство. Материалы и
изделия теплоизоляционные. Номенклатура
показателей.

2
СТБ 4.211-80. Система показателей качества
продукции. Строительство. Материалы
строительные нерудные и заполнители
для бетона пористые. Номенклатура
показателей.

3
ГОСТ 7025-91. Кирпич и камни керамические
и силикатные. Методы определения
водопоглощения, плотности и контроля
морозостойкости.

Лабораторная
работа № 3. Изучение макро- и микроструктуры
древесины, ознакомление с образцами
древесных пород

Вопросы
допуска к выполнению лабораторной
работы

1. Назовите
   основные части ствола дерева, видимые
   невооруженным глазом на его поперечном
   разрезе?

2. Перечислите
   основные физические свойства древесины?

3. Назовите
   механические свойства древесины?

4. Опишите
   микроструктуру древесины?

5. Назовите
   древесные породы, применяемые в
   строительстве?

6. Что
   относят к материалам, изделиям и
   конструкциям из древесины?

Цель
работы:
изучить
макро- и микроструктуру древесины,
основные группы пороков древесины,
определить равновесную
влажность
древесины и ее прочность.

Материалы:
образцы
древесных материалов.

Приборы
и приспособления: термометр
или психрометр, психрометрическая
таблица, номограмма равновесной
влажности, пресс гидравлический усилие
4…5 кН.

Ход
работы

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Известны и другие способы определения влажности
материала, например, путем измерения электросопротивления и электроемкости.

Водопоглощением называют способность материала
поглощать и удерживать воду. Его определяют путем полного насыщения водой
предварительно высушенного образца.

Различают водопоглощение по массе и по объему.

Водопоглощение по массе – это масса поглощенной
материалом воды, отнесенная к массе сухого материала, %:

                                                              
(3.2)

Водопоглощение по объему – это объем поглощенной
материалом воды, отнесенный к объему материала, характеризует интегральную
(кажущуюся) пористость материала П_и:

                                                
(3.3)

Водопоглощение по массе W_m. и объемное водопоглощение W_о связаны между собой зависимостью

                                                                       (3.4)

Водонасыщение – это отношение объема пор, занятых
водой, к общему объему пор. Определяется оно отношением водопоглощения по
объему к общей пористости материала. Это отношение называется коэффициентом водонасыщения:

                                   (3.5)

Величина К_нас определяет морозостойкость
материала. Морозостойкими материалами считаются материалы, если их К_нас≤
0.9.

Водостойкость – это способность материала сохранять
свою прочность при увлажнении, численно она характеризуется коэффициентом
размягчения

                                                                 
(3.6)

где R_нас –
предел прочности при сжатии образца в насыщенном водой состоянии; R_сух – предел прочности при сжатии сухого образца.

Водостойкими называются материалы, у которых К_разм
≥ 0,8.

3.2 
Выполнение работы

Опыт 1:   
Определение влажности строительных материалов.

Аппаратура:
весы, сушильный шкаф, образцы.

Образец взвешивают, сушат до постоянной массы в
сушильном шкафу, снова взвешивают и определяют влажность по формуле (3.1).

Результаты заносят в табл. 3.1

Таблица 3.1

Опыт 2   
Определение водопоглощения строительных материалов.

Аппаратура:
весы, сушильный шкаф, образцы, сосуд металлический для кипячения образцов,
электроплитка, эксикатор, объемомер.

Образцы строительных материалов сушат до постоянной
массы, взвешивают с точностью до0,1 г и подвергают водонасыщению.
Водонасыщенные образцы взвешивают, опускают в объемомер для определения объема
и вычисляют водопоглощение по формулам (3.2) и (3.3).

Результаты опыта заносят в табл. 3.2

Таблица 3.2

Опыт 3   
Определение замкнутой пористости и коэффициента насыщения.

Данные для вычисления берут из лабораторных работ №1,
№2, №3 (табл. 3.2) и заносят в табл. 3.3.

Таблица 3.3

3.3 
Вопросы по лекционному курсу

1. 
Что такое твердость материалов? Ее
физическая природа.

2. 
Как определяется твердость
пластичных и твердых материалов?

3. 
Что такое истираемость? Как она
определяется?

4. 
Что такое упругость материала? Где
она учитывается?

5. 
Что такое пластичность и где она
используется?

6. 
Что такое водопоглощение по массе
и по объему?

7. 
Что такое истинная и кажущаяся
пористость?

8. 
Какие показатели зависят от
водопоглощения?

9. 
Что такое водостойкость и как она
определяется?

10.Что такое
водонепроницаемость и как она определяется? От чего зависит?

ЛЕКЦИЯ
12

Тема:
Определение водопоглощения.

План

1       
Определение водопоглощения материала.

           Водопоглощение – это
способность материала впитывать и удерживать воду. Характеризуется оно
количеством воды, поглощаемой сухим материалом, погруженным полностью в воду, и
выражается в процентах от массы. Водопоглощение (% по массе)

                                     w_m=[(m₂–m₁)/m₁]*100
%,

или водопоглощение (кг/м³ по
объему)

                                      w_v=(
m₂–m₁)/V,

где m₂–
масса материала в насыщенном водой состоянии, кг ;

      m₁–
масса материала в сухом состоянии, кг ;

      V–
объем материала в естественном состоянии, м³.

          Водопоглощение всегда меньше
истинной пористости, так как часть пор оказывается закрытой. Объемное
водопоглощение всегда меньше 100 %, а водопоглощение по массе у очень пористых
материалов может быть более 100 %.

          Водопоглощение  строительных
материалов изменяется в зависимости от объема пор, их вида и размеров.

           В результате насыщения водой
свойства материалов значительно изменяются: увеличивается плотность и
теплопроводность, а в некоторых материалах (древесине, глине) увеличивается
объем (они разбухают), понижается прочность.

           Отношение предела прочности при
сжатии материала, насыщенного водой, R_нас
к пределу прочности при сжатии материала в сухом состоянии R_сух
называется коэффициентом размягчения:

                                      K_разм=R_нас/R_сух

            Этот коэффициент характеризует
водостойкость материала.

                             Контрольные
вопросы

1.     Что
называется водопоглощением?

2.     Чем
характеризуется водопоглощение?

3.     В
зависимости от чего изменяется водопоглощение?

                            
Литература

1.     Комар
А. Г. Строительные материалы и изделия. М.: Высшая школа, 1988, с.18-19.