книги из ГПНТБ / Волков, М. И. Методы испытания строительных материалов учеб. пособие

Технологические свойства (подвижность, расслаиваемость, водоудерживающая способность) определяют поведение свеже­ приготовленного раствора при укладке в сооружение.

К физико-механическим свойствам раствора относятся проч­ ность на изгиб и сжатие, прочность сцепления с основанием, плотность, объемная масса, относительная плотность, водопоглощение и морозостойкость.

Технологические свойства растворной смеси влияют на физи­ ко-механические свойства раствора. Например, если растворная

при вершине 30°, диаметр основания 75 мм. Масса коиуса вмес­ те со стержнем и балластом должна быть равна 300+2 г. Со­ суд 7, в который укладывают растворную смесь, имеет форму усеченного конуса. Высота сосуда равна 180 мм, диаметр осно­ вания 150 мм. Испытание рекомендуется проводить в следую­ щем порядке.

1. Уложить в сосуд растворную смесь и уплотнить штыкова­ нием (25 раз) стальным стержнем диаметром 10—12 мм, а за­ тем встряхнуть 5— 6 раз, легко постукивая о стол.

2.Установить на подставку сосуд с растворной смесью іи при­ вести острие конуса в соприкосновение с поверхностью раствор­ ной смеси.

3.Опустить штангу до соприкосновения со стержнем конуса

иустановить против стрелки нуль циферблата.

121

4.Нажать пружинную кнопку, предоставляя конусу свобод­ но погружаться в растворную смесь.

5.Опустить через 10 сек штангу до соприкосновения со стержнем конуса и определить по циферблату с точностью до

0,2 см глубину погружения конуса в растворную смесь. Величи­ ну подвижности в см вычислить как среднее арифметическое двух испытаний. Для кирпичной кладки подвижность растворной смеси должна быть 7—10 см, для бутовой 4— 6 см, а для бутовой вибрированной кладки 1—3 см. В жаркую погоду для пористого основания подвижность увеличивают.

Прочность строительного раствора так же, как и прочность бетона, зависит от активности вяжущего материала (марки) и от водоцементного отношения. По данным лроф. Н. А. Попова, прочность строительного раствора можно вычислить по формуле

! Яр = 0,25 ЯцЩ/В — 0,4),

где Яр — прочность раствора на сжатие в возрасте 28 суток в Па; Я ц —

активность цемента в Па; Ц/В — цементно-водное отношение.

Прочность смешанных растворов зависит от активности сме­

шанного вяжущего и от вяжущеводного отношения. Для сме­ шанных песчаных растворов она может быть выражена следую­ щей формулой:

здесь К — коэффициент для различных добавок равный 1,3—2; ДЩ — отношение добавки к цементу по массе.

С помощью вышеуказанных формул можно предварительно рассчитать прочность растворов по заданной марке (активно­ сти) цемента или смешанного вяжущего материала. Оконча­ тельно прочность растворов устанавливают в лабораторных ус­ ловиях путем испытания образцов. Испытание раствора на проч­ ность рекомендуется вести на трех образцах-балочках разме­ ром 4X4X16 см в следующем порядке.

1.Изготовить образцы-балочки из растворной смеси подвиж­ ностью менее 4 см в формах с поддоном (при подвижности более 4 см без поддона), для чего форму с насадкой установить на два рядом уложенные плашмя кирпича, предварительно по­ крытые смоченной водой газетной бумагой.

2.Уплотнить растворную смесь послойно в форме с поддо­

штыкования в каждом отделении формы 25 раз стальным стерж­ нем диаметром 1 0 — 1 2 мм.

122

3. После уплотнения снять насадку, излишек растворной смеси срезать ножом, смоченным водой, и загладить поверхность.

а) образцы из растворных смесей на гидравлических вяжу­ щих — трое суток в камере (нормального хранения с относитель­

после чего записать в журнал испытаний размеры образца, его

При испытании на рычажном приборе предел прочности на растяжение при изгибе вычисляют по формуле

где Pt — масса ведерка с дробью в кг; К — коэффициент, определяемый соотношением плеч рычаігов прибора.

Для образца-балочки размером 4X4X16 см при расстоянии между опорами 10 см я соотношении плеч рычагов 1:50 рас­ четная формула имеет вид:

с„ = 11,7/Ѵ

123

Испытания возможно вести также на машине МИИ-100. Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее ариф­

метическое результатов испытания трех образцов-балочек. Предел прочности при сжатии определяют путем испытания

шести половинок балочек между двумя пластинками с пло­ щадью 25 см2 и вычисляют как среднее арифметическое полу­ ченных результатов.

По прочности на сжатие растворы делят на марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200.

Морозостойкость затвердевшего раствора характеризуется способностью образцов выдерживать в насыщенном водой со­ стоянии заданное количество циклов попеременного заморажи­ вания и оттаивания. При этом прочность образцов не должна снижаться более чем на 25%, а потери массы не должны состав­ лять более 5%.

