1. Gęstość materiałów budowlanych. Podaj wzór i wyjaśnij sposób oznaczania

Gęstością materiału nazywamy stosunek masy materiału do objętości tego materiału bez porów. Oblicza się ją ze stosunku masy próbki do objętości samej substancji materiału:

ρ =	m			g
				V				cm^3

gdzie: m - masa próbki w g;

V - objętość „absolutna” próbki w cm³.

Gęstość służy najczęściej do obliczenia porowatości. Niektóre materiały całkowicie szczelne, np. stal, mają gęstość równą gęstości pozornej. Gęstość materiału zależy od jego składu chemicznego. Gęstość pozorna zależy od struktury materiału.

Oznaczenie gęstości przeprowadza się w pirometrze (pomiar dokładny) lub w objętościomierzu (kolbie) Le Chateliera (pomiar przybliżony) - rysunek obok.

W oznaczeniu dla celów budowlanych wystarczy przeprowadzić pomiar przybliżony.

Przed przystąpieniem do oznaczenia gęstości należy przygotować próbkę materiału. W tym celu z różnych miejsc danego materiału odłupuje się kawałki i okruchy. Próbkę o średniej masie ok. 200 g rozciera się na proszek i przesiewa przez sito tkane o wymiarze oczka 0,5 mm. Po dokładnym wymieszaniu ponownie rozdrabia się próbkę i przesiewa się przez sito o boku oczka 0,08 mm. Następnie w parownicy próbkę suszy się w temperaturze 105-110^oC do stałej masy.

Tak przygotowaną próbkę ostudzoną w eksykatorze można powoli, małymi porcjami wsypać do kolby Le Chateliera. Kolba wypełniona jest benzenem lub spirytusem skażonym. Przed przystąpieniem do oznaczania należy wyrównać poziom płynu w kolbie do poziomu „0”, oraz zważyć z dokładnością do 0,02 g badaną próbkę. Proszek (próbkę) należy wsypywać do momentu gdy na górnej skali będzie możliwy odczyt objętości (w cm³). Pozostałość (niewyspana) proszku waży się i z różnicy mas określa się ilość wsypanego proszku. Ze stosunku masy wsypanego proszku i jego objętości wyznacza się wielkość gęstości. Podczas badania należy wykonać dwa oznaczenia i za wynik przyjąć średnią arytmetyczną z tych oznaczeń, przy czym różnica między wynikami nie może być większa niż 0,02 g/cm³.

2. Porowatość materiałów budowlanych. Podaj wzór. Omów wpływ porowatości na inne właściwości materiałów

Porowatości materiału jest to liczba określająca zawartość wolnych przestrzeni (porów) w jednostce objętości materiału.

Porowatość oblicza się ze wzoru:

P = ( 1 - S ) ^. 100 [ % ]

gdzie: S - szczelność materiału.

Ponadto znając wartości gęstości i gęstości pozornej możemy również określić porowatość materiału ze wzoru:

P =	ρ - ρp	^. 100		%
						ρ

gdzie: ρ - gęstość badanej próbki;

ρ_p - gęstość pozorna badanej próbki.

UWAGA

Szczelność porowatość materiałów ma duże znaczenie, ponieważ decydująco wpływa na inne właściwości, np. wytrzymałość materiału, jego nasiąkliwość, odporność na zamarzanie i właściwości izolacyjne.

3. Mrozoodporność materiałów budowlanych. Podaj definicję oraz kryteria oceny mrozoodporności.

Odporność na zamrażanie (mrozoodporność) jest to właściwość materiału polegająca na przeciwstawieniu się całkowicie nasyconego materiału działaniu zamarzającej wody, znajdującej się wewnątrz materiału (w porach), przy wielokrotnym zamrażaniu i odmrażaniu.

Niszczące działanie mrozu jest związane ze znanym zjawiskiem zwiększenia się o ok. 10% objętości wody po przekształceniu się w lód.

Jeżeli materiał nasycony wodą nie wykazuje, podczas wielokrotnego zamrażania i odmrożenia, widocznych oznak rozpadu lub większego obniżenia wytrzymałości, mówi się o nim, że jest odporny na zamrażanie.

