1. Wyznaczenie nasiąkliwości wagowej

1.1Wstęp.

Podział betonów.

Betony znacznie różnią się między sobą cechami fizycznymi i mechanicznymi, technologią produkcji, wyglądem itd.

Najczęściej przeprowadza się podział betonów w zależności od gęstości objętościowej. Przyjmując takie kryterium, dzieli się umownie betony na następujące grupy:

• lekkie, których ρ_o nie przekracza 1800 kg/m³

• zwykłe, z kruszywa mineralnego porowatego lub sztucznego o ρ_o 1800-2200 kg/m³

• zwykłe, z kruszywa mineralnego naturalnego i łamanego o ρ_o 2200-2600 kg/m³

• ciężkie z kruszywa specjalnego o ρ_o > 2600 kg/m³

Badany materiał należy do grupy betonów lekkich.

Beton komórkowy pod wieloma względami różnią się od betonów zwykłych. Dotyczy to zarówno struktury, składników jak również sposobów wytwarzania.

Ze względów na warunki w jakich beton twardnieje i dojrzewa, otrzymuje się betony autoklawizowane i nieautoklawizowane.

Cechą betonów komórkowych jest duża ilość małych porów, równomiernie rozmieszczonych, które łącznie stanowią 60-80% całej objętości. W następstwie tych cech posiadają małą gęstość objętościową i stosunkowo małą wytrzymałość na ściskanie.

• betony autoklawizowane produkowane są z mieszaniny cementu portlandzkiego (25 lub 35)lub wapna gaszonego, piasku zmielonego, popiołów lotnych, wody, środka porotwórczego oraz środka powierzchniowo czynnego. Betony te twardnieją i dojrzewają pod działaniem pary wodnej nasyconej o ciśnieniu 1,0-1,2MPa w temperaturze 170-200 ^oC. Proces ten przyspiesza dojrzewanie betonu, powoduje wzrost wytrzymałości i likwiduje skurcz.

ρ_o= 400-750 kg/m³

• betony nieautoklawizowane produkowane są z mieszaniny cementu portlandzkiego (>35), zmielonego piasku, popiołów lotnych, wody oraz środka porotwórczego. Jako środek porotwórczy stosowana jest zazwyczaj emulsja klejowo- kalafoniowa.

Nieautoklawizowane betony różnią się od w/w, że proces dojrzewania przebiega w warunkach zwykłych (temp. 20-10^oC) lub naparzania niskoprężnego (temp. ok.70 ^oC)

ρ_o= 400-1000 kg/m³

Nasiąkliwość jest cechą kruszywa wpływającą na jego trwałość; nasiąkliwość jest zdolnością kruszywa do wchłaniania i magazynowania wody w porach i drobnych spękaniach, co ma istotny wpływ na mrozoodporność.

1.2.Badanie.

Trzy próbki badanego materiału zważono w formie suchej, a następnie umieszczono w pojemniku z wodą. Wodę dolewano stopniowo nie zalewając próbek od razu całkowicie, co pozwoliło na swobodny ruch powietrza wypieranego przez ciecz z porów i szczelin materiału. Zważono próbki po 1, i 24 godzinach od początku doświadczenia.

Przy obliczaniu nasiąkliwości skorzystano ze wzoru:

[%]

gdzie:

n - nasiąkliwość wagowa [%]

m_w - masa próbki wilgotnej [g]

m_s - masa próbki suchej [g]

Badany materiał: beton komórkowy

Do plastikowego pojemnika włożono trzy próbki tego samego materiału

tab. 1.2.1. Waga próbek po 1 i 24 godzinach.

	Waga próbki [g]
		III D1	III D2	III D3
Waga suchej	31,3	35,2	33,4
Po 1 godzinie	39,6	48,4	41,5
Po 24 godzinach	50,5	56,9	55,3

tab.1.2.2. Wilgotność próbek po 1 i 24 godzinach.

	Wilgotność [%]
		III D1	III D2	III D3
Po 1 godzinie	26,3	37,5	24,2
Po 24 godzinach	61,3	61,6	65,5

Rys. 1.3.1.

Analiza wyniku:

-- próbka III D1

-- próbka III D2

-- próbka III D3

1.3.Wniosek.

1.Badany beton komórkowy charakteryzuje się dużą nasiąkliwością wagową, co spowodowane jest dużą porowatością.

2.Dzięki swojej budowie jest pożądany w budownictwie jako materiał o dobrych właściwościach cieplno- izolacyjnych. Jednocześnie z powodu wysokiej nasiąkliwości nie powinien być stosowany w warunkach nadmiernej wilgotności bez odpowiedniej izolacji przeciwwilgociowej, gdyż powoduje to znaczne pogorszenie jego parametrów.

