Solomentsev_materialoved1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра «Строительство автомобильных дорог»

А.Б. Соломенцев

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Часть I

Методические указания по выполнению лабораторных работ

Дисциплина – «Материаловедение» Специальность – 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы»

Орел 2009

1

В методических указаниях по проведению лабораторной работы «Испытания природных каменных материалов и грунтов» изложены основные методы испытаний щебня, песка и грунта, используемых в дорожном и аэродромном строительстве, при проведении общестроительных работ; приведены технические требования к некоторым показателям качества щебня и песка; определён порядок проведения и оформления отчёта по выполнению лабораторной работы.

Предназначены для студентов специальностей:270205 «Автомобильные дороги и аэродромы», 270102 «Промышленное и гражданское строительство», 270105 «Городское строительство и хозяйство» при изучении дисциплины «Материаловедение».

Могут быть использованы при проведении лабораторной работы при изучении дисциплины «Строительные материалы и изделия».

Методические указания по проведению лабораторной работы «Испытания природных каменных материалов и грунтов» рассмотрены и одобрены:

на заседании кафедры Автомобили и строительные, дорожные машины

«_____»____________г,

протокол №______ и рекомендованы к использованию в учебном процессе. Зав. кафедрой АСДМ, доцент, к.т.н._______________________ Н.С. Севрюгина на заседании УМС факультета транспорта и строительства

«_____»____________г,

протокол №______ и рекомендованы к использованию в учебном процессе. Председатель УМС, профессор, д.т.н.______________________ В.И. Колчунов Начальник НИТК_____________________________________ Л.А. Краюшкина

2

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………..6

1 Цель лабораторной работы……………………………………………….8

2Испытания щебня………………………………………………………… 8

3Испытания песка………………………………………………………….15

4Испытания грунтов……………………………………………………….18

5Порядок проведения и сдачи лабораторной работы…………………...25

Приложение А. Перечень нормативных документов и учебной литературы………..........................................................................................27

Приложение Б. Оборудование для испытания щебня на дробимость…..28 Приложение В. Форма журнала испытаний щебня………..……………..29 Приложение Г. Форма журнала испытаний песка…………………….….30

Приложение Д. Форма журнала испытаний грунтов…….......……….….31

Приложение Е. Принципиальная схема установки для испытания грунта методом стандартного уплотнения….……………....………….…32

Приложение Ж. Технические требования к марке щебня по дробимости и грансоставу щебня (ГОСТ 8267-93)…...……………...…..33

Приложение З. Деление песка на группы в зависимости от модуля крупности Мкр (ГОСТ 8736-93)………………….…………………….....34

Приложение К. Карта процесса проведения и сдачи лабораторной работы…………………………………………………..…………………...35

Приложение Л. Форма титульного листа отчёта о выполнении лабораторной работы..……………………………………………………..36

Лабораторная работа №2. Определение физико-механических свойств портландцемента.................……………………………………....37

1Цель лабораторной работы…………….….……………………………..37

2Определения, обозначения, сокращения………………………………..37

3Общие положения………………………………………………………...38

4Определение тонкости помола……………………………………..........39

3

5 Определение нормальной густоты цементного теста………………….39

6Определение сроков схватывания цементного теста..………………....41

7Определение равномерности изменения объёма цемента.…………….42

8Определение предела прочности при изгибе и сжатии.……………….43

9Порядок проведения и сдачи лабораторной работы.…………………..47

Приложение А Перечень нормативных документов и учебной литературы…........................................................................…......49

Приложение Б Соотношение между марками портландцемента по прочности и пределами прочности при изгибе и сжатии по

ГОСТ10178-85…………………………………………………………...…50

Приложение В Прибор Вика и оборудование для определения нормальной густоты цементного теста и сроков схватывания….....……51

Приложение Г Форма журнала испытаний портландцемента…………..52

Приложение Д Ванна с гидравлическим затвором и внешний вид лепёшек, выдержавших и не выдержавших испытание на равномерность изменения объёма………………………....................……53

Приложение Е Оборудование для приготовления и испытания цементного раствора………………………………………………………..54

Приложение Ж Формы и насадка к формам балочек для изготовления образцов балочек……………………………………………………….......55

Приложение З Схемы испытания образцов балочек цементного раствора при изгибе и половинок балочек при сжатии………………….56

Приложение К Карта процесса проведения и сдачи лабораторной работы… ………………………………….……………..…...................……57

