BudLab1 Matlak 4

POLITECHNIKA WARSZAWSKA

Wydział Inżynierii Środowiska

Laboratorium z Budownictwa i Konstrukcji Inżynierskich

Temat ćwiczenia: Badanie właściwości fizycznych materiałów budowlanych.

Prowadząca: dr inż. Barbara Matlak ( w zastępstwie dr inż. Henryk Dąbrowski)

Lp. Podgrupa 1a Podgrupa 1b
1 Antosik Karolina Afanasjew Piotr
2 Appelbaum Katarzyna Burza Marcin
3 Augustyniak Magdalena Garas Małgorzata
4 Drachal Ewa Isoli Niccolo
5 Pietrzyk Katarzyna Michalak Paulina
6 Skarżyńska Ewelina Wielgolewski Marcin
7 Nowak Łukasz Zabielska Bogusława
8
9
  1. WSTĘP TEORETYCZNY

Materiały budowlane – są to wszelkie tworzywa stosowane do wykonywania budowli budynków lub i ich elementów, powinny spełniać 2 cechy:

-nadawać się do masowej produkcji

-mieć stosunkowo niską cenę

Materiały budowlane dzielimy wg poniższych kryteriów:

- ze względu na ich pochodzenie;

- ze względu na stopnień przetworzenia;

- ze względu na zastosowanie do wykonywania poszczególnych elementów budynku;

- ze względu na zastosowanie materiałów w budownictwie;

Do podstawowych właściwości materiałów budowlanych należą:

  1. Właściwości fizyczne:

  1. Właściwości mechaniczne:

  1. Właściwości chemiczne:

  1. ZAKRES ĆWICZENIA

Ćwiczenie obejmuje wykonanie oznaczenia następujących własności materiałów budowlanych:

a) gęstości objętościowej metodą bezpośrednią

b) gęstości objętościowej przy użyciu wagi hydrostatycznej

c) gęstości nasypowej w stanie luźno usypanym

d) podciągania kapilarnego

  1. OPISY WYKONYWANYCH ĆWICZEŃ

3.1 Opis badania i obliczanie gęstości objętościowej:

3.1.a Metoda bezpośrednia – dotyczy badań na próbkach regularnych, polega na dokonaniu pomiaru wymiarów geometrycznych i masy próbki po nasyceniu. Masę próbki po wysuszeniu oraz wartość charakterystyczną ciężaru objętościowego odczytaliśmy z tablic.

Gęstość objętościową obliczamy korzystając z następującego wzoru:

,gdzie: ms – masa próbki po wysuszeniu [kg]

V- objętość materiału bez porów [m3]


$$\gamma_{o} = \rho_{o} \bullet g\left\lbrack \frac{N}{m^{3}} \right\rbrack$$

gdzie: γo – ciężar objętościowy [kg]

g - przyspieszenie grawitacyjne [m3]

W ćwiczeniu badaliśmy materiały o kształcie regularnym tj. prostopadłościanu lub: płyty, maty, walca, dzięki pomierzonym za pomocą suwmiarki wymiarom obliczyliśmy objętości i zestawiliśmy w tabeli nr 1.

Poniżej przedstawiamy dokumentację fotograficzną badanych materiałów.

Wykaz Materiałów

Ceramika

Porowata

Ceramika Zwarta Bk2 (prostopadłościan)
Cegła Klinkierowa KT2 (prostopadłościan)
Cegła Klinkierowa KT3 (prostopadłościan)
Cegła Klinkierowa KT-4 (prostopadłościan)
Cegła Klinkierowa KT-6 (prostopadłościan)
Cegła Pełna CP16L (prostopadłościan)
Cegła Pełna CP20L (prostopadłościan)
Ceramika Zwarta Klinkier I-3 (prostopadłościan)
Klinkier I-4 (prostopadłościan)
Klinkier I-2 (prostopadłościan)
Klinkier II-4 (prostopadłościan)
Beton Zwykły Beton Biały K4b (prostopadłościan)
Beton Biały K9b (prostopadłościan)
Beton Zwykły Beton Komórkowy BKP1 (prostopadłościan)
Beton Komórkowy Szary BKP3 (prostopadłościan)
Beton Kostka Brukowa B1 (prostopadłościan)
Beton Kostka Brukowa B2 (prostopadłościan)
Beton Kostka Brukowa BB11 (prostopadłościan)
Beton Szary BKP2 (prostopadłościan)
Beton Zwykły Beton Szary BKP7 (prostopadłościan)
Beton z Odwiertu z Jazu Bj12 (cylinder)
Beton z Odwiertu z Jazu Bj13 (cylinder)
Zaprawa Cementowa Zaprawa BZ-7 (prostopadłościan)
Zaprawa BZ-9 (prostopadłościan)
Zaprawa BZ-4 (prostopadłościan)
Zaprawa BZ-5 (prostopadłościan)
Drewno Bukowe B13 (prostopadłościan)
Bukowe B14 (prostopadłościan)
Bukowe B5 (prostopadłościan)
Bukowe B7 (prostopadłościan)
Bukowe B8 (prostopadłościan)
Dębowe D1 (prostopadłościan)
Drewno Dębowe D26-N (prostopadłościan)
Dębowe D53 (prostopadłościan)
Sosna S24 (prostopadłościan)
Sosna S41 (prostopadłościan)
Sosna S17 (prostopadłościan)
Izolacje Cieplne Płyta styropianowa S5 (płyta)
Izolacje Cieplne Płyta styropianowa S7 (płyta)
Wełna mineralna J17 (mata)
Wełna mineralna J18 (mata)
Wełna mineralna J4 (mata)
Wełna szklana K5 (mata)
Wełna szklana K7 (mata)

