Методические указания к выполнению лабораторных работ ОП 01. Основы материаловедения по профессии 08.01.07. Мастер общестроительных работ

ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«БЕЛГОРОДСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
обучающимся по выполнению лабораторных работ
ОП 01. Основы материаловедения
профессия: 08.01.07 Мастер общестроительных работ.
Белгород, 2015 г.
Одобрено предметно-цикловой комиссией строительного профиля
Протокол № _____
от «__» _____________2015 г.
Председатель предметно-
цикловой комиссии
______________________
подпись Ф.И.О.
Разработано на основе
рабочей программы
ОП 01.Основы материаловедения
по профессии
08.01.07 Мастер общестроительных работ
Заместитель директора по учебно-
методической работе ______________________
подпись Ф.И.О.
Составитель:
Белоусова Анна Николаевна, преподаватель ОГА ПОУ «БСК»
Рецензент: ____________________________________________________________
Ф.И.О., ученая степень, звание, должность, наименование ПОО
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Главная цель лабораторных занятий (ЛЗ) – формирование у обучающихся умений, связанных с  основой деятельности будущего рабочего
Деятельность в условиях современного производства требует от квалифицированного рабочего применения самого широкого спектра человеческих способностей, развития неповторимых индивидуальных физических и интеллектуальных качеств, которые формируются в процессе непрерывной практической работы. Навыки, необходимые для будущей профессии, приобретаются в процессе практических занятий. Лабораторные задания к занятиям составлены таким образом, чтобы способствовать развитию творческих способностей обучающихся  и предназначены для формирования умений, навыков, профессиональных компетенций, необходимых для учебной работы, а также для выполнения различных трудовых заданий в учебных мастерских и  производственной деятельности.
Общая структура лабораторных занятий включает:
– вводную часть (объявляется тема занятия, ставятся цель кзанятию, проводится обсуждение готовности обучающихся к выполнению заданий, выдается задание,  обеспечение дидактическими материалами);
– самостоятельную работу (определяются пути выполнения задания,разбираются основные алгоритмы выполнения задания на конкретном примере, выполняется задание, в конце работы делаются выводы.);
– заключительную часть (анализируются результаты работы по предложенным критериям, выявляются ошибки при выполнении задания и определяются причины их возникновения, проводится рефлексия собственной деятельности).
ПЗ защищается, в конце ее выполнения.
При проведении лабораторных занятий используются следующие виды
деятельности обучающихся, формирующие общие и профессиональные компетенции:
– индивидуальная работа по выполнению заданий;
– работа в паре по взаимообучению и взаимопроверке при решении заданий;
– коллективное обсуждение проблем и решение заданий под руководством преподавателя.
 
ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
№
п/пНаименование тем учебной дисциплины Темы внеаудиторных самостоятельных работ Кол-во часов Источник информации
1 Тема 1.1 . Основные сведения о строительных материалах и их свойствах Лабораторная работа № 1
«Определение влажности и плотности твердых строительных материалов» 2 http://www.bestreferat.ru/referat-112928.html
Лабораторная работа № 2
«Определение морозостойкости и водопоглощения строительных материалов» 2 http://www.bestreferat.ru/referat-112928.html
Лабораторная работа № 3
«Определение прочности материалов при сжатии» 1 http://www.bestreferat.ru/referat-112928.html
2 Тема 2.1. Природные и искусственные камни. Лабораторная работа № 4
« Определение по образцам кирпича, керамических камней и облицовочных изделий, правильности их формы, размеров.»2 http://www.bestreferat.ru/referat-112928.html
3 Тема 2.2. Вяжущие материалы и добавки Лабораторная работа № 5
«Определение марки и сроков схватывания цемента»
2 http://www.studfiles.ru/preview/2552497/
4 Тема 2.4. Растворы
Лабораторная работа № 6
«Испытание образцов раствора на прочность» 2 http://tehnorma.ru/gosttext/gost/gost_2142.htm
5 Тема 2.5 Бетоны Лабораторная работа № 7
Определение подвижности бетонных смесей. 1 http://pandia.ru/text/78/192/60320.php
6 Тема 4.1. Металлы и сплавы для строительных конструкций Лабораторная работа №8
Определение твердости металлов и сплавов 1 http://www.bestreferat.ru/referat-405140.html
ИТОГО 13 Критерии оценки результата
Оценки Критерии оценок
«5» - обучающийся подбирает необходимые для выполнения предлагаемых работ источники знаний (литература, материалы, инструменты), показывает необходимые для проведения практической работы теоретические знании . Правильно оформлена практическая часть работы -аккуратно выполнен эскиз, соблюдена технологическая последовательность выполнения данного вида работ, правильно подобраны инструменты, инвентарь, приспособления; конкретна описана техника безопасности при выполнении данного вида работ. Работа оформлена аккуратно.
«4» - лабораторная работа выполняется обучающимся в полном объёме и самостоятельно. Обучающийся использует указанные преподавателем источники информации. Могут быть неточности и небрежность в оформлении работы. Работа показывает знания обучающимися основного теоретического материала, но имеются незначительные ошибки при оформлении практической части роботы.
«3» - обучающийся выполняет и оформляет лабораторную работу полностью с помощью преподавателя или хорошо подготовленных и уже выполнивших на «отлично» данную работу других обучающихся
«2» - лабораторная работа не выполнена полностью за отведенное время по неуважительной причине.
Лабораторная работа № 1
«Определение влажности и плотности строительных материалов»
Опыт №1. Определение истинной плотности материала
Цель работы: определение истинной плотности керамического кирпича пикнометрическим методом. Оценка правильности полученного результата.
Материалы и оборудование
- тонкомолотый порошок керамического кирпича, высушенный до постоянной массы (30-40 г);
- дистиллированная вода;
- пикнометр – калиброванная мерная колба (рис.2);

Рис.2
- весы технические с разновесами;
- пипетка;
- песчаная баня;
- стеклянная воронка;
- фильтровальная бумага;
- сухая салфетка.
Теоретическая часть.
Истинная плотность – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот).
,
где  - истинная плотность, г/см3 ; - масса материала в абсолютно плотном состоянии, г.


