Мет. указ. к лаб. раб. 1. по дисц. Технология строит

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА М.Д. МИЛЛИОНЩИКОВА
Кафедра «Технология строительного производства»
С-А.Ю. Муртазаев
М.С. Сайдумов
А.А. Габашев
Лабораторная работа
на тему:
Определение влажности, водопоглощения и плотности
керамических материалов
Методические указания к лабораторной работе
по дисциплине
«Технология строительной керамики
и искусственных пористых заполнителей»
Для студентов направления «Строительство» - 270800
Грозный – 2013
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Грозненский государственный
нефтяной технический университет им. акад. М.Д. Миллионщикова», 2013 г.
Составители:
Муртазаев Сайд-Альви Юсупович – заведующий кафедрой «Технология строительного производства»,
док. техн. наук, проф.
– канд. техн. наук, доц. каф. «ТСП»
Сайдумов Магомед Саламувич
– ассистент каф. «ТСП»
Габашев Аслан Альвиевич
Рецензент:
Абуханов Абдурахман
Залимханович
– зав. каф. «ТГВ», канд. техн. наук,
проф.
Определение влажности, водопоглощения и плотности керамических материалов. Методические указания к лабораторной работе / С-А.Ю. Муртазаев,
М.С. Сайдумов, А.А. Габашев. –Грозный: ГГНТУ, 2013. – 19 с.
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры
«Технология строительного производства»
Протокол №____ от «___» ______ 20__г.
2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
4
1. Общие сведения о свойствах керамических материалов и их классификация
2. Определение влажности (влагосодержания) керамических материалов
3. Определение водопоглощения керамических материалов
3.1 Определение водопоглощения при атмосферном давлении в
воде температурой (20±5)°С
3.2 Определение водопоглощения под вакуумом в воде температурой (20±5)°С
3.3 Определение водопоглощения керамических изделий при атмосферном давлении в кипящей воде
4. Определение плотности керамических материалов
4.1 Определение средней плотности
4.2 Определение истинной плотности
5
9
10
10
11
12
13
13
13
Варианты заданий для проведения лабораторной работы
Пример решения лабораторной работы
16
17
Список использованной литературы
19
3
ВВЕДЕНИЕ
Целью данной лабораторной работы является изучение и исследование
свойств керамических материалов, определяющих их качество и соответствия
российским и международным нормам, стандартам и правилам.
Кера́мика (др.-греч. κέραμος — глина) — изделия из неорганических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, изготавливаемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением.
В узком смысле слово керамика обозначает глину, прошедшую обжиг.
Самая ранняя керамика использовалась как посуда из глины или из смесей её с другими материалами. В настоящее время керамика применяется как
материал в промышленности (машиностроение, приборостроение, авиационная
промышленность и др.), строительстве, искусстве, широко используется в медицине, науке.
В зависимости от строения различают тонкую керамику (черепок стекловидный или мелкозернистый) и грубую (черепок крупнозернистый). Основные
виды тонкой керамики — фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика. Основной вид
грубой керамики — гончарная керамика. Кроме того, различают керамику карбидную (карбид вольфрама, карбид кремния), алюмооксидную, циркониевую
(на основе ZrO2), нитридную (на основе AlN) и пр.
Технологическая схема производства керамических изделий включает
следующие основные фазы:
- подготовка сырья;
- приготовление формовочной массы;
- формовка изделия;
- сушка;
- приготовление глазури и глазуровка (эмалировка) при необходимости;
- обжиг изделия.
Основным сырьевым материалом для производства строительных керамических изделий является глинистое сырье, применяемое в чистом виде, а чаще в
смеси с добавками - отощающими, породообразующими, плавнями, пластификаторами и др.
Глинистое сырье. Глинистое сырье (глины и каолины) - продукт выветривания изверженных полевошпатных горных пород, содержащий примеси других
горных пород.
Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность
и воздушная усадка их. В зависимости от этого глины подразделяются на высокопластичные, среднепластичные, умеренно-пластичные, малопластичные и непластичные.
