Файл: Кропотов В.Н. Строительные материалы учеб. для [архитектур.] вузов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 157
Скачиваний: 0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
|
правильности |
|
соприкосновения |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
плиты с образцом |
и направления |
|
усилия |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
сжатия |
в |
конструкции |
|
нижней |
|
плиты |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
предусмотрена |
|
шаровая |
поверхность, иг |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
рающая роль шарового шарнира. Обра |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
зец 4 устанавливается нижней плоскостью |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
на |
поверхность |
нижней |
опорной |
|
плиты |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
пресса, составляющей одно целое |
с порш |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
нем 5 |
гидравлического |
цилиндра 6, в ко |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
торый |
во |
время |
испытания |
нагнетается |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
жидкость. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
измерения величины нагрузки на |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
образец, которая прямо |
|
пропорциональна |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
давлению |
жидкости |
(масла) |
в цилиндре 6 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
во время |
|
испытания, используется |
мано |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
метр 7. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Образцы |
для |
определения |
|
предела |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
прочности |
при сжатии |
изготовляют в ви |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
де |
кубиков |
или |
цилиндров. |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При определении прочности при изги |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
бе |
используют |
образцы |
|
в |
виде |
|
балочек |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
различного |
размера. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Размеры и форма образцов должны |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
быть |
стандартными, |
так как изменение |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
их приводит к получению неточных резуль |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
татов испытания. Так, кубики малых раз |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
меров показывают |
более |
высокий |
|
предел |
||||||||||||
Рис. |
6. |
Схема |
гидравлического |
прочности при сжатии, чем большие куби |
||||||||||||||||||||
ки. Различие в показателях предела про |
||||||||||||||||||||||||
пресса для |
испытания на |
сжатие: |
||||||||||||||||||||||
чности |
при |
сжатии |
образцов |
разных раз |
||||||||||||||||||||
/ — станина; |
2 — винтовое |
приспособ |
||||||||||||||||||||||
меров |
установлено |
экспериментально. Ес |
||||||||||||||||||||||
ление для з а ж и м а образца; |
3 — |
верхняя |
||||||||||||||||||||||
опорная |
плита; 4 — испытуемый |
обра |
ли |
принять |
прочность |
|
кубика |
20Х20Х |
||||||||||||||||
зец; |
5 — н и ж н я я опорная плита с |
шаро |
Х20 |
см за |
1,0, |
то для приведения проч |
||||||||||||||||||
вой |
поверхностью; |
6 — поршень; 7 — |
ности материалов, определенной на куби |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
манометры |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ках других размеров, к прочности кубика |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
размером 20X20X20 см следует получен |
||||||||||||||||
ные данные умножить на коэффициенты, приведенные |
ниже: для кубика 5 X 5 X 5 см |
|||||||||||||||||||||||
— на 0,65, |
для кубика 7,07X7,07X7,07 см — на 0,75, |
а 30X 30 X 30 см — на |
1,10. |
|||||||||||||||||||||
Хрупкие естественные каменные материалы (например бетоны, чу гун) разрушаются при очень малых деформациях как при сжатии, так
и |
растяжении. |
|
|
По форме разрушенные образцы-кубики |
из камня (рис. 7) похожи |
на |
две усеченные пирамиды, соединенные |
меньшими основаниями. |
Такой характер разрушения определяется наличием сил трения между опорными плитами пресса и основаниями образца. Если опорные по верхности кубика смазаны парафином, образец будет разрушаться, разделяясь на отдельные части трещинами, параллельными действию сжимающей силы (рис. 7, б).
Предел прочности при сжатии и растяжении для различных строи тельных материалов колеблется в значительных пределах.
Прочность материалов однородного состава зависит от объемного
веса, влажности, направления приложения |
нагрузки по отношению к |
|
направлению |
волокон (для анизотропных |
тел), структуры и т. д. |
На рис. 8 |
(из работ автора настоящей главы) показана зависимость |
|
предела прочности при сжатии от объемного веса известняков. С уве личением объемного веса прочность их повышается.
18
Строительные материалы (кирпич, бетон и др.), воспринимающие в конструкциях изгибающие усилия, испытывают на изгиб на специаль но изготовленных образцах-балочках. Образцы помещают на две опо ры и нагружают сосредоточенным одним или двумя грузами до разру шения.
Предел прочности при изгибе определяют по формулам: при одном грузе и балке прямоугольного сечения
при двух равных грузах, расположенных симметрично относительно оси балки,
|
|
|
Рі |
|
|
R» = |
щ і кГ/см*. |
где |
Р — нагрузка, |
кГ; |
|
|
I — пролет балки между опорами, см; |
||
|
b и h — ширина и высота поперечного сечения, см; |
||
|
а — расстояние |
между |
грузами, см. |
ПРОЧНОСТЬ ПРИ ИСТИРАНИИ И ИЗНОСЕ
Сопротивление истиранию зависит от.механической прочности, вяз
кости и больше всего от |
твердости материала. |
П р о ч н о с т ь п р и |
и с т и р а н и и определяется величиной |
потери в весе. |
|
Обычно на прочность при истирании испытывают материалы, кото рые при своей службе подвергаются различным истирающим воздей ствиям (ступени, брусчатка, дорожный бетон, плиты и плитки для пола, горные породы, предназначенные для щебня в дорожные покрытия).
