основные структурные характеристики и свойства строительных материалов

ИНСТРУКЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

Лабораторная работа № 2 Определение предела прочности древесины

Цель работы: ознакомиться с методом экспериментального определения предела прочности материала при сжатии и изгибе

В результате выполнения лабораторной работы студент должен

знать:

• основные структурные характеристики и свойства строительных материалов;

уметь:

• определять и рассчитывать предел прочности материала при сжатии и изгибе.

Материалы:

• образцы-кубы (не менее 6 шт.) из затвердевшего гипсового вяжущего с ребром 2...5 см (размер образцов зависит от максимального усилия, развиваемого имеющимся в лаборатории прессом).

Оборудование:

• пресс гидравлический с силоизмерителем или манометром (максимальное усилие, развиваемое прессом, 10...100 кН);

• фарфоровая или металлическая чашка с водой;

• измерительная линейка.

Порядок выполнения лабораторной работы:

1. 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 ее значения зависит нагрузка, которую может воспринимать данный элемент при заданном сечении. Если материал обладает большой прочностью, то размер сечения элемента может быть уменьшен. Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности при сжатии, при изгибе и при растяжении. Ее определяют путем испытания образцов (рис.1) в лаборатории на гидравлических прессах или разрывных машинах.

2. Пределом прочности при сжатии материала называют напряжение, соответствующее нагрузке, при которой происходит разрушение образца материала. Предел прочности при сжатии R_сж, Мпа, определяют по формуле:

R_сж = р / S ,

где р – разрушающая нагрузка, Н;

S – площадь поперечного сечения образца, мм².

Для определения предела прочности при сжатии образцы материала подвергают действию сжимающих внешних сил и доводят до разрушения. Испытуемые образцы должны быть правильной геометри-ческой формы (куб, параллелепипед, цилиндр).

Образцы кубической формы изготовляют при помощи специальных дисковых пил. Диаметр образцов - цилиндров может быть 50 или 80мм., а высота не более двух диаметров. Изготовлять цилиндрические образцы из материалов (при помощи специальных полых сверл) значительно проще, чем кубические, так как в образцах- кубах требуется тщательная обработка шести граней.

Подготовленные образцы - кубы или цилиндры пришлифовывают на шлифовальном станке по двум противоположным плоскостям, которые должны быть параллельны. Правильность плоскостей проверяют металлическим угольником и штангенциркулем. После изготовления образцы нумеруют черной тушью. Параллельными линиями указывают направление сланцеватости. Форма и размеры образцов различных строительных материалов должны соответствовать требованиям ГОСТа для каждого вида материала.

Для испытания образцов материала на сжатие применяют гидравлические прессы и универсальные испытательные машины. Перед испытанием образец очищают мягкой щеткой или тканью, взвешивают, обмеряют с точностью до 1 мм. и устанавливают на нижнюю опорную плиту пресса точно по ее 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, елея за скоростью ее нарастания (0,5 - 1Мпа в 1с.). В момент разрушения образца, т.е. в момент наибольшей нагрузки на образец, стрелка остановится и пойдет обратно.

Этот момент необходимо зафиксировать.

Каждый материал испытывают не менее чем на трех образцах. За окончательный результат принимают среднее арифметическое результатов трех и более образцов. Результаты испытаний как отдельные, так и средние заносят в отчет по лабораторным работам.

3. Пределом прочности при изгибе определяют на тех же прессах, что и предел прочности при сжатии, однако применяют специальные приспособления. К нижней опорой плите при помощи двух планок прикрепляют два катка которые служат опорой для испытуемого образца, а к верхней опорной плите при помощи планок – нож изгиба. Образцы изготовляют согласно ГОСТу на испытуемый материал. Например., при испытании древесины – балочки размером 20×20×300 мм. Нагрузка на образец передается одним или двумя грузами.

Предел прочности при изгибе R_изг,Mпa, определяют по формуле -

• при одном сосредоточенном грузе и образце – балочке прямоугольного сечения:

R_изг = (3pl) / (2bh²)_,

• при двух равных грузах, расположенных симметрично оси балочки:

R _изг = [p(l-a)] / (2bh²),

где р – разрушающая нагрузка, Н;

l – пролет между опорами, мм;

а – расстояние между грузами, мм;

b и h – ширина и высота поперечного сечения балочки, мм.

Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов.

S_o- первоначальная площадь поперечного сечения образца, мм².

Предел прочности при растяжении вычисляют как среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов.

5. Испытание образцов: Гипсовые образцы-кубы нумеруют, (номер ставят на поверхности, которая была боковой при формовании), измеряют площадь занумерованной поверхности и заносят полученные значения в табл. Образцы делят на две группы: № 1, 2, 3 и № 4, 5, 6. Образцы первой группы испытывают сухими, второй - помещают в воду перед испытанием на 10...15 мин в зависимости от размеров образца.

Сухие и влажные образцы помещают в пресс занумерованной (боковой) поверхностью вверх. Опускают плиту пресса до поверхности образца и нагружают образец. Момент разрушения определяют по остановке и началу обратного хода стрелки силоизмерителя (манометра) и визуально по появлению трещин на образце. Разрушающее усилие F_разр (или показание манометра) заносят в табл.

Таблица