Vlivem vlhkosti může u polymerních materiálů docházet k výrazným změnám a u hydrofilních plastů se projevují ostřeji než u hydrofobních. Difúze vlhkosti do polymeru je doprovázena poklesem intermolekulární interakce v něm, což do určité míry může být užitečné z hlediska pevnostních vlastností, ale další zvýšení obsahu vlhkosti působí negativně.
Je tedy nutné vyhodnotit možnost vlivu vnějšího kapalného prostředí na plasty.
Absorpce vody je parametr, který umožňuje určit stupeň hydrofobnosti materiálu. Existují dvě metody pro stanovení absorpce vody: ve studené vodě a zrychlené – ve vroucí vodě.
Stanovení absorpce vody ve studené vodě
Zařízení a materiály: sušárna, váhy, exsikátor, skleněná kádinka, destilovaná voda, vzorky materiálu, filtrační papír.
Průběh: Vzorky se suší v sušárně po dobu 24 hodin při teplotě 50±3°С. Po vysušení se vzorky ochladí v exsikátoru sušidlem a zváží s přesností na 0,00 1 g. Do skleněné kádinky se nalije destilovaná voda a vloží se do ní vzorky tak, aby byly zcela pokryty vodou a nedocházelo k vzájemnému kontaktu a ke kontaktu se stěnami kádinky.
Vzorky se uchovávají ve vodě o teplotě 23±2°С do 24 hodin, poté se vyjmou z vody, odsají filtračním papírem a zváží. Doba od okamžiku vytažení do okamžiku vážení by neměla přesáhnout 1 minutu.
Vzorec 1 pro výpočet absorpce vody
Absorpce vody se vypočítá jako procento hmotnosti vysušeného vzorku pomocí vzorce 1.
kde m , m1 – hmotnost vysušeného vzorku a hmotnost vzorku po vystavení vodě, g.
Výsledek je brán jako aritmetický průměr tří experimentů a zaokrouhlen na 0,1 %.
Stanovení absorpce vody ve vroucí vodě
Zařízení a materiály: sušárna, váhy, exsikátor, skleněná kádinka, destilovaná voda, vzorky z polyethylen, polypropylen, polyamid, polyethylentereftalát, filtrační papír.
Průběh: Vzorky se suší v sušárně po dobu 24 hodin při teplotě 50±3°С. Po vysušení se vzorky ochladí v exsikátoru sušidlem a zváží s přesností na 0,001 g.
Vzorky vložte do nádoby s vroucí vodou tak, aby byly zcela pokryty vodou a nepřišly do styku se stěnami sklenice a navzájem a inkubujte 30±1 min.
Poté se vzorky přenesou do sklenice se studenou destilovanou vodou a uchovávají se až do ochlazení 15±1 min. Poté se vzorky vyjmou z vody, odsají filtračním papírem a zváží. Doba od okamžiku vytažení do okamžiku vážení by neměla přesáhnout 1 minutu.
Absorpce vody se vypočítá jako procento hmotnosti vysušeného vzorku pomocí vzorce 1 .
Výsledek je brán jako aritmetický průměr tří experimentů a zaokrouhlen na 0,1 %.
Literatura: Metody zkoušení, kontroly a výzkumu strojírenských materiálů: referenční kniha. příspěvek. – M.: Mashinostroenie, 1993. – T.3. Metody studia nekovových materiálů. – 283 str. Plasty. Metoda stanovení absorpce vody: GOST 4650–80. – Místo GOST 4650–73; vstup 01.12.1980. – M.: IPK Standards Publishing House, 1997. – 8 s. Basov, N. I. Quality control of polymer materials / N. I. Basov, V. A. Lyubartovich, S. A. Lyubartovich. – L.: Chemie, 1977. – S. 36–44.
Autor: Kordikova E.I., kandidátka technických věd, docentka Katedry mechaniky materiálů a struktur BSTU
Zdroj: Kompozitní materiály: Laboratorní dílna, 2007
Datum zdroje: 2007
Absorpce vody – to je schopnost materiálu absorbovat a zadržovat vodu ve svých pórech. Voda vyplňuje nejmenší póry a kapiláry v materiálu, ale protože některé z nich jsou pro vodu stále nepřístupné a vzduch částečně zůstává v pórech naplněných vodou, pak množstvím vody absorbované materiálem je možné pouze přibližně určit otevřenou pórovitost materiálů. Absorpce vody je důležitým ukazatelem z hlediska jejího fungování. Když je materiál nasycen vodou, jeho pevnost klesá, průměrná hustota a tepelná vodivost se zvyšuje a jsou pozorovány korozní procesy.
Pro stanovení absorpce vody se vzorky vysušené do konstantní hmotnosti zváží a umístí do nádoby naplněné vodou o pokojové teplotě tak, aby hladina vody byla alespoň 20 mm nad horní částí vzorku. Vzorky se udržují v této poloze po dobu 48 hodin. Poté se vyjmou, otřou vlhkým hadříkem a zváží. V tomto případě musí být hmotnost vody tekoucí ze vzorku na váhu zahrnuta do hmotnosti vzorku.
