СБМЛ_2011

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Донбаська національна академія будівництва і архітектури

Кафедра технологій будівельних матеріалів, виробів та автомобільних доріг

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Будівельне матеріалознавство (спецкурс)"

Макіївка 2011

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Донбаська національна академія будівництва і архітектури

Кафедра технологій будівельних матеріалів, виробів та автомобільних доріг

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Будівельне матеріалознавство (спецкурс)"

(для студентів, що навчаються за напрямом 6.060101 "Будівництво": спеціальності "Промислове і цивільне будівництво", "Автомобільні дороги і аеродроми", "Технології будівельних конструкцій, виробів і матеріалів") Форма навчання – денна

ЗАТВЕРДЖЕНО:

на засіданні кафедри технологій будівельних матеріалів, виробів та автомобільних доріг

Протокол № 7 від

"15" березня 2011 р.

ЗАТВЕРДЖЕНО:

на засіданні науково-методичної ради

Протокол № 22 від

"21" березня 2011 р.

Макіївка 2011

УДК 691 (071)

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з будівельного матеріалознавства (для студентів що навчаються за напрямом 6.060101 "Будівництво": спеціальності "Промислове і цивільне будівництво", "Автомобільні дороги і аеродроми", "Технології будівельних конструкцій, виробів і матеріалів" денної форми навчання / Укладачі В.І. Братчун, М.М. Зайченко, О.М. Єфремов, М.С. Коннов. – Макіївка: ДонНАБА, 2011. – 32 с.

Викладено загальні відомості про ефективні будівельні матеріали та вироби, що використовуються в сучасному індустріальному і дорожньому будівництві (лужні в'яжучі речовини, портландцемент і бетон з мінеральними добавками та хімічними модифікаторами, суміші сухі будівельні модифіковані, модифікована бітумна емульсійна мастика, асфальтополімербетони, гідроізоляційні вулканізовані гумові листи-мембрани). Приведено відомості щодо вимог державних нормативно-технічних документів до цих матеріалів та виробів. Надано методики визначення основних фізико-механічних властивостей будівельних матеріалів та виробів, приведено стислий опис лабораторного устаткування, приладів та засобів вимірювальної техніки.

Укладачі: В.І. Братчун, професор (СБМЛ-6, СБМЛ-7) М.М. Зайченко, професор (СБМЛ-3, СБМЛ-4) О.М. Єфремов, професор (СБМЛ-1, СБМЛ-2) М.С. Коннов, ст. викладач (СБМЛ-5)

Відповідальний за випуск: М.М. Зайченко, професор

Рецензенти:	А.Г. Доля, професор
	В.М. Губар, доцент

Лабораторна робота № СБМЛ-1

ВИЗНАЧЕННЯ АКТИВНОСТІ ЛУЖНИХ В'ЯЖУЧИХ НА ОСНОВІ ДОМЕННОГО ГРАНУЛЬОВАНОГО ШЛАКУ ТА ЗОЛОШЛАКОВИХ ВІДХОДІВ ТЕС

1.1.Загальні відомості

Цементи лужні виготовляються на основі алюмосилікатного компоненту, взятого з ряду: доменний гранульований шлак, портландцементний клінкер, золавинесення, базальт та сполук лужних металів – натрію чи калію, що дають у водних розчинах лужну реакцію.

Цементи застосовуються для виготовлення бетонів загальнобудівельного призначення. Згідно з ДСТУ Б В.2.7-181:2009 за речовинним складом і міцністю при стиску в 28-добовому віці згідно з ГОСТ 310.4 цемент поділяють на такі типи і марки:

-ЛЦЕМ І - шлаколужний цемент (від 55 до 100 % доменного гранульованого шлаку) марки 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000;

-ЛЦЕМ II - лужний портландцемент (100 % клінкеру) марки 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000;

-ЛЦЕМ III - лужний пуцолановий цемент (від 36 до 80 % золи або базальту) ма-

рки 300, 400, 500;

-ЛЦЕМ IV - лужний шлакопортландцемент (від 36 до 89 % доменного грану-

льованого шлаку) марки 300, 400, 500, 600, 700;

-ЛЦЕМ V- лужний композиційний цемент (від 90 до 95 % сумарно доменного гранульованого шлаку і золи) марки 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000.

