Природные каменные материалы.

1. Цель работы: Ознакомиться с номенклатурой и строительными свойствами важнейших горных пород, а так же с факторами, влияющими на эти свойства.

2. Теоретическое обоснование: Горные породы представляют собой массу, состоящую из одного или нескольких минералов. Минерал характеризуется однородным химическим составом и физическими свойствами. Эти показатели минералов в значительной степени определяют физические свойства горных пород и стойкость их к различным эксплуатационным условиям. Поэтому, прежде чем изучать характеристику горных пород, следует определить - из каких минералов состоит данная горная порода, т.е. каков ее минералогический состав. Среди большого разнообразия минералов (более 2000)только небольшая часть принимает участие в образовании горных пород. Такие минералы получили название - породообразующих.

Приборы и материалы.

3.1 Шкала твердости минералов (табл.1).

3.2 Капельница с соляной кислотой.

3.3 Набор минералов - эталонов.

3.4 Набор ЭТАЛОНОВ горных пород.

3.5 Образцы породообразующих минералов и горных пород.

3.6 Объемомер.

3.7 Весы технические.

4. Программа работы.

4.1 Ознакомление с образцами - эталонами породообразующих минералов, их внешними

признаками и физическими свойствами.

4.2 Определение названия (природы) 4 минералов.

4.3 Ознакомление с образцами - эталонами горных пород.

4.4 Определение названия образцов горных пород, их физических и строительных свойств.

5 .Методика проведения работы.

5.1 Студенты под руководством преподавателя изучают коллекцию породообразующих минералов и закрепляют ранее полученные теоретические знания.

5.2 Изучением минералогического состава и определением природы данного минерала занимается наука ПЕТРОГРАФИЯ. Но петрографические методы сложны и требуют специальной теоретической подготовки и больших практических навыков. Природу породообразующего минерала можно определить и более простым способом, сравнивая внешний вид исследуемого минерала с набором минералов эталонов и сверяя физические свойства.

5.3 Студенты получают 4 образца неизвестного минерала и устанавливают название (природу) его. Вначале сравнивают внешние признаки образца с эталоном (цвет, блеск, кристаллическое строение - зернистое или волокнистое) и предположительно дают название минерала.

5.4 Для подтверждения справедливости предварительного вывода определяют твердость минерала по таблице твердости Мооса. Минералы в таблице подобраны таким образом, что каждый последующий минерал оставляет царапину на предыдущем. Определяют твердость следующим образом: на гладкой поверхности исследуемого образца минерала пробуют нанести черту каждым из минералов, указанных в таблице, начиная с самого мягкого.

Таблица № 1

Минерал	Показатель твердости	Минерал	Показатель твердости
Тальк		Ортоклаз (полевой шпат)
Кальцит		Кварц
Гипс		Топаз
Плавиковый шпат		Корунд
Апатит		Алмаз

5.5 Некоторые минералы имеют близкие твердости и МАЛО чем отличаются по внешним признакам. В этом случае на образец действуют соляной кислотой. Все минералы, за исключением содержащих углекислые соли (карбонаты СаСО₃ или МgСО₃) не реагируют бурно с кислотой, тогда как карбонаты при этом вскипают, выделяя углекислый газ. Результаты работы записывают в таблицу по следующей форме:

Таблица № 2

	Внешние признаки	Отношение	Объемный	Наимено-
№ образца	Цвет Блеск	Крисстал. строение	к соляной кислоте	вес	вание минерала

 

5.6 Студенты под руководством преподавателя изучают коллекцию образцов горных пород и закрепляют ранее полученные теоретические знания.

5.7 По 3 полученным образцам определяют название и устанавливают строительные свойства горных пород. Результаты записывают в таблицу по следующей форме:

Таблица № 3

№ образца	Структура	Цвет, блеск	Объемный вес	Наименование

При этом в сомнительных случаях определяют твердость, и отношение к действию соляной кислоты как это делалось в предыдущем случае при работе с минералами.

5.8 Студенты под руководством преподавателя осматривают коллекцию "Природные строительные материалы".

6. Содержание отчета.

6.1 Наименование работы.

6.2 Цель работы.

6.3 Оборудование, приборы и материалы.

6.4 Порядок выполнения лабораторной работы.

6.5 Таблицы наблюдений (табл.2 и 3)

6.6 Краткие выводы.

7. Контрольные вопросы.

7.1 Какие породообразующие минералы наиболее распространены и их отличительные особенности.

7.2 Методы определения пригодности горных пород в зависимости от условий работы и характера окружающей среды.

