3237

Контрольные вопросы

1.От чего зависит истинная плотность материала?

2.Как рассчитать среднюю плотность образца правильной и неправильной формы?

3.Что общего у истинной и средней плотности материала и в чем различие между

ними?

4.Что такое насыпная плотность? Как ее определить?

5.Как определить предел прочности при сжатии контрольного образца тяжелого

бетона?

6.Какие способы определения прочности неразрушающими методами Вы знаете?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИСПЫТАНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА

Цель работы: студент должен приобрести

навыки:

•определения вида гипсового вяжущего;

•определения марки вяжущего вещества (гипса);

умения:

•анализировать полученные результаты;

•оценивать качество гипса строительного;

•обосновывать рациональную область использования.

Используемое оборудование: прибор Суттарда, прибор Вика, секундомер, прибор для испытания балочек на изгиб МИИ-100, весы настольные, пресс гидравлический.

Материалы:

1.Гипс строительный – 3000 г.

2.Вода.

Теоретические сведения

Строительный гипс получают путем термической обработки гипсового сырья до полугидрата сульфата кальция.

CaSO4 2H2O 180-200→C CaSO4 0,5H2O+1,5H2O .

Взависимости от предела прочности на сжатие различают следующие марки гипсовых вяжущих: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.

Минимальный предел прочности каждой марки вяжущего должен соответствовать значениям, приведенным в табл. 1.

Взависимости от сроков схватывания различают виды вяжущих, приведенные в

табл. 2.

Взависимости от степени помола различают виды вяжущих, приведенные в табл. 3.

11

Таблица 1

Определение нормальной густоты гипсового теста

Нормальная густота (НГ) характеризуется диаметром расплыва гипсового теста, вытекающего из прибора Суттарда, который состоит из цилиндра диаметром 5 см и высотой 10 см и квадратного листового стекла диаметром более 24 см. Цилиндр изготавливают из нержавеющего металла с полированной внутренней поверхностью. На стекло наносят ряд концентрических окружностей диаметром 6...20 см через каждые 10 мм. Окружности можно нанести на лист бумаги и поместить его между двумя листами стекла (рис. 1).

12

Рис. 1. Прибор Суттарда для определения нормальной густоты гипсового теста

В металлическую чашку, предварительно протертую влажной тканью, вливают воду, масса которой зависит от свойств гипсового вяжущего. Затем в воду в течение 2...5 секунд всыпают 350 г гипсового вяжущего. Для определения нормальной густоты выполняется несколько испытаний, в которых расход воды варьируется в пределах 40...60 % от массы вяжущего. Вяжущее с водой перемешивают в течение 30 сек, начиная отсчет времени от начала всыпания вяжущего в воду. После окончания перемешивания цилиндр, установленный в центре окружностей заполняют гипсовым тестом, излишки которого срезают линейкой. Цилиндр и стекло предварительно протирают влажной тканью. Через 45 сек, считая от начала засыпания вяжущего в воду, цилиндр быстро поднимают вертикально на высоту 15...20 см и отводят в сторону.

Диаметр расплыва измеряют непосредственно после поднятия цилиндра линейкой в двух перпендикулярных направлениях с погрешностью не более 5 мм и находят среднее значение. Если диаметр расплыва теста не соответствует 180+5 мм, испытание повторяют с измененной массой воды.

Определение сроков схватывания

Для определения сроков схватывания используют гипсовое тесто стандартной консистенции. Испытания выполняют с помощью прибора Вика (рис. 2), состоящего из конического металлического кольца и стержня с иглой, изготовленной из твердой нержавеющей стали. Масса стержня с иглой 300+2 г. Стержень имеет указательную стрелку. Перед началом испытания проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, определяют нулевое положение подвижной части прибора по шкале, закрепленной на станине прибора.

Кольцо, предварительно смазанное минеральным маслом и установленное на полированную металлическую пластинку, заполняют гипсовым тестом нормальной густоты, для приготовления которого берется 250 г вяжущего. Гипс в течение 30 сек всыпают в воду, и массу перемешивают также в течение 30 сек. Избыток теста в кольце срезают, а поверхность заглаживают ножом.

Затем кольцо помещают под иглу прибора Вика и опускают последнюю через каждые 30 сек так, чтобы каждый раз игла погружалась в новое место. После каждого погружения иглу тщательно вытирают.

