Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология изоляционных и отделочных материалов и изделий. Часть 1. Технология теплоизоляционных материалов. Учебное пособие
.pdf
основные исходные данные для теоретического и эксперимен-
тального исследования;
конечный результат (результаты), который должен быть полу-
чен после выполнения работы (результаты экспериментальных исследований, зависимости и т.д.);
список рекомендуемой литературы и документации;
план выполнения этапов работы и место их проведения;
дату защиты работы на кафедре.
4.2. ПОИСК ИНФОРМАЦИИ И СОСТАВЛЕНИЕ
АНАЛИТИЧЕСКОГО ОБЗОРА ПО ЗАДАННОЙ ТЕМЕ
Направление поиска информации определяется выбором темы курсовой работы. Необходимо тщательно ознакомиться с отечественными
и зарубежными литературными источниками данной и смежных специальностей. Это могут быть научные монографии отечественных и зарубежных авторов по выбранной теме; статьи в отраслевых научнотехнических журналах («Строительные материалы», «Кровельные и
изоляционные материалы», Journal of Materialsin Civil Engineering, Construction and Building Materials и др.) и Вестниках архитектурностроительных вузов РФ; диссертационные работы по данному направлению; интернет-ресурсы (www.scholar.ru, www.scirus.com,
http://scholar.google.com и др.) и т.п. Результат поиска информации выражается в проведении анализа состояния исследуемого вопроса.
4.3. НАУЧНЫЙ ПОИСК
После уяснения задачи, поставленной научным руководителем, и
ознакомления с информацией, посвященной исследуемой теме, начинается подготовка к работе в лаборатории.
Выполнение научных исследований начинают с выбора соответствующей предмету исследования методики для решения поставленной
задачи из имеющихся в отрасли или разработки новой.
Первые практические шаги — инструктаж по технике безопасности, проводимый заведующим лабораторией или ответственным по
технике безопасности по кафедре, и инструктаж на рабочем месте, проводимый заведующим лабораторией или дежурным лаборантом.
71
Следующие шаги –– подготовка помещения и необходимого оборудования лаборатории к проведению исследований. Следует проверить работу систем освещения, вентиляции, водоснабжения и водоотведения. Ввиду того, что строительные материалы могут вызвать засор
в системе водоотведения, необходимо при работе с ними использовать
специальный отстойник или емкость для временного хранения сточной
воды (бак и т.п.).
Далее нужно подготовить необходимую для работы лабораторную
посуду и принадлежности. При работе с лабораторной посудой запрещается оставлять неиспользованными какие-либо вещества в посуде
без соответствующей надписи; пользоваться лабораторной посудой для
хранения пищевых продуктов и приемов пищи; пользоваться треснутой
посудой и применять стеклянные сосуды, стенки которых покрыты
накипью.
До начала работы необходимо хорошо ознакомиться со свойствами
веществ, с которыми придется иметь дело, и необходимыми условиями
безопасного проведения эксперимента. Не следует хранить в рабочих
помещениях какие-либо вещества, состав которых неизвестен, и использовать составы без этикеток на емкости.
После этого студент должен убедиться в исправности лабораторного оборудования и ознакомиться с инструкцией к его применению. Во
время работы необходимо следить за исправным состоянием вентиляции и оборудования и не оставлять без присмотра работающие устройства. В случае внезапного отключения электроэнергии во время работы, при прекращении работы и при перемещении оборудования на другое место лабораторные приборы необходимо немедленно выключать.
При обнаружении каких-либо неисправностей в лабораторных
приборах необходимо немедленно прекратить работу и сообщить об
этом заведующему лабораторией. Не разрешается: самостоятельно
производить ремонт электрооборудования, а также устранять мелкие
неисправности без электромонтера. Кроме того, не следует производить чистку, регулировку и ремонт лабораторного оборудования во
время его работы и допускать к работе на лабораторном оборудовании
посторонних лиц, не имеющих на это соответствующих прав. Нарушением техники безопасности является работа на неисправных заземляющих устройствах, а также загромождение рабочего места остатками
образцов и мусором.
