Строительные материалы

Приборы и материалы

1.Чашка, изготовленная из коррозионностойкого материала.

2.Ручная мешалка, имеющая более трех петель из проволоки диаметром 1…2 мм.

3.Весы по ГОСТ 19191-74 с погрешностью определения массы не более 1 г.

4.Формы из коррозионностойкого материала для изготовления образцов-балочек размерами 40х40х160 мм по ГОСТ 310.4-81.

5.Прибор для испытания на изгиб по ГОСТ 310.4-81.

6.Прибор для определения прочности на сжатие, состоящий из двух металлических пластин твердостью по Роквеллу НRC не менее 60.

7.Пресс для определения предела прочности образцов при сжатии с предельным усилием до 10…20 тс.

8.Образцы, изготовленные из гипсового теста стандартной консистенции.

Методика испытаний

По методике, изложенной в задании 2, готовят еще два точно таких же замеса, из которых формуют шесть (по три из каждого замеса) образцов-балочек. В работе следует использовать образцы, приготовленные заранее (другой группой на предыдущем занятии).

В начале лабораторной работы три произвольных образца (два – из одного замеса и один – из другого, чтобы в какой-то мере сгладить различия в замесах на случай, если они все же имеются) следует положить для сушки в сушильный шкаф (температура (50 5) С),

аостальные три – в воду.

Кконцу работы образцы извлечь, сухие остудить в эксикаторе, водонасыщенные вытереть влажной тканью, после чего испытать на изгиб и на сжатие по вышеизложенной методике.

Коэффициент размягчения вычислить по формуле

где Rнас средний предел прочности водонасыщенных образцов; Rсух – то же сухих образцов.

131

Результаты испытаний

Результаты испытаний занести в табл. 5.11, 5.12.

Т а б л и ц а 5.11

Предел прочности на растяжение при изгибе в МПа образцов

сухих водонасыщенных

коэффициент размягчения Кразм

1

2

3

среднее

Т а б л и ц а 5.12

Предел прочности на сжатие в МПа образцов

сухих водонасыщенных

коэффициент размягчения Кразм

1

2

3

среднее

Заключение

Проанализировать результаты опытов; оценить водостойкость гипсовых материалов; объяснить наблюдаемые явления; указать пути повышения водостойкости, если по условиям эксплуатации это требуется.

Задание 7 (исследовательское). ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОПРОЧНОГО ГИПСОВОГО КАМНЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫМ ПРЕССОВАНИЕМ

Приборы и материалы

1.Формы металлические специальные.

2.Пресс гидравлический ПГ-100.

3.Фильтрующий материал (сетка).

4.Гипс.

132

Методика испытаний

По результатам опытов (задание 1) водопотребность гипсового вяжущего для получения теста нормальной густоты оказалась равной ____ %. Между тем, для полной гидратации СаSO4 0,5Н2О до СаSO4 2Н2О требуется воды всего 18,6 %. Следовательно, большая часть воды затворения в гипсовом тесте окажется невостребованной для химической реакции, останется несвязанной и образует в гипсовом камне значительную пористость. Отсюда и сравнительно невысокая его прочность.

Повысить прочность гипсовых изделий можно уменьшением их пористости. Но если затворять гипсовое вяжущее меньшим количеством воды, чем требуется для получения теста нормальной густоты, возникнут затруднения при формовании изделий, потребуется прессующее давление. Технологии с прессованием малооводненных жестких смесей разработаны, но при их осуществлении возникает опасность разрушения изделий через некоторое время после их формования в связи с тем, что при малом содержании воды в гипсовой смеси затруднено растворение полуводного гипса, недостаточна степень его гидратации на стадии изготовления изделий, а продолжающаяся гидратация вяжущего в стесненных прессованием условиям ведет к возникновению в структуре материала опасных внутренних напряжений.

