POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

LABORATORIUM Z PRZEDMIOTU BUDOWNICTWO I KONSTRUKCJE INŻYNIERSKIE

SPRAWOZDANIE NR 1

Temat ćwiczenia: Badanie właściwości fizycznych wybranych materiałów budowlanych.

Prowadzący

Dr inż. Barbara Matlak

Wykonał

Zespól nr

Grupa ISIW 1

w składzie:

Data wykonania ćwiczenia

Data oddania sprawozdania

• Wstęp

Materiały budowlane można powiedzieć, że są to wszystkie materiały naturalne i sztuczne posiadające pewne cechy decydujące o ich przydatności do stosowania ich w konstruowaniu i budowaniu. Wyróżniamy materiały budowlane naturalne takie jak: kamień naturalny, drewno, torf, korek, a także materiały budowlane sztuczne wytwarzane przez człowieka z materiałów naturalnych(szkło, zaprawy, tworzywa sztuczne itp.)
Główne właściwości fizyczne materiałów wykorzystywane w budownictwie to

1. Gęstość objętościowa i związany z nią ciężar objętościowy mówiący nam o tym jakie obciążenia może przenieść dany materiał.

2. Gęstość nasypowa dotycząca kruszyw i materiałów sypkich

3. Szczelność.

4. Porowatość.

5. Nasiąkliwość( zdolność do utrzymywania wody przez materiał).

6. Wilgotność.

7. Kapilarność (podciąganie wody).

8. Przesiąkliwość.

9. Mrozoodporność, którą sprawdza się reakcje materiału na długotrwałe zamrażanie i rozmrażanie materiału, poprzez ocenę jego wszelkich pęknięć na zewnątrz materiału, ubytki masy i spadek wytrzymałości.

10. Przewodność ciepła.

11. Pojemność cieplna.

12. Ogniotrwałość( czyli jak zmienia się kształt materiału pod wpływem wysokich temperatur)

13. Ognioodporność( wytrzymałość materiału pod wpływem działania ognia)

14. Palność.

Wszystkie te właściwości bada się, w celu sprawdzenia materiałów czy będą bezpieczne dla ludzi, otoczenia i czy można je będzie wykorzystać w danych warunkach.

• Cel i zakres ćwiczenia

Ćwiczenie miało na celu zbadanie wybranych właściwości fizycznych materiałów budowlanych, a także porównanie otrzymanych wyników ciężaru objętościowego danego materiału z jego wartością charakterystyczną podaną w normie. Porównanie dokładności badania gęstości objętościowej metodą bezpośrednią z metodą za pomocą wagi hydrostatycznej.
Sprawdzaliśmy tylko wybrane cechy fizyczne próbek ( gęstość objętościowa, ciężar objętościowy, gęstość nasypowa, szczelność porowatość, nasiąkliwość, wilgotność, kapilarność).

• Opis badań

1. Opis próbek i urządzeń

Wykorzystane próbki z ceramiki i betonu na zdjęciu od lewej: Beton zwykły(B11), Granit(G15), Beton zwykły(B3Nq), Beton komórkowy szary(Bkp1), Beton komórkowy biały(Bk2), Klinkier(Kt15), Klinkier(Kt16), Szamot(VIII-4), Szamot(VIII-3), Klinkier(K12 i K13), Beton komórkowy biały ytong (Bk1b), Cegła pełna(CP20L i CP7).

Kruszywa: Żwir(2-4) Piasek rzeczny (0-2)

Wykorzystane próbki z tworzywa sztucznego i drewna, od lewej na zdjęciu: Buk (B10-N), Styropian( S9), Buk(B1), Sosna(S5), Świerk(Ś1), Dąb(D10-N i D4), Sosna(S26), Świerk(Ś4), [Beton zwykły(BB7)].

Izolacje cieplne: Wełna mineralna (J8), Wełna szklana(K9).