2. Badanie gęstości właściwej i objętościowej

2.1.Wstęp

Gęstość właściwa - masa jednostki objętości materiału bez uwzględniania porów

ρ= m_s/V_a (kg/m³)

m_s- masa suchej próbki [kg]

V_a- objętość absolutna [m³]

Gęstość objętościowa - masa jednostki objętości z uwzględnieniem porów

ρ= m/V (kg/m³)

m_s- masa suchej próbki [kg]

V_a- objętość próbki [m³]

2.2.1.Badanie I

Pomiar gęstości w objętościomierzu Le Chateliera:

Próbkę do badania o masie ok. 500 g rozciera się na proszek i przesiewa przez sito tkane o wymiarze oczek 0,5 mm. Po wymieszaniu masę próbki zmniejszoną przez ćwiartowanie do ok. 130 g ponownie rozdrabniamy i przesiewamy przez sto o boku oczka 0,08 mm. Następnie próbkę suszymy w temperaturze 105÷110 ºC do stałej masy. Następnie proszek wsypuje się małymi porcjami do objętościomierza Le Chateliera napełnionego benzenem lub skażonym spirytusem do poziomu zerowego. Proszek wsypujemy, aż ciecz osiągnie poziom 20 cm³. Pozostały proszek ważymy i z różnicy mas określamy ilość proszku wsypanego do objętościomierza. Ze stosunku proszku wsypanego do jego objętości `absolutnej' wyznacza się wartość gęstości.

ρ= (m-m₁)/(V₁-V) (kg/m³)

m- masa początkowa próbki [kg]

m₁- masa końcowa próbki [kg]

V₁- objętość wypartej wody [m³]

V- objętość początkowa wody w kolbie [m³]

Wyniki:

Sproszkowana cegła pełna Sproszkowana masa szklana

m= 80,9 g m= 129,6 g

m₁= 33,1 g m₁= 84,5 g

V₁= 18,7 cm³ V₁= 18,8 cm³

V= 1,9 cm³ V= 0,6 cm³

ρ=2845,2 kg/m³ ρ = 2478,0 kg/m³

2.2.2.Badanie II:

Do badania użyto pięciu cegieł. Obliczono objętość, następnie zwarzono je. Do wyznaczenia gęstości objętościowej zastawano wzór:

ρ= m/V (kg/m³)

m - masa badanego materiału [kg]

V - objętość badanego materiału [m³]

V

a - szerokość próbki [m]

b - długość próbki [m]

c - wysokość próbki [m]

rys. 2.2.1.

Badany materiał: cegła

Tab. 2.2.1. Zestawienie parametrów próbek

Nr próbki	m [kg]	V [m^3]	ρ0	średnia	Odchyłka [%]
1	3,54	0,001975	1792,0	1930,80	-0,021
2	3,52	0,001959	1793,5			-0,020
3	3,63	0,001906	1904,4			0,040
4	3,51	0,001920	1848,0			0,009
5	3,55	0,001935	1815,9			-0,008

2.3.Wniosek

1.Zbadano pięć cegieł tego samego typu, wykonanych z tego samego materiału, a jednak ich gęstości objętościowe nie były sobie równe. Różnice wynikają z różnej porowatości badanych materiałów oraz z niedokładności pomiaru objętości i masy badanych cegieł.

2.Ponadto możemy wyciągnąć wniosek o wpływie porowatości na wartość gęstości, co zostało zobrazowane przez pomiar ρ i ρ_o cegły. W przypadku szkła, które ma porowatość równą 0 wartości tych dwóch gęstości byłyby równe.

3. Projektowanie złączy nitowych.

3.1 Zadanie

Oblicz ilość nitów niezbędnych do połączenia płaskowników

Naprężenia ścinające

k_t- dopuszczalne naprężenia na ścinanie

F- siła działająca na złącze [kN]

S- powierzchnia przekroju poprzecznego nitu [cm²]

- najmniejsze bezpieczne pole przekroju poprzecznego

- największa siła którą może przenieść badany element

Średnicę nitu 9d) przyjmuje się w zależności od najmniejszej grubości łączonych elementów, w przybliżeniu

Rys. 3.1.1. rys. 3.1.2.

Dwa płaskowniki o grubości g=8 mm mają być połączone nitami o średnicy d=16 mm za pomocą dwóch nakładek. Obliczyć liczbę nitów jeżeli płaskowniki są rozciągane siłą F=80000 N, dopuszczalne naprężenie na rozciąganie dla stali k_t=100 MPa.

^.2 - pole przekroju poprzecznego nitu dwuciętego

i= (2^.F)/Π^.d^2.k_t - szukana ilość nitów

d=2^.8=16mm

i= (200 kN^.2)/(Π^.(16mm²)^.160 Mpa)=3,1

i=4

3.2.Wniosek

Przyjmujemy ilość nitów równą 4 jako wystarczającą do połączenia płaskowników.

