Строительные материалы. Лабораторный практикум

СТРОИТЕЛЬНЫЕ
МАТЕРИАЛЫ 
Лабораторный практикум
Под редакцией доктора технических наук Я.Н. Ковалева
Рекомендовано 
Учебно-методическим объединением по образованию 
в области строительства и архитектуры в качестве 
учебно-методического пособия для студентов 
специальностей 1-70 03 01 «Автомобильные дороги» 
и 1-70 01 02 «Мосты, транспортные тоннели и метрополитены»
Москва 
ИНФРА-М 
202

УДК 691(076.5)(075.8)
ББК 38.3я73
 
С86
Авторы:
Я.Н. Ковалев, Г.С. Г
алузо, А.Э. Змачинский, Т
.А. Чистова
Рецензенты:
зав. кафедрой химической технологии вяжущих материалов Белорусского 
государственного технологического университета, заслуженный деятель 
науки Республики Беларусь М.И. Кузьменков;
доктор технических наук, профессор кафедры «Технология бетона и строительные материалы» Белорусского национального технического университета В.В. Бабицкий
Строительные материалы. Лабораторный практикум : учебС86
но-методическое пособие / Я.Н. Ковалев [и др.] / под ред. д.т.н. 
Я.Н. Ковалева. — Москва : ИНФРА-М, 2024. — 633 с. : ил. — 
(Высшее образование).
ISBN 978-5-16-006406-2 (QSJOU)
ISBN 978-5-16-111712-5 (POMJOF)
Содержит общие сведения об основных строительных материалах, 
применяемых при возведении и ремонте искусственных  сооружений 
на автомобильных дорогах (мосты, путепроводы, тоннели,  эстакады 
и др.), и методах испытания их качества. Описаны методы оценки 
результатов испытаний с помощью математической статистики, понятия по стандартизации и сертификации материалов. В приложе 
ниях 
приведены примерная тематика для проведения НИРС в области 
строи 
тельного материаловедения, а также типовые задачи с решениями. 
Для студентов вузов. Может быть полезно инженерно-техническим 
специалистам дорожных организаций.
УДК 691(076.5)(075.8)
ББК 38.3я73
 
© ООО «Новое знание», 2013
ISBN 978-5-16-006406-2 (QSJOU)
ISBN 978-5-16-111712-5 (POMJOF)

Оглавление
Предисловие.
...........................................................................................................................11
Основы оценки качества строительных материалов.............................................12
Качество строительной продукции и его контроль..................................................12
Оценка методов измерений...............................................................................................15
Исключение грубых ошибок.............................................................................................21
Порядок обработки экспериментальных данных......................................................22
Стандартизация строительных материалов.
................................................................24
Литература.............................................................................................................................29
1. Физикомеханические характеристики строительных материалов.
..........30
Общие сведения о свойствах строительных материалов.......................................31
Задание 1. Определение средней плотности (плотности материала)................32
Задание 2. Определение истинной плотности (плотности вещества)...............35
Задание 3. Определение пористости строительных материалов.........................38
Задание 4. Определение насыпной плотности и пустотности.
.............................40
Задание 5. Определение влажности, водопоглощения по массе и объему 
и расчет закрытой пористости материала.............................................................43
Задание 6. Определение предела прочности при сжатии.
......................................47
Задание 7. Определение ударной прочности (сопротивления удару).
..............51
Задание 8. Определение истираемости строительных материалов....................53
Контрольные вопросы...........................................................................................................55
Литература.............................................................................................................................56
2. Мелкий заполнитель для бетонов и строительных растворов.
.....................57
Общие сведения о мелких заполнителях для бетонов и растворов...................58
Задание 1. Определение содержания в песке пылевидных и глинистых 
частиц..................................................................................................................................64
Задание 2. Определение наличия в песке органических примесей....................67
Задание 3. Определение влажности песка...................................................................68
Задание 4. Определение зернового (гранулометрического) состава песка.....69
Задание 5. Определение насыпной плотности песка в стандартном 
неуплотненном состоянии.
..........................................................................................74
Задание 6. Определение истинной плотности (плотности зерен песка) 
и пустотности песка.......................................................................................................76
Задание 7. Общее заключение о качестве песка........................................................78
Контрольные вопросы...........................................................................................................78
Литература.............................................................................................................................79
3. Крупный заполнитель для бетонов..........................................................................81
Общие сведения о крупных заполнителях..................................................................82
Задание 1. Определение насыпной плотности крупных заполнителей............90
Задание 2. Определение средней плотности зерен заполнителей.
......................92