7.3 Назвать минералы, применяемые в качестве сырья для производства керамических изделий, неорганических вяжущих веществ: материалов и изделий из каменных расплавов. Показать их.

7.4 Рассказать о наполнителях строительных бетонов и растворов. Показать их.

7.5 Назвать материалы, применяемые в качестве сырья для получения термоизоляционных изделий и легких строительных материалов путем термической обработки.

7.6 Природные минеральные пигменты, их особенности и область применения.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 и 6

Керамические материалы.

 

1. Цель работы: углубить знания студентов о свойствах основных видов керамических материалов и познакомить с методами определения их качества.

2. Теоретические обоснования. Керамические материалы благодаря высоким показателям физико-механических и декоративных свойств находят широкие применения, особенно для кладки стен, облицовки фасадов здания, отделки внутренних помещений. К кирпичу, как стеновому материалу предъявляются требования прочности и теплопроводности. Желательно чтобы он обладал наибольшей прочностью при возможно меньшем коэффициенте теплопроводности. Кроме того, он должен выдержать не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии.

По показателям прочности кирпич разделяется на марки 300, 250, 200, 150, 125, 100 и 75. Марка определяется по величине предела прочности при сжатии и изгибе 5 образцов.

Установить теплопроводность кирпича путем определения коэффициента теплопроводности практически невозможно, поэтому пользуются косвенным показателем теплопроводности кирпича - величиной его водопоглощения. Чем выше водопоглощения, тем больше пористость и соответственно меньше коэффициент теплопроводности. Теплопроводность кирпича будет удовлетворительной, если водопоглощения не менее 8%.

Не зависимо от величины водопоглощения морозостойкость кирпича должна быть не менее Мрз15. Кирпич должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда. Размер его: длина 250мм, ширина 120мм, толщина 65мм. По размерам и форме допускается отклонение: но длине ± 5 мм, по ширине ± 4мм, по толщине ± 3 мм, искривление граней и ребер кирпича по постели до 4мм и по ложку до 5мм. Допускается не больше одной сквозной трещины длиной до 30 мм.

3.Приборы и материалы.

3.1 Угольники. 3.2 Линейки. 3.3 Образцы кирпича.

3.4 Пресс гидравлический. 3.5 Молотки.

Программа работы.

4.1 Определение качества кирпича глиняного обыкновенного по внешним признакам.

4.2 Определение марки кирпича по пределу прочности на сжатие и изгиб.

4.3 Определение водопоглощения.

4.4 Определение морозостойкости.

5. Методика проведения работы.

5.1 Кирпич глиняный обыкновенный представляет собой искусственный камень, изготовленный из глины, путем формования и обжига. Группа студентов разделяется на бригады так, чтобы общее число групп равнялось пяти.

5.2 Каждая бригада получает 1 экземпляр кирпича для внешнего осмотра, в процессе которого устанавливают качество обжига, наличие трещин, отбитость или притупленность ребер и углов. Признаками недожога служит более светлый цвет кирпича по сравнению с эталоном и глухой звук от удара молотком по кирпичу. Пережженный кирпич характеризуется оплавлением и, как правило, сильно искривлен.

5.3 После внешнего осмотра кирпич измеряют по длине, ширине и толщине, а также определяют искривление поверхностей ребер и длину трещин. Стандартные размеры кирпича 250 * 120 *65 мм. Этот стандарт распространяется на кирпич глиняный обыкновенный, сплошной и пустотелый пластического формования и полусухого прессования. Измерения производят при помощи угольника и линейки. Результаты испытания записывают в таблицу №1 по следующей форме:

 

 

Таблица № 1

Показатель	Фактически	По ГОСТ	Отклонения (± мм)
Размеры кирпича в мм: длина ширина толщина
Искривление поверхностей и ребер в мм по постели по ложку
Кол-во сквозных трещин (на сторонах 250*65) на всю толщину кирпича длиной до 30мм
Притупленность ребер в мм
Кол-во притупленных ребер
Качество обжига

5.4 На основании измерений дают заключение о пригодности кирпича.

5.5 Каждая бригада получает по одному образцу кирпича для испытания его на сжатие и изгиб. Марку кирпича определяют по пределу прочности на сжатие и изгиб как среднее арифметическое результатов испытания пяти образцов. На доске в лаборатории чертится сводная таблица, куда заносятся результаты испытания всех бригад и затем на основании этой таблицы определяют марку кирпича.

