Главная              Рефераты - Строительство

Книга: Фізичні властивості будівельних матеріалів

1. ОСНОВНІ ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 1

Структурно-фізичні властивості будівельних матеріалів

Д о с л і д 1 . Визначення густини будівельних матеріалів Засоби випробування: електрошафа сушильна, терези, ексикатор, пікнометри місткістю 50…100 мл, скляні мірні циліндри об’ємом 250…500 мл, металеві мірні ємності об’ємом 1 та 5 л, металева лінійка, ступка фарфорова з товкачиком, сита з сіткою №0,063, баня водяна або піщана, вода дистильована, парафін.

Визначення середньої густини зразків правильної геометричної форми. Середню густину визначають не менше ніж на трьох зразках правильної геометричної форми з мінімальним розміром 50 мм. Зразки очищають від пилу, висушують до постійної маси в електрошафі при температурі 105 5 О С і зважують. Об’єм зразків визначають за їх геометричними розмірами. Для визначення кожного лінійного розміру зразок вимірюють в трьох місцях – по ребрах і середині грані. За остаточний результат приймають середнє арифметичне трьох вимірів. Діаметр зразка циліндричної форми обчислюють як середнє арифметичне чотирьох розмірів, які отримані вимірюванням двох взаємно перпендикулярних діаметрів на кожній паралельній площині циліндра. Висоту зразка циліндричної форми обчислюють як середнє арифметичне чотирьох вимірів – по два виміри на взаємно перпендикулярних площинах, які проходять через вертикальну вісь циліндра.

Середня густина окремого зразка ( 0,і ) в кг/м3 дорівнює

m 1000 , (1.1)

V

де m – маса висушеного зразка, г; V – об’єм зразка, см3 .

Середню густину матеріалу ( 0 ) визначають як середнє арифметичне середньої густини усіх окремих зразків з точністю до 10 кг/м3 . Завдання 1: визначити середню густину матеріалу зразків правильної форми з бетону різних видів, цементно-піщаного розчину, повнотілої та порожнистої керамічної цегли, деревини.

Завдання виконують за наведеною вище методикою, вихідні дані та результати випробувань для кожного матеріалу заносять в журнал за наступною формою:

Визначення середньої густини матеріалу

Матеріал:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Розрахункова формула: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ПОКАЗНИКИ № ЗРАЗКА
1 2 3

Маса висушеного зразка, г

Геометричні розміри зразка, см: а в с (або d h)

Об’єм зразка, V, см3

Середня густина зразка, , кг/м3

Середня густина матеріалу, 0 , кг/м3

Визначення середньої густини зразків неправильної геометричної форми. Середню густину пористих матеріалів визначають на парафінованих зразках (масою не менше 200 г). Зразки висушують до постійної маси в електрошафі при температурі 105 5 О С і зважують. Парафінування проводять шляхом зануренням зразка в розплавлений при температурі 80 5°С парафін. Пухирці або тріщини, які утворюються на парафіновій плівці, видаляють гарячою голкою. Утворена на поверхні зразка плівка парафіну повинна мати товщину близько 1 мм. Парафінований зразок зважують на лабораторних терезах. Визначають масу парафіну на зразку. Далі наливають у мірний циліндр визначену кількість води та занурюють парафінований зразок. Приріст об'єму рідини відповідає об'єму парафінованого зразка в см3 .

Середню густину окремого зразка ( 0,і ) в кг/м3 обчислюють за формулою:

, (1.2)

де m – маса висушеного зразка, г; Vп – об’єм парафінованого зразка, см3 , mп – маса парафінованого зразка, г; п – густина парафіну, яку приймають рівною 0,93 г/см3 .

Об’єм зразка неправильної форми також можна визначити за втратою маси при зважуванні на гідростатичних терезах (рис. 1.1). У цьому випадку середню густину зразка обчислюють за формулою:

0,і m п m п/ m m п m 1000 , (1.3)

п

де m п / – маса парафінованого зразка при зважуванні у воді, г.

Середню густину матеріалу ( 0 ) визначають як середнє арифме-

тичне результатів визначення середньої густини усіх окремих зразків.

Завдання 2: визначити середню густину матеріалу зразків неправильної форми з щільних та пористих гірських порід.

Завдання виконують за наведеною вище методикою, вихідні дані

Рис. 1.1. Гідростатичні терези та результати випробувань для кожного матеріалу заносять в журнал за наступною формою:

Визначення середньої густини зразків неправильної форми

Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Визначення дійсної густини. Дійсну густину визначають на пробі, яка відібрана не менше ніж від трьох зразків. Підготовлену пробу подрібнюють до повного проходження через сито з сіткою №0,063 і висушують до постійної маси. Визначення проводять паралельно на двох наважках масою близько 10 г. Відібрану наважку висипають в чистий, висушений і попередньо зважений пікнометр. Пікнометр зважують разом з порошком, який випробовується, потім наливають в нього воду в такій кількості, щоб він був заповнений приблизно на 50% об'єму. Для видалення повітря з порошку пікнометр із вмістом кип'ятять протягом 15…20хв. на водяній або піщаній бані (рис. 1.2). Повітря можна також видалити шляхом вакуумування в ексикаторі. Після видалення повітря пікнометр заповнюють водою до мітки і зважують. Після зважування пікнометр звільняють від вмісту, промивають, заповнюють водою до мітки і знову зважують.

Для визначення дійсної густини речовин, які взаємодіють з водою, застосовують іншу, інертну по відношенню до матеріалу, рідину.

Дійсну густину наважки ( і ) в г/см3 обчислюють за формулою:

m 2 m 1 р

і m 4 m 1 m 3 m 2 , (1.4)

де m1 – маса пікнометра, г; m2 – маса пікнометра з наважкою, г;

р – густина інертної рідини (для дистильованої води приймають 1,0 г/см3 ); m3 – маса пікнометра з наважкою і рідиною, г; m4 – маса пікнометра з рідиною, г.

Дійсну густину речови-


Рис. 1.2. Визначення дійсної густини пікнометричним методом:

1 – пікнометр; 2 – посудина з водою; 3 – термометр; 4 – штатив; 5 – воронка.

теріалу

ни ( ) визначають як середнє арифметичне результатів випробування двох наважок з точністю до 0,01 г/см3 . Розбіжністьміж результатами паралельних визначень не повиннаперевищувати 0,02 г/см3 .

Завдання 3: визначити дійсну густину піску, гранітного щебеню, кераміки, портландце-

менту.

Завдання виконують за наведеною вище методикою, вихідні дані та результати випробувань заносять в журнал за наступною формою:

Визначення дійсної густини ма-


Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Матеріал _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Ступінь подрібнення проби _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Схема досліду
ПОКАЗНИКИ № НАВАЖКИ
1 2

Маса сухого пікнометра, m1 , г

Маса пікнометра з наважкою порошку, m3 , г

Маса пікнометра з наважкою порошку і рідиною, m4 , г

Маса пікнометра з рідиною, m2 , г

Дійсна густина зразка, і , г/см3

Дійсна густина матеріалу, , кг/м3

Визначення насипної густини. При визначенні насипної густини дрібнозернистих матеріалів застосовують мірний циліндр об'ємом 1 л, а для крупнозернистих беруть мірні циліндри об'ємом 5 л (при крупності зерен матеріалу до 20 мм) та більше. Визначення ведуть таким чином: із спеціальної лійки (рис. 1.3) або просто із совка з визначеної висоти насипають матеріал в попередньо зважений мірний циліндр таким чином, щоб у ньому був деякий надлишок матеріалу. Цей надлишок потім знімають металевою лінійкою врівень з краєм циліндру, який після цього зважують.

Рис. 1.3. Прилад для визначення насипної густини дрібнозернистого матеріалу:

1 – воронка; 2 – підставка; 3 – засувка; 4 – мірний циліндр; 5 – сито.

Насипну густину (в кг/м3 ) обчислюють за формулою:

1000 , (1.5)

V

де m1 – маса порожнього мірного циліндра, кг; m2 – маса мірного циліндра з матеріалом, кг; V об’єм циліндра, л.

Завдання 4: визначити насипну густину піску, гранітного щебеню та відсіву, портландцементу.

Завдання виконують за наведеною вище методикою, вихідні дані та результати випробувань заносять в журнал за наступною формою:

Визначення насипної густини

Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Матеріал _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Об’єм циліндра V=_ _ _ _ л

Завдання 5: порівняти насипну густину дрібного та крупного піску з різних кар’єрів, а також їх суміші у різних співвідношеннях.

Для виконання завдання визначають насипну густину кожного з пісків та їх сумішей у співвідношенні 1:4, 2:3, 3:2 і 4:1 як у попередньому завданні. Результати заносять до таблиці та будують графік залежності насипної густини від процентного вмісту пісків у суміші.

Дослідження залежності насипної густини піску від його крупності

Пісок №1 (крупний) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ кар’єру Пісок №2 (дрібний) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ кар’єру

Вміст піску №1, % 100 80 60 40 20 0
Вміст піску №1, % 0 20 40 60 80 100
Насипна густина суміші, кг/м3

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 2. Визначення пористості та міжзернової пустотності Визначення проводять розрахунковим методом за формулою

П Vпор(пуст.) 100%100%; (1.6). V

Завдання 6: використовуючи дані, отримані при виконанні завдань 1, 2, 3 і 4, визначити пористість бетону, кераміки, гірських порід (граніту, вапняку, черепашнику) та пустотність піску, гранітного щебеню, портландцементу.

Завдання 7: встановити наявність і глибину лінійної кореляції між міцністю на стиск бетону, розчину, кераміки та їх пористістю.

Для виконання завдання визначають дійсну густину матеріалів, середню густину зразків у формі куба, а потім межу їх міцності на стиск (R ) в МПа за формулою

R Р 10 , (1.7)

де Р – руйнівне навантаження, визначене шляхом випробувань на гідравлічному пресі, кН; А – площа перерізу зразка у напрямі, перпендикулярному дії сили, см2 .

Далі визначають пористість зразків і коефіцієнт лінійної кореляції між пористістю на міцністю на стиск. Потім роблять висновок про характер зв’язку між пористістю та міцністю на стиск основних конструктивних будівельних матеріалів. Вихідні дані та результати випробувань заносять в журнал за наступною формою:

Встановлення наявності лінійної кореляції між міцністю матеріалу (yi ) та його пористістю (хі ) Матеріал:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Розрахункова формула: rxy =_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

n хі хі х і

2

yі yі y yі y

2

хі х yі y
0 0

х _ _ _ _ _ _ _ _ _ y _ _ _ _ _ _ _ _ _ r xy =_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ r 1-p/2 =_ _ _ _ _ _ (n =_ _ _ _ _ , p =_ _ _ _ _ )

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 2

Гідрофізичні властивості будівельних матеріалів

Д о с л і д 1 . Визначення змочуваності

Засоби випробування: проекційний ліхтар, екран, дротяний тримач, скляні пластинки, кювета з водою, піпетка, міліметровий папір.

Мірою змочуваності є к р а й о в и й к у т , який утворюєть-

ся краплею рідини на твердій поверхні (рис. 1.4)

1 2 2 3

3

Рис. 1.4. Краєві кути:

1 – змочування ( < 900 ); 2 – перехідний випадок ( = 900 ); 3 – незмочування ( > 90°).

Крайовий кут можна визначити проекційним методом. Непорошкоподібний матеріал у вигляді пластинки з гладкою поверхнею поміщують на спеціальний дротяний тримач, закріплений в проекторі (рис. 1.5.). З допомогою піпетки на зразок наноситься крапля, яка проектується проектором на екран. Проекцію краплі обмальовують на екрані та знаходять величину крайового кута.

Для порошкоподібних матеріалів крайовий кут можна виміряти так само, проектуючи на екран сформовану краплю води, нанесену на рівну поверхню проби порошку (приблизно через 3 хвилини після завершення її формування).

Рис. 1.5 . Визначення крайових кутів змочування проекційним методом:

1 – проектор; 2 – екран; 3 – дротяний тримач; 4 – скляна кювета з водою

Для в'яжучих матеріалів (цементу, вапна і т.п.) змочуваність можна визначити часом наявності краплі на рівній поверхні порошку. Для гідрофобного в'яжучого вода повинна залишатися у вигляді краплі не менше 5 хвилин. Для визначення гідрофобності цементу також застосовують метод професора М.І.Хігеровича.

1 - и й м е т о д . У склянку, наповнену водою, поступово насипають тонкий шар (2…3 г) цементу. Гідрофобний цемент повинен утворювати на поверхні води плівку.

2 - и й м е т о д . У суху склянку насипають гідрофобний цемент і заливають водою або швидко висипають його у воду. Через 5…10 хв. воду зливають; гідрофобний цемент повинен залишатися сухим та сипучим.

Завдання 8: за допомогою проекційного методу при визначенні змочуваності розмістити досліджувані матеріали (метал, скло, пластмаси, деревина звичайна та гідрофобізована та інші) за ступенем гідрофобності. Виконати статистичну обробку результатів визначення крайового кута.

Для виконання завдання проекційним методом визначають крайовий кут для кожного матеріалу (6…10 разів), проводять статистичну обробку результатів. Обчисливши значення крайових кутів (як середнє арифметичне усіх випробувань) для кожного матеріалу, роблять висновок про ступінь їх гідрофобності. Результати випробувань заносять в журнал за наступною формою:

Визначення змочуваності непорошкоподібних матеріалів

Суть методу_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Схема досліду
Мат еріал № досліду Місце за ступенем змочуваності
1 2 3 9 10
Крайовий кут , , гр ад.

Статистичний аналіз результатів випробувань (при довірчій ймовірності _ _ _ _ %)

n М а т е р і а л
1
...
10
0 0 0 0 0
х
S
Cv
m

Розрахункові формули:

Висновок _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 9: оцінити вплив концентрації гідрофобізуючої добавки на ступінь гідрофобності цементу. Визначити мінімально можливу концентрацію гідрофобізатора.

Для кількісної оцінки впливу добавки на ступінь гідрофобності цементу вимірюють час присутності краплі води на поверхні цементу, насипаного тонким рівним шаром на скляну пластинку. Результати вимірювань для проб з різною кількістю добавки заносять в таблицю:

Визначення впливу концентрації гідрофобізуючої добавки на гідрофобність цементу.

Назва добавки _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Механізм дії гідрофобізуючої добавки _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

№ проби цементу %-ний вміст добавки Час присутності краплі на поверхні цементу

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 2 . Визначення водопоглинання

Засоби випробування: посудина з гратками, електрошафа сушильна з автоматичним регулюванням температури в межах 40 5°С і 105 5°С, терези.

Визначення водопоглинання у воді при температурі 20 5 °С. Дослідні зразки висушують до постійної маси в електрошафі при температурі 105 5°С і зважують. Зразки на основі або із застосуванням гіпсу висушують до постійної маси при температурі 40 5°С.

Висушені зразки укладають на ґратки в посудину з водою температурою 20 5°С в один ряд за висотою із зазорами між ними не меншими 20 мм так, щоб рівень води був вищий за верх зразків на (20…100) мм. Тривалість витримування у воді 48 1 год., водостійких гіпсових зразків - 2 год. Насичені зразки виймають із води, обтирають вологою губкою або м’якою тканиною і зважують повторно. Масу води, яка витекла на шальку терезів, включають у масу зразка, насиченого водою. Водопоглинання зразка (W ) у відсотках за масою обчислюють за формулою:

Wm m 1 m 100% , (1.8) m

де m1 – маса насиченого водою зразка, г; m – маса висушеного зразка, г. Визначення водопоглинання в киплячій воді. Зразки укладають в посудину з водою так як у попередньому досліді, нагрівають до температури кипіння води (приблизно протягом 1 год.), кип’ятять на протязі 4 год. У процесі кип'ятіння воду доливають так, щоб зразки весь час випробування були покриті водою. Потім зразки залишають у воді на 16…24 год. для охолодження до температури повітря в приміщенні. Далі випробування проводять як у попередньому досліді.

Визначення водопоглинання прискореним способом. Водопоглинання можна визначити прискореним способом – методом поступового занурення зразків у воду на 1/4; 1/2; 3/4 висоти та на повну висоту +2 см. Після занурення і витримування зразка у воді на протязі 5 хвилин його обережно обтирають та зважують. Водопоглинання за масою визначають за формулою (1.9), а за об'ємом за формулою:

Wv m 1 m 100% Wm 0 / в , (1.9)

V в

де V – об'єм зразка, см3 ; 0 – середня густина матеріалу, г/см3 ; – середня густина води, г/см3 .

Завдання 10: методом поступового занурення визначити водопоглинання зразків з кераміки, цементного та асфальтового бетону. Порівняти з водопоглинанням, визначеним шляхом насичення на протязі 48 год.

Завдання виконують за описаною вище методикою. Результати досліду записують в робочий журнал. Там же будують графік залежності маси води, яку поглинув зразок при кожному зануренні, від часу насичення.

Визначення водопоглинання

Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Матеріал _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Тривалість насичення, хв.

Висновок _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 4 . Визначення водостійкості

Засоби випробування: посудина з гратками для насичення зразків, гідравлічний прес.

Завдання 11: порівняти водостійкість зразків на гіпсовому, гіпсоцементопуцолановому та цементному в’яжучих. Зробити висновок про можливу сферу їх застосування.

Для виконання завдання частину зразків насичують водою на протязі двох діб, інші зберігають у повітряно-сухому стані. Потім на гідравлічному пресі усі зразки випробовують на стиск, визначають межі міцності Rн та Rc за формулою (1.7) та коефіцієнт розм’якшення за формулою (1.8). Вихідні дані та результати заносять у журнал випробувань за наступною формою:

Визначення водостійкості

Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Матеріал _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Схема досліду
Показники Стан зразків
насичений водою сухий
№ зразка
1 2 3 1 2 3

Площа стиску, А, см2

Руйнуюче навантаження, Р, кН

Межа міцності на стиск, Rст, і , МПа

Середня міцність зразків, Rст , МПа

Коефіцієнт розм’якшення, Кр

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 4 . Визначення водонепроникності

Засоби випробування: прилад для визначення водонепроникності, зразки рулонних матеріалів.

Для зміни гідростатичного тиску використовують прилад (рис. 1.6), який працює за законом сполучених посудин. Зразок рулонного матеріалу поміщують в обойму приладу між гумовими прокладками та встановлюють нульовий рівень на шкалі. Після цього в скляну трубку наливають воду до рівня 0,1 м та витримують на протязі 5 хв., потім збільшують тиск на 0,1 м водяного стовпа через кожні 5 хв. до тих пір, доки на поверхні зразка не з’являться крапельки рідини. Водонепроникність відповідає максимальному тиску, при якому не з’являються ознаки фільтрації води через зразок. Для покрівельного руберойду водонепроникність повинна бути не меншою 0,07 МПа, пергаміну – 0,05 МПа, поліетилену - більшою 0,5 МПа.

Завдання 12: визначити і порівняти водонепроникність рулонних матеріалів, які застосовують для гідро- та пароізоляції: руберойду і толю різних марок, пергаміну, поліетиленової плівки.

Завдання виконують за наведеною вище методикою, результати заносять в журнал випробувань за наступною формою:

Визначення водонепроникності матеріалу

Матеріал _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Схема досліду

Тиск в метрах водяного стовпа
Відсутність ―-― або наявність ―+‖ краплі на поверхні зразка

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 5 . Визначення морозостійкості

Для визначення морозостійкості відбирають або виготовляють три – п’ять контрольних та стільки ж основних зразків для кожної ма-

Рис. 1.6. Прилад для визначення водопроникності рулонних матеріалів:

1 – гумові прокладки; 2 – зразок; 3 – перфорований фланець з отвором 50 мм; 4 – лінійка; 5 – скляна посудина; 6 – штатив; 7 – скляна трубка; 8 – гумова трубка

рки за морозостійкістю, яка перевіряється. Контрольні зразки перед випробуванням на міцність, а основні зразки перед заморожуванням насичують водою. Не пізніше як за 2 год. після виймання із ванни контрольні зразки випробовують на стиск. Основні зразки завантажують у морозильну камеру. Початком заморожування вважають момент встановлення у камері температури -16°С. Тривалість одного заморожування зразків з кераміки, природного каменю, гіпсу, силікатних виробів при температурі повітря у камері -18 2°С повинна бути не меншою:

2 год. - для плит завтовшки до 25 мм;

4 год - для плит завтовшки більше 25 мм, порожнистих каменів і цегли усіх видів.

Зразки після заморожування відтаюють у ванні з водою при температурі 20 5°С. Тривалість одного відтавання повинна бути не меншою половини тривалості заморожування, а для зразків з бетону вина та інші особливості випробувань встановлюються ДСТУ В.2.7-4796. При проведенні випробувань на морозостійкість зразки оглядають через кожні 5 циклів, якщо марка за морозостійкістю 15 або 25, і через кожні 10 циклів при марці 35 і більше безпосередньо після їх відтавання. При цьому контролюють стан зразків: руйнування, появу тріщин, відколів, злущення поверхні, викришування, розшарування. При появі видимих пошкоджень випробування припиняють і в журналі випробувань роблять запис про те, що зразки не відповідають потрібній марці за морозостійкістю.

При оцінці морозостійкості за втратою маси після проведення потрібного числа циклів випробувань зразки із природного каменю і керамічних матеріалів висушують до постійної маси, а зразки з інших матеріалів зважують відразу після відтавання. При оцінці морозостійкості за втратою міцності на стиск основні зразки після проведення потрібного числа циклів випробувань випробовують на стиск.

Втрату маси зразка ( m ) у відсотках обчислюють за формулами:

для зразків із керамічних матеріалів і природного каменю:

m m1 100%; (1.10) m m

для зразків з інших матеріалів:

m m 3 m 2 100% , (1.11) m2

де m – маса зразка, висушеного до постійної маси, г; m1 – маса зразка, висушеного до постійної маси, після потрібного числа циклів випробувань, г; m2 – маса зразка, насиченого водою, г; m3 – маса зразка, насиченого водою, після потрібного числа циклів випробувань, г.

Втрату міцності ( R ) зразків на стиск обчислюють за формулою:

R к R c 100% , (1.12)

R

Rк

де Rк – середнє арифметичне значення границі міцності на стиск контрольних зразків, МПа; Rс – середнє арифметичне значення границі міцності на стиск основних зразків після потрібного числа циклів випробувань.

Для прискореної оцінки морозостійкості матеріалу застосовують циклічні випробування в насиченому розчині сірчанокислого натрію з наступним висушуванням при температурі 100…105°С. Тривалість насичення розчином на протязі першого циклу складає 20 год., наступних - 4 год., тривалість висушування - 4 год. За показник стійкості приймають втрату маси висушених зразків, попередньо промитих гарячою водою для видалення сірчанокислого натрію. Зваживши матеріал після випробування в розчині сірчанокислого натрію і визначивши процент втрат, порівнюють отримані результати з табличними даними та роблять висновок про морозостійкість матеріалу.

Якісно оцінити морозостійкість матеріалу можна за коефіцієнтом водонасичення, який характеризує частку доступних для води пор у загальній пористості матеріалу:

Wv . (1.13)

Кн Кн

П

Якщо Кн > 0,85 , то матеріал неморозостійкий.

Завдання 13: для зразків з кераміки та природного каменю орієнтовно оцінити їх морозостійкість за коефіцієнтом водонасичення.

Використовуючи результати вправ 6 і 10, обчислюють коефіцієнт водонасичення і роблять висновок про морозостійкість матеріалу.

Контрольні запитання

1. Вказати основні групи властивостей будівельних матеріалів.

2. Дати визначення, формули та розмірності, навести схеми дослідів та охарактеризувати методи визначення таких фізичних властивостей: густини (середньої, дійсної, насипної), пористості, гігроскопічності, гідрофобності та гідрофільності, водонепроникності, водостійкості, водопоглинання, морозостійкості.

3. Вказати на наявність чи відсутність та охарактеризувати суть зв’язку між пористістю матеріалів та їх водопоглинанням, міцністю, морозостійкістю, водонепроникністю.

2. ПОВІТРЯНІ В’ЯЖУЧІ РЕЧОВИНИ

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 3

Тонкість помелу, нормальна густота, строки тужавлення гіпсу та якість вапна Д о с л і д 1 . Визначення тонкості помелу будівельного гіпсу Засоби випробування: сушильна шафа, терези, сито № 02.

Для досліду беруть наважку гіпсу масою 50 г, попередньо висушеного на протязі однієї години при температурі 50 5°С і зваженого з точністю до 0,1 г. Наважку висипають на сито № 02 і просівають. Просіювання вважають закінченим, якщо крізь сито на протязі 1 хв. проходить не більше 0,05 г гіпсу.

Після просіювання залишок на ситі зважують і тонкість помелу визначають у відсотках, як відношення маси гіпсу, що залишився на ситі, до маси його початкової наважки. За величину тонкості помелу приймають середнє арифметичне результатів двох визначень. Залежно від нього визначають ступінь помелу гіпсу - грубий (І), середній (ІІ) чи тонкий (ІІІ)- при залишку, відповідно, не більшому 23, 14 і 2%. Завдання 1: визначити тонкість та ступінь помелу будівельного гіпсу.

Завдання виконують за наведеною методикою, результати заносять у журнал за наступною формою:

Визначення тонкості помелу гіпсу

Показники № п роби
1 2
Маса наважки, m, г.
Маса залишку на ситі №02, m1 , г
Тонкість помелу, %
Середнє значення тонкості помелу, %
Ступінь помелу

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 2 . Визначення нормальної густоти гіпсового тіста Засоби випробування: віскозиметр Суттарда, лінійка, чаша, мірний циліндр, мішалка.

Для визначення нормальної густоти тіста використовують віскозиметр Суттарда, який складається із металевого циліндра висотою 100 мм і внутрішнім діаметром 50 мм та скляної пластинки з концентричними колами від 150 мм до 220 мм. (рис. 2.1)

Для досліду беруть наважку будівельного гіпсу масою 300 г, висипають у чашку, де знаходиться 150 г води (починають працювати з водогіпсового відношення 0,5). Масу перемішують протягом 30 с., починаючи відлік часу від моменту всипання в’яжучого у воду. Циліндр і скло

Рис. 2.1. Віскозиметр Суттарда віскозиметра попередньо протирають вологою ганчіркою Після

закінчення перемішування циліндр, який встановлюють у центрі скла, заповняють гіпсовим тістом.

Надлишок тіста в циліндрі зрізують. Через 45 с. після моменту всипання в’яжучого у воду циліндр швидко піднімають вертикально на висоту 15…20 см і відводять в бік. Діаметр розпливу тіста вимірюють відразу після підняття циліндра, в двох перпендикулярних напрямках з похибкою не більше 5 мм і визначають, як середнє арифметичне. Якщо діаметр розпливу не дорівнює 180 5 мм, то випробування повторюють з іншою кількістю води до одержання необхідної консистенції тіста.

Завдання 2: визначити нормальну густоту гіпсового тіста з будівельного гіпсу грубого, середнього та тонкого помелу.

Завдання виконують за наведеною методикою, додатково будують графік залежності діаметра розпливу від водогіпсового відношення. Результати заносять у журнал за наступною формою:

Визначення нормальної густоти гіпсового тіста

Схема досліду

Наважка гіпсу _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ г Час засипання гіпсу у воду _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ с.

Тривалість перемішування _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ с.

Час наповнення циліндру _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ с.

№ спроби Ступінь помелу гіпсу В, мл В / Г Розплив тіста, мм

Залежність розпливу тіста від В/Г відношення

D, мм

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 3: дослідити залежність нормальної густоти гіпсового тіста від концентрації добавки пластифікатора ЛСТ.

Для виконання завдання готують розчини пластифікатора з концентрацією 0,2; 0,4 і 0,6% (в перерахунку на суху речовину) і визначають НГ гіпсового тіста як у попередньому завданні. Будують графік залежності НГ від концентрації добавки ЛСТ. Результати заносять у журнал за наступною формою:

Дослідження впливу добавки пластифікатора на НГ гіпсового тіста

№ спроби Концентрація ЛСТ, % В, мл В / Г Розплив тіста, мм

Залежність НГ гіпсового тіста від вмісту ЛСТ

СЛСТ , %

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 3 . Визначення строків тужавлення гіпсового тіста Засоби випробування: прилад Віка з голкою, чаша, мірний циліндр, секундомір, мішалка.

Для випробувань використовують прилад Віка (рис. 2.2). При визначені строків тужавлення кільце і пластинку приладу попередньо змащують машинним маслом.


Рис. 2.2. Визначення строків тужавлення на приладі Віка Для досліду беруть наважку гіпсу масою 200 г, готують тісто нормальної густоти, відмічаючи момент всипання в’яжучого у воду. Тісто заливають у кільце приладу. Для видалення бульбашок повітря з тіста кільце з пластинкою струшують 4…5 разів, далі зрізають надлишок тіста і ставлять кільце з тістом під голку приладу. За допомогою рухомого стержня голку опускають до зіткнення з поверхнею тіста в центрі кільця. Закріпляють стержень і через кожні 30 с. вимірюють глибину занурення голки в тісто. Голку кожного разу опускають так, щоб вона потрапляла в інше місце. Час початку і кінця тужавлення виражають у хвилинах.

За часом тужавлення гіпсові в’яжучі поділяють на три групи:


Група: Початок тужавлення Кінець тужавлення
швидкотужавіючі (А) не менше 2 хв. не більше 15 хв.
нормальнотужавіючі (Б) не менше 6 хв. не більше 30 хв.
повільнотужавіючі (В) не менше 30 хв. не нормується

Завдання 4 : визначити строки тужавлення будівельного гіпсу Грубого, середнього та тонкого помелу.

Завдання виконують за наведеною методикою, додатково будують графік залежності глибини опускання голки приладу Віка у часі.

Результати заносять у журнал за наступною формою:

Визначення строків тужавлення гіпсового тіста

Схема досліду

Діаметр голки приладу _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ мм

Маса стержня приладу _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ г

Нормальна густота _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ % Час затворення _ _ _ _ _ год _ _ _ _ _ хв. _ _ _ _ _ с.

проби

Ступінь помелу гіпсу Час Покази приладу, мм Глибина проникнення голки, h, мм
год хв. с.

Графік тужавлення гіпсового тіста

h, мм

t, хв.

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 5: дослідити вплив на строки тужавлення гіпсового тіста добавок - сповільнювачів тужавлення.

Для виконання завдання визначають строки тужавлення гіпсового тіста із добавкою у воду замішування речовин - сповільнювачів тужавлення (ЛСТ, тваринний клей, кератиновий сповільнювач) у концентраціях, вказаних викладачем. Результати заносять у журнал за наступною формою:

Дослідження впливу добавок-сповільнювачів на тужавлення гіпсового тіста

проби

Вид добавки, концентрація, % Час Покази приладу, мм Глибина проникнення голки, h, мм
год хв. с.

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 4 . Визначення марки будівельного гіпсу Засоби випробування: прилад МИИ-100, гідравлічний прес, форма для виготовлення зразків-балочок, чаша, мірний циліндр, терези, мішалка, лінійка.