Przykładowe obliczenia:

Dla próbki P-1


$$\rho_{o} = \frac{0,0687}{0,215} = 0,3195\lbrack kg/\text{dm}^{3}\rbrack$$


$$\gamma_{o} = 0,3195 \bullet 9,81 = 3,134 \bullet 10^{3}\lbrack\frac{N}{m^{3}}\rbrack$$

Tabelę nr 1. Zestawienie wyników badań gęstości objętościowej metodą bezpośrednią zamieściliśmy w załączniku.

3.1.b Metoda pośrednia – dotyczy badań na próbkach nieregularnych o zamkniętych porach, polega na wykorzystaniu wagi hydrostatycznej w celu określenia objętości.

Fotografia wagi hydrostatycznej

Zestawienie próbek o kształtach nieregularnych
Materiały o nieregularnych kształtach
Materiały o nieregularnych kształtach Fragmenty walca betonu B10
Drewno bukowe B4
Drewno bukowe B3
Bazalt B22
Bazalt „Black” B23
Granit G19
Granit „red” G26

Objętość tych materiałów obliczamy ze wzoru:


$$V = \frac{m_{m} - m_{\text{mw}}}{\rho_{w}}\lbrack\text{dm}^{3}\rbrack$$

Gdzie: mm to masa próbki nasyconej wodą [kg]

mmw to masa próbki mokrej pod wodą

ρw to gęstość wody ( przyjmujemy, że ρw = 1 dm3/kg)

Przykładowe obliczenia:

Dla granitu „red” G26:

$V = \frac{0,9961 - 0,619}{1} = 0,3771\lbrack\text{dm}^{3}$]

Stąd gęstość objętościowa i ciężar wynoszą:


$$\rho_{o} = \frac{0,9922}{0,3771} = 2,631\lbrack kg/\text{dm}^{3}\rbrack$$


$$\gamma_{o} = 2,631 \bullet 9,81 = 25,81 \bullet 10^{3}\lbrack\frac{N}{m^{3}}\rbrack$$

Tabelę nr 2. Zestawienie wyników badań gęstości objętościowej metodą z wagą hydrostatyczną zamieściliśmy w załączniku.

3.2 Badanie gęstości nasypowej w stanie luźno usypanym.

W ćwiczeniu badaliśmy gęstość nasypową następujących materiałów:

Przebieg:

Do naczynia pomiarowego o odpowiedniej pojemności Vn (zależnej od wielkości kruszywa ) i masie m wsypujemy kruszywo i określamy masę kruszywa z naczyniem m k, n.

Gęstość nasypową obliczamy ze wzoru:


$$\rho_{n,l} = \frac{m_{k,n} - m_{n}}{V_{n}} = \lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$$

,gdzie : m k, n – masa kruszywa z naczyniem, kg

mn – masa naczynia, kg

Vn – objętość wsypanego kruszywa = pojemności naczynia m3

Przykładowe obliczenia:

Dla piasku rzecznego


$$\rho_{n,l} = \frac{1,179}{0,700} = 1,68\lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$$

Tabela nr 3 . Zestawienie wyników badań gęstości nasypowej materiałów sypkich ( kruszywo).