Оглавление
Задание 3. Расчет и сравнительный анализ структурных характеристик 
заполнителей....................................................................................................................95
Задание 4. Определение дробимости природного гравия и гранитного 
щебня...................................................................................................................................98
Задание 5. Определение прочности пористых заполнителей............................ 101
Задание 6. Общее заключение о качестве заполнителей и области 
их рационального использования в бетонах..................................................... 104
Контрольные вопросы........................................................................................................ 104
Литература.......................................................................................................................... 105
4. Портландцемент............................................................................................................ 107
Общие сведения о цементах........................................................................................... 108
Задание 1. Определение нормальной густоты цементного теста.
..................... 114
Задание 2. Определение сроков (времени) схватывания цементного 
теста.................................................................................................................................. 119
Задание 3. Определение равномерности изменения объема цемента.
............ 122
Задание 4. Определение насыпной плотности и межзерновой 
пустотности цемента.
.................................................................................................. 127
Задание 5. Определение активности цемента по ГОСТ 310.4–81.
................... 129
Задание 6. Определение активности цемента на приборе ИАЦ03.
................ 138
Задание 7. Определение удельной поверхности цемента на приборе 
ПСХ4.
.............................................................................................................................. 142
Контрольные вопросы........................................................................................................ 151
Литература.......................................................................................................................... 152
5. Оценка качества воды для приготовления бетонных 
и растворных смесей........................................................................................................ 154
Общие сведения о воде для приготовления бетонных и растворных 
смесей............................................................................................................................... 155
Задание 1. Определение водородного показателя и концентрации 
(активности) ионов водорода.
................................................................................. 157
Задание 2. Определение содержания сульфатов по ГОСТ 4389–72.
.............. 160
Задание 3. Определение содержания хлоридов (хлоридиона Cl–)................ 162
Контрольные вопросы........................................................................................................ 165
Литература.......................................................................................................................... 165
6. Подбор состава тяжелого цементного бетона.
................................................. 166
Общие сведения о бетоне и бетонных смесях......................................................... 167
Задание 1. Подбор предварительного состава тяжелого бетона....................... 176
Задание 2. Изготовление пробных замесов и определение 
удобоукладываемости бетонной смеси.
............................................................... 184
Задание 3. Определение средней плотности бетонной смеси. 
Изготовление контрольных бетонных образцов и расчет 
фактического расхода составляющих бетона.................................................... 188
Контрольные вопросы........................................................................................................ 194
Литература.......................................................................................................................... 195

Оглавление 
5
7. Испытание тяжелого цементного бетона........................................................... 197
Общие сведения о прочностных характеристиках тяжелого бетона.............. 198
Задание 1. Определение прочности бетона при сжатии 
разрушающим методом.
............................................................................................. 201
Задание 2. Определение прочности бетона неразрушающим методом.......... 204
Задание 3. Определение прочности бетона неразрушающим 
ультразвуковым методом.......................................................................................... 208
Контрольные вопросы........................................................................................................ 222
Литература.......................................................................................................................... 223
8. Кладочный общестроительный раствор.
............................................................. 224
Общие сведения о строительных растворах.
............................................................ 225
Задание 1. Подбор состава раствора и приготовление растворной смеси.... 232
Задание 2. Определение подвижности растворной смеси 
по ГОСТ 5802–86........................................................................................................ 237
Задание 3. Определение средней плотности растворной смеси 
по ГОСТ 5802–86........................................................................................................ 239
Задание 4. Определение выхода растворной смеси в опытном замесе 
и расхода материалов на 1 м3 раствора............................................................... 241
Задание 5. Определение средней плотности и предела 
прочности при сжатии затвердевшего строительного раствора 
по ГОСТ 5802–86........................................................................................................ 247
Контрольные вопросы........................................................................................................ 252
Литература.......................................................................................................................... 254
9. Строительные металлы............................................................................................... 255
Общие сведения о строительных металлах.............................................................. 256
Задание 1. Испытание арматурной стали на растяжение.
................................... 259
Задание 2. Определение твердости металлов.
.......................................................... 265
Задание 3. Технологические испытания арматурной стали.
............................... 270
Контрольные вопросы........................................................................................................ 273
Литература.......................................................................................................................... 273
10. Испытание вязкого нефтяного битума.
............................................................. 275
Общие сведения об органических вяжущих веществах.
...................................... 276
Задание 1. Определение глубины проникания иглы в нефтяной битум 
(по ГОСТ 11501–78, СТБ EN 1426–2009).
........................................................ 287
Задание 2. Определение растяжимости (дуктильности) битума 
(по ГОСТ 11505–75).
.......................................................................................................291
Задание 3. Определение температуры размягчения битума по методу 
«кольцо и шар» (по ГОСТ 11506–73, СТБ EN 1427–2009).
....................... 294
Задание 4. Определение температуры хрупкости дорожных битумов 
по Фраасу (СТБ EN 12593–2009, ГОСТ 11507–78)...................................... 297
Задание 5. Расчет индекса пенетрации ИП для дорожных битумов.............. 302

