STAVEBNÍ LÁTKY CVIČEBNICE K PŘEDMĚTU AI01

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Ústav stavebního zkušebnictví STAVEBNÍ LÁTKY CVIČEBNICE K PŘEDMĚTU AI1 Ing. Věra Heřmánková, Ph.D. a kolektiv Student: Studijní skupina: Školní rok: Zkratka Název cvičení Datum Podpis U, D Úvod a dřevo K M Kamenivo Malty a pojiva B, C Beton a cihly O, P Ocel a polymery G Geologie

2 Stavební látky - cvičebnice k předmětu AI1 Ing. Věra Heřmánková, Ph.D. a kolektiv Ondřej Anton, Petr Cikrle, Věra Heřmánková, Barbara Kucharczyková, Pavel Schmid, Tomáš Vymazal, Petr Žítt Vysoké učení technické v Brně Fakulta stavební Ústav stavebního zkušebnictví ISBN Brno, Duben 21 Tato publikace neprošla redakční ani jazykovou úpravou. 2

3 OBSAH 1 ÚVOD Veličiny a jednotky Vyhodnocování výsledků měření Měřicí přístroje ZKOUŠENÍ KAMENIVA PRO STAVEBNÍ ÚČELY Stanovení objemové hmotnosti kameniva ve válci (ČSN ) Stanovení sypné hmotnosti volně sypaného a zhutněného kameniva (ČSN EN 197-3) Stanovení zrnitosti kameniva (ČSN EN 933 1) ZKOUŠENÍ MALT A POJIV Výroba čerstvé malty ze suché maltové směsi (ČSN EN 115-2) Stanovení konzistence čerstvé malty s použitím střásacího stolku (ČSN EN 115-3) Stanovení normální konzistence cementové kaše (ČSN EN 196-3) Stanovení dob tuhnutí cementové kaše (ČSN EN 196-3) Stanovení objemové hmotnosti zatvrdlé malty (ČSN EN 115-1, ČSN EN 196-1) Stanovení pevnosti zatvrdlé malty v tahu za ohybu (ČSN EN , ČSN EN 196-1) Stanovení pevnosti zatvrdlé malty v tlaku (ČSN EN , ČSN EN 196-1) ZKOUŠENÍ BETONU ZTVRDLÉHO Stanovení objemové hmotnosti různých druhů betonu Stanovení pevnosti v tlaku betonu (ČSN EN ) Stanovení pevnosti betonu v tahu ohybem (ČSN EN ) ZKOUŠENÍ CIHLÁŘSKÝCH VÝROBKŮ Stanovení skutečných rozměrů (ČSN EN 771 1, ČSN EN ) Stanovení objemové hmotnosti výrobku (ČSN EN 771 1, ČSN EN ) Stanovení objemové hmotnosti střepu (ČSN ) Stanovení pevnosti v tahu za ohybu (ČSN ) Stanovení pevnosti v tlaku (ČSN EN 772 1, ČSN ) ZKOUŠENÍ STAVEBNÍ OCELI Určení druhu betonářské výztuže dle povrchových úprav Stanovení jmenovitého průměru vzorku z hladké oceli Stanovení jmenovitého průměru vzorku z žebírkové oceli Zkouška tahem za okolní teploty (ČSN EN 12-1) ZKOUŠENÍ POLYMERŮ Stanovení objemové hmotnosti vybraných vzorků Stanovení pevnosti v tahu polymeru (ČSN EN ISO 527) Stanovení tažnosti polymeru (ČSN EN ISO 527) ZKOUŠENÍ DŘEVA Stanovení vlhkosti dřeva (ČSN 49 13) Stanovení objemové hmotnosti dřeva (ČSN 49 18) Stanovení pevnosti v tlaku ve směru vláken (ČSN 49 11) POUŽITÁ LITERATURA