Для регулирования свойств керамики и снижения расхода дефицитных
глин в их состав вводятся добавки. По влиянию на свойства они делятся на:
отощающие, флюсующие, выгорающие, пластифицирующие, и специального
назначения.
4
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВОЙСТВАХ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
Основные свойства изделий: прочность при изгибе и при сжатии, водопоглощение и морозостойкость, истираемость.
Предел прочности при изгибе, МПа, керамических материалов RИЗ зависит прежде всего от их структуры. Например, кирпич полусухого прессования
имеет меньшую величину RИЗ, чем кирпич пластического формования, изготовленный из тех же глин, даже при равной прочности при сжатии. Предел прочности при изгибе регламентируется ГОСТами для кирпича, поскольку в стене
он испытывает не только сжимающие, но и изгибающие нагрузки из-за деформаций поверхности. Этот показатель регламентируется и для некоторых других
керамических изделий. Обычно он находится в пределах 0,7 – 5 МПа.
Прочность при сжатии, МПа, характеризует сопротивление сжимающим
нагрузкам вышележащих слоев кладки. Она зависит от пористости, структуры и
водопоглощения. По ее величине определяют марку стеновой керамики, по отношению прочности насыщенных и сухих образцов – коэффициент водостойкости (КВ) или размягчения. Материал считается водостойким, если КВ больше 0,7.
Морозостойкость - это способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать попеременное замораживание и оттаивание без признаков
разрушения и понижения прочности. Марки по морозостойкости характеризуются количеством теплосмен от – 15…– 20 °С до + 18 ± 2 °С, которое выдерживает
материал без признаков разрушения. Существуют марки F15, F25, F35, F50.
Исследования влияния характера пор на морозостойкость керамики выявили, что все поры делятся на три вида: опасные, безопасные и резервные.
Опасные поры заполняются холодной водой при насыщении. В них она
удерживается при извлечении материала из воды и замерзает при температуре
– 15…– 20 °С. Диаметр этих пор от 200 до 0,1 мкм.
Безопасные поры при насыщении водой не заполняются либо заполнившая
их вода не замерзает при указанных температурах, так как они очень мелкие. Заполняющая их вода становится пристеночной адсорбированной влагой с растворенными в ней солями. Она замерзает при температуре значительно ниже – 20 °С.
Резервные поры при насыщении полностью заполняются холодной водой,
но при извлечении образца из воды она частично вытекает, вследствие малых капиллярных сил, и поры остаются не заполненными, оставляя резерв для расширения при замораживании. Это крупные поры диаметром более 200 мкм.
Вода в порах при замерзании расширяется до 9 %, давление при этом может
достигать 280 МПа. Керамика будет морозостойкой, если объем резервных пор
достаточен для компенсации прироста объема замерзающей воды в опасных по5
рах. Это условие называют структурной характеристикой С и выражают по формуле
в %:
C=
VP
VОП  VP
(1)
где Vp и Voп – объем пор соответственно резервных и опасных.
Морозостойкость определяет долговечность керамических материалов в
условиях воздействия на них внешней среды. Поэтому марки по морозостойкости
регламентированы ГОСТами для стеновых фасадных, кровельных изделий.
Теплопроводность керамики зависит от ее плотности, состава, вида и размера пор. Она резко возрастает с увеличением влажности.
Паропроницаемость действующими ГОСТами и ТУ не регламентирована.
Однако в некоторых случаях она влияет на долговечность строительных конструкций. Низкая паропроницаемость стеновых материалов может явиться причиной потения внутренней поверхности стен, особенно в зданиях с повышенной
влажностью воздуха.
Классификация керамики производится по плотности, прочности и по
назначению.
Общая классификация керамических материалов и изделий приведена в
таблице 1.
