Semestr I 28.10.11
rok akademicki 2011/2012
Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
Laboratorium materiałów budowlanych
Tytuł laboratorium
Drewno
Doświadczenia przeprowadzili:
Próbki wysuszone do stałej masy (próbki suche)
Próbka 1
Zmierzyliśmy próbkę z dokładnością do 0,1 mm przy pomocy suwmiarki. Jej wymiary przekroju poprzecznego 2,90 cm, 2,82 cm, a wysokość 3,00 cm.
Wyznaczyliśmy objętość próbki i wyniosła ona 24,5 cm.
Zważyliśmy próbkę i odczytaliśmy wynik 8,66 g.
Obliczyliśmy gęstość pozorną próbki ze wzoru:
ρ= m/V= 8,66/24,5= 0,35 g/cm3
gdzie:
ρ- gęstość pozorna próbki
m- masa próbki
V-objętość próbki
Następnie umieściliśmy próbkę w urządzeniu obciążającym. Próbka była obciążana ze stałą prędkością. Maksymalna przyłożona siła niszcząca wyniosła 41,9 KN.
Obliczyliśmy wytrzymałość na ściskanie ze wzoru:
fc,0=Fmax/A=41900/817,8=51,2 MPa
gdzie:
fc,0- wytrzymałość na ściskanie
Fmax- siła niszcząca
A-pole przekroju poprzecznego
Próbka 2
(Wykonane czynności analogicznie do próbki 1)
Zmierzyliśmy próbkę z dokładnością do 0,1 mm przy pomocy suwmiarki. Jej wymiary przekroju poprzecznego 2,84 cm, 2,80 cm, a wysokość 3,01 cm. 2.
Wyznaczyliśmy objętość próbki i wyniosła ona 23,9 cm.
Zważyliśmy próbkę i odczytaliśmy wynik 11,05 g.
Obliczyliśmy gęstość pozorną próbki ze wzoru:
ρ= m/V= 11,05/23,9= 0,46 g/cm3
Następnie umieściliśmy próbkę w urządzeniu obciążającym. Próbka była obciążana ze stałą prędkością. Maksymalna przyłożona siła niszcząca wyniosła 65,4 kN.
Obliczyliśmy wytrzymałość na ściskanie ze wzoru:
fc,0=Fmax/A=65400/795,2=82,2 MPa
Wyznaczyliśmy średnią gęstość pozorną dla próbek suchych, która wynosiła 0,41g/cm3
Obliczyliśmy średnią wytrzymałość na ściskanie dla próbek suchych. Była ona równa 66,7 MPa.
Próbki przechowywane w otoczeniu o wilgotności 50%
Próbka 3
Zmierzyliśmy próbkę z dokładnością do 0,1 mm przy pomocy suwmiarki. Jej wymiary przekroju poprzecznego 2,9 cm, 2,92 cm, a wysokość 3,0 cm.
Wyznaczyliśmy objętość próbki i wyniosła ona 25,4 cm.
Zważyliśmy próbkę wilgotną i odczytaliśmy wynik 10,32 g.
Odczytaliśmy masę próbki suchej 9,38 g.
Obliczyliśmy gęstość pozorną próbki ze wzoru:
ρ= ms/V= 9,38/25,4= 0,37 g/cm3
Obliczyliśmy wilgotność próbki ze wzoru:
w=[(mw-ms)/ ms] ∙100%=[(10,32-9,38)/ 9,38] ∙100%=10%
gdzie:
mw- masa próbki wilgotnej
ms- masa próbki suchej
Następnie umieściliśmy próbkę w urządzeniu obciążającym. Próbka była obciążana ze stałą prędkością. Maksymalna siła niszcząca wyniosła 33 kN.
Obliczyliśmy wytrzymałość na ściskanie ze wzoru:
fc,0=Fmax/A=33000/846,8=39 MPa
Próbka 4
Zmierzyliśmy próbkę z dokładnością do 0,1 mm przy pomocy suwmiarki. Jej wymiary przekroju poprzecznego 2,94 cm, 2,9 cm, a wysokość 3,05 cm.
Wyznaczyliśmy objętość próbki i wyniosła ona 26,0 cm.
Zważyliśmy próbkę wilgotną i odczytaliśmy wynik 10,63 g.
Odczytaliśmy masę próbki suchej 9,68 g.
Obliczyliśmy gęstość pozorną próbki ze wzoru:
ρ= ms/V= 9,68/26,0= 0,37 g/cm3
Obliczyliśmy wilgotność próbki ze wzoru:
w=[(mw-ms)/ ms] ∙100%=[(10,63-9,68)/ 9,68] ∙100%=10%
Następnie umieściliśmy próbkę w urządzeniu obciążającym. Próbka była obciążana ze stałą prędkością. Maksymalna siła niszcząca wyniosła 35,2 kN.
Obliczyliśmy wytrzymałość na ściskanie ze wzoru:
fc,0=Fmax/A=35200/852,6= 41,3 MPa
Wyznaczyliśmy średnią gęstość pozorną dla próbek suchych, która wynosiła 0,37g/cm3.
Policzyliśmy średnią wilgotność próbek przechowywanych w otoczeniu o wilgotności 50% i wyniosła 10%.
Obliczyliśmy średnią wytrzymałość na ściskanie dla próbek suchych. Była ona równa 40,15 MPa.