4 4

5 1 ÚVOD 1.1 VELIČINY A JEDNOTKY Přehled veličin, jednotek a jejich násobků, se kterými budeme pracovat ve cvičeních, se vyjadřuje dle následujících tabulek (úplný přehled je obsažen v ČSN ISO 1). Tabulka 1.: Vybrané jednotky SI. Veličina Název Tabulka 2.: Předpony SI. Předpona Obvyklé značení Jednotka Název Znamená Značení délka a, b, c, d, h, l metr m - plocha A, S čtverečný metr m 2 - objem V krychlový metr m 3 - průřezový modul w metr na třetí m 3 - hmotnost m kilogram kg - Název Značka Násobek Činitel giga G mega M kilo k deci d,1 1-1 centi c,1 1-2 mili m,1 1-3 mikro μ, Jiné vyjádření objemová hmotnost ρ kilogram na krychlový metr kg/ m 3 - síla (zatížení) F newton N kg.m/s 2 moment síly M newton metr N.m kg.m 2 /s 2 energie, práce W, Q joule J N.m mechanické napětí R, f, б pascal Pa N/m 2 čas t sekunda s - kmitočet f hertz Hz s -1 teplota t Celsiův stupeň C rozdíl 1 C = 1 K Výběr násobku jednotky SI se řídí jeho vhodností. Násobek se volí obvykle, tak aby číselné hodnoty byli mezi,1 a 1, např.: 1,2.1 5 N lze zapsat jako 12 kn, nebo,258 m lze zapsat jako 25,8 mm. V tabulkách hodnot téže veličiny však je obecně lepší používat stejné násobky i v případě, že některá z hodnot vybočí z rozmezí,1 a 1. 5

6 1.1.1 Úkol Převeďte: 149,58 mm = m,994 m = mm mm 2 = m 2,972 m 2 = mm mm 3 = m 3,3912 m 3 = mm g = kg 9,55 kg = g,74 g/mm 3 = kg/m kg/m 3 = g/mm 3 33,5 kn = N 465 N = kn 26,4 MPa = N/mm 2 26,4 N/mm 2 = MPa 1.2 VYHODNOCOVÁNÍ VÝSLEDKŮ MĚŘENÍ Zásady výpočtu bez přesného určení chyb Ve cvičeních se nebudeme zabývat přesným určením chyb (nejistot) měření. Aby se zachovala věrohodnost výsledků měření, musí se dodržovat následující zásady při měření a zapisování hodnot, provádění výpočtů a nakonec při zaokrouhlování výsledků: Naměřené hodnoty zapíšeme na tolik míst, kolik nám umožňuje citlivost přístroje. Příklad: na posuvném měřítku jsme naměřili 12,4 mm, měřili jsme v setinách milimetrů, máme tedy 5 hodnotných číslic: 12,4 mm. Při výpočtech počítáme všechny mezivýsledky s plným počtem míst, do protokolu zapíšeme u mezivýsledku o 1 číslici více, než je požadavek na konečný výsledek. Teprve konečný výsledek zaokrouhlíme na požadovaný počet platných míst. Příklad: máme určit hodnotu objemové hmotnosti betonu na tři platné číslice. Při výpočtu vyšli dílčí hodnoty tří vzorků 2225 kg/m 3, 2238,4215 kg/m 3, 225,75 kg/m 3. Do protokolu zapíšeme 2225 kg/m 3, 2238 kg/m 3, 226 kg/m 3. Průměrná hodnota z dílčích hodnot s plným počtem míst vyšla 2223,572 kg/m 3, do protokolu zaokrouhlíme na 222 kg/m Pravděpodobný výsledek měření Jak jsme si řekli v předcházejícím odstavci, skutečnou hodnotu měřené veličiny vlastně neznáme. Měření je navíc ovlivněno řadou nepostižitelných vlivů, z tohoto důvodu budeme pro určení pravděpodobného výsledku měření a pravděpodobné chyby měření používat základních metod matematické statistiky. Při opakovaném měření jedné veličiny zjistíme, že jednotlivá měření x i se od sebe liší. Nejhustěji se seskupují kolem jisté (střední) hodnoty, dále od této hodnoty výskyt jednotlivých měření klesá. Z těchto poznatků odvodil C. F. Gauss Zákon normálního rozložení četnosti chyb: Pro dostatečně velký počet měření n je aritmetický průměr x přibližně roven nejpravděpodobnějšímu výsledku měření x : x x 6