Таблица № 2

Показатель	№ бригады	Средний пяти	Наименьший
						образцов	отдельного образца
Предел прочности в кг/см^2 на сжатие на изгиб Водопоглощения

5.6 Предел прочности на сжатие определяют следующим способом. Кирпич распиливают поперек на две равные половины, накладывают их постелями друг на друга (плоскостями распила в разные стороны) и скрепляют между собой слоем цементного теста, марки не более 300. Толщина слоя в пределах 5 мм. Для затвердевания цемента образцы выдерживают в течение 3-4 суток при комнатной температуре. Верхние и нижние грани образца, соприкасающиеся при испытании с плитами пресса, выравнивают слоем того же цементного теста толщиной не более 3 мм.

Бригады учащихся для испытаний получают уже готовые образцы. Перед испытанием измеряют рабочую поверхность граней образцов с точностью до 1 мм. Предел прочности вычисляют по формуле:

s = P / F, (кг/см²)

где P - разрушающая нагрузка; F - площадь грани образца.

Разрушающую нагрузку определяют путем снятия показаний прибора, находящегося на прессе и перемножением его на коэффициент пересчета.

5.7 Разрушающую нагрузку при изгибе определяют путем перемножения показания прибора на коэф. пересчета. Показания снимают в момент разрушения. Образец укладывают плашмя на две опоры в виде цилиндрических катков диаметром 20-30 мм. Расстояние между осями опор должно быть строго постоянным и равным 20 см. Изгибающую нагрузку прикладывают в середине между опорами; передача ее осуществляется также через цилиндрическую опору. Предел прочности при изгибе определяют по формуле:

s = 3*P*l /2 bh, (кг/см²)

где P - разрушающая нагрузка в кг; l - длина пролета между опорами в см.; b - ширина кирпича в см.

h - высота (толщина) кирпича посередине пролетав см.

 

5.8 По результатам испытаний и в соответствии с требованиями ГОСТ530-71 определяют марку кирпича сравнивая с таблицей 3.

5.9 Для определения водопоглощения образцы кирпича высушивают при температуре 105-110 градусов до постоянной массы. Высушенные образцы взвешивают с точностью до 1гр. Затем устанавливают на дно сосуда, тычком вниз и заполняют водой настолько, чтобы ее уровень соответствовал 1\3 высоты кирпича. В таком состоянии образцы выдерживают в течение 12 часов, после чего добавляют в сосуд воды до уровня, соответствующего 2\3 высоты кирпича и снова выдерживают в воде 12 часов. По истечении указанного времени сосуд наполняют водой до полного погружения образца и в таком состоянии выдерживают 24 часа, после чего вынимают, дают стечь воде, обтирают влажной тканью и взвешивают с точностью до 1 грамма. Водопоглощение кирпича вычисляют по формуле:

B = (G -G₁) / G₁ * 100%,

где G - масса в насыщенном водой состоянии; G₁ - масса сухого образца.

Результаты измерений заносят в таблицу 2. В виду того, что весь подготовительный процесс занимает очень много времени, учащиеся получают образцы уже в насыщенном водой состоянии. Результаты взвешивания образцов в сухом состоянии сообщает преподаватель.

5.10 Морозостойкость кирпича определяется следующим образом. Насыщенные водой образцы замораживают при температуре -15°C и ниже, а затем дают им оттаять, погружая в воду с температурой +20°С. Каждая из операций длиться не менее 5 часов. Если ни на одном из 5 образцов после 15-ти кратного замораживания и оттаивания не будет обнаружено признаков разрушения (расслоение или раскрашивание ребер и углов), то такой кирпич признают выдержавшим испытания, т.е. он соответствует марке по морозостойкости М_рз15. Образцы подготавливают лаборанты, совмещая при этом два последних раздела, т.е. образцы сначала насыщают водой, как указано в 5.9, затем испытывают 15-ти кратным замораживанием и оставляют в сосуде с водой до начала лабораторной работы.

6.Содержание отчета.

6.1 Наименование работы.

6.2 Цель работы.

6.3 Приборы и материалы.

6.4 Порядок выполнения лабораторной работы.

6.5 Таблицы наблюдений.

6.6 Краткие выводы.

7.Контрольные вопросы.

7.1 Назвать наиболее распространенные керамические строительные материалы, их особенности и область применения.

7.2 Перечислить марки кирпича в зависимости от прочности и морозостойкости.

7.3 Стандартные размеры (ГОСТ 530-80) одинарного и модульного кирпича.

7.4 Отощающие, выгорающие и специальные добавки, применяемые в технологии производства кирпича.

7.5 Назвать виды специального кирпича.