 - объем материала в абсолютно плотном состоянии, см3 ; - объем материала в естественном состоянии, см3 ; - объем пор, заключенных в материале, см3 .
Методика выполнения работы:
- взвесить пустой пикнометр - , г;
- взвесить пикнометр с материалом (15-20 г) - , г;
- долить в пикнометр воды на ¼ широкой части колбы и прокипятить содержимое 7-10 мин для удаления вовлеченного воздуха на песчаной бане, поворачивая пикнометр вокруг оси в наклонном положении при легком постукивании о колбу пальцем;
- охладив пикнометр, долить в него дистиллированную воду до метки;
- взвесить пикнометр с водой и материалом - , г;
- освободить пикнометр от содержимого и тщательно промыть водой;
- залить пикнометр дистиллированной водой до метки и взвесить - ,
Перед взвешиванием пикнометр снаружи досуха протереть салфеткой.
- рассчитать истинную плотность.
Взвешивание производить с точностью до 0,01 г. Опыт повторить трижды.
Примечание: работа должна выполняться с особой тщательностью, так как ошибка во взвешивании даже в 0,01 г влечет за собой получение неверного результата.
Лабораторный журнал:
№ опыта Масса пикнометра, гМасса материала Объем материала, см3 Плотность

пустого С материалом с материалом и водой с водой г/см3 кг/м3
-m1 1 2 3 Истинную плотность вычисляют как среднее арифметическое 3-х определений.
Опыт №2. Определение влажности материалов
Цель работы: определить влажность песка
 Материалы и оборудование:
- кварцевый песок;
- бюксы;
- сушилка радиационная;
- эксикатор;
- технические весы с разновесами.
Теоретическая часть.
Гигроскопичность это способность материала поглощать и конденсировать влагу из окружающего воздуха. Оценивается влажностью.
Влажность – это содержание влаги в материале в данный момент времени.
Расчетная формула:
 или ,
где m вл – масса материала в естественном состоянии, г;
m – масса сухого материала, г.
Материалы и оборудование:
- кварцевый песок;
- бюксы;
- сушилка радиационная;
- эксикатор;
- технические весы с разновесами.
Методика выполнения работы:
- взвесить пустой бюкс – m 1 , г;
- взвесить бюкс с влажным песком – m 2 , г;
- поместить бюкс с песком в радиационную сушилку на 10 мин;
- охладить бюкс с песком в эксикаторе и взвесить – m 3 , г;
- сушку производить до постоянной массы;
- рассчитать влажность песка.
За конечный результат принять среднее арифметическое из 3-х параллельных определений при условии, что относительное отклонение отдельного результата от среднего значения не превышает 5%.
Лабораторный журнал:
№ Масса бюкса, гМасса бюкса с сухим песком, гВлажность, %

пустого с влаж. песком m1 m2 1 2 3 Заключение:
Вопросы к защите:
1. Что такое плотность?
2. Чему равна истинная плотность?
3. С помощью чего находят истинную плотность?
В чем заключается методика определения истинной плотности?
4. Что такое гидроскопичность?
5. Что такое влажность и чему равна?
В чем заключается методика определения влажности?
Лабораторная работа № 2
«Определение морозостойкости и водопоглощениястроительных материалов»
Опыт №1. Определение морозостойкости материалов
Цель работы : определить марку по морозостойкости цементного бетона. Познакомиться с методами ее определения.
Материалы и оборудование:
- образцы-кубы тяжелого цементного бетона;
- ванны для насыщения образцов в жидкой среде;
- торговые весы с разновесами;
- гидравлический пресс;
- морозильная камера;
- ванна для размораживания.
Теоретическая часть:
Морозостойкость – это свойство насыщенного водой или раствором соли материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без значительных признаков разрушения и снижения прочности. Количественная характеристика морозостойкости – марка по морозостойкости (F ), которая показывает число циклов попеременного замораживания и оттаивания насыщенного в жидкой среде материала, при которых потери прочности и массы не превышают указанных в ГОСТе и СНиПах значений.
; 
 - потеря прочности и массы, насыщенного в жидкой среде образца, после i циклов замораживания и оттаивания, %; - предел прочности при сжатии(в МПа) и масса (в г) образца после n циклов замораживания и оттаивания образца;
 - предел прочности при сжатии (в МПа) и масса образца (в г), насыщенного в жидкой среде, до замораживания.
Для каждого материала устанавливают марки по морозостойкости. Марка обозначается буквой F , после которой указывается минимальное число циклов, которое должен выдержать материал (например, F100).
Марка по морозостойкости (F ) для тяжелого цементного бетона – это количество циклов попеременного замораживания и оттаивания насыщенного водой стандартного образца, при которых потеря прочности не превышает 5%, а для бетона дорожных и аэродромных покрытий, кроме того, потеря массы не более чем на 3% (ГОСТ ……).
Стандарт устанавливает три метода контроля морозостойкости:
I – для бетонов, кроме дорожных и аэродромных;
II – для дорожных и аэродромных бетонов и ускоренный для других бетонов;
III – ускоренный для всех видов бетона.
Образцы насыщают в жидкой среде по следующей схеме:
На 1/3 высоты - 24 часа, на 2/3 высоты – на 24 часа, целиком – на 48 часов.
Соотношение между марками бетона по морозостойкости, установленными различными методами, приведены в ГОСТ 10060-95.
Методы контроля морозостойкости.
Метод Размеры образцов, смТемпературный режим, время и среда Число образцов
насыщения замораживания оттаивания основных
(после замо-раживания) контрольных
(насыщен.водой)
I 10х10х10
или
15х15х15 Вода
t = 18+20
96 ч Воздух
t = -18+ 2 0 С=2,5+ 0,5 ч Вода
t = 18+ 20 C
=2+0,5 ч 6 3
II 10х10х10
или
15х15х15 5% р-р 
t=18+ 2 0С
=96 ч Воздух
t = -18+ 2 0 С=2,5+ 0,5 ч 5% р-р 
t=18+ 2 0С
=2,5+0,5 ч 6 3
5% раствор 
III 70х70х70 t=18+ 2 0С
=96 ч Понижение до -50-550 С-2,5 ч
выдержка при -50-550 С– 2,5 ч
подъем до -10 0 С – 2,5 ч t=18+ 2 0С
=2,5+0,5 ч 6 3
Методика проведения работы.
- контрольные образцы через 2-4 ч после извлечения из ванны испытать на сжатие.
- основные образцы загрузить в морозильную камеру в контейнере или установить на сетчатый стеллаж камеры таким образом, чтобы расстояние между образцами, стенками контейнеров и вышележащими стеллажами было не менее 50 мм. Началом замораживания считать момент установления в камере требуемой температуры;
- число циклов переменного замораживания и оттаивания, после которых должно проводиться испытание прочности на сжатие образцов бетона после промежуточных и итоговых испытаний, установить в соответствии с таблицей ГОСТ 10060.0. В каждом возрасте испытать по шесть основных образцов.
- образцы испытать по режиму, указанному в таблице.
- образцы после замораживания оттаять в ванне с водой при температуре (18±2)°С. При этом образцы должны быть погружены в воду таким образом, чтобы над верхней гранью был слой воды не менее 50 мм.
Исходные расчетные данные выдаются каждому студенту преподавателем на специальных карточках для бетона определенной марки.
Лабораторный журнал.
Кол-во циклов
замор-оттаив.
nR сж,
МПа Потеря прочности Масса образца
, ,гПотеря массы
МПа ,
г
0 50 … nПолученные расчетные данные обработать в виде графиков:
 и 
По построенным кривым определить морозостойкость бетона – допустимое число циклов замораживания и оттаивания, при которых потеря прочности равна 5% и потеря массы 3%. Установить марку бетона по морозостойкости – F , в соответствии с указанными марками в ГОСТе, как ближайшее количество циклов, найденных по графикам.
Марка по морозостойкости для дорожного и аэродромного бетона устанавливается как ближайшее круглое число циклов, менее или равное опытному, при котором:
 и 
для всех остальных видов бетона учитывается только потеря прочности.