Оглавление
Задание 6. Определение коэффициента сцепления битума с гранитным 
щебнем............................................................................................................................. 303
Задание 7. Определение эластичности битума.
....................................................... 306
Задание 8. Определение показателей битума после прогрева........................... 308
Задание 9. Определение температуры вспышки битума..................................... 310
Контрольные вопросы........................................................................................................ 312
Литература.......................................................................................................................... 313
11. Испытания минерального порошка для приготовления 
асфальтобетонных и органоминеральных смесей.
............................................. 315
Общие сведения о минеральных порошках.
............................................................. 316
Задание 1. Определение гранулометрического (зернового) 
состава минерального порошка (ГОСТ 16557–2005).................................... 321
Задание 2. Определение гидрофобности активированного минерального 
порошка........................................................................................................................... 324
Задание 3. Определение истинной плотности неактивированного 
минерального порошка из горных пород.
........................................................... 325
Задание 4. Определение средней плотности минерального порошка 
в стандартном уплотненном состоянии.............................................................. 327
Задание 5. Вычисление пористости уплотненного минерального 
порошка........................................................................................................................... 330
Задание 6. Определение показателя битумоемкости минерального 
порошка........................................................................................................................... 330
Задание 7. Определение влажности минерального порошка............................. 332
Контрольные вопросы........................................................................................................ 334
Литература.......................................................................................................................... 334
12. Проектирование состава дорожного асфальтобетона................................ 336
Общие сведения об асфальтобетоне............................................................................ 336
Задание 1. Ознакомление с техническими требованиями к качеству 
асфальтобетона............................................................................................................. 338
Задание 2. Проектирование состава асфальтобетонной смеси.......................... 343
Контрольные вопросы........................................................................................................ 365
Литература.......................................................................................................................... 365
13. Определение показателей качества асфальтобетона.
................................. 367
Общие сведения о показателях качества асфальтобетона.................................. 368
Задание 1. Определение средней плотности (объемной массы) 
асфальтобетона............................................................................................................. 369
Задание 2. Определение водонасыщения асфальтобетона.................................. 371
Задание 3. Определение набухания (приращения объема) 
асфальтобетона............................................................................................................. 373
Задание 4. Определение средней плотности минеральной части 
асфальтобетона............................................................................................................. 374
Задание 5. Определение истинной плотности минеральной части 
асфальтобетона расчетным методом.
.................................................................... 375

