LABORATORIUM Z MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH
SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
Temat:	Badanie wybranych cech mechanicznych materiałów budowlanych.
Nr ćwiczenia:	5	Data wykonania ćwiczenia :				05.03.2005 r.
Zespół nr: 6			Grupa dziekańska	4	Rodzaj studiów		Zaoczne
						Rok akademicki	2004/05	Semestr		I I
Prowadzący zajęcia: dr inż. Janusz Tatar
Ocena i uwagi prowadzącego:

SPRAWOZDANIE Z PRZEPROWADZENIA ĆWICZENIA NR 5

1. TEMAT ĆWICZENIA

1. Badanie wybranych cech mechanicznych materiałów budowlanych.

2. PODSTAWY TEORETYCZNE

Wszystkie materiały budowlane scharakteryzowane są przez ich wytrzymałość na oddziaływania fizyczne, chemiczne i biologiczne.

Aby określić wytrzymałość materiałów należy określić :

• wytrzymałość ściskanie;

• wytrzymałość na rozciąganie;

• wytrzymałość na zginanie;

• twardość;

• udarność;

• ścieralność;

• kruchość;

W części teoretycznej określimy rodzaje badań, które służą do określania stopnia wytrzymałości materiałów, zaś w punkcie 3 opiszemy wykonane na ćwiczeniach badania.

2.1. Określenie wytrzymałości na ściskanie materiału

3. PRZEBIEG WYKONYWANYCH CZYNNOŚCI

1. Badanie wytrzymałości na ściskanie - próbka betonu

2. Badanie wytrzymałości na zginanie - próbka betonu

3. Badanie twardości metodą Brinella - próbka metalu (aluminium)

4. Badanie udarności - próbka drewna (brzoza)

5. Wykonanie tabeli nr 1 - Zestawienie wyników oznaczenia cech mechanicznych materiałów budowlanych

1. Na podstawie norm (załącznik nr 1 do instrukcji przeprowadzenia ćwiczenia) i załączonych materiałów przeprowadzono zapoznanie się z typami i rodzajami asfaltów oraz wymaganiami dla oznaczeń jakie są przewidywane do ich oceny.

2. Kryterium pobierania próbek do analizy.

Próbki do badań pobiera się z jednego procenta opakowań (beczek, bębnów skrzyń itp.) jednak nie mniej niż z dwóch rodzajów opakowań. Z wybranych opakowań po zdjęciu wierzchniej warstwy grubości co najmniej 5 cm, pobiera się zgłębnikiem próbkę z całej warstwy produktu. Pobrane próbki miesza się, aby uzyskać jednorodny produkt. Następnie umieszcza się je w czystych szklanych słojach w pomieszczeniu chłodnym i ciemnym, zabezpieczonym, przed kurzem i opadami.

P1 + P2 + P3	=	40 + 39 + 40	=	119	= 39,66 ≈ 40 [Pen]
3				3			3

3. Oznaczanie temperatury mięknienia asfaltu

Oznaczanie przeprowadza się metodą „pierścienia i kuli” w specjalnym aparacie (rys.2). Do badania wykorzystuje się specjalny normowany pierścień[1] przygotowany w następujący sposób: pierścień wypełnia asfaltem w temperaturze 90^oC i po ochłodzeniu nadmiar asfaltu ścina się nagrzanym nożem. Tak przygotowany pierścień z umieszczoną na nim normową metalową kulką [3] o średnicy 5 mm i masie ~3 g umieszcza się w aparacie. Aparat PiK umieszcza się w zlewce [2] i zalewa wodą, do poziomu ok. 5 cm nad asfaltem. Zlewkę ustawia się na podstawie i podgrzewa palnikiem. Należy pilnować, aby temperatura wody nie wzrastała szybciej niż 5^oC na minutę. Jeśli przyrost temperatury jest większy niż nakazany, należy odstawić palnik. Temperaturę wody odczytuje się na termometrze, którego zbiornik rtęci znajduje się na poziomie pierścienia z asfaltem. W momencie gdy mięknący asfalt pod ciężarem kulki (lub sama kulka) dotknie podstawy aparatu odczytujemy wartość temperatury na termometrze. Próbę przeprowadza się dwa razy a wynikiem pomiaru jest średnia arytmetyczna wyników pomiarów.

