Матеріалознавство

 

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Київський національний університет

будівництва і архітектури

 

 

Матеріалознавство

Методичні вказівки до виконання лабораторних та індивідуальних робіт

 

для студентів напряму підготовки 6.060102 «Архітектура»

 

 

Київ 2012

УДК

ББК

 

 

Укладачі: К.К. Пушкарьова, доктор технічних наук, професор

М.О. Кочевих, кандидат технічних наук, доцент,

О.А. Гончар, кандидат технічних наук, доцент

 

 

Рецензент: В.Б. Барановський, кандидат технічних наук, доцент

 

Відповідальний за випуск: К.К. Пушкарьова, завідувач кафедри будівельних матеріалів, доктор технічних наук, професор

 

Затверджено на засіданні кафедри будівельних матеріалів,

протокол №3 від 10 вересня 2012 р.

 

Матеріалознавство: Методичні вказівки до виконання лабораторних та індивідуальних робіт /Уклад.: К.К. Пушкарьова, М.О. Кочевих, О.А. Гончар. – К.: КНУБА, 2012. - 40с.

 

 

Наведено методики виконання лабораторних робіт для визначення властивостей та оцінки якості будівельних матеріалів та виробів, а також детального вивчення номенклатури будівельних матеріалів різного призначення, їх технічних та декоративних властивостей. Представлено зміст графічної частини робіт та перелік тем індивідуальних завдань і надано рекомендації щодо їх виконання.

 

Призначено для студентів напряму підготовки 6.060102 «Архітектура» спеціальностей 7.120101 “Архітектура будівель і споруд”, 7.120102 “Містобудування”, 7.120103 “Дизайн архітектурного середовища”

 

 

Загальні положення

Метою виконання лабораторних робіт та індивідуальних завдань є ознайомлення студентів з сучасними методами визначення основних властивостей… Навчальним планом з дисципліни “Матеріалознавство” передбачено проведення 7… Графічна частина лабораторних робіт передбачає підготовку альбому за такими темами:

ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ

Лабораторна робота № 1

ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ БУДІВЕЛЬНИХ

Доцільне застосування будівельних матеріалів можливе за умови знання їхніх властивостей. Властивості будівельних матеріалів зумовлені хімічним,… За сукупністю ознак властивості будівельних матеріалів поділяють на фізичні,… Оцінку якості будівельних матеріалів здійснюють порівнюючи певні їх властивості з вимогами до цього матеріалу залежно…

Визначення густини

Більшість будівельних матеріалів поряд з твердою речовиною містить пори, заповнені повітрям, густина якого значно нижча, ніж густина твердої речовини. Для будівельних матеріалів і виробів найчастіше визначають істинну і середню густину.

Визначення істинної густини твердих матеріалів

Істинну густину твердих матеріалів визначають за допомогою приладу Ле-Шательє. Це скляна колба місткістю 120…150 см3 з вузьким горлом, на якому… Різниця відліків між кінцевим і початковим рівнем рідини (V2 - V1) відповідає…  

Визначення істинної густини рідких матеріалів

 

Визначення середньої густини

Для визначення середньої густини зразки матеріалів правильної форми попередньо висушують до постійної маси та зважують з похибкою, яка залежить від… , (1.2) де m - маса зразка, висушеного до постійної маси, г;

Визначення відносної густини

Відносна густина (d) – це відношення середньої густини матеріалу до густини стандартної речовини, що розраховується за формулою:

(1.4)

У будівельному матеріалознавстві як стандартну речовину найчастіше використовують воду, густина якої дорівнює 1,0 г/см³. Відносна густина матеріалу є безрозмірною величиною.

 

 

Визначення пористості та пустотності

(1.5) де ρ - істинна густина матеріалу, г/см³; ρm - середня густина матеріалу, г/см3.