Oznaczenie mrozoodporności polega na poddawaniu próbki badanego materiału nasyconej wodą wielokrotnemu zamrażaniu do temperatury -15^oC lub -20^oC, a następnie rozmrażaniu do temperatury +20^oC.

Ilość cykli jest różny i wynosi od 15 do kilkuset, w zależności od warunków, w jakich będzie pracował badany materiał.

Np. badanie mrozoodporności próbek kamiennych wykonuje się na próbkach w kształcie sześcianu. Próbki nasyca się wodą do stałej masy, a następnie poddaje się 25-ktrotnemu zamrażaniu w zamrażarce do temperatury -20^oC i rozmrożeniu w wodzie o temperaturze +20^oC. Każdy cykl zamrażania i rozmrażania powinien wynosić 4 godziny. Po zakończonym badaniu próbki należy zważyć.

Ocena mrozoodporności polega na stwierdzeniu, czy badany materiał ulega niszczeniu. Po badaniu przeprowadza się opis makroskopowy (obecność rys, spękań, rozwarstwień, zaokrągleń krawędzi i naroży itp.) oraz obliczamy zmianę masy (stratę masy), ze wzoru:

Sm =	mn - mz	^. 100		%
						ms

gdzie: m_n - masa próbki nasyconej wodą przed badaniem w g;

m_z - masa próbki nasyconej wodą po badaniu w g;

m_s - masa próbki wysuszonej do stałej masy w g.

4. Nasiąkliwość, definicje, wzory, jednostki.

Nasiąkliwość jest to zdolność wchłaniania wody przez materiał. Pod tym pojęciem rozumiemy możliwość maksymalnego nasycenia wodą danego materiału.

Rozróżniamy następujące metody nasycania materiału wodą, polegające na:

• moczenia (stopniowe zalewanie materiału do pełnego zanurzenia);

• gotowania;

• podciśnienia - „próżni” ( odciąganie powietrza z materiału zanurzonego w wodzie);

• ciśnienia (wtłaczanie wody w materiał z jednoczesnym pozbywaniem go powietrza zawartego w porach.

Dla celów budowlanych przeprowadza się oznaczenie nasiąkliwości zwykłej, to znaczy badanej w temperaturze pokojowej i pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym.

Wynik oznaczenia jest wyrażony w procentach wagowych - nasiąkliwość wagowa, lub w procentach objętościowych - nasiąkliwość objętościowa.

Nasiąkliwość wagowa - jest to stosunek masy pochłoniętej wody do masy próbki w stanie suchym i wyraża się wzorem:

Nw =	mn - ms	^. 100		%
						ms

gdzie:

m_n - masa próbki w stanie nasyconym wodą w g;

m_s - masa próbki w stanie suchym w g.

Obliczenie nasiąkliwości wagowej zawarto w pkt. 4.6 sprawozdania.

Nasiąkliwość objętościowa - jest to stosunek objętości wody wchłoniętej przez materiał do jego objętości w stanie suchym i wyraża się wzorem:

Nw =	mn - ms	^. 100		%
						ms

gdzie:

m_n - masa próbki w stanie nasyconym wodą w g;

m_s - masa próbki w stanie suchym w g.

V - objętość próbki w cm³.

Jeśli znamy gęstość pozorną oraz nasiąkliwość wagową badanej próbki, możemy obliczyć nasiąkliwość objętościową materiału, ze wzoru:

No = Nw ^. ρp			%

gdzie:

N_w - nasiąkliwość wagowa badanej próbki;

ρ_p - gęstość pozorna badanej próbki.

Zarówno nasiąkliwość wag. jak i objęt. oblicza się w procentach z dokładnością do 0,1.

Oznaczenie nasiąkliwości przeprowadza się w sposób następujący:

Badane próbki powinny mieć kształt taki jak podczas badania gęstości pozornej, należy przygotować co najmniej 3 próbki dla materiałów jednorodnych i 5 dla materiałów niejednorodnych. Wysuszoną i ostudzoną w eksykatorze próbkę umieszcza się w zlewce i zalewa się ją wodą o temperaturze pokojowej do ¼ wysokości próbki. Po dwóch godzinach dolewa się wody do ½ wysokości próbki, a po następnych trzech do ¾ wysokości próbki. W takim stanie próbka pozostaje przez 19 godzin. Po tym czasie próbkę zalewa się całkowicie wodą w taki sposób, aby próbka znalazła się o ok. 2 cm poniżej poziomu wody. Po 24 godzinach próbkę wyjmuje się i waży z dokładnością do 0,1 grama i zanurza się ponownie. Następne ważenia odbywają się w odstępach 24 godzinnych, aż do chwili, gdy wyniki dwóch kolejnych pomiarów masy nie będą się różnić więcej niż o 0,2 gramy.