P1 + P2	=	60 + 62	=	122	= 61 ^oC
2				2			2

4. Wykonanie tabeli nr 1 porównania wyników ćwiczenia z normami

Po zakończeniu wszystkich badań próbek różnych materiałów budowlanych, przystepujemy do podsumowania wyników i przedstawienia ich w przejrzysty i jednoznaczny sposób.

W tym celu należy posłużyć się tabelą nr 1 (zgodnie z instrukcją przeprowadzenia ćwiczenia).

Tablica 1

Zestawienie uzyskanych wyników z oznaczeń cech asfaltu: D35

Lp.	Oznaczenie		Wynik oznaczenia	Wymagania wg. normy:
1	Penetracja w 25^o C 1/10 mm		40	30-40
2	Temperatura mięknienia wg PiK. ^oC		61	50-65
3	Temperatura łamliwości. ^oC		- 4	- 4
4	Ciągliwość	w 25^oC. cm	52	50
				w 15^oC. cm	11	10
Wnioski: Po przeprowadzeniu wszystkich oznaczeń i porównaniu ich z wymaganiami dotyczącymi cech technicznych asfaltów drogowych zgodnie z normami : PN-EN I426:2001 PN-EN 1427: 2001 PN-EN 12593: 2004 PN-C-04132: 1985 stwierdzono że: Badane reprezentatywne próbki asfaltu są próbkami asfaltu drogowego D35 Wszystkie parametry badanych próbek mieszczą się w zakresie określonym normami. Badany asfalt drogowy D35 spełnia wszystkie parametry norm.
W pkt. 3 i 4 wyniki z oznaczenia podaje prowadzący ćwiczenia laboratoryjne

1. CZEŚĆ II - PAPY

1. Na podstawie norm (załącznik nr 3 do instrukcji przeprowadzenia ćwiczenia) i załączonych materiałów przeprowadzono zapoznanie się z typami i rodzajami pap oraz wymaganiami dla oznaczeń jakie są przewidywane do ich oceny. Do badania posłużą nam paski papy (próbki) podkładowej P400/1200.

2. Sprawdzenie wyglądu zewnętrznego i wymiarów papy

Przed przystąpieniem do badania i pobrania próbki należy sprawdzić wygląd zewnętrzny papy, po jej rozwinięciu. Należy określić jej równość, stan krawędzi i jednolitości wyglądu powierzchni. Szczególną uwagę należy zwrócić na wszelkie ewentualne uszkodzenia mechaniczne.

W przypadku pap asfaltowych na tekturze należy sprawdzić czy nie występuje nadmiar masy impregnacyjnej - dla pap izolacyjnych i czy posypka mineralna jest rozłożona równomiernie - dla pap obustronnie powlekanych.

Następnie należy sprawdzić wymiary rozwiniętej rolki. Dokładność pomiarów: 10 mm dla szerokości wstęgi, 50 mm dla długości wstęgi.

3. Sprawdzenie giętkości papy

Sprawdzenie giętkości papy przeprowadza się na klockach (np. metalowych) o promieniu 50 mm (rys. 6) lub na pręcie o równoważnej średnicy 15 mm. Do badania stosuje się cztery paski papy (dla każdej temperatury przewidzianej w normie przedmiotowej) o wymiarach 50x200 mm wycięte po dwa w kierunku podłużnym i poprzecznym arkusza papy.

Badanie przeprowadza się w temperaturze 20 ^oC ± 2 ^oC i temperaturze 0 ^oC ± 2 ^oC.

Przed przystąpieniem do badania paski papy wraz z klockami lub prętami należy przechowywać:

• w wodzie o temperaturze 20 ^oC przez 10-15 minut;

• w wodzie z lodem o temperaturze 0 ^oC przez około 30 minut.