Для испытания изготовляют шесть стандартных образцов, из которых три подвергают замораживанию, а остальные три оставляют для контроля. Образцы готовят и испытывают ана­ логично испытаниям для бетона. На сжатие образцы испытыва­ ют после окончания испытаний на морозостойкость, а потерю в массы определяют после каждого цикла. Контрольные образцы испытывают на сжатие перед началом испытания основных образцов на морозостойкость.

Контрольные образцы, твердеющие в воздушных условиях, перед испытанием выдерживают в течение 48 ч в воде.

Существуют следующие марки растворов по морозостойко­ сти: 10, 15,25, 35,50, 100, 150, 200 и 300.

\

Г л а в а V. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА

ОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Органические вяжущие (битумы и дегти) представляют со­ бой черные или темно-коричневые смолоподобные, твердые, вязкопластичные или жидкие материалы, которые состоят преи­ мущественно из высокомолекулярных углеводородов и их не­ металлических производных, образующих сложные дисперс­ ные системы. Свойства органических вяжущих зависят от их химического и группового состава, структуры и температуры.

§ 15. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ, ХРАНЕНИЕ И ОТБОР ПРОБ

Органические вяжущие материалы транспортируют к месту потребления в бункерных полувагонах, железнодорожных ци­ стернах, автоцистернах, реже в стальных бочках с широкой горловиной или съемным верхним днищем. Выбор вида транс­ порта и тары для перевозки органических вяжущих зависит от их вязкости.

Завод-изготовитель в доку.ментах, удостоверяющих качество битума, указывает наименование битума, его марку, номер стандарта; способ производства (остаточный, окисленный, со­ ставленный или крекинговый); природу нефти, из которой полу­ чен битум (парафинистая, асфальтовая, сернистая или сме­ шанная); наименование или товарный знак предприятия-по­ ставщика; наименование материала (песок или мрамор), с ко­ торым производилось испытание на сцепление (при маркировке битума, улучшенного добавками поверхностно-активных ве­ ществ, к наименованию марки битума добавляют индекс «и», например, БНДП—40/60); массу брутто и нетто; дату изготовле­ ния; номер партии.

По прибытии партии к месту потребления из нее для уста­ новления соответствия битума техническим требованиям отби­ рают пробы. Порядок отбора проб и выбора инвентаря обуслов­ лен состоянием и вязкостью битума. Пробы жидких вяжущих материалов или вязких, находящихся в жидком состоянии, от­ бирают переносным пробоотборником. Пробы отбирают с раз­ личных глубин только в направлении сверху вниз. Среднюю пробу материала, хранящегося в резервуарах или хранилищах, составляют из проб, отобранных с трех глубин: на 2 0 см ниже поверхности битума (верхний уровень); с середины (средний

125

уровень); в 25 см от дна (нижний уровень). Отобранные про­ бы смешивают в пропорциях, рекомендуемых стандартами.

Для характеристики качества битума, доставляемого в двух­ осной железнодорожной или автомобильной цистерне, отбирают одну пробу с глубины 7 з диаметра от ее дна (нижней образую­ щей котла цистерны). Из четырехосной цистерны отбирают две пробы: на расстоянии 26 см от дна цистерны и на высоте 7 з диа­ метра цистерны от ее дна. Для составления средней пробы ото­ бранные пробы смешивают в равных количествах.

Определение внешних признаков (однородность, цвет, вяз­ кость, выделение летучих веществ) органических вяжущих ма­ териалов по отобранным пробам — существенная часть испыта­ ний, которая во многих случаях позволяет правильно составить программу оценки качества материала.

Степень однородности твердых битумный материалов и ка- - менноугольного пека определяют по излому. При этом отмеча­ ют гладкость, шероховатость излома, наличие или отсутствие блеска и посторонних включений. Однородность жидких и полу­ жидких материалов устанавливают при их перемешивании стеклянной палочкой.

Цвет материала определяют в куске и в массе, а для жидких материалов — в узкой пробирке или в капле, зажатой между двумя стеклянными пластинками. О вязкости жидких материа­ лов ориентировочно судят по скорости растекания, от интенсив­

вяжущим, на основе которого приготовляют асфальтовые бето­ ны и битумоминеральные смеси.

Качество битума оценивают по: условной вязкости, характе­ ризуемой глубиной проникания стандартной иглы; деформа­ тивной способности, характеризуемой растяжимостью стандарт­ ного образца; температуре размягчения и температуре хрупко­ сти, характеризующим температурный переход битума из хруп­ кого в вязкоупругое и из вязкоупругого в текучее состояние; адге­ зии битума, характеризующей его активность и степень прили­ пания к поверхности минеральных материалов; стабильности свойств битума во времени три высоких температурах, харак­ теризуемой изменением основных показателей после прогрева; устойчивости битума при воздействии атмосферных факторов, характеризуемой содержанием в нем водорастворимых соедине­ ний, и др.

Марку вязких битумов в производственных условиях опреде­ ляют по глубине проникания, температуре размягчения, растя­ жимости и температуре хрупкости. Марку вязкого битума обо­

126

в% первоначальной, не

П р и м е ч а н и е . Для битумов с поверхностно-активными добавками даигуокаетея снижение показателей растяжимости пріи 25°С на 10% и увеличение содержания водо­ растворимых соединений до 0,5%.

