POLITECHNIKA WARSZAWSKA - WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ KATEDRA INŻYNIERII MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH
Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: „Materiały budowlane - I”
Temat: Badania wybranych cech technicznych materiałów budowlanych.					Zespół nr 4: 1. Duliński Andrzej 2. Grzegrzółka Karol 3. Głąb Marcin 4. Góralski Michał
R.A. 2007/08	Sem. II	Grupa 1/1	Data: 10.03.08 r.	Nr ćwiczenia: 1		Prowadząca: mgr inż. Anna Chudan	Ocena:

SPIS TREŚCI

1.Przedmiot badania………………………………………………………2

2.Zakres badań…………………………………………………………….2

3.Opis wykonywanych badań……………………………………………..3

3.1 Gęstość zaprawy zmielonej (kolba Le Chateliera)…………………3

3.2 Gęstość pozorna próbki o regularnym kształcie…………………...3

3.3 Gęstość pozorna próbki o nieregularnym kształcie ……………….4

3.4 Gęstość nasypowa piasku w stanie luźno usypanym ………………4

3.5 Szczelności…………………………………………………………….5

3.6 Porowatości…………………………………………………………...5

3.7 Nasiąkliwości masowej………………………………………………5

3.8 Nasiąkliwości objętościowej…………………………………………5

3.9 Gęstości pozornej…………………………………………………….6

3.10 Inne Właściwości zaprawy cementowej…………………………….6

4.Wyniki i obliczenia………………………………………………………7

5.Zestawienie wyników……………………………………………………8

6.Wnioski…………………………………………………………………..9

1.Przedmiot badania

Przedmiotem badania ćwiczenia jest zaprawa cementowa. Podczas badań zostanie wykorzystana zaprawa cementowa stwardniała oraz zmielona.

Zaprawy mają inne właściwości przed związaniem i po. Świeże zaprawy charakteryzują się konsystencją i urabialnością, stwardniałe cechuje przede wszystkim wytrzymałość mechaniczna i mrozoodporność. Do zapraw, jako kruszywa najczęściej używa się piasku. W zależności od rodzaju użytego spoiwa rozróżnia się zaprawy: cementowe, wapienne, cementowo-wapienne, cementowo-gliniane, gipsowe.

Podczas badań zajmiemy się wyłącznie zaprawą cementową . Jest ona stosowana głównie przy murowaniu ścian i innych elementów mocno obciążonych, wykonywaniu posadzek, do osadzania stalowych elementów, łączenia prefabrykatów (wypełnienia spoin między nimi).

Spoiwo w stanie stwardniałym charakteryzuje się wytrzymałość na zginanie,

wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na rozciąganie, mrozoodporność, dużą gęstością, dużą odpornością na działanie czynników mechanicznych, fizycznych, biologicznych.

Do wykonania oznaczenia gęstości nasypowej zostanie wykorzystany piasek przygotowany przez pracowników laboratorium.

2.Zakres badań

Badania oraz obliczenia wykonywane zgodnie z instrukcją (kolejność wykonywania):

• Badania wykonywane doświadczalnie.

• Gęstość zaprawy zmielonej (badanie wykonane z wykorzystaniem kolby Le Chateliera)

• Gęstość pozorna próbki o regularnym kształcie

• Gęstość pozorna próbki o nieregularnym kształcie

• Gęstość nasypowa piasku w stanie luźno usypanym

• Obliczenia z wykorzystaniem wyników z powyższych badań.

• Szczelności

• Porowatości

• Nasiąkliwości masowej

• Nasiąkliwości objętościowej

• Gęstości pozornej

3.Opis wykonywanych badań.

(Próbki materiałów wykorzystanych w badaniach uznajemy za przygotowane w sposób normowy do poszczególnych oznaczeń przez pracowników laboratorium.)