При виробництві цементів як лужний компонент використовуються наступні матеріали:

-сода кальцинована технічна згідно з ГОСТ 5100;

-сода кальцинована технічна з нефелінової сировини згідно з ГОСТ 10689;

-калій вуглекислий технічний (поташ) згідно з ГОСТ 10690;

-силікат натрію розчинний згідно з ГОСТ 13078;

-калію гідрат оксиду технічний згідно з ГОСТ 9285;

-натрій їдкий технічний згідно з ГОСТ 2663;

-натрію метасилікат згідно з нормативними документами, чинними в Україні;

-алюмінат натрію згідно з нормативними документами, чинними в Україні. Стандартна міцність цементів (міцність при стиску у віці 28 діб), а також рання

міцність (у віці двох або семи діб) повинні задовольняти вимоги табл. 1.1.

					Таблиця 1.1
	Марка цементу		Міцність при стиску, МПа, не менше
		2	доби	7 діб	28 діб
	300		-	15,0	30,0
	400		-	20,0	40,0
	400Р		15,0	-	40,0
	500		15,0	-	50 0
	500Р		25,0	-	50,0
	600		25,0	-	60,0
	600Р		30,0	-	60,0
	700		30,0	-	70,0
	800		30,0	-	80,0
	900		30,0	-	90,0
	1000		30,0	-	100,0

-4-

1.2.Мета і завдання роботи

Метою роботи є визначення активності лужних в'яжучих речовин, у складах яких використано техногенну сировину.

Завдання – кожна ланка студентів виконує визначення активності лужних в'яжучих речовин, що виготовлені з використанням техногенної сировини, наприклад: тонкомеленого доменного гранульованого шлаку, тонкомеленого шлаку ТЕС, дисперсної золи-винесення ТЕС і порівнюють з показником активності в'яжучої речовини на основі портландцементу.

Результати випробувань заносяться у зведену таблицю для порівняльного аналізу і висновків.

1.3.Проведення випробувань

Вихідні матеріали, засоби випробувань та допоміжні пристрої: портландцемент типу ПЦ І, тонкомелений доменний гранульований шлак, тонкомелений шлак ТЕС, дисперсна зола-винесення ТЕС, водний розчин гідроксиду натрію густиною 1,20 г/см3 (концентрація 18,2 %), ваги технічні з гирками, сферична чаша і кругла лопатка для виготовлення тіста в'яжучих, групові форми 24 шт. (або 16) для формування кубиків розміром 2×2×2 см, камера нормального тверднення, пропарювальна камера, прес гідравлічний ПС 5/10.

Порядок проведення випробувань. Готують суміші в'яжучих речовин, склади яких приведено в табл. 1.2.

									Таблиця 1.2
				Склад в'яжучих речовин
№№		Витрата сухих матеріалів, г						Витрата рідини, мл
зп	портланд-		доменний		шлак ТЕС		зола-	вода	розчин
	цемент		граншлак				винесення		NaOH
1	100		-		-		-	26	-
2	-		100		-		-	-
3	-		-		100		-	-	26
4	-		-		-		100	-

З сумішей кожного складу формують в окремих формах по три (або по два) кубики для тверднення за нормальних умов і по три (або по два) – при пропарюванні. Тверднення за нормальних умов продовжується 28 діб, пропарювання здійснюється за режимом: 2 години – зростання температури до 85-90оС, 6 годин – ізотермічне прогрівання, 2-3 години – охолодження разом з вимкненою камерою.

Зразки цементного каменю, що затверділи, випробовують на міцність при стиску в діапазоні навантаження 0-5 т. Результати випробувань заносять в табл. 1.3.