lp nazwa materiału masa materiału objętość nasypowa gęstość nasypowa w stanie luźniym
1 piasek rzeczny 1,179 0,7 1,68
2 kliniec bazaltowy 1,705 1,14 1,496
3 pospółka 2,829 1,5 1,886
4 żwir 1,077 0,712 1,516
5 piasek rzeczny 0-2 1,982 1,15 1,723
6 żwir 2-4 1,803 1,15 1,568
7 żwir 8-16 i 16-31 5,12 3,1 1,652
8 keramzyt 4-10 0,361 1,15 0,314

3.3 Opis badania kapilarnego podciągania.

Próbki wyznaczone do badania podciągania kapilarnego zważyliśmy i zmierzyliśmy. Następnie ustawiliśmy je w płaskim naczyniu na ściance o najmniejszej powierzchni ( próbki nie powinny się ze sobą stykać). Próbki zanurzyliśmy w wodzie na wysokość ok. 0,6 cm.

W określonych przedziałach czasowych zapisywaliśmy wysokość podciągania wody. Na koniec zważyliśmy próbki jeszcze raz.

Tabela nr 4. Zestawienie wyników podciągania kapilarnego próbek.

Lp. próbka Masa próbki przed rozpoczęciem ćwiczenia [g] Masa próbki po wykonaniu ćwiczenia [g] Średni poziom zawilgocenia próbek [mm] po czasie:
20 min
1 G3 360 368 14,5
2 płyta gipsowa 65 77 37,5

Tabela nr 4.1 Zestawienie wyników podciągania kapilarnego próbek umieszczonych

dnia 28.02 o godz.13.00

Lp próbka max poziom zawilgocenia próbek
1 3 98,25
2 11-Bzw 30,25
3 GZ 106
4 CD3 75
5 CP-K-Nr2 166

3.4 Opis badania wilgotności naturalnej.

Wykorzystując dane z tablic (masę w stanie naturalnym i masę po wysuszeniu ) mogliśmy obliczyć wilgotność korzystając z następującego wzoru:


$$w = \frac{m_{n} - m_{s}}{m_{s}} \bullet 100\%$$

,gdzie mn - masa materiału w warunkach naturalnych [kg]

ms - masa materiału po wysuszeniu [kg]

Przykład:

Dla S41:


$$w = \frac{0,0587 - 0,05635}{0,05635} \bullet 100\% = 4,170\%$$

Tabelę nr 4. Zestawienie wyników obliczeń wilgotności naturalnej zamieściliśmy w załączniku.

3.5 Opis badania nasiąkliwości wagowej i objętościowej.

Bazując na danych z tablic dotyczących masy po wysuszeniu oraz wartościach mas po zważeniu próbek obliczyliśmy nasiąkliwość wagową oraz objętościową ze wzorów podanych niżej.

3.5.a Nasiąkliwość wagowa:


$$n_{w} = \frac{m_{m} - m_{s}}{m_{s}} \bullet 100\%$$

,gdzie mm- masa próbki nasyconej wodą [kg]

ms- masa próbki wysuszonej [kg]

Przykład:

Dla S41:


$$n_{w} = \frac{0,088 - 0,05635}{0,05635} \bullet 100\% = 56,17\%$$

3.5.b Nasiąkliwość objętościowa:


$$n_{w} = \frac{m_{m} - m_{s}}{V}$$

,gdzie mm- masa próbki nasyconej wodą [kg]

V- objętość próbki [m3]

Przykład:


$$n_{w} = \frac{0,088 - 0,05635}{0,144} = 0,2198\ kg/m^{3}$$

Tabelę nr 5. Zestawienie wyników obliczeń nasiąkliwości wagowej i objętościowej zamieściliśmy w załączniku.

3.6 Opis badania szczelności i porowatości

Szczelność i porowatość obliczyliśmy korzystając z wcześniej obliczonych wielkości

3.6a Szczelność:


$$s = \frac{\rho_{o}}{\rho} \bullet 100\%\ $$

,gdzie: ρo- gęstość objętościowa

ρ- gęstość wybranych materiałów, której wartości z tablic wynoszą:

$\rho = 1,52\ \frac{g}{\text{cm}^{3}}$ dla drewna

$\rho = 2,7\frac{g}{\text{cm}^{3}}$ dla wyrobów ceramicznych

$\rho = 2,55\frac{g}{\text{cm}^{3}}$ dla szkła

$\rho = 2,65\ \frac{g}{\text{cm}^{3}}$ dla kruszywa naturalnego

$\rho = 2,95\ \frac{g}{\text{cm}^{3}}$ dla bazaltu

Przykładowe obliczenia:

Dla S41


$$s = \frac{0,391}{1,52} \bullet 100\% = 25,72\%\ $$

3.6b Porowatość:

P=1-s

Dla S41


P = (1−0,2572) • 100%=74, 28%

Tabelę nr6 . Zestawienie wyników obliczeń szczelności i porowatości zamieściliśmy w załączniku.