3.1 Gęstość zaprawy zmielonej (badanie wykonane z wykorzystaniem kolby Le Chateliera)

Def. Gęstość - stosunek masy substancji w stanie sproszkowanym do objętości. Jednostka: g/cm³, kg/dm³ , t/m³.

Symbol: r (ro).

Wzór r=m/V ,gdzie m to masa badanej próbki a V to objętość.

W celu zbadania gęstości wykonujemy następujące czynności:

• Napełniamy kolbę Le Chateliera denaturatem do poziomu zerowego wskazanego na naczyniu.

• Przygotowujemy próbkę 200g zmielonej zaprawy cementowej ( do zważonej zlewki o masie 98,90 g wsypujemy 200g substancji oznaczanej)

• Zaczynamy wsypywać niewielkimi ilościami (staramy się poniżej 1g) sproszkowany materiał do kolby, kończymy w momencie kiedy poziom cieczy podniesie się do poziomu z zaznaczoną objętością 20 cm³ . Uważamy aby substancja nie rozsypywała się poza kolbę i zlewkę. Wsypujemy tak aby próbka nie osiadała na ściankach naczynia, w przypadku kiedy się tak dzieje łapiemy kolbę i w powietrzu obracamy ją dookoła osi pionowej aby spoiwo spłynęło do środka naczynia.

• Na koniec ważymy zlewkę wraz z zaprawą cementowa która w niej została.

Kolba Le Chateliera

3.2 Gęstość pozorna próbki o regularnym kształcie

Def. Gęstość pozorna- stosunek masy próbki (suchej) w stanie naturalnym (z porami) do objętości.

Jednostka: g/cm³, kg/dm³ , t/m³.

Symbol: r_p (ro).

Wzór r_p=m/V ,gdzie m to masa badanej próbki a V to objętość.

W celu zbadania gęstości pozornej próbki o regularnym kształcie mierzymy krawędzie próbki przy pomocy linijki, miarki oraz ważymy próbkę.

3.3 Gęstość pozorna próbki o nieregularnym kształcie

Def. Gęstość pozorna- stosunek masy próbki (suchej) w stanie naturalnym (z porami) do objętości.

Jednostka: g/cm³, kg/dm³ , t/m³.

Symbol: r_p (ro)

Wzór r_p=m/V ,gdzie m to masa badanej próbki a V to objętość.

Aby obliczyć gęstość pozorną próbki nieregularnej korzystamy z następującej metody, polegającej na:

• Zważeniu próbki suchej ( dla badanej bryły pomiar został wykonany wcześniej przez pracowników laboratorium, masa suchej bryły m=210,11g)

• Następnie próbka została poddana przez pracowników laboratorium nasycaniu woda do stałej masy ( to znaczy została wsadzona do zlewki którą zalano woda w taki sposób aby bryła znajdowała się w całości pod powierzchnią wody i przechowywano przez odpowiedni czas który pozwolił na określenie ,że próbka znajduje się w stanie nasycenia wodą).

• Ostatnią czynnością jest zbadanie objętości. Podczas padania wykorzystana została zlewka o pojemności 500 cm³ z naniesiona podziałka co 10 cm³.Naczynie zostało uzupełnione woda do poziomu 200 cm³ po czym do naczynia włożona została bryła badanej próbki. Po włożeniu poziom wody podniósł się do 290 cm³.Różnica poziomów jest objętością badanej próbki.

3.4 Gęstość nasypowa piasku w stanie luźno usypanym

Def. Gęstość nasypowa- stosunek masy materiału w stanie luźnym lub zagęszczonym (utrzęsionym) do objętości.

Jednostka: g/cm³, kg/dm³ , t/m³.

Symbol: r_n (ro).

Wzór r_n=m/V ,gdzie m to masa badanej próbki a V to objętość.

W celu wykonania oznaczenia wykonujemy następujące czynności;

• Przygotowujemy odpowiednie naczynie (o znanej masie i objętości) do którego będziemy przesypywać oznaczany materiał ( podczas padania został wykorzystany pojemnik metalowy w kształcie walca o pojemności 1 litra i masie 719g).

