Politechnika Wrocławska Wydział Budownictwa Zakład Materiałów Budowlanych Lądowego i Wodnego

Ćwiczenie NR 1

Wybrane właściwości fizyczne materiałów budowlanych związanych z masą , objętością i strukturą materiałów .

Prowadzący: Wykonali : Piotr Modrzyk

mgr inż. Dominik Logoń Robert Manys

Piotr Gąsior

Grupa : 9 Piątek : 7³⁰

^{Cel ćwiczenia}

^{Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości fizycznych materiałów budowlanych ,takich jak :}

• gęstość

• gęstość pozorna

• nasiąkliwość

• szczelność

• porowatość

• gęstość nasypowa ( w stanie luźnym ; zagęszczonym )

• jamistość ( w stanie luźnym ; zagęszczonym )

Materiały , których właściwości fizyczne poznaliśmy to :

• beton

• cegła zwykła

• drewno ( dąb )

• stal

• kruszywo naturalne

Do oznaczenia właściwości fizycznych tych materiałów prowadzi się pomiary :

• w kolbie Le Chatelie'ra ( oznaczenie gęstości )

• metodą hydrostatycznego ważenia ( oznaczenie gęstości pozornej )

• na podstawie wymiarów geometrycznych ( oznaczenie gęstości pozornej dla materiałów o kształcie regularnym )

• w cylindrze miarowym ( oznaczenie gęstości nasypowej , jamistości dla materiałów sypkich ).

Przykładowe obliczenia

GĘSTOŚĆ ( oznaczenie za pomocą kolby Le Chatelie'ra ) :

Gęstość betonu :

ρ =
lub ρ =

ρ -gęstość

m - masa proszkowanej próbki

m₁ - masa próbki w krystalizatorce

m₂ - masa próbki pozostałej

V - objętość , odczyt z kolby Le Chatelie'ra

Dane :

m₁ = 284,0 g

m₂ = 238,4 g

V = 17,6 cm³

m = m₁ - m₂ = 284,0 - 238,4 = 45,6 g

ρ =

GĘSTOŚĆ POZORNA ( oznaczenie metodą hydrostatycznego ważenia )

m_H = m_n - m_X

m_X = V_X * ρ_H
O

m_H = m_n - V_X * ρ_H
O

V_X =
gdzie: ρ_H
O = 1

V_X = m_n - m_H

m_s - masa próbki

m_n - masa próbki nasączonej wodą

m_H - masa próbki nasączonej wodą w H₂O

V_X - objętość próbki

Gęstość pozorna cegły zwykłej :

ρ_p =
=

Dane :

m_s m_n m_H

1. 225,3 g 1) 250,9 g 126,70 g

2. 222,2 g 2) 249,2 g 127,89 g

3. 232,6 g 3) 262,0 g 133,54 g

m_n = 254,0 g

m_H m_s = 226,7 g

= 130,0 g

V_X = 124,0 cm³

ρ_p =
= 0,215

Gęstość pozorna betonu :

Dane :

m_s m_n m_H

1) 114,7 g 123,5 g 71,24 g

2) 209,8 g 225,1 g 128,86 g

3) 129,0 g 139,7 g 80,20 g

m_s = 151,2 g

m_n = 162,8 g

m_H = 93,4 g

V_X = 69,4 g

ρ_p =
= 2,179

GĘSTOŚĆ POZORNA (oznaczana na podstawie wymiarów geometrycznych ) :

Gęstość pozorna dębu :

Próbki : I II III

a 5,13 cm 4,98 cm 5,09 cm

b 5,06cm 5,12 cm 5,10 cm

c 5,10 cm 5,06 cm 5,09 cm

V=a*b*c [cm³]

V₃ = 132,38 cm³

V₂ = 129,02 cm³

V₃ = 132,13 cm³

V_śr =
[cm³]

V_śr =131,18 cm³

Masa średnia dębu: 93,14 g

Gęstość pozorna:

= 93,14/131,18 = 0,71

Gęstość pozorna betonu :

Próbki : I II III

a 6,97 cm 7,16 cm 7,13 cm

b 7,13 cm 7,22 cm 7,24 cm

c 7,24 cm 6,97 cm 7,13 cm

V=a*b*c [cm³]

V₁ = 359,80 cm³

V₂ = 360,32 cm³

V₃ = 368,06 cm³

V_śr =
[cm³]

V_śr =362,73 cm³

Masa średnia betonu: 101,56g

Gęstość pozorna:

= 101,56/362,73 = 0,28

Gęstość pozorna stali:

Próbki: I II III

h 15,00 14,90 14,75

φ 2,41 2,41 2,40

V = π r² h [cm³]

V₁ = 68,39 cm³

V₂ = 67,93 cm³

V₃ = 66,69 cm³

Objętość średnia: 67,67 cm³

Masa średnia stali: 53,12 g

Gęstość pozorna:

= 53,12/67,67 = 0,785

Gęstość pozorna, oznaczenie w cylindrze miarowym z wodą dla kruszyw o bardzo małej nasiąkliwości.

