Laboratorium 6,7,8
Temat: Właściwości mechaniczne materiałów jako podstawa do oceny jakości ich klasyfikacji.
Cel: Metody oznaczenia właściwości mechanicznych:
próba klasyfikacji materiałów oraz na tej podstawie wyciągnięcie wniosków co do zastosowania poszczególnych materiałów.
Wykonali:
Aleksandra Pedziwiatr
Aleksandra Mądry
Sylwia Baran
Bartłomiej Nowomiński
1.Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie .
Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie betonu próbka o wymiarze 15*15*15
F = 225cm2
Pc= 89000daN
Rc = Pc/F=39,6MPa
2.Oznaczenie wytrzymałości na osiowe rozciąganie .
Wytrzymałość stali na rozciąganie:
Długość pręta l=20cm l= 20cm
Średnica pręta d=4,2mm=0,42cm d=4mm=0,4cm
P=955daN P=957daN
Rr=682,1MPa Rr=736,1MPa
F1=0,14cm2 F2=0,13cm2
Rr=708Mpa
3.Oznaczenie wytrzymałości na rozciąganie przez rozłupywanie.
Oznaczenie wytrzymałości na rozciąganie przy rozłupywaniu gipsu:
Próbka o wymiarze 16*16
F=(∏*16)/4=201,1cm2
Pc=8600dNa
Rc=4,28Mpa
4.Oznaczenie twardości drewna- metoda Janki.
|
Próbki dębowe |
Próbki sosnowe |
||
|
wzdłuż daN |
w poprzek daN |
wzdłuż włókien |
w poprzek włókien |
1 |
636 |
695 |
285 |
278 |
2 |
726 |
612 |
318 |
293 |
3 |
680 |
606 |
330 |
246 |
średnia |
6,81kN |
6,38kN |
3,11kN |
2,72kN |
Z przeprowadzonych doświadczeń wynika następujący podział według twardości:
Drewno dębowe wzdłuż włókien - IV klasa drewno twarde
Drewno dębowe w poprzek włókien - III klasa drewno średnio twarde
Drewno sosnowe wzdłuż włókien - I klasa drewno bardzo miękkie
Drewno sosnowe w poprzek włókien - I klasa drewno bardzo miękkie
5. Oznaczenie ścieralności minerału naturalnego.
Próbki o wymiarach 70,0*71,0*66,5 poddano oznaczeniu na tarczy Boehmego.
Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie cegły (oznaczenie klasy cegły)
Pc=138*200daN
F=12*12,6cm
12*12,4cm
Fśr=12*12,5=150cm2
Rc= 2760/150=18,4MPa
Mat |
Rc Mpa |
Rr MPa |
Rg MPa |
Twardość[kN] |
Ścieralność[mm] |
||
|
|
|
|
wzdłuż |
w poprzek |
wzdłuż |
w poprzek |
Beton |
39,6 |
2,1 |
|
|
|
|
|
Zap. Cem. |
34,6 |
|
5,23 |
|
|
|
|
Gips bud. |
15,8 |
|
3,51 |
|
|
|
|
Drewno sos. |
60,8 |
|
40,5 |
3,11 |
2,72 |
|
|
Drewno dębo. |
80,5 |
|
|
6,81 |
6,38 |
|
|
Cegła |
|
|
|
|
|
|
|
Kamień |
|
|
|
|
|
0,83 |
0,727 |
Stal |
|
70,8 |
|
|
|
|
|
Wnioski:
Z przeprowadzonych oznaczeń wynika, że drzewo jak i beton ma dużą wytrzymałość na ściskanie, dlatego też jest dobrym materiałem konstrukcyjnym. Niestety w dużym stopniu jest nieodporny na wilgoć i szkodniki. Drewno posiada też dużą wytrzymałość na zginanie, znacznie większą od zaprawy czy gipsu, ponadto jest materiałem o dużej twardości. Dlatego podobnie jak kamienie mineralne nadaje się na okładziny zarówno podłogowe jak i ścienne. Po ułożeniu trzeba powlec lakierem co zabezpieczy go przed czynnikami zewnętrznymi (właśnie w tym kamień znacznie przewyższa właściwości drewna, gdyż ma on dodatkowo małą podatność na ścieranie. Stal ze względu na bardzo dużą wytrzymałość na rozciąganie stosuje się jako materiał zbrojeniowy, czyli drugorzędny, mający na celu zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie belki.