72
Процесс изготовления лабораторных образцов начинается с проведения контроля качества используемых сырьевых компонентов и материалов для определения соответствия их требованиям проводимого
эксперимента. В случае если сырьевые компоненты нельзя использовать непосредственно, нужно провести их подготовку самостоятельно,
например рассеять по фракциям заполнители, домолоть вяжущее, предварительно подвспенить полистирол и т.д. Убедившись, что качество
сырья соответствует предъявляемым требованиям, подбирают состав
шихты. Это делают либо расчетным путем, либо путем изготовления
нескольких пробных образцов при разном соотношении компонентов,
последующем исследовании их эксплуатационных свойств и выбора
наиболее оптимального соотношения.
После того как необходимое соотношение компонентов определено, приступают к подготовке форм, заключающейся в их чистке, смазке
и сборке. Формы для испытаний образцов нужно тщательно почистить
специальной щеткой или сжатым воздухом. Перед заливкой в них смеси формы смазывают масляными составами или заливают смесь без
предварительной обработки. Для смазки форм можно использовать
Ревтол или эмульсол, ОПЛ-1 (Россия). Для сохранности поверхности
формы нельзя использовать смазки, содержащие нефтепродукты.
Наносимый на поверхность форм слой смазки должен быть тонким, так
как из-за ее избытка на поверхности готового изделия остаются поры.
Смазки можно наносить как пульверизатором, так и кистью. Температура при нанесении должна быть не менее 18––20 °С.
Дальше происходит загрузка компонентов в смесительный агрегат
и приготовление формовочной смеси. При этом последовательность
загрузки материалов играет существенную роль, и в процессе наполнения смесителя ее необходимо соблюдать. Как правило, вначале в смеситель подаются сыпучие инертные компоненты, а в более отдаленные
сроки –– вяжущее, добавки и вода. Время перемешивания варьируется
от 60 до 240 с. При меньшем времени смесь получается не совсем однородная, а при большем возможно ее расслоение.
Качество лабораторных образцов во многом зависит от качества
формовочной смеси, из которой они приготовлены. Поэтому подбор
формовочных материалов для смеси и ее приготовление в технологическом процессе получения изделий имеет большое значение. Как правило, рекомендуется изготовить по 3 образца на каждом из пробных составов для каждого испытания с целью повышения его точности.
73
После получения формовочной массы ее укладывают в заранее
подготовленную форму на необходимую величину. В процессе укладки
необходимо сохранить связность смеси и избежать ее расслоения.
На этом процесс формования не оканчивается. В дальнейшем, если
это необходимо, форма вместе с уложенной в нее смесью устанавливается на вибростол. Вибрационное формование — способ формования
изделий с применением в качестве основного средства уплотнения
виброобработки смеси. В лабораторных условиях используют обычно
объемное виброформование, при этом учитывая показатели формуемости бетонной смеси и требования, предъявляемые к степени уплотнения бетона и качеству наружной поверхности образца.
Вибрирование можно сочетать с другими способами уплотнения,
что значительно увеличивает эффект уплотнения. В процессе уплотнения бетонной смеси на виброплощадке, например, изделие можно дополнительно прессовать путем укладки на него сверху тяжелой плиты
(вибрирование с пригрузом).
Затем с целью повышения конечной прочности бетона и сокращения длительности тепловой обработки производится предварительная
выдержка образцов в форме. Предварительная выдержка используется
при производстве образцов из бетона, а при изготовлении образцов из
других материалов она не обязательна. Суть ее состоит в том, что свежеотформованные образцы в формах оставляют при температуре
окружающей среды на некоторое время –– от нескольких минут до нескольких часов. Предварительное выдерживание сформованных изделий перед тепловой обработкой имеет целью обеспечить изделию ту
минимально необходимую начальную структурную прочность, при которой он может воспринимать тепловое воздействие при принятом режиме без нарушения его структуры. Оптимальное время выдерживания
зависит от вида и марки (активности) цемента, начального водосодержания формовочной смеси, температуры среды и применения химических ускорителей твердения. Оно составляет в среднем 2––4 ч, в отдельных случаях и больше, но не менее 1––2 ч.