Таблица 1 – Общая классификация керамических материалов и изделий
Назначение
Основные
изделия
Основное исходное
сырье
1
Конструкционная
керамика
2
Керамический кирпич
и камни, панели из них,
кирпич для
дымовых
труб
Кирпич
и
камни лицевые
3
Глина легкоплавкая,
кварцевый песок, промышленные
отходы
угледобычи и углеобогащения, кремнеземистые осадочные породы
Глина легкоплавкая и
тугоплавкая
красножгущаяся и светложгущаяяся, кварцевый песок, шамот
Глина тугоплавкая и
огнеупорная
светложгущаяяся, кварцевый песок, полевой
шпат, каолин
Облицовочная
керамика
Плитки облицовочные
Кровельная
керамика
Черепица
Глина легкоплавкая,
кварцевый песок, шамот
Способ производства
изделий
t обжига,
ºС
4
Пластический, жесткий, полусухой
Вид черепка
Вид керамики
5
9501100
6
Пористый,
грубозернистого строения
7
Грубая
(грубозернистая терракота)
Пластический, жесткий, полусухой
9501100
Пористый,
грубозернистого строения
Грубая
(грубозернистая терракота)
Полусухой
со шликерной подготовкой массы, пластический
Пластический, полусухой
10001200
Пористый или
спекшийся,
макрооднородного строения
Тонкая
(терракота,
фаянс),
«каменная»
9501100
Пористый,
однородный,
зернистого
строения
Грубая
(терракота)
6
Способ производства
изделий
t обжига,
ºС
Вид черепка
3
Глина беложгущаяся
огнеупорная, каолин,
кварцевый песок, шамот, полевой шпат
4
Литьем
гипсовых
формах
5
11501300
6
Пористый или
спекшийся
7
Тонкая (фаянс, полуфарфор,
фарфор)
Глина легкоплавкая,
кварцевый песок
Глины
огнеупорные
или тугоплавкие, шамот, каолин, кварцевый песок
Тугоплавкие
глины,
шамот, песок
Пластический
Пластический
10001050
12501300
Пористый
Грубая
(терракота)
Грубая
Пластический, полусухой
12501300
Спекшийся
«Каменная»
(керамогранит)
Глина беложгущаяся
огнеупорная, каолин,
кварц, полевой шпат,
шамот,
тугоплавкая
глина
Огнеупорная
глина,
каолин, шамот
Пластический
12001300
Спекшийся
«Каменная», кислотоупорный фарфор
Пластический, полусухой, трамбование из
порошковых
масс
Пластический, литьевой
Вибропрессование,
прессование,
литье
13502000
Пористый
спекшийся
850100
Высокопористый,
ячеистый
Высокопористый,
ячеистый, волокнистый
Грубая высокопористая
Огнеупорная высокопористая
Пластический, полусухой, трамбование, литье
9501100
Пористый,
грубо
или
тонкозернистый
Грубая
(терракота)
Назначение
Основные
изделия
Основное исходное
сырье
1
Санитарнотехническая керамика
Трубы
2
Умывальники, раковины,
сливные бачки и др.
Дренажные
Канализационные
Дорожные материалы
Клинкерный
кирпич,
плитка
Специальная
керамика
- кислотоупорная
Кирпич,
плитка
- огнеупорная
Кирпич, камни, фасонные
изделия
- теплоизоляционная
- огнеупорная
теплоизоляционная
Декоративнохудожественная
керамика
Кирпич, плиты, скорлупы
Плиты, войлок, рулонный материал,
бумага,
картон, фетр
Изразцы,
декоративные детали,
скульптура,
вазы
Трепел, диатомит, пенообразователи, опилки, перлит
Муллитокремнеземистая вата,
бентонитовая, каолинитовая глины, пенообразователь, каолин
Глина легкоплавкая и
тугоплавкая, кварцевый песок, шамот
в
12002000
Пористый
спекшийся
и
и
Вид керамики
Алюмосиликатная
По плотности изделия делят на: плотные с водопоглощением менее 5 % и
пористые – более 5 %. Пористые материалы – кирпич глиняный, стеновые камни, черепица, облицовочные плитки и трубы керамические. Плотными являются керамические плитки для полов и дорожный кирпич. Санитарно-технические
изделия: ванны, унитазы, умывальники – бывают пористыми (фаянс) и плотными (фарфор). Высокопористые: керамзит и аглопорит.