5. Badanie twardości metali metodą młotka Poldi

Wstęp:

Metale można podzielić na dwie podstawowe grupy: żelazne i metale nieżelazne tzw. kolorowe. W grupie pierwszej znaczenie techniczne mają różne stopy żelaza. Rozróżnia się trzy postacie stopów żelaza: stal, staliwo i żeliwo. W grupie drugiej, metali nieżelaznych, występują: aluminium, miedź, cyna, cynk, ołów i inne.

W budownictwie zastosowanie znajdują stale węglowe(stop żelaza z węglem i innymi pierwiastkami przy zawartości Fe<1,7%) zwykłej jakości i stale stopowe (w zależności od ilości dodatku stale nisko- <5% i wysokostopowe >5%).

Stal różni się od innych materiałów cechami fizycznymi i mechanicznymi. Szczególne znaczenie posiadają takie cechy jak: wytrzymałość, plastyczność, sprężystość, twardość(badany parametr), spawalność, wydłużalność. Na własności szczególnie ma wpływ zawartość Fe. Im wyższa tym stal bardziej wytrzymała i twarda, jednak mniej plastyczna i wydłużalna.

ρ=7,85 g/cm³

Staliwo jest stalą laną nie przerobioną plastycznie. Rozróżniamy staliwo węglowe konstrukcyjne i staliwo stopowe. Staliwo ze względu na gruboziarnistą strukturę ustępuje stali w odniesieniu do cech mechanicznych.

Żeliwo jest odlanym stopem żelaza z węglem >2% i innymi pierwiastkami chemicznymi. W zależności od postaci występującego węgla rozróżnia się żeliwo białe i szare (z grafitem).

Żeliwo jest stopem kruchym, mało odpornym na uderzenia, pozbawionym właściwości plastycznych ale znacznie bardziej odpornym na korozje niż stal.

Twardość metali- charakteryzuje ona opór, jaki stawia materiał przy działaniu na niego innym materiałem bardziej twardym.

Badanie:

Miejsce badania oczyścić, młotek Poldi z włożoną sztabką wzorcowa ustawić na badanym materiale tak, aby kulka stalowa spoczywała na oczyszczonym miejscu, a oś młotka była prostopadła do powierzchni badanego materiału. Następnie uderzyć raz młotkiem o wadze 0,5 kg w bijak młotka. Uderzenie daje dwa odciski kulki, jeden w materiale badanym, drugi w sztabce wzorcowej. Porównanie średnic odcisków pozwala na odczytanie z tablic twardości H_B i wytrzymałości na rozciąganie R_r.

Nr pomiaru	Φ1 [mm] prób. wzorcowa	Φ2 [mm] badana próbka	Rr [kG/m2] odczyt z tablic	k	Rr [Mpa]	HB
1	1,9	2,3	37	10.104	373,348	105
2	2,0	2,4	38	10.104	383,952	108
3	1,8	1,7	80	10.104	803,20	225
4	1,6	1,7	58	10.104	586,03	162

k=1.03^. 9.81= 10.104

Wartość średnia HB= 150

Wniosek:

Duża rozbieżność w wyniku badania wskazuje na niedokładność tej metody oraz pomiarów i obliczeń przeprowadzonych przez wykonujących, związanych głównie z precyzją określenia wymiarów odcisków.

8. Badanie wytrzymałości na rozciąganie

8.1.Wstęp

Włókno szklane wyrabiane jest ze stopionego szkła. Charakteryzuje się dużą wytrzymałością .

Rodzaje:

-tzw. wata lub wełna szklana o średnicy 5-30 mm używana do izolacji cieplej, dźwiękowej.

• włókna w postaci ciągłej o średnicy 3-13 mm jako przędza bez skrętu stosowana do tkanin dekoracyjnych, izolacyjnych.

• oraz w postaci supercienkiej o średnicach 1-3 mm stosowane w wysokiej klasy izolacjach cieplnych i dźwiękowych

Wytrzymałość na rozciąganie jest to największe naprężenie, jakie wytrzymuje próbka badanego materiału podczas rozciągania. Większość materiałów ma o wiele większą wytrzymałość na rozciąganie niż na ściskanie.

8.2.Badanie

Włókno szklane sklejone żywicą epoksydową , badano w maszynie wytrzymałościowej. Końce próbki zamocowano w specjalnych uchwytach i poddano ją siłą działająca wzdłuż osi próbki. Przebieg badania zaznaczono na wykresach.

[MPa]

Wydłużenie [mm]

8.3.Wnioski

1.Kształt wykresu spowodowany jest zrywaniem pojedynczych włókien w strukturze materiału, co powoduje skokowy wzrost długości przy jednoczesnym spadku naprężeń. Proces ten trwa do zerwania wszystkich włókien i zniszczenia próbki.

Naprężenia

---