Визначення водопоглинання

Для визначення водопоглинання зразок матеріалу висушують до постійної маси, знаходять його розміри (для зразків правильної геометричної форми),… Насичений водою зразок виймають із води і зважують. Масу води, яка витекла на… Водопоглинання зразка (Wi) у відсотках обчислюють за формулами:

Визначення теплопровідності

Коефіцієнт теплопровідності – кількість теплоти, що передається через зразок матеріалу завтовшки 1 м, площею 1 м2 за 1 секунду при різниці… Коефіцієнт теплопровідності може бути орієнтовно визначений за емпіричною… λ=, (1.8)

Визначення міцності

Міцність оцінюють границею міцності R,яка дорівнює максимальному напруженню від дії навантаження, що виникає в матеріалі в момент його руйнування і…

Методи визначення міцності

Границю міцності при стиску Rст, МПа (кгс/см2), обчислюють за формулою: , (1.9) де P - руйнівне навантаження (сила), МН ( кгс);

Визначення водостійкості

Водостійкість – це здатність матеріалу зберігати фізико-механічні властивості у насиченому водою стані.

Показником водостійкості є коефіцієнт розм’якшення (або водостійкості), який обчислюють за формулою

, (1.9)

де R_н - міцність матеріалу у водонасиченому стані, МПа;

Rс - міцність матеріалу у сухому стані, МПа.

Коефіцієнт розм’якшення є безрозмірною величиною. Водостійкими вважаються матеріали з коефіцієнтом розм’якшення не менше ніж 0,8.

Естетичні (декоративні) властивості

Естетичні властивості більшості будівельних матеріалів та виробів з’ясовують, визначаючи форму і пропорції виробів, їхні оптичні властивості (колір,… Форма будівельного виробу та його лицьової поверхні характеризується… Оптичні властивості оцінюються кольором, блиском, прозорістю.

Визначення основних властивостей будівельних матеріалів

Визначення істинної густини

Прилади :____________________ Матеріал _______________________ Маса : m1 - маса приладу з рідиною без матеріалу, г; ______ m2 - маса приладу з рідиною та з досліджуваним матеріалом, г.______

Визначення середньої густини, пористості і теплопровідності

а) зразків правильної геометричної форми

Прилади:___________________

Таблиця 1.1

Визначення середньої густини, пористості і теплопровідності зразків правильної геометричної форми

б) сипкого матеріалу (зробити рисунок основного приладу) Прилади:____________________ Матеріал __________________

Визначення водопоглинання

Форма зразка___________________________________________________ Розміри зразка , см______________________________________________ Об’єм зразка V, см3______________________________________________

Визначення границі міцності

Площа поперечного перерізу F, см2 ___________________ Руйнівна сила P, кгс ___________________ Границя міцності при стиску:

Форма зразка __________________________

Розміри зразка, см _________________________

Границя міцності при згині :

у метричній системі одиниць, кгс/см² _______________

у системі СІ, МПа ________________

Висновок: потрібно порівняти отримані дані з даними, наведеними у довідниках, та визначити марку досліджуваного матеріалу за міцністю.

 

Визначення коефіцієнта конструктивної якості

Матеріал :___________________________________ Форма зразка________________________________ Розміри зразка, см____________________________

Визначення водостійкості

Границя міцності при стиску : водонасиченого матеріалу Rн , МПа__________________________ сухого матеріалу Rс, МПа ___________________________

Характеристика декоративних властивостей

 

Лабораторна робота №2

Метоюроботи є ознайомлення з основними породотвірними мінералами та найбільш поширеними гірськими породами, які застосовують для отримання… Природними кам’яними матеріалами називають матеріали і вироби, які одержують… Гірські породи – це природні мінеральні утворення, що виникають внаслідок протікання геологічних процесів у земній…

Характеристика основних породотвірних мінералів

Таблиця 2.2.

Характеристика основних гірських порід, що застосовуються у будівництві

Таблиця 2.3.

