- •Учебное пособие Ижевск Издательство ИжГту
- •Предисловие.
- •Введение.
- •Глава 1.
- •Основные свойства строительных материалов.
- •1.2. Определние истинной плотностии
- •Определение истинной плотности с помощью объемомера (колбы Ле–Шателье).
- •Определение истинной плотности пикнометрическим методом.
- •1.3. Определение средней плотности
- •Определение средней плотности на образцах правильной геометрической формы.
- •Определение средней плотности на образцах неправильной геометрической формы.
- •1.4 Определение насыпной плотности
- •1.5. Определение пористости и пустотности
- •1.6. Определение водопоглощения
- •1.7.Определение прочности и водостойкости.
- •1.8.Определение морозостойкости
- •Ускоренный метод испытания материалов на морозостойкость.
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 2.
- •Природные каменные материалы
- •2.1. Изучение свойств породообразующих миералов
- •Шкала твердости минералов
- •Основные породообразующие минералы.
- •2.2. Изучение свойств горных пород
- •Р из осадочных пороДис. 2.3. Генетическая классификация горных пород.
- •Основные свойства некоторых горных пород
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Стеновые керамические материалы
- •3.1. Оценка качества кирпича по внешнему осмотру
- •3.2. Определение водопоглощения по массе
- •3.3 Определение марки кирпича
- •Марки керамического обыкновенного кирпича пластического формования
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 4.
- •Неорганические вяжущие вещества
- •А. Испытание строительной воздушной извести
- •Технические требования к строительной воздушной извести.
- •4.2. Определение скорости гашения извести
- •Б. Испытание строительного гипса.
- •Марки гипсовых вяжущих по прочности
- •4.3. Определение тонкости помола .
- •4.4. Определение нормальной густоты гипсового теста.
- •4.5. Определение сроков схватывания
- •4.6. Определение марки гипса.
- •Определение предела прочности образцов-балочек при изгибе.
- •Определение предела прочности при сжатии
- •В. Испытание портландцемента.
- •Технические требования к портландцементу.
- •4.7. Определение вида цемента
- •Требования к физико - механическим характеристикам основных видов цемента.
- •4.8. Определение тонкости помола
- •Определение тонкости помола цемента по величине удельной поверхности.
- •4.9. Определение насыпной плотности
- •4.10. Определение нормальной густоты цементного теста
- •4.11. Определение сроков схватывания
- •4.12. Определение равномерности изменения объема цемента.
- •4.13. Определение марки портландцемента.
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5.
- •Металлургические и топливные шлаки
- •5.1. Классификация металлургических топливных шлаков.
- •Химический состав металлургических шпаков.
- •Золы и шлаки тэц.
- •Химический состав зол тэц
- •5.2. Физико-химические исследования шлаков
- •Электронная микроскопия
- •Идентификация минералов под электронным микроскопом
- •Рентгеноструктурный анализ
- •Термический анализ
- •5.3. Физико-механические испытания шлаков
- •Определение содержания слабых зерен и примесей металла
- •Определение устойчивости структуры шлаков против всех видов распада.
- •Марки прочности щебня из шлаков, определяемые по его дробимости в цилиндре.
- •Радиационно-гигиеническая оценка.
- •Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и растяжение и марками
- •Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости.
- •6.2. Технические требования к крупному и мелкому заполнителю.
- •6.3. Испытание песка для бетона.
- •Определение истинной плотности песка пикнометрическим методом.
- •Определение насыпной средней плотности и пустотности.
- •Определение содержания органических примесей методом окрашивания (калориметрическая проба).
- •Определение зернового состава и модуля крупности песка.
- •6.4. Испытание крупного заполнителя Определение истинной, средней плотности зерен и насыпной плотности гравия или щебня. Расчет пустотности крупного заполнителя.
- •Определение зернового состава, наименьшей и наибольшей крупности зерен щебня (гравия).
- •Определение дробимости щебня (гравия) при сжатии (раздавливании) в цилиндре.
- •Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов.
- •6.5. Проектирование состава тяжелого бетона.