В Межотраслевой научно-исследовательской лаборатории новых строительных материалов (МОНИЛ НСМ) при кафедре «Строительные материалы и изделия» разработана эффективная технология получения высокопрочных гипсовых изделий способом фильтрационного прессования. Ее сущность состоит в следующем. Вначале гипсовое вяжущее затворяют водой в соотношении, соответствующем получению гипсового теста нормальной густоты, для создания благоприятных условий гидратации вяжущего. Затем изделия формуются путем прессования на гидравлическом прессе в специальной форме, позволяющей в процессе прессования отжать из гипсового теста через фильтрующую поверхность излишнюю воду. Пористость изделия уменьшается, прочность возрастает настолько, что уже сразу после формования изделие можно извлечь из формы, и далее в короткие сроки достигает величины, в несколько раз превышающей прочность стандартных образцов.

133

Исследовательская задача состоит в выяснении зависимости прочности образцов на изгиб и на сжатие от величины прессующего давления. Давление задается, например, величинами 5, 10, 15 МПа. Остальные параметры технологии сохраняются во всех опытах стабильными: время от момента затворения гипсового вяжущего водой до начала приложения прессующего давления, например, 2 мин; время достижения заданной величины прессующего давления – 1 мин; время выдержки материала в форме под этим давлением – 1 мин; немедленная распалубка и испытание образцов через 2 часа.

По результатам испытаний следует построить графики зависимости прочностных характеристик от величины прессующего давления и проанализировать эти зависимости во взаимосвязи с меняющейся пористостью гипсового камня.

Примечание. Задания 5, 6, 7, выполненные в ходе учебной лабораторной работы, могут явиться основанием для последующей более широкой и углубленной научно-исследовательской работы студентов под руководством преподавателей вне учебного расписания.

Задание 8. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВОЛОКНИСТОГО НАПОЛНИТЕЛЯ НА СВОЙСТВА ГИПСОВОГО КАМНЯ

Гипсовые изделия с волокнистыми наполнителями обладают высоким коэффициентом конструктивного качества (ККК), являются теплозвукоизоляторами.

Приборы и материалы

1.То же, что в задании 2.

2.Древесные опилки.

3.Вяжущее гипсовое.

Методика испытаний

Для проведения испытаний готовят два состава.

Состав № 1 контрольный состоит из 1 кг гипса и количества воды, соответствующего нормальной густоте. Его изготавливают в соответствии с заданием № 2 данной лабораторной работы.

134

Состав № 2 состоит из 850 г гипса, 150 г древесных опилок и необходимой массы воды для получения гипсового теста нормальной густоты. Опилки предварительно замачивают в воде в течение суток, отжимают и добавляют в гипсовое тесто. Приготовленный раствор тщательно перемешивают и быстро формуют три образцабалочки размерами 40х40х160 мм.

Для лучшего уплотнения смеси образцы подвергают вибрации в течение 15 с на лабораторной виброплощадке.

С целью улучшения эксплуатационных свойств гипсоволокнистых изделий и достижения требуемой влажности (не более 8 %) их сушат при 60…70 С в течение 6 часов. Для сопоставления результатов испытаний балочки состава № 1 сушат аналогично.

Через 7 суток твердения образцы-балочки составов № 1 и № 2 взвешивают с точностью до 0,1 г, определяют размеры с точностью до 1 мм и вычисляют среднюю плотность ρо в кг/м3 гипсового камня как среднее арифметическое трех определений.

Предел прочности при изгибе и сжатии образцов определяют по методике, описанной в задании № 2 данной лабораторной работы.

Используя результаты испытаний составов № 1 и № 2, определяют: 1) коэффициент теплопроводности λ по формуле проф. В.П.Нек-

расова

где ρ0 средняя плотность материала в высушенном состоянии, г/см3; 2) коэффициент конструктивного качества (ККК)

где Rсж предел прочности при сжатии, МПа; ρо средняя плотность, кг/м3.

Результаты испытаний

Результаты испытаний заносят в табл. 5.13.

