LAB 3: Zkoušky ztvrdlé malty II Laboratorní cvičení bude probíhat v místnosti D 1053. Laboratorní cvičení se skládá ze 4 zkoušek. Postupy 1,2, 3A, 3C a 4 provedou skupiny samostatně. Postupy 1 až 3 provedou na vzorcích ztvrdlé malty, které byly vyrobeny při hodině LAB1, pro postup 4 budou vzorky připraveny na pracovišti. Postup 3B provede vyučující (nebo jím pověření studenti pod jeho kontrolou). Doporučený postup práce: Každá skupina si najde své vzorky (1 zmrazovaný a 2 referenční). Pro zmrazovaný vzorek si každá skupina vyhledá v přiloženém seznamu hodnotu hmotnosti zkušebního tělesa před zahájením zkoušky mrazuvzdornosti po jeho nasycení vodou m L1 [g]. Všechny skupiny najednou provedou stanovení objemové hmotnosti všech vzorků (Postup1) Všechny skupiny najednou zahájí Postup 2 pro tělesa všech skupin bude připravena jedna nádoba, do které musí být vzorky uloženy najednou. Všechny skupiny najednou provedou stanovení vizuálních změn zmrazovaného vzorku (postup 3A) Skupiny stanoví hodnotu absorpce po 10 min M1 a poté uloží vzorky do nádoby pro měření absorpce po 45 min V průběhu této doby bude provedeno: stanovení rázové houževnatosti (postup 4) stanovení pevnosti ztvrdlé malty (postup 3B) poté všechny skupiny stanoví hodnotu absorpce po 60 min (dokončí postup 2) Postup 1: Stanovení objemové hmotnosti ztvrdlé malty - ČSN EN 1015-10 Účelem zkoušky je zjištění objemové hmotnosti tělesa, podrobeného zkoušce mrazuvzdornosti (těleso nasycené vodou bylo vystaveno určitému počtu teplotních cyklů - zmrazování a rozmrazování) a objemové hmotnosti referenčních vzorků, ponechaných v normálním laboratorním prostředí. Přístrojové vybavení pracoviště: Váhy Posuvné měřítko. 1. Objemová hmotnost ztvrdlé malty bude stanovena na sadě zkušebních trámečků, která byla vyrobena v rámci programu LAB 1. Jeden vzorek byl podroben zkoušce mrazuvzdornosti, dvě tělesa byla uložena v normálním laboratorním prostředí 2. Zvažte hmotnost všech těles s přesností 0,01g 3. Změřte rozměry každého vzorku pomocí posuvného měřítka (přesnost 0,1 mm). Měření stran každého zkušebního tělesa bude provedeno na krajích a ve středu (tj. každý rozměr bude změřen minimálně 3x) a spočítejte průměrnou hodnotu pro každý měřený rozměr. 4. Z hmotnosti a průměrných rozměrů stanovte objemovou hmotnost pro každé zkušební těleso a průměrnou hodnotu objemové hmotnosti pro obě tělesa, nepodrobená zkoušce mrazuvzdornosti. - 1 -
Postup 2: Stanovení koeficientu kapilární absorpce vody ČSN EN 1015-18 Zkouškou se stanovuje přírůstek hmotnosti zkušebního tělesa, vystaveného po stanovený čas vlivu působení kapilární elevace vody při normálním atmosférickém tlaku. Pro zkoušku se použije předem vysušené těleso. Kontrolní časy pro stanovení změn hmotnosti zkušebních těles jsou pro LAB 3 upraveny na 10 min. a 45 min. Standardní normové časy jsou 10 min. a 90 min. 1. pro zkoušku použijte jedno ze dvou těles, uložených v normálním laboratorním prostředí, jehož objemová hmotnost byla zjištěna v postupem 1 2. těleso rozlomte na 2 cca stejné části, 3. obvod tělesa (boční strany) utěsněte lepící páskou (horní plocha zůstane volná), 4. těleso uložte lomovou plochou do misky (akvária) s vodou o výšce hladiny 5 mm až 10 mm, 5. zaznamenejte čas ponoření, 6. misku zakryjte, aby se zabránilo odpařování vody, 7. po 10 min. těleso vyndejte, povrchově osušte a zvažte bez otálení M1, 8. po zvážení těleso opět uložte do misky s vodou a ponechte zde po dobu 45 min, 9. po 45 min. těleso opět povrchově osušte a zvažte M2, 10. v případě, že dojde v průběhu zkoušky ke zvlhnutí horní plošky zkušebního tělesa, zkoušku přerušte, těleso rozlomte podélně a zkontrolujte, zda je plně nasyceno vodou. 11. je-li těleso nasyceno, zvažte obě jeho části (není-li nasyceno, zkouška by musela být opakována na jiném tělese), 12. vypočítejte koeficient kapilární absorpce vody C ve ztvrdlé maltě ze vztahu: C = 0,1 (M2 M1) [kg.m -2.min -0,5 ] 13. hodnotu C uveďte s přesností 0,05 kg.m -2.min -0,5-2 -