Опыт №2. Определение водопоглощения материалов
Цель работы: определение водопоглощения керамического кирпича. Оценка правильности полученных результатов.
Материалы и оборудование:
- керамические кирпичи;
- торговые весы с разновесами;
- штангенциркуль и линейка;
- ванна с водой.
Теоретическая часть.
Водопоглощение – свойство материала поглощать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней. Водопоглощение может быть массовым и объемным:
Массовое водопоглощение – это отношение массы поглощенной материалом воды при стандартных условиях к массе сухого материала в %:

Объемное водопоглощение – это отношение объема поглощенной материалом воды при стандартных условиях к объему материала в сухом состоянии в %:
,
где Bm – массовое водопоглощение, %;Bv – объемное водопоглощение, %;m н - масса материала, насыщенного водой при стандартных условиях, г;
m – масса воздушно-сухого материала, г;
V – объем воздушно-сухого материала, см3 ; - объем поглощенной воды.
Соотношение между массовым и объемным водопоглощением:
; Bv = dBmМетодика выполнения работы:
- высушить кирпичи (3 шт) до постоянной массы при температуре 105-110 0 С (разность результатов 2-х последовательных взвешиваний не более 0,2%). Взвешивание произвести после полного остывания кирпичей – m , г;
- измерить геометрические размеры кирпичей с точностью до 0,1 см;
- произвести насыщение кирпичей водой при температуре воды 15-20 0 С в течение 48 часов при уровне воды на 2-10 см выше верха кирпичей;
- обтерев кирпичи влажной тканью, немедленно взвесить их – m н , г.
Взвешивать с точностью до 1 г.
Лабораторный журнал:
№
п/пМасса кирпича, гГеометрические размеры, смОбъем кирпича,
см3
V = lbhВодопоглощениесухого
mнасыщ.
водой
m ндлина
l, см ширина
b, см Высота
h,, см массовое
Bmобъемное
Bv1 2 3 Заключение:
Показатели Водопоглощение, %
массовое объемное
Опыт Стандартные значения Полученные результаты водопоглощения по массе ( ) и объему ( ) керамического кирпича лежат в пределах стандартных значений (требования ГОСТ приведены в приложении 1).
Приложение 1.
Вид керамического кирпича Средняя плотность, кг,м3 Пористость, %
Обыкновенный 1600-1900 26-38
Условно-эффективный 1400-1600 38-46
Эффективный 600-1400 46-76
Вопросы к защите:
Что такое морозостойкость?
Сколько существует методов контроля морозостойкости? Какие именно?
Как обозначается марка по морозостойкости?
В чем заключается методика определения морозостойкости?
Что такое водопоглощение?
Назовите отличия массового водопоглощенияот объемного.
В чем заключается методика определения водопоглощения.
Лабораторная работа № 3
«Определение прочности материалов при сжатии»
Цель работы : изучить принцип действия гидравлического пресса и приобрести навыки работы на нем. Произвести испытание на сжатие материалов и сделать вывод о их прочностной эффективности.
Материалы и оборудование:
- образцы различных материалов;
- гидравлический пресс;
- штангенциркуль;
- весы с разновесами.
Теоретическая часть.
Прочность – свойство материала сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, которые возникают под действием внешних факторов (силовых, тепловых и т.д.), не разрушаясь.
Прочность материала оценивается пределом прочности, который условно равен максимальному напряжению, возникшему в материале под нагрузкой, вызвавшей разрушение материала.
На практике предел прочности определяют путем разрушения стандартных образцов при сжатии, изгибе или разрыве.
Предел прочности при сжатии:
,
где N – разрушающая нагрузка, Н (или кгс);
А – площадь поперечного сечения образца, м2 (или см2 ).

Существует следующая зависимость между единицами измерения:
, 
Для оценки прочностной эффективности материала часто используют коэффициент конструктивного качества (к.к.к.), который определяют по формуле:
,
где R – предел прочности при сжатии, МПа;
d – относительная плотность.
Наиболее эффективными являются материалы, имеющие наименьшую плотность и наиболее высокую прочность.
Методика выполнения работы:
- взвесить образец с точностью до 1 г;
- определить геометрические размеры образцов с точностью до 0,01 см;
- провести испытание образцов на сжатие на гидравлическом прессе:
- установить образец на нижнюю опорную плиту пресса точно по ее центру;
- установить на ноль стрелки силоизмерителя;
- опустить верхнюю опорную плиту с помощью винта для плотного закрепления образца между опорными плитами;
- включить насос пресса, предварительно убедившись, что вентиль сброса масла закрыт, и дать на образец нагрузку, отрегулировав скорость ее приложения (зависит от вида материала и размеров образца);
- зафиксировать момент разрушения образца, при котором стрелка силоизмерителя останавливается и начинает двигаться обратно;
- выключить пресс и открыть вентиль сброса масла, вентиль подачи масла закрыть;
- поднять верхнюю опорную плиту, убрать разрушенный образец и тщательно очистить плиту от остатков материала.
Каждый материал испытать не менее, чем на трех образцах.
Лабораторные журналы:
ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ ПРИ СЖАТИИ.
№ Материал Размеры поперечного сечения, смПлощадь поперечного сечения образца,см2
Разруш. нагрузка,
кгс
N Предел прочности