135

Т а б л и ц а 5.13

Влияние волокнистого наполнителя на свойства гипсового камня

Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы

1.Назвать вяжущие вещества, входящие в группу воздушных.

2.Сырьевые материалы для производства гипсовых вяжущих.

3.Физико-химическая сущность процессов, протекающих при твердении гипсового вяжущего.

4.Как изготавливают высокопрочный гипс?

5.Области применения гипсовых вяжущих.

6.Какие показатели и качества гипсовых вяжущих регламентируются стандартом?

7.Что такое стандартная консистенция (нормальная густота) гипсового теста, для чего она определяется и как?

8.Как можно ускорить или замедлить схватывание гипсового теста? Когда это необходимо?

9.На каких образцах и в каком возрасте определяется марка по прочности гипсовых вяжущих?

10.Как изготавливают образцы из гипсового теста для определения пределов прочности (марки) гипса?

11.Каков принцип маркировки и индексации качественных показателей гипсового вяжущего?

12.Привести классификацию гипсовых вяжущих по срокам схватывания (твердения).

13.Как оценивается водостойкость материалов?

14.Как определить тонкость помола ГВ?

136

15.Почему тонкость помола является одной из важных характеристик гипсового вяжущего?

16.Какие приборы используют для определения сроков схватывания и нормальной густоты гипсового теста?

17.Почему для получения гипсового теста необходимо гораздо больше воды, чем требуется для гидратации гипсового теста?

18.От чего зависит нормальная густота гипсового теста?

19.Почему при определении нормальной густоты гипсового теста строго регламентируют сроки перемешивания?

20.Как определить сроки схватывания гипсового теста стандартной консистенции?

21.Почему сроки схватывания ГВ определяют на тесте нормальной густоты? Как изменятся результаты испытаний, если уменьшить или увеличить содержание воды в тесте?

22.Почему сроки схватывания являются важными характеристиками гипсового вяжущего?

23.Какое влияние оказывает содержание воды в гипсовом тесте на сроки схватывания и прочность гипсового камня?

24.Как определить марку гипсового вяжущего? Привести примеры маркировки.

25.Пояснить выражение: гипс Г-7 ШБ, определить область его применения.

26.Что необходимо знать для определения марки гипса?

27.Как влияет влажность гипсовых изделий на их прочность?

28.Какое влияние на свойства гипсового камня оказывает волокнистый наполнитель?

29.Рассчитать предел прочности гипса, если при испытании образца на сжатие разрушающее усилие (F) равнялось 17,5 кН.

30.Условия хранения и транспортирования гипсовых вяжущих.

31.Как изменится прочность гипсовых образцов, если проводить испытания через 2 ч, 24 ч, 7 сут, 1 мес.?

Ли т е р а т у р а

1.П о п о в К.Н., К а д д о М.Б., К у л ь к о в О.В. Оценка качества строительных материалов. М.: Ассоциация строительных вузов, 1999. С. 235.

137

2.П о п о в Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов. М.: Высш. школа, 1984. С. 164.

3.П о п о в К.Н., К а д д о М.Б. Строительные материалы и

изделия: Учебник. М.: Высш. школа, 2001. 367 с.

4.ГОСТ 125-79. Вяжущие гипсовые. Технические условия.

5.ГОСТ 23789-79. Вяжущие гипсовые. Методы испытаний.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 6

ИЗВЕСТЬ ВОЗДУШНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ

Цель работы

1.Определить основные показатели качества строительной воздушной извести.

2.Установить на основании результатов испытаний средней пробы степень пригодности воздушной извести для строительных работ.

3.Ознакомиться с действующей нормативной документацией, стандартными методами лабораторных исследований свойств воздушной извести.

4.Овладеть методикой испытаний, приобрести навыки работы с приборами и оборудованием по определению физико-химических свойств извести.

6.1. Вопросы для подготовки к выполнению лабораторной работы

1.Что представляют собой минеральные вяжущие вещества?

2.Какими общими свойствами обладают минеральные вяжущие?

3.Классификация неорганических вяжущих веществ.

4.Какие Вы знаете воздушные вяжущие вещества?

5.Из какого сырья и как получают воздушную известь? (с приведением химической реакции).

6.Разновидности воздушной строительной извести.

7.Какие процессы происходят при твердении воздушной извести?

8.Какую известь называют кипелкой и какую – пушонкой?

9.Где применяется воздушная известь (гашеная и негашеная)?

138

6.2. Задания к лабораторной работе

Задание 1. Определение суммарного содержания активных СаО + МgО в кальциевой извести.

Задание 2. Определение содержания непогасившихся зерен в извести.

Задание 3. Определение плотности известкового теста.

Задание 4. О Определение содержания воды в известковом тесте. Задание 5. Определение температуры и времени гашения извести

6.3. Общие сведения о воздушной строительной извести

Воздушная строительная известь – неорганическое вяжущее вещество, состоящее, в основном, из оксидов СаО и МgО, способных твердеть и сохранять прочность только на воздухе (в воздушно-сухих условиях). В соответствии с ГОСТ 9179-77, воздушную известь по содержанию в ней активных СаО и МgО подразделяют на кальцие-

вую (МgО < 5 %), магнезиальную (МgО = 5…20 %) и доломитовую

(МgО = 20…40 %). Строительная известь применяется для приготовления кладочных и штукатурных растворов, силикатных бетонов (плотных и ячеистых), силикатного кирпича, красочных составов.

Известь получают путем умеренного обжига (ниже температуры спекания) карбонатных (кальциево-магниевых) пород (мела, известняка, доломита), содержащих не более 6 % глинистых примесей. Увеличение содержания глины изменяет свойства извести.

В Республике Беларусь основным сырьем для получения извести является мел (СаСО3). Учитывая высокую гигроскопичность извести, выгодно комбинировать на одном предприятии производство извести и изделий на ее основе. Производство силикатных изделий налажено на АП «Сморгоньсиликатобетон», на АП «Минский комбинат силикатных изделий», Могилевском КСИ, ОАО «Забудова», ОАО «Гомельстройматериалы».

Известь может находиться в виде:

1)негашеной комовой и молотой извести-кипелки, состоящей, в основном, из СаО;

2)гашеной (гидратной) извести-пушонки, состоящей из Са (ОН)2;

3)известкового теста, содержащего, кроме Са (ОН)2, около 50 % свободной воды;

139

4) известкового молока.

Получение негашеной кальциевой комовой извести основано на реакции диссоциации (разложения) карбоната кальция (СаСО3) при температуре 1000…1200 С в шахтных или вращающихся печах с выделением углекислого газа:

Химически чистый СаСО3 содержит 56 % СаО и 44 % СО2:

СО2 улетучивается, а оставшиеся СаО и МgО представляют собой вяжущие вещества и называются «активными», т. к. от их содержания зависят свойства вяжущего. Примеси снижают качество воздушной извести. Известняки в производстве извести обжигают в кусках; выходящий из печи материал называется комовой негаше-

ной известью, или кипелкой.

Порошкообразную негашеную молотую известь получают путем помола комовой извести или гашения смешиванием с водой.

Гашением извести называется процесс взаимодействия оксида кальция извести с водой:

При этом на 1 грамм-молекулу реагирующей извести выделяется тепло, повышающее температуру гасящей массы до определенного максимума (высокая экзотермия).

Гашение извести сопровождается двумя эффектами:

1)выделением большого количества тепла и, как следствие, интенсивным парообразованием и даже кипением (именно поэтому негашеную известь называют кипелкой);

2)значительным увеличением в объеме (в 2…4 раза) в связи с химическим диспергированием Са (ОН)2 (белого порошка) на мелкие частицы размером в несколько микрон (похожие на пух), по-

этому гидратную (гашеную) известь называют пушонкой. Насыпная плотность пушонки составляет 400…500 кг/м3.

140