Начало схватывания гипса характеризуется промежутком времени от момента затворения до момента, когда игла не доходит до стекла на 0,5 мм по шкале прибора. Концом схватывания считается промежуток времени от момента затворения до момента, когда игла погружается в тесто не более чем на 0,5 мм.

13

Рис. 2. Прибор Вика для определения сроков схватывания гипса

Определение марки вяжущего (гипса)

Для проведения испытания изготавливают образцы-балочки размерами 40х40х160 мм из гипсового теста нормальной густоты. Определение прочности производят через 2 ч после контакта гипсового вяжущего с водой.

Для изготовления трех образцов берут 1,6 кг вяжущего. Внутреннюю поверхность металлических форм слегка смазывают минеральным маслом. Отсеки формы наполняют одновременно. В целях удаления вовлеченного воздуха после заполнения форму встряхивают, поднимая за торцовую сторону на высоту 8...10 мм и резко опуская. Излишки гипсового теста снимают металлической линейкой или ножом, передвигая их по верхним граням формы, перпендикулярно к поверхности образцов. Через 15±5 мин после конца схватывания образцы извлекают из форм.

Предел прочности при изгибе материалов определяют на образцах в виде балочек с помощью прибора МИИ-100.

Рис. 3. Расположение металлических пластинок при испытании половинок балочек на сжатие

14

Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие (рис. 3). Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть 10±5 МПа в секунду.

Rсж = P/F,

где Rсж – предел прочности при сжатии, кгс/см2; P – разрушающая нагрузка, кгс;

F – площадь поперечного сечения, см2.

Результаты испытания гипса записываются в виде условного обозначения. Пример. Гипсовое вяжущее с прочностью 5,2 МПа, со сроками схватывания:

начало – 5 мин, конец – 9 мин, и остатком на сите с размером ячеек в свету 0,2 мм – 9 %, т. е. вяжущее марки Г-5 быстротвердеющее, среднего помола. Условное обозначение его Г-5 АII.

Контрольные вопросы

1.Что характеризует нормальная густота гипсового теста?

2.Как определить сроки схватывания гипсового теста?

3.Напишите химическую формулу получения строительного гипса.

4.Как определить марку гипса?

5.Назовите сроки схватывания гипса.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИСПЫТАНИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Цель работы: студент должен приобрести

навыки:

•определения вида минерального вяжущего по характерным признакам;

•определения физических и механических свойств портландцемента;

умения:

•анализировать полученные результаты;

•оценивать качество минеральных вяжущих;

•обосновывать рациональную область использования.

Используемое оборудование: прибор Вика, секундомер, прибор для испытания балочек на изгиб МИИ-100, весы настольные, встряхивающий столик, пресс гидравлический, постоянный магнит.

Материалы:

1. Портландемент марки 400 Д 20 – 200 г.

3.Песок речной кварцевый – 6000 г.

4.Пуццолановый портландцемент – 5 г.

5.Шлакопортландцемент – 5 г.

15

Теоретические сведения

Наибольшее применение в строительстве для изготовления растворов и бетонов различного назначения общестроительные цементы на основе портландцементного клинкера. Чтобы правильно оценить рациональную область применения вяжущих, необходимо установить их вид и определить основные показатели качества.

Вид вяжущего зависит от минералогического состава и устанавливается путем проведения химического анализа. В условиях строительной площадки вид вяжущего можно ориентировочно определить по характерным признакам – цвету, скорости и температуре твердения. Характерные признаки цементов приведены в табл. 1.

Определение вида минерального вяжущего по характерным признакам

Пуццолановый портландцемент можно выявить по адсорбции метиленовой сини. Активные минеральные добавки этого цемента, обладая высокой адсорбционной способностью по отношению к органическим красителям, и будут интенсивно обесцвечивать раствор. Эксперимент проводят следующим образом.

Раствор метиленовой сини готовят из расчета 10 капель красителя на 10 мл воды. В стеклянную емкость (контрольную) помещают 50 мл приготовленного раствора. Пробу исследуемого цемента (30 г) высыпают в другую стеклянную емкость и заливают 50 мл раствора. Содержимое интенсивно перемешивают, дают отстояться в течение 10 мин, а затем сравнивают его цвет с цветом контрольного раствора, на основании чего делают вывод о виде цемента.

Шлакопортландцемент определяют по характерному запаху сероводорода при действии на пробу соляной кислоты. В этом случае для определения вида цемента на стеклянные пластинки насыпают пробы испытуемых цементов (5 г) и капают на них несколько капель соляной кислоты.

