1. Wstęp:

Materiały budowlane to różnego rodzaju wyroby stosowane w obiektach budownictwa lądowego i wodnego. Ze względu na rolę, jaką materiały te spełniają w obiekcie możemy podzielić je na materiały:

• konstrukcyjne

• pomocnicze

• wykończeniowe

• izolacyjne

• instalacyjne

W zależności od przeznaczenia materiału stawiane są im zróżnicowane wymagania.

Spełnienie wymagań zależy od właściwości technicznych będących zespołem cech: fizycznych, mechanicznych i chemicznych. Tak więc o właściwym zastosowaniu materiału w obiektach budowlanych decyduje zespół cech, którymi charakteryzuje się ten materiał.

2. Cel i zakres ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest badanie określonych właściwości fizycznych wybranych materiałów budowlanych.

Zakres badania obejmuję określenie:

• gęstości objętościowej różnymi metodami

• gęstości nasypowej (dotyczące materiałów rozdrobnionych, sypkich)

• szczelności i porowatości

• nasiąkliwości i wilgotności naturalnej

• kapilarności

3. Opis badań:

3.1. Opis próbek i urządzeń:

Do badań przygotowano:

- próbki ceramiczne - ceramika porowata

- próbki ceramiczne (ceramika zwarta) - klinkier, cegła szamotowa

- próbki zapraw - zaprawa cementowa

- próbek betonowych - beton zwykły

- próbek drewnianych - sosna, buk, dąb

- próbki izolacyjne - wełna mineralna, wełna szklana, styropian

- materiały sypkie - żwir gruby, żwir drobnoziarnisty, keramzyt, tłuczeń bazaltowy, piasek

- inne - granit

W ćwiczeniu wykorzystano następujące urządzenia:

- elektroniczną wagę

- urządzenie zagęszczające

- naczynia pojemnościowe

- miarki

- cylinder miarowy

3.2. Opis wykonywania badań:

Program badań właściwości fizycznych na zajęciach nr 1 obejmuje wykonanie oznaczenia:

a) gęstości objętościowej metodą bezpośrednią

b) gęstości objętościowej przy użyciu wagi hydrostatycznej

c) gęstości nasypowej w stanie luźno usypanym i utrzęsionym

d) podciągania kapilarnego

Na podstawie uzyskanych i podanych wyników badań należy określić:

a) ciężar objętościowy i nasypowy

b) nasiąkliwość wagową i objętościową

c) wilgotność naturalną

d) szczelność i porowatość niektórych materiałów

3.2.1. Opis badania i obliczania gęstości objętościowej

3.2.1.1. Metoda bezpośrednia

Metoda ta dotyczy badania na próbkach regularnych tzn. np. sześciennych

prostopadłościennych lub walcowych.

Badanie polega na określeniu wymiarów próbek z niezbędną dokładnością,

obliczeniu ich objętości.

Kolejność wykonywania oznaczeń:

- określenie objętości próbki (V)

- określenie masy próbki w warunkach wilgotności naturalnej (
) w kg lub g

- wysuszenie próbki do stałej masy w temperaturze zależnej od badanego

materiału i określenie masy suchego materiału (
)

- obliczenie gęstości objętościowej

- obliczenie ciężaru objętościowego

- obliczenie wilgotności próbki w warunkach naturalnych

- obliczenie szczelności i porowatości niektórych materiałów

Obliczenie wartości średnich uzyskanych wyników i porównanie ciężaru

objętościowego materiału budowlanego z wartością charakterystyczną zamieszczoną

w normie PN-82/B-02001.

3.2.1.2. Metoda z wagą hydrostatyczną

Metodę tę stosujemy w przypadku, kiedy istnieje konieczność określenia

gęstości objętościowej dla próbek o kształcie nieregularnym o zamkniętych porach.

Badanie polega na określeniu objętości próbki przy użyciu wagi hydrostatycznej.

Kolejność postępowania przy badaniu:

- określenie masy próbki po wysuszeniu (
)

- nasycenie próbki wodą i określenie masy po nasyceniu (
)

- określenie masy próbki mokrej pod wodą

- obliczenie objętości próbki

[
]

- gęstość wody - można przyjąć = 1 [g/cm3]

- obliczenie gęstości objętościowej

[
]

Dla próbek o otwartych porach należy zastosować metodę parafinowania tzn.

zamykamy pory zanurzając próbkę w ciepłej parafinie i określamy jej objętość przy

użyciu wagi hydrostatycznej z uwzględnieniem objętości błony parafinowej.