Postup 3: Stanovení mrazuvzdornosti ztvrdlé malty ČSN 72 2452 Zkouškou bude na zkušebním tělese předem nasyceném vodou ověřena trvanlivost ztvrdlé malty po jeho vystavení určitému počtu teplotních cyklů (zmrazování a rozmrazování). V čase mezi výukou LAB 1 a LAB 3 budou zkušební tělesa vystavena automatickému cyklování při změně teplot prostředí z +20 0 C na -20 0 C pomocí zařízení KD-20. Bude zjišťována míra porušení zkušebních těles (vizuálně a změnou hmotnosti) a také změna pevnosti ztvrdlé malty v tahu za ohybu vůči referenčním tělesům, uloženým po stejnou dobu v normálním laboratorním prostředí. Výpočtem bude stanoven součinitel mrazuvzdornosti ztvrdlé malty pro daný počet zmrazovacích cyklů. Aktuální počet zmrazovacích cyklů oznámí učitel na začátku hodiny LAB 3 A. Stanovení vizuální změny a změny hmotnosti ztvrdlé malty Zkušební těleso, vystavené určitému počtu mrazových cyklů, bude podrobeno vizuální prohlídce, při které budou zaznamenány všechny vzniklé poruchy, především vznik trhlin a odrolování hran 1. zvažte zkušební těleso, vystavené teplotním cyklům a zapište si jeho hmotnost m L2 [g]. 2. od vyučujícího obdržíte údaj o hmotnosti zkušebního tělesa před zahájením zkoušky mrazuvzdornosti po jeho nasycení vodou m L1 [g] 3. vypočtěte rozdíl hmotností zkušebního tělesa před zahájením zkoušky mrazuvzdornosti a po ukončení zkoušky a vyjádřete ho v procentech původní hmotnosti zkušebního tělesa 4. podrobte těleso vizuální prohlídce 5. zaznamenejte vzniklé poruchy: počet trhlin a procento porušených hran z jejich celkové délky B. Stanovení pevnosti ztvrdlé malty v tahu za ohybu Zkouška pevnosti ztvrdlé malty bude provedena podle ČSN EN 1015-11 pro referenční i zmrazovaný zkušební vzorek pomocí zkušebního stroje FP 100. 1. Zkoušku pevnosti provede vyučující, případně pověřený student pod přímým dozorem učitele. 2. Při použití zkušebního stroje je nutno dodržovat laboratorní řád OL 123 (akreditované pracoviště). 3. Podle pokynů vyučujícího proveďte zkoušku pevnosti malty za ohybu 4. Zaznamenejte si hodnoty maximálních síl F max,i [kn], dosažené při zkoušce obou vzorků 5. Pevnost v tahu za ohybu se počítá podle vztahu: 1 Fmax,i.l M 3 100.Fmax,i R t = = 4 = x [MPa] 2 W 1 2 b 2 b i.hi i.hi 6 kde Fmax,i je maximální dosažená síla při porušení zkušebního tělesa v [N], b i šířka tělesa [mm], h i výška tělesa [mm] v poloze při zkoušce ve zkušebním stroji (kolmo na směr hutnění). 6. Spočítejte pevnost v tahu za ohybu pro oba vzorky s přesností 0,1 MPa C. Stanovení součinitele mrazuvzdornosti ztvrdlé malty Výpočtem bude provedeno stanovení poměru mezi hodnotou pevnosti zmrazovaného zkušebního tělesa ku hodnotě pevnosti v tahu za ohybu referenčního zkušebního tělesa. Malta je považována podle ČSN 72 2452 čl. 12 za mrazuvzdornou pro zkoušený počet cyklů za podmínky, že úbytek pevnosti zmrazovaných vzorků proti pevnosti referenčních vzorků není větší než 25 % pevnosti referenčních vzorků. Postup. 1. Vypočítejte součinitel mrazuvzdornosti 2. Posuďte, zda stanovený součinitel mrazuvzdornosti odpovídá podmínce ČSN 72 2452 3. Bude-li podmínka splněna, je zkoušená malta odolná provedenému počtu zmrazovacích cyklů (např. T25 pro 25 zmrazovacích cyklů). Do protokolu o zkoušce se zaznamená: Malta je/ není mrazuvzdorná pro zmrazovacích cyklů. - 3 -