По прочности и морозостойкости строительные керамические изделия
делят на марки.
7
По назначению изделия строительной керамики подразделяются на:
- стеновые: кирпич глиняный и керамические камни пустотелые;
- отделочные: плитки керамические глазурованные для внутренней облицовки и фасадные облицовочные плитки, а также плитки для полов;
- санитарно-технические: ванны, умывальники, унитазы трубы канализационные и дренажные;
- кровельные: черепица ленточная, пазовая и коньковая;
- теплоизоляционные: диатомитовый кирпич, керамзит, аглопорит;
- огнеупорные: шамот, динас, окисная керамика;
- кислотоупорные: плиты, резервуары и их детали, трубы.
По температуре плавления керамические материалы и изделия подразделяются на легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350 °С), тугоплавкие
(с температурой плавления 1350-1580 °С), огнеупорные (1580-2000 °С), высшей
огнеупорности (более 2000 ºС).
По качеству переработки сырья керамику делят на грубую и тонкую:
- грубая: кирпич, черепица, плитки фаянсовые и для полов;
- тонкая: фарфор и полуфарфор.
Грубая керамика изготовляется чаще из одних глин или из глин с небольшим количеством добавок грубого помола. Обычно она пористая с высоким
водопоглощением, за исключением плиток для полов, которые обжигают почти
до полного спекания. Тонкую керамику изготовляют из глин с добавлением до
50 – 60 % отощающих материалов и плавней, которые измельчают до полного
прохода через сито 0,08 мм (остаток не превышает 5 – 6 %).
8
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ (ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ)
КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Для проведения испытания применяют:
- весы лабораторные по ГОСТ 24104;
- шкаф сушильный по ОСТ 16.0.801.397.
Подготовка и проведение испытания. Подготовленные пробы или образцы
взвешивают, ставят в сушильный шкаф и высушивают до постоянной массы
при температуре (105±5) °С.
Постоянной считают массу пробы (образца), при которой результаты двух
последовательных взвешиваний отличаются не более чем на 0,1%. При этом
время между взвешиваниями должно быть не менее 4 ч.
Перед повторным взвешиванием пробы (образцы) охлаждают до комнатной температуры.
Взвешивание производят с погрешностью до 0,01 г.
Обработка результатов. Влажность пробы (образца) по массе WМ в процентах вычисляют с погрешностью до 0,1 % по формуле:
m  mСУХ
WМ  В
 100 ,
(2)
mСУХ
где mВ – масса пробы (образца) до сушки, г;
mСУХ – масса образца, высушенного до постоянной массы, г.
Масса кирпича в высушенном состоянии согласно ГОСТ 530-95 не должна
быть более 4,3 кг, а масса камней – не более 16 кг.
Важность пробы (образца) по объему WО в процентах вычисляют с погрешностью до 0,1 % по формуле:
W 
WO  M СР ,
(3)
В
где ρСР – средняя плотность сухого образца, г/см3, определяется по формуле (5);
ρВ – плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.
Влажность серии образцов определяют как среднее арифметическое результатов определения влажности отдельных проб (образцов) материала.
Исходные данные и результаты определений влажности материала заносят
в журнал испытаний.
9
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОПОГЛОЩЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ
МАТЕРИАЛОВ
Водопоглощение керамических материалов следует проводить согласно
требованиям ГОСТ 7025-91.
Существуют различные методы определения водопоглощения керамических изделий: определение водопоглощения при атмосферном давлении в воде
температурой (20±5)°С; то же, под вакуумом в воде температурой (20±5)°С; то
же, при атмосферном давлении в кипящей воде.
3.1 Определение водопоглощения при атмосферном
давлении в воде температурой (20±5)°С
Средства испытания:
- сосуд с решеткой;
- электрошкаф сушильный по ТУ 16-681.032 или любой другой конструкции с автоматической регулировкой температуры в пределах 100-110°С;
- весы по ГОСТ 24104.