Absorpce vody hmotností Wm% obj. Wо, %, určeno podle vzorců
Wm = [(m2 – m1 / m1] 100 (1)
W® = [(m2 – m1) / V] 100 (2)
kde Wm je hmotnostní absorpce vody, W® je objemová absorpce vody, m1 je hmotnost suchého vzorku, g; m2 – hmotnost vzorku nasyceného vodou, g; V objem vzorku v přirozeném stavu, cm³.
2 Stanovení pevnosti
Pevnost je vlastnost materiálu odolávat destrukci vlivem vnitřních pnutí vznikajících z vnějšího zatížení. Materiály v budovách a konstrukcích pod vlivem různých zatížení podléhají různým vnitřním napětím (tlak, tah, ohyb, smyk atd.)
Pevnost je důležitou vlastností většiny stavebních materiálů, na její hodnotě závisí zatížení, které daný prvek v daném průřezu unese. Pokud má materiál větší pevnost, pak lze velikost průřezu prvku zmenšit.
Pevnost stavebních materiálů je charakterizována pevností v tlaku, ohybu a tahu, zjišťuje se laboratorním zkoušením vzorků na hydraulických lisech nebo tahových zkušebních strojích.
Pevnost materiálu v tlaku je napětí odpovídající zatížení, při kterém vzorek materiálu selže. Mezní pevnost v tlaku Rcom, MPa, je určena vzorcem
kde F je mez pevnosti, N; A – plocha průřezu vzorku cm 2
Pro stanovení pevnosti v tlaku jsou vzorky materiálu vystaveny tlakovým vnějším silám a přivedeny k porušení.
Zkoušené vzorky musí mít správný geometrický tvar (krychle, rovnoběžnostěn, válec). Vzorky z materiálů přírodního kamene ve tvaru kostek mohou mít tyto velikosti: 50 50 50, 70 70 70, 100 100 100 mm. Vzorky z hutných materiálů lze odebírat v menších velikostech a z porézních materiálů – větší.
Vzorky krychlového tvaru se vyrábějí pomocí speciálních kotoučových pil. Při řezání kamene se pod pilový kotouč zavádí brusný prášek smíchaný s viskózní suspenzí těžké hlíny.
Hydraulické lisy a univerzální zkušební stroje se používají ke zkoušení vzorků materiálu na lisování. Před testováním se vzorek očistí měkkým kartáčkem nebo hadříkem, zváží, změří s přesností na 1 mm a umístí na spodní nosnou desku lisu přesně do jeho středu. Horní nosná deska se spustí na vzorek pomocí šroubu a pevně se zajistí mezi dvě nosné desky. Poté, co se ujistíte, že je vzorek správně nainstalován, zapněte čerpadlo lisu a zatížte vzorek, sledujte rychlost jeho nárůstu (0,5 – 1 MPa za 1 s). V okamžiku destrukce vzorku, tedy v okamžiku největšího zatížení vzorku, se šipka zastaví a vrátí se zpět. Tento okamžik musí být zaznamenán.
Každý materiál je testován minimálně na třech vzorcích. Konečný výsledek se bere jako aritmetický průměr výsledků zkoušek tří vzorků. Výsledky testů, jak individuální, tak průměrné, se zaznamenávají do laboratorního deníku.
Testové otázky k obhajobě ukončené laboratorní práce
1 Jaký vztah existuje mezi objemovou absorpcí vody a celkovou porézností materiálu? Je tato závislost vždy pravdivá?
2 Je možné zhruba určit oblast použití materiálu (výrobku), pokud je známa jeho nasákavost?
3 Vliv vlhkosti na pevnost materiálů
4 Jaká je pevnost materiálu a jak se vyznačuje?
Seznam GOST a STB používaných při provádění laboratorních prací
1 STB 4.201-79. Systém ukazatelů kvality výrobků. Konstrukce. Tepelně izolační materiály a výrobky. Nomenklatura ukazatelů.
2 STB 4.211-80. Systém ukazatelů kvality výrobků. Konstrukce. Nekovové stavební materiály a plniva do pórobetonu. Nomenklatura ukazatelů.
3 GOST 7025-91. Keramické a silikátové cihly a kameny. Metody stanovení nasákavosti, hustoty a řízení mrazuvzdornosti.
Laboratorní práce č. 3. Studium makro- a mikrostruktury dřeva, seznámení se vzorky dřevin
Problematika přijetí k laboratorní práci
Jaké hlavní části kmene stromu jsou v jeho průřezu viditelné pouhým okem?
Uveďte hlavní fyzikální vlastnosti dřeva?
Jaké jsou mechanické vlastnosti dřeva?
Popište mikrostrukturu dřeva?
Jaké druhy stromů se používají ve stavebnictví?
Jaké jsou materiály, výrobky a konstrukce ze dřeva?
Objektivní: studovat makro- a mikrostrukturu dřeva, hlavní skupiny vad dřeva, určit rovnovážnou vlhkost dřeva a jeho pevnost.
Materiály: vzorky dřevěných materiálů.
Nástroje a příslušenství: teploměr nebo psychrometr, psychrometrický stůl, nomogram rovnovážné vlhkosti, hydraulická lisovací síla 4 kN.