• Naczynie ustawiamy centralnie pod stabilnie ustawionym lejkiem dostosowanym do przesypywania materiałów sypkich.

• Zaczynamy powoli przesypywać piach przez lejek do momentu kiedy poziom ziaren zrówna się z górną krawędzią naczynia.

• Następnie przeciągamy delikatnie linijką po górnej krawędzi puszki aby wyrównać i sprawdzić czy poziom piasku jest odpowiedni ( piach wypełnia całą puszkę i nie wystaje za płaszczyznę poziomą górnej podstawy pojemnika).

• Podczas przesypywania nie przestawiamy naczynia aby nie powodować zgęszczania się piasku.

• Po wyrównaniu poziomu ważymy puszkę wraz z piaskiem.

3.5 Szczelności

Def. Szczelność - jest to stosunek gęstości pozornej do gęstości materiału(suchego).Inaczej jest to właściwość fizyczna materiałów budowlanych, która określa jaka część objętości badanego materiału zajmuje materiał bez porów.

Szczelność wyraz się w procentach.

Symbol: S.

Wzór S=r_p/r

3.6 Porowatości

Def. Porowatość- oznacza jaką cześć zajmują pory w całkowitej objętości materiału.

Wyraża się w procentach.

Symbol: P.

Wzór P=(1-S)*100% , gdzie S to szczelność.

3.7 Nasiąkliwości masowej

Def. Nasiąkliwość masowa- jest to zdolność maksymalnego wchłaniania wody przez dany materiał. Można przedstawić jako stosunek masy pochłoniętej wody przez materiał do masy materiału w stanie suchym.

Wyraża się w procentach.

Symbol: n_m.

Wzór n_m=[(m_n - m_s )/ m_s ]*100 ,gdzie m_s-masa próbki w stanie suchym, m_n-masa próbki w stanie nasycenia wodą.

Do zbadania nasiąkliwości wykorzystujemy podczas badań próbkę stwardniałej zaprawy cementowej wykorzystanej w punkcie 3.3 podczas padania gęstości próbki pozornej o nieregularnym kształcie. Masa substancji suchej została już podana ( 210,11g). Aby poznać masę nasyconej wodą próbki należy chwile po wyjęciu materiału z zlewki zalanej wodą zważyć ją przy pomocy wagi.

3.8 Nasiąkliwości objętościowej

Def. Nasiąkliwość objętościowa- jest to zdolność maksymalnego wchłaniania wody przez dany materiał. Można przedstawić jako stosunek masy pochłoniętej wody przez materiał do objętości materiału.

Wyraża się w procentach.

Symbol: n_o.

Wzór n_o=[(m_n - m_s )/ V ]*100 ,gdzie m_s- masa próbki w stanie suchym, m_n- masa próbki w stanie nasycenia wodą, V- objętość próbki.

Podczas obliczania tej cechy wykorzystujemy wielkości z wcześniej wykonanych oznaczeń.

3.9 Gęstości pozornej

Def. Gęstość pozorna stosunek nasiąkliwości objętościowej do nasiąkliwości masowej.

Wyraża się w: g/cm³, kg/dm³ , t/m³.

Symbol: r_p (ro).

Wzór r_p = n_o / n_m

3.10 Inne właściwości i cech zaprawy cementowej.

• Współczynnik rozmiękania-Jest to stosunek wytrzymałości materiału nasyconego wodą (R_n) do wytrzymałości materiału suchego (R_s).(nie posiada jednostki)

Symbol: W_R. Wzór: W_R=R_n /R_s

• Wilgotność- stosunek zawartości wody w materiale podczas badania do masy materiału w stanie suchym. Wyraża się w procentach .Symbol: W.

Wzór W=[(m_n - m_s )/ m_s ]*100 ,gdzie m_n -masa materiału podczas badań,

m_s- masa materiału suchego.