Подготовка к испытанию. Водопоглощение определяют не менее чем на
трех образцах.
Образцы керамических изделий предварительно высушивают до постоянной массы. Водопоглощение силикатных изделий определяют без предварительного высушивания образцов.
Проведение испытания. Образцы укладывают в один ряд по высоте с зазорами между ними не менее 2 см на решетку в сосуд с водой температурой
(20±5)°С так, чтобы уровень воды был выше верха образцов на 2-10 см.
Образцы выдерживают в воде 48 ч. Насыщенные водой образцы вынимают
из воды, обтирают влажной тканью и взвешивают. Массу воды, вытекшей из
образца на чашку весов, включают в массу образца, насыщенного водой. Взвешивание каждого образца должно быть закончено не позднее 2 мин после его
удаления из воды.
После взвешивания образцы керамических изделий высушивают до постоянной массы.
Обработка результатов. Водопоглощение (W) образцов по массе в процентах вычисляют по формуле:
W
mНАС  mСУХ
 100
mСУХ
(4)
где mНАС – масса образца, насыщенного водой, г;
mСУХ – масса образца, высушенного до постоянной массы, г.
За значение водопоглощения изделий принимают среднее арифметическое
результатов определения водопоглощения всех образцов, рассчитанное с точностью до 1 %.
Согласно ГОСТ 530-95 водопоглощение не должно быть для полнотелого
кирпича менее 8 %, для пустотелых изделий – менее 6 %.
10
Исходные данные и результаты определений водопоглощения заносят в
журнал испытаний.
3.2 Определение водопоглощения под вакуумом
в воде температурой (20±5)°С
Методы определения водопоглощения в воде температурой (20±5)°С при
атмосферном давлении и под вакуумом взаимозаменяемы.
Средства испытания:
- установка для определения водопоглощения под вакуумом, схема которой приведена на рис. 1;
- электрошкаф сушильный по ТУ 16-681.032 или любой другой конструкции с автоматической регулировкой температуры в пределах 100-110°С;
- весы по ГОСТ 24104.
Рис. 1 – Схема установки для определения водопоглощения под вакуумом:
1 - вакуумный насос по ГОСТ 26099; 2 - образцы изделий; 3 - вакуумный эксикатор исполнения 1 по ГОСТ 25336 или любая другая разъемная емкость с вакуумным уплотнением; 4 - вакуумный шланг; 5 -вакуумный кран; 6 - образцовый манометр по ГОСТ 2405; 7 - ловушка
Подготовка к испытанию - по способу 3.1.
Проведение испытания. Образцы укладывают в вакуумный эксикатор на
подставку и заливают водой так, чтобы ее уровень был выше верха образца не
менее чем на 2 см. При применении разъемной емкости образцы укладывают в
один ряд по высоте с зазором между ними не менее 2 см.
Эксикатор (емкость) закрывают крышкой и вакуумным насосом создают
над поверхностью воды разрежение (0,05±0,01) МПа [(0,5±0,1) кгс/см2], фиксируемое образцовым манометром.
Пониженное давление поддерживают, засекая время, до прекращения выделения пузырьков воздуха из образцов, но не более 30 мин. После восстановления атмосферного давления образцы выдерживают в воде столько же времени, сколько под вакуумом, чтобы вода заполнила объем, который занимал уда11
ленный воздух. Насыщенные водой образцы вынимают из воды, обтирают
влажной тканью и взвешивают.
После взвешивания образцы изделий высушивают до постоянной массы
Обработка результатов – по формуле (4).
3.3 Определение водопоглощения керамических изделий
при атмосферном давлении в кипящей воде
Методы определения водопоглощения при атмосферном давлении в воде
температурой (20±5)°С и в кипящей воде не взаимозаменяемы.
Средства испытания те же, что и при способе 3.1.
Электроплитка по ГОСТ 14919 или любой другой нагревательный прибор,
обеспечивающий кипячение воды в сосуде.
