Правильной геометрической формы

Средняя плотность – это масса единицы объема материала в естественное состоянии (с учетом пор и пустот);

(2)

где m – масса материала, г;

V_ест – объем материала в естественном состоянии, см³.

Для определения средней плотности образцы изготовляют в форме куба, параллелепипеда или цилиндра с минимальными размерами (длина, ширина, высота, диаметр) не менее 5 см. Образцы сушат в сушильном шкафу при 115 °С до постоянной массы, охлаждают в эксикаторе и хранят в нем до начала испытаний.

Массу образцов определяют взвешиванием на технических весах. Образцы массой менее 500 г взвешивают с точностью до 0,1 г, более 500 г – с точностью до 1 г.

Объем образцов определяют измерениемих размеров штангенциркулем. Стороны размером до 10 см измеряют с точностью до 0,1мм, более 10 см – с точностью до 1 мм.

Размеры образца в форме куба или параллелепипеда измеряют по схеме, показанной на рисунке 3, т.е. по длине, ширине и высоте. За истинный размер принимают среднее арифметическое трех измерений.

В этом случае объем вычисляют по формуле:

(3)

Рисунок 3 – Схема измерения размеров образца кубической формы

Размеры образца цилиндрической формы измеряют по схеме, изображенной на рисунке 4, т.е. по диаметру и высоте. За истинный размер принимают среднее арифметическое этих измерений.

Рисунок 4 – Схема измерения размеров образца цилиндрической формы

В этом случае объем вычисляют по формуле:

. (4)

По известным массе и объему образца вычисляют среднюю плотность материала как среднее арифметическое результатов испытания трех образцов одного и того же материала.

Определение пористости

Пористость материала – это степень заполнения его объема порами, вычисляемая в процентах по формуле:

, (5)

где ρ – истинная плотность материала, г/см³;

ρ_о – средняя плотность материала, г/см³.

Определение насыпной плотности сыпучих материалов

Для определения насыпной плотности применяют стандартную воронку в виде усеченного конуса, переходящего в нижней части в трубку диаметром 20 мм с задвижкой. Под трубкой устанавливают заранее взвешенный мерный сосуд объемом V = 1 л=1000 см³. В воронку насыпают высушенный до постоянной массы исследуемый материал, открывают задвижку и с избытком заполняют мерный цилиндр материалом. После этого закрывают задвижку и линейкой срезают излишек материала вровень с краями цилиндра. Сосуд с материалом взвешивают и определяют его массу с точностью до 1 г.

Насыпную плотность вычисляют по формуле:

(6)

где m₁ – масса пустого цилиндра, г;

m₂ – масса цилиндра с материалом, г [3, 4].

Определение водопоглощения

Для определения водопоглощения образцы высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при 115 °С. Затем охлаждают на воздухе до комнатной температуры и взвешивают на технических весах, определяя их массу. После этого образцы насыщают водой одним из нижеприведенных способов.

Водопоглощение по массе и объему вычисляют по формулам:

а) по массе (7)

б) по объему (8)

где m_сух, m_нас – масса соответственно сухого и насыщенного водой образца, г.

Метод насыщения при нормальных условиях

Образцы укладывают в один ряд на решетку в сосуд с водой так, чтобы слой воды над ними был не менее 2 см, и оставляют на 48 часов при комнатной температуре. По истечении двух суток образцы вынимают из воды, обтирают мягкой влажной тканью и взвешивают. Затем их снова погружают в воду на 2 часа, извлекают и взвешивают. И так до тех пор, пока образцы не будут иметь постоянную массу, что свидетельствует обих полном водонасыщении. Постоянной масса считается тогда, когда разность при двух последовательных взвешиваниях отличается не более чем на 1%.

Метод насыщения вакуумом

Высушенные до постоянной массы и взвешенные образцы помещают в сосуды вакуум-аппарата, наполненные дистиллированной водой. Включают вакуум-насос, доводят разрежение до 20 мм рт.ст. и поддерживают его в течение 3 часов, пока не прекратится выделение пузырьков воздуха из образцов. Выключают вакуум-насос и устанавливают в сосудах нормальное давление, при котором образцы оставляют в воде еще на 2 часа. Затем образцы вынимают, обтирают влажной тканью, взвешивают и вычисляют водопоглощение.

