Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Строительное материаловедение. Учебное пособие
.pdf
полуводный гипс вновь начинает растворяться и т. д. В дальнейшем
процесс может идти по пути непосредственной гидратации гипса в
твердой фазе.
Конечной стадией твердения, заканчивающегося через 1…2 ч,
является образование кристаллического сростка из достаточно
крупных кристаллов двуводного гипса. Часть объема этого сростка
занимает вода (точнее, насыщенный раствор CaS04 ∙ 2Н20 в воде), не
вступившая во взаимодействие с гипсом (о причинах присутствия этой
воды чуть ниже). Если высушить затвердевший гипс, то прочность его
заметно (в 1,5. ..2 раза) повысится за счет дополнительной
кристаллизации гипса из указанного выше раствора по местам
контактов уже сформированных кристаллов. При повторном
увлажнении процесс протекает в обратном порядке и гипс теряет более
половины прочности. Поэтому гипс относят к воздушным вяжущим.
Присутствие свободной воды в только что затвердевшем гипсе
объясняется тем, что для гидратации гипса в соответствии с
уравнением химической реакции нужно около 20 % воды от его массы,
а для образования пластичного гипсового теста – 50…60 % воды.
Очевидно, что после затвердевания такого теста (т. е. после
завершения гидратации) в нем останется 30…40 % (от массы гипса)
свободной воды, что составляет около половины объема материала.
Этот объем воды образует поры, временно занятые водой, а
пористость материала определяет его свойства (плотность, прочность,
теплопроводность и др.).
Разница между количеством воды, необходимым для твердения
вяжущего и для получения из него удобоформуемого теста,– основная
проблема технологии материалов на основе минеральных вяжущих.
В некоторых технологических схемах получения гипса помол
предшествует обжигу или помол и обжиг совмещены в одном
аппарате. Гипс строительный относится к быстросхватывающимся и
быстротвердеющим вяжущим, обладает довольно высокой
прочностью, не влагостоек. Гипс твердеет в результате реакции
гидратации, присоединяя при этом 1,5 молекулы воды по реакции:
CaSO4∙0,5H2O+1,5H2O=CaSO4∙2H2O.
Для регулирования сроков схватывания и улучшения физикомеханических свойств гипса вводят специальные добавки.
Замедляют схватывание гипса добавкой столярного клея,
сульфитно-спиртовой барды (ССБ), технических лигносульфонатов
(ЛСТ), кератинового замедлителя, а также борной кислоты, буры и
полимерных дисперсий (например, ПВА).
Строительный гипс обладает рядом особенностей: быстро
схватывается и твердеет, обладает повышенной водопотребноcтью и
пористостью, в начальный период твердения увеличивается в объеме,
обладает низкой водостойкостью, подвержен деформациям
ползучести.
Истинная плотность полуводного гипса – 2,65…2,75 г/см3
(двуводного – 2,32 г/см3); насыпная плотность полуводного гипса –
800… 1100 г/см3.
Для образования пластичного гипсового теста требуется 50…60 %,
а для гидратации – 20 % воды от его массы. Для гипса проблема
снижения водопотребности и соответственно уменьшения пористости
и повышения прочности была решена путем получения гипса
термообработкой не на воздухе, а в среде насыщенного пара (в
автоклаве при давлении 0,3…0,4 МПа) или в растворах солей (СаСl2,
МgСl2 и др.). В этих условиях образуется другая кристаллическая
модификация полуводного гипса - α-гипс, имеющий водопотребность
30…40 %.
Если гипсовый порошок замешать с водой, то образуется
пластичная масса, которая быстро затвердевает, увеличиваясь в объеме
на 1%. Схватывание (затвердевание) строительного гипса начинается
через 3–5 минут, а конец схватывания – через 6–30 минут после
смачивания с водой.
Гипс применяется для изготовления листов сухой штукатурки,
перегородочных плит, архитектурных деталей, гипсобе-тонных
материалов, а также в растворах для оштукатуривания внутренних
поверхностей стен.
Свойства гипсовых вяжущих нормируются по ГОСТ 125-79 и
ГОСТ 4.204-79. Для оценки качества гипсовых вяжущих определяют:
тонкость помола, стандартную консистенцию (нормальная густоту)
гипсового теста, сроки схватывания, прочность при изгибе и сжатии
гипсового камня.
Оценку качества гипсовых вяжущих производят в соответствии с
ГОСТ 23789-79.
Порядок выполнения работы
1. Определение тонкости (степени) помола
Сущность метода заключается в определении массы гипсового
вяжущего, оставшегося при просеивании на сите с ячейками размером
в свету 0,2 мм (сито №02).
Порядок испытания
1. Пробу вяжущего массой 50 г, взвешенную с погрешностью не
более 0,1 г, высушивают в сушильном шкафу в течение 1 ч при
температуре (50 ± 5) °С.