Próbki nasiąknięte wodą mają mniejszą wytrzymałość, gorsze właściwości izolacyjne, większą gęstość pozorną i niekiedy większą objętość niż próbki w stanie suchym. Dużą nasiąkliwością odznaczają się zazwyczaj materiały porowate o porach otwartych.

Znając wartości oznaczeń nasiąkliwości wagowej i objętościowej możemy obliczyć wartość gęstości pozornej badanej próbki wg wzoru:

ρp =	No			g
				Nw				cm^3

gdzie:

N_o - nasiąkliwość objętościowa badanej próbki;

N_w - nasiąkliwość wagowa badanej próbki;

5. Wilgotność. Podaj definicje, wzór, jednostkę.

Zawartość wilgoci (wilgotność) wilgotność stosunek materiale określa stosunek masy wody pobranej przez materiał na skutek działania czynników atmosferycznych do masy materiału suchego.

Zawartość wilgoci w kruszywie oznacza się w sposób następujący: pobiera się ok. 5 kg żwiru lub 1 kg piasku, waży się i suszy do stałej masy.

Następnie oblicza się wilgotność, korzystając ze wzoru:

W =	mw - ms	^. 100		%
						ms

gdzie: W - zawartość wilgoci w %;

m_w - masa kruszywa w stanie wilgotnym w g;

m_s - masa kruszywa w stanie suchym w g.

Zdolność wchłaniania wody z powietrza, przez materiał, nazywamy higroskopijnością

6. Podać przykłady materiałów dla których wymagany jest brak nasiąkliwości.

Szkło

Papy

Asfalty

Metale

7. Wytrzymałość na ściskanie. Definicja, jednostki, przykłady próbek stosowanych w badaniach.

8. Wytrzymałość na zginanie. Definicja, jednostki, przykłady próbek stosowanych w badaniach.

Wytrzymałość na zginanie jest stosunkiem momentu zginającego próbkę (M) do wskaźnika wytrzymałości przekroju (W). Badanie prowadzi się w maszynach wytrzymałoścowych.

Wytrzymałość na zginanie oznacza się Rg i wyraża się w MPa (N/mm²)

Wytrzymałość na ściskanie oblicza się wg. wzoru

Rg=	M
		W

gdzie: M - moment zginający wyrażony w Nm

W - wskaźnik wytrzymałości przekroju wyrażona w m³

Próbki stosowane w badaniach:

Drewno: 2x2x30cm włókna równoległe do największego wymiaru

Kamień:

Beton:

Stal:

Termoizolacje:

9. Podać przykłady materiałów dla których przeprowadza się badanie naprężeń ściskających przy 10% odkształceniu względnym.

Styropian

Wełna mineralna

Pianka poliuretanowa

10. Twardość. Podać zasady badań twardości drewna, materiałów kamiennych, metali.

Jest to odporność na odkształcenie materiału wywołane działaniem skupionego nacisku na powierzchnię materiału. Odkształcenia takie powstają przy wciskaniu w powierzchnię materiału wgłębnika z innego (twardszego) materiału.

Drewno:

1) metoda Janki wciskanie kulki stalowej o przekroju średnicowym =1cm2. Miarą twardości drewna jest wartość siły potrzebnej do wciśnięcia kulki na głębokość jej promienia

2) metoda Brinella wciskanie kulki stalowej o średnicy 10 mm przy ustalonej sile.. Wartością twardości jest stosunek siły do pola czaszy, którą wygniotła kulka

Kamień: zarysowanie wzorcem o znanej twardości wg. Skali Mohsa

Szkło: zarysowanie wzorcem o znanej twardości wg. Skali Mohsa

Metal: metoda Brinella, wciskanie twardej kulki stalowej w płaską wygładzoną część powierzchni badanego metalu.

11. Kruchość. Podać wzór i przykłady materiałów kruchych.

Kruchość - stosunek wytrzymałości na rozciąganie Rr do wytrzymałości na ściskanie Rś.

Gdy jest on mniejszy od 0,125 (1:8) to mamy do czynienia z materiałem kruchym.

Wzór obliczenia kruchości:

k=	Rr	< 0,125
			Rc

Materiały kruche: szkło,

12. Wyjaśnić co oznaczają symbole: Z, L, M, N oraz B, P, D, S w odniesieniu do cegieł ceramicznych.

Symbole Z, L, M, N oznaczają typy cegieł:

Z- zwykła

L- licowa

M-modularna

N-

Symbole B, P, D, S oznaczają rodzaje cegieł

P- pełne

D- drążone

B-

S-

13. Wymienić rodzaje badań stosowanych dla oceny cegieł ceramicznych.

14. Wymienić rodzaje badań stosowanych dla oceny dachówek ceramicznych.

Badanie mrozoodporności

Badanie wytrzymałości na złamanie

Badanie przesiąkliwości

15. Wymień cztery wspólne badania przeprowadzane dla wyrobów ceramicznych niezależnie od rodzaju i przeznaczenia wyrobów.

16. Co to jest margiel i jakie są skutki jego występowania w wyrobach ceramicznych.

Margiel jest to węglan wapnia CaCO3, który w wysokiej temperaturze (przy wypalaniu cegły) przechodzi w tlenek wapnia CaO, który w środowisku wilgotnym przechodzi w wodorotlenek wapnia Ca(OH)2, zwiększa swą objętość i rozsadza gotowy wyrób. Szczególnie szkodliwe są margle w wyrobach cienkościennych. Szkodliwe są okruchy już ponad 0,5mm i większe. Mniejsze nie mają dostatecznej siły rozsadzającej.

17. Podaj przykłady łatwo rozpuszczalnych soli występujących w surowcach ceramicznych i skutki ich występowania w gotowych wyrobach.

Sole siarczanów:

• siarczan sodowy (sól glauberska)

• siarczan magnezowy (sól gorzka)

• siarczan potasowy

• siarczan amonowy.

Sole rozpuszczają się w wodzie znajdującej się w murze (woda deszczowa, wilgoć) następnie rozpuszczone sole przemieszczają się ku powierzchni, gdzie woda odparowuje i powstają wykwity solne, na powierzchni muru. W zmiennych warunkach temperatury i wilgotności sole mogą przechodzić z postaci uwodnionej do bezwodnej . Przyjmując dodatkowo wodę powiększają wielokrotnie swą objętość, co może doprowadzić do popękania i zniszczenia wyrobu.

18. Wyjaśnić jakie badania służą do określenia klas oraz sortymentów cegieł ceramicznych.

Sprawdzenie:

• kształtu i wymiarów wyrobu oraz grubości obrzeży, żeber, itp.;

• wielkości skrzywień powierzchni i krawędzi;

• wielkości oraz liczby szczerb, uszkodzeń i pęknięć krawędzi,

• wielkości rys i pęknięć powierzchni;

• Wielkości oraz liczby pęknięć ścianek zewnętrznych i wewnętrznych

• Wad powierzchniowych (pęcherze, wytopy, plamy, zgrubienia, bruzdy, itp.)

• odchylenia powierzchni bocznych i czołowych od pionu;

• wzajemnych prostopadłości powierzchni i krawędzi;

• barwy (koloru);

• jednolitości barwy (odcienie barwy);

• dźwięku;

• przełomu;

Oznaczenie:

• masy;

• gęstości objętościowej

• nasiąkliwości;

• odporności na działanie mrozu;

• na zmiany temperatury;

• obecności szkodliwej zawartości marglu;

• obecności szkodliwej zawartości rozpuszczalnych soli;

• wytrzymałości na ściskanie;

