Методика определения водопоглощения кирпича

Определение влажности, водопоглощения и водостойкости строительных материалов

Краткие теоретические сведения

Влажность– отношение массы воды, находящейся в данный момент в материале, к массе (реже к объему) материала в сухом состоянии. Поглощение влаги из воздуха обусловлено полимолекулярной адсорбцией водяных паров внутренней поверхности пористого материала, а также капиллярной конденсацией.

При транспортировании, хранении и применении материалов имеют дело не с водопоглощением, а с их влажностью. Влажность меняется от 0 % (для абсолютно сухих материалов) до значения полного водопоглощения и зависит от пористости, гигроскопичности и других свойств материала, а также от окружающей среды – относительной влажности и температуры воздуха, контакта материала с водой и т.д.

, (3.1)

где m_2, m₁ – масса соответственно влажного и сухого образца.

Известны и другие способы определения влажности материала, например, путем измерения электросопротивления и электроемкости.

Водопоглощение – свойство материала при непосредственном соприкосновении с водой впитывать и удерживать ее в своих порах. Его определяют путем полного насыщения водой предварительно высушенного образца.

Водопоглощение выражают степенью заполнения объема материала водой (водопоглощение по объему Wо) или отношением количества поглощенной воды к массе сухого материала.

Водопоглощение по массе – это масса поглощенной материалом воды, отнесенная к массе сухого материала, %:

(3.2)

Водопоглощение по объему – это объем поглощенной материалом воды, отнесенный к объему материала, характеризует интегральную (кажущуюся) пористость материала П_и:

(3.3)

Водопоглощение по массе W_m. и объемное водопоглощение W_о связаны между собой зависимостью

(3.4)

Водонасыщение – это отношение объема пор, занятых водой, к общему объему пор. Определяется оно отношением водопоглощения по объему к общей пористости материала. Это отношение называется коэффициентом водонасыщения:

(3.5)

Величина К_нас определяет морозостойкость материала. Морозостойкими материалами считаются материалы, если их К_нас≤0.9

Под морозостойкостью бетона понимают способность материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание в насыщенном водой состоянии без значительного снижения прочности. Для большинства строительных материалов после испытания их на морозостойкость снижение прочности допускается не более 25 %, а потеря массы – 5 %. Морозостойкость характеризуется числом циклов попеременного замораживания при температуре -15 0 …-18 0 С и оттаивания при температуре около 20 0 С. Водостойкость – это способность материала сохранять свою прочность при увлажнении, численно она характеризуется коэффициентом размягчения:

(3.6)

где R_нас – предел прочности при сжатии образца в насыщенном водой состоянии; R_сух – предел прочности при сжатии сухого образца, МПа.

Водостойкими называются материалы, у которых К_разм ≥ 0,8.

3.1 Определение влажности строительных материалов

Приборы и материалы: весы, сушильный шкаф, образцы.

Методика проведения опыта

Образец взвешивают, сушат до постоянной массы в сушильном шкафу, снова взвешивают и определяют влажность по формуле (3.1).

Результаты заносят в табл. 3.1

Масса образца, г	Влажность, %,
до сушки m2	после сушки m1

3.2 Определение водопоглощения строительных материалов

Приборы и материалы: весы, сушильный шкаф, образцы, сосуд металлический для кипячения образцов, электроплитка, эксикатор, объемомер.

Методика проведения опыта

Образцы строительных материалов сушат до постоянной массы, взвешивают с точностью до 0,1 г и подвергают водонасыщению. Водонасыщенные образцы взвешивают, опускают в объемомер для определения объема и вычисляют водопоглощение по формулам (3.2) и (3.3). Результаты опыта заносят в табл. 3.2

3.3 Определение замкнутой пористости и коэффициента насыщения

Данные для вычисления берут из лабораторных работ №1, №2, №3 (табл. 3.2) и заносят в табл. 3.3.

Номер опыта

Истинная плотность ρ, г/см 3

Средняя плотность ρ0, г/см 3

Общая пористость

Открытая пористость По=Wо

Замкнутая пористость Пз=П-По

Коэффициент насыщения

Контрольные вопросы по лекционному курсу

1 Что такое водопоглощение по массе и по объему?

2 Что такое истинная и кажущаяся пористость?

3 Какие показатели зависят от водопоглощения?

4 Что такое водостойкость и как она определяется?

5 Что такое водонепроницаемость и как она определяется? От чего зависит?

6 Что такое морозостойкость? Как она определяется?

7 В чем выражается отрицательное влияние процессов замораживания и оттаивания?