Оглавление 
7
Задание 6. Определение истинной плотности смеси и асфальтобетона........ 376
Задание 7. Определение остаточной пористости лабораторных образцов 
асфальтобетона............................................................................................................. 377
Задание 8. Определение предела прочности асфальтобетона 
при сжатии при температуре 20 °С.
...................................................................... 378
Задание 9. Определение коэффициента водостойкости асфальтобетона 
при длительном водонасыщении........................................................................... 380
Задание 10. Определение предела прочности асфальтобетона 
при растяжении при температуре 0 °С.
............................................................... 383
Задание 11. Определение предела прочности асфальтобетона 
при сдвиге при температуре 50 °С........................................................................ 386
Контрольные вопросы........................................................................................................ 389
Литература.......................................................................................................................... 390
14. Определение физикомеханических характеристик древесины.
........... 391
Общие сведения о древесных материалах.
................................................................ 392
Задание 1. Определение влажности древесины (ГОСТ 16483.7–71, 
СТБ 1725–2007).
.......................................................................................................... 395
Задание 2. Определение линейной усушки (ГОСТ 16483.37–88, 
СТБ 1725–2007).
.......................................................................................................... 399
Задание 3. Определение средней плотности и пористости древесины.......... 402
Задание 4. Определение предела прочности древесины при сжатии вдоль 
волокон и коэффициента конструктивного качества.
......................................405
Задание 5. Определение предела прочности древесины при статическом 
изгибе............................................................................................................................... 408
Задание 6. Определение предела прочности древесины при скалывании 
вдоль волокон (ГОСТ 16483.5–73).
...................................................................... 412
Задание 7. Определение содержания поздней древесины в годичном 
слое и приближенная оценка ее прочности неразрушающим 
методом (ГОСТ 16483.18–72).
................................................................................ 416
Задание 8. Изучение микроструктуры древесины................................................. 419
Задание 9. Определение качества пиломатериалов по наличию пороков.... 420
Задание 10. Защита древесины от гниения и возгорания................................... 420
Контрольные вопросы........................................................................................................ 422
Литература.......................................................................................................................... 423
15. Керамический и силикатный кирпич (стеновые штучные материалы).... 425
Общие сведения о стеновых материалах................................................................... 426
Задание 1. Оценка качества стеновых материалов по дефектам 
внешнего вида и отклонениям от номинальных размеров.......................... 434
Задание 2. Определение водопоглощения по массе при атмосферном 
давлении и полном погружении образца в воду.
............................................. 438
Задание 3. Определение средней плотности кирпича.......................................... 441
Задание 4. Определение плотности вещества (истинной плотности) 
и пористости кирпича................................................................................................ 443

Оглавление
Задание 5. Оценка теплопроводности кирпича и расчет требуемой 
толщины стены............................................................................................................. 445
Задание 6. Оценка морозостойкости кирпича......................................................... 447
Задание 7. Определение прочности кирпича........................................................... 449
Задание 8. Определение коэффициента размягчения силикатного 
кирпича............................................................................................................................ 453
Контрольные вопросы........................................................................................................ 455
Литература.......................................................................................................................... 456
16. Известь воздушная строительная....................................................................... 458
Общие сведения о воздушной строительной извести.......................................... 459
Задание 1. Определение суммарного содержания активных оксидов 
СаО + МgО в кальциевой извести........................................................................ 463
Задание 2. Определение содержания в извести непогасившихся зерен........ 465
Задание 3. Определение средней плотности известкового теста.
..................... 467
Задание 4. Определение содержания воды в известковом тесте...................... 469
Задание 5. Определение температуры и времени гашения извести................ 470
Контрольные вопросы........................................................................................................ 473
Литература.......................................................................................................................... 474
17. Гипсовые вяжущие вещества.
................................................................................ 476
Общие сведения о гипсовых вяжущих веществах................................................. 477
Задание 1. Определение стандартной консистенции 
(нормальной густоты затворения) гипсового теста.
....................................... 484
Задание 2. Определение предела прочности на растяжение 
при изгибе и на сжатие образцов из гипсового камня.................................. 487
Задание 3. Определение конца текучести и сроков схватывания 
гипсового теста стандартной консистенции...................................................... 491
Задание 4. Определение тонкости (степени) помола гипсового 
вяжущего.
........................................................................................................................ 494
Задание 5 (исследовательское). Регулирование сроков схватывания 
гипсового теста............................................................................................................. 496
Задание 6 (исследовательское). Определение водостойкости 
гипсового камня........................................................................................................... 498
Задание 7 (исследовательское). Получение высокопрочного 
гипсового камня фильтрационным прессованием.......................................... 501
Задание 8 (исследовательское). Исследование влияния волокнистого 
наполнителя на свойства гипсового камня.
....................................................... 503
Контрольные вопросы........................................................................................................ 504
Литература.......................................................................................................................... 506
18. Определение теплопроводности и структурных характеристик 
теплоизоляционных материалов................................................................................. 507
Общие сведения о теплоизоляционных материалах.
............................................ 508
Задание 1. Определение структурных характеристик и влажности ТИМ...... 511

