ĆWICZENIA LABORATORYJNEZ MATERIAŁOZNAWSTWA PAWEŁ KAMIŃSKI Z MATERIAŁOZNAWSTWA PAWEŁ KAMIŃSKI

pkamin@agh.edu.pl

INSTRUKCJA BHP ORAZOGÓLNE ZASADY ORGANIZACJI I BEZPIECZEŃSTWA

OBOWIĄZUJĄCE W LABORATORIUM

Studenci realizujący ćwiczenia w laboratorium zobowiązani są znać i przestrzegaćpostanowień regulaminu ćwiczeń w laboratorium, instrukcji BHP, instrukcjistanowiskowych oraz przestrzegać poleceń przełożonych.

W laboratorium w czasie ćwiczeń przebywać mogą tylko studenci wykonujący ćwiczeniawedług planu oraz dopuszczeni przez opiekuna (kierownika) grupy.

Na zajęcia należy zgłaszać się punktualnie. Spóźnienie może być powodemNa zajęcia należy zgłaszać się punktualnie. Spóźnienie może być powodemniedopuszczenia do ćwiczenia. Obowiązuje szatnia!!! ☺☺☺☺

W razie wykroczenia przeciw zasadom niniejszego regulaminu student może zostaćusunięty z laboratorium w czasie trwania zajęć.

Po wykonaniu ćwiczenia student powinien wysprzątać stanowisko, zlikwidować próbki,wymyć używany sprzęt.

Program ćwiczeń laboratoryjnych z MATERIAŁOZNAWSTWA

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii

Ćwiczenie 1.Wprowadzenie, zasady odbywania ćwiczeń, zasady zaliczenia.Przepisy BHP w laboratorium.

Ćwiczenie 2.Badanie wilgotności i nasiąkliwości metodą bezpośrednią.

Ćwiczenie 3.Oznaczenie gęstości właściwej metodą piknometryczną i gęstości objętościowej metodąOznaczenie gęstości właściwej metodą piknometryczną i gęstości objętościowej metodąhydrostatyczną. Obliczanie szczelności oraz porowatości otwartej i całkowitej.

Ćwiczenie 4.Statyczna próba rozciągania stali. Wyznaczanie charakterystyki naprężeniowo – odkształceniowej.Określanie: granicy sprężystości, plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie, naprężeniaurywającego oraz parametrów odkształceniowych.

Ćwiczenie 5.Statyczna próba ściskania materiałów kruchych. Wyznaczanie wytrzymałości na ściskanie orazmodułu sprężystości podłużnej (modułu Younga)

Ćwiczenie 6.Kolokwium zaliczające

http://home.agh.edu.pl/~pkaminhttp://home.agh.edu.pl/~pkamin

Pokój 214 A1pkamin@agh.edu.pl

Konsultacje - Środa godz. 12.15 – 13.45

Zalecana literatura1. Blicharski M.: Wstęp do inżynierii materiałowej. WNT, Warszawa, 2001.

2. Dobrzański L.: Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach. WNT,Warszawa, 1998.

3. Stewarski E., Bystrowski J., Jakubowski J.: Wytrzymałość materiałów.Ćwiczenia laboratoryjne. Skrypty uczelniane nr 1427. Wydawnictwa AGH,Kraków, 1995.

4. Lis J. i inni: Laboratorium z nauki o materiałach. Skrypty uczelniane nr 1662.Uczelnianie Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków, 2003.

NASIĄKLIWOŚĆ/WILGOTNOŚĆNasiąkliwość – zdolność do wchłaniania wody przez dany materiał, maksymalnenasycenie wodą danego materiału (to stosunek masy wody wchłoniętej przez próbkędo masy próbki w stanie suchym).Nasiąkliwość może być:

masowa – stosunek masy pochłoniętej wody do masy próbki w stanie suchym. Określa ją wzór:

ms – masa próbki w stanie nasyconym wodą md – masa próbki w stanie suchym

%100⋅−

=

d

ds

m

mmn

md – masa próbki w stanie suchym

objętościowa – stosunek masy pochłoniętej wody do objętości próbki (V)

Wilgotnością nazywa się zawartość wody w materiale (w danej chwili). Określa się ją wzorem:

%100⋅−

=V

mmn

ds

%100⋅−

=

d

ds

m

mmw

Temperatura suszenia większości materiałów wynosi 100-150ºC, wyrobów gipsowych 70ºC, aniektórych tworzyw sztucznych termoplastycznych poniżej 50ºC. Wilgotność ma ogromnywpływ na przewodność cieplną materiału, która znacznie wzrasta w miarę wzrostuwilgotności.

