Ход работы

Студенты получают у преподавателя задание на проведение испытаний пробы вяжущего материала и оценки соответствия определяемых основных технологических и физических показателей требованиям технологических норм. Пробы вяжущих материалов выбирают в зависимости от цели контроля.

Определение тонкости помола

Пробу вяжущего материала массой 50 г, взвешенную с погрешностью 0,1 г и предварительно высушенную в сушильном шкафу в течение 1 ч при температуре (50 ± 5) С, высыпают на сито № 02 (размер ячеек в свету 0,2 мм) и проводят 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 по формуле

,

где R₀₂ – тонкость помола, %; m₂ – масса вяжущего, оставшегося на сите, г; m₁ – масса первоначальной пробы вяжущего, г.

Измерения проводят с погрешностью не более 0,1 мас. %.

Результаты измерений тонкости помола исследуемого материала записывают в таблицу формы 9.

Форма 9 - Экспериментальные и расчетные данные

Номер пробы	Масса навески первоначальной пробы m1, г	Масса навески пробы, оставшейся на сите m2, г	Тонкость помола R02, %
1
2
Среднее значение

За величину тонкости помола принимают среднее арифметическое результатов двух испытаний.

По полученным значениям тонкости помола определяют вид вяжущего, классификационные группы которого приведены в ГОСТ, устанавливающего требования к соответствующему вяжущему. Например, при проведении испытаний низкообжиговых гипсовых вяжущих классификационные группы по ГОСТ 125-79 «Гипсовые вяжущие. Технические условия» приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Виды низкообжиговых гипсовых вяжущих в зависимости от степени помола

Вид вяжущего	Индекс степени помола	Максимальный остаток на сите с размерами ячеек в свету 0,2 мм, мас. %, не более
Грубого помола Среднего помола Тонкого помола	I II III	23 14 2

Определение стандартной консистенции (нормальной густоты) теста

Нормальная густота теста вяжущего характеризуется отношением количества воды затворения к массе вяжущего.

Для приготовления теста взвешивают пробу вяжущего массой от 300 до 350 г. Объем воды отбирают в зависимости от свойств вяжущего. В чистую чашу, предварительно протертую тканью, вливают воду. Затем в течение 2 – 5 с всыпают вяжущее. Массу перемешивают вручную лопаткой (или ручной мешалкой) в течение 30 с, начиная отсчет времени с момента всыпания вяжущего в воду. После окончания перемешивания в цилиндр высотой 100 мм и внутренним диаметром 50 мм (визкозиметр Суттарда), установленный в центре стекла, заливают тесто вяжущего, излишки которого срезают линейкой. Цилиндр и стекло предварительно протирают влажной тканью. Через 45 с, считая с момента засыпания вяжущего в воду, или через 15 с после окончания перемешивания цилиндр очень быстро поднимают вертикально на высоту 15 – 20 см и отводят в сторону. Диаметр расплыва измеряют с погрешностью не более 5 мм непосредственно после поднятия цилиндра линейкой в двух перпендикулярных направлениях и вычисляют его среднее арифметическое значение.

Стандартная консистенция (нормальная густота) характеризуется диаметром расплыва теста, равным (180 ± 5) мм. Если диаметр расплыва теста не соответствует стандартному, то испытание повторяют с измененным количеством воды. Количество воды является основным критерием определения свойств вяжущего: сроков схватывания и предела прочности.

Количество (объем, масса) воды, необходимое для получения теста стандартной консистенции, характеризуется водовяжущим отношением В/В, отн. ед. , определяемым по формуле

где m_в – масса воды затворения, г; m – масса вяжущего, г.

Результаты измерений тонкости помола исследуемого материала записывают в таблицу формы 10.

Форма 10 - Экспериментальные и расчетные данные

Номер пробы	Масса навески пробы вяжущего m1, г	Масса воды затворения m2, г	Нормальная густота теста В/В, отн. ед
1
2
Среднее значение

Определение сроков схватывания теста

Для испытания используют прибор Вика с иглой. Вначале проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое положение подвижной части.

Кольцо, предварительно смазанное минеральным маслом и установленное на стеклянную пластинку, также смазанную минеральным маслом, заполняют приготовленным тестом нормальной консистенции. Для удаления попавшего в тесто воздуха кольцо с пластинкой встряхивают 4-5 раз путем поднятия и опускания одной из сторон пластинки примерно на 10 мм. После этого излишки теста срезают линейкой и заполненную форму на пластинке устанавливают на основание прибора Вика.

Подвижную часть прибора с иглой устанавливают в такое положение, при котором конец иглы касается поверхности теста, а затем иглу свободно опускают в кольцо с тестом. Погружение проводят один раз каждые 30 с, начиная с целого числа минут. После каждого погружения иглу тщательно вытирают, а пластинку вместе с кольцом передвигают так, чтобы игла при новом погружении попадала в другое место поверхности теста.

Начало схватывания – это время, истекшее от момента добавления вяжущего к воде до того момента, когда свободно опущенная стальная игла первый раз не дойдет до поверхности пластинки. Конец схватывания – это время, истекшее от момента добавления вяжущего к воде до того момента, когда свободно опущенная игла погружается на глубину не более 1 мм. Время начала и конца схватывания определяется в минутах.