• Przesiąkliwość- Podatność do przepuszczania wody pod ciśnieniem, wyrażona ilością wody w gramach, przepływającej przez określony materiał w ciągu 1h przez powierzchnię 1cm² pod stałym ciśnieniem. Często wielkość podawana jako nacisk słupa wody na materiał w czasie którym przesiąkliwość nie występuje (np. Przesiąkliwość przy działaniu słupa wody o wysokości 500mm w ciągu 100h -niedopuszczalna)

• Mrozoodporność-Właściwość polegająca na przeciwstawianiu się całkowicie nasyconego wodą materiału niszczącemu działaniu zamarzającej wody, znajdującej się wewnątrz materiału po wielokrotnych zamarzaniach i odmrażaniach (podaniu materiału ciągłym przejść miedzy temperaturami -20⁰C i +20⁰C).Przy ocenie mrozoodporności uwzględnia się:

- opis makroskopowy- obecność rys, spękań, rozwarstwień lub zaokrągleń, krawędzi i naroży

- straty masy które ustala się procentowo w stosunku do suchej masy przed badaniem

- współczynnik odporności na zamrażanie W_z :

gdzie R- wytrzymałość na ściskanie przed zamrażaniem, R_z- wytrzymałość na ściskanie po ostatnim cyklu.

Wielkość podawana w ilościach cykli przejść materiału pomiędzy temperaturami po których nie zauważono zniszczenia substancji (Ocena mrozoodporności).

• Kapilarność- Zdolność podciągania wody przez kapilary ku górze (najczęściej w materiałach sypkich lub z mikroskopijnymi porami).

4.Wyniki i obliczenia.

m₁= 58,25 g -masa zużytej zmielonej zaprawy cementowej podczas badania gęstości przy pomocy kolby Le Chateliera (masa naczynia z spoiwem po badaniu minus masa naczynia: 298,90-240,65=58,25 )(punktu 3.1).

V₁=20,00 cm³ -objętość masy pierwszej (m₁) (punkt 3.1).

m₂= 539 g -masa próbki o regularnym kształcie (punkt 3.2).

V₂=256 cm³ -objętość próbki o regularnym kształcie ( wymiary próbki 16,00 cm na 4,00 cm na 4,00 cm V₂=16*4*4=256 (cm³))(punktu 3.2).

m₃^S= 210,11 g -masa próbki suchej o kształcie nieregularnym (punktu 3.3).

V₃=90 cm³ -objętość próbki o kształcie nieregularnym (różnica poziomów 290 cm³ i 200 cm³ zlewki)(punktu 3.3).

m_L= 1,560 kg - masa piasku zużytego potrzebna do obliczenia gęstości nasypowej (luźnej) piasku (punkt 3.4)

V_L=1,00 cm³ -Objętość pojemnika wykorzystanego do przesypania piasku (punkt 3.4)

m₃ⁿ =216,18 g -masa próbki nasyconej wodą (punkt 3.7)

a) Gęstość zaprawy zmielonej (badanie wykonane z wykorzystaniem kolby Le Chateliera)

r= m₁/ V₁=58,25 g /20cm³=2,9125 g/cm³

b) Gęstość pozorna próbki o regularnym kształcie

r_p = m₂/ V₂=539 g /256 cm³=2,1055 g/cm³

c) Gęstość pozorna próbki o nieregularnym kształcie

r_p = m₃^S/ V₃=210,11 g /90 cm³=2,3346 g/cm³

d) Gęstość nasypowa piasku w stanie luźno usypanym

rn= m_L/ V_L=1,506 kg /1 dm³=1,506 kg/ dm³

5. Szczelności

Dla próbki o regularnym kształcie:

S=r_p/r=[2,1055 g/cm³ ]/ [2,9125 g/cm³ ]=0,7229=72,29 %

Dla próbki o nieregularnym kształcie:

