СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Плотность При решении задач и изучении свойств материалов необходимо различать плотность материалов в естественном состоянии, плотность в абсолютно плотном состоянии (плотность самого материала), плотность сыпучих материалов. 1.1.1 Истинная плотность – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот) определяется по формуле: ρи=m/Vа (1.1) где ρи – истинная плотность, г/см3; m – масса материала в абсолютно уплотненном состоянии, г; Vа – объем материала в абсолютно плотном состоянии, см3 Vа=V-Vп (1.2) где V – объем материала в естественном состоянии, см3; Vп – объем пор в материале, см3. 1.1.2 Средняя плотность – масса единицы объема материала в естественном состоянии (вместе с порами и пустотами), определяется по формуле: ρо=mо/V (1.3) где ρо – средняя плотность, г/см3; mо – масса материала в естественном состоянии, г; V – объем материала в естественном состоянии, см3. 1.1.3 Насыпная плотность – масса единицы объема материала, состоящего из зерен различного диаметра, находящихся в рыхлом состоянии (в насыпной объем включены межзерновые пустоты) ρн=mн/Vн (1.4) где ρн – насыпная плотность, г/см3; mн – насыпная масса, г; Vн – насыпной объем, равный объему сосуда, см3. Насыпную плотность определяют как в рыхлонасыпном состоянии, так и в уплотненном. В первом случае материал засыпается в сосуд с определенной высоты, во втором – уплотняется на виброплощадке (30-60 сек). Из вышеизложенного следует, что в единице объема для данного материала: m > mо > mн , ρи > ρо > ρн 1.1.4 Относительная плотность – безразмерная величина, равная отношению средней плотности материала к плотности воды при 4оС, равной – 1 г/см3. d=ρо/ρв(1.5) где d – относительная плотность; ρо – средняя плотность материала, г/см3; ρв – плотность воды при 4оС, 1 г/см3. Относительная плотность учитывается в некоторых эмпирических формулах (формула В.П. Некрасова для расчета теплопроводности, выражение для вычисления коэффициента конструктивного качества и др.). 1.2 Пористость материала (общая) – это доля заполнения объема материала порами. Вывод формулы общей пористости: , Vп=V-Vа, Vа=m/ρи, V=m/ρо, По=[1-(ρо/ρи)]·100 %(1.6) где По – общая пористость материала, доли или %; V – объем материала в естественном состоянии, см3; Vа – объем материала в абсолютно плотном состоянии, см3; Vп – объем пор в материале, см3; ρи – истинная плотность материала, г/см3; ρо – среднаяя плотность материала, г/см3 От величины пористости и ее характера зависят важнейшие свойства материала: плотность, прочность, теплопроводность, долговечность и др. Пористость в материале характеризуется как открытыми, так и закрытыми порами. Потк=Вv (1.7) где Потк – открытая пористость, %; Вv – водопоглощение по объему. Пзак=По-Потк (1.8) где Пзак – закрытая пористость, %; По – общая пористость, %; Потк – открытая пористость, %. Открытые поры увеличивают водопоглощение и водопроницаемость материала и ухудшает его морозостойкость. Увеличение пористости за счет открытой увеличивает долговечность материала, снижает теплопроводность. 1.3 Пустотность – это доля межзерновых пустот в насыпном объеме материала. Вывод формулы пустотности: , Vпуст=Vн-V, V=m/ρ, Vн=m/ρн, Пу=[1-(ρн/ρо)]·100 % (1.9) где Пу – пустотность, доли или %; Vн – насыпной объем материала, см3; V – объем материала, см3; Vпуст – объем пустот в насыпном объеме материала, см3. Пустотность – важнейшая характеристика правильности подбора зернового состава заполнителей для бетонов, от которых зависит расход вяжущего (цемента, битума и др.). На практике пустотность лежит в пределах 26,5-47,6 %. 1.4 Водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать воду. Водопоглощение выражают или степенью заполнения объема материала водой (водопоглощение по объему Вv), или отношением количества поглощенной воды к массе сухого материала (водопоглощение по массе Вm). Вm=[(mн-mс)/mс]·100 % (1.10) Вv=[(mн-mс)/V·ρв]·100 % (1.11) где Вv – водопоглощение по объему, %; Вm – водопоглощение по массе, %; mн – масса материала, насыщенного водой, г; mс – масса материала в воздушно-сухом состоянии, г; V – объем сухого материала, см3. Водопоглощение по объему Вv и водопоглощение по массе Вm связаны между собой зависимостью: Вv/Вm=(mн-mс)·mс/V·ρв·(mн-mс)=m/V·ρв=ρо/ρв=d(1.12) Вv=d·Вm (1.13) где ρо – средняя плотность материала, г/см3; ρв – плотность воды, 1 г/см3; d – относительная плотность. 1.5 Коэффициент насыщения пор водой – отношение водопоглощения по объему к пористости. (1.14) где Кн – коэффициент насыщения пор водой; Вv – водопоглощение по объему, % По – общая пористость, %. Коэффициент насыщения пор водой изменяется от 0 (все поры в материале замкнуты) до 1 (все поры открыты). Чем выше Кн, тем выше доля открытых пор относительно замкнутых. 