  1. ANALIZA WYNIKÓW

- Wartości gęstości objętościowych badanych przez nas materiałów są różne w zależności od rodzaju materiału, na przykład materiały izolacyjne (styropian) posiadają najmniejszą gęstość, która jest kilkanaście razy mniejsza od gęstości bazaltu ; materiału o największej gęstości.

Przedstawiamy teraz zestawienie wyników ciężaru objętościowego otrzymanego dwoma różnymi metodami tj. metodą bezpośrednią i hydrostatyczną :

Tabela nr 6 Analiza wyników ciężaru objętościowego.

Lp. Materiał Nazwa wyrobu Ciężar objętościowy wyznaczany metodą bezpośrednią Ciężar objętościowy wyznaczany metodą hydrostatyczną Charakterystyczna wartość ciężaru objętościowego
1 Ceramika porowata szamotowa jasna 21,564 19,242 19,5
2 Ceramika zawarta klinkierowa 19,835 - 19
cegła pełna 16,671 - 18
3 Beton zwykły kostka brukowa 19,812 22,669 24
komórkowy szary 6,318 - 6-8
4 Zaprawa cementowa zaprawa 20,231 - 21
5 Drewno bukowe 5,716 - 7,3
sosnowe 3,306 - 5,5
dębowe 6,124 - 7
6 Izolacje cieplne - 0,404 - 1-1,2
7 Kamienie naturalne Granit - 26,039 28
8 Bazalt - 29,363 33

Po analizie wyników badań zestawionych w powyższej tabeli widać, że nie są w pełni dokładne. Jednakże większość z nich tylko nieznacznie odbiega od wartości podanych w polskich normach.

Cegła szamotowa jasna zaliczana do ceramiki porowatej ma ciężar objętościowy wg normy numer: PN-82/B-02001 19,5 kN/m3 wyniki z obydwu metod różnią się nieznacznie.

Ciężar objętościowy cegły klinkierowej wyznaczany był jedynie metodą bezpośrednią, wynik jest nieco większy od wartości tablicowej równej 19kN/m3, natomiast dla cegły pełnej ta różnica jest trochę bardziej znacząca (wartość z naszych badań: 16,671 kN/m3, wartość wg normy 18 kN/m3).

Dla kostki brukowej przeprowadzone były obydwie metody, ich wyniki różniły się (bezpośrednia: 19,812 kN/m3; hydrostatyczna: 22,669 kN/m3) jednak bardziej zbliżony do norm, czyli 24 kN/m3 jest wynik określony za pomocą dokładniejszej metody hydrostatycznej.

Beton komórkowy szary badany był jedną metodą (bezpośrednią) i jej wynik wynosi 6,318 kN/m3 więc mieści się w przedziale określonym w normach (6-8 kN/m3 ).

Ciężar objętościowy zaprawy cementowej obliczany był tylko metodą bezpośrednią i wyniósł 20,231 kN/m3 zatem jest bliski wartości tablicowej, która wynosi 21 kN/m3.

W przypadku badania próbek drewna stosowaliśmy tylko metodę bezpośrednią. Wartości ciężarów objętościowych dla drewna bukowego i sosnowego znacznie odbiegają od wartości z normy, które wynoszą odpowiednio dla drewna bukowego i sosnowego: 7,3 kN/m3 i 5,5 kN/m3, a te które wyszły z naszych badań: 5,716 kN/m3 oraz 3,306 kN/m3. Jeśli chodzi o drewno dębowe różnica między wartościami jest mniejsza niż w przypadku dwóch pozostałych ale również trochę odbiega od normy (6,124 kN/m3 wyszło nam w doświadczeniu, natomiast w normie jest 7,0 kN/m3).

Średnia wartość ciężaru objętościowego izolacji cieplnych wynosi 0,404 kN/m3 i jest ponad połowę mniejsza od wartości zawartej w tablicach, która zawiera się w przedziale 1-1,2 kN/m3.

Kamienie naturalne badaliśmy w oparciu o metodę hydrostatyczną, wyniki są mniejsze od tych zawartych w normach, odpowiednio dla granitu i bazaltu wartości z naszych badań: 26,039 kN/m3 i 29,363 kN/m3, a w normie: 28 kN/m3 i 33 kN/m3.