2. Высушенное гипсовое вяжущее высыпают на сито и производят
просеивание вручную или на механической установке.
Просеивание считают законченным, если сквозь сито в течение
1 мин при ручном просеивании проходит не более 0,05 г вяжущего.
Тонкость помола отдельной пробы определяют в процентах с
погрешностью не более 0,1 % как отношение массы, оставшейся на
сите, к массе первоначальной пробы. За величину .
По тонкости помола гипс относят к одной из трех групп:
I – грубого помола (остаток на сите не более 23,0 %);
II – среднего помола (остаток на сите не более 14,0 %);
III – тонкого помола (остаток на сите не более 2,0 %).
2. Определение стандартной консистенции
(нормальной густоты) гипсового теста
Стандартная консистенция (нормальная густота) гипсового
теста – количество воды, выраженное в процентах по отношению к
массе испытуемой навески гипса, необходимое для получения
гипсового теста стандартной консистенции (при котором диаметр
расплыва стандартного объема гипсового теста под действием
гравитационных сил составляет 180±5 мм).
Нормальную густоту гипсового теста определяют с помощью
прибора - вискозиметра Суттарда, что представляет собой латунный
цилиндр высотой 100 мм и внутренним диаметром 50 мм (рис. 4.1).
1 – цилиндр; 2 – стеклянная пластинка; 3 – концентрические окружности
Рис. 4.1. Вид и схема вискозиметра Суттарда:
Цилиндр должен иметь хорошо отполированную внутреннюю
поверхность и место столкновения со стеклом, на которое его
устанавливают при проведении испытаний.
Порядок испытания
1. На стекле или бумаге под стеклом наносят ряд концентрических
окружностей диаметром от 150-220 мм, причем окружности
диаметром от 170 до 190 мм наносят через 5 мм, а другие - через 10
мм.
2. Цилиндр и стекло смачивают водой.
100,
3. Стеклянную пластину кладут строго горизонтально, а цилиндр
устанавливают в центре концентрических окружностей.
4. Навеску гипса (300 г) заливают водой, взятой в количестве
приблизительно 150-200 мл и быстро размешивают шпателем на
протяжении 30 с для получения однородной массы, начав отсчет
времени от начала высыпания гипса в воду.
5. После окончания перемешивания, цилиндр, установленный в
центре стекла, заполняют гипсовым тестом, излишки которого срезают
шпателем.
6. Через 45 с после начала высыпания гипса в воду или через 15 с
после окончания перемешивания цилиндр быстрым и строго
вертикальным движением поднимают вверх, при этом тесто
разливается на стекле в конусообразный корж.
7. Диаметр расплыва определяют по концентрическим
окружностям или измеряют линейкой в двух перпендикулярных
направлениях с погрешностью не более 5 мм и рассчитывают среднее
арифметическое значение.
Если тесто образовало корж диаметром 180±5 мм, значит, оно
имеет нормальную густоту. В том случае, когда во время испытания
диаметр коржа из гипсового теста будет больше 180±5 мм,
эксперимент повторяют с меньшим количеством воды (1-2%), если
диаметр оказывается меньше 180±5 мм, то эксперимент повторяют с
большим количеством воды (1-2 %).
Нормальную густоту гипсового теста выражают процентным
содержимым воды от массы сухого гипса.
В
НГm (4.1)
где В – количество воды затворения, мл; m – масса навески гипса, г.
3. Определение сроков схватывания гипсового теста
Для определения сроков схватывания используют гипсовое тесто
стандартной консистенции. Сущность метода состоит в определении
времени от начала контакта гипсового вяжущего с водой до начала и
конца схватывания теста.
Для определения сроков отвердевания гипсового теста используют
прибор Вика, которая составляется со станины, подвижного
металлического стержня, латунного или пластмассового кольца в виде
усеченного конуса, стеклянной пластины (рис. 4.2).
1 – станина; 2 – стержень; 3 – шкала; 4 – игла; 5 – пестик; 6 – указатель; 7 – винт; 8 –
Рис. 4.2. Вид и схема прибора Вика:
кольцо; 9 – стеклянная пластина
Порядок испытания
1. Проверяют свободное перемещение металлического стержня с
иглой (масса которого 300 г), положение стрелки, которая должна
быть на нуле, если игла упирается в пластинку, чистоту иглы.
2. Взвешивают 200 г гипса, равномерно всыпают его в резиновую
грушу с водой, количество которой отвечает нормальной густоте
гипсового теста, и перемешивают на протяжении 30 с.
3. Подвижную часть прибора с иглой устанавливают в такое
положение, при котором конец иглы касается поверхности гипсового
теста, а затем иглу свободно опускают в кольцо с тестом.
4. Погружение производят один раз каждые 30 с, начиная с целого
числа минут.
5. После каждого погружения иглу тщательно вытирают, а
пластинку вместе с кольцом передвигают так, чтобы игла при новом
погружении попадала в другое место поверхности теста.
6. Глубину погружения иглы в гипсовое тесто фиксируют по
показанию стрелки, расположенной на подвижном стержне.
7. По полученному значению определяют два момента: начало и
конец отвердевания.
Началом отвердевания считают промежуток времени от момента
замешивания гипсового теста (высыпание гипса в воду) к моменту,
когда игла не доходит до дна пластинки на 0,5 мм.
Концом отвердевания считают промежуток времени от момента
замешивания гипсового теста к моменту погружения иглы в тесто не
больше чем на 0,5 мм.
В зависимости от сроков отвердевания, строительный гипс
относится к одной из трех групп: А – быстротвердеющий; Б нормальнотвердеющий; В - медленно твердеющий.
4. Определение марки гипса
Марка гипса характеризуется пределом прочности при сжатии и
изгибе в МПа образцов-балочек размером 40×40×160 мм из гипсового
теста нормальной густоты.
Определение прочности образцов, изготовленных из гипсового
теста стандартной консистенции, производят через 2 ч после контакта
гипсового вяжущего с водой.
Порядок испытания
1. Для изготовления образцов берут пробу гипсового вяжущего
массой от 1, 0 до 1, 6 кг.
2. Гипсовое вяжущее в течение 5-20 с засыпают в чашку с водой,
взятой в количестве, необходимом для получения теста стандартной
консистенции.
3. Смесь интенсивно перемешивают ручной мешалкой в течение 60
с до получения однородного теста, которым заливают форму.
4. Предварительно внутреннюю поверхность металлических форм
(рис. 3) слегка смазывают минеральным маслом средней вязкости.
5. Отсеки формы наполняют одновременно, для чего чашку с
гипсовым тестом равномерно продвигают над формой.
Рис. 4.3. Вид и схема разборной формы для изготовления образцов-
балочек
6. После заливки форму встряхивают 5 раз (для удаления
вовлеченного воздуха), для чего ее поднимают за торцевую сторону на
высоту от 8 до 10 мм и опускают.
7. После наступления начала схватывания излишки гипсового теста
снимают линейкой, передвигая ее по верхним граням формы
перпендикулярно к поверхности образцов. Через (15±5) мин после
конца схватывания образцы извлекают из формы, маркируют и хранят
в помещении для испытаний.
8. Балочки испытывают на изгиб. На рис. 4.4 показана схема
расположения образца при испытании. Образец устанавливают на
опоры обоймы так, чтобы направление действия нагрузки от
нагружающего валика прибора было параллельно слоям укладки
гипсового теста.
Рис. 4.4. Схема испытания образцов-балочек на изгиб:
1 – опоры; 2 – нагружающий валик; 3 – образец-балочка
9. Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек
подвергают испытанию на сжатие. Образцы помещают между двумя
пластинами таким образом, чтобы боковые грани, которые при
изготовлении прилегали к продольным стенкам форм, находились на
плоскостях пластин, а упоры пластин плотно прилегали к торцевой
гладкой стенке образца (рис. 4.5.). Образец вместе с пластинами
подвергают сжатию на прессе. Время от начала равномерного
нагружения образца до его разрушения должно составлять от 5 до 30 с,
средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть
(10±5) кгс/см 2 в секунду.
Рис. 4.5. Схема испытания образцов-балочек на сжатие:
1 – верхняя плита пресса; 2 – пластинки; 3 – половина образца; 4 – нижняя плита пресса.
Предел прочности образцов
-
балочек размерами
при сжатии
при изгибе
Г-2
2 (20)
1,2 (12)
Г-3
3 (30)
1,8 (18)
Г-4
4 (40)
2,0 (20)
Г-5
5 (50)
2,5 (25)
Г-6 6 (60) 3,0 (30)
Г-7
7 (70)
3,5 (35)
Г-10
10 (100)
4,5 (45)
Г-13
13 (130)
5,5 (55)
Г-16
16 (160)
6,0 (60)
Г-19
19 (190)
6,5 (65)
Г-22
22 (220)
7,0 (70)
Г-25
25 (250)
8,0 (80)
Показатель
Установлено
Тонкость помола (остаток на сите, %),
Нормальная густота, %
Сроки схватывания, мин:
Марка
Полученные результаты сопоставляют с данными табл. 4.1 и
определяют марку строительного гипса.
Таблица 4.1
Требования, предъявляемые к строительному гипсу
Марка
вяжущего
40×40×160 мм в возрасте 2 ч, МПа (кгс/см2), не менее
Результаты испытаний строительного гипса представляют в виде
табл. 4.2.
Таблица 4.2.
Результаты испытаний строительного гипса
испытанием
(группа)
- начало
- конец
(группа)
1. Что означает запись Г-10 А III?
2. По каким показателям определяют качество гипса?
3. Что называется строительным гипсом?
4. Каковы достоинства и недостатки гипсовых вяжущих?
Контрольные вопросы
5. Как определяется нормальная густота гипсового теста?
6. Какие виды гипсовых вяжущих. Какие вам известны?
7. Где применяются гипсовые вяжущие вещества?
Лабораторная работа № 5
ИСПЫТАНИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
Цель работы: изучить физико-механические характеристики
портландцемента, а также оценить их соответствие нормативным
требованиям в соответствии с классом или маркой.
Аппаратура и материалы: сито с сеткой № 008, весы
технические, прибор Вика, чаша и лопатка для перемешивания
цементного теста, мерные емкости, встряхивающий столик,
металлическая разъемная форма размером 40×40×160 мм,
лабораторная виброплощадка, гидравлический пресс, цемент, песок
вольский, вода.
Основные понятия
Портландцементом называют гидравлическое вяжущее,
получаемое тонким помолом портландцементного клинкера с гипсом,
а иногда со специальными добавками. Природный гипс добавляют при
помоле клинкера в количестве 1,5–3,5 % (в пересчете на SО3) для
регулирования сроков схватывания портландцемента.
Портландцементный клинкер – продукт обжига до спекания
тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из
известняка или мела (75–78 %) и глины 22–25 %. Размер клинкера 10–
20, иногда до 50–60 мм, в зависимости от вида печи обжига. Сырьем
для производства клинкера может служить также мергель – природная
смесь глинистых минералов и кальцита.
Минеральный состав образующегося в результате обжига
клинкера, следующий:
– трехкальциевый силикат 3СаО∙SiО2 (С3S), называемый алитом, –
40–65 %;
– двухкальциевый силикат 2СаО∙SiО2 (С2S), называемый белитом, –
15–40 %;
– трехкальциевый алюминат 3СаО∙Al2О3 (С3А) – 2–15 %;
– четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО∙Аl2О3∙Fе2О3 (С4АF),
называемый целитом – 10–20 %.
Трехкальциевый силикат – химически наиболее активный
искусственный минерал, значительно влияющий на скорость
твердения и прочность цемента. Он быстро схватывается, твердеет и
набирает высокую прочность.
3CaO·SiO2 + (n+1)Н2О = 2CaO·SiО2 · nН2О + Са(ОН)
2
Двухкальциевый силикат при затворении водой в начальный период
твердеет медленно и имеет невысокую прочность, но в дальнейшем,
иногда через несколько месяцев или лет, по прочности он достигает
алит.
2СаО·SiO2 + nH2O = 2CaO·SiO2 ·nH2O
Трехкальциевый алюминат твердеет быстро, но продукт
гидратации имеет низкую прочность и малую стойкость против
воздействия сернокислых соединений.
3СаО·Аl2О3 + 6H2O = 3CaO·Аl2О3·6H2O
Четырехкальциевый алюмоферрит по свойствам занимает место
между трехкальциевым и двухкальциевым силикатом.
4CaO·Аl2О3·Fe2O3 + nH2O =
= 3CaO·Аl2О3·6H2O + CaO · Fe2O3(n–6)Н2О
В 2003 году вступил в силу новый ГОСТ по маркировке цемента.
(ГОСТ 31108-2003). Основным смыслом нововведения было
подведение российских норм к европейским стандартам качества.
(EN197 - 1:2000). Однако, старые нормативные документы и нормы
ГОСТ от 1985 (ГОСТ 10178-85) года остались актуальными для
многих отечественных производителей. В результате многие заказчики
которые хотят купить цемент оптом или в розницу путаются в
обозначениях и маркировках материала.
Старые обозначения цемента включали в себя три основные марки:
ШПЦ 300, ПЦ 400 дД0 и ПЦ 500 Д0. Аббревиатура ШПЦ означает
шлакопартладцемент, ПЦ - портладцемент, буква Д означает - добавка,
индекс 20 говорит о максимальном процентном количестве добавок
20% от общёго объёма, согласно ГОСТУ. Маркировка д0 - отсутствие
добавок. Обычно в качестве добавок в цемент используется доменный
гранулированный шлак - побочный продукт производства
металлургической промышленности.
По старому госту в цементе ШПЦ 300 шлака может быть от 20 до
80%. Также по старым правилам обозначения ПЦ 550 и 600.
Применение стройматериалы имело широкий спектр. К примеру ШПЦ
300 использовался для производства низкомарочных бетонов (
канализационные кольца, лотки, лестницы). Применение цемента
марки 300 давало существенную экономию в сравнении с более
плотными видами материала.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]