19. Wymienić rodzaje badań przeprowadzanych dla asfaltów.

Oznaczenie temperatury mięknienia asfaltów

Oznaczenie temperatury łamliwości asfaltów

Oznaczenie penetracji asfaltu

Oznaczenie ciągliwości asfaltu

20. Wymienić rodzaje badań przeprowadzanych dla pap.

Sprawdzenie wyglądu zewnętrznego i wymiarów papy

Sprawdzenie giętkości papy

Oznaczenie przesiąkliwości papy

Oznaczenie odporności papy na działanie podwyższonej temperatury

Oznaczenie wytrzymałości papy na rozerwanie

Oznaczenie wydłużenia papy przy rozerwaniu

21. Opisać badanie temperatury mięknienia asfaltów.

Oznaczanie przeprowadza się metodą „pierścienia i kuli” w specjalnym aparacie. Do badania wykorzystuje się specjalny normowany pierścień przygotowany w następujący sposób: pierścień wypełnia asfaltem w temperaturze 90^oC i po ochłodzeniu nadmiar asfaltu ścina się nagrzanym nożem. Tak przygotowany pierścień z umieszczoną na nim normową metalową kulką o średnicy 5 mm i masie ~3 g umieszcza się w aparacie. Aparat PiK umieszcza się w zlewce i zalewa wodą, do poziomu ok. 5 cm nad asfaltem. Zlewkę ustawia się na podstawie i podgrzewa palnikiem. Należy pilnować, aby temperatura wody nie wzrastała szybciej niż 5^oC na minutę. Jeśli przyrost temperatury jest większy niż nakazany, należy odstawić palnik. Temperaturę wody odczytuje się na termometrze, którego zbiornik rtęci znajduje się na poziomie pierścienia z asfaltem. W momencie gdy mięknący asfalt pod ciężarem kulki (lub sama kulka) dotknie podstawy aparatu odczytujemy wartość temperatury na termometrze. Próbę przeprowadza się dwa razy a wynikiem pomiaru jest średnia arytmetyczna wyników pomiarów.

22. Opisać badanie temperatury łamliwości asfaltów.

Oznaczenie temperatury łamliwości ważne jest dla oceny właściwości plastycznych asfaltu w niskich temperaturach. Pozwala ono na określenie temperatury, w której asfalt traci swą plastyczność i staje się kruchy.

Wykonanie pomiaru przeprowadza się w aparacie Frassa(rys. 5).

Stalową blaszkę o wymiarach 40x20x0,15 mm powleka się równomiernie warstewką asfaltu grubości 0,5 mm. Następnie umieszcza się ją w uchwycie aparatu i przez obroty korbką powoduje się zginanie blaszki. Cały przyrząd wraz z termometrem wstawia się do odpowiedniego naczynia szklanego chłodzonego tak, by ubytek temperatury nie przekraczał 1 ^oC/min. Blaszkę z badanym asfaltem należy zginać co jeden stopień spadku temperatury, aż do pęknięcia warstwy asfaltu.

Zginanie blaszki należy rozpocząć w temperaturze o 10 ^oC wyższej niż spodziewana (odczytana z normy) temperatura łamliwości.

Badanie przeprowadza się co najmniej trzykrotnie, a wynikiem jest średnia arytmetyczna wyrażona z dokładnością do 1 ^oC.

23. Opisać badanie penetracji asfaltów.

Oznaczenie przeprowadza się za pomocą penetrometru (rys.1).

Penetrometr składa się z:

- igły penetracyjnej o średnicy 1 mm [1]

- tarczy ze skalą 0-360Pen (1Pen=0,1 mm) [2]

- przycisku do zwalniania igły [3]

Badanie przeprowadza się w temperaturze 25 ^oC pod obciążeniem 100 g. Po ustawieniu w aparacie naczynia z pierścieniem metalowym, wypełnionym asfaltem, zanurzonego w wodzie, ustawia się igłę penetrometru, tak, aby stykała się z powierzchnią asfaltu. Następnie zwalnia się igłę przyciskiem i po 5 sekundach odczytuje się wynik pomiaru, głębokość zagłębienia się igły w asfalcie.. Próbę przeprowadza się trzykrotnie, zmieniając położenie pierścienia po każdej próbie. Za wynik pomiaru przyjmuje się średnią arytmetyczną pomiarów z dokładnością do jedności.