1.6 Теплопроводность – способность материала передавать теплоту через толщу от одной поверхности к другой. Теплопроводность характеризуется количеством теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м, площадью 1 м2, в течение 1 с при разности температур на противоположных поверхностях материала 1оС. λ=Q·a/(S·(t1-t2)·z) (1.15) где λ – коэффициент теплопроводности, Вт/моС; Q – количество тепла, Дж; S – площадь материала, м2; а - толщина материала, м; (t2-t1) – разность температур по обе стороны слоя материала, оС; z – время, в течение которого проходил тепловой поток, ч Коэффициент теплопроводности можно подсчитать ориентировочно по относительной плотности материала, пользуясь эмпирической формулой В.П. Некрасова: (1.16) где d – относительная плотность материала. 1.7 Прочность – свойство материала сопротивляться, не разрушаясь, внутренним напряжениям и деформациям, которые возникают под действием внешних факторов (силовых, тепловых и т.д.) 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 растяжении. 1.7.1 Предел прочности при сжатии: (1.17) где Rсж – предел прочности при сжатии, кгс/см2; N – разрушающая нагрузка, кгс; F – площадь сечения образца, см2 1.7.2 Предел прочности при растяжении: (1.18) где Rраст – предел прочности при растяжении, кгс/см2; Nр – нагрузка, вызывающая разрыв образца, кгс; Fо – первоначальная площадь сечения образца, см2. 1.7.3 Предел прочности при изгибе определяют путем испытания образца материала в виде призм (балочек) на двух опорах. Их нагружают одной или двумя сосредоточенными силами до разрушения: (1.19) где Rизг – предел прочности при изгибе, кгс/см2; Мизг – изгибающий момент, кгссм; W – момент сопротивления балки прямоугольного сечения, см3. W=(b·h2)/6(1.20) где b – ширина образца, см; h – высота образца, см. Предел прочности при изгибе при одной сосредоточенной симметричной относительно опор нагрузке: (рисунок 1.1):
Rизг = М/W , Мизг = , (1.21)
(1.22) Рисунок 1.1 - Схема испытания на изгиб, при одной сосредоточенной нагрузке. При двух сосредоточенных относительно опор нагрузках (рисунок 1.2): Мизг = (1.23) Рисунок 1.2 - Схема испытания на изгиб при двух сосредоточенных нагрузках. (1.24) где N – разрушающая нагрузка, кгс; l – расстояние между опорами, см; b и h – соответственно ширина и высота балочки, см. 1.8 Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него более твердого тела (шарика, призмы, пирамиды). Твердость по Бриннелю (рисунок 1.3) определяют по величине отпечатка металлического шарика по формуле:
НВ=2N∙9,8/[πD(D- )] (1.25) где НВ – твердость, МПа; d – диаметр отпечатка, мм; D – диаметр шарика, мм; N – нагрузка, Н Рисунок 1.3 - Схема испытания на твердость Существует эмпирическая зависимость между твердостью стали по Бриннелю, которая определяется величиной отпечатка твердого металлического шарика диаметром D=10 мм при нагрузке N=3000х9,8 Н и пределом прочности стали на растяжение: Rраст=0,36 НВ (1.26) 1.9 Коэффициент размягчения – отношение прочности материала, насыщенного водой, к прочности сухого материала: Кр=Rнас/Rсух (1.27) где Кр – коэффициент размягчения Rсух – предел прочности сухого материала, МПа; Rнас – предел прочности насыщенного материала, МПа Коэффициент размягчения характеризует водостойкость материала, он изменяется от 0 (размокающие глины, гипсовые образцы и др.) до 1 (металлы, стекло и др.). Материалы, у которых Кр›0,8, можно применять во влажных условиях без специальных мер по защите их от увлажнения. 1.10 Коэффициент конструктивного качества К.К.К. – отношение предела прочности (как правило при сжатии) материала к его относительной плотности: К.К.К.=Rсж/d (1.27) где к.к.к. – коэффициент конструктивного качества; Rсж – предел прочности при сжатии, МПа; d – относительная плотность. Если для определения прочности, коэффициента размягчения и коэффициента конструктивного качества используют гидравлический пресс с манометром, фиксирующим давление, при котором разрушается образец материала, то предел прочности находят по формуле: Rсж=N/F=MS/F (1.28) где Rсж – предел прочности при сжатии, МПа; N – разрушающая нагрузка, кгс; М – показание манометра (давление), атм.; S – площадь поршня, см2; F – площадь образца (рабочая), см2. Единицы измерения: [R] = Н/м2 = 1 МПа; [N]= 1Н = 10-1 кгс = 10-3 кН [R] = 1 кгс/см2 = 105 Па = 10-1 МПа
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (446)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |