Испытания на морозостойкость и теплостойкость

Размещено на http://www.allbest.ru/

АТИ ДГТУ

Среднетехнический факультет

РЕФЕРАТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

«Организация и технология испытаний»

НА ТЕМУ:

«Испытания на морозостойкость и теплостойкость»

Выполнила:

студентка группы ССП-4-29

Слюсаренко Татьяна

Проверила: Романова Н.Г.

Азов, 2012

Содержание

1 Испытания на морозостойкость

1.1 Методика испытания материалов на морозостойкость

2 Испытания на теплостойкость

2.1 Методика испытания материалов на теплостойкость

Список использованной литературы

1 Испытания на морозостойкость

Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Основная причина разрушения материала под действием низких температур - расширение воды, заполняющей поры материала при замерзании. Морозостойкость зависит главным образом от структуры материала: чем выше относительный объем пор, доступных для проникновения воды, тем ниже морозостойкость.

Некоторые строительные материалы, соприкасающиеся с водой и наружным воздухом (например, материалы гидросооружений, кровельные, стеновые), постепенно разрушаются; разрушение вызывается тем, что материал полностью насыщается водой, которая при температуре ниже нуля замерзает в порах, увеличиваясь в объеме примерно на 9%. Лед, образующийся в порах материала, давит на стенки пор и может их частично разрушить, вследствие чего прочность материала понижается; этому способствует также перемещение (миграция) влаги по порам.

Плотные материалы (без пор или с незначительно открытой пористостью), поглощающие весьма мало воды, морозостойки; Пористые же материалы обладают удовлетворительной морозостойкостью только в случае, если вода практически заполняет до 80--85% доступных пор. Чтобы материал обладал морозостойкостью, его коэффициент размягчения должен быть не ниже 0,75, так как размокающие примеси отрицательно влияют на морозостойкость.

Материалы испытывают на морозостойкость в холодильных камерах. Испытание заключается в многократном (от 10 до 200 раз, в зависимости от условий работы сооружений) замораживании образца, насыщенного водой, с оттаиванием в воде комнатной температуры после каждого замораживания. Температура замораживания должна быть ниже минус 17° С, так как в тончайших порах (капиллярах), имеющихся в некоторых строительных материалах, вода замерзает только при указанной температуре. Морозостойкими считают те материалы, которые после установленного для них числа циклов замораживания и оттаивания не имеют выкрашиваний, трещин, расслаивания и не теряют в весе более 5%. Прочность образцов, подвергавшихся испытанию на морозостойкость, по сравнению с прочностью контрольных образцов, не подвергавшихся испытанию, не должна понижаться более чем на 25%.

По числу выдерживаемых циклов замораживания и оттаивания различают материалы следующих марок: Мрз 10, Мрз 15, Мрз 25, Мрз 35, Мрз 50, Мрз 100, Мрз 150 и Мрз 200.

Если нужно провести ускоренное испытание морозостойкости материала, то вместо замораживания образцы погружают в насыщенный раствор сернокислого натрия Na2SO4 * 10Н2О и высушивают после полного насыщения при 105 °С. О полном насыщении образца можно судить по прекращению роста веса образца. Кристаллы сернокислого натрия, образующиеся в порах испытуемого материала, давят на стенки пор сильнее замерзающей воды, т. е. это испытание является более жестким, чем описанное выше. Если материал не выдерживает его, надо обязательно провести испытание на морозостойкость в холодильных камерах при насыщении материала водой.

Морозостойкость также играет решающую роль, в длительности службы природных каменных материалов, при оценке долговечности, камня обычно пользуются показателями морозостойкости. Согласно ГОСТ 9479-84 на морозостойкость должны испытываться все породы, предназначенные для использования в наружных облицовках.

Определение морозостойкости камня производят на образцах кубической формы с ребром 40 - 50 мм или цилиндрах диаметром и высотой 40--50 мм. Вначале образцы в течение 48 ч выдерживают в воде при температуре 20 °С, затем помещают в холодильную камеру, доводя в ней температуру до минус 17 25 °C (длительность выдержки 4 ч). После этого промороженные образцы помещают в воду с температурой 20 °С и выдерживают при этой температуре до полного оттаивания, но не менее 2 ч. Далее цикл повторяется. После 15, 25 и 50 циклов замораживания и оттаивания по 5 образцов испытывают на сжатие.

Потерю прочности Д,(%) образцов вычисляют по формуле

? = (Rсж - R"сж) / Rсж 100,

где Rсж и R"сж - средние арифметические значения предела прочности при сжатии пяти образцов соответственно в насыщенном водой состоянии и после испытания их на морозостойкость, МПа.

Если среднее значение величины потери прочности пяти образцов при сжатии после попеременного их замораживания и оттаивания не превышает 20 % при установленном количестве циклов (табл. 3 ГОСТ 9479--84), то горная порода отвечает соответствующей марке по морозостойкости. При величине потери прочности свыше 20 % испытываемый камень не отвечает соответствующей марке по морозостойкости.

1.1 Методика испытания материалов на морозостойкость

Методика испытания материалов на морозостойкость впервые предложена в 1886 г. русским ученым Н. А. Белелюбским, основавшим первую в России лабораторию строительных материалов.

Для используемого в наружных облицовках камня действующим стандартом установлена следующая минимальная морозостойкость: граниты и аналогичные изверженные породы, а также кварциты и гнейсы - 50 циклов; мраморы, мраморизованные известняки, пористые базальты, песчаники, плотные доломиты, травертины, пористые известняки и туфы вулканические - 25 циклов; туфы фельзитовые и известняки-ракушечники - 15 циклов.

Пригодность камня изверженных пород для производства облицовочных материалов, применяемых в конструкциях, которые соприкасаются с грунтом (цоколи, парапеты и т. п.), в соответствии с упомянутым выше стандартом оценивается путем испытания образцов в растворе сернокислого натрия. Высушенные до постоянной массы образцы помещают в раствор сернокислого натрия и выдерживают в нем в течение 20 ч при комнатной температуре, затем их переносят на 4 ч в сушильный шкаф, где поддерживается температура 105--110 °С. После этого образцы охлаждают до комнатной температуры, вновь заливают раствором сернокислого натрия, выдерживают в течение 4 ч и снова помещают в сушильный электрошкаф на 4 ч. В указанной последовательности операцию повторяют требуемое число раз. После 5 и 10 циклов попеременного выдерживания в растворе и высушивания в электрошкафу образцы промывают горячей водой для удаления сернокислого натрия, высушивают до постоянной массы и определяют их массу взвешиванием на гирных или циферблатных весах.

Потери образцов в массе Am (%) вычисляют по формуле

?m = (m1 - m2) / m1 100,

где m1 и m2 - массы образца соответственно до испытания и высушенного до постоянной массы после испытания, кг.

Потеря образцов в массе не должна превышать 5 % после 10 циклов испытаний.

2 Испытания на теплостойкость

Теплостойкость - это способность материала сохранять форму при определенной температуре. Теплостойкость -- способность веществ сохранять жесткость при повышении температуры. Потеря жёсткости вызывается плавлением кристаллических структур, или переход аморфных тел в высокоэластичное состояние.

Чаще всего понятие теплостойкости используется по отношению к полимерам.

Измерение теплостойкости, а также испытания на теплостойкость проводятся методом Мартенса и методом Вика. В методе Мартенса образец изгибается, и при этом повышается температура. Фиксируется температура, при которой образец изгибается на заданный угол.

В методе Вика при повышении температуры на образец оказывается давление. Фиксируется температура, при которой достигается заданная глубина вдавливания. Теплостойкость по Вику всегда выше.

В случае непродолжительного нагрева полимеры могут сохранять жёсткость при температурах на несколько десятков градусов выше,чем при длительном воздействии тепла.

2.1 Методика испытания материалов на теплостойкость

Теплостойкость по прибору Вика определяют по ISО 306 (или по DIN 53460, АSТМ 01525).

Эти испытания позволяют определить значение температуры, при которой пластмасса начинает быстро размягчаться. Круглую иглу с плоским концом (индентор), имеющую площадь поперечного сечения 1 мм в квадрате, вводят в соприкосновение с поверхностью испытуемого образца при определенной нагрузке, и нагревают с постоянной скоростью. За теплостойкость по Вика (VST) принимают температуру, при которой внедрение индентора составит 1 мм.

По 150 306 допускается использование двух методов: метод А -- при нагрузке 10 Н; метод В -- при нагрузке 50 Н. Скорость нагрева устанавливают на уровне 50 или 120 °С/ч. Результаты испытаний по ISО обозначают соответственно как А50, А120, В50 или В120. Испытательную сборку погружают в нагревательную ванну с начальной температурой 23 "С. По истечении 5 мин прикладывают нагрузку 10 или 50 Н. Внедрение индентора контролируют индикатором с точностью до 0,01 мм. Температуру в ванне, при которой наконечник индентора внедряется в образец на глубину 1 + 0,01 мм, регистрируют как теплостойкость по Вика материала при выбранной нагрузке и скорости нагрева.

Вариантом определения теплостойкости по Вика является вдавливание шарика. Образец горизонтально устанавливают на опору в нагревательной камере и вдавливают в него шарик диаметром 5 мм с усилием 20 Н. Через 1 ч шарик удаляют, образец охлаждают в воде в течение 10 с и измеряют отпечаток, оставленный шариком. Если диаметр отпечатка менее 2 мм, то считают, что материал прошел испытания на вдавливание шарика при данной температуре. Температура испытаний может быть 75 "С для деталей, работающих без нагрузки, или 125 °С для работающих под нагрузкой.

Теплостойкость по Мартенсу - это метод, по которому образец в виде консольно-закрепленного стержня прямоугольного сечения нагружают изгибающим моментом, создающим определенное напряжение, например в 4,9 МПа, и, равномерно увеличивая температуру, наблюдают за развивающейся деформацией изгиба. Температура, при которой деформация достигает стандартизованного значения, и является теплостойкостью по Мартенсу.

ГОСТ 21341-75 (СТ СЭВ 895-78) «ПЛАСТМАССЫ И ЭБОНИТ. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОСТОЙКОСТИ ПО МАРТЕНСУ»

Последствия нарушения теплостойкости:

-понижение прочности материала и появление ползучести (ползучесть материала наблюдается главным образом в энергетических машинах с очень напряженным тепловым режимом (в газовых турбинах));

-понижение защищающей способности масляных пленок, а следовательно, увеличение износа деталей;

-изменение зазоров в сопряженных деталях (заклинивание, задиры и пр.);

- в некоторых случаях понижение точности работы машины.

морозостойкость теплостойкость испытание прочность

Список использованной литературы

1. Воробьев В.А. Комар А.Г.- «Строительные материалы », «Стройиздат», 1971.

2. ГОСТ 18446-73 «ДРЕВЕСИНА КЛЕЕНАЯ. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОСТОЙКОСТИ И МОРОЗОСТОЙКОСТИ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ»

3. "Производство изделий из полимерных материалов" ред. В.К. Крыжановского, изд. Профессия, СПб, 2004.

Размещено на Allbest.ru