Лабораторная работа №3. Бетоны: требования, подбор состава, испытания бетонных смесей и контрольных образцов бетона..................58

1Цель лабораторной работы…………….….……………………….……..58

2Определения, обозначения, сокращения……………………….………..58

3Требования к материалам для бетона, бетонным смесям и бетону..…..61

4Подбор состава бетона.…………………………………………………...63

5Испытания бетонной смеси..…………………………………………..…66

6Испытания контрольных образцов бетона…………………..…….…...69

4

7 Порядок проведения и сдачи лабораторной работы…………………..74

Приложение А Перечень нормативных документов и учебной литературы…………………………………………………………………75

Приложение Б Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и растяжение и марками для тяжёлых и мелкозернистых

бетонов по ГОСТ 26633-91…………………………...................…………76

Приложение В Перечень химических добавок, вводимых в

бетонную смесь…………………………………………………..………....77

Приложение Г Марки бетонной смеси по удобоукладываемости в зависимости от показателей подвижности и жёсткости

по ГОСТ 7473-94……………………………………………………….......78

Приложение Д Форма задания на подбор состава бетона и оформление подбора……………………………………………………….79

Приложение Е Внешний вид и размеры конуса для определения подвижности бетонной смеси………………………………………..........81

Приложение Ж Форма журнала испытания бетонной смеси и контрольных образцов бетона………………………………………..…...82

Приложение И Внешний вид и размеры установки типа Вебе для определения жёсткости бетонной смеси……………….………………...83

Приложение К Схема устройства для испытания контрольных образцов бетона на растяжение при изгибе………………………...........84

Приложение Л Карта процесса проведения и сдачи лабораторной работы……………………………………………………...85

5

ВВЕДЕНИЕ

Самыми важными представителями каменных материалов, используемых в строительстве, являются щебень и песок. Они применяются в гражданском, промышленном, дорожном и аэродромном строительстве как заполнители для бетона, асфальтобетона, материалы для конструктивных слоев дорожной одежды.

Вдорожном строительстве для сооружения земляного полотна применяют обломочные, песчаные и глинистые грунты. При проведении строительных работ важную роль играет состояние грунтового основания, а также объективная оценка этого состояния для определения способности грунта выдержать нагрузку от возводимого здания, сооружения или автодороги.

Всвязи с этим квалифицированное и правильное проведение испытаний каменных материалов и грунтов и определение их пригодности для строительных работ является ответственным и важным элементом процесса строительства.

Портландцемент – неорганическое гидравлическое вяжущее вещество – является ведущим в мире вяжущим материалом в строительстве. Портландцемент используется в гидротехническом, промышленном и гражданском, транспортном строительстве, в промышленности строительных материалов, для отделочных и ремонтных работ.

Портландцемент применяют для производства бетонных смесей, для бетонных монолитных и сборных конструкций зданий и сооружений, дорожных покрытий и оснований, бетонных и железобетонных изделий, для приготовления строительных растворов для кладочных работ, оштукатуривания поверхностей, устройства растворных стяжек полов и т.п.

Косновным физико-механическим свойствам портландцемента относятся истинная и насыпная плотность, тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объёма при твердении, прочность

6

при изгибе и сжатии. Определение фактических показателей свойств портландцемента при производстве и в процессе строительных работ является фактором обеспечения надёжной и долговечной работы сооружений, конструкций и изделий.

Бетоны широко применяют в промышленных, гидротехнических и других сооружениях. Из них выполняют монолитные (изготовляемые на месте строительства) и сборные (изготовляемые индустриальным способом на заводах, полигонах) элементы сооружений (фундаменты, колонны, перекрытия и др.), дорожные и аэродромные покрытия. Широкое применение бетонов объясняется тем, что изделиям из них можно придавать требуемые свойства, размеры и вид поверхности. Бетонные работы можно выполнять в короткие сроки и в любое время года.

О диапазоне свойств бетонов и широте использования можно судить, рассмотрев, например, только одну классификацию бетонов по средней плотности. Особо тяжёлые бетоны со средней плотностью более 2501 кг/м3, изготавливаемые на особо тяжёлых заполнителях, предназначены для защиты от радиоактивного излучения. Тяжёлые бетоны со средней плотностью от 2201 до 2500 кг/м3, имеющие плотную структуру и изготавливаемые на кварцевом песке и щебне из плотных горных пород, используются во всех несущих конструкциях. Бетоны облегчённые со средней плотностью 1801-2200 кг/м3, лёгкие – 501-1800 кг/м3, а также особо лёгкие со средней плотностью менее 500 кг/м3 могут быть конструкционными, конструкционно-изоляционными, теплоизоляционными для несущих и ограждающих конструкций для жилищногражданского и специального строительства.

