21. Опишіть методику випробувань гіпсових в’яжучих речовин.

Гіпсові в'яжучі матеріали - група в'яжучих речовин повітряного твердіння, для виробництва яких використовують сировину, що містить сульфат кальцію.

Відповідно до стандартів , які діють на території України стосовно контролю за якістю гіпсових в’яжучих існує ДСТУ Б В.2.7-82-99. В'яжучі гіпсові. Технічні умови.

Гіпсовийкамінь - продукт подрібненнягірської породи осадового (хімічного) походження, щоскладаєтьсяв основному з природного мінералу - гіпсу (CaSO4 ∙ 2H2O).

Гіпсовий камінь характеризується наступними властивостями: міцність при стисненні - близько 80 МПа, дійсна густина 2200...2400 кг/м³.Роз­чинність гіпсу у воді (г/л) у перерахунку на сульфат кальцію при температурі 20°С становить 0,2; при 40°С - 0,21; при 100°С - 0,17.

Основними методами контролю за якістю гіпсового в’яжучого є:

1.Тонина помелу гіпсового в’яжучого;

2. Стандартна консистенція гіпсового тіста;

3. Визначення термінів тужавлення гіпсових в’яжучих;

4. Визначення марки гіпсових в’яжучих( міцність на стиск/згин);

Додаткові методи:

5.Визначенняоб'ємноюрозширення;

6.Визначеннявмістунерозчинногозалишку

7.Визначеннявмістуметалодомішок у гіпсовомув'яжучому

8.Визначенняводопоглинання

9. Визначення вмісту гідратної води

10. Визначення питомої поверхні

За ДСТУ Б В.2.7-82-99. «В'яжучі гіпсові. Технічні умови»

6.МЕТОДИ КОНТРОЛЮ

6.1 До випробувань проби гіпсових в'яжучих, зразки та прилади повніші бути витримані не менше 3 год при температурі (20±3)С. Відносна вологість у приміщенні повинна бути (65±10) %.

Визначення границі міцності при стиску

Суть методу полягає у визначенні мінімальних навантажень, які руйнують зразок.

Визначення міцності зразків, виготовлених із гіпсового тіста стан­дартної консистенції, проводять через 2 год після контакту гіпсового в'яжу­чого з водою.

Для виготовлення зразків беруть пробу гіпсового в'яжучого масою від 1,0 до 1,6 кг. Гіпсове в'яжуче протягом 5-20 с засипають в чашку з водою, взятою у кількості, необхідній для отримання тіста стандартної консистенції, інтенсивно перемішують ручною мішалкою протягом 60 с до отримання од­норідного тіста, яке заливають у форми. Попередньо внутрішню поверхню металевих форм змащують мінеральним маслом середньої в'язкості. Для видалення затягнутого повітря після запов­нення форму струшують 5 разів, для чого її піднімають за торцеву сторону на висоту від 8 до 10 мм і опускають. Після настання початку тужавлення над­лишки гіпсового тіста знімають лінійкою, пересуваючи її по верхніх крайках форми перпендикулярно до поверхні зразків. Через (15±5) хв після закінчення тужавлення зразки витягають із форми, маркують і зберігають у приміщенні для випробувань.

Отримані після випробувань при вигині шість половинок балочок зразу піддають випробуванням при стиску. Зразки розміщують між двома пластинами таким чином, щоб бокові грані, які при виготовленні прилягали до поздовжніх стінок форм, знаходились на площинах пластин, а упори плас­тин щільно прилягали до торцевої гладкої грані зразк. Зразок разом з пластинами піддають стисненню на пресі. Час з початку рівномірного навантаження зразка до його руйнування повинен складати від 5 до 30 с, середня швидкість наростання навантаження при випробуванні повинна бути (105) Н (кгс) за секунду.

Границю міцності при стиску одного зразкаR_i в мегапаскалях (або кі­лограм-сили на квадратний сантиметр) визначають за формулою

, (1)

де Р_i - величина руйнівного навантаження, Н (кгс);

S_i - площа робочої поверхні пластин, рівна 25 см².

Границю міцності при стиску вираховують, як середнє арифметичне результатів випробувань усіх зразків, без найбільшого і найменшого резуль­татів:

(2)

де R_{i стис.} ...., R_{n стис.} - результати визначення границі міцності при стиску окремих зразків в МПа або кгс/см²;

n- кількість зразків, результати визначення границі міцності яких враховані при обчисленні.

Визначення границі міцності на розтяг при вигині

Суть методу полягає у визначенні мінімальних навантажень, які руйнують зразок.

Для проведення випробувань зразки, виготовлені за 6.2, встанов­люють на опори таким чином, щоб ті грані їх, які були горизонтальними при виготовленні, знаходились у вертикальному положенні. Схема розташування зразка на опорних валиках показана на рисунку В.5.

Розрахунок границі міцності при вигині R_виг в мегапаскалях (або кіло­грам-сили на квадратний сантиметр) виконують за формулою

R_виг = 0,0234FМПа (0,234 F кгс/см²) (3)

деF - руйнівне навантаження в МПа або кгс/см² .

Границю міцності при вигині вираховують як середнє арифметичне результатів трьох випробувань.

Визначення стандартної консистенції (нормальної густоти) гіпсового тіста

Стандартна консистенція (нормальна густота) характеризується діаметром розпливу гіпсовою тіста, що витікає із циліндра при його піднятті на висоту не метис ніж 100 мм. Діаметр розпливу повинен бути рівним (1805) мм. Кількість води є основним критерієм для визначення властивостей гіпсового в'яжучого: часу тужавлення, границі міцності, об'ємного розширен­ня та водопоглинання. Кількість води виражається у відсотках, як відношення маси води, необхідної для отримання гіпсової суміші стандартної консистенції, до маси гіпсового в'яжучого в грамах.

У чисту чашку, попередньо протерту тканиною, вливають воду, кількість якої залежить від властивостей гіпсового в'яжучого. Після цього у воду протягом 2-5 с засипають від 300 до 350 г гіпсового в'яжучого. Масу перемішують ручною мішалкою протягом 30 с, починаючи відлік часу від початку засипання гіпсового в'яжучого у воду. Після закінчення перемішу­вання циліндр, встановлений у центрі скла, заповнюють гіпсовим тістом, надлишок якого зрізають лінійкою. Циліндр і скло попередньо протирають тканиною. Через 45 с, рахуючи від початку засипання гіпсового в'яжучого у воду, або через 15 с після закінчення перемішування циліндр дуже швидко піднімають вертикально на висоту не менше 100 мм і відводять у сторону. Діаметр розпливу вимірюють безпосередньо після підняття циліндра лінійкою у двох перпендикулярних напрямах з похибкою не більше 5 мм і вираховують середнє арифметичне значення. Якщо діаметр розпливу тіста не відповідає (180±5) мм, випробування повторюють з іншою кількістю води.

Визначення термінів тужавлення гіпсового в'яжучого.

Суть методу полягає у визначенні часу від початку контакту гіпсо­вого в'яжучого з водою до початку і кінця тужавлення тіста. Для визначення термінів тужавлення гіпсового в'яжучого викорис­товують гіпсове тісто стандартної консистенції.

Використ.прилад Віка з масою рухомої частини (300±2) г.

Перед початком випробувань перевіряють, чи вільно опускається стержень приладу Віка, а також нульове положення рухомої його частини.

Кільце, попередньо протерте, змазане мінеральним маслом і встановлене па поліровану пластинку, заповнюють тістом. Для видалення повітря, що попало у тісто, кільце з пластинкою 4-5 разів струшують шляхом піднімання і опускання однієї із сторін пластинки приблизно на 10 мм. Після цього над­лишки тіста зрізають лінійкою і заповнену форму на пластинці встановлюють на основу приладу Віка.

Рухому частину приладу з голкою встановлюють у таке положення, при якому кінець голки торкається поверхні гіпсового тіста, після цього голку вільно опускають у кільце з тістом. Занурення роблять один раз через кожні 30 с, починаючи з цілого числа хвилин. Після кожного занурення голку ста­ранно витирають, а пластинку разом з кільцем переміщують так, щоб голка при новому занурюванні попадала в інше місце поверхні тіста.

Початок тужавлення визначають числом хвилин, що пройшли від мо­менту добавлення в'яжучого у воду до моменту, коли вільно опущена голка після занурення у тісто перший раз не доходить до поверхні пластинки, а кінець тужавлення - коли вільно опущена голка занурюється на глибину не більше 1 мм. Час від початку і кінця тужавлення виражають у хвилинах.

Визначення об'ємною розширення.

Для проведення випробування використовуються:

- прилад, що складається зі штативу, на якому закріплений індикатор, і металевого рознімного циліндра заввишки 100 мм, внутрішнім і зовнішнім діаметром 50 і 56 мм відповідно;

-дюралюмінієва кришка діаметром 56 мм і товщиною 1 мм;

- скляна пластина діаметром не менше 60 мм.

Прилад встановлюють на жорсткій основі, що виключає можливість віб­рації. Циліндр приладу ставлять на скляну пластину, заповнюють гіпсовим тістом нормальної густоти, закривають кришкою і встановлюють на опорну плиту.