Шлакопортландцемент можно определить и с помощью постоянного магнита. При погружении магнита в цемент к нему притягивается значительное количество металлических частиц, содержащихся в доменном, металлургическом шлаке.

Результаты проведенных исследований заносят в табл. 2 и сравнивают с данными табл. 1, на основании чего делают заключение о виде цемента.

Таблица 2

Экспериментальные данные для определения вида цемента

16

Определение нормальной густоты (водопотребности) цементного теста

Определение нормальной густоты цементного теста производят при помощи прибора Вика, предназначенного также для определения сроков схватывания. Иглу в приборе заменяют металлическим цилиндром (пестиком) с поперечным сечением 1 см2. Масса стержня, который перемещается вместе с пестиком, равен 300±2 г. Составной частью прибора является кольцо, изготовленное из латуни или пластмассы.

Цементное тесто рекомендуется затворять в металлической сферической чашке с помощью лопаточки.

Для определения нормальной густоты цементного теста отвешивают 400 г цемента (с точностью до 1 г), помещают в чашку, делают в цементе углубление, в которое в один прием вливают воду в количестве ориентировочно от 100 до 120 см3. После добавления воды начинают перемешивание, сначала осторожно, а затем энергично растирая тесто попеременно по взаимно перпендикулярным направлениям. Перемешивание продолжают в течение 5 мин.

По окончании перемешивания тесто переносят в кольцо, несколько раз встряхивают, избыток его срезают и кольцо устанавливают под пестик, который опускают до соприкосновения с поверхностью теста. Стержень закрепляют винтом, затем закрепляющий винт быстро освобождают, через 30 сек с момента освобождения стержня производят отсчет погружения по шкале.

Нормальной густотой цементного теста называется такая его консистенция, при которой пестик не доходит до дна кольца на 5...7 мм. Если указатель прибора остановится выше этих цифр, то опыт повторяют с большим количеством воды, а если ниже – с меньшим. Количество добавляемой воды для получения теста нормальной густоты выражается в процентах от массы цемента и определяется с точностью до 0,25 %.

Нормальная густота в зависимости от вида цемента изменяется в пределах от

22...30 %.

Определение нормальной густоты цементно-песчаного раствора

Нормальная густота цементно-песчаного раствора – это водоцементное отношение, при котором достигается нормированная подвижность стандартного цементного раствора.

Нормированную подвижность (консистенцию) цементного раствора определяют по его расплыву на встряхивающем столике.

При определении консистенции цементного раствора отвешивают 1500 г песка и 500 г цемента, всыпают их в сферическую чашу, после чего тщательно перемешивают цемент с песком лопаткой в течение 1 мин. Затем в центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее 200 см3 воды (В/Ц = 0,4); после того как вода впитается, еще раз тщательно перемешивают в течение 5 мин.

В центре диска встряхивающего столика (рис. 1) устанавливают форму-конус. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью.

Форму-конус заполняют раствором на половину высоты и уплотняют 15 штыкованиями металлической штыковкой. Затем наполняют конус раствором с небольшим избытком и штыкуют 10 раз. После уплотнения верхнего слоя избыток раствора удаляют ножом, расположенным под небольшим углом к торцевой поверхности конуса, заглаживая с нажимом раствор вровень с краями конуса, затем конус снимают в вертикальном направлении.

17

Раствор встряхивают 30 раз за (30±5) сек, после чего штангенциркулем измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение. Если расплыв конуса окажется менее 106 мм, количество воды увеличивают для получения расплыва конуса 106...108 мм.

Если расплыв окажется более 115 мм, количество воды уменьшают для получения расплыва конуса 113...115 мм. Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106...115 мм, принимают для проведения дальнейших испытаний.

2

4

1

3

Рис. 1. Встряхивающий столик с конусом для определения консистенции раствора: 1 – толкач; 2 – площадка; 3 – подъемный кулачок; 4 – рукоятка для вращения

Определение марки цемента

Для определения марки цемента изготовляют образцы в виде балочек размерами 40х40х160 мм из цементного раствора состава 1:3 по массе (цемент и стандартный вольский песок), имеющего консистенцию, характеризуемую расплывом конуса диаметром в пределах 106...115 мм на встряхивающем столике.