1.4.Висновки за результатами випробувань

За результатами випробувань роблять висновки про:

1.Активність лужних в'яжучих на основі доменного граншлаку, шлаку і золивинесення ТЕС, що зачинені розчином гідроксиду натрію, при твердненні за нормальних умов та при пропарюванні.

2.Активності лужних в'яжучих у порівнянні з активністю портландцементу.

-5-

								Таблиця 1.3
		Результати випробувань активності в'яжучих
№№			Границя міцності при стиску, МПа, після
складу	28 діб нормального тверднення					пропарювання
по табл.	окремі значення			середнє	окремі значення				середнє
1.2				значення					значення
1
2
3
4

Лабораторна робота № СБМЛ-2

ВПЛИВ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБАВОК НА АКТИВНІСТЬ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТУ

2.1.Загальні відомості

Активні мінеральні добавки – це порошкоподібні матеріали, які здатні за певних умов до самостійного тверднення (гідравлічні) або до хімічної взаємодії з продуктами гідратації клінкеру портландцементу – переважно з гідроксидом кальцію (пуцоланові).

Добавки-наповнювачі до цементу – це мінеральні добавки, які не впливають суттєво на процеси гідратації цементу, однак поліпшують його гранулометричний склад та/або структуру цементного каменю (ДСТУ Б В.2.7-112). Вони можуть бути інертними або мати слабкі гідравлічні чи пуцоланічні властивості.

Активні мінеральні добавки і добавки-наповнювачі застосовуються при виробництві цементу як основні або додаткові компоненти його речовинного складу. Активні мінеральні добавки поділяють на дві основні групи:

∙природні (осадового або вулканічного походження);

∙техногенні (відходи та побічні продукти промислових виробництв).

Природні активні мінеральні добавки-пуцолани осадового походження: діатоміт, трепел, опока – гірські породи, що складаються головним чином з аморфного кремнезему. До цієї ж групи відносять природний матеріал глієж – випалену глинисту породу, що утворилась в результаті підземних пожеж у вугільних пластах.

Природні активні мінеральні добавки-пуцолани вулканічного походження: вулканічні породи різного складу, різної структури і густини – вулканічний попіл, туф, цеоліт, трас, пемза, базальт, вулканічний шлак і їх різновиди.

Техногенні активні мінеральні добавки:

∙зола-винесення – побічний продукт, який одержують при спалюванні пиловидного вугілля;

∙золошлакові відходи теплоелектростанцій;

∙золошлакові суміші – полідисперсні маси з відвалів теплоелектростанцій;

∙паливний шлак;

∙мікрокремнезем – побічний продукт при виробництві кремнію і феросиліцію;

∙випалена глина; випалений сланець; відпрацьовані формувальні маси.

Добавки-наповнювачі залежно від їх хімічного складу поділяють на кремнеземні, карбонатні та інші, що не відносяться до кремнеземних або карбонатних добавокнаповнювачів, а також ті, що за фізико-механічними характеристиками та хімічним складом не відповідають окремим вимогам до активних мінеральних добавок.

-6-

Згідно з ДСТУ Б В.2.7-46-96 "Цементи загальнобудівельного призначення. Технічні умови" поділяються на п'ять типів (табл. 2.1).

Таблиця 2.1

Типи і склад цементів за ДСТУ Б В.2.7-46-96

цементуТип		Вміст основних компонентів в % маси
	Назва	позначення	клінкер	доменний граншлак	пуцолана	-зола винесення	вапняк	додаткові компоненти
І	Портландцемент	ПЦ І	95-100	-	-	-	-	0-5
	Портландцемент з до-
	бавками:
	портландцемент з доба-	ПЦ ІІ/А-Ш	80-94	6-20	-	-	-	0-5
	вкою шлаку	ПЦ ІІ/Б-Ш	65-79	21-35	-	-	-	0-5
ІІ	портландцемент з доба-	ПЦ ІІ-П	80-94	-	6-20	-	-	0-5
	вкою пуцолани
	портландцемент з доба-	ПЦ ІІ-З	80-94	-	-	6-20	-	0-5
	вкою золи-винесення
	портландцемент з доба-	ПЦ ІІ-В	80-94	-	-	-	6-20	0-5
	вкою вапняку
ІІ	композиційний порт-	ПЦ ІІ/А-К	80-94			6-20
	ландцемент	ПЦ ІІ/Б-К	65-79			21-35
ІІІ	Шлакопортландцемент	ШПЦ ІІІ/А	35-64	36-65	-	-	-	0-5
		ШПЦ ІІІ/Б	20-34	66-80	-	-	-	0-5
ІV	Пуцолановий цемент	ПЦЦ ІV/А	65-79	-	21-35		-	0-5
		ПЦЦ ІV/Б	45-64	-	36-55		-	0-5
V	Композиційний цемент	КЦ V/А	40-64	18-40	10-20		-	0-5
		КЦ V/Б	20-39	41-60	20-40		-	0-5

2.2.Мета і завдання роботи

Метою роботи є дослідження впливу мінеральних добавок з техногенної сировини на активність цементу.

Завдання – чотири ланки студентів готують склади в'яжучих речовин, в яких частина портландцементу замінена мінеральною добавкою у вигляді меленого доменного гранульованого шлаку, тонкомеленого шлаку ТЕС, дисперсної золи-винесення ТЕС або суміші доменного граншлаку з шлаком / золою-винесення ТЕС, і порівнюють показники їх активності з показником активності контрольного складу (портландцементу типу ПЦ І).

Результати випробувань заносяться у зведену таблицю для порівняльного аналізу і висновків.

2.3.Проведення випробувань

Вихідні матеріали, засоби випробувань та допоміжні пристрої: портландцемент типу ПЦ І, тонкомелений доменний граншлак, тонкомелений шлак ТЕС, дисперсна зола-винесення ТЕС, ваги технічні з гирками, сферична чаша і кругла лопатка для приготування тіста в'яжучих, групові форми 54 шт. (або 36) для формування кубиків розміром 2×2×2 см, камера нормального тверднення, пропарювальна камера, прес гідравлічний ПС 5/10.

-7-

Приготування і випробування зразків: готують суміші в'яжучих, склади яких приведено в табл. 2.2.

Таблиця 2.2

Склад і позначення цементів

№			Витрата сухих матеріалів, г
зп	Тип	портланд-	доменний	шлак ТЕС	зола-винесення	вода
		цемент	граншлак		ТЕС
1	ПЦ І	100	-	-	-
2	ШПЦ ІІІ/А	60	40	-	-
3	ШПЦ ІІІ/Б	20	80	-	-
4	ПЦЦ ІV/Б	60	-	40	-
5	-	20	-	80	-	26
6	ПЦЦ ІV/Б	60			40
7	-	20	-	-	80
8	КЦ V/А	60	20	20	-
9	-	60	-	20	20

З сумішей кожного складу формують в окремих формах по три (або по два) кубики для тверднення за нормальних умов і по три (або по два) – при пропарюванні. Тверднення за нормальних умов триває 28 діб, пропарювання здійснюється за режимом: 2 години – підвищення температури до 85-90оС, 6 годин – ізотермічне прогрівання, 2-3 години – охолодження разом з вимкненою пропарювальною камерою.

Зразки цементного каменю, що затверділи, випробовують на міцність при стиску в діапазоні навантаження 0-5 т. Результати випробувань заносять в табл. 2.3.

Таблиця 2.3

Результати випробувань активності цементів

	№№			Границя міцності при стиску, МПа, після
	складів	28 діб нормального тверднення					пропарювання
	з табл.	середнє значення			окремі	середнє значення			окремі
	2.2				значення				значення
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9

2.4.Висновки за результатами випробувань

За результатами випробувань роблять висновки про:

1.Вплив доменного граншлаку, шлаку і золи-винесення ТЕС на активність портландцементу при твердненні за нормальних умов та при пропарюванні.