Opis urządzeń wykorzystanych podczas badań.
Do zwymiarowania próbek o kształtach regularnych korzystaliśmy z metrówki.
Pomiar masy dokonywaliśmy za pomocą wagi zwyczajnej(zamieszczona na jednym ze zdjęć), zaś do pomiaru gęstości objętościowej próbek nieregularnych korzystaliśmy z wagi hydrostatycznej. Do pomiarów gęstości nasypowej kruszywa wykorzystywaliśmy metalowych pojemników o znanej objętości (1735 i 1130 cm³).

2. Opis wykonywania badań

Pomiar gęstości objętościowej metodą bezpośrednią:
Zwymiarowanie próbek, obliczenie objętości próbki,

Określenie masy próbki „mokrej”, obliczenie gęstości objętościowej, obliczenie ciężaru objętościowego.

Pomiar gęstości objętościowej za pomocą wagi hydrostatycznej:

Określenie masy próbki po nasyceniu,

Określenie masy próbki pod wodą w wadze hydrostatycznej,

Obliczenie objętości próbki, obliczenie gęstości objętościowej.

Pomiar gęstości nasypowej:

Metodą w stanie luźnym, sprawdzamy masę naczynia pomiarowego, pobieramy badane kruszywo do naczynia i mierzymy masę kruszywa z naczyniem.

Metodą w stanie utrzęsionym, pomiar masy naczynia, pobranie kruszywa z nadmiarem, utrząsanie (za pomocą ciężarka, bądź uderzając o stół), pomiar masy po utrząsaniu.

Podciąganie kapilarne: Wybór próbek (Gips G2, Cegła K18E, Szamot Sz-10), umieszczenie próbek w pojemniku z wodą(wysokość zwierciadła ok. 1cm), sprawdzenie w określonym czasie wysokości zawilgocenia poszczególnych próbek.

Wilgotność naturalna, porowatość i szczelność pomierzone za pomocą wzorów.

• Analiza badań

1. Analiza badań gęstości objętościowej:

Po przeanalizowaniu otrzymanych wyników, największą wartość średnią gęstości objętościowej ma kostka brukowa rzędu 2,2 g/cm³, niewiele mniejszą ma klinkier 2,133 g/cm³. Ogólnie największe wartości gęstości objętościowej przypadają na materiały wykonane z ceramiki zwartej lub porowatej i betonu zwykłego. Najmniejszą wartość gęstości objętościowej mają materiały izolacji cieplnej, a dokładnie styropian 0,0187g/cm³ i wełna mineralna 0,05g/cm³. Bardzo niskie wartości posiadają także materiały drewniane. Najniższe wartości dla materiałów drewnianych przyjmuje świerk 0,38 i 0,42 g/cm³ , zaś największe dąb 0,59g/cm³.

Wartości ciężarów objętościowych kształtują się bardzo podobnie jak wartości gęstości objętościowej. Tz największe wartości przyjmują materiały z ceramiki i betonowe. Kilka wartości może przekraczać wskazane normy, co może być spowodowane błędem w wymiarowaniu danego materiału.
Wartość ciężaru objętościowego dla cegły pełnej sporo odbiega od wartości charakterystycznej podanej w normie. Dla szamotu wartość obliczeniowa obciążenia, w obu przypadkach lekko przekracza wartość z normy, bardzo podobnie zachowuje się klinkier. Zaprawa do cegieł i beton komórkowy mają prawie identyczne wartości obliczeniowe jak wartości w normie. Beton zwykły stracił swoje właściwości obciążeniowe, w porównaniu do wartości unormowanej. Materiały drewniane również mają wartości poniżej normy, chociaż najmniej od normy odbiega sosna. Izolacje cieplne także mają zaniżone wartości w porównaniu do wartości z normy, chociaż wartość wełny szklanej przekracza wartość normatywną. Możliwe, że próbka nie oddała całej wody, przez co wartości wymiarów mogły być trochę większe.