Если в процессе тепловой обработки происходит значительное изменение массы образца, то с целью контроля перед ее проведением рекомендуется произвести взвешивание образца вместе с формой.
После предварительной выдержки образцы подвергают тепловой
обработке в лабораторных установках для тепловой обработки. Цель
тепловой обработки — сообщить будущему изделию качественно но-
74
вые свойства в результате физических и физико-химических превращений, которые происходят при различных температурах и в различных
условиях. Как правило, тепловая обработка состоит из трех этапов —
подъем температуры, изотермическая выдержка и охлаждение. В лаборатории тепловое воздействие осуществляется в сушильных шкафах,
лабораторных печах различного типа (муфельных и т.п.) и пропарочных камерах. Тепловую обработку образцов рекомендуется вести по
оптимизированным режимам. Если они не установлены, проводят подбор оптимальных параметров тепловой обработки (температуры, влажности, силы тока, напряжения, скорости движения теплоносителя, времени воздействия повышенной температуры и т.п.). Исследование влияния параметров технологического процесса проводят на образцах с
оптимальным составом компонентов.
Для этого тепловую обработку проводят в определенных диапазонах величин каждого параметра, а у испытуемых образцов определяют
значения показателей свойств. Анализируя полученные данные, выбирают оптимальные значения параметров тепловой обработки с точки
зрения соотношения конечных свойств и затраченной энергии.
В отдельных случаях после окончания тепловой обработки рекомендуется предусмотреть выдержку изделий в формах. Иногда необходимо взвешивать образцы вместе с формами.
После тепловой обработки, а если она не была предусмотрена, то
после набора образцами достаточной (распалубочной) прочности, образцы извлекают из форм. К моменту распалубки образец может воспринимать действующие на него нагрузки без образования в его теле
изделия трещин или вмятин.
После извлечения образцов из формы их необходимо аккуратно
перенести к месту хранения, промаркировать и обеспечить подходящие
для данного вида материала условия хранения. К примеру, образцы на
основе цемента до начала испытаний рекомендуется оставлять в камере
нормального твердения (температура около 20 ± 2 градуса). Относительная влажность в камере при этом не должна быть меньше 95 %.
Образцы на стеллажах камеры размещают таким образом, чтобы расстояние между ними обеспечивало к поверхностям образцов доступ
нужного количества влажного воздуха. Также, для этих целей может
быть использован эксикатор, на дно которого наливается вода с целью
поддержания повышенной влажности, или специальная ванна с гидрозатвором.
75
Для того чтобы определить прочность на сжатие образцов-кубов,
их сначала тщательно осматривают. Обнаруженные на опорных гранях
образцов дефекты устраняют при помощи напильника или шлифовального круга. Перед испытанием на прочность определяют рабочее положение образца и краской или мелом помечают те грани, которые во
время испытания будут прилегать к опорам. Эти опорные грани выбирают так, чтобы при испытании образца сжимающаяся сила была бы
направлена параллельно слоям укладки смеси в форму.
После устранения дефектов рекомендуется провести взвешивание
образцов на технических весах и металлической линейкой замеряют их
размеры. Затем образец устанавливают в самый центр нижней опорной
плиты пресса. Увеличение нагрузки вплоть до непосредственного разрушения испытуемого образца должно быть непрерывным и равномерным.
Предел прочности на сжатие принимается как среднее арифметическое результатов нескольких испытаний. Предел прочности при изгибе керамических изделий определяют в соответствии
с ГОСТ 8462, предел прочности при сжатии образцов определяют
по ГОСТ 8462 со следующими дополнениями. Основные эксплуатационные показатели в соответствии с ГОСТ 7025-91. Теплопроводность и
термическое сопротивление образцов определяют в соответствии с
ГОСТ 7076-99.
