Определение предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Определение выполняют на образцах в виде прямоугольной призмы сечением 20×20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм (рис. 9.4.). Перед испытанием из­меряют размеры сечения образца (в середине его длины) штангенциркулем с точностью до 0,1 мм. Образец уста­навливают торцевой поверхностью в центре шарнирной опоры приспособления. Приспособление с образцом по­мещают между головками испытательной машины и слег­ка зажимают его. При испытании образца скорость по­дачи нагрузки на образце должна быть равномерной и составлять 25000±5000 Н/мин в течение всего времени испытания. Испытание ведут до разрушения образца, т. е. до момента, когда стрелка силоизмерителя пойдет в обратную сторону. После разрушения немедленно оп­ределяют влажность, используя для этого целый обра­зец. В целях экономии времени можно воспользоваться результатом определения влажности древесины, который был получен при выполнении предыдущей работы, так как образцы древесины хранились в одинаковых усло­виях.

 

Рис. 9.4. Образец для испыта­ ния на сжатие вдоль волокон

Предел прочности при сжатии R_w вдоль волокон при данной влажности древесины вычисляют с точностью не более 0,5 МПа:

 

R_w=P_max/ab,

где: P_max – максимальная нагрузка, Н;

, – размеры поперечного сечения образца, мм.

 

Предел прочности при сжатии вдоль волокон пересчи­тывают на стандартную влажность 12% с точностью до 0,5 МПа по формулам:

 

- для образцов с влажностью меньше предела гигроско­пичности:

 

 

где: – коэффициент, равный 0,04 на 1 % влажности;

– предел прочности при сжатии образца с влажностью W, %, в момент испы­тания, МПа;

 

- для образцов с влажностью, равной или большей пре­дела гигроскопичности (30%):

 

где: – предел прочности при сжатии образца с влажностью W, %, в момент испытания, МПа;

– коэффициент пересчета при влажности 30%: 0,4 – для березы и лиственницы; 0,45 – для ели, пихты, граба, груши, ореха, осины и тополя; 0,45 – для сосны и бука; 0,485 – для клена; 0,535 – для вяза и ясеня; 0,55 – для дуба, липы и ольхи.

 

Пористость древесины в значительной мере влияет на величину сопротивления древесины сжатию, сама же по­ристость непосредственно зависит от процентного содер­жания в дереве поздней древесины. Отсюда возникает практическая оценка механических свойств лесных мате­риалов по процентному содержанию в них поздней дре­весины:

 

 

где: , , , …., – ширина поздних зон каждого годового слоя с точностью до 0,1 мм;

– расстояние между границами годовых слоев, мм.

Схема определения содержания поздней древесины показана на рис. 9.5.

 

 

Рис. 9.5. Определение процента поздней древесины

Определение предела прочности на растяжение вдоль волокон.

 

Предел прочности на растяжение древесины вдоль волокон определяют на образцах точно установлен­ных размеров (рис. 9.6.). Заготовки для образцов получа­ют путем выкалывания во избежание перерезывания во­локон.

 

 

Рис. 9.6. Форма и размеры об­разца

для испытания на рас­тяжение вдоль волокон

 

Предел прочности R_wс влажностью W в момент ис­пытания вычисляют с точностью до 1 МПа по формуле:

P _w= P _max/(ab),

 

где:Р_mах– максимальная нагрузка, Н;

, – размеры поперечного сечения рабочей части образца, мм.

 

Прочность образца с влажностью, отличающейся от стандартной (12%) больше, чем на ±1% (в пределах от 8 до 20%), пересчитывают к влажности 12% по ука­занной на стр.87, где – a коэффициент, равный 0,01 для всех пород древесины.

Предел прочности образца с влажностью, равной или большей предела гигроскопичности, пересчитывают к влажности 12% по формуле:

 

R₁₂ =R_wK₃₀

где: К_зо– коэффициент, равный 1,3 для хвойных породи 1,33 – для лиственных.