Oznaczenie klasyfikacji cegły, cementu i gipsu:
Materiał |
Podst. klasyfikacji |
Wynik |
Wymag. Normy |
Klasyfikacja |
Zastosowanie |
Cement |
Wytrzymałość na ściskanie [MPa] |
34,6 |
32,5; 42,5 52,5 |
32,5 |
Do konstrukcji: beton i żelbet., do cienkościennych konstrukcji, do konstrukcji żelbet. |
Gips |
Wytrzymałość na ściskanie [MPa] |
15,8 |
8;6 |
6B-4 |
Do ozdób architektonicznych, do produkcji elementów prefabrykowanych, gipsobetonów |
Cegła |
Wytrzymałość na ściskanie [MPa] |
18,4 |
3,5; 5; 7,5; 10;15; 20 |
15 |
Do ścian nośnych wewnętrznych , zewnętrznych, wypełniających |
Oznaczenie kruchości:
Beton[daN] |
Zapr.cement. [daN] |
Gips [daN] |
Drewno {daN] |
||||
rozciągające |
ściskająca |
rozciągające |
ściskająca |
rozciągające |
ściskająca |
rozciągające |
ściskająca |
|
85000 |
220 |
9600 |
160 |
3900 |
|
3120 dębo. |
|
|
240 |
8000 |
140 |
4000 |
|
3420 |
|
|
210 |
8800 |
150 |
4400 |
110 |
3120 |
|
|
|
8000 |
|
3700 |
70 |
2230 sosn. |
|
|
|
8600 |
|
4200 |
|
2500 |
|
|
|
8800 |
|
3500 |
|
2570 |
|
|
223 |
8633 |
150 |
3950 |
|
|
K=Rr/Rc
Kcem=1,93/34,6=0.04
Kgips=0,94/15,8=0,059
KDs=7/60,8=0,115
Kbet=2,1/39,6=0,53
Wskaźnik kruchości: beton, drzewo sosnowe.
Materiał |
Wskaźnik Współczynnik |
Wynik |
Wartość gran. |
Klasyfikacja |
Zastosowanie |
Drewno sosnowe |
ozn. Twardości |
3,11 |
|
<3,5 kN drewno bardzo miękkie |
Mat. Stosunkowo miękki o dużej wytrzymałości i sprężystości. Służy do wyrobu stolarki budowlanej |
|
ozn. kruchości |
0,115 |
|
|
|
Drewno dębowe |
ozn. twardości |
6,8 |
|
6,5 do 10kN drewno twarde |
Jako elementy konstrukcyjne, mat. podłogowe, okładziny ścienne |
|
ozn. kruchości |
0,135 |
|
|
|
|
ozn. ścieralności |
0,727 |
<=0,8 |
|
Do okładzin podłogowych ściennych |
Oznaczenie ścieralności:
|
Przed ścieraniem |
Po ścieraniu |
|
Długości ścianki (mm) |
Długość ścianki (mm) |
L1 |
66,1 |
65,0 |
L2 |
66,5 |
66,0 |
L3 |
66,5 |
66,0 |
L4 |
66,2 |
65,0 |
Masa(g) |
862,62 |
854,30 |
F(mm2) |
71,0*70,0 |
71,0*70,0 |
Oznaczenie ścieralności na podstawie straty wysokości:
K1=1,1
K2=0,5
K3=0,5
K4=1,2
S =0,83
Oznaczenie ścieralności na podstawie straty masy:
S =Δ/(F*ρ0)
δ=0,727
ρ0=862,62/328020=0,0026(g/mm2)
Δm=8,32(g)
F=66,3*66,3=4399(mm2)
Oznaczenie klasy wytrzymałości cementu:
Siła ściskania Pc[daN] |
9600 |
8000 |
8800 |
8600 |
8663 |
R=34,6Mpa
F=4*6,25cm2=25cm2
Oznaczenie klasy wytrzymałości gipsu:
Siła ściskania Pc[daN] |
3900 |
4000 |
3700 |
3500 |
4200 |
3950 |
R=15,8 Mpa
F=25cm2
Oznaczenie współczynnika rozmiękania cementu i gipsu:
r =Rcn/Rcs
Ściskanie gipsu [daN] |
Ściskanie cementu [daN] |
||
suchego |
wilgotnego |
suchego |
wilgotnego |
700 |
170 |
1900 |
2140 |
800 |
200 |
4230 |
1980 |
850 |
310 |
3220 |
2400 |
783 |
227 |
3117 |
2173 |
r =0,29 r=0,70
Wniosek:
Z obliczeń przeprowadzonych po doświadczeniu wynika, że gips ze względu na bardzo małą wytrzymałość materiału wilgotnego nie może nie może być stosowany w środowisku agresywnym, czyli gdzie materiał jest poddawany pod działanie wody. Oznaczenie rozmiękania cementu ze względu na błąd wyszło niewłaściwe, gdyż zaprawę cemętową można stosować w środowisku w którym działa woda.