а кгс/см2МПа
1 2 3 КОЭФФИЦИЕНТ КОНСТРУКТИВНОГО КАЧЕСТВА.
№
Материал Размеры образца Масса образца,
m , г Относ. Плотн.
R сж ,МПа к.к.к.==
площадь
А, см2высота
h , см объем
V =А h , см3 1 2 3 Заключение : Сравнить образцы по величине к.к.к. и объяснить причины различия.
Вопросы к защите:
Что такое прочность?
Чему равен предел прочности?
Коэффициент конструктивного качества (к.к.к.)
В чем заключается методика определения предела прочности?
На чем измеряют прочность при сжатии?
Лабораторная работа №4
« Определение по образцам кирпича, керамических камней и облицовочных изделий, правильности их формы, размеров.» Цель работы: дать заключение о соответствии показателей внешнего вида и геометрических размеров ГОСТ-530-2012.
Материалы и оборудование - образцы кирпича. Эталон - нормально обожженный кирпич. - угольники деревянные, линейки, молоток, весы торговые с гирями. - штангенциркуль.
Теоретическая часть.
Керамический кирпич изготовляют из легкоплавких глин двумя способами: пластическим и полусухим. Технологический процесс производства кирпича пластическим способом состоит из следующих операций: подготовки сырьевой массы, формования, сушки и обжига. Кирпич одинарный полнотелый изготовляют с размером 250х120х65 мм (рис. 1) и утолщенный пустотелый размером 250х120х88 мм.
По форме, размерам и объемной массе кирпич должен соответствовать требованиям ГОСТ.
lefttop
Рис. 1. Керамический кирпич: 1 — постель,
2 — ложок, 3 — тычок

Внешним осмотром устанавливают наличие недожога и пережога в контролируемом кирпиче, для чего сравнивают отобранные образцы с эталоном (нормально обожженным кирпичом). Более светлый цвет кирпича, чем у эталона («алый кирпич»), и глухой звук при ударе по кирпичу молотком указывает на наличие недожога. Пережженный кирпич характеризуется оплавлением и вспучиванием, имеет бурый цвет и, как правило, искривлен. Недожженный и пережженный кирпичи являются браком.
П88 мм) на всю толщину кирпича протяженностью по ширине кирпича до 30 мм включительно — не более одной (кирпич, имеющий сквозную трещину протяженностью более 30 мм, относится к половняку);отбитости или притупленности ребер и углов размером по длине ребра не более 15 мм — не свыше двух.65 и 250о форме и внешнему виду кирпича стандартом допускаются следующие отклонения: искривление граней и ребер кирпича по постели — не более 3 мм и по ложку — не более 4 мм; сквозные трещины на ложковых гранях (т.е. на сторонах размером 250Методика выполнения работы:
Для внешнего осмотра и обмера бригада студентов получает кирпичи, для каждого из которых выполняет следующие определения:
Измеряет масштабной линейкой с точностью до 1 мм длину, ширину, толщину кирпича т определяют отклонения от стандартных размеров, которые записываются в лабораторный журнал.
Определяют по постели и по ложку искривления граней (рис. 2), после чего измеряют с точностью до 1 мм наибольший зазор между соответствующими гранями кирпича и ребром приложенного металлического треугольника. Величина зазора заносится в лабораторный журнал.
Определяют наличие сквозных трещин на ложковых гранях и измеряют наибольшую протяженность этих трещин по постели кирпича, число сквозных трещин и наибольшую длину отбитости или притупленности записывают в лабораторный журнал.
Определяют наличие и измеряют наибольшую длину отбитости или притупленности ребер и углов кирпича.
Устанавливают степень обжига путем простукивания молотком удерживаемого на весу кирпича. Недожог при этом издает глухой звук, а пережог – очень звонкий.

Рис. 2. Измерение искривления поверхности и ребер кирпича:
1 — стальной угольник, 2 — кирпич, 3 — стальная линейка
Лабораторный журнал:
Показатели внешнего вида 1-й кирпич 2-й кирпич 3-йкирпич
1. Отклонение от линейных размеров, мм— по длине
— по ширине
— по толщине 2. Искривление граней и ребер, мм— по постели
— по ложку 3. Трещины сквозные на ложковых гранях на всю толщину:
— протяженность по постели, мм— количество 4. Отбитость или притупленность ребер и углов:
— протяженность по постели, мм— количество 5. Недожог и пережог Заключение : Выяснить соответствуют ли образцы требованиям ГОСТ.
Вопросы к защите:
Как называются грани кирпича и чему он равны?
Как измеряют искривления поверхности и ребер?
Как выявляют недожог или пережог кирпича?
На основании чего дают заключение о соответствии показателей внешнего вида и геометрических размеров?
Лабораторная работа № 5
«Определение марки и сроков схватывания цемента»
Цель работы: Углубление знаний строительных свойств портландцемента и изучение стандартных методов их лабораторного определения.
Теоретическая часть.
Портландцемент представляет собой гидравлическое вяжущее вещество — продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса. Клинкер получают обжигом до спекания сырьевой смеси глины и известняка при температуре около 1500°С. При обжиге известняк разлагается и образует окись кальция CaO, а химический состав глины представлен в основном окисламиSiO2,Al2O3,FeO3SiO. При температуре обжига окислы глины и кальция взаимодействуют между собой, образуя четыре главных минерала портландцементного клинкера: трехкальциевый силикат — 3CaO2(C3S);SiOдвухкальциевый силикат — 2CaO2(C2S);
Alтрехкальциевый алюминат — 3CaO2O3(C3A);
Alчетырехкальциевый алюминат — 4CaO2O3Fe2O3(C4AF).
Свойства портландцемента зависят от процентного содержания в клинкере каждого минерала.
На скорость твердения цемента и его активность влияет тонкость помола. Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании его через сито с сеткой № 008 проходила не менее 85% пробы, взятой для просеивания.
Начало схватывания цемента должно наступать не ранее чем через 45 мин., а конец схватывания — не позднее чем через 10 час от начала затворения.
Марка цемента определяется пределом прочности при изгибе и сжатии образцов, испытанных через 28 суток с момента изготовления.
Прочностные характеристики цементов для соответствующих марок приведены в табл. 1.
Таблица 1
Цемент марка Предел прочности в возрасте 28 суток, МПа
при изгибе при сжатии
Портландцемент ипортландцемент с минеральными добавками 400
500
550
600 5,5
6,0
6,2
6,5 40
50
55
60
Шлакопортландцемент300
400
500 4,5
5,5
6,0 30
40
50
Опыт № 1. Определение нормальной густоты цементного теста
Нормальная густота цементного теста определяется при помощи прибора Вика. Прибор Вика (рис. 1) имеет цилиндрический металлический стержень 1, свободно перемещающийся в обойме станины2. Для закрепления стержня на требуемой высоте служит стопорное устройство3. Стержень снабжен указателем4для отсчета перемещения его относительно шкалы5, прикрепленной к станине. Шкала имеет цену деления 1 мм.