Для виконання досліду формують три зразки-балочки розміром 40 40 160 мм з тіста нормальної густини. Витрата гіпсу на одну форму (три зразки) становить 1,1 кг. Готують тісто нормальної густини, виливають його у форму, попередньо змащену машинним маслом, комірки форми заповняють одночасно. Для видалення бульбашок повітря форму з тістом струшують. Залишки гіпсового тіста знімають лінійкою або ножем. Через 15 5 хв. після закінчення тужавлення зразки виймають з форми і зберігають до випробувань. Через 2 год. після виготовлення за допомогою приладу MИИ-100 (чи аналогічного) визначають межу міцності трьох балочок на згин, завантажуючи балочку по одноточковій схемі (відстань між опорами 100 мм). Одержані шість половинок використовують для визначення межі міцності на стиск на гідравлічному пресі. При цьому зразки розміщують між двома металевими пластинками таким чином, щоб бокові грані балочок, які при виготовленні прилягали до металевих стінок форми, знаходились на площинах пластин, а упори пластин щільно прилягали до торцевої рівної грані балочки.

Межу міцності на згин окремих зразків визначають безпосередньо за показами приладу МИИ-100. За межу міцності на згин будівельного гіпсу приймають середнє арифметичне результатів випробувань трьох зразків.

Межа міцності на стиск (МПа) окремого зразка дорівнює:

Rст 10 Р F , (2.1) де Р – руйнівна сила, кН; F =25см2 – площа пластинки.

Межу міцності на стиск будівельного гіпсу визначають як середнє арифметичне результатів випробувань шести зразків, відкинувши найбільше і найменше значення.

Марку гіпсу визначають, користуючись наступною таблицею:

Марка Rст , МПа, не менше Rзг , МПа, не менше Марка Rст , МПа, не менше Rзг , МПа, не менше
Г-2 2 1,2 Г-10 10 4,5
Г-3 3 1,8 Г-13 13 5,5
Г-4 4 2 Г-16 16 6
Г-5 5 2,5 Г-19 19 6,5
Г-6 6 3 Г-22 22 7
Г-7 7 3,5 Г-25 25 8

Завдання 6: визначити марку будівельного гіпсу.

Для визначення марки виготовляють і випробовують за наведеною вище методикою зразки-балочки. Марку гіпсу визначають з урахуванням тонкості помелу та строків тужавлення. Результати випробувань заносять у журнал за наступною формою:

Визначення марки будівельного гіпсу

а). Визначення межі міцності на згин

Прилад _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Схема встановлення зразка
Показники № зразка
1 2 3

Вік зразка, год.

Межа міцності на згин, МПа Середнє значення, МПа

б). Визначення межі міцності на стиск

Прилад _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Робочий діапазон _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 7: дослідити залежність середньої густини, пористості та міцності гіпсових зразків від водогіпсового відношення, а також швидкості проходження ультразвуку від міцності зразків

Для виконання завдання виготовляють 4…5 серій гіпсових зразків (по три зразки в кожній серії) за описаною вище методикою. При цьому водогіпсове відношення змінюють у межах 0,3…0,8. Для кожного зразка визначають середню густину, пористість (прийнявши дійсну густину гіпсу рівною г =2,3 г/см3 ), швидкість проходження ультразвуку та міцність за описаними вище методиками. Отримані дані заносять до таблиць за наведеною нижче формою. За середніми результатами будують наступні графічні залежності: середньої густини від водогіпсового відношення; пористості від водогіпсового відношення; міцності на стиск від водогіпсового та гіпсоводного відношення; міцності від пористості; міцності від швидкості проходження ультразвуку.

За побудованими графіками роблять відповідні висновки.

Визначення впливу водогіпсового відношення на властивості гіпсового каменю

В/Г = _ _ _ _ _ _ Г/В = _ _ _ _ _ _ Гідравлічний прес _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Прилад для ультразвукового контролю _ _ _ _ _ _ Акустична база _ _ _ _ _ _

Показники Зразки Середній результат
1 2 3

Маса, г

Об’єм, см3

Середня густина, г/см3

Пористість, %

Руйнуюче навантаження, кН

Межа міцності на стиск, МПа

Час проходження хвилі, мкс Швидкість ультразвуку, м/с

Побудова графічних залежностей

Vузв

Висновки: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 5 . Визначення сумарного вмісту активних

CaO i MgO у повітряному будівельному вапні

Засоби випробування: конічна колба, скляні буси (палички), прилад для титрування, фарфорова ступка з товкачиком, 1Н розчин соляної кислоти, 1 %-ий спиртовий розчин фенолфталеїну, воронка, дистильована вода.

Визначення сумарного вмісту активних CaO + MgO виконують титруванням наважки вапна соляною кислотою HCl до тих пір, поки всі активні частинки лугів CaO + MgO не будуть нейтралізовані кислотою. Для цього негашене грудкове вапно в кількості 4…5 г попередньо розтирають на протязі 5 хв. у ступці. Розтерте вапно в кількості 1 г засипають у конічну колбу ємністю 250 мл, наливають 150 мл дистильованої води, добавляють 3…5 кусочків скляних паличок (довжиною 5…7 мм), закривають скляною воронкою і нагрівають вміст колби на протязі 5…7 хв., не доводячи до кипіння. Після охолодження до 20…30°С в розчин добавляють 2…3 краплі однопроцентного спиртового розчину фенолфталеїну і титрують при постійному збовтуванні розчином 1H HCl до повного обезбарвлення вмісту. Титрування вважають закінченим, якщо через 8 хв. не змінюється колір забарвлення вмісту колби. Титрування проводять повільно, добавляючи кислоту краплями.

Вміст активних CaO + MgO (А) обчислюють за формулою:

А V TCaO 100 , (2.2)

mв

де V – об’єм розчину 1Н соляної кислоти, використаний на титрування, мл; T CaO 0.028 – титр 1Н розчину соляної кислоти, г; m в – маса наважки вапна, г.

Вміст активних оксидів кальцію і магнію в повітряному негашеному вапні повинен бути не менший 90, 80 і 70% для вапна, відповідно, першого, другого та третього сорту.

Завдання 8: визначити сумарний вміст активних CaO i MgO у повітряному будівельному вапні з різним ступенем випалу.

Завдання виконують за наведеною вище методикою. Результати випробувань для кожної проби вапна заносять в журнал за наступною формою:

Визначення вмісту активних CaO+MgO.

Схема досліду Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Показники Ступінь випалу вапна (t , О С)

Наважка вапна m , г

Кількість води VB , мл

Час нагрівання проби t , хв.

Кількість крапель фенолфталеїну

Кількість 1Н розчину HCl, витраченого на титрування V , мл Вміст активних CaO+MgO А , %

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 6 . Визначення температури і часу гасіння вапна Засоби випробування: термос місткістю 500 мл, термометр, скляна паличка.

Для визначення температури і часу гасіння вапна використовують прилад, який працює за принципом побутового термоса, місткістю 500 мл і термометр на 100°С, встановлений у корок термосу. Масу наважки вапна розраховують за формулою:

m 1000 А, (2.3)

де А – вміст активних CaO + MgO у вапні, %.

З навчальною метою масу наважки беруть 10…20 г, наважку розміщують в посудині Дюара, вливають 20…40 мл води і швидко все перемішують. Посудину закривають корком з встановленим термометром на 100°С і залишають у спокої. Ртутна кулька термометра повинна бути повністю занурена в реагуючу суміш. Відрахунок температури реагуючої суміші ведуть через кожну хвилину, починаючи з моменту вливання води. Визначення рахується закінченим, якщо на протязі 4 хв. температура не піднімається на 1°С. За час гасіння приймають час з моменту вливання води до початку періоду, коли ріст температури не перевищує 0,25°С за хвилину.

По часу гасіння розрізняють вапно швидкого гашення (індекс часу гасіння А, час гасіння до 8 хв.), вапно середнього гашення(індекс часу гасіння Б, від 8 до 25 хв.), вапно повільного гашення (індекс часу гасіння В, більше 25 хв.).

Завдання 9: визначити температуру та тривалість гасіння вапна різної активності.

Завдання виконують за наведеною вище методикою. Додатково будують графік зміни температури гасіння. Результати випробувань заносять в журнал за наступною формою: Визначення часу та температури гасіння вапна

Вміст активних СаО + MgO _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Маса наважки _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Кількість води _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Час доливання води _ _ _ _ _ _ _ год _ _ _ _ _ _ _ хв

Схема досліду
№ виміру Час Температура, С
год хв.

t, хв.

Висновки: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 7 . Визначення вмісту непогашених зерен

Засоби випробування: сито з розміром отворів 0,63 мм, скляна паличка з гумовим наконечником, сушильна шафа, терези.

Вміст непогашених зерен визначають за прискореним методом. Вапняне тісто, отримане при визначені часу гасіння вапна (дослід 6), розбавляють холодною водою до консистенції вапняного молока і промивають на ситі з сіткою № 063. Залишок на ситі висушують при температурі 140…150°С до постійної маси (mі ). Вміст непогашених зерен (Н.З. ) вираховують за формулою:

Н.З. m 100 % , (2.5) де m – маса негашеного вапна.

Вміст непогашених зерен для негашеного вапна першого сорту повинен бути не більшим 7%, другого – 11%, третього – 14%. Завдання 10: визначити вміст непогашених зерен у вапні з різним ступенем випалу.

Завдання виконують за наведеною методикою, результати заносять у робочий журнал за наступною формою:

Визначення вмісту непогашених зерен

Вид вапна _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Схема досліду

Наважка негашеного вапна m = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ г Маса залишку на ситі №063 після промивки та су-

шіння mі = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ г Вміст непогашених зерен: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _%

Висновки: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 11: визначити сорт повітряного будівельного вапна .

Завдання виконують, використовуючи результати виконання завдань 8…10. Робочий журнал оформляють наступним чином:

Визначення сорту вапна

Властивість Числове значення для вапна: Сорт вапна і його вид за швидкістю гасіння
проба 1 проба 2 проба 1 проба 2
Ступінь випалу
Час гасіння, хв.
Температура гасіння, О С
Вміст непогашених зерен, %
Вміст активних CaO+MgO, %

Контрольні запитання

1. Дати визначення будівельного гіпсу, будівельного вапна і перерахувати основні види сировини для їх одержання.

2. Написати реакції отримання і твердіння будівельного гіпсу та повітряного будівельного вапна.

3. Перерахувати модифікації напівводного гіпсу, умови їх отримання та відмінні властивості.

4. Намалювати схеми дослідів і описати методики визначення основних якісних властивостей будівельного гіпсу та вапна.

5. З якою метою визначають нормальну густоту тіста?

6. Перерахувати фактори, які впливають на міцність штучного гіпсового каменю.

7. Як впливає температура випалу на якість будівельного вапна?

8. Назвати область застосування будівельного гіпсу та вапна.

9. Як підвищити водостійкість будівельного гіпсу і вапна?

3. ГІДРАВЛІЧНІ В’ЯЖУЧІ

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 4

Властивості портландцементу

Д о с л і д 1 . Визначення тонкості помелу цементу ситовим методом

Засоби випробування: механічний струшувач з набором сит № 02 та № 008, терези.

Основним показником тонкості помелу цементу є залишок на ситі №008 (з розміром комірки 0,08 0,08 мм). Цемент із залишком на ситі №008 більшим 15% рахують браком, оскільки грубі частинки розміром більше 80...100 мкм взаємодіють з водою дуже повільно і знижують міцності показники в'яжучого.

В роботі використовуються сита №008 і №02. Наважку висушеного цементу в кількості 50 г (точність зважування 0,01 г) переносять на сито №02, розміщене на ситі №008, а під нього підставляють піддон, набір сит накривають кришкою. Цемент розсіюють, використовуючи механічний струшувач або вручну. На ситах і піддоні залишаються фракції 200 мкм, 80...200 мкм і < 80 мкм. Через 5...7 хв. після початку струшування зважують залишок на ситі №02. Просіювання можна закінчити, коли на протязі 1 хв. при ручному струшуванні на кальку (без піддона) через сито №008 проходить не більше 0,05 г цементу. Тонкість помелу цементу Т008 (%) визначається з точністю до 0,1% як відношення залишку на ситі №008 до початкової маси проби:

Т 008 m 008 100 ; (3.1)

mо

де m 008 – залишок на ситі №008, г; m о – маса вихідної наважки, г.

Завдання 1: оцінити тонкість помелу портландцементу марок 400 і 500 ситовим методом.

Завдання виконують за наведеною вище методикою, результати заносять до журналу за наступною формою:

Визначення тонкості помелу портландцементу

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 2 . Визначення нормальної густоти цементного тіста Засоби випробування: прилад Віка з товкачиком, мішалка механічна для приготування цементного тіста або сферична чаша з лопаткою з нержавіючої сталі, терези, мірний циліндр.

Нормальна густота цементного тіста визначається за допомогою приладу Віка, при цьому в нижню частину стержня приладу вставляють металевий товкачик 10 0,1 мм.

Для приготування цементного тіста відважують 300 г цементу, засипають в чашу, попередньо протерту вологою тканиною. Потім у цементі роблять заглиблення, в яке вливають за один прийом воду в кількості, приблизно необхідній для отримання цементного тіста нормальної густини. Заглиблення засипають цементом і через З0 секунд після додавання води спочатку обережно перемішують, а потім енергійно розтирають тісто лопаткою.

Тривалість перемішування і розтирання складає 5 хв. з моменту додавання води.

Перед початком випробувань перевіряють, чи вільно опускається стержень приладу Віка, а також записують нульовий показник приладу при дотиканні товкачика до пластинки, на якій розміщене кільце. Кільце і пластинку перед початком випробовувань змащують тонким шаром машинного масла.

Приготоване цементне тісто вкладають у кільце за один прийом і 5...6 разів струшують, постукуючи по твердій основі. Поверхню тіста вирівнюють з краями кільця, зрізуючи надлишок його ножем, протертим вологою тканиною. Негайно після цього приводять товкачик приладу в дотик з поверхнею тіста в центрі кільця і закріплюють стержень стопорним пристроєм.

Потім звільняють стержень і дають можливість товкачику вільно занурюватись у цементне тісто на протязі З0 секунд, після цього проводять відлік глибини занурення по шкалі. Кільце з тістом під час відліку не повинне піддаватись поштовхам.

Дослід повторюють до тих пір, доки не буде досягнута така глибина занурення товкачика, яка відповідає нормальній густині. При цьому кожен раз готують нову порцію цементного тіста. Результати випробувань заносять у журнал.

Завдання 2: визначити нормальну густоту тіста для цементів різних типів та дослідити можливість її зниження при введенні пластифікуючої добавки.

За наведеною вище методикою визначають НГ цементного тіста без добавки пластифікатора та з 2…3-ма різними концентраціями добавки, вказаними викладачем. Додатково будують графіки залежності глибини опускання товкачика приладу Віка від процентного вмісту води (для цементного тіста без добавки) та залежності НГ цементного тіста від вмісту пластифікуючої добавки. Результати для цементу кожного типу окремо заносять до журналу за наступною формою:

Визначення нормальної густоти цементу

Схема досліду

Прилад _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Діаметр товкачика _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ мм Тип та марка цементу _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Наважка цементу _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ г

Назва добавки _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

спроби

Кількість води Вміст добавки, % Покази приладу, мм Глибина занурення, мм
% Мл

Залежність глибини опускання тов- Залежність НГ цементу від вмісту качика від вмісту води добавки-пластифікатора

h, НГ,

мм %

В,% Д,%

Висновок _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 3 . Визначення строків тужавлення Засоби випробування: прилад Віка з голкою, мішалка механічна для приготування цементного тіста або сферична чаша з лопаткою з нержавіючої сталі, терези, мірний циліндр.

Дослід проводять за допомогою приладу Віка, в якому товкачик замінюють голкою 1,1 0,04 мм, Голка повинна бути виготовлена із стального нержавіючого дроту. Перед початком випробувань перевіряють, чи вільно опускається голка приладу Віка, а також записують нульовий показник приладу при дотиканні голки до пластинки, на якій розміщене кільце.

За результатами попереднього досліду готують тісто нормальної густини, заповнюють ним кільце, яке розміщують під голкою приладу. Голку приводять в дотик з тістом, закріпляють стержень стопором, потім звільняють його, даючи можливість голці вільно занурюватись у тісто на протязі 30 секунд, потім роблять відлік за шкалою. Занурення проводять через кожні 10 хв., пересуваючи кільце кожен раз так, щоб голка не потрапляла на попереднє місце. Після кожного занурення голку витирають.

Завдання 3: визначити строки тужавлення цементу та дослідити вплив на них добавок-прискорювачів.

За наведеною вище методикою визначають строки тужавлення цементу без добавки та з 2…3-ма різними концентраціями добавок, вказаними викладачем. Додатково будують графіки залежності строків тужавлення від вмісту добавки-прискорювача. Результати заносять до журналу за наступною формою:

Визначення строків тужавлення цементу

Схема досліду

Прилад _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Діаметр товкачика _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ мм

Марка цементу _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Водопотреба цементу _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ %

Наважка цементу _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ г

Назва добавки _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

спроби

Вміст добавки, % Початок тужавлення, хв. Кінець тужавлення, хв.

Графік залежності строків тужавлення від вмісту добавки-прискорювача

Д, %

Висновок _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 4 . Виготовлення зразків для визначення марки цементу

Засоби випробування: мішалка механічна для приготування цементного тіста або сферична чаша з лопаткою з нержавіючої сталі, струшуючий столик і форма-конус, штиковка, форми для виготовлення зразківбалочок, вібромайданчик, штангенциркуль, терези, мірний циліндр.

Виготовлення цементного розчину. Для визначення консистенції цементного розчину зважують 1500 г піску і 500 г цементу, висипають їх в попередньо протерту мокрою тканиною сферичну чашу, перемішують цемент з піском лопаткою на протязі 1 хв. Потім в центрі сухої суміші роблять ямку, вливають туди воду в кількості 200 г (В/Ц = 0,4), дають воді всмоктатись на протязі 0,5 хв. і перемішують суміш ще на протязі 1 хв.

Розчин переносять в попередньо протерту вологою тканиною чашу механічної мішалки і перемішують в ній на протязі 2,5 хв. (20 обертів чаші). На струшуючий столик ставлять форму-конус. Диск столикаі внутрішню поверхню форми-конуса попередньо протирають вологою тканиною. По закінченні перемішування розчину ним заповнюють форму-конус на половину висоти і ущільнюють 15-ма штикуваннями металевої штиковки. Потім заповнюють конус з надлишком і штикують ще 10 разів. Після ущільнення надлишок розчину зрізають ножем врівень з верхом конуса, потім вертикально знімають конус.

Розчин струшують на столику 30 раз на протязі 30 5 с. Після цього штангенциркулем вимірюють діаметр конуса по нижній площині в двох взаємоперпендикулярних напрямках і знаходять середнє значення. Для тіста нормальної консистенції розплив конуса повинен бути в межах 106…115 мм. Якщо він виявиться меншим 105 мм, кількість води збільшують до отримання розпливу конуса 106…108 мм, якщо більшим 115 мм - кількість води зменшують до отримання розпливу конуса 113…115 мм.

Водоцементне відношення, отримане при розпливі конуса 106…115 мм, приймають для проведення подальших випробувань.

Завдання 4: дослідити вплив на консистенцію цементно-піщаного розчину крупності піску та виготовити цементно-піщаний розчин нормальної консистенції.

За наведеною методикою виготовляють розчин нормальної консистенції з використанням вольського та з 2…3-х пісків місцевих родовищ різної крупності. Результати заносять до журналу за наведеною нижче формою. Додатково будують графіки залежності розпливу конуса від водоцементного відношення для пісків різної крупності та залежності водоцементного відношення, яке відповідає нормальній консистенції розчину, від модуля крупності піску. Визначення впливу крупності пісків на консистенцію цементно-піщаного розчину

Схема досліду

Прилади _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Пісок а) _ _ _ _ _ _ _ б) _ _ _ _ _ _ _ в) _ _ _ _ _ _ _

Наважка піску _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ г

Наважка цементу _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ г

№ спроби Мкр В, мл В/Ц Розплив конуса, мм
Залежність розпливу конуса від В/Ц Залежність розпливу конуса від Мкр

В/Ц

Висновок _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Виготовлення цементних зразків. Для визначення марки цементу виготовляють 3 зразки в стандартній формі-трійці. Внутрішню поверхню стінок і піддона форми змащують машинним маслом. На зібрану форму ставлять насадку. Зразки-балочки виготовляють із цементного розчину нормальної консистенції. Для ущільнення розчину форму з насадкою закріплюють на вібромайданчику, потім заповнюють розчином по висоті приблизно на 1 см і включають вібромайданчик. На протязі перших 2-х хвилин вібрації всі три комірки форми рівномірно невеликими порціями заповнюють розчином. Через 3 хв. після початку вібрування майданчик виключать. Форму знімають, зрізують ножем, змоченим водою, надлишок розчину, загладжують поверхню зразків врівень з краями форми і маркують кожний зразок.

Після виготовлення зразки в формах зберігають 24 2 год. у ванні з гідравлічним затвором. Потім зразки обережно виймають із форми і розміщують у ванні з питною водою так, щоб вони не торкались один до одного. Вода повинна покривати зразки не менше ніж на 2 см і її потрібно міняти кожні 14 діб. Температура води повинна бути 20 2°С. Загальний строк зберігання - 28 діб, після чого зразки випробовують.

Завдання 5: виготовити зразки для визначення марки цементу.

За наведеною методикою з розчину нормальної консистенції виготовляють три зразки у відповідній формі. У робочому журналі роблять запис із зазначенням кількості води, при якій досягається необхідний розплив конуса, величини В/Ц і розпливу конуса; дату виготовлення зразків, умови їх зберігання.

Д о с л і д 5 . Визначення марки цементу

Визначення межі міцності на згин. Випробування проводять на приладі МИИ-100 або аналогічному. Зразки встановлюють на дві опори і завантажують посередині. Опорні і передаючі навантаження елементи повинні мати циліндричну форму і розміщуватись строго паралельно. Зразок розміщують на опорних елементах приладу так, щоб його горизонтальні при виготовленні грані знаходились у вертикальному положенні. Випробовування зразків проводять відповідно до інструкції, яка додається до приладу і згідно вказівок викладача чи лаборанта.

Межу міцності на згин вираховують як середнє арифметичне значення з двох найбільших результатів випробувань трьох зразків.

Визначення межі міцності на стиск. На стиск випробовують шість половинок балочок, отриманих після випробування на згин. Для передачі навантаження на половинки використовують дві пластинки розмірами 40 62,5 мм, виготовлені з нержавіючої сталі (рис. 3.1). Половинку балочРис. 3.1. Схема випробуван- ки розміщують між двома пластинканя зразків-балочок на стиск: ми так, щоб бокові грані, які при виго-

1 – верхня плита преса; 2 – потовлені прилягали до стінок форми,

ловинка балочки; 3 – нижня

плита преса; 4 – пластинки. знаходились на площинах пластинок, а упори пластинок щільно прилягали

до торцевої гладкої поверхні зразків. У такому випадку площа опирання зразків на пластини складає 25 см2 .

Для визначення межі міцності на стиск використовують прес з граничним навантаженням 200…250 кН. Середня швидкість росту навантаження при проведенні випробувань повинна бути 2 0,5 МПа. Зразок разом з пластинками розміщують на опорній плиті пресу, потім доводять його до руйнування і визначають руйнуюче навантаження за шкалою преса.

Границя міцності на стиск (активність цементу), МПа, дорівнює

Rст 10 F A , (3.2) де F – руйнуюче навантаження, кН, A – площа стиску, м2 .

Середнє значення міцності на стиск обчислюють як середнє арифметичне чотирьох найбільших результатів шести випробуваних напівбалочок. Результати досліду записують у робочий журнал. На підставі даних випробувань роблять висновок про марку цементу.

Завдання 6: визначити марку портландцементу.

Для визначення марки виготовляють і випробовують за наведеною вище методикою зразки-балочки. Результати випробувань заносять до журналу за наступною формою:

Визначення марки портландцементу

а). Визначення межі міцності на згин

Прилад _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Схема встановлення зразка
Показники № зразка
1 2 3

Вік зразка, діб

Межа міцності на згин, МПа Середнє значення, МПа

б). Визначення межі міцності на стиск

Прилад _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Робочий діапазон _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Схема встановлення зразка
Показники № зразка
1 2 3 4 5 6

Вік зразка, діб

Площа стиску, см2

Руйнуюче навантаження, кН

Межа міцності на стиск, МПа

Середнє значення, МПа

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 7: дослідити вплив на активність цементу різного мінералогічного складу та умов твердіння.

Для виконання завдання за наведеною методикою визначають міцність стандартних цементних зразків різного мінералогічного складу (високоалюмінатного, нормального за вмістом С3 А, шлакопортландцементу та ін.), які тверділи при стандартних та повітряно-сухих умовах та були пропарені за т.зв. нормалізованим режимом. Результати заносять до журналу. Дослідження впливу умов твердіння та мінералогічного складу цементу на його активність

Вид цементу: №1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

№2 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

№3 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Режим пропарювання: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Показники № зразків
1 2 3 4 5 6
Цемент №1

Межа міцності на згин, МПа, зразків:

Нормального твердіння

Повітряно-сухого зберігання

Пропарених

Межа міцності на стиск, МПа, зразків:

Нормального твердіння

Повітряно-сухого зберігання

Пропарених

Цемент №2

Межа міцності на згин, МПа, зразків:

Нормального твердіння

Повітряно-сухого зберігання

Пропарених

Межа міцності на стиск, МПа, зразків:

Нормального твердіння

Повітряно-сухого зберігання

Пропарених

Цемент №3

Межа міцності на згин, МПа, зразків:

Нормального твердіння

Повітряно-сухого зберігання

Пропарених

Межа міцності на стиск, МПа, зразків:

Нормального твердіння

Повітряно-сухого зберігання

Пропарених

Висновок _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Контрольні запитання

1. Навести мінералогічний склад портландцементу і шлакопортландцементу?

2. Перерахувати основні фізико-механічні властивості цементу, навести методику їх визначення та вимоги відповідних стандартів.

3. Що таке тужавлення цементу? Як можна його прискорити або сповільнити?

4. Які добавки-пластифікатори і для чого вводять до складу цементу?

4. ЗАПОВНЮВАЧІ ДЛЯ БЕТОНУ

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 4

Якість заповнювачів для важкого бетону

Д о с л і д 1 . Визначення крупності піску і її впливу на пластичність розчину.

Зерновий склад піску для важкого бетону повинен відповідати даним, вказаним у таблиці 4.1. При цьому підраховують тільки зерна, які пройшли через сито з крупними отворами діаметром 5 мм.

4.1. Вимоги до зернового складу дрібного заповнювача

Розмір

Отворів контроль-

них сит, мм

Повні залишки на контрольних ситах, % за масою, для бетону:

усіх видів

конструкцій, окрім труб

залізобетонних і бетонних труб гідротехнічного (допускається)

напірних, ни-

зьконапірних

безнапірних
2,5 0…20 10…20 0…20 0…30
1,25 5…45 25…45 10…45 5…55
0,63 20…70 50…70 30…70 20…75
0,315 35…90 70…90 70…90 40…90
0,16 90…100 95…100 90…100 85…100
<0,16 10…0 5…0 10…0 15…0
Модуль Крупності 1,5…3,25 2,5…3,25 2,0…3,25 1,5…3,5

Дослід проводять у наступній послідовності:

з проби пісків різних кар’єрів, просіяних крізь сито з отворами діаметром 5 мм, відбирають наважки (m) по 1000 г і просіюють крізь сита з отворами таких розмірів: 2,5; 1,25; 0,63; 0.315; 0,16 мм;

визначають часткові залишки (mі ) у грамах на кожному ситі, потім часткові залишки (аі ) у % і повні залишки (Аі ) у %;

визначають модуль крупності пісків і роблять висновок про крупність піску кожного кар'єру;

придатність пісків за зерновим складом для бетонів визначають побудовою кривих просіювання, які повинні знаходитися в області, встановленій стандартом (част. І, рис. 4.1). Криві просіювання будують за результатами досліду, відкладаючи у масштабі

по осі абсцис розміри отворів контрольних сит у мм, а по осі ординат - повні залишки на контрольних ситах у %;

для кожної проби піску виготовляють цементно-піщані розчини складу Ц:П=1:3 (за масою) при постійному В/Ц. Вимірюють розплив конуса з цементно-піщаним розчином на струшуючому столику після 30 струшувань протягом 30 с. роблять висновок про вплив крупності піску на пластичність розчину;

результати досліду записують у робочий журнал.

Завдання 1: визначити крупність піску.

Завдання виконують за наведеною вище методикою, вихідні дані та результати випробувань для кожного матеріалу заносять в журнал за наступною формою:

Визначення крупності піску Наважка m =_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ г Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Розміри отворів сит, мм mі ,г. ai , % Ai , %
№ кар’єра
1 2 1 2 1 2

Мкр 1 = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Мкр 2 = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Висновок про крупність піску: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Графіки зернового складу піску

Аі , %

0

20

40

60

80

100 2,5 Розміри отворів сит, мм 5Висновок про придатність пісків для бетону за зерновим складом: _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 2: оцінити вплив крупності піску на пластичність розчину.

Використовуючи наведену вище методику, порівнюють розплив стандартного конуса для розчинів з піском різних кар’єрів, вихідні дані та результати випробувань заносять в журнал за наступною формою:

Визначення впливу крупності піску на пластичність розчину

Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ В/Ц = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Наважка піску mп = _ _ _ _ _ _ _ _ г Наважка цементу mц = _ _ _ _ _ _ _ _ г

Схема досліду по визначенню пластичності розчину
№ кар’єру піску Мкр Розплив конуса

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 2 . Визначення наявності у піску шкідливих домішок і їх впливу на пластичність розчину

Вміст органічних домішок контролюють методом забарвлення (колориметрична проба).

Заповнювач заливають 3%-ним розчином NaOH і порівнюють його колір через добу з кольором еталона. Забарвлення рідини над заповнювачем повинне бути не темнішим від кольору еталона. При забарвленні, темнішому за колір еталона, потрібно перевірити можливість застосування заповнювача у розчині або у бетоні шляхом пробних замісів.

Кількість у заповнювачі глинистих, мулистих і пилевидних частинок, які збільшують водопотребу бетонних сумішей і обволокуючи зерна заповнювача зменшують його щеплення з цементним каменем, а значить зменшують його міцність і морозостійкість, визначається відмуленням. Суть цього методу полягає у тому, що вказані частинки розміром меншим 0,05 мм будучи змулені у воді (висота стовпа води над заповнювачем >20 см), не осаджуються протягом 2 хвилин, на відміну від крупніших зерен, які осідають на дно посудини. Через 2 хвилини після змулення воду обережно зливають. Заповнювачі так промивають до того часу, поки вода після чергового промивання не стане прозорою. За зміною маси заповнювача до і після промивання визначають кількість відмулених частинок і виражають результат у %% маси початкової наважки.

Дослід проводять у наступній послідовності:

у пробах піску різних кар’єрів визначають по викладеній вище методиці наявність шкідливих домішок (органічних і відмулених).

виготовляють цементно-піщані розчини складу Ц:П == 1:3 при

В/Ц=const (задає викладач); визначають на струшуючому столику пластичність розчину за розпливом конуса;

результати досліду записують у робочий журнал.

Завдання 3: визначити вміст у піску відмулюваних та органічних домішок.

Завдання виконують за наведеною вище методикою, вихідні дані та результати випробувань для кожного матеріалу заносять в журнал за наступною формою:

Визначення наявності у піску шкідливих домішок

Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Схема досліду по визначенню відмулених домішок

Наважка піску m =_ _ _ _ _ _ _ _ _ г

Вага піску після промивання і висушування m1 = _ _ _ _ _ _ _ _ _ г

Наявність відмулених домішок: ВД = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Схема досліду по визначенню органічних домішок

Висновок _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 4: оцінити вплив домішок у піску на пластичність розчину.

Завдання виконують за наведеною вище методикою, вихідні дані та результати випробувань для кожного матеріалу заносять в журнал за наступною формою:

Визначення впливу домішок у піску на пластичність розчину

Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ В/Ц = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Наважка піску mп = _ _ _ _ _ _ _ _ _ г Наважка цементу mц = _ _ _ _ _ _ _ _ г

№ кар’єру піску Наявність відмулених домішок, % Розплив конуса

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 3 . Вибір оптимального співвідношення фракцій щебеню

Зерновий склад щебеню для забезпечення мінімальної порожнистості повинен знаходитись у області, вказаній у таблиці 4.2. Для забезпечення оптимального зернового складу крупний заповнювач звичайно поділяють на окремі фракції, які потім змішують у рекомендованихспіввідношеннях згідно таблиці 4.3.

4.2. Визначення найбільшого(Днайб. ) та найменшого (Днайм. )

діаметра щебеню у фракції

Розмір отворів контрольних сит Днайм. для фракції з найменшим розміром зерен, мм 0,5 (Днайм. +Днайб.) Днайб. 1,25Днайб.
5 (3)

10 і

більше

однієї фракції суміші фракцій
Повний залишок на ситах за масою, % 95...100 90...100 40...80 50...70 0...10 0

4.3. Оптимальні співвідношення вмісту окремих фракцій щебеню у суміші

Найбільша крупність зерен Днайб. , мм Вміст фракцій у крупному заповнювачі, %.
5...10 мм 10...20 мм 20...40 мм 40...70 мм 70...120 мм
20 25...40 60...75 - - -
40 15...25 20...35 40...65 - -
70 10...20 15...25 20...35 35...55 -
120 5...10 10...20 15...25 20...30 30...40

Для бетону гідротехнічних споруд кількість відмулюваних домішок у крупному заповнювачіне повинна перевищувати (за масою): для бетону зони змінного рівня води і надводної зони - 1 %, для підводної і внутрішньої зони – 2%; у піску – для бетонів зони змінного рівня – 2%, для надводного бетону – 3%, для підводного бетону і бетону внутрішньої зони – 5 %.

Дослід проводять у наступній послідовності:

з проб щебеню різних кар’єрів відбирають наважки (m) по 5000 г і просіюють крізь сита з отворами 70; 40; 20; 10; 5 мм;

визначають масові залишки (mi ) у г, потім часткові залишки (аі ) у % і повні залишки (Аі ) у %.

за результатам просіювання визначають найбільшу (Dнайб ) і найменшу крупність (Dнайм. ) щебеню різних кар'єрів (згідно таблиці 4.2) будують криві просіювання щебеню та область, встановлену стандартом (част. І, рис. 4.2);

оптимальне співвідношення між фракціями щебеню встановлюють шляхом порівняння їх сумішей, з яких вибирають ті, які мають найбільшу насипну густину і найменшу порожнистість.

При двох фракціях щебеню вказане визначення виконують так: складають три суміші (за масою): 1-а суміш – 40% дрібної і 60% крупної фракції; 2-а суміш – 50% дрібної і 50% крупної фракції; 3-я суміш – 60% дрібної і 40% крупної фракції.

Складені суміші фракцій щебеню старанно перемішують і визначають насипну густину суміші у пухконасипаному (стандартному) стані, використовуючи методику, описану у досліді № 1г лабораторної роботи № 1. За основу приймають суміш з найбільшою насипною густиною. Якщо насипні густини сумішей виявляться близькими міжсобою і дрібна фракція дефіцитна, то застосовують суміш з меншим вмістом дрібної фракції. Підбір співвідношення між фракціями проводять, користуючись даними таблиці 3.

Результати досліду записують у робочий журнал.

Завдання 5: визначити зерновий склад щебеню.

Завдання виконують за наведеною вище методикою, вихідні дані та результати випробувань для кожного матеріалу заносять в журнал за наступною формою:

Визначення зернового складу щебеню

Наважка m = _ _ _ _ _ _ _ _ _ г Метод _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Розміри отворів сит, мм mі ,г. ai , % Ai , %
№ кар’єра
1 2 1 2 1 2

Днайм. 1 = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Днайб.1 = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Днайм. 2 = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Днайб.2 = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Графіки зернового складу щебеню

Аі , %

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100Днайм. 0,5 (Днайм.+Днайб.) Днайб. 1,25 Днайб.

Розмір отворів сит, мм

Висновок про придатність щебеню для бетону за зерновим складом: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 6: вибрати оптимальне співвідношення фракцій щебеню з умови його мінімальної порожнистості.

Завдання виконують за наведеною вище методикою, вихідні дані та результати випробувань для кожного матеріалу заносять в журнал за наступною формою:

Вибір оптимального співвідношення фракцій щебеню

Вміст фракції _ _ _ _ _ мм Вміст фракції _ _ _ _ _ мм Насипна густина суміші, кг/м3

Висновок _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Контрольні запитання

1. Дати стисле означення піску, щебеню, гравію, вказавши крупність зерен у мм.

2. Навести класифікацію піску за утворенням, за умовами залягання і крупністю зерен.

3. Вказати відмінність між щебенем і гравієм і дати порівняльний аналіз їх впливу на властивості бетону і бетонної суміші.

4. Вказати вимоги стандартів до наявності наступних шкідливих домішок у піску і щебеню та причину їх обмеження:

органічних домішок; відмулюваних частинок; сірчистих і сірчанокислих сполук.

5. Викласти методики визначення: зернового складу заповнювачів; вмісту органічних домішок; вмісту відмулюваних домішок.

6. Що є критерієм крупності піску?

7. Як визначають придатність заповнювача за зерновим складом ?

8. За якими даними і для чого будується крива просіювання ?

5. БЕТОНИ

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 6

Проектування складу важкого бетону

В п р а в а 1 . Розрахунково-експериментальний метод визначення складу важкого бетону нормального твердіння

Для розрахунку складу важкого бетону необхідно мати наступні дані: задану середню міцність бетону на стиск (марку бетону) Rб , необхідну легкоукладальність бетонної суміші, яку характеризують осадкою конуса (ОК, см), або жорсткістю (Ж, с), а також характеристику вихідних матеріалів: вид і активність цементу Rц , насипну густину складових нц , нп , нщ (кг/м3 ) та їх дійсну густину ц , п , щ (кг/м3 ), пустотність щебеню або гравію Vп.щ. , найбільшу крупність їх зерен та вологість заповнювачів Wп , Wщ (%).

Склад бетону для пробних замісів розраховують у такій послідовності: обчислюють водоцементне відношення, витрату води, витрату цементу, після чого визначають витрату крупного та дрібного заповнювачів на 1 м3 бетонної суміші.

Водоцементне відношення (В/Ц) обчислюють, виходячи з вимог до міцності бетону і з урахуванням активності цементу, виду та якості складових за наступними формулами:

для бетонів з водоцементним відношенням В/Ц > 0.4

Rб А Rц Ц В 0,5 ; (5.1) для бетонів з водоцементним відношенням В/Ц < 0.4:

Rб А1 Rц Ц В 0,5 ; (5.2)

де Rб – міцність бетону, МПа; Rц – активність цементу, МПа;

А , А1 – коефіцієнти, які враховують якість матеріалів (таблиця 5.1.)

5.1. Коефіцієнти, які враховують якість матеріалів для бетону

Якість заповнювачів і цементу А A1
Висока 0.65 0.43
Рядова 0.6 0.4
Понижена 0.55 0.37

До високоякісних матеріалів відносять щебінь зі щільних гірських порід високої міцності, пісок оптимальної крупності і портландцемент високої активності без добавок або з мінімальною кількістю гідравлічної добавки в його складі, заповнювачі повинні бути чисті і фракційні. до рядових матеріалів відносять заповнювачі середньої якості, у тому числі гравій, портландцемент середньої активності, або високомарочний шлакопортландцемент.

До матеріалів пониженої якості відносять крупні заповнювачі низької міцності і дрібні піски, цементи низької активності.

Після розв’язання відносно В/Ц наведені вище формули (5.1…5.2) матимуть вигляд

0,4 ; (5.3)

0,4 . (5.4)

Для гідротехнічного бетону водоцементне відношення визначають не тільки з умови міцності, а й з умови забезпечення необхідної довговічності. Для цього значення В/Ц повинне не перевищувати величини, наведені в таблиці 5.2.

Витрату води (водопотребу бетонної суміші), л/м3 , орієнтовно визначають, виходячи з даної легкоукладальності бетонної суміші за таблицею 5.3., яка складена з урахуванням виду та крупності зерен заповнювача.

Витрату цементу на 1м3 бетонної суміші обчислюють за вже відомими водоцементним відношенням та витратою води.

В

Ц . (5.5)

В Ц

5.2. Максимально допустимі значення В/Ц для гідротехнічного бетону

Умова служби Немасивні залізобетонні конструкції Зовнішня зона масивних конструкцій
Вода
морська прісна морська прісна
Надводний бетон, який епізодично омивається водою

0,55

0,6

0,65

0,65

Підводний бетон:

- в напірних спорудах

- в безнапірних спорудах

0,55

0,5

0,58

0,62

0,56

0,62

0,58

0,62

Бетони зони змінного рівня води -в особливо суворих кліматичних умовах -в сурових умовах

-в помірних умовах

0,42

0,45

0,5

0,47 0,5

0,55

0,45

0,47

0,55

0,48

0,52

0,53

5.3. Орієнтовна витрата води на 1м3 бетонної суміші *

Марка суміші

Жорсткість за ГОСТ 1

0181.1-81, с

Рухливість, см Витрата води, л3 /м при крупності, мм
Гравію Щебеню
10 20 40 70 10 20 40 70
Ж0 31 150 135 125 120 120 160 150 135
Ж1 30…21 160 145 130 125 170 165 160 140
Ж2 20…11 165 150 135 130 175 165 150 155
Ж3 10…5 175 160 145 140 185 175 160 155
П1 1…4 190 175 160 155 200 190 175 170
П2 5…9 200 185 170 165 210 200 185 180
П3 10…15 215 205 190 180 225 215 200 190
П4 12…16 225 220 205 195 235 230 215 205

П р и м і т к а : * – суміші на цементі з нормальною густиною тіста 26…28% та піску з Мкр =2. При зміні нормальної густини цементного тіста на кожний відсоток в меншу сторону витрату води треба зменшувати на 3…5 л/м3 , у більшу - збільшувати на те ж значення. У випадку зміни модуля крупності піску у меншу сторону на кожні 0,5 його значення необхідно збільшувати, а в більшу сторону - зменшувати витрату води на 3…5 л/м3 . У випадку застосування при отриманні бетону пластифікуючих добавок витрата води, встановлена за таблицею 5.3. коригується з урахуванням значення коефіцієнта Кп ,встановленого за таблицею 5.4.

5.4. Значення поправочного коефіцієнта Кп до водовмісту бетонних сумішей при застосуванні пластифікуючих добавок

Рухливість бетонної суміші, см Цементно-водне відношення
1,4 1,8 2,2 2,6
1…4 0,95/0.90 0,93/0.87 0,91/0.85 0,90/0.83
5…9 0,94/0.89 0,92/0.86 0,90/0.84 0,88/0.82
10…15 0,92/0.87 0,90/0.80 0,88/0.81 0,87/0.79
12…16 0,91/0.85 0,89/0.81 0,87/0.79 0,85/0.78

П р и м і т к а : У чисельнику наведенні значення Кп при використанні добавки ЛСТ 0,25% від витрати цементу, а в знаменнику - добавки С-3 у кількості 0,7%.

Витрату заповнювачів (піску, щебеню або гравію), кг/м3 бетону обчислюють, виходячи з двох умов:

1. Сума абсолютних об'ємів всіх компонентів ущільненої бетонної суміші дорівнює 1 м3 :

Ц ц В в П п Щ(Г) щ(г) 1, (5.6)

де Ц, В, П, Щ(Г) – витрата цементу, води, піску і щебеню (гравію), кг/м3 , ц , в , п , щ(г) – дійсна густина цих матеріалів, кг/м3 ; Ц ц , В в , П п , Щ(Г) – абсолютні об’єми матеріалів, м3 .

2. Цементно-піщаний розчин заповнює пустоти у крупному заповнювачі з деяким розсуванням зерен, тобто

Ц/ VП.Щ(Г) Щ(Г) , (5.7)

нщ(г)

де V П .Щ (Г ) – пустотність щебеню (гравію) у пухконасипаному

стані, виражена в долях одиниці; – коефіцієнт розсуву зерен щебеню (гравію), який приймається за таблицею 5.5.

5.5. Значення коефіцієнта для пластичних бетонних сумішей

Витрата цементу, кг/м3 Коефіцієнт при В/Ц, рівному
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
250 1,26 1,32 1,38
300 1,3 1,36 1,42
350 1,32 1,38 1,44
400 1,4 1,46

П р и м і т к и : 1. При інших значеннях Ц і В/Ц коефіцієнт знаходять інтерполяцією.

2. Значення коефіцієнта наведені при водопотребі піску 7%. Якщо водопотреба використаного дрібного піску більша 7%, коефіцієнт зменшують на 0,03 на кожний відсоток збільшення водопотреби піску; якщо водопотреба крупного піску менша 7%, коефіцієнт збільшують на 0,03 на кожний відсоток зменшення водопотреби піску

Розв'язавши спільно ці дві рівності, отримаємо вираз для визначення витрати щебеню (гравію), у кг на 1 м3 бетонної суміші:

ЩГ . (5.8)

Після визначення витрати щебеню (гравію) розраховують витрату піску, кг/м3 , як різницю між проектним об'ємом бетонної суміші та сумою абсолютних об'ємів цементу, води та крупного заповнювача:

П . (5.9)

Визначивши витрату компонентів Ц, В, П, Щ(Г) на 1 м3 бетонної суміші, обчислюють її розрахункову густину

Щ(Г) , кг/м3 , та коефіцієнт виходу бетону ділен-

ням об'єму бетонної суміші в ущільненому стані (1м3 ) на суму об'ємів сухих складових, витрачених на її виготовлення:

виготовлення 1 м3 бетонної суміші, м3 ; – насипнц нп нщ(г)

на густина сухих матеріалів, кг/м3 . Для важких бетонів значення коефіцієнта виходу як правило знаходиться у проміжку 0,6…0,75.

При визначенні виробничого складу враховують вологість заповнювачів і коригують їх витрату, а також витрату води на 1 м3 бетонної суміші. При вологості піску Wп і щебеню Wщ (%) відкориговані витрати заповнювачів ПВ , ЩВ і води ВВ (кг/м3 ) дорівнюватимуть:

ПВ П 1 WП /100 , ЩВ Щ 1 WЩ /100 , . (5.11) ВВ В П WП /100Щ /100

Дозування складових бетонної суміші (кг) на один заміс бетонозмішувача з корисним об’ємом барабана Vб.сум. (л) виконують з урахуванням коефіцієнта виходу бетону за формулами:

Цд Ц Vб.сум. 1000, Вд В Vб.сум. 1000, Пд П Vб.сум. 1000, Щ(Г)д Щ(Г) Vб.сум. 1000

(5.12)

П р и к л а д 1 . Підібрати склад важкого бетону класу В20 (Rб =30 МПа для бетонування монолітних балок та колон середнього перерізу (рухливість бетонної суміші ОК=2...4 см) і розрахувати витрату матеріалів на заміс в бетонозмішувачі з корисним об’ємом барабана 1200 л.

Характеристика вихідних матеріалів: портландцемент активністю Rц =46 МПа, насипна густина сухих складових ρнц =1200 кг/м3 ; ρнп =1500 кг/м3 ; ρнщ =1600 кг/м3 ; їх дійсна густина ρц =3100 кг/м3 ;

3 3 ρп =2600 кг/м ; ρщ =2700 кг/м ; пустотність гранітного фракційованого щебеню Vп.щ =0,41; найбільша крупність зерен щебеню 40 мм; вологість крупного кварцового піску Wп =4%; вологість щебеню Wщ =1%. Водоцементне відношення обчислюємо за формулою (5.3):

В Ц А Rц 0,65 46 0,67

Rб 0,5 А Rц 30 0,5 0,65 46

Значення коефіцієнта А=0,65 вибране за таблицею 5.1. як для високоякісних матеріалів.

Витрату води на 1 м3 бетонної суміші визначають за таблицею

5.3., враховуючи задану осадку конуса бетонної суміші ОК=2…4 см. Для отримання такої рухливості бетонної суміші з використанням в якості крупного заповнювача щебеню з найбільшою крупністю зерен 40 мм витрата води повинна складати 175 л/м3 .

Витрату цементу за формулою (5.5):

В 175 3

Ц261 кг / м

В Ц 0,67

Витрата щебеню в сухому стані за формулою (5.8):

В результаті виконаних розрахунків отримали наступний номінальний (лабораторний) склад бетону, кг/м3 :

Цемент .................................................................................... 261

Вода ........................................................................................ 175

Пісок ....................................................................................... 556

Щебінь .................................................................................... 1422

Всього: .................................................................................... 2414

Отримана сума витрат компонентів є розрахунковою щільністю (густиною) бетонної суміші, тобто ρб.см. = 2414 кг/м3 .

Коефіцієнт виходу бетону обчислюють за формулою (5.10):

Перейдемо до виробничого складу бетону з урахуванням фактичної вологості заповнювачів. Витрата цементу залишиться незмінною, а витрату інших компонентів відкоригуємо за формулами (5.11):

ПВ П 1 WП /100 556 1 4/100 578 кг/м3 , ЩВ Щ 1 WЩ /100 1422 1 1/100 1436 кг/м3 , ВВ В П WП /100 Щ WЩ /100 175 556 4/100 1422 1/100 139 кг/м3

Остаточний виробничий склад бетону, кг/м3 :

Цемент .................................................................................... 261

Вода ........................................................................................ 139

Пісок ....................................................................................... 578

Щебінь .................................................................................... 1436

Всього: .................................................................................... 2414

Дозування компонентів на заміс бетонозмішувача виконаємо за формулами (5.12):

Цд Ц Vб.сум. 1000 0,67 261 1200 1000 210 кг, Вд В Vб.сум. 1000 0,67 139 1200 1000 112 кг, Пд П Vб.сум. 1000 0,67 578 1200 1000 465 кг, Щ(Г)д Щ(Г) Vб.сум. 1000 0,67 1436 1200 1000 1155 кг

Завдання 1: запроектувати склад важкого бетону для виготовлення з/б конструкцій згідно вихідних даних, наведених в таблиці. Вихідні дані для заповнювачів взяти з прикладу .

Вид конструкції Клас бетону Марка цементу Об’єм бетонозмішувача
Блоки стін підвалів В7,5 300 0,75
Подушки фундаментів В12,5 400 0,5
Палі В20 400 1,25
Балконні плити В15 500 1,5
Панелі пустотні В22,5 500 0,75
Плити плоскі В15 400 1,5
Плити покриття ребристі В25 500 0,5
Ферми кроквяні В35 500 1,25
Балки решітчасті В50 600 0,75
Колони В30 500 1,25

Для виконання завдання визначають спочатку необхідну легкоукладальність бетонної суміші, наприклад, за таблицею [ ].

В п р а в а 2 . Проектування складу гідротехнічного бетону

Склад гідротехнічного бетону можна проектувати розрахунково-експериментальним методом Дворкіна Л.Й. – Шушпанова В.А. Даний метод дозволяє визначати склад бетону потрібної міцності та морозостійкості при заданій рухливості бетонної суміші та введенні пластифікуючих і повітряновтягувальних добавок.

1. Розрахунок потрібного вмісту повітря в бетоні заданої морозостійкості.

Із усіх видів пор в бетоні найбільший вплив на його морозостійкість мають:

об’єм контракційних пор Vк(л/м3), які утворилися в результаті зменшення об’єму цементного каменю до 28 діб нормального твердіння бетону:

Vк 120 Ц ц , (5.13)

де Ц – витрата цементу, кг/м3 ; 3100 кг/м3 – дійсна густи-

на цементу; об’єм капілярних пор Vл (л/м3 ), який характеризується об’ємом льоду в бетоні при стандартному методі визначення морозостійкості:

Vл В 0,27 Ц , (5.14)

де В – витрата води кг/м3 ; об’єм повітря, емульгованого добавками ПАР Vе (л/м3 ).

Об’єм емульгованого повітря знаходять як різницю між загальним вмістом повітря (Vо , л/м3 ) та кількістю защемленого повітря (Vз ) в нормально ущільненій бетонній суміші:

Vе Vо Vз . (5.15)

Об’єм защемленого повітря залежить від осадки конуса (ОК, см) або жорсткості (Ж, с) бетонної суміші і найбільшої крупності заповнювача (Днайб. ) при даному способі ущільнення і визначається за графіком (рис. 5.1.).

Структурний критерій морозостійкості:

Fк Vк Vе Vл . (5.16)

Прогнозування морозостійкості бетону (F, циклів) виконують за емпіричною залежністю:

F К 10F R 1 , (5.17)

де К – коефіцієнт, який залежить від виду цементу і заповнювачів, і визначається за таблицею 5.6.

5.6. Значення коефіцієнта К в залежності (5.17)

Вид заповнювача Коефіцієнт К
Вміст СЗ А у цементі, %
СЗ А 6% СЗ А = 6…9% СЗ А 9%
Пісок кварцовий 425 365 304
Щебінь гранітний 198 170 142
Щебінь доломітовий 100 85 70
Гравій річковий 140 120 100

Необхідну кількість емульгованого повітря Vе (л/м3 ) в бетоні заданої морозостійкості можна визначити шляхом перетворення виразів (5.16) і (5.17), з урахуванням формул для Vк і Vп , рахуючи ρц = 3100 кг/м3 :

Vе Ц В Ц 0,27 Fк 0,04 , (5.18) де F к lg F К 1 .

Кількість повітряновтягувальної добавки типу СНП чи СДО, потрібна для забезпечення необхідного вмісту емульгованого повітря, знаходиться за номограмою (рис. 5.2.).

Для лабораторного контролю загальний вміст повітря (л/м3 ) у бетонній суміші можна визначити за формулою:

Vо Vе Vз , (5.19) де Vе визначається за формулою (5.18), а Vз за рис. 5.1. 2. Визначення основних компонентів бетонної суміші

При розрахунках за даним методом використовують формулу, яка враховує вплив емульгованого повітря:

Rб А Rц Ц В Vе 0,5 2 А Rц . (5.20)

З рівняння міцності бетону (5.20) знаходимо водоповітряноцементне відношення q:

q В Vе Ц А Rц Rб 0,5 А Rц . (5.21)

Для бетонів різного марочного віку значення коефіцієнта А приймаємо рівним А К А28 , де А28 – значення коефіцієнта А у віці 28 діб, яке визначається за таблицею 5.7., К – коефіцієнт росту міцності бетону в часі, який визначається за таблицею 5.8.

Повітряноцементне відношення Vе /Ц знаходять перетворенням виразу (5.18):

Vе Ц В Ц 0,27 Fк 0,04 . (5.22) Якщо Vе /Ц ≤ 0, то немає необхідності в повітряновтягувальній добавці.

5.7. Значення коефіцієнта А28 за даними І.М.Грушко

Дрібний заповнювач Крупний заповнювач
Гранітний фракційований або доломітовий щебінь

Фракційований

гравій або рядовий щебінь

Рядовий гравій

Щебінь низької якості,

забруднений

Кварцовий пісок обкатаної форми зерен

0,60

0,63

0,55

0,56

0,52

0,55

0,50

Рядовий пісок з вмістом пилуватих та глинистих частинок до 3%

0,63

0,66

0,58

0,61

0,35

0,38

0,52

Чистий пісок з вмістом пилуватих та глинистих частинок до 1%

0,66

0,63

0,58

0,64

0,58

0,61

0,55

Штучний пісок з рваною формою зерен

0,56

0,59

0,52

0,53

0,50

0,52

0,74

Кварцовий пісок обкатаної форми зерен

0,56

0,59

0,52

0,55

0,50

0,52

0,47

Рядовий пісок з вмістом пилуватих та глинистих частинок до 3%

0,60

0,63

0,55

0,58

0,52

0,55

0,30

Чистий пісок з вмістом пилуватих та глинистих частинок до 1%

0,63

0,66

0,58

0,61

0,55

0,58

0,52

Штучний пісок з рваною формою зерен

0,66

0,69

0,61

0,64

0,58

0,61

0,55

Примітки: 1. В чисельнику наведені значення коефіцієнта А28 для рухливих бетонних сумішей, а в знаменнику – для помірно жорстких сумішей.

2. Для 90 і 180-добового марочного віку бетону значення коефіцієнта А28 необхідно помножити на відповідний коефіцієнт росту міцності за таблицею 5.8.

3. Водопотреба піску визначається за таблицею 5.10.

Водоцементне відношення визначають за формулою:

В Ц q Vе Ц . (5.23)

Водопотребу бетонної суміші при відсутності емульгованого повітря В0 приблизно визначають за таблицями 5.3. і 5.4. З розрахунку зниження водопотреби бетонної суміші приблизно на 5 л/м3 на кожний відсоток емульгованого повітря, уточнюють витрату води на 1 м3 бетону:

В Во 0,5 Vе Во 1 0,5 Vе Ц В Ц . (5.24)

Витрата цементу (кг/м3 ):

Ц В ВЦ . (5.25)

Кількість защемленого повітря визначають за рис. 5.1.

Об’єм емульгованого повітря: Vе Ц Vе Ц .

Загальний вміст повітря розраховують за формулою (5.19).

Витрату повітряновтягувальної добавки визначають за номограмою на рис. 5.2.

Витрату крупного заповнювача визначають за формулою:

Щ(Г) 1000 V пщ(г) н.щ(г) 1 щ . (5.26)

В даному випадку коефіцієнт розсуву зерен крупного заповнювача бетонної суміші визначається в залежності від водоцементного відношення В/Ц і витрати цементного тіста (ЦТ В Ц ц , л/м3 ) за таблицею 5.9.

5.8. Коефіцієнти росту міцності бетону на різних цементах

(за даними ВНДІ ім. Б.Є.Вєдєнєєва)

Вид цементу Коефіцієнт міцності бетону К у віці, діб
7 28 90 180
Алітові портландцементи 0,67…0,73 1,00 1,10…1,25 1,30…1,40
Звичайні портландцементи 0,60…0,70 1,00 1,15…1,35 1,30…1,50
Шлакопортландцемент з добавкою основних шлаків 0,40…0,50 1,00 1,35…1,65 1,55…1,90
Пуцолановий портландцемент з добавкою туфу 0,30…0,60 1,00 1,45…1,75 1,55…1,90
Пуцолановий портландцемент з добавкою опоки 0,50…0,60 1,00 1,25…1,55 1,40…1,65
Алюмінатні портландцементи 1,00 1,10…1,14 1,18…1,30

5.9. Оптимальне значення коефіцієнту

Витрата цементного тіста ЦТ, л/м3 Водоцементне відношення, В/Ц
0,35 0,40 0,45 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00
200 1,08 1,07 1,07 1,12 1,15 1,17 1,19 1,21
250 1,18 1,18 1,19 1,26 1,29 1,33 1,35 1,38
300 1,29 1,30 1,31 1,41 1,46 1,50 1,54 1,54
350 1,41 1,43 1,48 1,58 1,65
400 1,54 1,57 1,61

Примітки: 1. В таблиці 5.9. наведені значення при використанні заповнювачів з порожнистістю в пухконасипному стані Vп = Vщ = 40%, питомою поверхнею Uп = 175 см2 /см3 і вмістом емульгованого повітря Vе =0.

2. Із зростанням Vе на 1% зростає на 0,025.

3. Із зростанням порожнистості піску Vп на 1% зменшується на 0,014.

4. Із зростанням порожнистості крупного заповнювача Vщ на 1% зменшується на 0,01.

5. Із зростанням питомої поверхні піску Uп на 10 см2 /см3 зменшується на 0,004.

6. Питома поверхня піску визначається за таблицею. 5.7.

5.10. Водопотреба і питома поверхня окремих фракцій кварцового піску

Показник Розмір фракцій піску, мм
<0,14

0,14…

...0,315

0,315... ...0,63

0,63…

...1,25

1,25…

...2,5

2,5…

...5,0

Водопотреба за методом Баженова, Вп , % 25,85 12,42 6,58 3,17 1,94 1,76
Питома поверхня піску за усередненими даними А.Я.Яшвілі, см2 /см3 691,65 341,85 174,9 87,45 49,02 19,61

Витрата дрібного заповнювача кг/м3 :

П . (5.27)

3. Експериментальне уточнення розрахункового складу бетону з повітряновтягувальними добавками

На пробному замісі при розрахунковому складі бетону і постійному водоцементному відношенні шляхом регулювання водовмісту бетонної суміші добиваються необхідної легковкладальності. При цьому слід враховувати необхідне зменшення осадки конуса бетонної суміші з повітряновтягувальними добавками для заданої легковкладальності (таблиця 5.11.).

5.11. Осадка конуса бетонних сумішей однакової легковкладальності

Вид бетонної суміші Осадка конуса ОК, см
Бетонна суміш без повітряновтягувальних добавок 2…4 4…8 8…12
Бетонна суміш з повітряновтягувальними добавками на звичайних пісках середньої крупності 1…3 3…6 6…10
Бетонна суміш з повітряновтягувальними добавками на дрібнозернистих пісках 1…2 2…5 5…8

При відкоригованій потребі повітря бетонної суміші виконують перерахунок складу і, регулюючи витрату повітряновтягувальної добавки, домагаються потрібного вмісту повітря при випробуванні на компресійному вимірювачі повітря. Прискорено відкоригувати вміст повітря можна порівнянням фактичної і розрахункової середньої густини. Розрахункова середня густина бетонної суміші (кг/м3 ):

Щ 1000 . (5.28)

Цементно-водне відношення уточнюють шляхом виготовлення трьох серій зразків-кубів з відкоригованою витратою води і кількістю повітряновтягувальної добавки при різних витратах цементу в наступній серії: Ц1 = Ц; Ц2 = 0,9Ц; Ц3 = 1,1Ц, де Ц = В/(В/Ц) – розрахункова витрата цементу при відкоригованій водопотребі бетонної суміші.

Після визначення міцності зразків в потрібному віці будують залежність Rб = f(Ц/В), по якій коригують цементно-водне відношення, і отже, витрату цементу. Остаточні значення В/Ц і Ц повинні задовольняти проектним вимогам міцності і морозостійкості.

П р и к л а д 2 . Розрахувати гідротехнічний бетон з проектною міцністю Rб = 20 МПа у віці 180 діб марки F200 при ОК = 3 см. Вихідні матеріали: портландцемент М400 (Сз А=6%); дрібний заповнювач – кварцовий пісок з водопотребею Вп =9,5%, дійсною густиною ρп =2,56 г/см3 , насипною густиною ρн.п. =1,42 т/м3 і питомою поверхнею Uп =218см2 /см3 ; крупний заповнювач – щебінь рядовий фракції 5-40 мм, дійсна густина ρщ =2,61 г/см3 , насипна густина ρн.щ. =1,45 т/м3 , повітряновтягувальна добавка – СНП.

Визначаємо коефіцієнт А відносно до 180-добового віку (таблицями 5.7., 5.8.):

А К А28 1,4 0,55 0,77

Водоповітряноцементне відношення знаходимо за формулою:

q А Rц Rб 0,5 А Rц 0,77 40 20 0,5 0,77 40 0,87

Визначаємо повітряно цементне відношення. За таблицею 5.6.

коефіцієнт К=170, а величину Fk знаходимо за формулою:

F к lg F R 1 lg 200 170 1 0,336 ,

тоді

Vе Ц Fк q 0,27 0,04 0,336 0,87 0,27 0,04 0,16

Водоцементне відношення:

В Ц q Vе Ц 0,87 0,16 0,71

Для розрахунку водопотреби бетонної суміші (В) за таблицею 5.3. знаходимо водопотребу (Во ) для бетонної суміші без повітряновтягувальних добавок Во = 165 + 10 = 175 кг/м3 , потім визначаємо потрібну кількість води (формула 5.24):

В Во 1 0,5 Vе Ц В Ц 115 1 0,5 0,16 0,71 156 кг/м3

Витрата цементу:

Ц В В Ц 156 0,71 220 кг /м3

Визначаємо кількості емульгованого повітря:

Vе Vе Ц Ц 0,16 220 35,2 л/м3 3,5%

Загальна кількість повітря в суміші:

Vо Vе Vз 3,5 0,8 4,3% 43 л/м3 ,

де кількість защемленого повітря Vз 0,8% визначається за рис. 5.1.

Для визначення витрати щебеню визначаємо його порожнистість:

Потім за таблицею 5.9. при В/Ц = 0,71 з урахуванням поправок і інтерполяцій визначаємо:

1,24 0,025 3,5 0,014 0,45 0,40 0,01 0,44 0,40 1,33

Витрату щебеню визначаємо за формулою:

Щ 1000 V пщ н.щ 1 щ 1000 1,33 0,44 1,45 1 2,61 1271 кг /м3

Витрату піску визначаємо за формулою:

П 1000 Vо Ц ц В в Щ щ п 1000 43 220 3,1 156 1,0 71 2,61 2,56 622 кг /м3

Витрату повітряновтягувальної добавки СНП 0,06 кг/м3 знаходимо за номограмою на рис. 5.2.

Завдання 2: запроектувати склад гідротехнічного бетону з добавкою СНП для з/б конструкцій водогосподарського призначення згідно вихідних даних, наведених в таблиці. Характеристики заповнювачів взяти з прикладу 2.

Конструкція Клас бетону за міцністю Марка бетону Марка цементу
за водонепроникністю

за морозо-

стійкістю

Труби напірні В35 W8 F300 600
Труби безнапірні В25 W4 F200 500
Кільця колодязів В12,5 W2 F200 400
Елементи резервуарів В15 W2 F200 400
Плити для лицювання каналів В12,5 W4 F200 500
Плити дорожні В25 W2 F400 500
Бруківка В30 W2 F400 600
Бордюрний камінь В30 W2 F200 500

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 7

Властивості бетонної суміші. Міцність бетону

Д о с л і д 1 . Приготування бетонної суміші та визначення її рухливості

Засоби випробування: конус, металева лінійка, кельма, штиковка, завантажувальна воронка, гладкий металевий лист розміром не менше 700х700 мм.

Для дослідного замісу зважують матеріали з розрахунку отримання 7 л бетонної суміші. Зважену кількість піску розмішують, добавляють необхідну кількість цементу та перемішують до отримання однорідної суміші. Потім добавляють крупний заповнювач і всю суху суміш старанно перемішують, після чого вливають воду за два рази при енергійному перелопачуванні бетонної суміші до досягнення однорідності. Тривалість перемішування від моменту затворення водою повинна складати 4…5 хв. Бетонну суміш можна також виготовити в лабораторному бетонозмішувачі.

Рухливість бетонної суміші характеризується величиною осадки конуса (в см), сформованого з бетонної суміші. Рухливість визначають з допомогою стандартного конуса висотою 300 мм з внутрішнім діаметром нижньої основи 200 мм і верхньої 100 мм, встановленого на рівній поверхні. Внутрішню поверхню конуса до випробування змочують водою. Укладання бетонної суміші виконують за три прийоми шарами однакової висоти, ущільнюючи суміш кожний раз штикуванням 25 разів штиковкою діаметром 16 мм і довжиною 600 мм. Під час штикування форму притискають до поверхні. Після заповнення конус обережно піднімають на протязі 3…5 с. строго вертикально і встановлюють поряд з відформованою сумішшю. Осадку конуса бетонної суміші визначають, поклавши металеву лінійку ребром поверх форми і вимірюючи з точністю до 0,5 см відстань від нижньої грані лінійки до верху бетонної суміші.

Якщо рухливість бетонної суміші буде меншою за необхідну, то заміс коригують, додаючи по 5…10% води і цементу. Коли рухливість більша заданої, то добавляють по 5…10% піску та щебеню (гравію). Після чого суміш знову перемішують на протязі 5 хв., і заново визначають її рухливість. Склад бетону коригують до отримання заданої рухливості.

Завдання 3: визначити рухливість бетонної суміші складу, обчисленого в завданні 1.

Завдання виконують за наведеною вище методикою. Витрату компонентів розраховують на заміс 7 л. Результати заносять до журналу за наступною формою:

спроби

Витрата компонентів Ц/В ОК, см
цемент вода пісок щебінь добавка
1
2
3

Завдання 4: визначити і порівняти рухливість бетонної суміші з цементно-водним відношенням 1,5; 2,0; 2,5. Витрату води і долю піску прийняти постійними.

Результати заносять до журналу за наступною формою:

спроби

Витрата компонентів Ц/В ОК, см
цемент вода пісок щебінь добавка
1
2
3

Завдання 5: визначити і порівняти рухливість бетонної суміші складу, аналогічного завданню 3 з добавкою ЛСТ (0,2% від маси цементу) та С-3 (0,7%).

Результати заносять до журналу за наступною формою:

спроби

Витрата компонентів Ц/В ОК, см
цемент вода пісок щебінь добавка
1
2
3

Д о с л і д 2 . Визначення жорсткості бетонної суміші

Засоби випробування: прилад для визначення жорсткості, лабораторний вібромайданчик, конус, металева лінійка, кельма, штиковка, завантажувальна воронка, гладкий металевий лист розміром не менше 700х700 мм.

Жорсткість бетонної суміші характеризується часом вібрування в секундах, необхідним для вирівнювання та ущільнення попереднього сформованого конуса бетонної суміші в приладі для визначення рухливості. Визначення жорсткості бетонної суміші можна виконати також спрощеним методом за Б.Г.Скрамтаєвим.

На вібромайданчику встановлюють і закріплюють форму розміром 200 200 200 мм. У форму вставляють конус і заповнюють його бетонною сумішшю, як вказано у досліді 2. Потім конус знімають і вмикають вібромайданчик, одночасно вмикаючи секундомір. Вібрування проводять до тих пір, доки бетонна суміш не заповнить всі кутки форми, а поверхня її не стане горизонтальною. Час (в секундах), необхідний для вирівнювання поверхні бетонної суміші в формі, помножений на 1,5 характеризує жорсткість бетонної суміші. Показник жорсткості обчислюють з точністю до 5 сек. Коригування жорсткості проводять аналогічно коригуванню рухливості.

Завдання 6: визначити жорсткість бетонної суміші складу, обчисленого в завданні 2, а також з добавкою СДО (0,02%).

Дослід виконують за наведеною вище методикою. Результати визначення заносять до журналу за наступною формою:

спроби

Витрата компонентів Ц/В Ж, сек.
цемент вода пісок щебінь добавка
1
2
3

Д о с л і д 3 . Визначення густини бетонної суміші Засоби випробування: мірний циліндр, терези.

Густину бетонної суміші визначають в циліндричному мірному посуді об’ємом 5 або 15 л (в залежності від максимальної крупності заповнювача відповідно 40 та 70 мм).

При ущільненні ручним способом, штикуванням, мірний посуд заповнюють бетонною сумішшю приблизно рівними порціями в три шари. Кожний шар штикують рівномірно по всій площі стальним стержнем, причому кількість штикування на один шар для посуду 5 та 15 л відповідно дорівнює 16 та 35. Нижній шар бетонної суміші штикують на всю товщину шару, при штикуванні наступних шарів стержень повинен проникнути у лежачий нижче шар на глибину не більше 2…3 см. При ущільненні механічним способом – вібруванням – посуд заповнюють бетонною сумішшю, встановлюють та закріплюють на лабораторному вібромайданчику, після чого вібрують до моменту появи на поверхні бетонної суміші цементного молока. Протягом вібрування в циліндр невеликими порціями додають бетонну суміш. По закінченні ущільнення вібромайданчик вимикають, надлишок бетонної суміші зрізають стальною лінійкою і поверхню вирівнюють врівень з краями мірного посуду.

Посуд з бетонною сумішшю зважують з точністю до 1 г і густину ρб.см. (кг/м3 )обчислюють за формулою:

б.см. m m1 V , (5.29)

де m – маса мірного посуду з бетонною сумішшю, г; m1 – маса

мірного посуду без суміші, г; V – об’єм мірного посуду, дм3 .

Густину бетонної суміші визначають двічі для кожної проби бетонної суміші і обчислюють з округленням до 10 кг/м3 як середнє арифметичне значення результатів двох визначень густини суміші з однієї проби, які відрізняються між собою не більше, ніж на 5% меншого значення. При більшому розходженні результатів визначення повторюють на новій пробі бетонної суміші.

Завдання 7: визначити середню густину рухливої та жорсткої бетонних сумішей , а також бетонні суміші з добавкою СДО.

Завдання виконують паралельно із виконанням завдань 3 і 6.

Результати заносять до журналу за наступною формою:

спроби

Витрата компонентів Ц/В

0,

кг/м3

цемент вода пісок щебінь добавка
1
2
3

Д о с л і д 4 . Виготовлення зразків-кубів

Засоби випробування: форми-куби, лабораторний вібромайданчик.

З відкоригованого замісу бетонної суміші виготовляють серію зразків, яка складається з трьох кубів. Розміри зразків залежать від найбільшої крупності заповнювача (таблиця 5.12.).

5.12. Залежність розміру бетонних кубів від крупності щебеню

Днайб. , мм 20 40 70
Найменший розмір ребра зразка, мм 100 150 200

Форми для зразків перед укладкою суміші повинні бути вичищені, міцно скріплені гвинтами, а їх внутрішні поверхні змащені. Форму, заповнену бетонною сумішшю з деяким надлишком встановлюють на вібромайданчик, закріплюють затискачами і вібрують до закінчення осідання суміші, вирівнювання поверхні і появи на ній цементного молока. Час вібрування повинен бути не менший за показник жорсткості, збільшений на 30 сек. Зразки після ущільнення зберігають першу добу у формах під вологою тканиною, а решту 27 діб після розпалубки – в спеціальній камері, де створюють вологість W>90% і температуру 20 2 о С. При відсутності такої камери зразки після розпалубки 27 діб можна зберігати у вологій тирсі або у вологому піску. Завдання 8: заформувати зразки-куби для визначення марки бетону. Водоцементне відношення прийняти рівним 1,5; 2,0; 2,5. Склад бетонної суміші такий ж, як у завданні 4.

Д о с л і д 5 . Визначення межі міцності бетону на стиск Засоби випробування: гідравлічний прес, щупи, перевірочні лінійки, прилад для визначення неплощинності опорних поверхонь зразків.

Зразки, які зберігались у стандартних умовах визначений час, підлягають випробуванню. Випробуванню не підлягають зразки, які мають на гранях раковини та каверни.

Зразки повинні вийматись з камери нормального твердіння не раніше, ніж за 1 год до моменту їх випробування. Перед випробуванням зразки-куби оглядають, вимірюють та зважують. До виконання обміру визначають робоче положення зразка, вибираючи опорні грані так, щоб стискаюча сила при випробуванні була напрямлена паралельно шарам укладки суміші в форму. Напливи бетону на ребрах опорних граней зчищають напилком.

Для кожного зразка визначають:

1. Робочу площу перерізу зразка (F) см2 як середнє арифметичне площ обох опорних граней зразка з округленням до 0,1 см2 .

2. Висоту зразка в см, як середнє арифметичне з двох вимірювань по протилежних гранях у робочому положенні зразка з округленням до 1 мм.

3. Об’єм зразка в см3 , обчислений як добуток робочої площі перерізу на висоту зразка з округленням до 1 см3 .

4. Масу зразка в грамах з точністю до 10 г.

5. Середню густину зразка з округленням до 0,01 г/см3 .

Зразки встановлюють на нижню опорну плиту, центруючи по осі преса і прикладають навантаження, швидкість росту якого 0,6 0,2 МПа. Зразки доводять до повного руйнування. Межу міцності бетону на стиск (Rст в МПа) кожного зразка обчислюють як кратне від ділення величини руйнівного навантаження (Pmax ) на робочу площу перерізу зразка. Отриманий результат приводять до міцності зразка стандартного розміру 200 200 200 мм для гідротехнічного бетону і 150 150 150 мм для звичайного важкого бетону, множачи на відповідний коефіцієнт. Для зразків розміром 100 100 100 мм перевідний коефіцієнт К=0,85 для гідротехнічного бетону і К=0,95 для важкого бетону.

Знаючи вік випробуваних зразків і їх межу міцності на стиск, можна орієнтовно знайти марку бетону за формулою:

R28 Rn lg28 lgn, (5.30)

де R28 – марочна міцність; Rn – міцність зразків на стиск у ві-

ці n діб (n 3 ).

Завдання 9: визначити і порівняти міцність бетону на стиск 3-х серій зразків з різним цементно-водним відношенням.

Результати заносять до журналу за наведеною нижче формою і будують графік залежності R=f (Ц/В):

серії, зразка

Тривалість тве-

рдіння, діб

Ц/В Площа, см2

Руйнуюче наван-

таження, кN

Міцність на стиск, Rі ,

МПа

Середня міцність

Rсер ,

МПа

Міцність в віці 28

діб, R28 ,

МПа

І – 1
І – 2
І – 3
ІІ – 1
ІІ – 2
ІІ – 3
. . .

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 10: визначити міцність бетону на стиск одного складу, але з різною тривалістю твердіння.

Результати заносять до журналу за наведеною нижче формою і будують графік залежності R=f ( ):

спроби

Тривалість твердіння, діб

Площа зразка,

А, см2

Руйнівне навантаження, кN Міцність на стиск, МПа
1
. . .
n

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 6 . Визначити міцність бетону еталонним молотком К.П.Кашкарова.

Засоби випробування: еталонний молоток К.П.Кашкарова (рис. 5.3.), еталонні стержні довжиною 100-150 мм з круглої пруткової сталі ВСт3сп2 чи ВСт3пс2 діаметром 12 мм з тимчасовим опором розриву 420-460 МПа, вимірювальний інструмент (кутовий масштаб, вимірювальна лупа, штангенциркуль).

Суть методу полягає в визначенні співвідношення діаметрів відбитків, одночасно отриманих в процесі випробовування на бетоні та сталевому еталонному стержні. Метод використовується для визначення міцності бетону в діапазоні 0,5-50 МПа.

Дослідження бетону проводять на ділянці конструкції, межі

якої повинні знаходитись на відстані не менше 50 мм від краю конструкції. Вологість бетону на випробувальній ділянці не повинна відрізнятись від вологості бетону зразків, які випробували при побудові поділкової залежності, більше ніж на 30%.

Удар по бетону при випробуванні наносять перпендикулярно до поверхні, що випробовується. При цьому удар можна наносити самим еталонним молотком або звичайним молотком по головці еталонного молотка. Удар слід наносити зусиллям, яке забезпечує отримання відбитку на бетоні розміром 0,3-0,7 діаметру кульки, який рівний 15,88 мм, і найбільшого розміру відбитку на еталоні не менше 2,5 мм. Відстань між відбитками повинна бути не менше 30 мм на бетоні і 10 мм на еталонному стержні. Розміри відбитків вимірюють з похибкою не більше 0,1 мм. На ділянці конструкції чи зразку проводять не менше 5 випробувань.