Перед испытанием образцы битума необходимо обезводить, для чего их осторожно нагревают до температуры 90°С, переме­ шивая стеклянной палочкой.

Обезвоженный битум надо расплавить на песчаной, масля­ ной бане или в термостате при температуре 100—160°С (в зави­ симости от его вязкости), процедить сквозь металлическое сито № 07 и тщательно перемешать до полного удаления пузырьков воздуха.

Вязкость характеризует внутреннее сопротивление слоев жид­ кости перемещению под действием сдвигающего усилия. Пока­ зателем истинной вязкости служит коэффициент, связывающий касательные напряжения со скоростью деформации:

О

т ----- г) у,

127

Графически она изображена на рис. 57, откуда следует, что при изменении скорости деформирования или напряжения сдвига битум проходит через три состояния, характеризуемые коэффи­ циентом вязкости: состояние неразрушенной структуры, харак­ теризуемое постоянной наибольшей вязкостью; состояние не­ прерывного изменения структуры, характеризуемое эффектив­ ной или структурной вязкостью, которая изменяется в широких пределах и является функцией напряжения или скорости де­ формирования; состояние полностью разрушенной структуры, характеризуемое постоянной наименьшей вязкостью.

Для участков наибольшей и наименьшей вязкости (рис. 57) справедливо уравнение Ньютона; участок структурной вязкости характеризует битум как аномальную жидкость, для которой это уравнение неприменимо.

Для определения истинной вязкости наиболее распространен метод ротационной вискозиметрии. Общей особенностью рота­ ционных вискозиметров является наличие в них коаксиальных

воздействие).

Для определения вязкости могут быть использованы также методы, основанные на измерении времени протекания жидко­ сти через капиллярные трубки определенного размера под дей­ ствием заданного давления.

Определение вязкости при MKV=const отличается простотой методики и аппаратуры — вискозиметров Волоровича РВ-7 или РВ− 8 (рис. 58). Порядок испытания следующий.

1. Установить вискозиметр по уровню с помощью установоч­ ных винтов. Промыть внутренний и внешний цилиндры виско­ зиметра бензином или другим растворителем и установить их в несущем гнезде прибора.

2 . Проверить величину трения подшипников прибора. Для этого к нитям, закрепленным на барабане внутреннего цилинд­ ра, присоединить грузы по 0,5 г и отпустить тормоз. Если в те-

* 1 П а -с= 10 пз.

128

б)

чение 1 мин не наблюдается вращения внутреннего цилиндра, подвесить к нитям дополнительные грузы по 0,25 г каждый. Эту операцию повторять до тех пор, пока внутренний цилиндр не начнет вращаться. Минимальную величину груза на двух ни­

тях, при котором начинается вращение, принять за величину ста­ тического трения в подшипниках. Если величина трения больше 3 г, изъять внутренний цилиндр из гнезда, промыть подшипни­ ки и снова (проверить трение.

3.Во внешний цилиндр прибора налить 25—30 г испытуемо­ го битума, закрепить внешний цилиндр соосно внутреннему, причем битум в узком зазоре должен подняться на 5—7 см по высоте внутреннего цилиндра.

4.Опустить цилиндры в термостат, заполненный водой, если температура проведения испытания менее 80°С, или маслом,

если эта температура выше 80°С.

5. Отрегулировать температуру в бане с помощью контакт­ ного ртутного термометра (цена деления 0,5°С), тѳрмореле и ва­ риатора, включенных в систему обогрева. Выдержать битум при

заданной температуре 30 мин.

6. К нитям, вращающим внутренний цилиндр, подвесить грузы, отпустить тормоз и измерить время одного оборота, начи­ ная отсчет после первого полного оборота. Подобрать груз, ко­ торый обеспечивал бы вращение внутреннего цилиндра с часто­ той в пределах 3 -10-1—6 -10~3 сек~х.

7. После выбора нужного груза дать возможность внутрен­ нему цилиндру, последовательно отпуская тормоза и затем на­ матывая нити на барабан, сделать 10—12 оборотов. Измерить время пяти оборотов, начиная отсчет после полных двух оборо­ тов. Повторить измерение при трех других нагрузках, отличаю­ щихся друг от друга на 20—25% ■

8.Извлечь рабочий узел из термостата, снять наружный цилиндр и определить высоту слоя битума в зазоре по шкале внутреннего цилиндра.

9.По графику, приведенному в паспорте вискозиметра, оп­ ределить постоянную прибора К в зависимости от высоты слоя битума в зазоре. Зависимость коэффициента К от высоты слоя битума регулярно проверяется и корректируется для каждого

прибора с помощью эталонной жидкости, например глицерина. 10. Определить вязкость испытуемого битума в Па-с при

данной температуре по формуле

F - F „

11.Результаты измерений записать по форме, приведенной •на стр. 131.

12.Показатель вязкости битума при данной температуре оп­ ределить как среднее арифметическое из результатов трех из-

130