Результаты измерений сроков схватывания теста исследуемого материала записывают в таблицу формы 11.

Форма 11 - Экспериментальные и расчетные данные

Номер пробы	Начало схватывания теста, ч-мин	Конец схватывания теста, ч-мин	Требования ГОСТ
			начало схватывания, ч-мин	конец схватывания, ч-мин
1
2
Среднее значение

Вид вяжущего определяют в зависимости от сроков схватывания. Например, при проведении испытаний низкообжиговых гипсовых вяжущих классификационные группы по ГОСТ 125-79 «Гипсовые вяжущие. Технические условия» приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Виды гипсовых вяжущих в зависимости от сроков схватывания

Вид вяжущего	Индекс сроков твердения	Сроки схватывания, ч-мин
		начало, не ранее	конец, не позднее
Быстротвердеющий Нормальнотвердеющий Медленнотвердеющий	А Б В	0 - 2 0 - 6 0 - 20	0 - 15 0 - 30 не нормируется

Определение предела прочности на растяжение

при изгибе и предела прочности на сжатие

Определение прочностных показателей вяжущего проводят на образцах-балочках размером 40  40  160 мм, изготовленных из теста стандартной консистенции испытуемого вяжущего, и выдержанных после контакта вяжущего с водой в течение времени, указанного в ГОСТ для соответствующего вяжущего, Например, для гипсового вяжущего испытание образцов проводят через 2 часа.

Для изготовления образцов берут пробу вяжущего массой от 1,0 до 1,6 кг. Вяжущее в течение 5 – 20 с засыпают в чашу с водой, взятой в количестве, необходимом для получения теста стандартной консистенции. После засыпания вяжущего смесь интенсивно перемешивают вручную в течение 60 с до получения однородного теста, которым заливают форму для образцов-балочек. Внутренняя поверхность формы должна быть смазана минеральным маслом. Отсеки формы заполняют одновременно, для чего чашу с тестом равномерно продвигают над формой. Затем форму поднимают 5 раз за торцевую сторону на высоту от 8 до 10 мм и отпускают для удаления вовлеченного воздуха. После наступления начала схватывания излишки теста срезают 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 до испытания.

Через установленное ГОСТ время выдержки образца в воздушно-сухом состоянии после контакта вяжущего с водой (для гипсового вяжущего 2 ч) образцы-балочки испытывают. Сначала определяют предел прочности на растяжение при изгибе. При проведении испытания образец устанавливают на опоры прибора таким образом, чтобы те его грани, которые были горизонтальными при изготовлении, находились в вертикальном положении. Образец зажимают и нагружают до разрушения. За предел прочности на растяжение при изгибе принимают среднее арифметическое результатов трех испытаний.

В результате этих испытаний получается шесть половинок балочек, которые сразу же подвергаются испытанию на сжатие. Образцы помещают между двумя пластинками 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. Образец вместе с пластинами подвергают сжатию в 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/см² в секунду.

Предел прочности на сжатие R_сж, МПа, одного образца определяют как частное от деления величины разрушающей нагрузки P, МН (кН, кгс) на первоначальную рабочую площадь поперечного сечения образца S, равную 25 см, по формуле

R_сж, = Р/ S ,

гдеР – величина разрушающей нагрузки, МН (кгс); S – площадь поперечного сечения образца, см², равная площади пластины (0,0025 м²).

Из шести испытаний откидывают наибольший и наименьший результаты. Предел прочности на сжатие вычисляют как среднее арифметическое результатов оставшихся четырех испытаний.

Результаты испытаний образцов-балочек записывают в таблицу формы 12.

Форма 12 - Экспериментальные и расчетные данные

Номер пробы	Величина разрушающей нагрузки Р, МН (кгс)	Площадь поперечного сечения образца, см2 (м2)	Предел прочности, МПа
			на растяжение при изгибе Rизг	на сжатие Rсж
1
2
3
Среднее значение

По результатам испытаний определяют марку вяжущего. Например, при проведении испытаний низкообжиговых гипсовых вяжущих классификационные группы по ГОСТ 125-79 «Гипсовые вяжущие. Технические условия» приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Марки гипсовых низкообжиговых вяжущих

Марка вяжущего	Предел прочности образцов-балочек размерами 40  40  160 мм, МПа (кгс/см2), в возрасте 2 ч, не менее
	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)

Результаты определений технологических и механических характеристик пробы анализируемого материала, полученные в работе 3, записывают в таблицу формы 13.

Форма 13 - Экспериментальные и расчетные данные

Номер пробы	Тонкость помола R02, %	Нормальная густота теста В/В, отн. ед	Сроки схватывания теста, ч-мин		Предел прочности, МПа		Марка вяжущего
			начало	конец	на растяжение при изгибе Rизг	на сжатие Rсж
1
2
3
Среднее значение

В конце работы по результатам испытаний вяжущее маркируют.

Например: гипсовое вяжущее с прочностью 5,2 МПа, со сроками схватывания: начало – 5 мин, конец – 9 мин, с остатком на сите с размером ячеек в свету 0,2 мм – 9  мас.% относится к вяжущему марки Г-5, быстротвердеющему, среднего помола: Г–5 А II.