2. Analiza wyników badań wilgotności, nasiąkliwości, szczelności, porowatości i kapilarności:

Wilgotność badanych materiałów kształtuje się następująco: Największą wilgotność wykazało drewno dąb D-10N (15,3 %) i zaprawa cementowa 13,9%. Jako grupa największe wartości wilgotności posiadają materiały drewniane, co oznacza że dość dobrze nasiąkają wodą i ją utrzymują w sobie. Dużą wilgotnością charakteryzuje się też beton komórkowy biały Bk2, wełna mineralna i z trochę mniejszą wartością cegła szamotowa. Najmniejszą wilgotność ma styropian (0,00%), także cegła klinkierowa ma dosyć niskie wartości wilgotności(0,01-0,1% w zależności od rodzaju).

Największą nasiąkliwość wagową posiadają materiały izolacji cieplnej (szczególnie wełna szklana i mineralna), a także materiały drewniane i beton komórkowy. Najmniejsze wartości występują w cegle klinkierowej i pełnej a także w betonie zwykłym BB7, spowodowane jest to bardzo zwartą budową tych materiałów.

Wartości nasiąkliwości wagowej kształtują się bardzo podobnie jak dla nasiąkliwości objętościowej tz te materiały które posiadają wysokie wartości nasiąkliwości wagowej mają też wysoką wartość nasiąkliwości objętościowej, chociaż w niektórych przypadkach jest inaczej. Spowodowane może być to bym, że próbki badane nie miały identycznych wymiarów przez co były inne objętości i stąd rozbieżności w Tabeli 3.

Wyniki szczelności i porowatości pokazują, że wraz ze wzrostem gęstości objętościowej wzrasta szczelność a maleje porowatość. Dzięki większej porowatości wzrasta nasiąkliwość materiałów.

Po przeanalizowaniu badania kapilarności widać, że największą zdolność podciągania wody ma szamot Sz-10E, który osiągnął wartość 17cm podczas pierwszego pomiaru(45 minut), podczas następnych pomiarów wartość ta już tak nie narastała gwałtownie, ale żaden z przebadanych materiałów nie osiągnął przynajmniej początkowej wartości szamotu.

3. Analiza wyników badań uzyskanych gęstości objętościowej metodą bezpośrednią i za pomocą wagi hydrostatycznej.

Analizując poszczególne wyniki pomiarów obiema metodami widać, że pomiary dokonywane za pomocą wagi hydrostatycznej nie odbiegają tak znacząco jak metodą bezpośrednią. Jeżeli już występują jakieś odchyłki od normy może być to spowodowane tym, ze podczas wykonywania pomiaru ramię wagi mogło jeszcze trochę drgać. W przypadku metody bezpośredniej bardzo ważna rolę odgrywa pomiar próbek, a często idealnie regularnych kształtów próbki nie miały. Obie metody są dość dobre do wykonywania tego typu pomiarów, chociaż metoda z wagą hydrostatyczna jest szybsza(pominięcie wymiarowania) i bardziej uniwersalna(próbki regularne i nieregularne), jednak przy obydwu metodach należy starać się jak najdokładniej określać wszystkie wartości.

• Wnioski

Z otrzymanych wyników od razu widać, że większa gęstość objętościowa wiąże się z większym ciężarem objętościowym, a co za tym idzie z możliwością przenoszenia większych obciążeń. Widać także, że im słabsza struktura wewnętrzna danego materiału posiada on większa zdolność do utrzymywania wilgoci i nasiąkania wodą. Wiąże się to z większą ilością porów w materiale i mniejszą szczelnością.
Jeśli chodzi o podciąganie kapilarne, widać że woda szkodzi bardzo cegle szamotowej ponieważ w bardzo krótkim czasie w porównaniu do innych materiałów woda jest podciągana, podobnie zachowuje się gips, ale to jest czasem przydatne ponieważ reguluje ilość wilgoci w pomieszczeniu.

---