В методических указаниях рассматриваются и определяются свойства цементных бетонов, в которых в качестве неорганического гидравлического вяжущего используется цемент.

Перечень нормативных документов и учебной литературы, в которых изложены требования и методы испытаний, приведён в приложениях А.

7

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Испытания природных каменных материалов и грунтов

1 Цель лабораторной работы

В результате выполнения данной лабораторной работы студенты должны ознакомиться с нормативно-техническими документами, в которых изложены технические требования к качеству щебня, песка и грунта, а также методы определения их физико-механических свойств; получить навыки практической работы с материалами, т.е. выполнить самостоятельно некоторые виды испытаний; сравнить полученные данные с требованиями к материалам и сделать заключение об их пригодности к использованию.

2 Испытания щебня

2.1Определение зернового состава

2.1.1.Зерновой состав щебня определяют путём рассева пробы на стандартном наборе сит. Для испытаний используют следующие средства контроля

ивспомогательное оборудование: весы настольные циферблатные или лабораторные; сушильный шкаф; сита и проволочные круглые калибры с отверстиями, соответствующие номинальным размерам зерен данной фракции: 1,25D; D; 0,5 (D+d); d, а также 2,5 и 1,25 мм.

2.1.2.Для испытания используют лабораторную пробу по табл.1 ГОСТ 8269.0-97, высушенную до постоянной массы. Пробу просеивают ручным или механическим способом через сита, собранные последовательно в колонну, начиная с сита с отверстиями наименьшего размера, при этом толщина слоя щебня на каждом из сит не должна превышать наибольшего размера зерен щебня. При ручном просеивании допускается определять окончание просеивания следующим образом: каждое сито интенсивно трясут над листом бумаги. Просеи-

8

вание считается законченным, если при этом не наблюдается падение зерен щебня.

2.1.3. По результатам просеивания определяют частный остаток на каждом сите аi, %, по формуле:

ai= mmi 100 ,

где mi – масса остатка на данном сите, г; m – масса пробы, г.

Определяют полные остатки на каждом сите в процентах массы пробы, равными сумме частных остатков на данном сите и всех ситах с большими размерами отверстий.

Полученные данные и результаты последующих испытаний заносят в журнал по испытанию щебня (приложение Б).

2.2 Определение содержания пылевидных и глинистых частиц

2.2.1.Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне определяют процеживанием через сито суспензии, полученной при промывке щебня, и вычислением разности в массе пробы до и после испытания.

Для испытания используют следующие средства контроля и вспомогательное оборудование: весы настольные циферблатные или лабораторные; сушильный шкаф; цилиндрическое ведро высотой не менее 300 мм с сифоном; противень; сита с сетками 1,25 и 0,05мм.

2.2.2.Берут аналитическую пробу щебня массой не менее 5 кг, высушенную до постоянной массы. Пробу щебня помещают в ведро, заливают водой несколько выше уровня щебня и оставляют в таком состоянии до полного размокания глинистой пленки (определяется визуально) на зернах щебня или комков глины, если они имеются в пробе. Содержимое ведра интенсивно перемешивают для того, чтобы пылевидные и глинистые частицы образовали суспензию.

9

Полученную суспензию осторожно сливают с помощью сифона на набор сит. Щебень, оставшийся в сосуде, промывают водой и образовавшуюся суспензию также сливают на набор сит. Процесс повторяют до тех пор, пока вода не станет прозрачной. После этого щебень, находящийся в ведре для промывки, соединяют с частицами, оставшимися на обоих ситах, и высушивают на противне в сушильном шкафу до постоянной массы.

2.2.3. Содержание в щебне пылевидных и глинистых частиц П, % по массе,

определяют с точностью до 0,1 % по формуле:

П= m− m1 100 , m

где m – масса пробы до промывки, г;

m1 – масса пробы после промывки, г.

2.3Определение содержания зёрен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм

2.3.1. Содержание в щебне зёрен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм оценивают количеством зёрен, толщина которых менее длины в три раза и более.

Для испытания используют следующие средства контроля и вспомогательное оборудование: весы настольные циферблатные или лабораторные; шаблон передвижной или штангенциркуль; сита из стандартного набора.

2.3.2. Из лабораторной пробы от каждой фракции испытываемого щебня

10