Postup 4: Stanovení rázové houževnatosti metodou Charpy ČSN EN ISO 179-1 Rázovými zkouškami se posuzuje houževnatost látek. Zkouška bude provedena kyvadlovým přístrojem, tzv. Charpyho kladivem (Obr.1). Podstatou zkoušky je přeražení zkušebního tělesa umístěného vodorovně na podpěrách, přičemž směr rázu je veden středem vzdálenosti mezi podpěrami a zkušební těleso je ohýbáno vysokou, nominálně konstantní rychlostí. Při zkoušce se měří práce potřebná k přeražení zkušebního vzorku. Práce se vyvodí vychýlením kladiva do základní polohy, jeho uvolněním a volným pádem na vzorek. Kinetická energie padajícího kladiva se nárazem změní částečně na přerážecí práci. Množství spotřebované práce na přeražení vzorku se posoudí podle zbývající výchylky kladiva na druhou stranu od rovnovážné polohy, tzn. čím bude spotřebovaná práce větší, tím bude další vykývnutí menši. Podle charakteristik materiálu se vyrábějí kladiva o různé nárazové energii, pro tuto zkoušku bude použito kladivo o nárazové energii 1 J. Zkušební tělesa mají tvar trámečků a mohou být opatřena vrubem, pro tuto úlohu budou použita tělesa bez vrubu. Rázová houževnatost a cu je potom definována jako rázová energie spotřebovaná k přeražení zkušebního tělesa, vztažená na původní průřez zkušebního tělesa [kj.m -2 ]. Podle ČSN EN ISO 179-1 se zkouší minimálně 10 zkušebních těles. Pro účely výuky každá skupina vyzkouší tři tělesa. Obr.1: Charpyho kladivo 1. Z připravených vzorků vyberte tři tělesa, která budete zkoušet. 2. Změřte tloušťku h a šířku b ve středu každého zkušebního tělesa s přesností na 0,1 mm. 3. Nastavte unášenou ručičku na stupnici do nejnižší polohy (na nulu). 4. Rázové kyvadlo zvedněte do maximální výšky a zajistěte. 5. Umístěte zkušební těleso užší stranou (h) na podpěry stroje tak, aby břit rázového kyvadla dopadl do středu zkušebního tělesa (Obr.2) 6. Ujistěte se, že se v dosahu kyvadla nenalézá žádná osoba a pak opatrně rázové kyvadlo uvolněte vytažením pojistky. Pozor na oči, při přeražení odlétají ostré zlomky! 7. Zaznamenejte rázovou energii E absorbovanou zkušebním tělesem ze stupnice pro kladivo s nárazovou energií 1J (označené červeně). Ztráty třením zanedbejte. 8. Mohou se objevit čtyři typy přeražení: typ C - úplné přeražení, při kterém je zkušební těleso rozděleno na dva nebo více kusů typ H - kloubové přeražení; neúplné přeražení, kdy obě části zkušebního tělesa drží pohromadě pouze tenkou obvodovou vrstvou v podobě kloubu bez zbytkové tuhosti typ P - částečné přeražení; neúplné přeražení, které nesplňuje definici kloubového přeražení typ N - nepřeraženo; případ, kdy nedojde k přeražení a zkušební těleso je pouze ohnuto a protlačeno mezi podpěrami, což je někdy doprovázeno zbělením zkušebního tělesa. 8. Vypočítejte pro všechna tělesa rázovou houževnatost Charpy zkušebních těles bez vrubu a cu podle vzorce: E a h.b = [kj.m -2 ] c 3 cu 10 kde E je energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa [J] h tloušťka zkušebního tělesa [mm] b šířka zkušebního tělesa [mm] 9. Z výsledků zkoušky vypočtěte aritmetický průměr a výsledek uveďte do protokolu spolu s typem přeražení. V případě výskytu různých typů přeražení je nutné uvést vždy příslušný počet zkušebních těles a vypočítat průměrnou hodnotu pro každý typ přeražení. - 4 -
Závěrečný protokol: Titulní strana ( download zde) : Popis úloh - Pouze název úlohy, popř. odkaz na číslo normy podle pracovního návodu Závěrečné hodnocení: Hodnota objemové hmotnosti zkušebního tělesa, podrobeného zkoušce mrazuvzdornosti a referenčních těles, Hodnota koeficientu kapilární absorpce C Hodnota součinitele mrazuvzdornosti malty a určení, zda malta je či není mrazuvzdorná pro daný počet zmrazovacích cyklů, hodnota rázové houževnatosti Charpy zkušebních těles bez vrubu a cu spolu s typem přeražení pro zadaný materiál - 5 -