Строительные материалы

2. Изготовление и хранение образцов-балочек.

Образцы балочек готовят в трехсекционных формах (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Форма для образцов-балочек (а) и насадка к ней (б)

Перед изготовлением образцов внутреннюю поверхность стенок форм и поддона слегка смазывают машинным маслом. Стыки наружных стенок друг с другом и поддоном формы необходимо промазывать тонким слоем солидола или другой густой смазки. На собранную форму устанавливают насадку.

Подготовленную форму закрепляют на виброплощадке с частотой колебаний 0,35 мм, наполняют раствором приблизительно на 1 см по высоте и включают виброплощадку, а затем в течение 2 мин вибрации все три секции формы равномерно, небольшими порциями окончательно заполняют раствором. По истечении 3 мин от начала вибрации образцов ее заканчивают, форму снимают с виброплощадки, срезают смоченным водой ножом излишек раствора, зачищают поверхность образцов вровень с краями формы и маркируют их.

Образцы в формах хранят 24 2 ч в ванне с гидравлическим затвором. По истечении времени хранения образцы осторожно расформовывают и укладывают в ванну с водой в горизонтальном положении таким образом, чтобы они не соприкасались друг с другом, и хранят так до испытания.

Температура воды в ванне 20 2 С. Воду, в которой хранятся образцы, меняют через каждые 14 суток.

Испытание образцов производят через 28 суток нормального твердения.

171

3. Определение предела прочности при изгибе.

Перед испытанием образцы должны быть вынуты из воды и не позднее чем через 30 мин подвергнуты испытанию. Непосредственно перед испытанием образцы следует вытереть насухо.

Испытание образцов-балочек производится на приборе МИИ-100, который автоматически вычисляет величину Rизг для стандартных образцов.

Установку образцов на опорные элементы прибора производят так, чтобы грани, которые при изготовлении были горизонтальными, находились в вертикальном положении, а поверхность с маркировкой была обращена к испытателю. Схема расположения образца на опорных элементах показана на рис. 5.2 (лаб. раб. № 5). Средняя скорость приложения усилия к образцу должна быть (50±10) Н/с.

Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение из двух наибольших результатов испытания трех образцов. Результаты испытания заносятся в табл. 7.8.

4. Испытание образцов на сжатие.

Полученные после испытания на изгиб шесть половинок образ- цов-балочек сразу подвергают испытанию на сжатие.

Каждую половинку балочки помещают между двумя специальными нажимными пластинками так, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали в продольным стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, заглаженная поверхность с маркировкой была обращена к испытателю, а упоры пластинок плотно прилегали к гладкой торцовой стенке образца (рис. 7.3). Пластинки применяются для того, чтобы знать площадь поперечного сечения половинки образца-балочки, подвергаемой нагружению.

Требуемая скорость увеличения нагрузки (2,0 0,5) МПа/с устанавливается опытным путем.

Предел прочности при сжатии отдельного образца в (МПа) вычисляют по формуле

где F – разрушающая нагрузка, Н;

А – площадь рабочей поверхности нажимной пластинки, равная 2500 мм2.

172

Предел прочности портландцемента при сжатии вычисляют как среднее арифметическое четырех наибольших результатов испытаний из шести. Результат вычисления округляют до 0,1 МПа.

Результаты испытаний

Результаты определения прочности при изгибе и сжатии образ- цов-балочек заносят в табл. 7.8.

Т а б л и ц а 7.8

Результаты испытаний для определения марки цемента

Ориентировочно марку портландцемента можно определить в более раннем возрасте, но не менее 3-х суток, по логарифмической зависимости прочности цементного раствора от времени его твердения:

где R28 – предел прочности цементного раствора при изгибе или сжатии в возрасте 28 суток твердения, МПа;

Rn – предел прочности раствора при изгибе или сжатии в возрасте n суток твердения, МПа;

n – возраст образцов к моменту испытания, сут.

173

Заключение

Сделать выводы по результатам выполненных испытаний.

Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы

1.Как определить среднюю (насыпную) плотность ПЦ?

2.От чего зависит насыпная плотность ПЦ?

3.Какие периоды твердения ПЦ характеризуют время начала и конца схватывания?

4.Что называется началом и концом схватывания цементного теста?

5.Какие требования предъявляет ГОСТ к ПЦ по срокам схватывания?

6.Последовательность действий при определении сроков схватывания.

7.Какова роль добавки СаСl2?

8.Что называется нормальной густотой цементного теста?

9.С какой целью ее определяют?

10.Как определить нормальную густоту цементного теста? На каком приборе и в каких единицах ее определяют?

11.Как определяется равномерность изменения объема цемента?

12.При каких условиях цемент не может считаться выдержавшим испытание на равномерность изменения его объема?

13.Каковы причины неравномерного изменения объема цемента?

14.На смеси какого состава определяют марку цемента?

15.Какой режим твердения используют при определении марки цемента?

16.Что такое цементный раствор?

17.Какие требования предъявляются к стандартному песку?

18.Как определяется нормальная густота цементных растворов заданной консистенции?

19.Как изготавливают контрольные образцы-балочки?

20.Основные правила хранения образцов до испытания на проч-

ность.

21.Что такое марка и активность ПЦ?

22.Как Вы понимаете выражение: марка ПЦ 400, 500?

174

23.Каким образом можно ориентировочно рассчитать марку цемента, образцы которого твердели 7 суток?

24.С какой целью при определении марки цемента предварительно подбирают консистенцию цементно-песчаного раствора?

25.От чего зависит марка цемента?

26.Какие экспериментальные данные необходимо иметь для расчета марки цемента?

27.Почему для твердения гидравлических вяжущих необходима высокая влажность?

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 строительной науки, 1999. 236 с.

2.ГОСТ 10178-85. Портландцемент, шлакопортландцемент.

3.ГОСТ 310.1-76…ГОСТ 310.4-81. Цементы. Методы испыта-

ний.

4.ГОСТ 30515-97. Цементы. Общие технические условия.

5.ЕN 196-1. Цементы. Методы испытаний цементов. Определение прочности (европейский стандарт).

6.ЕN 197-1. Цементы. Состав и спецификация (европейский стандарт).

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 8

МЕЛКИЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ БЕТОНОВ И СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

Цель работы

1.Ознакомиться на практике со свойствами и особенностями мелкого заполнителя, с требованиями государственных стандартов

кего качеству.

2.Приобрести навыки проведения стандартных лабораторных испытаний, выяснения их сущности и значения.

3.Логически связать требования стандартов к качеству мелкого заполнителя и эффективность его применения в бетонах; закрепить

175

теоретические представления о структурообразующей роли мелкого заполнителя в бетоне.

8.1. Вопросы для подготовки к выполнению лабораторной работы

1.Роль заполнителей в бетонах и растворах.

2.По какому граничному размеру зерен производится разделение заполнителей на мелкий и крупный?

3.Где и как добывают мелкий заполнитель для обычных тяжелых бетонов?

4.Что дает применение в бетонах фракционированного песка с раздельным дозированием двух фракций?

5.Как разделяют (классифицируют) природные пески в зависимости от места залегания?

6.Какие размеры отверстий имеют стандартные сита для определения зернового состава песка?

7.Почему и когда целесообразно применять дробленый песок?

8.Какие примеси в песке отрицательно влияют на качество бе-

тона?

9.Какая примесь гравия допускается в песке?

10.Какими показателями характеризуется зерновой состав песка?

11.Какой песок лучше для бетона – однофракционный или мно-

гофракционный и почему?

8.2. Задания к лабораторной работе

Задание 1. Определение содержания в песке пылевидных и глинистых частиц.

Задание 2. Определение содержания органических примесей. Задание 3. Определение влажности песка.

Задание 4. Определение зернового состава песка. Задание 5. Определение насыпной плотности песка. Задание 6. Определение средней плотности зерен песка.

Задание 7. Петрографическое определение минералогического состава песка.

Задание 8. Общее заключение о качестве песка.

176

8.3.Общие сведения о мелких заполнителях для бетонов

ирастворов

8.3.1.Значение мелкого заполнителя для бетонов и растворов

Бетон представляет собой искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества (цемента), воды и заполнителей.

Заполнители занимают в бетоне до 80 % объема и, следовательно, позволяют резко сократить расход цемента – наиболее дорогого компонента бетона. Суть не только в экономии цемента. Без заполнителей вообще нельзя получить бетон из-за того, что превращение цементного теста в цементный камень, его последующее твердение и высыхание сопровождаются большими усадочными деформациями. Если получать бетон без заполнителей, при твердении он неминуемо потрескается.

В правильно подобранной бетонной смеси цементное тесто схватывается и твердеет не в макрообъеме, а в тонких пленках, обволакивающих поверхность зерен заполнителя, и в микрообъемах между этими зернами. Поэтому нет условий для сложения усадочных микродеформаций в макродеформации, и возникающие в микрообъемах усадочные напряжения воспринимаются зернами заполнителя. В результате наблюдается усадка бетона приблизительно в 10 раз меньше усадки цементного камня.

