Жұмыстың барысы:

Клинкерінің минералогиялық құрамы әр түрлі болған ұнтақталу дәрежесі бірдей бірнеше түрлі цементті алып, әр қайсысынан 1:3 құрамдағы және қоспаның мөлшері цемент массасының 0 – 0,4% шамасында болған бірнеше араласпа дайындайды. Қоспа біркелкі таралуы үшін оны қатаю суымен бірге ендіру қажет. Қатаю суын пластификациялаушы қоспасыз цемент қамырының қалыпты қоюлығына сйкес мөлшерде алады. Содан соң, жақсылап араластырып, сілкігіш столда (№ 2 лабораториялық жұмысты қара) қоспалы цемент араласпасының аққыштын тексеріп, конус пішінінің өзгеруіне сәйкес араласпаның жылжымалылық дәрежесін анықтайды. Нәтижелерді кестеге және графикке ендіру қажет (конустық шөгуі, мм – қоспа мөлшері, %).

Нақты бір қоспаның оңтайлы құрамын анықтау үшін, осы цемент беріктігінің пластификатор қатысында қалай өзгеретіндігін тексеру қажет. Осы мақсаттта жылжымалылығы бірдей, бірақ құрамындағы қоспа мөлшері әр түрлі араласпадан, үштен кем болмайтын үлгі дайындап, белгілі бір мерзімде қалыпты жағдайда қатайғаннан кейін, беріктігін анықтайды. Нақты нәтиже 28 тәуліктегі үлгілерден алынады. Алынатын мәліметтерді тездету үшін, үлгілерді жылуылғалды өңдеге болады. Барлық үлгілер үшін жылуылғалды өңдеу тәртібі бірдей болуы тиіс.

Кесте 4

Цемент	Қоспа мөлшері, %	Конус шөгуі, мм		Қысуға беріктігі, кГ/
	0 0,1 0,2 0,4

Цемент үлгілерінің беріктігін анықтау нәтижелері кестеге ендіріп, қысу кезіндегі беріктк шегінің, қоспаның мөлшеріне тәуелділігін сипаттайтын график түрінде бейнелейді.

Сынақтың екі сериасының нәтижелерін екі ординаталы бір графикке ендіру қажет. Біреуінде жылжымалылық, ал екіншісінде беріктік бейнеленеді. Абсцисса осінде қоспа мөлшері бейнеленеді. Әр цементтің графигінде екі сызба сызылады, олардың біреуі жылжымалылықты, ал екіншісі берікткті бейнелеп, талдау нәтижесінде пластификатордың оңтайлы мөлшерін анықтауға мүмкіндік береді.

Сынақ нәтижелері бойынша қорытынды

Жүргізілген сынақ нәтижелері бойынша түрлі мөлшердегі қоспалардың цеменке пластификациялаушы эффекті жайлы қорытынды жасап, пластификаторлардың оңтайлы құрамын анықтаңдар.

Бақылау сұрақтары:

1. Пластификациялаушы қоспалардың әсер ету механизмі.

2. Пластификациялаушы қоспаларды қолдану кезінде цемент тасы мен бетонның беріктігі ненің есебінен артады.

3. Цемент пен бетон араласпасының реологиялық қасиеттері қалай анықталады.

4. Портландцементтің минералогиялық құрамы.

Лабораториялық жұмыс № 13

Пластификациялаушы қоспалармен бетон құрамын таңдау және қоспаның бетон және цементтің қатаю жылдамдығына әсерін зерттеу

Жұмыстың мақсаты: Пластифифкациялаушы қоспаның цемент пен бетонның қатаю жылдамдығына әсерін анықтау.