В процессе проведения экспериментов и по их результатам необходимо фиксировать принятые параметры и факторы, на них влияющие, соблюдая при этом достоверность, объективность и требуемую
точность результатов испытаний. Для этого рекомендуется завести
журнал испытаний. В случае возникновения в процессе проведения
экспериментальных исследований каких-либо вопросов нужно немедленно обращаться к научному руководителю для возможной корректировки плана эксперимента.
По окончании работы необходимо: отключить приборы и оборудование от электросети; убрать рабочее место и помещение лаборатории;
вымыть лицо и руки; обо всех замеченных недостатках работы оборудования обязательно сообщить начальнику лаборатории.
Перед выходом из лаборатории закрыть краны водо- и газоснабжения, выключить приборы освещения, убрать в установленное место
легковоспламеняющиеся и горючие жидкости и убрать помещение лаборатории.
76
4.4. ФОРМУЛИРОВКА НАУЧНОГО РЕЗУЛЬТАТА
И ЕГО ЛИТЕРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ
Оформление результатов экспериментального исследования в виде
научного отчета является заключающим этапом выполнения курсовой
экспериментальной работы. Студенту рекомендуется свести все полученные по результатам экспериментов данные в журнал испытаний,
составить по полученным данным таблицы и графики и по ним установить возможные зависимости. Дальше необходимо по полученным сведениям сделать вывод о проведенных экспериментах и сравнить его с
теми теориями, которые выдвигались перед проведением лабораторных
исследований.
Литературное оформление материалов исследования — трудоем-
кое и очень ответственное дело. Необходимо:
четко сформулировать цель экспериментальных исследований;
кратко, но достаточно полно отразить анализ истории исследу-
емой проблемы, ее современное состояние;
указать используемые методики проведения экспериментов;
подробно описать проведение эксперимента;
по результатам экспериментов составить таблицы и графики и
их проанализировать;
сделать выводы по проделанной работе;
оформить работу в соответствии с требованиями стандарта.
4.5. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ
Определение состава пенополистиролбетона
средней плотности 500 кг/м3 по расчету
Высушенный пенополистиролбетон по массе состоит из полисти-
рола (Pn) и цементного камня (Pц): Р = Рn + Рц, тогда:
Рn / ρn + (500 - Рn)/ ρц = 1, (48)
где ρn — плотность подвспененного полистирола (50 кг/м3);
ρц — плотность цементного камня (3050 кг/м3).
77
Подставив значения в формулу, определим расход полистирола и
цемента:
Рn / ρn + (500 - Рn)/ ρц = 1,отсюда Р
= 42,5 кг, а Рц = 457,5 кг.
n
С учетом химически связанной влаги (19 %) цемента потребуется
370 кг.
При исследовании формовочных свойств масс определено, что
влажность смеси для получения изделий из самоуплотняющихся масс
на подвспененном полистироле находится в пределах 45—53 %. Следовательно, воды в 1 м3 содержится 0,45—0,53 м3.
Таким образом, для получения 1 м3 пенополистиролбетона средней
плотности 500 кг/м3 необходимо следующее количество исходного сырья (по массе):
цемент –– 370 кг;
подвспененный полистирол (сухой) –– 42,5 кг;
вода –– 185 л.
После того как установлено необходимое соотношение компонен-
тов, приступают к подготовке форм. Формы для испытаний образцов
тщательно чистят специальной щеткой и смазывают кистью или с помощью пульверизатора масляным составом типа Ревтол. Наносимый на
поверхность форм слой смазки должен быть тонким, так как из-за ее
избытка на поверхности готового изделия остаются поры. Температура
при нанесении смазки должна быть не менее 18––20 °С.