Основні властивості гірських порід для отримання будівельних виробів різного призначення

Таблиця 2.4

Види та особливості використання кам’яної мозаїки

Графічна частина

Зробити малюнки (1-й аркуш) та навести властивості (у вигляді таблиці 2.5) трьох гірських порід (за вибором викладача) (2-й аркуш). Приклад використання однієї з заданих гірських порід в інтер’єрі або екстер’єрі та ефективність її використання (у вигляді табл. 2.6) має бути наведено на 3-ому аркуші.

Таблиця 2.5

Основні властивості гірських порід

Таблиця 2.6

Особливості використання гірської породи, вибраної для оздоблення інтер’єру або екстер’єру

Найменування гірської породи	Сфера застосування	Види будівельних виробів	Переваги	Недоліки

 

Лабораторна робота №3

Метоюроботи є вивчення різновидів керамічних матеріалів та виробів, їх властивостей, особливостей отримання та застосування, а також ознайомлення зі… Керамічними називають матеріали й вироби, які одержують формуванням, сушінням… Головними критеріями класифікації будівельних керамічних матеріалів є показник водопоглинання черепка (матеріалу після…

Характеристика керамічних матеріалів та виробів

Вибір керамічних матеріалів та виробів за галузями використання

Види декорування керамічних виробів

Графічна частина

Зробити малюнки (1-й аркуш) та навести властивості трьох керамічних виробів різних груп за галузями використання (за вибором викладача) (у вигляді таблиці 3.4) (2-й аркуш). Приклад використання одного з заданих керамічних виробів в інтер’єрі або екстер’єрі та ефективність його застосування (у вигляді табл. 3.5) має бути наведено на 3-ому аркуші.

Таблиця 3.4

Основні властивості керамічних матеріалів та виробів

Таблиця 3.5

Особливості використання обраного керамічного виробу в інтер’єрі або екстер’єрі

Найменування виробу	Сфера застосування	Переваги	Недоліки

Лабораторна робота №4

  Метоюроботи є вивчення різновидів скляних матеріалів, їх властивостей,… Матеріали цієї групи отримують шляхом швидкого охолодження силікатних розплавів. Характерною особливістю мінеральних…

Характеристика матеріалів та виробів із мінеральних розплавів

Вибір матеріалів із мінеральних розплавів за галузями використання

Таблиця 4.3.

Види декорування матеріалів із мінеральних розплавів

Графічна частина

Навести різновиди вітражів, мозаїки, склоблоків, декоративних стекол (одну групу за вибором викладача), особливості отримання та використання у… Таблиця 4.4

Характеристика матеріалів та виробів із мінеральних розплавів

Найменування матеріалу, виробу	Вихідна сировина, особливості технології виготовлення, вид декорування	Технічні вимоги та основні властивості	Декора-тивні власти-вості	Галузі застосуван-ня

 

Таблиця 4.5

Особливості використання обраного матеріалу (виробу) з мінерального розплаву

Найменування	Сфера застосування	Переваги	Недоліки

Таблиця 4.6

Характеристика декоративних матеріалів та виробів із мінеральних розплавів

Вид матеріалу	Особливості отримання , спосіб декорування	Декоративні властивості	Переваги, недоліки	Використання
Вітражі Мозаїка Декоративне скло Склоблоки

Лабораторна робота №5

визначення властивостей неорганічних в¢яжучих речовин та матеріалів і виробів на їхній основі (4 год)

 

Метоюроботи є ознайомлення з методиками визначення технічних характеристик неорганічних в’яжучих речовин (гіпсових в’яжучих та портландцементу) та вивчення різновидів матеріалів і виробів на їхній основі, їх властивостей, особливостей отримання та застосування.

 

Визначення властивостей гіпсових в’яжучих речовин

Як вихідну сировину для виготовлення гіпсових в’яжучих речовин використовують гірські породи – природний гіпс (гіпсовий камінь), що складається з… Залежно від параметрів теплової обробки гіпсові в’яжучі речовини поділяють на… Низьковипалювальні гіпсові в’яжучі речовини, що швидко тужавіють та тверднуть, отримують тепловою обробкою природного…

Визначення водопотреби (тіста стандартної консистенції) гіпсових в’яжучих речовин

Матеріали:Гіпсова в’яжуча речовина, вода.