Час замішування гіпсової о в'яжучого водою і заповнення гіпсовим тістом циліндра не повинен перевищувати 2 хв.

Стержень індикатора поворотом і винта приводять у дотик з заглиблен­ням у кришці циліндра. Додатково роблять ще один оберт гвинта для уста­новки індикатора на нульове значення і приступають до фіксації руху стрілки, що спричиняється розширенням гіпсового розчину при його твердненні.Початком відліку розширення потрібно вважати момент появи позитив­них деформацій, кінцем визначення - момент припинення руху стрілки, який настає приблизно через 1 год після заповнення циліндра розчином.Величина об'ємного розширення у відсотках чисельно дорівнює величині деформацій у міліметрах.

Визначення вмісту нерозчинного залишку

Для проведення випробування використовуються:

- соляна кислота за ГОСТ 3118, розчин 1:10;

- срібло азотнокисле за ГОСТ 1277, 1 %-й розчин;

- муфельна піч;

- стакан місткістю не менше 200 мл;

- фарфоровий тигель місткістю не менше 5 мл;

- ваги лабораторні аналітичні з похибкою зважування не більше 0,0002 г;

- електроплитка;

- фільтри паперові беззольні.

Наважку 1 г гіпсовогов'яжучого, зважену з похибкою не більше 0,0002 г, поміщають у стакан і обробляють 100 мл соляноїкислоти. Вміст стакану доводять до кипіння при постійномупомішуванні. Післякипінняпротягом 5 хврідинуфільтрують через нещільнийпаперовийбеззольнийфільтр. Осад промиваютьгарячою водою до зникненняреакції на іон хлору (проба розчи­ном азотнокислого срібла, підкисленого азотною кислотою).

Залишок разом з фільтромпереносять у зваженийфарфоровий тигель, зважують, потімставлять у муфельнуніч, обзолюють і прожарюють до постійноїмасипритемпературі900-1000°С.

Вмістнерозчинногозалишку Н.З. у відсоткахвизначають за формулою

(4)

де G₁ - різниця у масі тигля з залишкомпісляпрожарювання і порожнього тигля, г;

G- наважкав'яжучого, г.

Визначеннявмістуметалодомішок у гіпсовомув'яжучому

Для проведеннявипробуваннявикористовуються:

- підковоподібнийпостійниймагніт за ГОСТ 17809 (рисунок В. 10);

- насадка із плексигласу на кінцімагніту (рисунок B.I 1);

- дошка з бортиками розмірами1000х500 мм з покриттямізплекси-глазу абоскла;

- ваги лабораторніаналітичні з похибкоюзважуванняне більше 0,0002 г;

- шпатель для змішування і розрівнюваннягіпсовогов'яжучою;

- склогодинникове.

Відзагальноїпробиберутьнаважкумасою 1 кг, висипають на дошку і розрівнюють шпателем шаром завтовшкине більше 0,5 см.

Магнітом з насадкою на йогокінцяхповільно у самійтовщинігіпсовогов'яжучогопроводятьуздовж і поперек дошки з гіпсом.

Частинкиметалодомішок з в'яжучим, що налипло на них, періодичновідокремлюютьвідмагнітузняттям насадки і висипають на аркушбілогонаперу.

Виділенняметалодомішокповторюютьшістьразів. Перед кожнимвиді­леннямв'яжуче, щовипробовують, змішують і розрівнюють тонким шаром.

Металодомішкивідв'яжучого, що прилипло до них, відокремлюють, проводячимагнітом по зворотнійстороніаркушапаперу, на якому вони знаходяться. Післязосередженняметалодомішок в одному місці на аркушіпаперуїхпереносять на попередньозваженегодинниковескло і зважують з похибкою не більше 0,0002 г.

Вміст металодомішок виражають у міліграмах на 1 кг в'яжучого.

Визначення водопоглинання

Водопоглинання гіпсового в'яжучого визначають на трьох зразках (поло­винках-балочках), попередньо висушених до постійної маси при температурі 45-55°С. Зразки зважують, поміщають в горизонтальному положенні у ванну і заливають водою до половини їх висоти. Через 2 год їх заливають водою повністю і витримують ще 2 год. Після нього зразки витягують із води, обти­рають вологою тканиною і зважують.

Водопоглинання гіпсового в'яжучогоW у відсотках визначають за фор­мулою

(5)

деG - початкова маса зразка, г;

G₁ - маса зразка після насичення водою, г.

Величину водопоглинання визначають як середнє арифметичне резуль­татів трьох випробувань.