- •А. Расчет состава бетна по методу абсолютных объемов.
- •Значения коэффициентов а и а1
- •Ориентировочный расход воды л/м3, в зависимости от вида заполнителя и характера бетонной смеси
- •Минимальный расход цемента для получения нерасслаивающейся плотной бетонной смеси
- •Значение коэффициента α для подвижных бетонных смесей.
- •Б. Экспериментальная проверка расчетного состава бетона Определение подвижности бетонной смеси.
- •Изготовление образцов для определения прочности бетона и их испытание
- •Переводные коэффициенты к эталонной кубиковой прочности бетона.
- •Результаты испытаний.
- •В. Получение производственного состава бетона.
- •Г. Проектирование состава дорожного бетона.
- •6.6 Неразрушающие методы контроля прочности бетона
- •Определение прочности бетона методом ударного импульса.
- •Определение прочности бетона переносным прессом вм-п-2.0.
- •Определение прочности бетона склерометром оникс-2.5.
- •Статистический контроль прочности бетона.
- •Порядок проведения статистического контроля прочности бетона:
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 7.
- •Строительные растворы
- •7.1 Классификация растворов
- •7.2 Определение подвижности растворной смеси
- •7.3 Определение средней плотности растворной смеси
- •7.4 Определение прочности затвердевшего раствора
- •Определение прочности при изгибе и сжатии образцов – балочек
- •Определение предела прочности образцов – кубов
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 8. Металлические материалы
- •8.1 Классификация металлов и сплавов
- •Металлов: а-объемноценрированая кубическая; б-гранецентрированная кубическая; в-гексагональная
- •8.2 Изучение Диаграммы состояния железоуглеродистых
- •Сплавов.
- •Назначение режима Термической обработки стали.
- •8.3. Микроанализ железоуглеродистых сплавов
- •Б. Исследование микрошлифов под микроскопом
- •Результаты исследования
- •8.4 Макроанализ железоуглеродистых сплавов.
- •Изготовление макрошлифов
- •Б. Определение ликвации серы
- •В. Определение ликвации фосфора и углерода
- •Г. Макроанализ поверхности излома
- •8.5 Механические испытания стали
- •Определение марки стали
- •Определение твердости стали по методу Бринелля.
- •8.6 Изучение сортамента металлов.
- •А. Изучение сортамента прокатных профилей
- •Механические свойства углеродистых сталей обыкновенного качества.
- •Б. Стальная арматура для железобетона
- •Физико-механические свойства арматурной стали
- •Классы арматурной стали
- •В. Цветные металлы
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 9. Лесные материалы.
- •Основные физико-механические свойства некоторых пород древесины
- •9.1.Изучение строения древесины.
- •А. Макроструктура древесины.
- •Б. Микроструктура древесины.
- •Строения сосны
- •Строения дуба
- •9.2.Определение физических свойств древесины.
- •А. Определение влажности.
- •Б. Определение средней плотности.
- •В. Определение числа годичных слоев и процента поздней древесины.
- •9.3. Определение механических свойств древесины
- •А. Определение предела прочности при сжатии вдоль волокон.
- •Б. Определение предела прочности при статическом изгибе.
- •В. Определение предела прочности при скалывании вдоль волокон
- •9.4. Изучение пороков древесины.
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 10.
- •Испытание битумных вяжущих и материалов на их основе. А. Испытание нефтяных битумов.
- •10.1. Классификация битумных вяжущиих.
- •Марки нефтяных битумов
- •10.2. Определение температуры размягчения битума
- •10.3. Определение вязкости
- •10.4. Определенеи растяжимости
- •10.5. Определение температуры вспышки
- •Б. Испытание кровельных материалов
- •Технические характеристики некоторых рулонных кровельных материалов.
- •10.6. Определение качества рулонного материала по внешним признакам.
- •10.7.Определение гибкости
- •10.8. Определение водопоглощения
- •10.9. Определение массы 1 м2 рулонного материала
- •10.10. Определение массы покровного слоя
- •10.11. Определение водонепроницаемости
- •10.12. Определение предела прочности при растяжении
- •В. Испытание горячего асфальтобетона.