3.2.2. Opis badania i obliczania gęstości nasypowej

Do badania np. do badania gęstości nasypowej zastosowano kruszywa

naturalne:

- pospółka

- żwir

- piasek

- kliniec bazaltowy

oraz kruszywo sztuczne - keramzyt o różnych granulacjach.

• Badanie gęstości nasypowej kruszywa w stanie luźnym i przy wilgotności

naturalnej.

Do naczynia pomiarowego o określonej pojemności
i masie m wsypujemy

kruszywo i określamy masę kruszywa z naczyniem
. Następnie obliczamy

[kg/
]

- masa kruszywa z naczyniem, kg

- masa naczynia, kg

- objętość wsypanego kruszywa = pojemności naczynia m^3

• Badanie gęstości nasypowej kruszywa w stanie utrzęsionym.

Sposób postępowania jw. i dodatkowo po nasypaniu kruszywa z nadmiarem

umieszczamy naczynie pomiarowe na stoliku wibracyjnym Ve-Be i utrząsamy w

ciągu 3 minut uzupełniając ewentualnie ilość kruszywa w naczyniu.

Po zakończeniu wibrowania ewentualny nadmiar kruszywa usunąć i określić

jego masę wraz z naczyniem (
).

Gęstość nasypową (
) kruszywa w stanie utrzęsionym obliczyć wg wzoru

[kg/
]

oznaczenia jw.

3.2.3. Opis badania podciągania kapilarnego

Do badania przeznaczono próbki wykonane z następujących materiałów

budowlanych, np. próbki gipsowe w ilości 3 sztuk o wymiarach 4 x 4 x 16 cm, próbki

z cegły ceramicznej, próbki z zaprawy cementowej i inne.

Przed badaniem próbki waży i określi ich masę, następnie do płaskiego

naczynia ustawiamy próbki najmniejszą powierzchnią w taki sposób, by nie stykały

się one ze sobą. Wlewamy ostrożnie wodę tak, by zanurzenie próbek wynosiło 1 cm .

Notujemy czas ustawienia próbek i po określonym czasie określamy max poziom

zawilgocenia próbek oraz przyrost masy.

3.2.4. Opis badania wilgotności naturalnej

Wilgotność naturalną próbek określamy ze wzoru:

gdzie:

w - wilgotność naturalna w %

- masa próbki przechowywanej w warunkach naturalnych w kg

- masa próbki po wysuszeniu w kg

3.2.5. Opis badania szczelności i porowatości materiałów

Szczelność (s) i porowatość (P) materiału obliczamy ze wzorów :

Gęstości wybranych materiałów z tablic wynoszą:

= 1,52 g/cm3 dla drewna

= 2,7 g/cm3 dla wyrobów ceramicznych

= 2,55 g/cm3 dla szkła

= 2,65 g/cm3 dla kruszywa naturalnego

= 2,95 g/cm3 dla bazaltu

4. Wyniki badań:

Tabela 1.

Zestawienie wyników badań gęstości objętościowej metodą bezpośrednią:

Lp.	Oznaczenie próbki	Materiał	Nazwa wyrobu	Masa próbki po wysuszeniu	Objętość Próbki V	Gęstość Objętościowa	Średnia gęstość objętościowa	Średni ciężar objętościowy	Wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego Wg PN-82 B-02001
-	-	-	-	[g]	[cm ]	[g/cm ]	[g/cm ]
1	CP.1	Ceramika porowata		3068,66	1906	1,61
2	CP.2				1647,54	729	2,26
3	CP.15L				1869,02	827	2,26
4	K7	Ceramika zwarta	Klinkier	1052,94	483	2,18
5	K6			Klinkier	1025,55	477	2,15
6	CK4			Klinkier	4490,64	4158	1,08
7	VI-2			C. szamotowa	9501,30	459	20,7
8	BZ1	Zaprawa cementowa		5273,60	256	20,6
9	BZ-2				549,18	243	2,26
10	1ZC				726,51	397	1,83
11	BD-2				682,84	397	1,72
12	BJ-15	Beton zwykły		1243,20	592	2,10
13	BB1				555,52	256	2,17
14	BB2				490,28	238	2,06
15	B-10				2495,43	1071	2,33
16	B-110				1427,80	590	2,42
17	D1	Drewno	Dąb	54,12	82	0,66
18	D5			Dąb	47,57	67	0,71
19	B16			Buk	149,34	262	0,57
20	B11			Buk	55,29	97	0,57
21	S25			Sosna	66,42	162	0,41
22	S2			Sosna	44,80	112	0,40
23	J-4	Izolacje cieplne	W. mineralna	27,00	675	0,04
24	K4			W. szklana	11,70	1170	0,01
25	S7			Styropian	17,60	880	0,02
26	W2				47,43	527	0,09