Визначення вмісту гідратної води

Масу наважки гіпсу близько 1 г поміщають у прожарений зважений фарфоровий тигель і нагрівають у муфельній печі до 400°С протягом 2 год. Прожарювання повторюють до отримання постійної маси. Тигель з наважкою охолоджують у герметично закритому ексикаторі і зважують. Вміст гідратної води W у відсотках вираховують за формулою

(6)

деG₁ - різниця у масі тигля з наважкою до і після прожарювання, г;

G - маса наважки гіпсу, г.

6.12 Визначення питомої поверхні

Суть методу полягає у вимірюванні опору повітря через шар гіпсового в'яжучого встановленої товщини і площі поперечного перерізу у відповідності з інструкцією, що додається до приладу АДП-1 (ПСХ-2).

Для проведення розрахунків беруть величину густини:

- для гіпсової сировини - 2,3 г/см³ ;

- для будівельного, формувального гіпсу - 2,65 г/см³

18. Наведіть фактори, що формують якість штучних пористих заповнювачів для бетонів

ДСТУ Б.В. 2.7-12-94 “Сировина для виробництва пористих заповнювачів”; ГОСТ 9758-86: Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний

Штучні пористі заповнювачі – сипкі матеріали визначеного зернового складу, які використовують для отримання сухих сумішей, розчинів та бетонів з потрібними властивостями. Розрізняють крупні заповнювачі з розміром зерна більше 5 мм (щебінь, гравій), та дрібні – піски з розміром зерна менше 5 мм.

До пористих відносять заповнювачі із середньою густиною зерен менше 2,0г/см³ і пористістю більше 10%. За розміром зерен заповнювачі поділяють на крупні - щебінь та гравій із зернами більше 5 мм та дрібні - пісок із зернами до 5мм; за насипною густиною - важкі і легкі (насипна густина відповідно більше та менше 1100 кг/м³)

Виробничий асортимент штучних пористих заповнювачів:

За крупністю: крупні та дрібні;

За формою: щебінь, гравій;

За фракціями : до 5; 5-10; 10-20; 20-40 мм;

За видом сировини та способом отримання: керамзит та його різновиди (сланцепорит, шунгізит); термоліт, аглопорит, шлакова пемза, спучений перліт, спучений вермикуліт та ін.

Властивості пористих заповнювачів. Для неорганічних крупних пористих заповнювачів встановлено марки за насипною густиною від 100 до 1100 кг/м³.

Для крупних заповнювачів регламентуються також вимоги до морозостійкості та міцності при стиску.

Міцність при стиску крупного пористого заповнювача визначають стисканням проби визначеної фракції у стандартному циліндрі. Залежно від міцності при стискуванні у циліндрі, яка може досягати 10 МПа, крупні пористі заповнювачі поділяють на марки від П15 до П400.

Морозостійкість крупних пористих заповнювачів має бути не менш як 15 циклів навперемінного заморожування та відтавання.

Форму зерен крупного пористого заповнювача оцінюють за коефіцієнтом форми:

К_ф=D_max/D_min,

де D_max, D_min – відповідно найбільший та найменший розміри зерна, мм.

Для високоякісних заповнювачів К_ф=1,5...2,0. Зерна витягнутої форми збільшують пустотність заповнювача, погіршують легкоукладальність бетонних сумішей та знижують міцність легкого бетону. За крупністю зерен пористі заповнювачі поділяють на фракції: пісок – 0,16…5,00 мм, щебінь або гравій – 5...10, 10...20, 20...40 мм. За домовленістю зі споживачем можливий поділ заповнювачів і на інші фракції.

Заповнювачі не повинні мати сторонніх домішок (рослинних залишків, ґрунту, цегли, металевих включень та ін.). Сумарна питома активність природних радіонуклідів у пористих заповнювачах не повинна перевищувати 370 Бк/кг.

Найкращі показники легких бетонів досягаються при використанні заповнювачів із дрібнопористою структурою, найменшим коефіцієнтом форми та мінімальним вмістом слабких зерен. Граничну крупність пористих заповнювачів прийнято брати не більшою за 40 мм, при цьому потрібно враховувати, що зі збільшенням крупності заповнювача зменшується густина бетону, але має місце деяке зниження його міцності.

Зерна пористих заповнювачів мають розвинуту шорстку поверхню, водопоглинання, більше, ніж у щільних заповнювачів, а тому для приготування легкобетонних сумішей потрібне примусове перемішування, а при формуванні виробів – інтенсивне ущільнення (вібрування з привантаженням, вібропрокатування тощо). При виготовленні легкобетонних сумішей на пористих заповнювачах зазвичай застосовують пластифікуючі добавки.