S=r_p/r=[2,3346 g/cm³ ]/ [2,9125 g/cm³ ]=0,8016=80,16 %

f) Porowatości

Dla próbki o regularnym kształcie:

P=(1-S)*100% =(1-0,7229)*100%=0,2721*100%=27,21%

Dla próbki o nieregularnym kształcie:

P=(1-S)*100% =(1-0,8016)*100%=0,1984*100%=19,84%

g) Nasiąkliwości masowej

N_m=[( m₃ⁿ - m₃^S )/ m₃^S ]*100=[( 216,18 g - 210,11 g)/ 210,11 g]*100=2,8890 %

h) Nasiąkliwości objętościowej

N_o=[( m₃ⁿ - m₃^S )/ V ]*100= [( 216,18 g - 210,11 g)/ 90 cm³]*100=6,7444 %

i) Gęstości pozornej

r_p = N_o / N_m=(6,7444 %) /(2,8890 %)=2,3344

5.Zestawienie wyników cech fizycznych materiału budowlanego: Zaprawa cementowa mielono

L.p.	Oznaczenie		Jednostka	Obliczenia i wyniki oznaczeń	Dane materiału budowlanego do obliczeń
1	Gęstość (r) w kolbie Le'Chateliera		g/cm^3	2,9125	masa: m1= 58,25 g objętość: V1=20,00 cm^3
2	Gęstość pozorna (rp)	Próbka o regularnym kształcie	g/cm^3	2,1056	masa: m2= 539 g objętość: V2=256 cm^3
					Próbka o nieregularnym kształcie		2,3346	masa: m3^S= 210,11 g objętość: V3=90 cm^3
	3	Szczelność (S)		%	72,29	dane z oznaczeń 1i 2
							80,16	dane z oznaczeń 1i 7
	4			Porowatość (P)		%	27,71	dane z oznaczeń 1i 2
							19,84	dane z oznaczeń 1i 7
5	Nasiąkliwość masowa (nm)		%	2,8890	masa próbki suchej m3^S= 210,11 g masa próbki nasyconej wodą m3^n =216,18 g
6	Nasiąkliwość objętościowa (no)		%	6,7444	masy jak w punkcie 5 objętość V3=90 cm^3
7	Gęstość pozorna (rp)		g/cm^3	2,3344	nm=2,8890 no=2,3345
8	Gęstość nasypowa (rn) dla piasku	Lużna	kg/cm^3	1,560	masa próbki: mL= 1,560 kg objętość próbki: VL=1,00 cm^3
					Utrzęsiona		Nie wykonywano tego oznaczenia

5.Wnioski

Otrzymane próbki zaprawy cementowej możemy zaliczyć za względu na gęstości objętościową do zaprawy zwykłej (gęstości pozorne podanych materiałów są większe niż 2000 kg/m³ ),( gęstości objętościowe: zwykłe > 1500kg/m³,lekkie < 1500kg/ m³). Różnice miedzy r_p obu próbek (regularna 2,1056 g/cm³ ,nieregularna 2,3346 g/cm³) są wynikiem różnych porowatości materiałów. Materiał o regularnym kształcie jest o ponad 10% bardziej porowaty od bryły zaprawy o kształcie nieregularnym. Powoduje to jednocześnie, że otrzymana próbka w kształcie prostopadłościanu wykazuje mniejsza szczelność od nieforemnej bryły. Z powodu dużej porowatości materiału gęstość sproszkowanego materiału jest sporo większa od r_p (2,9125 g/cm³) w stanie naturalnym. Wykonane dodatkowe badania sprawdzenia nasiąkliwości zaprawy (nieforemnej) których odpowiedni stosunek daje nam ponownie r_p materiału potwierdziły poprawność wykonania badania dla tej bryły. Drugi materiał badany piasek o r_n =1,560 kg/cm³ możemy zaliczyć do zwykłego piasku stosowanego w budownictwie.

3

---