Прилади: віскозиметр Суттарда (рис. 5.1), ваги, чаша для замішування, лопатка, мірний скляний циліндр, металева лінійка, секундомір.

Водопотреба визначається кількістю води, потрібної для приготування тіста стандартної консистенції (діаметр розпливу 180±5 мм), і залежить від виду та співвідношення модифікацій сульфату кальцію у складі гіпсових в’яжучих систем.

Порядок виконання роботи

Результати досліду заносять до таблиці 5.1.

Визначення водопотреби гіпсового тіста

5.1.2 Визначення строків тужавлення Матеріали.Гіпсова в’яжуча речовина, вода питна, ваги. Прилади. Прилад віка з голкою (рис. 5.2), чаша для замішування, лопатка, мірний скляний циліндр, металева лінійка,…

Порядок виконання роботи

Результати досліду заносять до таблиці 5.2. Таблиця 5.2

Визначення строків тужавлення гіпсових в’яжучих речовин

 

Визначення марки за міцністю

Прилади. чаша для замішування, лопатка, мірний скляний циліндр, стандартна металева форма (рис. 5.3), секундомір, накладні сталеві пластинки для… Границю міцності гіпсового каменю при згині та при стиску визначають на трьох…

Порядок виконання роботи

Границю міцності при стиску обчислюють як середнє арифметичне результатів чотирьох випробувань, відкидаючи найбільше та найменше значення.… Таблиця 5.3

Визначення марки гіпсової в’яжучої речовини

 

Ознайомлення з видами та властивостями портландцементу

За речовинним складом та міцністю при стиску (на 28 добу) цементи загальнобудівельного призначення поділяють на такі типи і марки: Тип І – портландцемент (містить від 0 до 5% мінеральних добавок), марки М300,… Тип ІІ – портландцемент із мінеральними добавками (від 6 до 35%), марки М300, М400, М500, М550, М600.

Оцінка властивостей портландцементу

Вивчення властивостей будівельних матеріалів і виробів на основі неорганічних в’яжучих речовин

Характеристики декоративних матеріалів і виробів на основі неорганічних в’яжучих речовин (п’ять матеріалів різного призначення за вибором викладача)… Вивчені зразки використовують при виконанні графічної частини роботи. Таблиця 5.5.

Характеристика бетонів різного призначення

Характеристика декоративних матеріалів і виробів на основі неорганічних в’яжучих речовин

Графічна частина

Навести приклади використання трьох матеріалів і виробів в інтер’єрі або екстер’єрі (за вибором викладача)та особливості їхнього застосування (у вигляді табл. 5.8).

Таблиця 5.8.

Особливості використання обраного матеріалу чи виробу на основі неорганічних в’яжучих речовин

Найменування виробу	Основні компоненти	Особливості використання	Переваги	Недоліки

Лабораторна робота №6

Метоюроботи є вивчення різновидів полімерних матеріалів та виробів, їх властивостей, особливостей отримання та застосування, а також ознайомлення зі… Полімерними речовинами називають високомолекулярні сполуки, які складаються з… За хімічною природою полімерні речовини поділяють на органічні та неорганічні. У складі неорганічних…

Характеристика матеріалів і виробів на основі полімерних речовин

Таблиця 6.2. Вибір матеріалів на основі полімерних речовин залежно від призначення (галузі…

Графічна частина

Зробити малюнки (1-й аркуш) та навести властивості (у вигляді таблиці 6.3) трьох виробів (за вибором викладача) на основі полімерних речовин різних груп за галузями використання (2-й аркуш). Приклад використання одного з заданих матеріалів чи виробів в інтер’єрі або екстер’єрі та ефективність його застосування (у вигляді табл. 6.3) має бути наведено на 3-ому аркуші.

Таблиця 6.3.