 

При необходимости предел прочности пересчиты­вают к влажности 15 % с установленной точностью по формулам:

 

- для образцов с влажностью, меньшей предела гигро­скопичности,

 

- для образцов с влажностью, равной или большей пре­дела гигроскопичности

 

 

где: – коэффициент, равный 1,275 для хвойных пород и 1,27 — для лиственных.

 

Определение условного предела прочности при мест­ном сжатии поперек волокон. Используют образцы дре­весины сечением 20×20 мм и длиной вдоль волокон 60 мм. Направление годичных слоев должно быть па­раллельно длине образца. Испытание в радиальном и тангентальном направлениях производят на разных об­разцах. Каждый образец измеряют с точностью до 0,1 мм.

Образец помещают в специальное приспособление (рис. 9.7.) тангентальной или радиальной поверхностью кверху в зависимости от вида сжатия. Приспособление с образцом устанавливают в испытательную машину, где образец нагружается равномерно со скоростью 1000±200 Н/мин. Через каждые 200 Н для легких пород и через 400 Н для твердых пород с помощью индика­тора измеряют с точностью до 0,01 мм деформацию об­разца. Отсчеты по индикатору следует брать, не пре­кращая погружения. Испытания производят до явного условного предела прочности, что характеризуется рез­ким увеличением деформации. По окончании испытания определяют влажность образца.

На основании парных отсчетов нагрузки и деформа­ции вычерчивают диаграмму сжатия (рис. 9.8.), отклады­вая по оси абсцисс значения деформации, а по ординат – значения нагрузки. Точка ординаты, где построенная линия переходит из прямолинейного очертания в криво­линейное, соответствует условному пределу прочности. Значение условного предела прочности при данной влаж­ности вычисляют с точностью до 0,1 МПа:

 

 

где: – нагрузка, соответствующая пределу прочности, Н;

и –ширина и длина образца, мм.

 

 

Рис.9.7. Приспособление для испытания образцов древесины

На сжатие поперек волокон

1 – индикатор; 2 – корпус; 3 – шток; 4 – подставка;

5 – съемный пуансон; 6 – образец

 

При этом необходимо предел прочности образца пересчитать к влажности 12% с точностью до 0,1 МПа по указанной на стр. 118-119 формуле, где – коэффициент, равный 0,035 на 1% влажности.

Предел прочности образца с влажностью, равной или большей предела гигроскопичности, пересчитывают к влажности 12% с точностью до 0,1 МПа

 

 

где: - коэффициент, равный 1,67 для лиственных пород в обоих направлениях сжатия и для хвойных пород при радиальном сжатии и 2,46 – для хвойных пород при тангентальном сжатии.

 

Рис.9.8. Диаграмма сжатия древесины поперек волокон

Определение предела прочности при статическом из­ гибе.

Изготовляют образцы в форме бруска сечением 20×20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм. Отклонения от указанных размеров образца для поперечного сечения не должны превышать 0,5 мм, а по длине – 1 мм. Годо­вые слои на торцах должны быть параллельны одной паре противоположных граней.

При испытании образец укладывают на две неподвиж­ные опоры с расстоянием между их центрами 240 мм. Нагрузка передается в двух или одной точке (рис. 9.9). Образец испытывают на изгиб таким образом, чтобы из­гибающее усилие было направлено по касательной к годо­вым слоям тангентального изгиба. Скорость нагружения образца должна быть равномерной в течение всего вре­мени испытания: 7±1,5кН/мин – при испытании по схе­ме, изображенной на рис. 9.9, а и 5±1кН – при испыта­нии по схеме, на рис. 9.9, б. Испытание продолжают до разрушения образца, т. едо момента движения стрелки силоизмерителя в обратную сторону. Максимальную на­грузку определяют с точностью до цены деления шкалы силоизмерителя. После испытания определяют влажность образцов, для чего пробу длиной 30 мм вырезают вблизи излома.