Рис. 1. Прибор Вика. 1- цилиндрический металлический стержень;2- обойма станины;3- стопорное устройство;4- указатель;5- шкала;6- пестик;7- игла
При определении нормальной густоты цементного теста в нижнюю часть стержня вставляют металлический цилиндр-пестик 6.
При определении сроков схватывания пестик заменяют иглой 7.
Размеры иглы и пестика должны соответствовать указанным на рис. 2 и 3.

Рис. 2. Игла для прибора Вика Рис. 3. Пестик для прибора Вика
2) г. Перед началом испытания проверяется свободное опускание подвижного стержня прибора, положение стрелки, которая должна стоять на нуле при соприкосновении пестика со стеклянной пластинкой. Кольцо и пластинка смазываются слоем машинного масла.Масса подвижного стержня прибора вместе с пестиком должна быть (300 Берется 400 г. испытуемого цемента, который высыпается в предварительно протертую влажной тканью сферическую металлическую чашу (рис. 4). Затем в цементе делается углубление, куда в один прием вливается отмеренная вода. Для первого пробного затворения берется 25-28 % воды от массы цемента.
После заливки воды перемешивают и растирают тесто лопаткой (рис. 5) во взаимно перпендикулярных направлениях, периодически поворачивая чашу на 90°. Продолжительность перемешивания и растирания с момента затворения цемента водой 5 минут.
После окончания перемешивания кольцо (рис. 6) быстро наполняют в один прием цементным тестом и 5-6 раз встряхивают его, постукивая пластинку о твердое основание. Поверхность теста выравнивают с краями кольца, срезая избыток теста ножом, протертым влажной тканью. Немедленно после этого приводят пестик прибора в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца и закрепляют стержень стопорным устройством, затем быстро освобождают его и предоставляют пестику свободно погружаться в тесто. Через 30 сек с момента освобождения, стержня производят отсчет погружения по шкале. Кольцо с тестом при отсчете не должно подвергаться толчкам. При несоответствующей консистенции цементного теста изменяют количество воды и вновь затворяют тесто, добиваясь погружения пестика на нужную глубину.
За нормальную густоту принимается такая консистенция цементного теста, при которой пестик не доходит до дна на 5-7 мм.
Нормальная густота цементного теста характеризуется количеством воды затворения, выраженным в процентах от веса цемента, и определяется с точностью до 0,25 %.

Рис. 4. Чашка сферической формы

Рис. 5. Лопатка для перемешивания Рис. 6. Кольцо к прибору Вика
цементного теста
Опыт №2. Определение сроков схватывания цементного теста
Сроки схватывания цементного теста определяются при помощи прибора Вика, при этом в нижний конец подвижного стержня вместо пестика вставляют иглу.
Перед началом испытания проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое отклонение прибора. Кроме того, проверяют чистоту, поверхности и отсутствие искривлении иглы. Внутренняя поверхность кольца и пластинки смазывается машинным маслом.
Приготовленное цементное тесто нормальной густоты, по методике указанной выше, укладывают в кольцо (можно использовать кольцо с цементным тестом, приготовленным для определения нормальной густоты).
Кольцо с тестом устанавливается под иглой прибора, игла доводится до соприкосновения с поверхностью теста. В этом положении закрепляют стержень стопором, затем освобождают стержень, давая игле свободно погружаться в тесто. В начале испытания, пока тесто находится в пластичном состоянии, во избежание сильного удара иглы о пластинку допускается слегка ее задерживать при погружении в тесто. Как только тесто загустеет настолько, что опасность повреждения, иглы будет исключена, игле дают свободно опускаться. Момент начала схватывания определяют при свободном опускании иглы.
Иглу погружают в тесто через каждые 10 мин, передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попадала в прежнее место. После каждого погружения иглу вытирают.
За начало схватывания принимается время от начала затворения цемента водой до момента, когда игла не доходит до дна (до стеклянной пластинки) на 2-4 мм. Концом схватывания цементного теста считают время от начала затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на 1-2 мм.
Учитывая, что конец схватывания может наступить в пределах 4-10 часов после затворения портландцемента водой, студентам сообщают сроки схватывания испытуемого цемента.
Заключение:
Вопросы к защите:
Что такое портландцемент?
Как измеряют марку цемента?
Что представляет из себя прибор Вика?
Методика определения нормальной густоты цементного теста
Определение сроков схватывания цементного теста
Лабораторная работа №6
«Испытание образцов раствора на прочность»
 Прочность раствора на сжатие должна определяться на образцах-кубах размерами 70,7х70,7х70,7 мм в возрасте, установленном в стандарте или технических условиях на раствор данного вида . На каждый срок испытания изготавливают три образца.
Материалы и оборудования:- разъемные стальные формы с поддоном и без поддона по ГОСТ 22685;- пресс гидравлический по ГОСТ 28840;- штангенциркули по ГОСТ 166;- стержень стальной диаметром 12 мм, длиной 300 мм;- шпатель (черт.4).
Шпатель для уплотнения растворной смеси