Czas od wyjęcia próbki z wody do przeprowadzenia badania nie może być dłuższy niż 15 sekund. Próbkę po wyjęciu z wody należy wygiąć jednokrotnie dookoła półobwodu pręta (temp. 20 ^oC) lub klocka (temp.0^oC) i dokonać obserwacji powierzchni wierzchniej.

W przypadku próbek papy w naszym badaniu zarówno w temperaturze 20 ^oC, jak i 0 ^oC wszystkie próbki wykazały widoczne rysy i pęknięcia.

Papa nie spełnia wymogów normy PN-B 04615:1990

Rys. 6 Wzornik do badania

gietkości papy (wym. w mm)

1. Sprawdzenie przesiąkliwości papy

Badanie to przeprowadza się za pomocą Aparatu (rys.7) składającego się z metalowej rury [1] o średnicy wewnętrznej 52,5 mm i długości 500-2000 mm do której przymocowany jest pierścień [2] o średnicy zewnętrznej 165 mm i grubości 6-8 mm. Do pierścienia [2] przykręcony jest, za pomocą trzech śrub, pierścień[6] o takich samych wymiarach jak pierścień[2]. Na wysokości ok. 80 mm nad pierścieniem[2] znajduje się wygięta rurka [3] o średnicy 3-5 mm, w której szczelnie osadzona jest szklana rurka [5] posiadająca wyskalowaną podziałkę, do określania poziomu cieczy w cylindrze. Aparat oparty jest na podstawie trójnożnej.

Aby przeprowadzić badanie pomiędzy dwa pierścienie wkłada się dwie uszczelki gumowe [7] o średnicy ok. 53 mm i grubości 3-5 mm. Badaną próbkę papy, krążek o średnicy 10 cm umieszcza się pomiędzy uszczelkami i skręca się śruby mocujące pierścienie. Następnie do rury wlewa się wodę do poziomu określonego przez normę, czyli w przypadku papy P400/1200 do poziomu 500 mm. Od spodu próbki umieszcza się bibułę. Po upływie określonego przez normę czasu ( w naszym przypadku po 72 i 100 h) sprawdza się czy na bibule nie ma śladów zacieków co wskazywałoby na przesiąkanie próbki papy.

Próbę wykonuje się dla trzech próbek papy.

Rys. 7 Aparat do badania

przesiąkliwości papy

Wynik pomiarów podany przez prowadzącego: żadna z próbek papy zarówno po 72 jak i po 100 h nie przesiąkła.

W związku z tym papa spełnia wymagania określone przez normę PN-B 04615:1990.

2. Sprawdzenie odporności papy na działanie w podwyższonej temperaturze

Sprawdzenie przeprowadza się na sześciu próbkach jednostkowych (trzy z kierunku podłużnego papy i trzy z kierunku poprzecznego) które zawiesza się swobodnie w kierunku dłuższej krawędzi (pionowo) w suszarce ogrzanej do stałej temperatury określonej w normie, w naszym przypadku do temperatury 70 ^oC ± 2 ^oC. Po upływie 2 h próbki należy wyjąć z suszarki i po ostygnięciu opisać ewentualne zmiany. Badane próbki papy P400/1200 miały na swej powierzchni zgrubienia i pęcherze, Można było zaobserwować początek spływania masy bitumicznej.

Wszystkie próbki miały zmiany, wobec tego nie spełniają wymogów normy

3. Sprawdzenie wytrzymałości papy na rozerwanie

Należy przygotować 10 próbek papy (po pięć z kierunku poprzecznego i podłużnego). Próbki te o wymiarach 250x50 mm należy poddać czterogodzinnej klimatyzacji w temperaturze 20 ^oC. Wilgotność względna przy klimatyzacji powinna wynosić około 65%.