Рис. 9.9. Схемы испытания древесины на статический изгиб

а – при нагружении в двух точках на одной трети расстояния между опора­ми; б – при нагружении в одной точке посередине расстояния между опо­рами.

 

Предел прочности при статическом изгибе при данной влажности образца вычисляют с точностью до 1 МПа по формулам:

 

- при нагружении в двух точках

 

R_w=(p_maxl)/(bh²);

- при нагружении в одной точке

R_w=(3p_maxl)/(2bh²);

где :p_max – максимальная разрушающаяся нагрузка, Н;

– расстоя­ние между опорами, мм;

и -ширина и высота образца, мм.

 

Предел прочности образцов пересчитывают на влаж­ность 12 % по формуле на стр. 118-119,где – коэффициент, равный 0,04 для всех пород.

Предел прочности образцов с влажностью, равной или больше предела гигроскопичности, пересчитывают на влажность 12 %:

 

где: – коэффициент, равный 1,54 для клена; 1,62 – для акации, вяза, дуба, липы, ясеня; 1,72 – для бука, груши, ивы, сосны кедро­вой и обыкновенной, пихты и тополя; 1,83 – для березы, граба, ели, лиственницы, ореха.

 

Определение предела прочности при скалывании вдоль волокон.

 

Образцы (рис.9.10) вырезают таким обра­зом, чтобы годовые слои на торцах были параллельны плоскости скалывания при тангентальном и перпендику­лярны при радиальном скалывании. Образующие годо­вых слоев должны быть параллельны длинным ребрам образца. Отклонения от указанных на рис. 9.10. размеров скалываемой части образца не должны превышать 0,5 мм. Перед испытанием- штангенциркулем измеряют с точно­стью до 0,1 мм по ожидаемой плоскости скалывания ши­рину образца bи длину скалывания l.

 

Рис. 9.10. Образ­цы для испы­тания древеси­нына скалыва­ние вдоль во­локон

по плос­кости

а –тангентальной; б – радиаль­ной

 

Испытания проводят в специальном приспособлении, изображенном на рис. 9.11. Образец вставляют в приспо­собление и перемещением подвижной опоры обеспечива­ют прилегание опорных границ образца к соответствую­щим поверхностям приспособления. Подвижная опора должна прижиматься к образцу с силой 5 – 9 Н. Затем ставят приспособление с образцом в собранном виде на нижнюю головку испытательной машины так, чтобы верх­няя торцевая Испытывают образцы на скалывание сначала в тангентальной плоско­сти, затем в радиальной. Для этого включают машину, и испытание проводят до разрушения образца. Скорость нарастания нагрузки должна быть равномерной в тече­ние всего испытания (4±1,0 кН/мин). По шкале силоизмерителя определяют максимальную нагрузку с погреш­ностью не более цены деления шкалы силоизмерителя. Большую часть разрушенного образца подвергают испы­танию на влажность.

 

 

Рис.9.11. Приспособление для испытания древесины на скалывание вдоль волокон

1 – корпус; 2 – пружина; 3 – подвижная планка; 4 –ролики;

5 – нажимная призма с шаровой опорой; 6 –образец; 7 – подвижная опора; 8 – устройство для прижима подвижной опоры поверхность длинной части образца нахо­дилась в центре приложения нагрузки.

 

Предел прочности при скалывании в тангентальной плоскости при влажности в момент испытания вычисляют с точностью до 1·10⁵ Н/м² по формуле:

 

,

где: p_max — максимальная нагрузка, H;

b— ширина образна, мм;

l -длина скалывания, мм.

 

Предел прочности при скалывании пересчитывают к влажности древесины 12 % с учетом коэффициента , равного: 1,39 – для дуба и вяза; 1,88 – для березы и оре­ха; 1,65 – для бука, сосны, ели и лиственницы; 1,76 –для граба, осины и тополя и 1,53 – для клена, липы, ольхи, пихты и ясеня.

Выполнив лабораторные испытания древесины каких-либо пород, учащиеся должны сравнить свои результаты со справочными данными (см. табл. 9.1.).

