POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

LABORATORIUM Z PRZEDMIOTU

BUDOWNICTWO I KONSTRUKCJE INŻYNIERSKIE

SPRAWOZDANIE Nr 1

Temat ćwiczenia: Właściwości fizyczne materiałów budowlanych

Prowadzący:

Dr inż. Barbara Matlak

Wykonał:

zespół ISIW 2

grupa 2

skład zespołu:

Katarzyna Szawłowska Paulina Widymajer Konrad Skiba Zbyszek Szulencki Krzysztof Wojkowski Grzegorz Chudek Konrad Gondek

Katarzyna Hubiszta Katarzyna Misiołek Agnieszka Kiełczewska Bartosz Wasiak Damian Zwolak Piotr Kusiński Karolina Kwaśny Marcin Jurzysta Rafał Gałązka

Data wykonania ćwiczenia: 09.03.2009

Data oddania sprawozdania: 23.03.2009

Poprawa sprawozdania: 27.04.2009

1. Wstęp

Do właściwości fizycznych materiałów budowlanych zaliczamy:

• gęstość- stosunek masy materiału po wysuszeniu do objętości bez porów [kg/m3],

• ciężar właściwy- iloczyn gęstości i przyspieszenia ziemskiego [kN/m3],

• gęstość objętościowa- stosunek masy materiału po wysuszeniu do objętości wraz z porami (czyli do rzeczywistej objętości, którą ten materiał zajmuje) [kg/m3]. Gęstość objętościową bada się dwiema metodami: metodą bezpośrednią i metodą z wagą hydrostatyczną. Badanie metodą bezpośrednia można przeprowadzać tylko na próbkach o regularnych kształtach. Polega ona na dokładnym zmierzeniu próby, obliczeniu jej objętości i następnie zważeniu jej w warunkach wilgotności naturalnej. Z tabel odczytywana jest masa próby po wysuszeniu. Metoda z wagą hydrostatyczną stosowana jest do prób o nieregularnych kształtach. Polega na określeniu masy suchej, masy pod wodą i masy po nasyceniu próby.

• gęstość nasypowa- badana w przypadku materiałów sypkich, zależy od rodzaju materiału, kształtu i wielkości ziaren, stopnia zagęszczenia i wilgotności. Własność ta jest badana dla określenia obciążeń od gruntów budowlanych, kruszyw, nasypów itp. Przeprowadza się badanie gęstości nasypowej dla kruszywa luźnego (określamy masę kruszywa znajdującego się w naczyniu o znanej pojemności i masie) i kruszywa w stanie utrzęsionym (kruszywo znajdujące się w naczyniu utrząsa się 3 minuty na stoliku wibracyjnym Ve-Be).

• podciąganie kapilarne- zdolność materiału do podciągania wody w określonym czasie. Podciąganie kapilarne bada się u prób np. z cegły szamotowej i z zaprawy cementowej. Polega na określeniu masy początkowej próby, następnie włożeniu jej do płaskiego naczynia, wlaniu wody na wysokość ok. 1 cm bez moczenia prób i odmierzaniu 15 min. Po tym czasie należy zmierzyć na jaką wysokość wzniosła się woda w próbie.

• ciężar objętościowy- iloczyn gęstości objętościowej i przyspieszenia ziemskiego [kN/m3], określany na podstawie gęstości objętościowej.

• nasiąkliwość- zdolność materiału do wchłaniania i utrzymywania wody, rozróżnia się nasiąkliwość wagową i objętościową,

• wilgotność naturalna- ilość wilgoci, którą materiał posiada w swojej strukturze w warunkach naturalnych. Określa sie przez zważenie próby w warunkach naturalnych i po wysuszeniu próby. Wilgotność naturalna wynika ze zdolności higroskopijnych materiału.

• szczelność- jest to stosunek gęstości do gęstości objętościowej wyrażana w procentach,

• porowatość- określa udział przestrzeni porowatej w całym ośrodku
  (materiale) porowatym.

2. Cel i zakres ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z różnymi rodzajami materiałów budowlanych i doświadczalne określenie ich podstawowych właściwości fizycznych.

Zakres ćwiczenia obejmował:

• wyznaczenie i porównanie objętości otrzymanych próbek metodą bezpośrednią i metodą z wykorzystaniem wagi hydrostatycznej,

• wyznaczenie i porównanie gęstości objętościowej i ciężaru objętościowego otrzymanych próbek,

• obliczenie i porównanie szczelności i porowatości badanych prób,

• wyznaczenie i porównanie wilgotności oraz nasiąkliwości wagowej i objętościowej badanych materiałów,

• ocenę kapilarności wybranych materiałów,

• oznaczenie wybranych właściwości materiałów sypkich (gęstości nasypowej, objętościowej, szczelności i jamistości).

3.Opis badań i próbek

Kruszywa: żwir i piasek rzeczny.

cegła pełna cegła pełna cegła szamotowa

cegła klinkierowa cegła klinkierowa cegła klinkierowa beton z jazu

beton - kostka brukowa beton kostka z bazaltem beton - zaprawa

cegła szamotowa styropian wełna mineralna wełna szklana

drewno bukowe drewno sosnowe drewno dębowe

Metoda bezpośrednia

Badanie metodą bezpośrednia można przeprowadzać tylko na próbkach o regularnych kształtach. Polega ona na dokładnym zmierzeniu próby, obliczeniu jej objętości i następnie zważeniu jej w warunkach wilgotności naturalnej. Z tabel odczytywana jest masa próby po wysuszeniu.

Metoda z wagą hydrostatyczną

Metoda z wagą hydrostatyczną stosowana jest do prób o nieregularnych kształtach. Polega na określeniu masy suchej, masy pod wodą i masy po nasyceniu próby.

Opis badania i obliczania gęstości nasypowej

· Badanie gęstości nasypowej kruszywa w stanie luźnym i przy wilgotności

naturalnej.

Określa się masę kruszywa znajdującego się w naczyniu o znanej pojemności i masie, a następnie oblicza ze wzoru gęstość.

kg/m3

mk, n - masa kruszywa z naczyniem, kg

mn - masa naczynia, kg

Vn - objętość wsypanego kruszywa = pojemności naczynia m³

· Badanie gęstości nasypowej kruszywa w stanie utrzęsionym.

Postępuje się dokładnie tak samo jak przy badaniu gęstości nasypowej kruszywa w stanie luźnym. Dodatkowo naczynie z kruszywem umieszcza się na stoliku wibracyjnym Ve-Be i utrząsa przez 3 minuty. Po zakończeniu ewentualny nadmiar kruszywa usuwa się i określa jego masę wraz z naczyniem (mn,u). Gęstość obliczana jest ze wzoru:

kg/m³

Opis badania podciągania kapilarnego

Podciąganie kapilarne bada się u prób np. z cegły szamotowej i z zaprawy cementowej. Polega na określeniu masy początkowej próby, następnie włożeniu jej do płaskiego naczynia, wlaniu wody na wysokość ok. 1 cm bez moczenia prób i odmierzaniu 15 min. Po tym czasie należy zmierzyć na jaką wysokość wzniosła się woda w próbie.

Opis badania wilgotności naturalnej

Wilgotność naturalną próbek obliczana jest ze wzoru:

gdzie:

w - wilgotność naturalna w %

mw - masa próbki przechowywanej w warunkach naturalnych w kg

ms - masa próbki po wysuszeniu w kg

Opis badania szczelności i porowatości materiałów

Szczelność i porowatość materiału obliczana jest ze wzorów:

gdzie:

s-szczelność w %

- gęstość objętościowa materiału [kg/m³]

- gęstość materiału [kg/m³]

P- porowatość w %

4. Wyniki badań

Obliczenie i zestawienie wyników w formie tabel.

5. Analiza wyników badań

Analiza wyników badań gęstości objętościowej

Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że największą gęstość objętościową posiadają cegła szamotowa, klinkier oraz beton. Natomiast najmniejszą gęstość objętościową posiadają izolacje, np. styropian, wełna mineralna oraz, niewiele większą gęstość, drewno. Wiąże się to z dużą porowatością i dużą nasiąkliwością tych materiałów.

Ciężar objętościowy jest proporcjonalny do gęstości objętościowej poszczególnych materiałów. Wartości zmierzone są zbliżone do wartości normatywnych dla większości materiałów. Ewentualne odchylenia od nich spowodowane są nieoddaniem całej wody przez próbę, błędami pomiarowymi.

Analiza wyników badań wilgotności, nasiąkliwości

Na podstawie uzyskanych wyników można zauważyć, że największą wartość wilgotności posiada drewno, jako materiał naturalny, oraz ceramika porowata VI-2, VI-3. Najmniejszą ma ceramika zwarta. Dużą nasiąkliwość mają drewno, zaprawa cementowa. Szczególnie dużą nasiąkliwością charakteryzują się izolacje, takie jak wełna mineralna.

Analiza wyników badań gęstości objętościowej metodą bezpośrednią i z wagą hydrostatyczną

Metoda bezpośrednia stosowana jest do prób o regularnych kształtach, natomiast metody z wagą hydrostatyczną używa się do materiałów, które trudno zwymiarować. Obydwie metody są tak samo dobre. W przypadku metody bezpośredniej niezwykle ważne jest prawidłowe zwymiarowanie próbek. Jest to wada tej metody. Metodą z wagą hydrostatyczną jest dużo bardziej uniwersalna, odpowiednia do każdego kształtu próby.

6. Wnioski

Przebadane materiały różnią się między sobą znacznie. Na podstawie wyników zamieszczonych w tabelach 1 i 2 można stwierdzić, że wartości uzyskane z badania gęstości objętościowej metodą bezpośrednią i z wagą hydrostatyczną są podobne. Wartości te są również przybliżone do wartości z normy. Występuje reguła, że im mniejsza gęstość materiału tym większa nasiąkliwość i wilgotność. Zmniejsza się natomiast szczelność. Zjawisko to spowodowane jest występowaniem dużych porów i przestrzeni w badanym materiale.

1

---