Należy zamontować pasek papy w aparacie zrywającym tak aby pomiędzy szczękami był odstęp 200 mm. Obciążenie przy zrywaniu powinno wzrastać równomiernie, a szybkość rozciągania nie powinna być większa niż 40 mm/min.

Uwaga: w przypadku rozerwania się próbki w odległości 20 mm lub mniejszej, od zacisku, należy próbę powtórzyć.

Wartość wytrzymałości podaje się w kN [kiloniutonach] jako średnią arytmetyczną wszystkich prób, z obu kierunków.

Wynik pomiarów:

Średnia arytmetyczna siła zrywająca = 290 kN.

Po porównaniu z normą stwierdzamy, że papa nie spełnia wymogów normy PN-B 04615:1990.

4. Sprawdzenie wydłużenia papy przy rozerwaniu.

Podczas prób na rozerwanie odczytujemy na skali aparatu przyrost długości próbki ΔL.

Przyrost długości w naszym badaniu wynosi ΔL= 9 mm

Wydłużenie jednostkowe ε należy obliczyć korzystając ze wzoru:

ε=	ΔL	^.100% =	9 mm	^.100% =	4,5%
			L				200 mm

Próbki spełniają wymagania normy PN-B 04615:1990

5. Wykonanie tabeli nr 2 porównania wyników ćwiczenia z normami

Po zakończeniu wszystkich badań próbek papy P/400/1200, należy przystąpić do podsumowania wyników i przedstawienia ich w przejrzysty i jednoznaczny sposób.

W tym celu należy posłużyć się tabelą nr 2 (załącznik nr 6 do instrukcji przeprowadzenia ćwiczenia).

Tablica 2

Zestawienie uzyskanych wyników z oznaczeń cech papy:

- papa asfaltowa podkładowa na tekturze 400/1200

Lp.	Oznaczenie			Wynik oznaczenia	Wymagania wg. normy: PN-B 04615:1990
1	Gietkość		w temp. 20 ± 2 ^oC	Stwierdzono powstanie rys	Niedopuszczalne powstawanie na zewnętrznej stronie rys i pęknięć
						w temp. 0 ± 2 ^oC	Stwierdzono powstanie rys	Niedopuszczalne powstawanie na zewnętrznej stronie rys i pęknięć
2	Odporność na działanie temperatury 70 ± 2 ^oC			Stwierdzono tworzenie się zgrubień i ściekanie masy	Niedopuszczalne jest tworzenie się zgrubień oraz pojawianie się ściekania masy
3	Przesiąkliwość	przy działaniu wody w ciągu 72 h (słup wysokości 500 mm)		brak przecieków	niedopuszczalna
				przy działaniu wody w ciągu 100 h (słup wysokości 500 mm)		brak przecieków	niedopuszczalna
4	Siła zrywająca przy rozciąganiu, w N			290	315
5	Wydłużenie przy zrywaniu, w %			4,5	nie mniej niż 2
Wnioski: Badane próbki papy podkładowej P/400/1200 nie spełniają wymogów normy PN-B 04615:1990 w zakresie: giętkości; odporności na działanie temperatury; wytrzymałości na rozerwanie. W związku z powyższym partia papy z której pobrano reprezentatywne próbki do badań nie spełnia wymogów nałożonych przez normę nr PN-B 04615:1990.

4. LITERATURA

1. Instrukcja ćwiczenia laboratoryjnego z Materiałów Budowlanych nr 8

2. Edward Szymański, Zygmunt Wrześniowski „Materiały Budowlane” Państwowe Wydawnictwa Szkolnictwa Zawodowego, Bytom 1972, wydanie V poprawione, s.193-204, s.208-214

3. Praca zbiorowa „Poradnik majstra budowlanego” Wydawnictwo Arkady, Warszawa 1996, wydanie VIII, s.430-432

4. Strony internetowe: www.icopal.pl, www.orlen.pl

2

Zespół nr 6 - Materiały Budowlane - Ćwiczenie nr 5 - BADANIE CECH MECHANICZNYCH

---