Подготовка к испытанию проводят как при способе 3.1.
Проведение испытания. Образцы укладывают в сосуд с водой, чтобы уровень воды был выше верха образцов на 2-10 см., нагревают и доводят до кипения (приблизительно 1 ч), кипятят 5 ч и оставляют на 16-19 ч остывать до температуры помещения.
Затем насыщенные водой образцы вынимают из воды, обтирают влажной
тканью и взвешивают. Взвешивание каждого образца должно быть закончено
не позднее 2 мин после его удаления из воды
Обработка результатов – по формуле (4).
12
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
4.1 Определение средней плотности
Средства испытания:
- электрошкаф сушильный по ТУ 16-681.032 или любой другой конструкции с автоматической регулировкой температуры в пределах 100-110 °С;
- весы по ГОСТ 24104;
- линейка измерительная металлическая по ГОСТ 427.
Подготовка и проведение испытания. Среднюю плотность определяют не
менее чем на трех образцах.
Объем образцов V определяют по их геометрическим размерам, измеренным с погрешностью не более 1 мм. Для определения каждого линейного размера образец измеряют в трех местах – по ребрам и середине грани. За окончательный результат принимают среднее арифметическое трех измерений.
Образцы очищают от пыли, высушивают до постоянной массы и взвешивают.
Обработка результатов. Среднюю плотность (  ср ) образца в кг/м3 вычисляют по формуле:
m
 СР  В ,
(5)
V
где mВ – масса образца, кг; V – объем образца, м3.
За значение средней плотности изделий принимают среднее арифметическое результатов определений средней плотности всех образцов, рассчитанное
с точностью до 10 кг/м3.
Исходные данные и результаты определений средней плотности заносят в
журнал испытаний.
4.2 Определение истинной плотности
Средства испытания:
- электрошкаф сушильный по ТУ 16-681.032 или любой другой конструкции с автоматической регулировкой температуры в пределах 100-110°С;
- весы по ГОСТ 24104;
- термостат любой конструкции, обеспечивающий поддержание температуры (20,0±0,5)°С;
- вакуумэксикатор исполнения 1 по ГОСТ 25336 в комплекте с водоструйным или масляным вакуумным насосом по ГОСТ 25662, обеспечивающий
разрежение не более 532 Па (4 мм рт.ст.);
- эксикатор исполнения 2 по ГОСТ 25336 с концентрированной серной
кислотой по ГОСТ 4204 или безводным хлористым кальцием по ГОСТ 450;
- пикнометры вместимостью 50-100 мл типов ПЖ2, ПЖ3 и ПТ по ГОСТ
22524 с конусами по ГОСТ 8682;
- ступка фарфоровая или агатовая с пестиком;
- бюкс стеклянный по ГОСТ 25336 или чашка фарфоровая по ГОСТ 9147;
13
- сита с сеткой № 1 и № 0,063 по ГОСТ 6613;
- баня водяная или песчаная;
- вода дистиллированная по ГОСТ 6709 или другая жидкость, инертная по
отношению к испытываемому материалу.
Подготовка к испытанию. Истинную плотность определяют на пробе материала изделий, полученной не менее чем от трех образцов.
Для подготовки пробы от каждого образца снаружи и из середины откалывают по два куска массой не менее 100 г каждый, которые измельчают до зерен
размером около 5 мм. Квартованием отбирают навеску массой не менее 100 г
(рис. 2) и измельчают ее в фарфоровой или агатовой ступке до полного прохождения через сито с сеткой № 1. Затем квартованием отбирают навеску массой не менее 30 г и измельчают ее до полного прохождения через сито с сеткой
№ 0,063.
а)
б)
в)
г)
д)
точечная проба
Рис. 2 – Отбора средней пробы методом квартования, который заключается в следующем: на ровную поверхность высыпают полученные пробы с образованием конуса (позиция а), затем прижимают его пластинкой до получения
усеченного конуса (позиция б); разделяют конус на четыре части (позиции в и
г) с помощью линейки или листа бумаги, согнутого под углом 90°, отделяют
два противоположных сектора, затем объединяют их в новый конус (позиция
д). Деление следует продолжать до получения нужного для анализа количества
пробы.