- •10.13. Определение средней плотности
- •10.14. Определение водонасыщения и набухания
- •10.15. Определение предела прочности при сжатии и коэфициента водостойкости.
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 11.
- •Материалы и изделия на основе полимеров.
- •11.1 Состав и свойства пластмасс
- •11.2. Изучение полимерных строитекльных материалов по коллекциям.
- •Эксплуатационные свойства волокнистых кпм
- •11.3. Определение твердости пластмасс по бринеллю.
- •11.4. Определение предела прочности строительных пластмасс при растяжении.
- •11.5. Определение плотности прессованых полимерных материалов
- •11.5. Определение водопоглощения
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 12. Теплоизоляционные материалы.
- •Физико-механические свойства некоторых теплоизоляционных материалов и изделий.
- •12.1.Изучение теплоизоляционных материалов по коллекциям
- •12.2. Испытание минеральной ваты.
- •Определение средней плотности.
- •Определение влажности минеральной ваты.
- •12.3. Испытание пенополистирола.
- •Определение плотности, влажности и коэффициента теплопроводности.
- •Определение водопоглощения, %.
- •Определение прочности на сжатие.
- •Контрольные вопросы.
- •Глава13.
- •Лакокрасочные материалы
- •Технические требования к некоторым лакокрасочным материалам.
- •13.1. Определение вязкости красочного состава
- •13.2. Определение твердости пленки.
- •13. 3. Определение пластичности пленки.
- •13. 4. Определение укрывистости красочного состава.
- •Контрольные вопросы.
- •Государственные стандарты (гост) на основные строительные материалы и методы их испытаний
- •Литература.
- •Содержание
- •Глава5. Металлургические и топливные шлаки
- •Глава11. Материалы и изделия на основе полимеров
- •Глава12. Теплоизоляционные материалы
- •Глава13. Лакокрасочные материалы
- •Юдина Людмила Викторовна Испытание и исследование строительных материалов
Назначение режима Термической обработки стали.
На аллотропных превращениях сплавов основана термическая обработка металлов. Термической обработкой металлов называется процесс, состоящий из нагрева металла до определенной температуры, выдержки при этой температуре и охлаждении с определенной скоростью. Температуры нагрева берут с диаграмм состояния сплавов. При термической обработке изменяется структура стали, что ведет к изменению ее свойств. Термическая обработка стали основана на свойстве железа изменять строение кристаллической решетки при изменении температуры, а также различной растворимости углерода в кристаллических решетках разного строения. Существуют различные виды термической обработки: закалка, отпуск, отжиг, нормализация, цементация.
Закалка стали – это процесс нагрева до температуры Тз=Ткр+(30…50оС), выдержки и резкого охлаждения стали от температуры 723-9100С до нормальной. Закалке могут быть подвергнуты лишь стали, содержащие свыше 0,25% углерода. При резком охлаждении стали в воде при температуре 7230С произойдет перекристаллизация гранецентрированной кристаллической решетки железа в объемно-центрированную, но структура перлита не образуется, т.к. атомы углерода, из-за быстрого повышения вязкости стали, не успевают выделяться из кристаллической решетки. Полученный пересыщенный раствор углерода в объемно-центрированной кристаллической решетке называется мартенситом. Эта структура неустойчивая, неравновесная, т.к. углерод стремится выделиться из кристаллической решетки и деформирует решетку, повышая при этом прочность и твердость стали и одновременно снижая ее пластичность и ударную вязкость.
Сталь, закаленная в воде (на мартенсит), обладает твердостью НВ=450-560 при нулевой ударной вязкости. Закалку на мартенсит производят для повышения твердости стали, применяемой в измерительных и режущих инструментах.
При более медленном охлаждении стали от состояния аустенита, например в масле, после перекристаллизации атомы углерода успевают выделиться из объемно-центрированной кристаллической решетки железа и образовать цементит с размером зерен 10-7-10-8см. Смесь феррита с зернами цементита размером 10-7-10-8см называется троститом. Сталь со структурой тростита имеет твердость НВ=250-450. Сталь, закаленную на тростит, применяют для режущих и ударных инструментов.