8 Что такое теплопроводность и какие показатели конструкций она определяет?

9 Что такое термическая стойкость?

10 Сформулировать понятия огнестойкости и огнеупорности.

11 Что такое химическая стойкость строительных материалов?

Определение плотностей, водопоглощений, пористости и коэффициента насыщения пор строительных материалов

Цель работы: определение плотностей, водопоглощений, пористости и коэффициента насыщения пор строительных материалов

Средняя плотность (в дальнейшем изложении плотность, г/см 3 ) ─ масса единицы объема материала в естественном виде (вместе с порами):

где m ─ масса образца материала соответственно, г, кг, т; V_ес. ─ объем образца в естественном виде (вместе с порами), см 3 , дм 3 , м 3 .

Объем цилиндрического образца равен:

V_ес =(π•r 2 •h)/4, (2)

где r─ радиус, см; , h ─ высот, см.

При изменении температуры и влажности среды, окружающий материал, меняется его влажность, а, следовательно, и плотность. Поэтому показатель плотности определяют после предварительной просушки материала до постоянной массы или вычисляют по формуле:

где ρ_{ср(влаж)}─ средняя плотность материала во влажном состоянии, г/см 3 .

Истинная плотность ρ_ист (г/см 3 , кг/м 3 , т/м 3 ) ─ масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии:

ρ_ист=m/V_аб, или через пористость ρ_ист=ρ_ср/(1-П_каж), (4)

где V_аб. ─ объем в абсолютно потном состоянии (без пор), см 3 , дм 3 , м 3 .

w ─ количество воды в материале (доля от его массы).

Водопоглощение – свойства материала поглощать и удерживать воду при непосредственном соприкосновении с ней. Количество поглощенной образцом материала воды, отнесенной к его массе в сухом состоянии, называется водопоглощением по массе, а отнесенное к его объему V – водопоглощение по объему. Водопоглощение (%) вычисляют по формулам:

где m₂ -масса образца материала, насыщенного водой (г); m₁ — масса образца в сухом состоянии (г). После почленного деления этих двух выражений устанавливается зависимостьW_V = W_md отсюда коэффициент зависимости

Пористость ─ относительная величина, показывающая, какая часть объема материала занята внутренними порами. По значению пористость дополняет коэффициент плотности до 1 или до 100%.

Несмотря на разнообразие форм и очертаний пор (рисунок 1), имеющихся в строительных материалах, их подразделяют на несколько основных групп:

1) закрытые поры – недоступны для проникания в них жидкости и газообразных продуктов;

2) тупиковые поры – заполняемые жидкостью или газом, но не влияющие на проницаемость строительного материала;

3) кажущаяся пористости или каналообразующие открытые с обоих концов поры, создающие поровые каналы.

Кажущаяся пористость определяется по формуле:

Для ряда простых технических расчетов определяют коэффициент плотности, характеризующий степень заполнения объема материала веществом:

Коэффициент насыщения пор водой ─ отношение водопоглощения по объему к пористости:

Коэффициент насыщения может меняться от 0 (все поры в материале закрытые) до 1 (все поры открытые), тогда W_V=П. Уменьшение К_Н (при той же пористости) свидетельствует о сокращении открытой пористости, что обычно проявляется в повышении морозостойкости.

Дата добавления: 2015-01-10 ; просмотров: 3297 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ОФС.1.5.3.0012.15 Определение коэффициента водопоглощения и расходного коэффициента лекарственного растительного сырья

Коэффициент водопоглощения – показатель, определяющий количество воды в миллилитрах, удерживаемое 1 г лекарственного растительного сырья после его отжатия в перфорированном стакане инфундирного аппарата. Коэффициент водопоглощения используется для расчетов при получении водных извлечений из лекарственного растительного сырья.

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

Определение коэффициента ОФС.1.5.3.0012.15

водопоглощения

и расходного коэффициента

лекарственного растительного сырья Вводится впервые

Коэффициент водопоглощения – показатель, определяющий количество воды в миллилитрах, удерживаемое 1 г лекарственного растительного сырья после его отжатия в перфорированном стакане инфундирного аппарата. Коэффициент водопоглощения используется для расчетов при получении водных извлечений из лекарственного растительного сырья.

Для определения коэффициента водопоглощения навеску цельного или измельченного лекарственного растительного сырья массой 10,0 г заливают водой очищенной и готовят водное извлечение в соответствии с ОФС «Настои и отвары». После изготовления полученное водное извлечение процеживают, оставшееся сырье отжимают в перфорированном стакане инфундирки и измеряют объем полученного водного извлечения.
Коэффициент водопоглощения (К_вп) рассчитывают по следующей формуле:

V₁ – объем водного извлечения, который необходимо получить, мл;

V₂ – объем водного извлечения, который был получен после отжатия сырья, мл;

a – навеска лекарственного растительного сырья, взятая для приготовления водного извлечения, г.