Tabela 2.

Zestawienie wyników badań nasiąkliwości i wilgotności naturalnej próbek:

Lp.	Materiał	Nazwa wyrobu	Masa w stanie naturalnym	Masa po wysuszeniu	Wilgotność		Masa po nasyceniu	Nasiąkliwość wagowa
-	-		[g]	[g]	[%]	[%]	[g]	[%]
1	Ceramika porowata		3106	3072	1,11		3714	20,90
2				1664	1646	1,09		1784	8,38
3				1406	1153,7	21,87		1403	21,61
4	Ceramika zwarta		986,4	949,4	3,90		1008	6,17
5				4482,4	4480,4	0,04		4707	5,06
6				1059,2	1052,1	0,67		1114	5,88
7				1027,1	1026,9	0,02		1082	5,37
8				1323,9	1322,3	0,12		1407	6,41
9	Beton zwykły		564,9	555,5	1,69		581	4,59
10				494,8	489,6	1,06		511	4,37
11				1228,6	1214,9	1,13		1306	7,50
12				2404	2379	1,05		2501	5,13
13				1376	1359	1,25		1427	5,00
14	Zaprawa cementowa		541,7	527,3	2,73		570	8,10
15				555,5	549	1,18		587	6,92
16				690	682	1,17		818	19,94
17				833	727,4	14,52		835	14,79
18	Drewno		47,9	44,85	6,80		78	73,91
19				71	66,65	6,53		108	62,04
20				50,56	47,3	6,89		62	31,08
21				58,95	54,2	8,76		77	42,07
22				58,9	55,2	6,70		90	63,04
23				157,6	148,3	6,27		261	75,99
24	Izolacje cieplne		49,8	49,4	0,81		166	236,03
25				29,7	29,6	0,34		52	75,68
26				17,5	17,4	0,57		68	290,80
27				16,4	16,4	0,00		28	70,73
28	inne	granit	233,6	231,6	0,86		233	0,60

Tabela 3.

Zestawienie wyników badań gęstości nasypowej i objętościowej materiałów sypkich (kruszywo):

Lp.	Uwagi Objętość nasypowa =0,0007m^3		Nazwa materiału	Masa materiału	Gęstość nasypowa	Porowatość	Wskaźnik porowatości
-	-	-	-	[kg]	[kg/m^3]	-	-
1	Bez zagęszczania		Żwir gruby	1,114	1591,43
2			+ woda (V=0,000296m^3)	Żwir gruby	1,41	2014,29	0,42	0,73
3				Żwir drobnoziarnisty	1,071	1530,00
4			+ woda (V=0,000299m^3)	Żwir drobnoziarnisty	1,37	1957,14	0,43	0,75
5	Przed zagęszczeniem		Piasek	1,171	1672,86
6	Po zagęszczeniu		Piasek	1,257	1795,71
7	Przed zagęszczeniem		Żwir gruby	1,157	1652,86
8	Po zagęszczeniu		Żwir gruby	1,206	1722,86
9	Bez zagęszczania		Kranzyt	0,216	308,57
10	Bez zagęszczania		Tłuczeń	1,088	1554,29

Tabela 4.

Kapilarność.

	Wysokość podciągania kapilarnego wody [cm]
Materiał/Oznaczenie	Po 30min	Po 60min	Po 90min
Cegła	2,5	3,4	3,9
P2	3,4	4,0	5,0
MP2	3,0	4,2	4,8
Z1	3,5	4,2	4,5
Zaprawa nr1	5,2	6,7	8,0
Zaprawa nr2	3,7	6,1	7,2
Początkowa wysokość napełnienia naczynia wodą wynosiła 1cm.

---