Метод насыщения кипячением

Высушенные до постоянной массы и взвешенные образцы помещают на решетку в сосуд с водой так, чтобы слой воды над ними был не менее 2 см, и нагревают воду до кипения. Кипение поддерживают в течение 4 часов, после чего воду охлаждают до комнатной температуры, образцы извлекают, обтирают влажной тканью и взвешивают. По формулам (7) и (8) вычисляют водопоглощение как среднее арифметическое трех испытаний для однородных материалов и пяти испытаний – для неоднородных. Результаты испытания заносят в таблицу 5.

Определение влажности

Массовая влажность (В_m) или объемная влажность (В_о) образца материала вычисляется по формуле:

(9)

где m₁ – масса образца влажного материала, г

m – масса образца сухого материала, г.

Для нахождения влажности образцы материала в естественном состоянии взвешивают, определяя m₁, а затем высушивают до постоянной массы при 115 °С, после чего снова взвешивают с точностью до 0,1 г, определяя m.

Определение морозостойкости

5.7.1 Метод попеременного замораживания и оттаивания

Испытания материалов на морозостойкость проводят методом попеременного замораживания и оттаивания образцов. Температура замораживания должна быть (-20± 2) °С. Оттаивание следует проводить в воде при температуре 15 – 20 °С. Для определения морозостойкости обычно применяют аммиачные холодильные установки.

Образцы-кубики или цилиндры размерами не менее 5 см (для однородных материалов 3 и неоднородных 5 штук) маркируют и с помощью лупы и стальной иглы проверяют, нет ли наих поверхности трещин, повреждений и т.д. Образцы насыщают водой до постоянной массы и взвешивают, затем помещают в холодильную камеру и выдерживают в ней при (-20 2)°С в течение 4 часов. По истечении этого времениих извлекают из холодильника и опускают для оттаивания в ванну с водой комнатной температуры на 4 часа. После оттаивания образцы осматривают для обнаружения повреждений. В случае появления трещин или отколов испытание прекращают. Если дефектов не наблюдается, испытание продолжают, вновь помещая образцы в холодильную камеру на 4 часа.

Последовательному замораживанию, оттаиванию и осмотру образцы подвергают столько раз, сколько предусмотрено нормативным документом для испытываемого материала.

После окончания испытаний образцы протирают влажной тканью и взвешивают. Потерю массы вычисляют по формуле, %:

, (10)

где m – масса образца, высушенного до испытания, г;

m₁ – то же, после испытания, г.

Материал считается выдержавшим испытание, если после установлен­ного нормативным документом числа циклов замораживания и оттаивания он не имеет видимых признаков разрушения и теряет не более 5 % массы. Этот метод требует специального оборудования и больших затрат времени. Если необходимо быстро оценить морозостойкость материала, применяют ускоренный метод, используя раствор сернокислого натрия.

Ускоренный метод

Подготовленные образцы сушат до постоянной массы, взвешивают, маркируют и на 20 часов погружают в насыщенный раствор сернокислого натрия при комнатной температуре. Затеми х помещают на 4 часа в сушильный шкаф, в котором поддерживается температура 115 °С. После этого образцы охлаждают до нормальной температуры, снова на 4 часа погружают в раствор сернокислого натрия и опять помещают в сушильный шкаф на 4 часа. Такое попеременное выдерживание образцов в растворе сернокислого натрия и высушивание повторяют 3, 5, 10 и 15 раз, что соответствует 15, 25, 50 – 100 и 150 – 300 циклам замораживания и оттаивания. Этот метод основан на том, что насыщенный раствор сернокислого калия проникая в поры материала при высушивании, переходит в пересыщенный и кристаллизуется, увеличиваясь в объеме. При этом возникают напряжения, значительно превышающие напряжения, вызываемые замерзающей водой. Поэтому 1 цикл ускоренных испытаний приравнивается к 5 – 20 циклам обычных [1,2].

6 Содержание отчета, форма и правила оформления