Черт.4
Теоретическая часть
Образцы из растворной смеси подвижностью до 5 см должны изготавливаться в формах с поддоном.
Форму заполняют раствором в два слоя. Уплотнение слоев раствора в каждом отделении формы производят 12 нажимами шпателя: шесть нажимов вдоль одной стороны и шесть нажимов - в перпендикулярном направлении.
Избыток раствора срезают вровень с краями формы смоченной водой стальной линейкой и заглаживают поверхность.
Образцы из растворной смеси подвижностью 5 см и более изготавливают в формах без поддона.Форму устанавливают на кирпич, покрытый газетной бумагой, смоченной водой, или другой непроклеенной бумагой. Размер бумаги должен быть таким, чтобы она закрывала боковые грани кирпича. Кирпичи перед употреблением должны быть притерты вручную один о другой для устранения резких неровностей. Применяют глиняный обыкновенный кирпич влажностью не более 2% и водопоглощением 10-15% по массе. Кирпичи со следами цемента на гранях повторному использованию не подлежат.
Формы заполняют растворной смесью за один прием с некоторым избытком и уплотняют ее путем штыкования стальным стержнем 25 раз по концентрической окружности от центра к краям.
Температура, при которой происходило замораживание, °СПродолжительность оттаивания, чДо -20 3
-30 4
-40 5
-50 6
В условиях зимней кладки для испытания растворов с противоморозными добавками и без противоморозных добавок на каждый срок испытания и каждый контролируемый участок изготавливают по шесть образцов, три из которых испытывают в сроки, необходимые для поэтажного контроля прочности раствора после 3 ч их оттаивания при температуре не ниже (20±2) °С, а оставшиеся образцы испытывают после их оттаивания и последующего 28-суточного твердения при температуре не ниже (20±2) °С. Время оттаивания должно соответствовать указанному в табл.2.
Таблица 2
Формы, заполненные растворной смесью на гидравлических вяжущих, выдерживают до распалубки в камере нормального хранения при температуре (20±2) °С и относительной влажности воздуха 95-100%, а формы, заполненные растворной смесью на воздушных вяжущих, - в помещении при температуре (20±2) °С и относительной влажности (65±10)%.. Образцы освобождают из форм через (24±2) ч после укладки растворной смеси.Образцы, изготовленные из растворных смесей, приготовленных на шлакопортландцементах, пуццолановых портландцементах с добавками замедлителями схватывания, а также образцы зимней кладки, хранившиеся на открытом воздухе, освобождают из форм через 2-3 сут.
После освобождения из форм образцы должны храниться при температуре (20±2) °С. При этом должны соблюдаться следующие условия: образцы из растворов, приготовленных на гидравлических вяжущих, в течение первых 3 сут должны храниться в камере нормального хранения при относительной влажности воздуха 95-100%, а оставшееся до испытания время - в помещении при относительной влажности воздуха (65±10)% (из растворов, твердеющих на воздухе) илив воде (из растворов, твердеющих во влажной среде); образцы из растворов, приготовленных на воздушных вяжущих, должны храниться в помещении при относительной влажности воздуха (65±10)%. При отсутствии камеры нормального хранения допускается хранение образцов, приготовленных на гидравлических вяжущих, во влажном песке или опилках.
При хранении в помещении образцы должны быть защищены от сквозняков, обогревания приборами отопления и т.п.
Перед испытанием на сжатие (для последующего определения плотности) образцы взвешивают с погрешностью до 0,1% и измеряют штангенциркулем с погрешностью до 0,1 мм.
Образцы, хранившиеся в воде, должны быть вынуты из нее не ранее чем за 10 мин до испытания и вытерты влажной тканью.Образцы, хранившиеся в помещении, должны быть очищены волосяной щеткой.
Методика выполнения работы:
Перед установкой образца на пресс с контактирующих с гранями образца опорных плит пресса тщательно удаляют частицы раствора, оставшиеся от предыдущего испытания.
Образец устанавливают на нижнюю плиту пресса центрально относительно его оси так, чтобы основанием служили грани, соприкасавшиеся со стенками формы при его изготовлении.
Шкалу силоизмерителя испытательной машины или пресса выбирают из условия, что ожидаемое значение разрушающей нагрузки должно быть в интервале 20-80% от максимальной нагрузки, допускаемой выбранной шкалой.Тип (марку) испытательной машины (пресса) и выбранную шкалу силоизмерителя записывают в журнале испытаний.
Нагрузка на образец должна возрастать непрерывно с постоянной скоростью (0,6±0,4) МПа [(6±4) кгс/см] в секунду до его разрушения.Достигнутое в процессе испытания образца максимальное усилие принимают за величину разрушающей нагрузки.
Обработка результатовПредел прочности раствора на сжатие  вычисляют для каждого образца с погрешностью до 0,01 МПа (0,1 кгс/см) по формуле
, 
где  - разрушающая нагрузка, Н; - рабочая площадь сечения образца, см.
Рабочую площадь сечения образцов определяют по результатам измерения как среднеарифметическое значение площадей двух противоположных граней.Предел прочности раствора на сжатие вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытаний трех образцов.
Результаты испытаний заносят в журнал
Лабораторный журнал:
№
обрРазмер образца,смРабочая площадь,см Показанияманометра, Н (кгс) Разруш.нагрузка,Н (кгс) Прочность отдельного образца,МПа(кгс/см) Средняя прочность в серии, МПа(кгс/см)
1 2 3 4 5 6 7
1 … Заключение:
Вопросы к защите:
Какие размеры имеет образец-куб для определения прочность раствора на сжатие?
Как подготавливаются к испытанию?
Методика определения прочности раствора на сжатие.
Что делают в условиях зимней кладки?
При какой температуре должны храниться образцыпосле освобождения из форм?
Чему равен предел прочности?
Лабораторная работа №7
Определение подвижности бетонной смеси.
Цель работы: определить подвижность бетонной смеси.
Материалы и оборудование:
Технические весы, стандартный конус, металлическая линейка, формы для изготовления образцов, штыковки, конус стандартный для определения подвижности бетона.
Теоретическая часть.
Удобоукладываемость характеризует способность бетонной смеси заполнять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней под действием силы тяжести или внешних механических воздействий. Это свойство бетонной смеси оценивают подвижностью и жесткостью.
Подвижность бетонной смеси характеризуется, измеряемой в см величиной осадки конуса.
По степени подвижности бетонной смеси подразделяют на малоподвижные, с осадкой конуса 1-3см, подвижные 4-15см, и литые более 15см.
Методика выполнения работы:
Конус устанавливают на гладкий металлический лист, заполняют его бетонной смесью через воронку в три слоя одинаковой высоты. Каждый слой уплотняют штыкованием металлическим стержнем 25 раз.
Конус во время наполнения - и штыкования должен быть вплотную прижат к листу.
Излишек бетонной смеси срезают и заглаживают поверхность. Конус плавно поднимают вертикально вверх и ставят рядом с отформованной смесью.
Осадку конуса определяют, укладывая металлическую линейку ребром наверх конуса и, измеряя расстояние от нижней грани линейки до верха бетонной смеси, с точностью до 0,5 см..Если ОК не соответствует заданной, корректируют состав бетонной смеси, увеличивая на 5-10% расход цемента и воды (если ОК меньше заданной)
или заполнителей (в противном случае), не изменяя соотношения Ц/В и П/Щ.