Masa kruszywa: 700g

Objętość kruszywa, obliczona z różnicy objętości cylindra miarowego: 280 cm³

Gęstość pozorna:

= 700/280 = 2,5

Nasiąkliwość

Nasiąkliwość wagowa cegły zwykłej:

n_w =

n_w = 12,04%

Nasiąkliwość objętościowa cegły zwykłej:

n₀ = n_w*ρ_p

n₀ = 12,04 * 0,215 = 2,89 %

Nasiąkliwość wagowa betonu:

n_w =

n_w = 7,67 %

Nasiąkliwość objętościowa betonu:

n₀ = n_w*ρ_p

n₀ = 7,67 * 2,179 = 16,71 %

Szczelność

Szczelność betonu:

S =

S =

S = 84,1 %

Porowatość

Porowatość całkowita betonu:

p = 1 - S

p_c = 1 -

p_c = 15,87 %

Porowatość otwarta betonu:

p_o = n₀

p_o = 16,71 %

Porowatość zamknięta betonu:

p_z = p_c - p_c p_o

p_z = 15,87 - 0,16 * 15,87

p_z = 13,33 %

Gęstość nasypowa

Gęstość nasypowa w stanie luźnym dla kruszywa naturalnego:

ρ_nl - gęstość nasypowa w stanie luźnym

m_nk - masa kruszywa w stanie luźnym

m_n - masa naczynia

V - objętość kruszywa w stanie luźnym

ρ_nl = 1,47

Gęstość nasypowa w stanie zagęszczonym dla kruszywa naturalnego:

ρ_nz - gestość nasypowa w stanie zagęszczonym

V_z - objętość nasypowa w stanie zagęszczonym

ρ_nz = 1,51

Jamistość

Jamistość w stanie zagęszczonym dla kruszywa naturalnego :

j_z =

j_z- jamistość w stanie zagęszczonym

ρ_nz - gęstość nasypowa w stanie zagęszczonym

ρ_p - gęstość pozorna

j_z = 39,6 %

Jamistość w stanie luźnym dla kruszywa naturalnego

j_l =

j_l- jamistość w stanie luźnym

ρ_nl - gęstość nasypowa w stanie luźnym

j_l = 41,2 %

Wnioski

Poznane właściwości fizyczne i doświadczenia przeprowadzone z wybranymi materiałami budowlanymi pozwalają nam stwierdzić do jakich celów możemy zastosować dany materiał i czy spełnia wymagania normowe .

Materiały o małej gęstości pozornej tj. drewno ( dąb ) posiada dużą zawartość porów wypełnionych powietrzem , taki materiał jest dobrym izolatorem cieplnym , akustycznym (dźwiękochłonnym ).

Materiały o gęstości pozornej równej gęstości są materiałami litymi , które mają mniejszą nasiąkliwość , większą mrozoodporność , znajdują zastosowanie w elementach konstrukcyjnych .

Wykonane pomiary i obliczenia są obarczone błędem wynikającym z niedokładnych odczytów co wpływa na wyniki końcowe.

Tabela wyników:

Lp.	Nazwa oznaczenia	Beton		Cegła zwykła		Dąb		Stal		Kruszywo naturalne
				w.p.	nor	w.p.	nor	w.p.	nor	w.p.	nor	w.p.	nor
1	Gęstość	2,59		-	-	-	-	-	-	-	-
2	Gęstość pozorna	2,179		0,215		0,71		0,785		2,5
3	Nasiąkliwość wagowa	7,67		12,04		-		-		-
4	Nasiąkliwość objętościowa	16,71		2,89		-		-		-
5	Szczelność	84,1		-		-		-		-
6	Porowatość całkowita	15.87		-		-		-		-
7	Porowatość otwarta	16.71		-		-		-		-
8	Porowatość zamknięta	13,33		-		-		-		-
9	Gęstość nasypowa w stanie luźnym	1,47		-		-		-
10	Gęstość nasypowa w stanie zagęszczonym	1,51		-		-		-		-
11	Jamistość w stanie luźnym	4,42		-		-		-		-
12	Jamistość w stanie zagęszczonym	39,6		-		-		-		-