Оглавление 
9
Задание 2. Определение теплопроводности сухих ТИМ..................................... 512
Задание 3. Определение влияния влажности на теплопроводность ТИМ.
..... 515
Контрольные вопросы........................................................................................................ 516
Литература.......................................................................................................................... 517
19. Природные каменные материалы........................................................................ 518
Общие сведения о природных каменных материалах.......................................... 519
Задание 1. Классификация горных пород и их породообразующие 
минералы.
........................................................................................................................ 521
Задание 2. Определение средней плотности горной породы на образцах 
неправильной формы................................................................................................. 525
Задание 3. Определение истинной плотности и пористости горных 
пород................................................................................................................................. 526
Задание 4. Определение предела прочности при сжатии горной породы.
.... 529
Задание 5. Определение прочности при растяжении методом 
раскалывания.
................................................................................................................ 530
Задание 6. Определение твердости горных пород по шкале Мооса.
............... 532
Задание 7. Определение истираемости горных пород.......................................... 535
Задание 8. Изучение декоративноотделочных свойств горных пород............... 537
Контрольные вопросы........................................................................................................ 540
Литература.......................................................................................................................... 540
20. Полимерные материалы.
.......................................................................................... 542
Общие сведения о полимерных материалах............................................................ 543
Задание 1. Определение массы 1 м2 площади полимерных материалов 
для полов.
........................................................................................................................ 545
Задание 2. Определение гибкости поливинилхлоридных материалов.
.......... 546
Задание 3. Определение истираемости материалов для покрытия полов.... 547
Задание 4. Определение деформативности и восстанавливаемости при 
вдавливании................................................................................................................... 549
Задание 5. Определение прочности при растяжении и относительного 
удлинения при разрыве............................................................................................. 552
Контрольные вопросы........................................................................................................ 554
Литература.......................................................................................................................... 555
21. Испытание жидкого нефтяного дорожного битума.................................... 556
Общие сведения о жидких нефтяных дорожных битумах................................. 556
Задание 1. Определение условной вязкости жидких битумов 
по ГОСТ 11503–74...................................................................................................... 559
Задание 2. Определение адгезии жидкого битума (ГОСТ 11508–74).
........... 562
Задание 3. Определение количества испарившегося из битума 
разжижителя.
................................................................................................................. 566
Задание 4. Определение температуры вспышки жидкого битума................... 569
Контрольные вопросы........................................................................................................ 571
Литература.......................................................................................................................... 572

Оглавление
22. Испытание эмульсии битумной катионной дорожной................................. 573
Общие сведения о битумных эмульсиях................................................................... 574
Задание 1. Определение содержания остаточного вяжущего (метод 1)........ 588
Задание 2. Определение содержания остаточного вяжущего 
для эмульсий, приготовленных на пластифицированном 
или разжиженном битуме (метод 2).
.................................................................... 590
Задание 3. Определение однородности эмульсии.................................................. 592
Задание 4. Определение условной вязкости по вискозиметру СТВ............... 594
Задание 5. Определение коэффициента распада.................................................... 597
Задание 6. Определение однородности эмульсии по остатку на сите 
№ 063 при хранении свыше 7 сут. ....................................................................... 599
Задание 7. Определение устойчивости эмульсии к расслоению 
при хранении свыше 7 сут. ..................................................................................... 601
Задание 8. Определение адгезии к щебню................................................................ 602
Контрольные вопросы........................................................................................................ 604
Литература.......................................................................................................................... 605
Типовые задачи с решениями....................................................................................... 606
Приложения......................................................................................................................... 622
1. Техника безопасности при выполнении лабораторных работ...................... 622
2. Тематика НИРС............................................................................................................. 625
3. Расчетные формулы для решения задач............................................................... 626
4. Соотношения между единицами силы и давления........................................... 630
5. Основные физические свойства строительных материалов.......................... 630