Коэффициент водопоглощения рассчитывают как среднее арифметическое результатов 3 параллельных определений.

В таблице 1 приведены значения коэффициентов водопоглощения для отдельных видов лекарственного растительного сырья.

Таблица 1 – Коэффициенты водопоглощения некоторых видов лекарственного растительного сырья

Если коэффициент водопоглощения для лекарственного растительного сырья отсутствует, используют его следующие условные значения:

— для корней и корневищ – 1,5 мл/г;

— для коры, почек, травы и цветков – 2,0 мл/г;

— для семян – 3,0 мл/г.

Объем воды (V_квп), необходимый для изготовления водного извлечения с учетом коэффициента водопоглощения (К_вп), рассчитывают по следующей формуле:

где V – объем водного извлечения, который необходимо получить, мл;

m – масса лекарственного растительного сырья, необходимая для приготовления водного извлечения, г;

К_вп – коэффициент водопоглощения данного лекарственного растительного сырья.

Для лекарственного растительного сырья, содержащего слизь, в частности — корней алтея, определяют расходный коэффициент (К_р). Расходный коэффициент показывает, во сколько раз следует увеличить массу сырья и объем воды очищенной, чтобы получить требуемый объем (мл) водного извлечения. Данный показатель характеризует качество лекарственного растительного сырья, содержащего слизь, и позволяет контролировать процессы его заготовки и сушки.

Расходные коэффициенты для изготовления водного извлечения корней алтея при различных соотношениях сырья и экстрагента приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Расходные коэффициенты для изготовления водного извлечения корней алтея при различных соотношениях сырья и экстрагента

Для водного извлечения корней алтея с концентрацией более 5 % (1:20) расходный коэффициент (К_р) рассчитывают по формуле:

m – количество корня алтея (г), необходимое для изготовления 100 мл водного извлечения необходимой концентрации;

4,6 – постоянная величина, показывающая, что 1 г корня алтея удерживает 4,6 мл водного извлечения.

Методика определения водопоглощения кирпича

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РАЗМЯГЧАЕМОСТИ

БЕЛОГО ПИСЧЕГО МЕЛА

Овчинников А.В.

ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», Россия

При взаимодействии грунтов с водой в статических условиях их водопрочность характеризуется размокаемостью и потерей прочности при замачивании (размягчаемостью).

Коэффициент размягчаемости – показатель водоустойчивости скальных и полускальных горных пород, численно равный отношению временного сопротивления сжатию образца породы после насыщения водой к временному сопротивлению сжатию образца до насыщения водой:

.

Данная характеристика является классификационной для скальных и полускальных грунтов. При К _sat ≥ 0,9 порода водоустойчива, при К _sat = 0,7-0,8 имеет пониженную водоустойчивость, у пород слабоводоустойчивых К _sat ≤ 0,5, у пород, которые при насыщении водой расслаиваются и распадаются на обломки К _sat = 0.

Размягчаемость грунтов является косвенным показателем их способности сопротивляться выветриванию и воздействию замерзающей воды. Все сильно размягчающиеся породы быстро выветриваются и не обладают значительной морозостойкостью.

Для определения размягчаемости белого писчего мела проводились испытания на одноосное сжатие с образцами цилиндрической формы при примерно одинаковом отношении . Всего было испытано более 10 образцов в воздушно-сухом состоянии и более 30 образцов после водопоглощения.

Испытания на одноосное сжатие проводились в лаборатории механических свойств горных пород Центра инженерных изысканий СПГГИ и в лабораториях НИУ «БелГУ»: в лаборатории механических испытаний ЦКП «Диагностика структуры и свойств наноматериалов» и в лаборатории механики грунтов кафедры инженерной геологии и гидрогеологии.

Испытывались образцы мела массивной текстуры. Средние значения физических характеристик исследуемых образцов составили следующие значения:

— влажность на границе текучести W_L – 34,03%;

— влажность на границе раскатывания W_p – 23,18%;

— число пластичности I_P – 10,85%;

— плотность в воздушно-сухом состоянии ρ_d – 1,35 г/см 3 ;

— плотность твердых частиц ρ_s – 2,70 г/см 3 ;

— коэффициент пористости e – 1,00 д.е.;

— пористость n – 50,2%;

— плотность после водопоглощения ρ – 1,85 г/см 3 ;

— влажность после водопоглощения W – 36,00%;

— коэффициент водонасыщения S_r – 0,97 д.е.