Приготовление формовочной смеси осуществляется с помощью
лабораторного смесительного агрегата. При этом последовательность
загрузки материалов играет существенную роль, и в процессе наполнения смесителя ее необходимо соблюдать. Как правило, вначале в работающий смеситель подают полистирол, затем после нескольких секунд
перемешивания вяжущее и в последнюю очередь воду. Общее время
перемешивания составляет 150 с. При меньшем времени однородность
смеси не достигается, а при большем –– возможно ее расслоение.
Готовую формовочную массу укладывают в подготовленную форму размерами 10х10х10 см на всю высоту, закрывают форму крышкой
и обжимают устройством. После этого производят взвешивание данной
системы. В дальнейшем форму с уложенной в нее смесью подключают
в электрическую цепь и совершают электропрогрев по оптимизированному режиму при напряжении 50––200 В в течение 15––20 мин. За это
время через перфорации формы отжимается избыточная влага, изделие
78
уплотняется и улучшается процесс структурообразования бетона. Подбор режима электропрогрева производился на нескольких образцах путем варьирования значений напряжения, силы тока, электрического
сопротивления материала и энергозатрат в зависимости от периода
гидратации вяжущего. На основе анализа полученной информации выбирались оптимальные значения указанных величин с точки зрения соотношения конечных свойств и затраченной энергии.
Затем с целью повышения структурной прочности пенополистиролбетона и предотвращения возможных деформаций от расширения
полистирола производилась предварительная выдержка образцов в
форме при температуре окружающей среды в течение 30 мин.
Так как в процессе тепловой обработки происходит значительное
изменение массы образцов, то с целью контроля образцы вместе с формой взвешивались до и после проведения электропрогрева. Вычитая из
значения массы до электропрогрева значение массы после электропрогрева, определяли количество отжатой влаги.
Далее осуществлялось извлечение образцов из форм (распалубка)
путем разборки самой формы или выдавливания образца без разборки.
Производилось это только тогда, когда образец набрал достаточную
прочность.
После извлечения образцов из формы они аккуратно переносились
в эксикатор или специальную ванну с гидрозатвором, где к ним прикреплялась бумага с датой формовки, составом, режимом и параметрами электропрогрева и количеством отжатой влаги (в абсолютном выражении и в процентах), местом хранения, маркировкой и указанием
обеспечить подходящие для данного вида изделий условия хранения.
После выдержки в течение 28 суток изделия были осмотрены и была определена их средняя плотность. Для этого при помощи измерительных приборов (металлическая линейка, штангенциркуль) определялись их линейные размеры, после чего они взвешивались на технических весах. После этого образцы подверглись испытаниям на прочность
на сжатие при помощи гидравлического пресса. Образцы помещали
между двумя пластинками таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к стенкам формы, находились на
плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой
гладкой плоскости образца. Образец вместе с пластинами центрирова-
79
ли на опорной плите пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки при
испытании была (2,0±0,5) МПа/с. Во время испытания обеспечивалось
непрерывное и равномерное увеличение нагрузки вплоть до непосредственного разрушения отобранного образца.
Также была определена теплопроводность образцов пенополистиролбетона. Перед началом испытаний образцы повторно взвешивали.
После этого образец устанавливали между теплообменниками. Расположение образца — горизонтальное, при горизонтальном расположении образца направление теплового потока –– сверху вниз. Далее устанавливали заданные значения температуры теплообменников. После
установления стационарного теплового состояния образца проводили в
течение 30 мин последовательно десять измерений термо-ЭДС преобразователей теплового потока и температуры. Тепловое состояние образца считали стационарным, когда три последовательных измерения
термо-ЭДС от преобразователей теплового потока, производимые через
каждые 10 мин, давали отклонения не более 5 % их среднего значения.
Результаты испытаний заносили в протокол. В дальнейшем происходила обработка результатов и теплопроводность вычисляли по формуле:
λ = δ/ (△t/qcp)-n,
где δ — толщина образца (высота рамки), м;
△t — перепад температур на поверхностях образца, оС;
qcp –– средняя плотность теплового потока, проходящего через образец,
Вт/кв. м;
n — число контактов.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]