Для полегшення вимірювань відбитків удар по бетону рекомендується наносити через лист копіювального та білого паперу.

Величину непрямої характеристики міцності бетону для ділянки конструкції обчислюють за формулою: dб

Н , (5.31)

де d – сума діаметрів відбитків на бетоні, мм; d – сума

діаметрів відбитків на еталоні, мм.

Міцність бетону на стиск на ділянці конструкції визначається по величині непрямої характеристики Н , використовуючи поділкову залежність ―відношення величини відбитків на бетоні та еталоні – міцність‖. Завдання 11: визначити міцність бетонних зразків-кубів з різним цементно-водним відношенням за допомогою еталонного молотка

К.П.Кашкарова, а потім – руйнівним методом. Порівняти Результати заносять до журналу за наступною формою:

зразка

Ц/В Діаметр відбитка, мм, на

Міцність неруйнівним методом,

МПа

Пло-

ща, А,

см2

Руйнівне наванта-

ження, кN

Міцність руйнівним

методом,

МПа

бетоні еталоні
1
. . .
n

Контрольні запитання

1. Дати визначення бетону і бетонної суміші.

2. Навести класифікацію важких та гідротехнічних бетонів.

3. Перерахувати вихідні дані для проектування складу бетону.

4. Привести рекомендовані марки цементів для бетонів різної міцності.

5. Навести формулу Боломея-Скрамтаєва та значення коефіцієнтів А і А1 .

6. Назвати необхідні умови для визначення витрати заповнювачів.

7. Вказати головні відмінності номінального складу бетону від виробничого.

8. Викласти методику визначення та коригування легкоукладальності бетонної суміші.

9. Навести формули для розрахунку виробничого складу бетонної суміші.

10. Навести формули коефіцієнта виходу бетону, витрати матеріалів на заміс.

11. Викласти методику випробування зразків бетону на стиск.

12. Навести залежність міцності бетону від часу.

13. Вказати марки звичайного та гідротехнічного бетону за морозостійкістю, водонепроникністю, міцністю на стиск та розтяг.

14. Перерахувати основні фактори та вказати характер їх впливу на легкоукладальність бетонної суміші та міцність бетону.

6. БУДІВЕЛЬНІ РОЗЧИНИ

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 8

Властивості будівельних розчинів

Д о с л і д 1 . Визначення рухливості розчинної суміші Засоби випробування: прилад для визначення рухливості (рис. 6.1.), частина якого занурюється в розчин і закінчується еталонним конусом із масою 300 2 г, ємності для зберігання проби (не допускаються вироби з алюмінію або оцинкованої сталі).

Рухливість свіжопідготовленого розчину характеризує його здатністю розтікатися під дією власної ваги. Вона визначається глибиною занурення еталонного конуса в розчин. Об’єм проби повинний бути не меншим 3 л.

Залежно від рухливості розчинні суміші поділяються на марки згідно таблиці 6.1.

6.1. Марки розчинної суміші за рухливістю

Марка ро- Рухливість, см Призначення розчинної суміші

зчинної

суміші за

рухливістю

П4 Від 1 до 4 включно Бутова кладка, ущільнена вібруванням
П8 Вище 4 до 8 включно Бутова кладка звичайна з порожнистої цегли і каменів, монтаж стін з крупних блоків і панелей, розшивання горизонтальних і вертикальних швів в стінах з панелей і блоків, облицювальні роботи
П12 Вище 8 до 12 включно Кладка із звичайної цегли і різного виду каменів, штукатурні і облицювальні роботи
П14 Вище 12 до 14 включно Заповнення порожнин в бутовій кладці

Для дослідження свіжопідготовлений розчин перемішують, наповняють ємність, приблизно на 1 см нижче її країв, ущільнюють 25 разів шляхом штикування сталевим стержнем діаметром 10-12 мм і струшують ємність 5-6 разів легким постукуванням об стіл.

Прилад для визначення рухливості встановлюють на горизонтальній поверхні (столі) і перевіряють свободу ковзання стержня конусу в тримачі. Вістря конусу приводять у положення зіткнення з поверхнею розчину в ємності, закріплюють стержень конусу пусковим гвинтом і записують перший відлік по шкалі. Потім відпускають пусковий гвинт, надаючи конусу можливість вільно занурюватися в розчин, і по закінченні занурення конуса записують другий відлік по шкалі. Гли-

Рис. 6.1. Прилад для визначення рухливості розчинної суміші (конус СтройЦНИЛа): 1 – посудина для розчинної суміш – затискний гвинт; 4 – шкала; 5 стержень; 6 – стійка; 7 – тримачі.

бина занурення конуса в розчин, см, визначається як різниця між другим і першим відліком.

Рухливість обчислюють як середнє арифметичне двох дослідів. Завдання 1: виготовити розчини, придатні за рухливістю для цегельної кладки, заповнення швів між панелями й іншими збірними елементами, віброваної бутової кладки.

Визначають рухливість розчинів складу, заданого викладачем, за наведеною вище методикою. При необхідності коригують склад для досягнення необхідної рухливості. Результати заносять до журналу за наступною формою:

Склад розчинної суміші:

Ц= __________; В= __________; П= __________ на 1м3 піску

замісу

Витрата компоненті в, кг Рухливість, см
Ц В П

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 2: визначити вплив на рухливість цементно-піщаних розчинів складу 1:3 добавки вапняного тіста в кількості 0,2, 0,4, 0,6 частини по об'єму.

Виготовляють розчини пропонованого складу і визначають їх рухливість за наведеною вище методикою. Результати заносять до журналу за наступною формою:

замісу

Витрата компонентів, кг Рухливість, см
Ц В П Д

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 2 . Визначення водоутримувальної здатності Засоби випробування: прилад для визначення водоутримувальної здатності, (рис. 6.2.), прилад для визначення рухливості, посуд для збереження проби.

Водоутримувальна здатність розчинної суміші, яка визначається в лабораторних умовах, повинна бути не меншою: 90% – при приготуванні в зимових умовах; 95% при приготуванні в літніх умовах.

Водоутримувальна здатність розчинної суміші, яка визначається на місці проведення робіт, повинна бути не менш 75% водоутримувальної здатності, встановленої в лабораторних умовах.

Свіжоприготовлений розчин повинен утримувати у своєму складі достатню для твердіння гідравлічного в’яжучого кількість води в умовах інтенсивного відсмоктування її пористим матеріалом (основою). Здатність розчину утримувати вологу визначається за допомогою спеціального приладу, що складається з фарфорової або метале-

Рис. 6.2. Прилад для визначення водоутримуючої здатності розчинної суміші:

1 – конічна колба; 2 – гумова воронка з фільтром; 4 – кран; метр; 6 – відвідна трубка, що з’ вакуум-насосом.

вої лійки з внутрішнім діаметром 154-156 мм, висотою 60 мм і з фільтру з діаметром отворів 1,4-1,6 мм. Прилад має вимірник розрідження і повітряний насос, за допомогою якого можна створити розрідження в 6500 Па.

Перед початком досліду визначають рухливість розчину. Потім на фільтруючу поверхню лійки розстелюють фільтрувальний папір, на який кладуть розчин товщиною 3 см. Після цього розчин зневоднюють на протязі 1 хв. і кладуть у вільний посуд. Дослід повторюють три рази, відбираючи проби одну за іншою. Потім, ретельно перемішавши зневоднені порції (проби) розчину, знову визначають його рухливість.

Показник водоутримувальної здатності:

П100 , (6.1.)

де ПК – рухливість розчину після вакуумування, см; ПК 1

– рухливість розчину перед вакуумуванням, см.

Завдання 3: визначити водоутримувальну здатність цементнопіщаного розчину без добавки і з добавкою 10, 20, 30 % від маси цементну золи-виносу.

Використовуючи наведену вище методику, визначають водоутримувальну здатність розчинів різного складу. Результати заносять до журналу за наступною формою:

замісу

Витрата компонентів, к г

Водоутримувальна

здатність,

%

Ц В П З

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 3 . Визначення розшаровуваності

Засоби випробування: прилад для визначення розшарування (рис. 6.3.), лабораторний вібромайданчик, прилад для визначення рухливості, ємності для зберігання розчинної суміші.

Розшаровуваність розчинної суміші повинна бути не більшою 10%. Її визначають за допомогою приладу, який представляє собою циліндричну сталеву форму, що складається з трьох частин однакової висоти: двох кілець і циліндру (з дном і фланцями), зібраних на гумових прокладках і стягнутих двома тягами.

Форму заповнюють свіжоприготовленим розчином в один прийом врівень з краями, закривають кришкою, потім піддають вібрації на вібромайданчику протягом 30 с., після чого кришку знімають. Амплітуда коливань вібромайданчику в завантаженому стані повинна бути 0,35...0,5 мм, а частота – 2800...3000 коливань за хвилину.

Рис. 6.3. Прилад для визначення розшарування розчинної суміші:

1 – форми-кільця; 2 – платформи для зсування форм-кілець з розчином; 3 – форма-циліндр.

Після вібрування розчин, який знаходиться у верхньому кільці та циліндрі викладають в окремі ємності. Розчин, який знаходиться в нижньому кільці, для дослідів не використовують. Потім з кожної ємності, після ретельного перемішування протягом 30 с. беруть пробу для визначення рухливості розчину.

Об’єм зануреної в розчин частини конусу визначають з похибкою до 1 см3 :

Глибина занурення конусу, см 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Об’єм занурення конусу, см3 0,5 1,9 4,4 8,7 15 24 36 51 60 93 120 153

Потім вираховують різницю об’ємів занурення конусу. Проміжні значення занурення конусу, см3 , приймаються по інтерполяції.

Розшаровуваність розчинної суміші, см3 , вираховують як середнє арифметичне двох дослідів.

Завдання 4: визначити розшаровуваність цементно-піщаних розчинів одного складу, виготовлених на середньому і дуже дрібному піску.

Виготовляють розчини вказаного складу, визначають їх розшаровуваність. Результати заносять до журналу за наступною формою:

Склад розчинної суміші:

Ц= __________; В= __________; П= __________ на 1м3 піску.

Модуль крупності піску:

Мкр1 = _______________ ; Мкр2 = _______________

замісу

Мкр піску Витрата компонен тів, кг Розшарування, см3
Ц В П

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Завдання 5: порівняти розшарування цементно-піщаних розчинів без добавки і з введенням добавки золи-виносу.

Результати для виконаних дослідів заносять до журналу за наступною формою:

замісу

Витрата компонентів, кг Розшарування, см3
Ц В П З

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д о с л і д 4 . Визначення межі міцності розчину на стиск.

Засоби випробування: розбірні форми з сталі з піддоном і без піддону; шпатель; сталевий стержень діаметром 10-12 мм; ніж; гідравлічний прес.

Межа міцності розчину при стиску визначається на зразкахкубах з довжиною ребра 70,7 мм. На кожний термін дослідження виготовляють по три зразка розчину визначеного складу.

Зразки з розчинних сумішей з рухливістю менше 5 см виготовляють у формах із піддоном, 5 см і більш – у формах без піддона. В останньому випадку форму встановлюють на звичайну керамічну цеглу, попередньо накриту змоченим водою не проклеєним папером.

Зразки, витягнуті через 24 2 г після укладки з форм, зберігаються в камері нормального твердіння (при застосуванні гідравлічних в'язких) або в приміщенні при відносній вологості повітря 65 10 %,

Перед проведенням випробувань зразки вимірюють, а потім встановлюють на нижню плиту преса, центрують відносно його осі так, щоб основою служили грані, які стикаються з стінками форми при виготовленні зразків.

При проведенні випробувань навантаження на зразок повинно зростати безперервно з постійною швидкістю не більш 0,6 0,4 МПа в секунду до його руйнування. Досягнуте в процесі випробування максимальне зусилля приймають за величину руйнуючого навантаження.

Межа міцності на стиск вираховується для кожного зразка як частка від ділення руйнуючого навантаження на робочу площу зразка. В якості остаточного результату приймають середнє арифметичне випробування трьох зразків.

Завдання 6: визначити межу міцності зразків цементних розчинів з В/Ц 0,5; 0,6; 0,7; 0,8, виготовлених у формах із піддоном і без піддону

(в останньому випадку зразки встановлюють на керамічну цеглу). Зробити висновок про характер впливу В/Ц залежно від умов твердіння розчину.

Результати для розчину кожного складу заносять до журналу за наступною формою:

Склад розчинної суміші:

Ц= __________; В= __________; П= __________ на 1м3 піску.

Умови виготовлення зразків __________________________ .

Показник Зразок
1 2 3

Геометричні розміри, см:

поперечного перерізу (а b) висота (h)

Площа поперечного перерізу, см2
Об'єм, см3
Маса, г
Середня густина розчину, г/см3
Руйнівне навантаження, кН
Межа міцності на стиск окремого зразка, МПа
Межа міцності на стиск випробуваних зразків, МПа
Перевідний коефіцієнт
Межа міцності на стиск розчину, МПа
Марка розчину

Остаточні результати всіх випробувань зводять до таблиці за наведеною нижче формою і будують графіки R = f(В/Ц).

Умови вигото- В/Ц (Ц/В) R, МПа
влення зразків 0,5 (2) 0,6 (1,67) 0,7 (1,43) 0,8 (1,25)

Виготовлення зразків:

- на піддоні - на цеглині

Ц/В Ц/В

Висновок: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Контрольні запитання

1. Які властивості контролюються для мурувальних та опоряджувальних розчинів і чому вони дорівнюють?

2. Яка різниця між розчином та дрібнозернистим бетоном?

3. Як можна підвищити пластичність мурувальних розчинів?

7. ОРГАНІЧНІ В’ЯЖУЧІ

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 9

Властивості нафтових бітумів

Д о с л і д 1 . Визначення якості (марки) бітуму

Засоби випробування: прилад дуктилометр (рис. 7.1.), прилад ―кільце та куля‖ (рис. 7.2.), пенетрометр з голкою (рис. 7.3.), чаша металева циліндрична з плоским дном внутрішнім діаметром 55 2 мм, висотою 60 2 мм, плоскодонна скляна або металева посудина ємністю не менше 1 л та висотою не менше 15 мм над рівнем чашки, ртутний скляний термометр, водяна баня, ніж для зрізання бітуму, латунні форми для бітуму – ―вісімки‖, тальк, гліцерин, металева чаша, електроплита, скляна пластинка 150. 150 мм.

Для визначення якості бітуму необхідно визначити наступні його властивості: деформативність (дуктильність), теплостійкість і в’язкість (твердість, пенетрація).

А. Визначення деформативності

Деформативність бітумів визначають на приладі дуктилометрі (рис. 7.1.), який являє собою металеву ємність. По всій довжині ящика проходить черв’ячний гвинт з насадженими на нього двох полозок, які пересуваються по направляючому гвинту із швидкістю 5 см/хв. Ємність споряджена шкалою, по якій ковзає покажчик, закріплений на полозках.

Розтоплений бітум наливають в латунні збірні форми, в яких бітум після охолодження набуває форму видовженої цифри вісім.

Після витримування зразків бітуму на протязі 1-1,5 години в воді при температурі 25 ºС їх переносять в дуктилометр, закріплюють, видаляють бокові частини форми і розтягують. Вода в ванні дуктилометра на протязі всього часу випробування повинна мати температуру 25 ºС і цілком покривати зразок. Зразки поступово витягуються в нитку, а потім рвуться. В момент розриву відмічають видовження зразка на шкалі в см.

Випробуванню піддаються три зразки і за остаточний результат приймають середнє із трьох значень.

Рис. 7.1.