Определение осадки конуса
1 – форма-конус; 2 – рейка; 3 – линейка;
4 – конус из свежеприготовленной бетонной смеси

Заключение:
Вопросы к защите:
Что такое удобоукладываемость?
Какими свойствами характеризуют удобоукладываемость?
Какова методика определения подвижности бетона?
Лабораторная работа №8
Определение твердости металлов и сплавов
Цель работы: Научиться измерять твёрдость металлических образцов различными методами. Ознакомиться с условиями применения того или иного метода определения твёрдости; подготовкой образцов для измерения твёрдости; устройством приборов для измерения твёрдости. Проследить зависимость твёрдости металлов от состава сплава.
Оборудование и материалы.Прибор Бринелля. Образцы различных железоуглеродистых сплавов (сталей и чугунов); образцы из меди, алюминия и сплавов на их основе; образцы из закалённой и отпущенной стали. Наждачные круги и абразивная бумага.
Теоретическая часть
При проектировании и производстве машин, механизмов, инструментов те или иные детали должны обладать определенными механическими свойствами. Механические свойства металлов характеризуют сопротивление материала деформации и разрушению под действием внешних нагрузок. Практически все методы определения механических свойств являются разрушающими. Для проведения испытаний необходимы специальные машины, процессы испытания довольно длительны, особенно если учесть весьма продолжительный процесс изготовления специальных образцов.
Механические свойства и физические свойства зависят от многих факторов: от состава материала, вида обработки (пластической деформации, термической обработки). Поэтому в процессе изготовления тех или иных деталей необходимо контролировать свойства, особенно механические. Как отмечено ранее, обычные методы испытания механических свойств не могут быть использованы на промежуточных стадиях изготовления деталей вследствие длительности и дороговизны изготовления образцов, длительности самого процесса испытания. В этом случае пользуются методами определения твёрдости.
Твёрдость имеет большое практическое значение, так как она отражает многие рабочие свойства материала, например, сопротивляемость истиранию, режущие свойства, способность обрабатываться шлифованием или резанием, выдерживать местные давления и т. д. Кроме того, по твёрдости можно судить и о других механических свойствах (например, о прочности на разрыв). Следовательно, между твёрдостью и другими свойствами материалов существует определенная связь, подтверждаемая практикой.
Широкое распространение испытаний материалов на твёрдость объясняется тем, что при этом не требуется изготовления специальных образцов; методика испытаний весьма проста и может осуществляться непосредственно на готовой детали без разрушения.
Большинство методов определения твёрдости основано на принципе вдавливания в испытуемый материал твёрдых тел (закалённого стального шарика, алмазного конуса или алмазной пирамиды) и последующего измерения размеров отпечатков. Поэтому часто твёрдость определяют, как способность материала сопротивляться внедрению в него другого тела. Однако такое определение не является общим, так как существуют и другие методы определения твёрдости, основанные не на вдавливании, а на царапании, качании маятника, динамическом методе и других принципах.
Наиболее широко практикуются испытания твёрдости по Бринеллю, по Роквеллу, по Виккерсу и метод определения микротвердости. Во всех перечисленных методах при вдавливании индентора происходит пластическая деформация испытуемого материала под индентором. Чем больше сопротивление материала пластической деформации, тем на меньшую глубину проникает индентор и тем выше твёрдость.
По Бринеллю определяют твёрдость относительно мягких материалов: цветных металлов и их сплавов, отожжённых сталей и любых чугунов (кроме белого).
По Роквеллу чаще всего определяют твёрдость очень твёрдых материалов: закалённых сталей, твёрдых сплавов, керамики, твёрдых покрытий, в том числе наплавленных слоев достаточной глубины на сталях и чугунах. Но на приборе Роквелла можно определять твёрдость и сравнительно мягких материалов.
Метод Виккерса используется для испытания твёрдости деталей малой толщины или тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твёрдость. Реже этот метод применяется для измерения твёрдости твёрдых и мягких материалов.
Методом микротвердости обычно измеряется твёрдость в пределах отдельных зёрен или очень тонких слоев. Два последних метода чаще всего используются в исследовательских работах.
Задания и методические указания
Прежде чем приступить к измерению твёрдости образца, необходимо выбрать методику определения твёрдости (Бринелль, Роквелл). Для этого необходимо знать, в каком состоянии находится данный образец или деталь (в отожжённом или закалённом). Если нет данных, то для ориентировки можно попробовать определить твердость обыкновенным напильником. Если напильник скользит по поверхности или лишь незначительно царапает металлическую поверхность, то образец имеет высокую твёрдость, и тогда следует применять метод определения твёрдости по Роквеллу. Если же образец хорошо режется напильником (легко снимается часть металла), то он имеет сравнительно низкую твёрдость, и тогда следует применять метод определения твёрдости по Бринеллю.
После выбора метода испытания необходимо подготовить образец для испытания. При использовании метода Бринелля образец подготавливают так, чтобы его поверхности (испытуемая и опорная) были параллельны и не имели окалины, ржавчины и других неровностей, влияющих на результат испытания. Это достигается (при необходимости) обработкой резанием, зачисткой или обработкой указанных поверхностей наждачной бумагой, наждачным кругом или напильником без разогрева. Минимальная толщина образца должна быть не менее 10-ти кратной глубины отпечатка.
При определении твёрдости по Роквеллу поверхности образцов (испытуемая и опорная) зачищаются на мелкой наждачной шкурке или на мелкозернистом шлифовальном круге. Зачистка не должна сопровождаться нагревом образца выше 150 °С. Опорная поверхность образца должна обеспечивать плотное и устойчивое прилегание его к опорному столику.