Для изготовления образцов-балочек используют металлические формы на три гнезда. Предварительно форму тщательно собирают и смазывают внутри машинным маслом. Сначала форму наполняют на 1 см по высоте раствором, затем устанавливают на лабораторную виброплощадку. Далее включают виброплощадку и равномерно небольшими порциями с некоторым избытком раствора заполняют все три гнезда формы. По истечении 3 мин (от начала вибрации) виброплощадка выключается, и с нее снимается форма. Затем срезают ножом излишек раствора, заглаживают поверхность образцов вровень с краями формы.

Растворные образцы в форме в течение 24±2 ч хранят в ванне с гидравлическим затвором, а затем их извлекают из форм и опускают в воду, где их хранят 27 суток до момента испытания. Воду в ванне меняют через каждые 14 суток.

По истечении срока хранения образцы вынимают из воды, вытирают и немедленно подвергают испытанию. Испытание образцов-балочек осуществляется по методике, описанной в лабораторной работе №2 «Испытание гипса».

18

По результатам испытаний в соответствии с данными табл. 3 определяется марка цемента.

Контрольные вопросы

1.Назовите характерные признаки портландцемента, шлакопортландцемента, пуццоланового портландцемента.

2.Как определяется нормальная густота цементного теста?

3.Как определяется нормальная густота цементно-песчаного раствора?

4.Как определяется марка цемента?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИСПЫТАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

Цель работы: студент должен приобрести

навыки:

•подбора состава строительного раствора;

•изучение свойств строительных растворов;

умения:

•анализировать полученный результаты исследований;

•обосновывать область применения строительных растворов.

Используемое оборудование: прибор для определения подвижности (рис. 1); весы лабораторные; шкаф сушильный по ОСТ 16.0.801.397-87; сито с ячейками 0,14 мм.

Материалы:

1.Портландцемент – 1500 г.

2.Известь – 1500 г.

3.Песок кварцевый – 3000 г.

Теоретические сведения

Строительный раствор – это искусственный камнеподобный материал, образовавшийся в результате затвердевания рационально подобранной, тщательно перемешанной и уложенной в соответствии с назначением смеси, состоящей из вяжущего мелкого заполнителя (песка), воды и специальных минеральных или (и) органических добавок, придающих растворной смеси необходимые технологические, а затвердевшему раствору – требуемые строительно-технические свойства.

19

Растворы классифицируются по следующим признакам.

По основному назначению:

•кладочные, в том числе и для монтажных работ, применяемые для кладки стен

сиспользованием бутового камня, керамического и силикатного кирпича и камней и других мелкоразмерных стеновых изделий;

•облицовочные, применяемые для крепления облицовочных плит из природного камня, керамических и бетонных плиток по готовой кладке стен из кирпича и других штучных изделий;

•штукатурные, предназначенные для нанесения на готовые поверхности стен слоев фунта, набрызга и накрывки при выполнении штукатурных работ;

•специальные: декоративные, тепло- и гидроизоляционные, акустические, жаростойкие, кислотостойкие, тампонажные.

По применяемым вяжущим:

•простые (на вяжущем одного вида): известковые, гипсовые, цементные;

•сложные (на смешанных вяжущих): цементно-известковые, цементноглиняные, известково-гипсовые.

По средней плотности:

•тяжелые, имеющие среднюю плотность 1500 кг/м3 и более, приготавливаемые с использованием плотных песков (природных кварцевых или полевошпатных,

дробленных из плотных горных пород или металлургических шлаков);

•легкие со средней плотностью менее 1500 кг/м3, в качестве заполнителя в которых применены пески, получаемые дроблением пористых горных пород (туфов, пемзы и др.) или искусственных пористых материалов (керамзита, аглопорита, перлита и др.).

По готовности к применениюрастворные смеси подразделяют:

•готовые, доставляемые на объект в готовом к применению виде или приготовленные смешиванием всех составляющих на приобъектных бетоно-растворных установках;

•сухие, приготавливаемые на специализированных предприятиях в сухом виде и требующие смешивания с водой или водными растворами добавок на объекте непосредственно перед применением.

Проектирование состава строительного раствора

Состав строительного раствора по методу, предложенному профессором Н.А. Поповым, подбирают исходя из заданной марки по прочности и степени подвижности растворной смеси. При этом следует выполнить следующие операции: рассчитать состав смеси, приготовить раствор, определить его подвижность и установить марку раствора по прочности контрольных кубов.

При расчете состава необходимо:

1. Определить расход цемента (т на 1 м3 песка) из уравнения

Rр – заданная марка цемента;

20