Приготовленную порошкообразную пробу материала образцов высушивают до постоянной массы и охлаждают до температуры помещения в эксикаторе
над концентрированной серной кислотой или безводным хлористым кальцием.
Проведение испытания. Определение проводят параллельно на двух
навесках массой около 10 г каждая, отобранных от пробы.
Отобранную навеску высыпают в чистый, высушенный и предварительно
взвешенный пикнометр. Пикнометр взвешивают вместе с испытываемым порошком, затем наливают в него воду (или другую инертную жидкость) в таком
количестве, чтобы он был заполнен приблизительно до половины объема.
14
Для удаления воздуха из материала навески и жидкости пикнометр с содержимым выдерживают под вакуумом в эксикаторе до прекращения выделения пузырьков. Допускается (при использовании в качестве жидкости воды)
удалять воздух кипячением пикнометра с содержимым в течение 15-20 мин в
слегка наклонном состоянии на песчаной или водяной бане.
Следует также удалить воздух из жидкости, которой будет дополнен пикнометр.
После удаления воздуха пикнометр типа ПЖ3 заполняют жидкостью полностью, а типов ПЖ2 и ПТ – до метки. Пикнометр помещают в термостат с
температурой (20,0±0,5)°С, в котором выдерживают не менее 15 мин.
После выдержки в термостате пикнометр типа ПЖ3 закрывают пробкой с
отверстием таким образом, чтобы жидкость заполнила капилляр и избыток ее
удалился. Затем его тщательно вытирают, каплю жидкости с капилляра удаляют фильтровальной бумагой.
В пикнометре типов ПЖ2 и ПТ уровень жидкости доводят до метки по
нижнему мениску.
После достижения постоянного уровня жидкости пикнометр взвешивают.
После взвешивания пикнометр освобождают от содержимого, промывают,
заполняют той же жидкостью, удаляют из нее воздух, выдерживают в термостате, доводят жидкость до постоянного уровня и снова взвешивают.
Обработка результатов. Истинную плотность (  и ) материала навески в
г/см3 вычисляют по формуле:
m2  m3    Ж
И 
(6)
m4  m3   m5  m2  ,
где m2  масса пикнометра с навеской, г; m3  масса пикнометра, г;  ж 
плотность жидкости, г/см3 (ρЖ керосина равна 0,82 г/см³, а ρЖ воды – 1 г/см3);
m4  масса пикнометра с жидкостью, г; m5  масса пикнометра с навеской и
жидкостью, г.
За значение истинной плотности изделий принимают среднее арифметическое результатов определений истинной плотности материала двух навесок,
рассчитанное с точностью до 0,01 г/см3.
Расхождение между результатами параллельных определений не должно
быть более 0,02 г/см3. При больших расхождениях истинную плотность изделий определяют снова.
Истинная плотность керамических материалов 2,5 - 2,7 г/см3;
Исходные данные и результаты определений истинной плотности заносят
в журнал испытаний.
15
5. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
Лабораторная работа проводится с подгруппами в 10…12 студентов, которые разбиваются на звенья по 3…5 человека.
Каждому звену дается индивидуальное задание (табл. 1), решаемое расчетным и экспериментальным путем.
Таблица 1 – Варианты для проведения лабораторной работы
Номер
Наименование исРазмеры изЭскиз (вид)
варианта следуемого кераделия, мм
керамического изделия
(звена)
мического изделия
1
2
3
4
1
Кирпич стеновой
одинарный
250х120х65
2
Черепица кровельная
414х250х10
3
Камень стеновой
обыкновенный
250х120х138
4
Кирпич стеновой
модульных размеров утолщенный
288х138х88
5
Камень стеновой
модульных размеров
288х138х138
6
Плитки для полов
200х150х10
7
Плитка облицовочная
200х200х8
Труба дренажная
d = 100-600,
L = 1500,
Толщина
стенок – 2040
8
16
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
Номер звена № 9
Изделие: кирпич полнотелый.
1. Влажность образца по массе WМ в процентах вычисляют с погрешностью
до 0,1 % по формуле:
m  mСУХ
3512  3317
WМ  В
100 
100  5,9 %
mСУХ
3317
где mВ – масса образца до сушки, г;
mСУХ – масса образца, высушенного до постоянной массы, г.
Масса кирпича в высушенном состоянии не должна быть более 4,3 кг, а
масса камней – не более 16 кг.
2. Важность пробы (образца) по объему WО в процентах вычисляют с погрешностью до 0,1 % по формуле:
W 
5,9  1801
WO  M СР 
 10,6 %
В
1000
где ρСР – средняя плотность сухого образца, кг/м3;
ρВ – плотность воды, принимаемая равной 1000 кг/м3.
3. Водопоглощение определим по методике, приведенной в главе 3.1.
Водопоглощение (W) образцов по массе в процентах вычисляют по формуле:
W
mНАС  mСУХ
3682  3217
100 
100  14,4 %
mСУХ
3217
где mНАС – масса образца, насыщенного водой, г;
mСУХ – масса образца, высушенного до постоянной массы, г.
4. Среднюю плотность (  ср ) образца в кг/м3 вычисляют по формуле:
m
3,512
 СР  В 
 1801 кг/м3
V
0,00195
где mВ – масса образца, кг; V – объем образца, м3.
Объем образцов V определяют по их геометрическим размерам:
V = 0,25·0,12·0,065 = 0,00195 м3.
17
5. Истинную плотность (  и ) материала навески в г/см3 вычисляют по
формуле:
È 
m2  m3    Æ 
221  211  1
10
3

m4  m3   m5  m2  264,8  211  271  221 100 =2,6 г/см
где m2  масса пикнометра с навеской, г; m3  масса пикнометра, г (m3 =
211 г);  ж  плотность жидкости, г/см3 (ρЖ керосина равна 0,82 г/см³, а ρЖ воды
– 1 г/см3); m4  масса пикнометра с жидкостью, г; m5  масса пикнометра с
навеской и жидкостью, г.
18
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Микульский, В.Г. и др. Строительные материалы (Материаловедение. Строительные материалы): Учеб. издание. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. -536 с.
2. Киреева, Ю.И. Современные строительные материалы и изделия / Ю.И. Киреева. - Ростов н/Д.: Феникс, 2010. - 256 с.
3. Мороз, И.И. Технология строительной керамики: учебное пособие. - М.:
Кнорус, 2011. -384 с.
4. Белов, В.В. Лабораторные определения свойств строительных материалов /
В.В. Белов, В.Б. Петропавловская, Ю.А. Шлапаков – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004.
5. Современные строительные материалы. Технологии работ : справочное пособие. - М.: Стройинформ, 2007. - 720 с.
6. Основин, В.Н. Строительные материалы и конструкции / В.Н. Основин, Л.Г.
Основина, Л.В. Шуляков – Мн.: Ураджай, 2000. – 270 с.
7. ГОСТ 7025-91 – Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости.
8. ГОСТ 530-95 – Кирпич и камни керамические. Технические условия.
9. ГОСТ 7484-78 – Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия.
10. ГОСТ 286-82 – Трубы керамические канализационные. Технические условия.
11. ГОСТ 13996-93 – Плитки керамические фасадные и ковры из них. Технические условия.
12. ГОСТ 27180-2001 – Плитки керамические. Методы испытаний.
13. Материаловедение в строительстве: учеб. пособие / под ред. И. А. Рыбьева.
- М.: Академия, 2006. - 528 с.
14. Худяков, В. А. Современные композиционные строительные материалы :
учеб. пособие / В. А. Худяков, А. П. Прошин, С. Н. Кислицын. - М.: АСВ,
2006. - 144 с.
19