Қондырғылар мен материалдар: портландцемент, гидравликалық қатайтуға арналған ванна, сілкігіш стол, МИИ-100 машинасы, гидравликалық пресс

Жұмыс барысы:

Әр түрлі цементпен қоспамен цементті-құмды араласпа негізінде бірнеше үлгілер сериясын дайындайды. Қоспа түрін 7 лабораториялық жұмыс нәтижелеріне сәйкес, цементтің нақты осы түрі үшін тиімді болған қоспа түрін таңдайды. Қалыпты жағдайда кепкен үлгілердің әр сериясының 1; 3; 7; 14 және 28 тәулік мерзімдегі қысу беріктігін анықтайды. Үлгілерді алдыңғы лабораториялық жұмысқа ұқсас дайындап, сынайды. Сынақ нәтижелерін кестеге енгізіп, уақыт-беріктік кординаттарындағы графикпен бейнелейді.

Сынақ нәтижелері бойынша қорытынды

Пластификациялаушы қоспалардың мөлшеріне сәйкес цементтің қатаю жылдамдығының өзгеруі жайлы қорытынды жасап, нақты бір қатаю мерзімі үшін қоспаның оңтайлы мөлшерін анықтау.

Бақылау сұрақтары:

1. Пластификациялаушы қоспалардың әсер ету механизмі.

2. Пластификациялаушы қоспаларды қолдану кезінде цемент тасы мен бетонның беріктігі ненің есебінен артады.

3. Байков бойынша цементтің қатаю теориясы.

4. Портландцементтің белсенділігі қалай анықталады?

Лабораториялық жұмыс №14

Аязға қарсы қолданылатын қоспалармен бетон құрамын таңдау, цемент бетонның негізгі физика-механикалық және эксплуатациялық қасиеттеріне әсерін зерттеу

Құрылыс алаңдарында бетонның қатаюы үшін қажетті температуралық жағдай қамтамасыз етілмеген жағдайда – бетонның құрамына судың қату температурасын төмендететін және бетонның төмен температурада қатуына мүмкіндік беретін заттарды қосу қажет.

Қазіргі кезде құрылыс практикасында кең түрде қолданылып жүрген аязға қарсы қолданылатын қоспалар, бұлар қоспалар электролиттер: Поташ (П, К₂СО₃), НН, - натрий нитраты, ХК – кальций хлориді, НК – кальций нитраты, ННК- кальций нитраты нитриті, ННХК- кальций нитраты нитриті хлориді және олардың комплекстері НК+ХН, НК-М, ННХК+М

Бұл қоспалардың бәрі де бетонның қатаюы мен ұстасуын жылдамдатушы қоспалар болып табылады, бірақ «салқын» бетондардағы олардың концентрациясы 0⁰С жоғары температурадағы концентрациясынан 2-3 есе артық болады.

Аязға қарсы қолданылатын қоспалар әсер ету механизміне сәйкес 2 топқа жіктеледі:

І топ. Бірінші топтағы қоспаларға бетонның қатаюы мен ұстасуын аздап тездететін немесе баяулататын, яғни құрылымтүзудің жылдамдығына әсер етпей, тек сұйық фазаның қату температурасын төмендететін заттар жатады (антифриздер). Бұл топқа ХН, НН, М және т.б. жатады.

Судың қату температурасының төмендеуі жоғарыда аталған заттар суда ерігенде, олар су молекулаларымен әрекеттесіп белгілі дәрежеде берік сольватты қосылыстар түзеді.

Сондықтан суды мұзға айналдыру үшін тек су молекулаларының қозғалыс жылдамдығын төмендетуге ғана емес, сонымен бірге сольваттарды ыдыратуға да энергия жұмсау қажет.

Екінші топтағы қоспаларға нашар антифриздік қасиет көрсететін, бірақ бетонның қатаюын күшті жылдамдататын қоспалар жатады(Fe ₂ (SO₄)₃); Al SO₄ т.б.). Бұл қоспалар бетон қатаюының алғашқы микрокапиллярлары құрылысымен қалыптастыруға мүмкіндік береді. Бұл нашар еритін қалыптастардың түзілуімен жүретін алмасу реакциялардың нәтижесінде болады. Бұл жағдайда бетонның төмен температурада қатаюы, цемент тасының микрокапиллярлары құрылымындағы су қатпастан, клинкер минералдарының гидратациялану процессін қамтамасыз етуімен түсіндіріледі.

Үшінші топтағы қоспаларға күшті антифриздік қасиет көрсететін және бетонның қатаюы мен ұстасуын жылдамдататын қоспалар жатады.

Оларға: П; ХК; FeCl₃; ННХК; ННХК + М және т.б жатады.

5 кесте - Аязға қарсы қоспалардың температураға байланысты қолданылу мөлшері

Бетонның қату температурасы,0С	Цементке шаққандағы қоспа мөлшері, %
	гидрозим	НН	ХН+ХК	НКМ, НК+М	НК+М ННК+М	ННХК НН+ХК ХК+ННК	ННХК+М	П, Асол-К
0….-5	1,0	4...6	3+0...	3...5	3+1... 4+1,5	3...5	2+1... 4+1	5...10
-6......-10	1,5	6...8	3+2...	6...9	5+1... 7+2,5...	6...9	4,5+1,5.. 7+2,5...	6...8
-11.....-15	2,0	8....10	3,5+ 3,5+.. 4+2,5..	7...10	6+2.. 8+3...	7...10	6+2... 8+3...	8...10
-16.......-20	-	-	3+4,5... 3,5+5..	9...12	7+3... 9+4...	8...12	7+2.. 9+4..	10...12
-21......-25	-	-	-	-		10...14	8+3... 10+4...	12...15

Аязға қарсы қоспаның мөлшері мына формуламен анықталады:

Қ = С · К_Қ.З, кг/м³

мұндағы, С – бетон араласпасына ендірілетін су шығыны, л/ м³

К_Қ.З – судың қажетті қату температурасына байланысты 1л берілген концентрациядағы сулы ерітіндідегі құрғақ заттың мөлшері, кг/л.

Жоғарыда көрсетілген формула бойынша анықталған қоспа шығынын, цементтің шығынына байланысты оның бетондағы мүмкін болған құрамымен салыстыру қажет.

С = Қ · 100/Ц

М: В15 кластағы қыздырылмаған толтырғыштар негізіндегі бетон құрамын таңдау қажет.

Араласпаның жылжымалылығы бойынша маркасы П1 болған жоғары температурада алынатын бетонның құрамы төмендегідей:

Ц = 310 кг: Қ = 620 кг, Ш = 1315 кг, С = 155 л.

Бетонның қатаю температурасы – 10^оС.

Аязға қарсы қолданылатын қоспа ХК және НК.

Берілген құрамдағы араласпа үшін

С/Ц = = 0,5.

- 10^оС температурада бетонды қатайту үшін 2,5 % ХК + 4% ХН құрамдағы кешенді қоспа қолданылады. (№12 табл. Косторных. Хим. добавки для бетонов и растворов).

Берілген цементтің шығынына сәйкес қоспалардың шығынын есептейміз:

ХК үшін 310 · 0,025 = 7,8 кг

ХН үшін 310 · 0,04 = 12,4 кг

Жұмысшы ерітіндінің концентрациясы әрбір қоспаның эвтектика температурасына сәйкес таңдалады.

ХН үшін эвтектика температурасы Тэ = - 21,1^оС, ал

ХК үшін Тэ = - 55^оС. тең.

а) ХН үшін – С = 23 % жұмысшы ерітінді дайындау қажет. Оның 20^оС температурадағы тығыздығы ρ = 1,172 г/см³ , ал

яғни, 1000 г еріт. - 230 г. қоспа бар.

мл

одан 853 мл – 230 г

1000 мл – х. х = 270г ≈ 0,27 кг

К_Қ.З = 0,24 кг/л

б) ХК үшін. С = 31% жұмысшы ерітінді дайындау қажет.

ρ₂₀=1,293 г/см³.

одан 1000 г еріт. – 310 г ХК қоспа бар.

одан 773 мл – 310 г ХН

1000 мл – К_Қ.З.

К_Қ.З =

1 м³ бетон алу үшін әрбір қоспаның жұмысшы концентрациясының шығыны:

ХК ерітіндісі: 7,8 кг/0,401 = 19,5 л

ХН ерітіндісі: 12,4 кг/0,27 = 45,9 л

Ерітінділердегі таза судың мөлшері:

ХК ерітінділерде: 1,293 · 19,5 – 7,8 = 17,4 л

ХН ерітінділерде: 1,173 · 45,9 л – 12,4 = 41,4 л.