Badanie wilgotności i nasiąkliwości metodą bezpośrednią

Oznaczanie nasiąkliwościWg PN-B-06714/18:1977 „ Kruszywa mineralne. Badania. Oznaczanie nasiąkliwości”Wg PN-EN 1097-6:2002 „Badanie mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw – Oznaczanie gęstości ziaren i nasiąkliwości”

Oznaczanie wilgotnościWg PN-B-06714/17:1977 „Kruszywa mineralne. Badania. Oznaczanie wilgotności”

Przebieg ćwiczenia

Nasiąkliwość Nasiąkliwość oznaczyć próbki (zapisać w formularzu) -> zważyć (zapisać) -> umieścić próbki w basenie

Wilgotnośćoznaczyć próbki (zapisać w formularzu) -> zważyć (zapisać) -> umieścić próbki w suszarce

Nasiąkliwość wyjąć próbki/przetrzeć -> zważyć (zapisać) -> obliczyć nasiąkliwość ze wzoru

Wilgotnośćwyjąć próbki/przetrzeć -> zważyć (zapisać) -> obliczyć wilgotność ze wzoru

45

min

45

min

Oznaczenie gęstości właściwej metodą piknometryczną i gęstości objętościowej metodą hydrostatyczną. Obliczanie szczelności oraz porowatości otwartej i całkowitej

(PN-EN 1936:2001)Gęstością właściwą nazywamy masę jednostki objętości substancji materiału w stanie całkowitejszczelności, tj. bez porów i wilgoci. Gęstość jest ilorazem masy substancji materiału do jej objętości(objętość „absolutna” bez porów sproszkowanej próbki materiału).

Oznaczenie gęstości można wykonać – zależnie od stopnia wymaganej dokładności: w piknometrze (pomiar dokładny wg PN-EN 1097-7:2001) lub w objętościomierzu Le Chatelier’a (pomiar przybliżony).

Gęstością objętościową nazywamy masę jednostki objętości materiału wraz z zawartymi w niejporami (w stanie naturalnym).

Wartość gęstości objętościowej zależy od struktury materiału. W przypadku większości materiałówjest mniejsza od gęstości właściwej (tabl. 1.) Szkło, stal i bitumy mają te wartości równe. Gęstośćobjętościowa materiałów budowlanych zawiera się w granicach od 20 kg/m3 dla niektórychobjętościowa materiałów budowlanych zawiera się w granicach od 20 kg/m3 dla niektórychmateriałów izolacyjnych do 7850 kg/m3 dla stali.

Oznaczenie gęstości właściwej metodą piknometryczną

GĘSTOŚĆ WŁAŚCIWA

•Zważyć suche piknometry (z korkiem) ms

•Wsypać materiał do piknometrów mp

•Obliczyć masę naważki me= mp - ms

•Wlać wodę, wstrząsnąć, zważyć m1

•Wylać, umyć, wypełnić wodą, zważyć m2

•Obliczyć gęstość z wzorów:

+

ms

mp

r

e

r

V

m=ρ

rh

e

r

mmmV

ρ

12−+

=

gdzie: ρrh – gęstość wody – 1cm3 +

+

+

+[g/cm3]

[cm3]

m1

m2

+?

Oznaczenie gęstości objętościowej metodą hydrostatyczną

•Próbki o znanej nasiąkliwości n (z poprzednich ćwiczeń) zważyć ms

•Obliczyć masę próbki md

•Zważyć próbki na wadze hydrostatycznej (w wodzie) mh %100⋅−

=

d

ds

m

mmn

hs

b

mmV

−= [cm3]

b

d

b

V

m=ρ

rh

hs

bV

ρ=

gdzie: ρrh – gęstość wody – 1cm3

[g/cm3]

[cm3]

Obliczanie szczelności oraz porowatości całkowitej i otwartej

SzczelnośćSzczelność określa, jaką część całkowitej objętości badanego materiału zajmuje masamateriału bez porów. Wyraża się ją wzorem:

Porowatość całkowitaPorowatość określa, jaką część całkowitej objętości materiału stanowi objętość porów(otwartych i zamkniętych). Wyraża się ją wzorem:

%100⋅=

r

bS

ρ

ρ

Porowatość otwartato wyrażony w procentach stosunek objętości otwartych porów próbki do objętościpróbki łącznie ze wszystkimi jej porami.

Porowatość zamknięta to różnica między porowatością całkowitą i otwartą.

%100]1[ ⋅−= SPc

%100⋅−

−=

hs

ds

o

mm

mmP

Ćwiczenie 4.Statyczna próba rozciągania stali. Wyznaczanie charakterystyki naprężeniowo –

odkształceniowej. Określanie: granicy sprężystości, plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie, naprężenia urywającego oraz parametrów odkształceniowych.

Ćwiczenie 5.Statyczna próba ściskania materiałów kruchych. Wyznaczanie wytrzymałości na

ściskanie oraz modułu sprężystości podłużnej (modułu Younga)

Stewarski E., Bystrowski J., Jakubowski J.: Stewarski E., Bystrowski J., Jakubowski J.:

Wytrzymałość materiałów. Ćwiczenia laboratoryjne. Skrypty uczelniane nr 1427 (1305). Wydawnictwa AGH, Kraków, 1995.

POLSKA NORMA PN-EN 12390-3:2002