5.5 Определение водопоглощения

Для определения водопоглощения образцы высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при 115 °С. Затем охлаждают на воздухе до комнатной температуры и взвешивают на технических весах, определяя их массу. После этого образцы насыщают водой одним из нижеприведенных способов.

Водопоглощение по массе и объему вычисляют по формулам:

а) по массе (7)

б) по объему (8)

где m_сух, m_нас – масса соответственно сухого и насыщенного водой образца, г.

Метод насыщения при нормальных условиях

Образцы укладывают в один ряд на решетку в сосуд с водой так, чтобы слой воды над ними был не менее 2 см, и оставляют на 48 часов при комнатной температуре. По истечении двух суток образцы вынимают из воды, обтирают мягкой влажной тканью и взвешивают. Затем их снова погружают в воду на 2 часа, извлекают и взвешивают. И так до тех пор, пока образцы не будут иметь постоянную массу, что свидетельствует об их полном водонасыщении. Постоянной масса считается тогда, когда разность при двух последовательных взвешиваниях отличается не более чем на 1%.

Метод насыщения вакуумом

Высушенные до постоянной массы и взвешенные образцы помещают в сосуды вакуум-аппарата, наполненные дистиллированной водой. Включают вакуум-насос, доводят разрежение до 20 мм рт.ст. и поддерживают его в течение 3 часов, пока не прекратится выделение пузырьков воздуха из образцов. Выключают вакуум-насос и устанавливают в сосудах нормальное давление, при котором образцы оставляют в воде еще на 2 часа. Затем образцы вынимают, обтирают влажной тканью, взвешивают и вычисляют водопоглощение.

Метод насыщения кипячением

Высушенные до постоянной массы и взвешенные образцы помещают на решетку в сосуд с водой так, чтобы слой воды над ними был не менее 2 см, и нагревают воду до кипения. Кипение поддерживают в течение 4 часов, после чего воду охлаждают до комнатной температуры, образцы извлекают, обтирают влажной тканью и взвешивают. По формулам (7) и (8) вычисляют водопоглощение как среднее арифметическое трех испытаний для однородных материалов и пяти испытаний – для неоднородных. Результаты испытания заносят в таблицу 5.

5.6 Определение влажности

Массовая влажность (В_m) или объемная влажность (В_о) образца материала вычисляется по формуле:

(9)

где m₁ – масса образца влажного материала, г

m – масса образца сухого материала, г.

Для нахождения влажности образцы материала в естественном состоянии взвешивают, определяя m₁, а затем высушивают до постоянной массы при 115 °С, после чего снова взвешивают с точностью до 0,1 г, определяя m.

5.7 Определение морозостойкости

5.7.1 Метод попеременного замораживания и оттаивания

Испытания материалов на морозостойкость проводят методом попеременного замораживания и оттаивания образцов. Температура замораживания должна быть (-20± 2) °С. Оттаивание следует проводить в воде при температуре 15 – 20 °С. Для определения морозостойкости обычно применяют аммиачные холодильные установки.

Образцы-кубики или цилиндры размерами не менее 5 см (для однородных материалов 3 и неоднородных 5 штук) маркируют и с помощью лупы и стальной иглы проверяют, нет ли на их поверхности трещин, повреждений и т.д. Образцы насыщают водой до постоянной массы и взвешивают, затем помещают в холодильную камеру и выдерживают в ней при (-20 2)°С в течение 4 часов. По истечении этого времени их извлекают из холодильника и опускают для оттаивания в ванну с водой комнатной температуры на 4 часа. После оттаивания образцы осматривают для обнаружения повреждений. В случае появления трещин или отколов испытание прекращают. Если дефектов не наблюдается, испытание продолжают, вновь помещая образцы в холодильную камеру на 4 часа.

Последовательному замораживанию, оттаиванию и осмотру образцы подвергают столько раз, сколько предусмотрено нормативным документом для испытываемого материала.

После окончания испытаний образцы протирают влажной тканью и взвешивают. Потерю массы вычисляют по формуле, %:

, (10)

где m – масса образца, высушенного до испытания, г;

m₁ – то же, после испытания, г.

Материал считается выдержавшим испытание, если после установлен­ного нормативным документом числа циклов замораживания и оттаивания он не имеет видимых признаков разрушения и теряет не более 5 % массы. Этот метод требует специального оборудования и больших затрат времени. Если необходимо быстро оценить морозостойкость материала, применяют ускоренный метод, используя раствор сернокислого натрия.

Ускоренный метод

Подготовленные образцы сушат до постоянной массы, взвешивают, маркируют и на 20 часов погружают в насыщенный раствор сернокислого натрия при комнатной температуре. Затем их помещают на 4 часа в сушильный шкаф, в котором поддерживается температура 115 °С. После этого образцы охлаждают до нормальной температуры, снова на 4 часа погружают в раствор сернокислого натрия и опять помещают в сушильный шкаф на 4 часа. Такое попеременное выдерживание образцов в растворе сернокислого натрия и высушивание повторяют 3, 5, 10 и 15 раз, что соответствует 15, 25, 50 – 100 и 150 – 300 циклам замораживания и оттаивания. Этот метод основан на том, что насыщенный раствор сернокислого калия проникая в поры материала при высушивании, переходит в пересыщенный и кристаллизуется, увеличиваясь в объеме. При этом возникают напряжения, значительно превышающие напряжения, вызываемые замерзающей водой. Поэтому 1 цикл ускоренных испытаний приравнивается к 5 – 20 циклам обычных [1,2].

– Результаты определения истинной плотности

Материал	Масса, г			Объем материала, см3		Истинная плотность, г/см3
	первоначальная навески	остатка	материала
1	2	3	4		5		6
Фосфогипс	80	57,4	22,6		10		2,26

– Результаты определения средней плотности

Материал	Размеры образца, см				Объем образца, см3	Масса образца, г	Средняя плотность, г/см3
	длина	ширина	высота	диаметр
1	2	3	4	5	6	7	8
Бетон	10	10	10		1000	2290	2,29
Пенобетон	10	10	10,8		1080	673,3	0,623
Асфальтобетон			10,1	3,8	114,5	477,6	4,17

– Результаты определения пористости

Материал	Истинная плотность, г/см3	Средняя плотность, г/см3	Пористость, %
1	2	3	4
Бетон	2,81	2,29	18,5
Пенобетон	2,6	0,623	76
Асфольтобетон		4,17

– Результаты определения насыпной плотности

Материал	Масса, г			Объем цилиндра, м3		Насыпная плотность, г/см3
	цилиндра	цилиндра с материалом	материала
1	2	3	4		5		6
ПГС	350	3210	2860		2		1430
Керамзит	630	3580	3220		5		644
Фосфогипс	230	995	765		1		765

– Результаты определения водопоглощения

Материал	Масса образца, г		Водопоглощение, г ( %)
	сухого	водонасыщенного	по массе	по объему
1	2	3	4	5
Дерево	29,2	32,8	12,3
Кирпич	172,4	185,9	7,8
Бетон	223,9	295	31,7
Асфальтобетон	665,3	667,1	0,3

Вывод: в ходе лабораторной работы были определены структурные свойства строительных материалов: истинной плотности, средней плотности образцов правильной геометрической формы; определение пористости; насыпной плотности сыпучих материалов, определение гидрофизических свойств строительных материалов: определение водопоглощения, влажности, морозостойкости образцов бетона, кирпича керамического, цементно-песчаного раствора, древесины.