Определяют истираемость материалов на приборах с вращающимся кругом.
Решающим фактором для получения характеристики сопротивле ния материала под воздействием истирающих усилий является устой чивость его при действии абразивного порошка (имеется в виду непо средственный контакт образца материала и движущейся поверхности).
Длина |
пути, |
проходимого образцом |
при 1350 оборотах круга, |
||
составляет |
1650 |
м. |
|
|
|
Истираемость |
рассчитывают |
по формуле |
|||
|
|
|
К и и = F 5 |
= 0 1 7 ° * |
г / с м 2 ' |
где G — потери в весе образца |
после 1350 оборотов круга, г; |
||||
Gi — вес образца до истирания, г; |
г; |
||||
С2 |
— вес образца после истирания, |
||||
F |
— площадь истирания, |
см2. |
|
||
20
Истираемость некоторых материалов в г/см2 указана ниже:
Гранит |
0,10—0,50 |
Кварцит |
0,06—0,12 |
Известняк . . |
. . 0,80—0,30 |
Плитки для |
пола |
|
|
(керамические) |
0,25—0,30 |
|
|
Под |
с о п р о т и в л е н и е м |
п р и и з н о с е |
понимают спо |
||
собность |
кусков |
каменного материала сопротивляться окалыванию |
|||
кромок при падении и трении; оно оценивается потерей веса |
образца, |
||||
выраженной в процентах. На износ испытывают материалы, |
которые |
||||
предназначаются |
для конструкций, |
воспринимающих |
динамическую |
||
Рис. 9. Полочный барабан для определения прочности при износе:
/ — полка
нагрузку, а также предназначенных для пола, ступеней, покрытия до рог и т. п.
Для определения стойкости материала при износе (истирании) в виде щебня или гравия применяют полочный барабан (рис. 9). При ширине 50 см он имеет диаметр 70 см. Внутри барабана по всей ширине прива
рена полка высотой |
100 мм. При вращении |
(30—33 об/мин) материал |
||||
совместно |
с шарами |
перекидывается через |
полку, |
что создает |
боль |
|
шую частоту сильных ударов и истирание. |
|
|
|
|||
Подсчет потери в весе ведут по формуле |
|
|
||||
где G — вес пробы до истирания, г; |
|
|
|
|||
Gi |
суммарный |
вес остатков |
на ситах |
после |
просеивания |
обра |
|
ботанной пробы. |
|
|
|
|
|
К о э—ф ф и ц и е н т к о н с т р у к т и в н о г о |
к а ч е с т в а / с |
|||||
п р е д с т а в л я е т |
с о б о й |
о т н о ш е н и е |
п о к а з а т е л я |
|||
21
п р о ч н о с т и |
к о б ъ е м н о м у |
в е с у |
м а т е р и а л а |
То
Величина к составляет: для кирпичной кладки — 0,02, бетона — 0,06, ст. 3—0,51, древесины — 0,6, дюралюминия — 1,6, древопласта — 2,5.
Наилучшим в конструктивном отношении является тот материал, который при наибольшей прочности имеет наименьший объемный вес.
УПРУГИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Способность тела возвращаться к первоначальной форме после снятия нагрузок, вызвавших деформацию, называется упругостью.
Пределом упругости считается то напряжение, при котором оста точные деформации впервые достигают минимальной величины, уста
новленной |
техническими условиями на |
данный материал. |
|
||
П л а с т и ч н ы е и х р у п к и е |
р а з р у ш е н и я |
м а т е |
|||
р и а л а . |
Все |
строительные материалы |
подразделяют |
на |
хрупкие и |
пластичные. |
|
|
|
|
|
Хрупкими |
материалами называются |
такие, которые |
разрушаются |
||
при статических испытаниях при очень малых остаточных деформа циях, а пластичными — те материалы, которые при статических испы таниях до момента разрушения получают значительные остаточные деформации.
К хрупким материалам относят чугуны, каменные естественные материалы, бетон, кирпич, к пластичным — малоуглеродистые сталь, медь и ее сплавы.
Хрупкие материалы обычно гораздо лучше работают на сжатие, чем на растяжение. Они плохо сопротивляются ударам и очень чувст вительны к местным напряжениям. Пластичные материалы этих недо статков не имеют. Таким образом, пластичность является весьма важ ным и желательным качеством материала.
У д а р н о й п р о ч н о с т ь ю материала называется его спо собность сопротивляться разрушению при ударных нагрузках. Дина мическую прочность материала выражают предельной кинетической энергией ударяющего тела, еще не вызывающей разрушения материа ла. Ее чаще всего определяют ударными испытаниями на изгиб на маят
никовых копрах и называют ударной |
вязкостью |
ак, которую вычисляют |
||||
по |
формуле |
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ак |
= у |
кГ-м/см2, |
|
|
где |
А — работа, |
затраченная на разрушение |
стандартного образца, |
|||
|
кГ-м; |
|
|
|
|
|
|
F — площадь |
сечения |
образца |
в месте разрушения, |
см2. |
|
|
Твердость материалов. Твердостью называют способность материала |
|||||
сопротивляться прониканию в него другого, более твердого. |
||||||
|
Твердость естественных |
каменных материалов имеет |
важное зна- |
|||
22