7 Aritmetický průměr x z n měření x 1, x 2, x 3,, x n se vypočte ze vztahu: x = 1 n x i i=1 Při odhadu nejpravděpodobnější chyby výsledku měření se nejčastěji používá směrodatná odchylka s, která je dána výrazem: n s = x i x 2 n 1 Nejpravděpodobnější hodnota výsledku V se uvádí jako násobek k směrodatné odchylky s ve tvaru: V = x ± k.s Čím větší pravděpodobnost výskytu měření se v daném intervalu požaduje, tím je hodnota k větší. Ve stavební praxi se pravidla používá hodnota k = 2, což odpovídá pravděpodobnosti přibližně 95%. 1.3 MĚŘICÍ PŘÍSTROJE Posuvné měřítko Jedná se o délkové měřidlo se dvěma měřicími čelistmi, z nichž jedna pevná je spojena s vodící tyčí. Existují posuvná měřítka mechanická a digitální. U mechanického posuvného měřítka je na vodící tyči nanesena milimetrová stupnice. Po vodící tyči se posouvá pohyblivá čelist s noniem, což je pomocné krátké měřítko. Platí, že n dílků na noniu představuje stejnou vzdálenost jako n 1 dílků na hlavním měřítku (např. 5 dílků nonia odpovídá 49 dílkům hlavní stupnice, tzn. citlivost 1/5 mm). Celé milimetry čteme na základním měřítku podle nuly nonia. Části milimetru čteme tak, že hledáme rysku nonia, která se naprosto přesně kryje s některou ryskou hlavního měřítka. Hodnota rysky nonia udává části milimetru. Na obrázku (Obr. 1.) je znázorněn příklad měření, které čteme jako 128,48 mm. U digitálního posuvného měřítka se čtení zobrazí přímo na displeji posuvného měřítka. Měřicí čelisti jsou opatřeny měřicími hroty k měření vnitřních rozměrů. Součástí některých posuvných měřítek je hloubkoměrná tyčka spojená s posuvnou čelistí. Tato posuvná měřítka lze používat také jako hloubkoměry. Obr. 1.: Příklad čtení mechanického posuvného měřítka: 128,48 mm. 7

8 1.3.2 Váhy Váhy jsou přístroj k měření hmotnosti těles. Principem měření hmotnosti tělesa je porovnání jeho tíhového účinku se známým silovým účinkem (závaží, pružiny, vztlaku elektrického nebo magnetického pole aj.). Při vážení musíme dbát zejména na dvě věci: Hmotnost váženého vzorku nesmí přesáhnout tzv. váživost, což je zatížení vah, do kterého výrobce zaručuje, že váhy nezmění své měrové vlastnosti. Přesnost vážení, která je u většiny zkoušek předepsána. Pokud předepsána není, měli bychom vážit s přesností alespoň,1% (např. těleso o hmotnosti 1 kg s přesností alespoň 1 g) Číselníkový úchylkoměr Existují číselníkové úchylkoměry mechanické a digitální. Při měření v laboratorním cvičení budeme používat úchylkoměr mechanický s dělením stupnice,1 mm, který umožňuje měřit posuny do 1 mm. Ke čtení budeme používat základní popis černou barvou. Posun 1 mm se projeví tak, že velká ručička oběhne jednou dokola velkou stupnici, rozdělenou na 1 dílků a malá ručička se posune o jeden dílek malé stupnice. Příklad čtení je uveden na obrázku (Obr. 2.). Krátká ručička se nachází mezi 4 a 5, tedy odečteme celé 4 mm. Dlouhá ručička ukazuje desetiny a setiny milimetru, mezi dílky můžeme odhadovat i tisíciny. Na obrázku čteme,24 mm a odhadujeme,5 mm, celkové čtení tedy je 4,245 mm. Obr. 2.: Příklad čtení mechanického číselníkového úchylkoměru: 4,245 mm Úkol Odečtěte hodnoty na posuvných měřítcích a číselníkových úchylkoměrech: Hodnota čtení na posuvném měřítku: mm 8

9 Hodnota čtení na posuvném měřítku: mm Hodnota čtení na posuvném měřítku: mm Hodnota čtení na číselníkovém úchylkoměru: Hodnota čtení na číselníkovém úchylkoměru: Hodnota čtení na číselníkovém úchylkoměru: mm mm mm 9