Отпуск заключается в нагреве предварительно закаленной на мартенсит стали до определенной температуры, выдерживании при этой температуре и последующем охлаждении с заданной скоростью. В результате отпуска сталь приобретает более высокую пластичность и ударную вязкость, чем сталь с той же структурой, полученной закалкой. Различают низкий, средний и высокий отпуск.
Низкий отпуск производят нагревом закаленной на мартенсит стали до 180-2500С. При таком нагреве в стали, без изменения ее структуры, исчезают напряжения, возникшие при закалке на мартенсит. Отпуск, не снижая твердости, повышает ударную вязкость стали.
Средний отпуск осуществляются нагревом закаленной на мартенсит стали до температуры 250-4000С. В результате нагрева вязкость стали повышается, и избыточный углерод выделяется из объемно-центрированной кристаллической решетки железа. Происходит распад мартенсита. Сталь приобретает структуру тростита со всеми характерными для него свойствами. Особенностью структуры тростита, полученного в результате отпуска, является форма цементита в виде шаров-глобул. Сталь, в структуре которой цементит имеет глобулярную форму, обладает более высокой ударной вязкостью и пластичностью, чем сталь с цементитом, имеющим пластинчатую форму, которая образуется при закалке и медленном охлаждении стали.
Высокий отпуск заключается в нагреве закаленной на мартенсит стали до температуры 500-6500С. Образующиеся при этом зерна цементита размером 10-5-10-4см имеют форму глобул.
Полученная структура стали сорбита – отпуска обладает более высокой прочностью, твердостью и пластичностью, чем сталь, полученная при медленном охлаждении после плавки или проката. Поэтому высокий отпуск называют иногда улучшением стали и применяют при термическом упрочнении арматурной стали.
Отжиг заключается в нагреве стали до температуры, на 500С выше 724-9100С, с последующим медленным охлаждением в печах. Существует отжиг на равновесное состояние, на мелкое зерно и т.д. Отжиг на равновесное состояние заключается в следующем: сталь с неравновесной структурой, полученной при закалке или отпуске, нагревают до температуры выше 724-9100С и затем медленно охлаждают. Все свойства, полученные сталью при закалке или отпуске, после отжига снимаются. Отжиг на мелкое зерно заключается в следующем. Структура стали, полученной литьем или после горячей обработки, например ковки, имеет крупнозернистую структуру, которая характеризуется пониженными механическими свойствами. При нагреве стали с крупным зерном до температуры 724-9100С и последующим медленным охлаждением происходит размельчение зерна.
Нормализация заключается в охлаждении стали от температуры 710-7230С на воздухе. Строительная сталь после нормализации обладает большей прочностью и ударной вязкостью, чем при медленном охлаждении. Это объясняется тем, что по границам зерен феррита не образуются сетки из хрупкого цементита.
Цементация заключается в насыщении поверхностного слоя стали углеродом и последующей закалке. Цементацию применяют для повышения твердости поверхности инструментов и деталей, к которым предъявляют высокие требования по ударной вязкости. Изделия из стали с содержанием углерода менее 0,25% нагревают до температуры 900-950оС в среде, содержащей углерод. Наиболее современный способ цементации – газовая цементация – предусматривает нагрев детали в смеси газа метана СН4 и окиси углерода СО. При нагреве из окиси углерода и метана выделяется углерод, который проникает в поверхностный слой детали на глубину 1-2см. Содержание углерода в поверхностных слоях стали достигает 0,8-1,2%, а основная часть деталей будет содержать углерод менее 0,25%. Закаляя затем деталь, в поверхностных слоях ее получают структуру закаленной стали, а внутренние слои со структурой мягкой стали закалки не принимают. Таким образом, деталь будет иметь поверхность с повышенной твердостью и в то же время за счет высокой пластичности основного металла хорошо воспринимать ударные нагрузки.