Największy ciężar objętościowy spośród badanych materiałów metodą bezpośrednią ma cegłą szamotowa jasna V-3 – 22,953 kN/m3, natomiast metodą hydrostatyczną bazalt B22 – 29,430 kN/m3. Najmniejszy ciężar objętościowy spośród badanych materiałów metodą bezpośrednią ma wełna szklana K-7 – 0,123 kN/m3 (jednak ta wartość jest zbyt mała w porównaniu z normą).

Badane przez nas materiały metodą bezpośrednią uporządkowane w kolejności wg malejącego ciężaru objętościowego:

-kamienie naturalne: bazalt, granit

-beton zwykły: kostka brukowa

-zaprawa cementowa

-ceramika porowata

-ceramika zwarta: klinkierowa, cegła pełna

-beton zwykły: komórkowy szary (6-8 kN/m3)

-drewno: bukowe, dębowe, sosnowe

-izolacje cieplne

-Najmniejszą gęstość nasypową w stanie luźnym posiada keramzyt 4-10 ( 0,314 kg/dm3) a największą pospółka (1,886 kg/dm3) .

-Największą wilgotność wykazuje beton komórkowy szary Bkp3 (~15%) , najmniejszą zaś ceramika zwarta klinkierowa Kt4 (mniej niż 0,1%). Materiały badane metodą bezpośrednią uporządkowane wg malejącej wartości wilgotności naturalnej:

-drewno bukowe

-beton zwykły komórkowy szary

-drewno dębowe

-drewno sosnowe

-zaprawa cementowa

-beton zwykły: kostka brukowa

-ceramika porowata

-ceramika zwarta: cegła szara

-ceramika zwarta: cegła klinkierowa

-izolacje cieplne

-Największą nasiąkliwością wagową charakteryzują się materiały izolacyjne-w przypadku wełny szklanej i mineralnej wynoszą one nawet ~1700%. Materiały badane metodą bezpośrednią uporządkowane wg malejącej wartości nasiąkliwości wagowej:

-izolacje cieplne

-beton zwykły komórkowy szary

-drewno: sosnowe, bukowe, dębowe

-ceramika porowata

-zaprawa cementowa

-ceramika zwarta: cegła pełna

-beton zwykły: kostka brukowa

-ceramika zwarta: cegła klinkierowa

-Największą nasiąkliwością objętościową charakteryzuje się wełna mineralna J-17 (0,8923 kg/m3) . Materiały badane metodą bezpośrednią uporządkowane wg malejącej wartości nasiąkliwości objętościowej:

-izolacje cieplne

-beton zwykły komórkowy szary

-drewno bukowe

-drewno dębowe

-ceramika zwarta: cegła pełna

-drewno sosnowe

-ceramika porowata

-beton zwykły: kostka brukowa

-ceramika zwarta: cegła klinkierowa

-zaprawa cementowa

-Spośród dwóch badanych przez nas na laboratorium materiałów pod kątem kapilarności większy poziom zawilgocenia ma płyta gipsowa, zatem ona charakteryzuje się silniejszym podciąganiem wody przez kanaliki włoskowate od materiału G3.

  1. WNIOSKI

Materiały takie jak : cegła szamotowa jasna V-3,cegła pełna N-3,beton komórkowy szary Bkp7, wełna mineralna J-4 i J-18,drewno bukowe B13, drewno dębowe D26-N, bazalt B22 i B23 granit G26 nie zostały uwzględnione w tabeli z wynikami wilgotności gdyż jedna z podgrup nie określiła ich masy mokrej.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
BudLab1 Matlak 2
BudLab1 Matlak 7
BudLab1 Matlak 3
BudLab1 Matlak 8
BudLab1 Matlak 6
BudLab1 Matlak 5
BudLab1 Matlak 2
BudLab1 tabele2
Mechanika płynów Laborki, Laboratoria z Mechaniki Płynów - matlak - pytania, Laboratoria z Mechaniki
BudLab1 - tabele3, Sprawozdania(1)
BudLab1 tabele10
BudLab1 - tabele6, Sprawozdania(1)
BudLab1 - tabele5, Sprawozdania(1)
BudLab1 - tabele7, Sprawozdania(1)
PARCIE, Maciej Matlak 13.04.94r.
BudLab1 tabele9
BudLab1 kapilarność
BudLab1 tabele1

więcej podobnych podstron