101-3

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия"

ТЕХНОЛОГИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 250403 – Технология деревообработки

Воронеж 2009

2

УДК 674.8+691.5

Мурзин, В. С. Технология композиционных материалов и изделий [Текст] : методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 250403 – Технология деревообработки / В. С. Мурзин, О. В. Лавлинская ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». –

Воронеж, 2009. – 32 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ГОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 9 от 21 мая 2008 г.)

Рецензент зам. генерального директора фирмы «Мебельпроект–С» В.М. Новичихин

Виктор Сергеевич Мурзин Ольга Викторовна Лавлинская

ТЕХНОЛОГИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 250403 – Технология деревообработки

Подписано в печать 03.06.2009. Формат 60x90 /16. Объём 2,0 п.л. Усл. печ. л. 2,0. Уч.-изд. л. 2,28. Тираж 120 экз. Заказ

ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» РИО ГОУ ВПО «ВГЛТА». 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8 Отпечатано в УОП ГОУ ВПО «ВГЛТА». 394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10

3

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания предназначены для студентов специальности 250403 – Технология деревообработки, выполняющих лабораторные работы по курсу «Технология композиционных материалов и изделий».

Указания содержат методики испытания самых распространенных минеральных вяжущих (цемента и гипса), технологические расчеты количества компонентов композиционных материалов, технологические режимы изготовления композитов на основе древесины и этих вяжущих, а также методики испытания физико-механических свойств композиционных материалов.

4

Лабораторная работа № 1

Определение нормальной густоты и сроков схватывания цементного и гипсового теста

Цель работы – изучение свойств цемента, гипса, усвоение методик их испытания.

Цемент – это название группы гидравлических вяжущих веществ, главной составной частью которых являются силикаты и алюминаты кальция.

Цементы используются в качестве вяжущих веществ (далее просто вяжущих) для производства цементно-стружечных плит, фибролита, арболита.

Гипс – быстротвердеющее воздушное вяжущее, получаемое обжигом (при 140-1800С) двуводного гипса, (минерала класса сульфатов, СаSО4 2Н2О), подвергаемого помолу до и после обжига.

Гипс применяется в качестве вяжущего для производства гипсостружечных, гипсоволокнистых и гипсокартонных плит.

Процесс смешивания цемента и гипса с водой носит название

затворения.

Количество воды для затворения цемента и гипса носит название водопотребности или водо: цементного (водо: гипсового) отношения.

Оборудование и приборы, инструменты, материалы

Емкость для перемешивания цемента и гипса, лопаточка или мешалка для перемешивания, приборы Вика и Суттарда (в комплекте), весы, секундомер, сито, мерный цилиндр, линейка, нож, влажная ткань, цемент, гипс, вода, машинное масло.

Методика выполнения работы

Определение нормальной густоты цементного теста (ГОСТ 310.30-76)

Нормальную густоту цементного теста характеризует количество воды затворения, выраженное в процентах (долях) от массы цемента. Нормальной густотой цементного теста считают его консистенцию, при которой пестик прибора Вика, погруженный в тесто, заполняющее коническое кольцо, не

5

доходит на 5…7 мм до пластинки, на которую кольцо установлено. Кольцо и пластинку перед началом испытания смазывают тонким слоем машинного масла.

Для приготовления цементного теста отвешивают 400 г сухого просеянного цемента и высыпают его в чашку. Если водопотребность цемента не известна, то для первого опыта задают водоцементное отношение (В/Ц) равное 23…28 % (0,23…0,28), т.е. добавляют примерно 90…112 см3 (мл) воды.

В цементе делают углубление, и в него вливают воду. Углубление засыпают цементом и через 30 с сначала осторожно, а потом интенсивно перемешивают и растирают лопаточкой в течение 5 мин с момента приливания воды. Время затворения заносят в рабочий журнал.

Пестик прибора выставляют на ноль по шкале относительно пластинки. После перемешивания кольцо прибора Вика (рис. 1.1, 1.2) в один прием заполняют цементным тестом. Затем 5-6 раз встряхивают его вместе с пластинкой о твердое основание.

Излишки теста убирают ножом или линейкой, протертыми влажной тканью. Пестик прибора Вика приводят в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца и закрепляют стержень стопорным винтом. Затем винт отпускают, позволяя пестику свободно погружаться в тесто. Через 30 с после начала погружения производят отсчет погружения по шкале. Если погружение пестика больше или меньше5…7 мм, то опыт повторяют, изменяяколичество воды затворения.

Результаты эксперимента заносят в табл. 1.1.

Величину нормальной густоты цементного теста в производстве используют для назначения оптимального количества воды в растворах вяжущих. Величина нормальной густоты цементного теста в первую очередь зависит от вида цемента, тонкости его помола, количества введенной добавки и минерального состава цемента.

6

Регулировать нормальную густоту цементного теста можно также добавками поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Определение нормальной густоты гипсового теста

Нормальной густотой гипсового теста называется процентное содержание воды, при котором расплыв гипсового теста на приборе Суттарда составляет 180±5 мм. Для определения нормальной густоты в чашку вливают 150-200 мл дистиллированной воды, всыпают при перемешивании 300 г гипса. После 30 с перемешивания полученное гипсовое тесто вливают в протертый влажной тканью цилиндр прибора Суттарда, имеющий высоту 100 мм и внутренний диаметр 50 мм. Через 45 с с момента затворения гипса водой излишки теста срезают ножом или линейкой и быстро поднимают цилиндр вертикально вверх над стеклом, под которым находится разметка с концентрическими окружностями равного диаметра.

Диаметр расплыва измеряется линейкой (или визуально по меткам) в двух перпендикулярных направлениях с погрешностью не более 5 мм и вычисляют среднее арифметическое. Если результат окажется отличным от 180

±5 мм, то опыт повторяют. Результат записывают в табл. 1.2.

Определение сроков схватывания цементного теста

Осуществляется также на приборе Вика.

Перед началом определения повторяют процедуру затворения цемента и перемешивания.

На место пестика ставят иглу (рис.1.2), убедившись в ее чистоте и отсутствии искривления. Иглу прибора доводят до цементного теста и дают свободно опускаться в тесто. Масса стержня с иглой должна быть 300±12 г. Иглу погружают в тесто через каждые 5 минут до начала схватывания и через каждые 10 минут после начала.

7

Началом схватывания цементного теста считают время, прошедшее от начала затворения (момент приливания воды) до момента, когда игла не доходит до пластинки на 2…4 мм. Концом схватывания цементного теста считают время от начала затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на 1-2 мм.

Знание начала и конца схватывания позволит скорректировать продолжительность этапов технологического процесса производства композиционных материалов на основе древесины.

Определение сроков схватывания гипсового теста

Осуществляется с помощью прибора Вика′.

По той же методике, что и для цементного теста. Но в отличие от цементного, в гипсовое тесто иглу погружают через каждые 30 секунд.

Начало и конец схватывания определяются по аналогии с цементным тестом.

Отмечают в рабочем журнале время затворения, время начала и конца схватывания.

Рис 1.1 Устройство прибора Вика:

1 – цилиндрический металлический стержень; 2 – обойма станины; 3 – стопорное устройство; 4 – указатель; 5 – шкала; 6 – пестик; 7 – игла

8

а

а – кольцо к прибору; б – игла; в – пестик

9

б

Рис. 1.3 Прибор Суттарда: а – цилиндр; б – размерная сетка

10

Содержание отчета

1.Наименование работы.

2.Схема прибора Вика и прибора Суттарда с элементами.

3.Марка испытуемого цемента и (или) гипса (по паспорту).

4.Результаты испытаний.

Вопросы для самопроверки

1.Что такое цемент?

2.Какие виды цементов используются в производстве композиционных материалов на основе древесины?

3.Что такое гипс?

4.Марки гипса, предпочтительные для композитов на древесине?

5.Как готовят пробы?

6.Какие свойства цемента и гипса наиболее важны для технологии и свойств композитов?

7.Методики испытания нормальной густоты и сроков схватывания цементного и гипсового теста?

8.Какое значение имеют определяемые свойства?

Лабораторная работа № 2

Определения марки цемента

Марка цемента – это предел прочности при сжатии.

Предел прочности при сжатии определяется на образцах, изготовленных из цементно-песчаного теста раствора пластичной консистенции (В/Ц ≥0,4) состава 1:3. Размер образцов 40х40х160 мм. Возраст (срок выдержки) образцов

– 28 суток в нормальных температурных условиях (t=20±2 0С) в ванне с гидравлическим затвором над водой.

Марка цемента зависит от минерального состава клинкера, тонкости помола; обусловлена водопотребностью цемента.

Цель работы: усвоить методику испытания прочности цемента при изгибе и сжатии.