Próbki przechowywane w otoczeniu o wilgotności 100%
Próbka 5
Zmierzyliśmy próbkę z dokładnością do 0,1 mm przy pomocy suwmiarki. Jej wymiary przekroju poprzecznego 2,98 cm, 2,98 cm, a wysokość 3,04 cm.
Wyznaczyliśmy objętość próbki i wyniosła ona 27,0 cm.
Zważyliśmy próbkę wilgotną i odczytaliśmy wynik 13,39 g.
Odczytaliśmy masę próbki suchej 11,10 g.
Obliczyliśmy gęstość pozorną próbki ze wzoru:
ρ= ms/V= 11,10/27,0= 0,41 g/cm3
Obliczyliśmy wilgotność próbki ze wzoru:
w=[(mw-ms)/ ms] ∙100%=[(13,39-11,10)/ 11,10] ∙100%=21%
Następnie umieściliśmy próbkę w urządzeniu obciążającym. Próbka była obciążana ze stałą prędkością. Maksymalna siła niszcząca wyniosła 23,4 kN.
Obliczyliśmy wytrzymałość na ściskanie ze wzoru:
fc,0=Fmax/A=23400/888,04=26,4 MPa
Próbka 6
Zmierzyliśmy próbkę z dokładnością do 0,1 mm przy pomocy suwmiarki. Jej wymiary przekroju poprzecznego 2,96 cm, 2,95 cm, a wysokość 3,04 cm.
Wyznaczyliśmy objętość próbki i wyniosła ona 26,5 cm.
Zważyliśmy próbkę wilgotną i odczytaliśmy wynik 13,38 g.
Odczytaliśmy masę próbki suchej 11,08 g.
Obliczyliśmy gęstość pozorną próbki ze wzoru:
ρ= ms/V= 11,08/26,5= 0,42 g/cm3
Obliczyliśmy wilgotność próbki ze wzoru:
w=[(mw-ms)/ ms] ∙100%=[(13,38-11,08)/ 11,08] ∙100%=21%
Następnie umieściliśmy próbkę w urządzeniu obciążającym. Próbka była obciążana ze stałą prędkością. Maksymalna siła niszcząca wyniosła 25,7 kN.
Obliczyliśmy wytrzymałość na ściskanie ze wzoru:
fc,0=Fmax/A=25700/873,2= 29,4 MPa
Wyznaczyliśmy średnią gęstość pozorną dla próbek suchych, która wynosiła 0,42g/cm3.
Policzyliśmy średnią wilgotność próbek przechowywanych w otoczeniu o wilgotności 100% i wyniosła 21%.
Obliczyliśmy średnią wytrzymałość na ściskanie dla próbek suchych. Była ona równa 27,9 MPa.
Wyznaczenie twardości statycznej próbek
Wyznaczyliśmy również twardość statyczną próbki drewna. Próbka była obciążana siła równą 8,4 kN. Głębokość wgniatania wynosiła 5,64mm. Twardość obliczyliśmy ze wzoru:
Hstw=kP=1∙8400=8400 N
P- siła obciążająca przy wgniataniu, k- współczynnik równy 1 (w przypadku wgniatania stempla na głębokość 5,64 mm)
Wnioski
Próbki suche (nr 1 i 2), czyli o wilgotności 0% miały większą wytrzymałość na ściskanie niż próbki o wilgotności średniej 10% (nr 3 i 4). Te drugie z kolei miały większą wytrzymałość na ściskanie od próbek nr 5 i 6 o wilgotności średniej 21%. Wymiary przekroju poprzecznego wszystkich próbek były w przybliżeniu takie same, więc nie wpływały one na wartość wytrzymałości na ściskanie. %. Na podstawie tych danych doszliśmy do wniosku, że wraz ze wzrostem wilgotności próbek, maleje ich wytrzymałość na ściskanie.
Warto zauważyć, że wartość maksymalnej siły obciążającej przyłożonej do próbki nr 2 przy której uległa ona zniszczeniu jest o ponad 50% większa niż w przypadku próbki nr 1. Próbki te miały wymiary przekroju poprzecznego w przybliżeniu równe oraz były wykonane z drewna o podobnej gęstości pozornej. Mając na uwadze wyżej wymienione właściwości próbek drewnianych oraz znaczną różnicę w wartości siły możemy stwierdzić, że do pomiarów wkradł się błąd wynikający z niedokładności czynnika ludzkiego. Sądzimy, że obciążenie mogło być przykładane ze zbyt dużą prędkością.
Porównując średnie masy próbek możemy w znacznym przybliżeniu stwierdzić, że próbki nr 5 i 6 były wykonane z drewna cięższego od pozostałych próbek (wskazuje na to większa masa średnia tych próbek)
Gęstość pozorna według informacji zamieszczonych w materiałach przygotowawczych do ćwiczeń laboratoryjnych ma również wpływ na wytrzymałość na ściskanie (obok wilgotności opisanej wcześniej). Owa zależność uwidacznia się na podstawie dwóch pierwszych rodzajów próbek. Próbki 1 i 2 średniej gęstości pozornej 0,41 g/cm3 mają większa wytrzymałość niż próbki 3 i 4, których gęstość pozorna wynosi 0,37 g/cm3. Zależność ta pokazuje, że wytrzymałość na ściskanie wzrasta wraz ze wzrostem gęstości pozornej. Tej zależności przeczą parametry zestawu próbek 5 i 6. Owe odstępstwo od tej zależności może wynikać z większej masy próbek (cięższe drewno)
5