Лабораторная работа: Загальні властивостi будiвельних матеріалів
Розрахунки по визначенню загальних властивостей будiвельних матерiалiв дозволяють оцiнити їх вiдповiднiсть технiчним вимогам, можливiсть застосування в конкретних умовах експлуатації. Знання загальних властивостей матерiалiв необхiдно для рiзноманiтних iнженерних розрахункiв. Наприклад, для розрахунку навантажень, визначення маси споруд, транспортних розрахункiв, вибору місткості складських примiщень необхiдно знати щiльнiсть матерiалiв. Для оцiнки мiцностi i стiйкостi споруд, прогнозу їх довговiчностi важливo врахування мiцностi матерiалiв, вiдношення їх до вологи, температури i т.п.
При розрахунках, що враховують властивості матеріалів, необхідно добре орієнтуватись в їх розмірностях, що відображають зв’язок з основними величинами системи одиниць виміру.
В табл. 1.1 і 1.2 наведені розрахункові формули основних фізичних та механічних властивостей різних матеріалів.
В Міжнародній системі одиниць (СІ) в якості основних прийняті наступні одиниці: метр (м) – одиниця довжини; кілограм (кг) – одиниця маси; секунда (с) – одиниця часу; ампер (А) – одиниця сили струму; градус Кельвіна (°К) – одиниця термодинамічної температури; кандела (кд) – сила світла і моль – кількість речовини. Іноді зручніше застосовувати одиниці більші (кратні) або дрібні (часткові). Їх утворюють множенням початкових одиниць на число 10, взяте у відповідному ступені. Назва одиниць при цьому набуває відповідної приставки (табл. 1.3).
Температуру прийнято виражати як в градусах Кельвіна (°К), так і в градусах Цельсія (°С).
Вибрати приставки рекомендується таким чином, щоб числові значення величини знаходились в діапазоні 0,1…1000.
Таблиця 1.1
| Властивість | Розмірність |
Розрахункова формула |
Пояснення до формули |
| Дійсна густина | кг/м3 |  | m – маса сухого матеріалу; V – об’єм в ущільненому стані |
| Середня густина | кг/м3 |  | V1 – об’єм матеріалу з урахуванням пор та порожнин |
| Властивість | Розмірність |
Розрахункова формула |
Пояснення до формули |
| Насипна густина | кг/м3 |  | Vн – об’єм матеріалу в пухкому стані |
| Пористість | % |  | |
| Вологість | % |  | mв – маса вологого матеріалу |
| Гігроскопічність | % |  | mг – маса матеріалу після досягнення рівноважної вологості при перебуванні у повітряному середовищі із 100 %–ю вологістю |
| Водопоглинання за масою | % |  | mн – маса насиченого водою матеріалу |
| по об’єму | % |  | |
| Сорбційна вологість | % |  | mсорб – маса матеріалу після досягнення рівноважної вологості |
| Коефіцієнт фільтрації | м/год |  | Vв – об’єм води, яка просочилась; d – товщина стінки; S – площа стінки; Dр – різниця гідростатичного тиску на границях стінки, мм вод. ст.; t – час |
| Коефіцієнт паропроникності | г/(м. год. Па) |  | Vп – об’єм пари (густиною r), яка пройшла через стінку; Dрп – різниця тисків пари на границях стінки, Па |
| Коефіцієнт розм’якшення | — |  | Rнас – міцність насиченого в воді матеріалу; Rс – міцність сухого матеріалу |
| Теплопровідність | Вт/(м. °С) |  | Q – кількість теплоти, Дж; t1 – температура поверхні гарячої сторони зразка, °С; t2 – температура поверхні холодної сторони зразка, °С |
| Властивість | Розмірність |
Розрахункова формула |
Пояснення до формули |
| Термічний опір | м2. °С/Вт |  | |
| Питома теплоємність | кДж/(кг. °С) |  | |
| Температуропровідність | м2 /год |  | |
| Коефіцієнт лінійного теплового розширення | — |  | l0 – початкова довжина зразка; l1 – довжина зразка після нагріву |
Таблиця 1.2
| Властивість | Розмірність |
Розрахункова формула | Пояснення до формули |
| Межа міцності | МПа |  | F – руйнівне навантаження; S – розрахункова площа перерізу зразка |
| Твердість за Брінеллем | МПа |  | D – діаметр кульки; d – діаметр відбитку |
| Стираність | г/см2 |  | m – маса зразка до стирання; m1 – маса зразка після стирання; S – площа стирання |
| Ударна міцність | МПа |  | Fк – вага баби копра; n – порядковий номер удару, який руйнує зразок |
| Усадка | мм/м |  | l0 – початкова довжина зразка; l1 – кінцева довжина зразка |
| Повзучість | мм/м |  | eп – повна деформація; eу – пружна деформація |
| Модуль пружності | МПа |  | sн – номінальна напруга |
| Межа текучості | МПа |  | Fт – навантаження, яке відповідає межі текучості |
Таблиця 1.3
| Приставка | Позначення | Множник на який множать основну одиницю | Приставка | Позначення | Множник на який множать основну одиницю |
| Тера | Т | 1012 | Санти | с | 10–2 |
| Гіга | Г | 109 | Мілі | м | 10–3 |
| Мега | М | 106 | Мікро | мк | 10–6 |
| Кіло | к | 103 | Нано | н | 10–9 |
| Гекто | г | 102 | Піко | п | 10–12 |
| Дека | да | 101 | Фемто | ф | 10–15 |
| Деци | д | 10–1 | Ато | а | 10–18 |
1.1. Густина і пористість
1. Визначити мінімально необхідну корисну площу штабелів для розміщення m=10 т сипучого матеріалу з насипною густиною rн =1300 кг/м , якщо висота шару матеріалу в штабелях не повинна перевищувати h=1,5 м.
Знаходимо об’єм матеріалу в штабелях:
v=m/ r н =10000:1300=7,69 м3 .
Площа штабелів повинна складати:
S=v/h=7,69:1,5=5,13 м2 .
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--