Құм (3 %) мен қиыршық тастың (1,5%) табиғи ылғалдығы бойынша судың мөлшерін азайту қажет.

∆ С = 620 · 0,03 + 1315 ·1,5 = 38,3 л.

Сонда 1 м³ бетон алу үшін судың шығыны.

С_қ = 155 л – 58,8 л - 38,3 л = 57,9 л.

Бетонның есептік құрамы:

Ц = 310 кг.

Қ = (630 · 1,03) = 638,6 кг.

Ш = (1315 · 1,015) = 1334,7 кг.

С = 57,9 л.

ХК ер-і = 19,5 л.

ХН ер-і = 45,9 л.

Жұмыстың мақсаты: аязға қарсы қоспалардың цемент тасы мен бетонның құрылымына, берікткгкне және аязға төзімділігне әсерін анықтау.

Қондырғылар мен материалдар: бетон үшін шикізаттық материалдар (цемент, қиыр тас, құм, су), аязға қарсы қоспа, бетон араласпасын дайындаға арналған металл ыдыс, таразы, виброалаң, мастерок, бетон араласпасының жылжымалылығын анықтаға арналған стандартты конус, үлгі кубтарды дайындауға арналған қалып, гидравликалық пресс, тоңазытқыш камера.

Жұмыстың барысы:

Стандартты әдістеме негізінде белгілі бір маркадығы және жылжымалылықтағы қоспасыз және қоспалы бетонның құрамы таңдалады.

Араласпа дайындап, бетон араласпасының жылжымалылығы анықталады, қоспалы бетон араласпасынана 10 бақылау үлгілерін дайындап, оларды белгіленген мерзімде сынаңдар.

Аязға төзімділікті анықтау үшін материалды сумен қанықтырып, кейіннен оныДля определения -17⁰С температураға қояды.

Бетонның аязға төзімділігін анықтау үшін үлгі ретінде бес бүтін бұйымды пайдаланады. Сынауға арналған үлгілерді тұрақты массаға дейін кептіріп, кейіннен сумен қанықтырады.

Үлгілерді мұздату арнайы камерада, ал еріту арнай контейнерлерде жүргізіледі. Контейнерлерге үлгілерді араларында 20 мм саңлау қалатындай етіп тақтап шығу қажет. Мұздату камересына үлгілерді орналастырған соң, камерадағы температураны– 15 ;– 20°С аралығында ұстау қажет. Мұздатудың басталу уақыты ретінде камерада– 15°С температура қалыптасқан уақытты қабылдайды. Үлгілерді – 15°С температурада бір рет мұздату уақыты 4 сағатқа созылады. Мұздату аяқталған соң үлгілер салынған контейнерді су құйылған ыдысқа батырады. Ыдыстағы судың температурасы үлгілердің еру мезгілінің барлық уақытында 15 – 20°С аралығында болуы тиіс. Суда бір рет ерітіудің ұзақтығы, мұздату уақытының жартысынан кем болмауы тиіс.

Бетонның аязға төзімділігін бағалау үшін кезекті мұздату мен ерітудің 15 және 25 циклы кезінде үлгілердің бұзылуын әр 5 циклдан соң, ал кезекті мұздату мен ерітудің 35 және 50 циклы кезінде әр 10 циклдан соң бақылап қарап отырады. Егер кезекті мұздату мен ерітудің қажетті циклынан соң үдгілер бұзылмаса немесе көзге көрінентін ақаулар пайда болмаса, үлгілер сынаққа төзімді деп есептеледі. Бұзылу белгілері (қабаттарға бөлінуі, жарықтар) сол материалдар мен бұйымдарға тиісті стандарттар негізінде анықталады.

Бетонның аязға төзімділігін масса жоғалтуы бойынша бағалау кезінде, қажетті мұздату мен еріту циклдарын өткізген соң, үлгілерді 105 – 110 °С температурада тұрақты массаға дейін кептіреді, ал басқа материалдардың үлгілерін суға қаныққан күйінде 0,2 % дейінгі дәлдікпен массаларын өлшейді. Бетон үлгілерінің масса жоғалтуы, %,

бұндағы: – аязға төзімділікке сынағанға дейінгі суға қаныққан үлгі массасы, г; – сынақтан кейінгі масса, г.

Аязға төзімділіке сынағаннан кейінгі үлгілердің масса жоғалтуы, бес үлгіні сынаудың орташа арифметикалық орташа мәні ретінде есептеледі.

Кезекті мұздату мен еріту кезіндегі масса жоғалтудың шекті мәне осы материалдарға стандарттарға сәйкес анықталады.

Сынақ нәтижелері бойынша қорытынды

Жүргізілген сынақ нәтижелері бойынша аязға қарсы қоспалардың цемент тасы мен бетонның беріктігі, құрылымы және аязға төзімділігіне әсері жайлы қорытынды жасаңдар.

Бақылау сұрақтары:

1. Аязға төзімділік дегеніміз не?

2. Аязға төзімділік шамасының материал ұзақтұрақтылығына әсері.

3. Бетонның аязға төзімділігін анықтау әдістемесі.

4. Аязға қарсы қоспалардың түрлері мен әсер ету механизмі.

5. Мұздату кезінде жүретін процестер.

6. Материалдың аязға төзімділігіне әсер етуші факторлар.

Лабораториялық жұмыс № 15

Битум құрамының оның қасиеттріне әсері

Битумды тұтқырлар дегеніміз, өздерінің физика-механикалық қасиеттерін температураға байланысты өзгертетін жоғарғы молекулярлы көмірсутегімен олардың металдық емес туындыларының (көмірсутегінің қышқылымен, оттегімен, азотпен қосылысы) күрделі қоспасы.

Битумдардың аса маңызды қасиеттері: гидрофобтық су жұқпайтын-дығы (су тебетіндігі), су өткізбеу, қышқыл, сілтінің, агрессиялық сұйықтардың, газдың әсеріне төзімділігі, тас материалдармен, ағашпен, металмен берік кірігуге, қыздырғанда майысқақтыққа, суығанда тұтқырлыққа тез ие болу қабілеті. Битумдар асфальт бетондарын дайындауға, жапқыш, су бөгдерлеу және бу бөгдерлейтін материалдар мен бұйымдар жасауға, су бөгдерлегіш және жол бетін тегістеп бекітетін қоспа, сондай-ақ шатыр жабу қондырғысын жасауға пайдаланылады. Бұл жұмыстың мақсаты, битумның негізгі қасиеттерін анықтау болып табылады.

Иненің битумға ену тереңдігі немесе битумның пенетрациясы, жібу температурасы, битумның созылғыштығы немесе дуктилдігі, битумның толтырғыштарымен кірігуі.

Битумның бұл көрсеткіштері өзара бірқатар тәуелділікпен байланысқан. Инесінің ену тереңдігі аз қатты битумдардың жібу темпера-турасы жоғары, созылғыштығы төмен, яғни морт сынғыш болады. Ең соңында алынған нәтижелер негізінде сыналған битумның маркасы туралы қорытындылар жасауға болады.

Уақытты үнемдеу және жұмыс көлемін қысқарту мақсатында тәжіри-бені өткізуге қажетті барлық әзірлік жұмыстарын кафедра лаборанттары алдын-ала дайындап қояды. Бұл лабораториялық жұмысты орындау кезінде студенттерге қатты мұнай битумның қасиеттерін зерттеу жөніндегі төмендегідей тәжірибелерді атқаруға тура келеді.

Жұмыстың мақсаты: Негізгі қасиеттерін сынау арқылы түрлі битумдардың заттық құрамын анықтау

Қондырғылар мен материалдар: битум үлгілері, пенетрометр, дуктилометр, «Шығыршық - шар» приборы.

Битумнуң тұтқырлығын анықтау

Қатты битумдардың тұтқырлығы арнайы пенетрометрдің көмегімен анықталады. Салмағы 100 грамдық болат иненің (диаметрі 1 мм) 5 секунд ішінде битумға қанша тереңдікте бату жағдайы оның қоюлығын немесе маркасын білдіреді. Битумның тұтқырлығын 25^оС температурада (кейбір жағдайларда ғана 0^оС-де) арнайы пенетрометр (1.1-сурет) аспабының көмегімен анықталады.

Пенетрометр аспабы арнайы тұғырға (6) орнатылған болат штативтен (3) құралады.

Ине (3) мен ұстағыштың (4) салмағы 100 г. Иненің битум бетіне анық тиіп тұруын көрсету үшін штативке айна (1) орнатылады. Аспаптың тұғырына (6) орнатылған столдағы (5) шыны ыдысқа (7) битум салынған үлгі қойылады.

Егер ине битумға 0,1 мм бататын болса, көрсеткіш циферблат 10^о-ты көрсетеді. Егер 2 мм-ге бататын болса, көрсеткіш 20^оС-ты көрсетеді. Иненің ұзындығы 50,8 мм, диаметрі 1 мм болып келеді. Ол таза болаттан жасалады. Иненің пішіні конус тәрізді, ұшының диаметрі 0,15 ммге тең.

Құрал-жабдықтар: пенетрометр, битум, термостат, құмды ысытқыш, пышақ, болат немесе шыны ыдыс.

1-сурет. Пенетрометр

Жұмыс тәртібі. Сынау жұмысын бастаудан бұрын пенетрометр винттермен көлденең етіп орнатылады. Сусыз битумды құмды ысытқышта ерітіп, одан орташа үлгі алынады және болат немесе шыны ыдысқа 30 мм қалыңдықта салынады. Температурасы 25^оС термостатта битумды ыдыс бір сағат бойы сыналғанға дейін сақталады. Соңынан битумды ыдысты температурасы 25^оС болған сулы ыдысқа батырып, пенетрометрдің столына (5) орнатады. Иненің ұшы кеседегі битумның бетіне өте мұқият етіп тигізіледі және бұрандалы болат таяқшаны ине ұстағыштың үстіңгі ұшына тигізеді. Көрсеткіш циферблаттың, «0»-іне тураланады.

Бұрандалы таяқшаның төменгі ұшы ине ұстағыштың жоғары ұшына теңестіріледі. Мұнда циферблат көрсеткіші иненің қанша тереңдікке батқанын градуспен көрсетеді. Осы тәжірибе үш рет қайталанды. Алынған нәтижелердің орташа арифметикалық есебі битумның тұтқырлығын (тұтқырлық дәрежесін), яғни пенетрациялық көрсеткішін білдіреді.

Сұйық гидроизоляциялық материалдардың тұтқырлығы стандартты температурада вискозиметрдің тесігі арқылы өткен материал мөлшерімен анықталады. Ол үшін вискозиметрге сынау температурасынан 2...3⁰С жоғары температураға қыздырылған материалды, көпіршіктер пайда болмайтындай етіп құяды. Температура сынау температурасына жеткенде материалдан термометрді тез алып, арнайы шығыршықты клапанды ашады. Ыдыстағы ағып өткен материал мөлшері 25см³ жеткенде секундомерді қосып, қалған 50см³ материалдың вискозиметрдің өту уақытын анықтайды. Стандартты вискозиметр бойынша 1 с 0,025...0,03 Па·с динамикалық тұтқырлыққа сәйкес келеді. Стандартты вискозиметрдің тесіктері 3,5,10 мм, ал сынау температурасы 25, 60⁰С тең.

Гидроизоляциялық материалдардың дуктильдігін анықтау

Қатты және тұтқыр гидроизоляциялық материалдар үшін арнайы дуктилометрдің көмегімен стандартты сегіздіктерді созу арқылы анықталатын иілгіштігі анықталады. Материалдың созылғыштығы деп, 5 см/мин жылдамдықпен созу барысындағы материалдың үзілу кезіндегі ұзындығы қабылданған. Материалдың созылғыштығы оның құрамына және температураға тәуелді болады.