24. Opisać sposób oznaczania ścieralności materiałów kamiennych.

Do wykonania oznaczenia twardości (odporności na zarysowania) marmuru użyto zestawu rylców wykonanych z następujących materiałów:

1. Talk

2. Gips

3. Kalcyt

4. Fluoryt

5. Oral

6. Ortolaz

7. Kwarc

Po przeprowadzeniu badania stwierdza się, po zarysowaniu którym materiałem powstaje trwała rysa na powierzchni badanej próbki. Twardość w skali Mohsa określona jest jako numer „rylca” mniej twardego od tego, który pozostawił trwałą rysę.

25. Wymienić rodzaje badań właściwości fizykomechanicznych materiałów skalnych przeznaczonych na płyty posadzkowe zewnętrzne oraz badań materiałów skalnych na płyty posadzkowe wewnętrzne.

Wspólnie dla płyt na posadzki zewnętrzne i wewnętrzne:

• gęstość

• gęstość pozorna

• porowatość

• szczelność

• nasiąkliwość wagowa

• mrozoodporność

• wytrzymałość na ściskanie

• ścieralność

• twardość

• wytrzymałość na uderzenie (udarność)

Dla posadzek wewnętrznych:

- możliwość uzyskania poleru

Dla posadzek zewnętrznych:

• odporność na niszczące działanie atmosfery

26. Wyjaśnić jakim testom poddawane są szyby budowlane bezpieczne oraz o zwiększonej odporności na włamanie. Podać zasady stosowanych testów.

27. Wymienić rodzaje badań wykonywanych dla kształtek szklanych.

• sprawdzenie wymiarów

• sprawdzenie barwy

• sprawdzenie dopuszczalnych wad

• sprawdzenie zdolności rozpraszania światła

28. Wymienić rodzaje badań przeprowadzanych dla polistyrenu ekspandowanego.

1. Naprężenia ściskające przy 10% odkształceniu względnym, nie mniej niż,

2. Stabilność wymiarów w temp. 70 st., po 48 h., nie więcej niż,

3. Współczynnik przewodności cieplnej w temp. 23 st., wartość maksymalna,

4. Chłonność wody po 24 h., nie więcej niż,

5. Wytrzymałość na rozciąganie siłą prostopadłą do powierzchni.

29. Wymienić rodzaje badań przeprowadzanych dla powłok malarskich.

Zdolność krycia

Lepkość

Twardość rysowa powłoki

Odporność na uderzenie powłoki

30. Podać zasadę badania lepkości farb kubkiem Forda.

Oznaczenie przeprowadza się za pomocą przyrządu : kubka Forda.

Jest to jedna z podstawowych wielkości charakteryzujących wyroby malarskie. Często błędnie nazywana gęstością farby (mówimy, że farba jest gęstsza lub rzadsza, a powinniśmy mówić, że ma wyższą lub niższą lepkość). Lepkość mierzona jest odpowiednio dobranym kubkiem cylindrycznym. Najpopularniejszy z nich to tzw. kubek Forda - napełnia się go farbą i mierzy czas, w jakim wypłynie ona z kubka. Im farba w potocznym rozumieniu gęstsza, tym dłużej wypływa z kubka.

W zależności od tego jak wysoką lepkość ma wyrób używa się do jej pomiaru różnego rodzaju kubków. Jak już wcześniej wspomniano najpopularniejszy jest kubek Forda o średnicach otworu 4 lub 6mm. Służy on do pomiaru lepkości takich wyrobów jak np. emalie rozpuszczalnikowe do drewna i metalu. Do pomiaru lepkości wyrobów o znacznie wyższej lepkości np. farb emulsyjnych, służą kubki o innej budowie - kubki cylindryczne o średnicach otworów 6 lub 8mm. Dla bardzo gęstych wyrobów np. szpachlówek gotowych nie wystarczają nawet takie kubki i dlatego należy użyć specjalnego obciążnika, który wyciśnie; szpachlę z kubka. Ale to nie wszystko - istnieją specyficzne wyroby farbiarskie o konsystencji żelu lub galarety (farby tiksotropowe). Do pomiaru lepkości takich wyrobów służą tzw. wiskozymetry. W uproszczeniu mierzą one opór jak stawia ciecz (farba) obracającemu się w niej metalowemu prętowi o określonej średnicy.

---