Основні властивості матеріалів та виробів на основі полімерних речовин

Наймену-вання матеріалу чи виробу	Вихідна сировина	Технологія отримання, вид декорування	Технічні вимоги та основні властивості	Галузі застосування

 

Таблиця 6.4.

Особливості використання обраного матеріалу чи виробу

Найменування матеріалу чи виробу	Особливості використання	Різновиди аналогів залежно від призначення	Переваги	Недоліки

Лабораторна робота №7

Метоюроботи є вивчення різновидів матеріалів і виробів на основі деревини, їх властивостей, особливостей отримання та застосування, а також… Фізичні властивості деревини. Вологість значною мірою зумовлює якість… Істинна густина деревини майже однакова для різних порід і становить 1,53...1,55 г/см3. Середня густина деревини…

Характеристика матеріалів і виробів на основі деревини

Таблиця 7.2

Характеристика способів декорування деревини

Види та особливості використання мозаїки по деревині

Вид мозаїки
Маркетрі
Інтарсія
Інкрустація

Графічна частина

Зробити малюнки (1-й аркуш) та навести властивості (у вигляді таблиці 7.4) (2-й аркуш) трьох виробів на основі деревини різних груп за галузями використання (за вибором викладача). Приклад використання одного з заданих матеріалів чи виробів в інтер’єрі або екстер’єрі та ефективність його застосування (у вигляді табл. 7.5) має бути наведено на 3-ому аркуші

Таблиця 7.4.

Основні властивості матеріалів та виробів на основі деревини

Найме-нування матері-алу чи виробу	Вихідна сировина	Технологія отримання, вид декорування	Технічні вимоги та основні властивості	Декоративні властивості	Галузі застосування

Таблиця 7.5

Особливості використання обраного матеріалу чи виробу

Найменування матеріалу чи виробу	Сфера застосування	Різновиди аналогів залежно від призначення	Переваги	Недоліки

 

НДИВІДУАЛЬНІ РОБОТИ

 

Індивідуальні роботи виконуються у вигляді таблиці 8, за двома темами, які видав викладач студенту згідно з наведеним нижче переліком тем індивідуальних робіт (ІРК). В таблиці слід навести характеристики 6…8 видів будівельних матеріалів та виробів.

Таблиця 8.

Назва таблиці - тема завдання для індивідуальної роботи

Теми завдання для індивідуальних робіт ((ІРК):   1. Бетонні та керамічні конструкційні будівельні матеріали і вироби для зведення несучих стін.

Література

2. “Матеріалознавство (для архітекторів та дизайнерів)”: Підручник /Пушкарьова К.К., Кочевих М.О., Гончар О.А., Бондаренко О.П. – К.: Видавництво… 3. Будівельне матеріалознавство: Підручник / Кривенко П.В., Пушкарьова… 4. Будівельне матеріалознавство: Підручник / Кривенко П.В., Пушкарьова К.К., Барановський В.Б. та ін. – К.: ТОВ УВПК…

Зміст

 

	Загальні положення
	І.Лабораторні роботи
	Лабораторна робота №1. Визначення основних властивостей будівельних матеріалів.
	Лабораторна робота № 2. Природні кам’яні матеріали
	Лабораторна робота № 3. Характеристика керамічних будівельних матеріалів та виробів.
	Лабораторна робота № 4. Характеристика матеріалів із мінеральних розплавів.
	Лабораторна робота № 5. Визначення властивостей неорганічних в¢яжучих речовин та матеріалів і виробів на їхній основі.
	Лабораторна робота № 6. Полімерні матеріали та вироби
	Лабораторна робота № 7. Матеріали на основі деревини.
	ІІ. Індивідуальні роботи
	Література
	Додаток 1

 

 

Навчально-методичне видання

 

 

Матеріалознавство

  для студентів напряму підготовки 6.060102 «Архітектура» спеціальностей 7.120101 “Архітектура будівель і споруд”, 7.120102 “Містобудування”, 7.120103 “Дизайн архітектурного…