Основные свойства строительных материалов (стр. 4 из 5)
Лабораторная работа №9. Определение прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества материалов
Цель работы: изучить принцип действия гидравлического пресса и приобрести навыки работы на нем. Произвести испытание на сжатие материалов и сделать вывод о их прочностной эффективности.
I. Теоретическая часть.
Прочность– свойство материала сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, которые возникают под действием внешних факторов (силовых, тепловых и т.д.), не разрушаясь.
Прочность материала оценивается пределом прочности, который условно равен максимальному напряжению, возникшему в материале под нагрузкой, вызвавшей разрушение материала.
На практике предел прочности определяют путем разрушения стандартных образцов при сжатии, изгибе или разрыве.
Предел прочности при сжатии:
,где N – разрушающая нагрузка, Н (или кгс);
А – площадь поперечного сечения образца, м2 (или см2).
Существует следующая зависимость между единицами измерения:
, 
Для оценки прочностной эффективности материала часто используют коэффициент конструктивного качества (к.к.к.), который определяют по формуле:
,где R – предел прочности при сжатии, МПа;
d – относительная плотность.
Наиболее эффективными являются материалы, имеющие наименьшую плотность и наиболее высокую прочность.
II. Материалы и оборудование:
- образцы различных материалов;
- гидравлический пресс;
- штангенциркуль;
- весы с разновесами.
III. Методика выполнения работы:
- взвесить образец с точностью до 1 г;
- определить геометрические размеры образцов с точностью до 0,01 см;
- провести испытание образцов на сжатие на гидравлическом прессе:
- установить образец на нижнюю опорную плиту пресса точно по ее центру;
- установить на ноль стрелки силоизмерителя;
- опустить верхнюю опорную плиту с помощью винта для плотного закрепления образца между опорными плитами;
- включить насос пресса, предварительно убедившись, что вентиль сброса масла закрыт, и дать на образец нагрузку, отрегулировав скорость ее приложения (зависит от вида материала и размеров образца);
- зафиксировать момент разрушения образца, при котором стрелка силоизмерителя останавливается и начинает двигаться обратно;
- выключить пресс и открыть вентиль сброса масла, вентиль подачи масла закрыть;
- поднять верхнюю опорную плиту, убрать разрушенный образец и тщательно очистить плиту от остатков материала.
Каждый материал испытать не менее, чем на трех образцах.
IV. Лабораторные журналы:
ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ ПРИ СЖАТИИ.
| №п/п | Материал | Размеры поперечного сечения, см | Площадь поперечного сечения образца,см2   | Разруш. нагрузка,кгсN | Предел прочности | ||
| а |  | кгс/см2 | МПа | ||||
| 1 | |||||||
| 2 | |||||||
| 3 | |||||||
КОЭФФИЦИЕНТ КОНСТРУКТИВНОГО КАЧЕСТВА.
| №п/п | Материал | Размеры образца | Масса образца,m, г | Относ. плотность  | Rсж,МПа | к.к.к.==  | ||
| площадьА, см2 | высотаh, см | объемV=Аh, см3 | ||||||
| 1 | ||||||||
| 2 | ||||||||
| 3 | ||||||||
V. Заключение: Сравнить образцы по величине к.к.к. и объяснить причины различия.
Лабораторная работа №10. Определение коэффициента размягчения
Цель работы: определить коэффициент размягчения древесины. Оценить возможность ее использования в качестве конструкционного материала во влажных условиях.
I. Теоретическая часть:
Прочность древесины в сухом состоянии всегда выше прочности в водонасыщенном состоянии, так как вода, проникая в поры, создает в материале внутренние напряжения, что снижает его прочность. Это учитывается коэффициентом размягчения, который является количественной характеристикой водостойкости.
,где Rнас – прочность древесины в насыщенном водой состоянии, МПа;
Rсух - прочность древесины в сухом состоянии, МПа.
II. Материалы и оборудование:
- стандартные образцы древесины (2х2х3 см) – 3 шт – насыщенные водой, 3 шт – воздушно-сухие;
- штангенциркуль;
- гидравлический пресс.
III. Методика выполнения работы:
- измерить размеры сечения образцов с точностью до 0,01 см;
- испытать образцы на сжатие вдоль волокон на гидравлическом прессе;
- рассчитать коэффициент размягчения.
IV. Лабораторный журнал:
| Образцы | №п/п. | Геометрические размеры | Площадь сеченияА=bl, см2 | Разрушающая нагрузкаN, кгс | Предел прочности при сжатии  | Коэф-тразмягчения | ||
| а, см | ширина b, см | Rсух,МПа | Rнас,МПа | |||||
| Сухие | 123 | --- | ||||||
| Насыщенные водой | 123 | --- | ||||||
V. Заключение:
Данный материал (можно, нельзя) применять во влажных условиях, т.к. Кр= , а значит он является (водостойким, неводостойким).
| Коэффициент размягчения | |
| Опыт | |
| Стандартные значения | Не менее 0,8 |
Лабораторная работа №11. Определение предела прочности при изгибе
Цель работы: определить предел прочности при изгибе для различных материалов. Оценить возможность их использования в условиях изгибающих нагрузок.
I. Теоретическая часть.
Предел прочности при изгибе для балочек прямоугольного сечения:
,где Мизг – изгибающий момент;
W – момент сопротивления сечения балочки.
Для прямоугольного сечения момент сопротивления равен:
1) при одной сосредоточенной симметричной относительно опор нагрузке:
, ,тогда
2) при двух сосредоточенных симметричных относительно опор нагрузках:
, , 
,где N– разрушающая нагрузка, Н;
L – длина балочки, м;
l– расстояние между опорами, м;
bи h– соответственно ширина и высота балочки.
II. Материалы и оборудование:
- стандартные образцы – балочки из гипса, цемента и древесины (по 3 шт каждого материала);
- гидравлический пресс;
- приспособление для испытания балочек на изгиб;
- штангенциркуль.
III. Методика выполнения работы:
- определить геометрические размеры поперечных сечений образцов с точностью до 0,01 см;
- измерить расстояние между опорами у приспособления для испытания балочек на изгиб l с точностью до 0,01 см;
- провести испытание балочек на изгиб на гидравлическом прессе;
- определить разрушающую нагрузку, кгс (кН);
- привести схему испытаний;
- рассчитать предел прочности при изгибе, кгс/см2 (МПа).