Шорстка поверхня пористих заповнювачів, а також їхня хімічна активність завдяки наявності аморфного кремнезему, здатному взаємодіяти з Ca(OH)_2, що утворюється при гідратації портландцементу, забезпечують щільність і міцність контактної зони “цементний камінь – пористий заповнювач”. Цим пояснюються високі водонепроникність та міцність легких бетонів на пористих заповнювачах.

Фактори, що формують якість штучних пористих заповнювачів для бетонів: сировина, крупність, форма зерен, структура, густина та міцність.

• Визначення насипної густини і марки крупного пористого заповнювача за насипною густиною

Насипну густину визначають зважуванням маси висушеної проби заповнювача у мірній посудині.

Висушений до постійної маси заповнювач насипають у попередньо зважений мірний циліндр з висоти 100 мм над його верхнім краєм до утворення над верхом посудини конуса, який зрізають металевою лінійкою врівень з краями посудини (без ущільнення) і зважують. Насипну густину заповнювача в кг/м³ розраховують з точністю 10 кг/м3 за формулою:

,

де m2, m1 - маса посудини відповідно із заповнювачем та порожньої, кг; V - об'єм мірної посудини, м3.

Насипну густину розраховують як середньоарифметичне значення результатів двох паралельних випробувань.

Марку пористого заповнювача за насипною густиною визначають згідно з ДСТУ Б.В.2.7-17-95

• Визначення міцності крупного пористого заповнювача стискуванням у циліндрі

Міцність пористих неорганічних заповнювачів характеризується умовною величиною - границею міцності при стискуванні зерен у стандартному циліндрі. Залежно від цього пористі заповнювачі поділяють на марки від П15 до П400.

Міцність заповнювачів при стискуванні у сталевому циліндрі (Dвн=h) (рис.2.1) визначають за навантаженням, що відповідає зануренню пуансона на 20 мм у шар проби заповнювача, який випробовується.

Міцність заповнювача визначають для фракцій крупного заповнювача 5...10, 10...20, 20...40 мм.

Висушену і попередньо зважену пробу заповнювача об'ємом 2 л (m1) совком насипають з висоти 100 мм в сталевий циліндр з піддоном так, щоб після розрівнювання металевою лінійкою рівень заповнювача трохи не доходив до верхнього краю циліндра. У циліндр вставляють пуансон так, щоб нижня риска на пуансоні співпала з краєм форми.

Рис.2.1.Циліндр для визначення міцності пористого заповнювача: 1 - циліндр; 2 - пуансон; 3 - риска; 4 - піддон

Залишок заповнювача зважують (m2) і потім розраховують насипну густину заповнювача у циліндрі, кг/м3, за формулою:

де m1, m2 - маса вихідної проби заповнювача і залишку відповідно, кг; Vз - об'єм заповнювача у циліндрі, що дорівнює 0,001770 м3 (1,77 дм3).

Для випробування заповнювача на міцність циліндр з пуансоном встановлюють на нижню плиту преса, стискують заповнювач до занурення пуансона на 20 мм (до верхньої риски), і відмічають показники стрілки манометра (гідравлічного преса) у цей момент. Утискування пуансона слід проводити зі швидкістю 0,5...1,0мм/с.

Міцність при стискуванні заповнювача у циліндрі (Rcт), МПа (кгс/см2), розраховують за формулою:

=

де Р - навантаження при стискуванні заповнювача у циліндрі, що відповідає зануренню пуансона до верхньої риски Н (кгс); F - площа поперечного перерізу циліндра, що дорівнює 0,0177 м2 (177 см2).

Міцність заповнювача окремої фракції при стискуванні у циліндрі розраховують як середньоарифметичне значення результатів двох паралельних випробувань для кожної фракції заповнювача.

• Визначення насипної густини і марки дрібного пористого заповнювача

Насипну густину визначають зважуванням маси висушеної проби заповнювача у мірній посудині аналогічно випробуванням крупного пористого заповнювача. Але пористий пісок висипають крізь лійку. Об'єм проби для визначення насипної густини піску становить 1,5 л, об'єм мірної посудини - 1,0 л.

Насипну густину заповнювача в кг/ м3 розраховують з точністю до 10 кг/м3 (піску марок за насипною густиною 250 і менше - до 1 кг/м3)

Для піску марок за насипною густиною 250 і менше розрахунки проводять за результатами трьох випробувань.

• Визначення міцності перлітового піску (ГОСТ 9758)

Міцність визначають виключно для перлітового піску фракції 1,25...2,5 мм. Випробування проводять аналогічно випробуванням крупного пористого заповнювача.