При определении твёрдости по методу Виккерса и микротвёрдости испытуемая поверхность образцов обязательно шлифуется и полируется (иногда для определения микротвёрдости отдельных зёрен шлиф подвергается травлению). Опорную поверхность достаточно зачистить на наждачной бумаге. При любом методе испытания образец не должен сдвигаться, качаться или деформироваться, на нем не должно быть грубых царапин, забоин, следов предыдущих испытаний.
Результаты испытания твёрдости по Бринеллю вносятся в табл. 1.
Методика выполнения работ.
Твёрдость по методу Бринелля. Определение твёрдости по Бринеллю основано на вдавливании в испытуемый материал стального шарика и последующего измерения диаметра отпечатка (рис. 1).
Твёрдость по Бринеллю (НВ) выражается отношением взятой нагрузки Р к площади поверхности отпечатка F:
Рис. 1
.(1)
Если вычислить поверхность отпечатка, имеющего форму шарового сегмента, то НВ определится формулой
,(2)
где Р – приложенная нагрузка, кгс; D – диаметр шарика, мм; d – диаметр отпечатка, мм.
Размер шарика выбирается в зависимости от толщины испытуемого образца: шарики стандартных размеров имеют диаметры 10 мм, 5 мм или 2,5 мм.
Нагрузка на шарик выбирается в зависимости от рода материала и должна быть пропорциональна квадрату диаметра шарика. Условные стандартные нормы, принятые для различных материалов:
для стали и чугуна Р= 30D2,
для меди и медных сплавов P= 10D2,
для баббитов и свинцовистых бронз Р= 2,5D2.
Более подробные сведения по выбору нагрузки и времени ее приложения для различных материалов приводятся в соответствующей таблице в лаборатории испытания твёрдости.
Для получения достоверных данных при измерениях твёрдости размер отпечатка должен находиться в пределах
4012565254000,2D<d< 0,6D(3)
Диаметр отпечатка измеряют с помощью лупы Бринелля или микроскопа в двух взаимно перпендикулярных направлениях и определяют как среднее арифметическое из двух измерений. Лупа имеет шкалу, малое деление которой равно 0,05 мм (цена деления). На рис. 2 показано измерение диаметра отпечатка с помощью лупы.
По результатам измерения диаметра отпечатка на данном материале твёрдость по Бринеллю определяется с помощью формулы (2) или по таблице определения чисел твёрдости по Бринеллю (таблица приводится в Приложении 1).
Как отмечалось ранее, между механическими свойствами (в частности, пределом прочности и твёрдостью по Бринеллю) существует определенная зависимость, которая может быть представлена эмпирической формулой:
[МПа],
гдеС – коэффициент пропорциональности.
Для сталей(при 0,1–0,7 % C)С = 3,3…3,4
Для сталей(при 0,8–1,3 % C)С = 3,5…3,6
Для алюминияС = 4,0
Для медиС = 4,8
Для дуралюминаС = 3,7
Для латуни, бронзыС = 5,3
Следует отметить, что для хрупких материалов (чугун, силумин) надежной корреляции между твёрдостью и пределом прочности получить не удаётся. В частности, для определения предела прочности серого чугуна пользуются следующей эмпирической формулой:
[МПа].
78740427355Твёрдость по методу Роквелла. Определение твёрдости по Роквеллу основано на вдавливании в исследуемый материал алмазного конуса с углом в вершине 120° (шкалыА и С) и последующим измерением глубины вдавливания h (см. рис. 3) или стального шарика диаметром 1,5875 мм (шкала В).
Твёрдость по Роквеллу выражается отвлеченной величиной, зависящей от глубины вдавливания h, и может быть вычислена по формуле, но в этом нет необходимости, так как твёрдость определяется по показаниям прибора.
Метод Роквелла позволяет проводить испытания деталей после объёмной закалки и поверхностного упрочнения достаточной глубины. Определение твёрдости по этому методу практически не связано с порчей поверхности изделия.
ШкалаС служит для испытания твёрдых материалов, имеющих твёрдость по Бринеллю от 230 до 700 кгс/мм2. Алмазный конус вдавливается с усилием 150 кгс. Интервал измерения твёрдости по шкалеС – от 22 до 68 единиц, твёрдость обозначается HRС.
ШкалаА используется при испытании очень твердых материалов или тонких поверхностных слоев (0,5–1,0 мм). Применяют тот же алмазный конус, но сила вдавливания 60 кгс. Значение твердости определяют по шкалеС, но обозначают НRА. Интервал измерения твёрдости по этойшкале от 70 до 85 единиц.
ШкалаВ предназначена для испытания мягких материалов, имеющих твёрдость по Бринеллю от 60 до 230 кгс/мм2. Стальной шарик диаметром 1,5875 мм вдавливается с усилием в 100 кгс. Твёрдость измеряется в пределах от 25 до 100 единиц шкалыВ и обозначается HRB.
-389255-79375Твёрдость по Виккерсу. Метод заключается во вдавливании алмазного наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды, в образец (изделие) под действием нагрузки Р и измерении диагонали отпечатка d,оставшегося после снятия нагрузки (рис. 4).
Нагрузка Р может меняться от 9,8 Н (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). Твёрдость по Виккерсу [МПа],если Р выражена в Н, и
[кгс/мм2],если Р выражена в кгс.
Метод используют в основном для определения твёрдости деталей малой толщины, тонких покрытий или твёрдости внешних слоев детали после неглубокого поверхностного упрочнения (например, после азотирования). При рациональном выборе нагрузки на приборе Виккерса можно проводить измерения, заменяя методы Бринелля и Роквелла.
Чем тоньше материал, покрытие или упрочнённый слой, тем меньше должна быть нагрузка. Число твёрдости по ВиккерсуHV определяют по специальным таблицам по измеренной величине d (диагонали отпечатка в миллиметрах) с учётом приложенной при измерении нагрузки.
Лабораторный журнал
Результаты эксперимента: измерение твёрдости по Бринеллю
Материал Нагрузка, кгс Диаметр шарика D, мм Диаметр отпечатка d, мм Твёрдость,
НВ Предел прочностиВ, МПа
1 2 3 4 5 6
Вопросы к защите:
На каком принципе основано определение твёрдости по методу Бринелля?
Каким методом определяют твёрдость закалённой стали?
Каким методом определяют твёрдость отожженной (мягкой) стали?
Какой наконечник используют при определении микротвёрдости?
Какой метод используется при определении твёрдости тонких поверхностных слоёв?
Каким методом определяют твёрдость отдельных зёрен?
Какие нагрузки применяются при определении твёрдости по методу Роквелла?
Как можно предварительно оценить твёрдость образца?
Как нужно подготовить образец к испытанию твёрдости?
Какой метод измерения твёрдости является более универсальным: по Бринеллю или по Роквеллу?