Влажность образцов после 5-суточного водопоглощения составила 35,4% (ρ – 1,84 г/см 3 ; S_r – 0,96), после 50 суток – 38,2% (ρ – 1,86 г/см 3 ; S_r – 1,0).

Высушенные и взвешенные образцы мела укладывали в емкость с дистиллированной водой. При этом уровень воды в емкости поддерживали выше верха образцов не менее 2 см. В таком положении образцы выдерживали в воде 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 45 и 50 суток. По каждому временному промежутку выдерживали не менее 3 образцов.

В процессе водопоглощения 2 образца раскололись на две половины по трещине, у 2 образцов на поверхности образовались каверны диаметром до 1 см.

После водопоглощения образцы вынимали из воды, обтирали, взвешивали, вычисляли водопоглощение и проводили испытания на одноосное сжатие для определения предела их прочности R _сж, МПа.

Результаты одноосных испытаний мела для определения предела прочности на сжатие R _сж оказались следующие (рис. 1):

— в воздушно-сухом состоянии R _сж – 2,28 МПа;

— 2 суток водопоглощения R _сж – 1,10 МПа;

— 5 суток – 0,83 МПа;

— 10 суток – 0,83 МПа;

— 15 суток – 0,79 МПа;

— 20 суток – 0,78 МПа;

— 25 суток – 0,77 МПа;

— 30 суток – 0,76 МПа;

— 40 суток – 0,68 МПа;

— 45 суток – 0,66 МПа;

— 50 суток – 0,64 МПа.

Рис. 1. Зависимость предела прочности на сжатие мела

от времени водопоглощения

При погружении мела с естественной структурой в воду он не размокает, оказывается вполне водостойким и является влагоемким. Он не теряет свою связность и не превращается в рыхлую массу. В сухом состоянии мел жадно впитывает воду, и уже в течение первых суток и даже менее достигает влажности примерно 35%. При дальнейшем водопоглощении его влажность увеличивается незначительно. Лишь при длительном водопоглощении (более 50 суток) влажность может составить более 38%. Выявлено, что применение последующего искусственного водонасыщение в вакуумной камере приводит к дополнительному увеличению влажности, но уже незначительно (не более 1 %).

Результаты водонасыщения хорошо соотносятся с результатами определения эффективной пористости мела. Эффективная пористость была определена с помощью порозиметра TPI -219 в специализированной лаборатории «Повышение нефтеотдачи пластов» Санкт-Петербургского горного института. Среднее значение эффективной пористости составило 36,75%.

Механическая прочность образцов мела при замачивании снижается в 2,5 – 3 раза, зависит от времени водонасыщения, и, следовательно, коэффициент размягчаемости в процессе водонасыщения во времени уменьшается. После 5 суток водонасыщения он составил 0,36, а на 51 сутки – 0,28.

По результатам одноосных испытаний получены типичные диаграммы (рис. 2), которые наглядно иллюстрируют масштаб изменения прочности мела при водонасыщении. Для воздушно-сухого состояния показано одно из максимальных значений прочности.

Рис. 2. Типичные диаграммы результатов одноосных испытаний образцов мела:

1 – в воздушно-сухом состоянии; 2 – водопоглощение 2 суток; 3 – 5 суток; 4 – 50 суток.

Снижение прочности мела при водонасыщении обусловлено в основном проявлением эффекта Ребиндера – ослаблением или разрушением структурных связей на контактах структурных элементов породы под действием внедряющихся прослоек смачивающей адсорбционно-активной жидкости. Вода, проявляющая себя для большинства горных пород как адсорбционно-активная жидкость, а также растворенные в ней поверхностно-активные вещества обусловливают более низкое, чем на границе с воздухом, поверхностное натяжение (свободную поверхностную энергию) твердой части грунта и тем самым облегчают развитие этой поверхности, т.е. способствуют диспергированию и увеличению удельной поверхности при разрушении. Кроме того, молекулы воды, проникая в трещины и контактные зазоры, адсорбируются на поверхности стенок трещин, препятствуя их смыканию и способствуя их развитию в тупиковой части. Все этот приводит к снижению прочности системы, уменьшению долговечности, повышению пластичности, увеличению и облегчению диспергирования.

Таким образом, белый писчий мел по коэффициенту размягчаемости является слабоводоустойчивой породой, слабо сопротивляется процессам выветривания и не обладает морозостойкостью.