Метрология стандартизация и сертификация в строительном материалове

4.10. ПРОЧНОСТЬ НА ИЗГИБ

Машина МИИ-100 и прибор Михаэлиса приспособлены для испытания на изгиб образцов-балочек размером 40× 40× 160 мм, изготовленных на основе вяжущих веществ (цемента, гипса). Образцы большего размера испытывают на прессах и универсальных испытательных машинах, снабженных приспособлениями для испытания на изгиб.

Перед испытанием образцы очищают от заусенцев на ребрах, оставшихся после расформования. Это необходимо для того, чтобы при установке образца в захват он опирался на опорные валики ровными поверхностями. Образец помещают в захват так, что плоскости, горизонтальные при формовании, оказываются при испытании вертикальными (т.е. образец кладут как бы набок).

Перед установкой образца рычажный прибор Михаэлиса должен быть уравновешен, а задвижка, перекрывающая желоб сосуда с дробью, закрыта. После того, как образец будет установлен и ведерко подвешено, вращением штурвала установочного винта 7 (см. рис. 4.17) добиваются, чтобы верхний рычаг занял крайнее верхнее положение. Только в этом случае в момент разрушения рычаг, опускаясь, окажется вблизи риски на скобе (т.е. в близком к горизонтальному положению).

Когда образец установлен в захваты и рычаг принял требуемое положение, открывают задвижку желоба и пускают дробь. После разрушения образца вновь восстанавливают равновесие прибора (если оно нарушено) и прибор готов к следующему испытанию.

Предел прочности при изгибе Rи (МПа) образцабалочки размерами 40× 40× 160 мм на приборе Михаэлиса

241

(при соотношении плеч рычагов 1:50) вычисляют по формуле

Rи = 1,19m,

где т – масса дроби с ведерком, кг; 1,19 – переводной коэффициент для прибора Михаэлиса.

Машину МИИ-100 перед испытаниями также уравновешивают, проверяя положение указательной стрелки 8 (см. рис. 4.18) относительно шкалы 7. Если стрелка отклоняется от нуля, ее положение восстанавливают, перемещая груз 10 вдоль прорезей. После установки образца ращением маховика установочного винта коромысло выводят из положения равновесия так, чтобы к моменту разрушения образца стрелка 8 возвратилась примерно к нулевому (среднему) штриху шкалы 7.

При разрушении образца электродвигатель отключается автоматически, останавливая счетчик, фиксирующий результат испытания непосредственно в единицах измерения напряжения – кгс/см2 (1 кгс/см2 = 0,1 МПа). После снятия отсчета машину переключают на обратный ход. При возвращении груза в исходное положение электродвигатель автоматически отключается; при этом машина должна находиться в состоянии равновесия, а счетчик – показывать нули.

Машину МИИ-100, так же, как и прибор Михаэлиса, можно использовать для испытания образцов на растяжение. Предел прочности при растяжении Rp (МПа) образ- цов-восьмерок, площадь поперечного сечения которых равна 5 см2, вычисляют но формуле

Rp = 0,085n,

242

где п – показание счетчика машины, кгс/см2; 0,085 – переводной коэффициент для машины МИИ-100.

Предел прочности при изгибе образцов других размеров определяют на прессах с небольшой предельной нагрузкой (до 25 кН).

4.11. ИСТИРАЕМОСТЬ

Истираемость показывает стойкость материала к абразивному износу и оценивается потерей массы материала, отнесенной к единице его площади, или уменьшением толщины материала. Чем выше истираемость, тем менее износостоек материал.

Истираемость строительных материалов определяют специальными приборами, конструкция которых зависит от вида материала. Так, полимерные материалы для полов испытывают на машине МИВОВ-2 с помощью шлифовальной шкурки, а каменные материалы (бетоны, растворы, природный камень, керамическую плитку) на кругах истирания с использованием шлифовальных порошков (кварцевый песок).

Истираемость бетонов и растворов определяют на кругах истирания ЛКИ-2 или ЛКИ-3 (рис. 4.19), основной элемент которых – истирающий диск 2, изготовленный из серого чугуна. К диску, вращающемуся с частотой 0,5 ±0,02 c –1, с помощью грузов 3 прижимается образец 4 с усилием 300 Н, что соответствует давлению образца на круг около 60 кПа. Круг, снабженный счетчиком оборотов 7, автоматически отключается через каждые 28 оборотов.

243

цию повторяют 5 раз, что составляет один цикл испытаний (150 м пути истирания).

После одного цикла испытания образцы вынимают из гнезда и поворачивают на 90° в горизонтальной плоскости. В этом положении цикл испытаний повторяют. После четырех циклов испытания образцы вынимают, обтирают сухой тканью и взвешивают.

Истираемость образца бетона (раствора) Ит (г/см2) вычисляют с погрешностью до 0,1 г/см2 по формуле

Ит = (m1 – m2)/F,

где т1 – масса образца до испытания, г; m2 – масса образца после испытания, г; F – площадь образца, см2.

4.12. ТВЕРДОСТЬ

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого материала. Твердость материала определяют различными методами, зависящими от вида материала. Все методы измерения твердости основаны на внедрении в поверхность испытуемого материала эталонного материала и оценки степени этого внедрения. Так, твердость металла определяют, вдавливая в него под определенной нагрузкой стальной шарик или алмазный конус. Твердость линолеума или древесины определяют путем вдавливания в нихстального стержня под небольшой нагрузкой.