Заполнитель также играет значительную роль в структурообразовании бетона и формировании его свойств.

По размерам зерен заполнители для бетона подразделяют на мелкий и крупный. Мелкий заполнитель – это песок с размером зерен до 5 мм, крупный – щебень или гравий с размером зерен бо-

лее 5 мм (5…10 мм, 10…20 мм и т. д.).

Роль мелкого заполнителя в структурообразовании обычного бетона более значительна, чем крупного. Без крупных заполнителей можно получать бетоны, называемые мелкозернистыми, без мелкого обычный плотный бетон получить нельзя.

177

8.3.2.Виды мелкого заполнителя

Вкачестве мелкого заполнителя в тяжелых бетонах применяют пески природные и дробленые.

Пески природные – это неорганический сыпучий материал (осадочная порода) с крупностью зерен до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и получаемый при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений без использования специального обогатительного оборудования.

По условиям образования пески различают: 1) речные; 2) морские; 3) овражные (горные).

Вокрестностях Минска пески залегают обычно в составе песча- но-гравийных смесей (ПГС). После сортировки последних получают фракционированный гравий и песок.

Образование песков, как и других обломочных осадочных пород, происходило в природе при постепенном разрушении каменных пород, преимущественно гранитных. Содержащиеся в гранитах полевые шпаты, разлагаясь под воздействием воды и углекислого газа, дали начало образованию глинистых пород. При этом остатки гранитных пород, в том числе более стойкие зерна кварца, вместе с обломками полевых шпатов и других минералов образовали залежи песка. Пески за длительные геологические периоды переносились ледниками и водными потоками, что сопровождалось истиранием, измельчением зерен, промывкой и сортировкой их по крупности.

Добываемые в карьерах природные пески состоят, как правило, из прочных зерен наиболее стойких минералов и горных пород, хотя в них бывают и нежелательные примеси (глинистые).

Песок содержит зерна разной крупности – от мелких пылинок до зерен размером 5 мм. Допускается наличие в природном песке I и II класса некоторой примеси более крупных зерен – не более 5…20 % по массе, при этом содержание зерен крупнее 10 мм не должно превышать 0,5 … 5 % (в зависимости от класса и группы песка).

Взависимости от зернового состава, согласно ГОСТ 8736, пески подразделяются на группы (табл. 8.1) и подлежат определению в задании 4 настоящей лабораторной работы.

178

По крупности зерен (модулю крупности) песок подразделяют на два класса: I и II. Помимо обычного природного песка, стандартами предусмотрена поставка потребителям фракционированного песка в виде двух его фракций.

Фракцией считаются зерна заполнителя, которые проходят через более крупные и остаются на более мелком из двух сит, находящихся рядом в стандартном наборе, т. е. выделяемые этими двумя ситами из пробы заполнителя. Фракционирование производится разделением песка по граничному зерну, соответствующему размерам отверстий какого-либо из двух контрольных сит: 1,25 или 0,63 мм. Крупная (1,25…2,5 мм) и мелкая (0,63…1,25 мм) фракции песка должны поставляться, храниться и дозироваться при приготовлении бетонной смеси раздельно. Этим обеспечивается более рациональный состав бетонной смеси и более высокая однородность бетона.

Если качество песка по зерновому составу или наличию примесей не соответствует требованиям к заполнителям для бетона, песок подлежит обогащению. Обогащение состоит в промывке песка, корректировке его зернового состава. Затраты на обогащение песка, как правило, гораздо меньше возможных убытков от перерасхода цемента и снижения качества бетона при использовании некачественного песка.

179

Дробленый песок получают дроблением каменных горных пород и гравия в тех районах, где отсутствуют природные пески удовлетворительного качества. Целесообразно также получать и использовать дробленые пески из отсевов, остающихся при производстве каменного щебня. Преимуществом дробленого песка перед природным является лучшее сцепление с ним цементного камня в бетоне.

8.3.3. Требования к мелкому заполнителю для бетона

ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые мелкозернистые. Технические требования к заполнителям» предъявляет к мелкому заполнителю ряд требований по зерновому составу, ограничению вредных примесей и др.

Зерновой состав песка для бетонов большинства видов строительных конструкций регламентирован требованиями, приведенными в табл. 8.2. К пескам для бетонов отдельных видов конструкций предъявляются повышенные требования.

Очень мелкие пески с модулем крупности от 1,0 до 1,5 допускаются к применению в бетонах класса по прочности до В 30.

Содержание пылевидных и глинистых частиц в природном песке, согласно ГОСТ 8736, допускается не более 3 % по массе для песков I класса и не более 10 % для песков II класса (тонких и очень тонких).

180