Результаты испытаний заносятся в табличном виде (табл. 9.1) и делаются выводы.

 

 

Таблица 9.1. Результаты испытаний древесины

 

Предел прочности при сжатии вдоль волокон, МПа	Пористость, %	Предел прочности на растяжении вдоль волокон, МПа	Предел прочности при статическом изгибе, МПа	Предел прочности при скалывании вдоль волокон, МПА

Контрольные вопросы

 

1. Перечислить и дать определения физических свойств древесины?

2. Почему физико-механические свойства хвойных и лиственных пород разные?

3. Как влияют усушка и разбухание древесины на размеры заготовок изделий?

4. Перечислить основные дефекты древесины?

5. Преимущества и недостатки древесины по отношению к другим строительным материала?

 

Литература

 

1. Домокеев А.Г. Строительные материалы: Учеб. для строит. вузов. –М.: Высш. шк. 1986.- 495 с.

2. Попов К.Н., Каддо М.Б. Строительные материалы и изделия: Учеб. – М.: Высш. шк., 2001. – 367 с.

3. Попов Л.Н., Лабораторные испытания строительных материалов и изделий: Учеб.пособие. - М.: Высш. шк., 1984. – 255 с.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

ИСПЫТАНИЕ БИТУМА.

(вязкость, растяжимость, температура размягчения,

температура вспышки)

Цель работы: освоить методику определения основных свойств нефтяного битума, влияющих на эксплуатационную надежность материалов и изделий на его основе.

 

Приборы, материалы: битум, пенетрометр, дуктилометр, прибор «кольцо и шар» для определения температуры размягчения битума, прибор для определения температуры вспышки битума.

 

Битумные вяжущие (битумы) представляют собой сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных. Битумы бывают природными и искусственными (нефтяными); последние широко применяют в строительстве и в производстве различных гидроизоляционных материалов. Нефтяные битумы – продукты переработки нефти и ее смолистых остатков. В зависимости от способа получения различают остаточные, окисленные и крекинговые нефтяные битумы.

Нефтяные битумы по внешнему виду представляют собой твердую или вязкую массу черного цвета со слабым запахом минерального масла. Ценными свойствами этих битумов являются водонепроницаемость, химическая стойкость, способнасть размягчаться при нагревании и сцепляться с деревом, камнем и металлом, а также быстрота нарастания вязкости при остывании. Нефтяные битумы применяют для приготовления асфальтных бетонов и растворов, кровельных, гидроизоляционных и дорожных мастик, паст, эмульсий и т.д., а также в производстве кровельных и гидроизоляционных материалов.

Для оценки качества поступившего на строительство нефтяного битума, упакованного в таре, вскрывают 2% числа ящиков, бочек или мешков и отбирают от каждого упаковочного места один кусок массой около 1 кг. Затем каждый кусок разбивают на части размером не более 25 мм, тщательно перемешивают, разравнивают, последовательным квартованием доводят массу средней пробы до 2−3 кг и направляют в строительную лабораторию для испытания. В лаборатории пробу делят на две равные части: одну используют для проведения опыта; вторую – в опечатанном виде хранят в течении 2 мес на случай повторного испытания.

Перед определением показателей физико-механических свойств битума его необходимо обезводить, для чего пробу в чашке помещают в сушильный шкаф или на песчаную баню и доводят до подвижного состояния, нагревая твердые и полутвердые битумы до температуры не выше 120−180ºС в зависимости от их вязкости. Затем расплавленный битум процеживают через сито с отверстиями 0,6−0,8 мм и тщательно перемешивают до полного удаления пузырьков воздуха. После остывания проба битума считается подготовленной к проведению испытаний.

При оценке качества нефтяных битумов в лаборатории определяют вязкость, растяжимость, температуру размягчения и вспышки. На основании результатов испытаний и сравнений их с требованиями ГОСТа, учащиеся делают заключения, к какой марке следует отнести битум.

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: