Предисловие

Данные методические указания составлены в соответствии с программой изучения курса «Строительное материаловедение» для студентов строительных специальностей по направлению «Строительство», содержащие сведения и рекомендации по ознакомлению с нормативно-технической документацией на производство и контроль качества строительных материалов, по изучению методик определения основных физико-механических, художественно-декоративных и эксплуатационных показателей строительных материалов, изделий и конструкций; краткие основные теоретические и практические сведения о природных каменных материалах, минеральных вяжущих веществах и изделиях на их основе.

Особая роль при изучении курса «Строительное материаловедение» уделяется исследованию физико-химических процессов структурообразования и механики разрушения материала.

Проведение лабораторных работ по данной дисциплине ставит своей задачей расширить и углубить знания студентов о строительных материалах, способах и технологиях их получения, минеральном и органическом сырье для их производства, технических и эстетических свойствах и методиках их определения.

В результате проведения лабораторных работ студенты должны приобрести навыки в умении правильности выбора строительных материалов, изделий и конструкций для реализации проекта, оценить качество, как вяжущих веществ, так и изделий на их основе, изучить способы прогнозирования характеристик материалов и их поведение при эксплуатации. Лабораторные работы проводятся параллельно с темами лекционных занятий и являются итогом закрепления отдельных тем, поэтому при подготовке к лабораторному или практическому занятию необходимо ознакомиться и изучить его содержание, цель и порядок выполнения опытов. Для каждой лабораторной работы к началу занятий готовится протокол, в котором указываются цель и ее краткое описание методики проведения опытов, зарисовываются рисунки или схемы приборов, подготавливаются таблицы для занесения результатов испытаний, на основании которых делаются выводы.

Особой частью изучения дисциплины является самостоятельная работа студентов, при проведении которой предусмотрено написание рефератов, посещение научных семинаров и конференций, просмотр видеоматериалов, ознакомление с новыми разработками и достижениями в области строительного материаловедения, посещение международных выставок.

1. Изучение свойств портландцемента

Цель: исследовать реологические и физико-механические характеристики портландцемента, изучить методики определения активности и марки портландцемента.

1. Общие требования

Портландцемент представляет собой гидравлическое вяжущее вещество в виде тонкомолотого порошка, полученного измельчением портландцементного клинкера с добавкой гипса в количестве 1,5.. 3,0% в пересчете на ангидрит серной кислоты. Портландцемент получают тонким измельчением обожженной до спекания сырьевой смеси в виде клинкера известняка и глины, обеспечивающей преобладание в нем силикатов кальция. Изготавливают портландцемент без добавок и с активными минеральными добавками в количестве до 20% от массы цемента. Свойств и качество портландцемента зависят от качества портландцементного клинкера, его минералогического и химического составов, а корректирующие добавки лишь регулируют его свойства. Качество клинкера зависит от тщательности подготовки сырья, условий обжига, режима охлаждения. Химический состав клинкера характеризуется содержанием главных оксидов: кальция, кремния, алюминия и железа, которые в процессе обжига и спекания образуют клинкерные минералы кристаллической структуры, а некоторые из них входят в стекловидную фазу. Минералогический состав клинкера определяется содержанием искусственных минералов - алита, белита, трехкальциевого силиката и четырехкальциевого алюмоферрита.

При смешивании портландцемента с водой образуется пластичное, легкоформируемое клейкое тесто, постепенно густеющее и постепенно переходящее в камневидное состояние. Твердение цемента - это процесс, включающий ряд химических и физических явлений, результатом которых является синтезирование новообразований, которые, в свою очередь, образуют новые соотношения. При твердении портландцемента характерны реакции гидратации (присоединения), которые идут без распада его основного вещества или с его распадом - гидролизом. Из-за малой растворимости компонентов процесс твердения цемента протекает длительное время - в течение многих лет. Однако нарастание прочности камня со временем значительно замедляется. Поэтому, качество цемента принято оценивать по его пределу прочности при сжатии, набираемой им на 28 сутки твердения в нормальных условиях.

К разновидностям портландцемента относятся шлаковые цементы, пуццолановые, пластифицированные, гидрофобные, белый, цветные и пр.

Таблица 1

Требования к цементам (согласно ГОСТ 10178)

Цемент	Марка	Предел прочности при изгибе в возрасте 28 суток, МПа (кгс/см2)	Предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток, МПа (кгс/см2)
Портландцемент и портландцемент с минеральными добавками	400	5,5 (55)	40 (400)
	500	6(60)	50 (500)
	550	6,2 (62)	55 (550)
	600	6,5 (65)	60 (600)
Шлакопортландцемент	300 400	4,5 (45) 6,5 (55)	30 (300) 40 (400)
	600	6(60)	50 (500)

Примечание. С разрешения Минстройматериалов Украины допускается выпуск портландцемента с минеральными добавками марки М300 с прочностью в 28 суток при изгибе не менее- 4,5 МПа (45 кгс/см²), при сжатии - не менее 30 МПа (300 кгс/см²).

Физико-механические свойства портландцемента изучаются и определяются на образцах цементного камня, полученного в результате схватывания и твердения цемента, затворенного оптимальным количеством воды. Одним из основных факторов, от которого зависят свойства цементного камня, является водоцементное отношение - В/Ц. Из свойств цементного теста к важнейшим относятся тонкость помола, нормальная густота, сроки схватывания цемента, активность цемента.