Твердость каменных строительных материалов оценивают по шкале твердости Мооса (см. табл. 4.2), которая составлена из десяти минералов, расположенных по степени нарастания твердости.

245

При всех методах измерения значения твердости являются условными, зависящими не только от свойств материала, но и от метода испытания. Поэтому для сравнения твердости различных образцов их испытание проводят ка- ким-либо одним методом.

4.13. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Некоторые строительные материалы– растворные ибетонные смеси, мастики, краски и др. – представляют собой пастообразные массы различной густоты. Чтобы такие материалы плотно укладывались в форму (опалубку) или хорошо сцеплялись с поверхностью конструкции, не сползая (не стекая) с нее, они должны обладать определенными свойствами. Для оценки таких свойств используют реологические методы и приборы.

246

Реология – наука о деформациях и текучести веществ. Объект реологии – жидкие и пластичные вещества. Жидкостями в реологии считаются вещества, которые под действием приложенной силы неограниченно деформируются, т.е. текут. Твердые тела (идеальные), напротив, под действием силы деформируются обратимо (упруго) и восстанавливают свою форму после окончания действия силы. Реальные материалы, в том числе бетонные и растворные смеси, мастики, краски, сочетают в себе свойства жидких и твердых тел. Взависимости от преобладания того или иного свойства говорят овязкотекучих или пластично-вязких смесях.

К основным реологическим характеристикам относятся: вязкость, предельное напряжение сдвига, тиксотропия.

Вязкость η – внутреннее трение жидкости, препятствующее перемещению одного ее слоя относительно другого. Единица вязкости – Па·с.

В строительстве большей частью применяют пла- стично-вязкие смеси. Если провести наблюдение за какойлибо смесью (строительным раствором, краской) под нагрузкой, можно заметить, что при малых нагрузках она ведет себя как твердое тело, проявляя упругие свойства; при увеличении нагрузки у нее появляются необратимые – пластические деформации. При дальнейшем увеличении нагрузки эта смесь начинает течь, как вязкие жидкости.

Предельное напряжение сдвига – значение внутренних напряжений в пластично-вязком материале, при котором он начинает необратимо деформироваться (течь), т.е. превращаться в вязкую жидкость. Этот показатель устроительных смесейтакже называют структурной прочностью.

Реологическое поведение пластично-вязких тел может бытьвыражено моделью (рис. 4.20), представленной

247

внутри пластично-вязкого материала. Явление тиксотропии используется при виброуплотнении бетонных смесей и при нанесении мастичных и окрасочных составов шпателем или кистью.

В строительных лабораториях в качестве реологических приборов используют технические реометры, позволяющие оценить реологические свойства смесей применительно к условиям их использования в строительстве. В этом случае определяют не конкретные реологические характеристики (вязкость, предельное напряжение сдвига и т.п.), а обобщенные показатели: условную вязкость, консистенцию вяжущего теста, удобоукладываемость растворной или бетонной смеси и т.п. При этом кроме числового значения характеристики обязательно указывают тип прибора и метод определения.

Жидкие тиксотропные составы – клеи, краски, мастики оценивают по условной вязкости с помощью технических вискозиметров типа ВЗ, представляющих собой воронкообразные сосуды определенного объема с калиброванным отверстием. В этом случае за условную вязкость принимают время истечения (в секундах) определенного количества жидкости. Чем выше вязкость жидкости, тем больше время ее истечения.

Густые тиксотропные составы испытывают шариковыми вискозиметрами. При этом за условную вязкость принимают время (в секундах) прохождения стального шарика между двумя метками вертикально установленной трубки, заполненной испытуемым материалом. При падении шарика материал продавливается в зазор между стенками трубки и шариком. Чем выше вязкость материала, тем большее сопротивление испытывает шарик и тем больше время его опускания.

249

Составы средней густоты оценивают на вискозиметрах со свободно падающим шариком. Вязкие составы испытывают на вискозиметрах, в которых на шарик с помощью тонкой стальной штанги передается определенное фиксируемое усилие.

Реологические свойства теста на основе вяжущих веществ оценивают в соответствии с методами его укладки в дело. Так, изделия из гипсового теста обычно формуют литьем, поэтому консистенцию гипсового теста оценивают стандартным вискозиметром Суттарда. Для этого испытуемое тесто помещают в металлический цилиндр без дна, установленный на стекло. Когда цилиндр поднимают, тесто растекается под действием силы тяжести. Консистенцию теста определяют по диаметру образовавшейся лепешки (мм).

Материалы на основе цементного теста формуют с применением механических воздействий. Поэтому консистенцию цементного теста оценивают, погружая в тесто тяжелый стержень с определенными сечением и массой. Глубина его погружения в тесто служит показателем консистенции последнего.

У пластичных бетонных и растворных смесей находят реолого-технологический показатель – удобоукладываемость, который оценивается показателем подвижности, т.е. деформацией смеси под заданной нагрузкой или под действием их силы тяжести.

В растворных смесях деформирование осуществляется погружающимся в смесь конусом с определенными формой и массой; в бетонных смесях оценивается деформация самой бетонной смеси, отформованной в виде усеченного конуса в специальной форме, под действием силы

250