2.Вплив окремого і сумісного введення добавок доменного граншлаку, шлаку і золи-винесення ТЕС на активність портландцементу при твердненні за нормальних умов та при пропарюванні.

-8-

Лабораторна робота № СБМЛ-3

ВИЗНАЧЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ СУМІШЕЙ БУДІВЕЛЬНИХ СУХИХ МОДИФІКОВАНИХ (СБСМ) ДЛЯ ОБЛИЦЮВАННЯ ПЛИТКОЮ НА НЕДЕФОРМІВНИХ ОСНОВАХ

3.1.Загальні відомості

Суміш будівельна суха модифікована – це багатокомпонентна система, яка готується шляхом дозування і ретельного перемішування мінеральних в'яжучих або полімерних зв'язуючих чи їх сумішей, заповнювачів (наповнювачів), добавокмодифікаторів та інших компонентів, що упаковується в спеціальну тару на підпри- ємстві-виробнику і змішується з водою перед застосуванням.

Добавка-модифікатор – це речовина, що надає певних технологічних властивостей розчиновим сумішам та фізико-механічних властивостей розчинам.

Згідно з ДСТУ-П Б В.2.7-126:2006 суміші класифікують: за умовами застосування (клас); видом в'яжучого; призначенням (група).

За призначенням суміші поділяються на групи, що наведені в табл. 3.1.

	Таблиця 3.1
Призначення сумішей (група)	Познака групи
Мурування цеглою	МР1
Мурування блоками та каменями з природного та штучного матеріалу	МР2
Мурування стіновими блоками (внутрішні стіни та перегородки)	МРЗ
Улаштування стяжок	СТ1.СТ2, СТЗ
Улаштування прошарків підлог	ПР1.ПР2.ПРЗ
Улаштування покриттів підлог	ПО1.ПО2
Ремонт поверхонь з бетону	РМ1.РМ2
Ремонт поверхонь з розчинів	РМЗ
Облицювання плиткою на недеформівних основах, що не працю-	ЗК1, ЗК2, ЗКЗ
ють на вигин
Облицювання плиткою на деформівних основах, що працюють на	ЗК4
вигин (балкони, тераси, підлоги тощо)
Кріплення систем теплоізоляції	ЗК5
	ЗК6
Кріплення виробів на основі гіпсового в'яжучого
Розшивка швів	РШ1, РШ2, РШЗ
Штукатурення бетонних та цегляних поверхонь	ШТ1, ШТ2
Штукатурення ніздрюватих бетонів	ШТЗ
Штукатурення декоративне та систем теплоізоляції	ШТ4
Шпаклювання поверхонь сумішшю на основі цементу	ШЦ1
Шпаклювання поверхонь сумішшю на основі гіпсу	ШГ1
Шпаклювання поверхонь сумішшю на основі полімерів	ШП1
Монтаж устаткування та конструкцій	МН1
Анкерування дрібних будівельних та оздоблювальних елементів	АН1
Улаштування жорсткої гідроізоляції	П 1
Улаштування еластичної гідроізоляції	ГІ2
Улаштування гідроізоляції систем теплоізоляції	ГІЗ
Улаштування реставраційних штукатурок	РС1.РС2

-9-

Основні показники фізико-технічних властивостей сумішей для закріплення матеріалів, розчинних сумішей та розчинів на їх основі повинні відповідати вимогам, наведеним у табл. 3.2.

Таблиця 3.2

Назва показника				Значення показника
		ЗК1		ЗК2	ЗК3	ЗК4	ЗК5	ЗК6
	Суміші
Крупність заповнювача, мм, не більше		0,8		0,8	0,63	0,63	0,8	-
Розчинні суміші
Термін придатності, хв., не менше		60		60	30	60	120	30
Відкритий час, хв., не менше		20		20	10	20	20	15
Час коригування, хв., не менше		10		10	10	10	10	10
Зміщення матеріалу, що закріплюється,		0,5		0,5	0,5	0,5	-	-
мм, не більше (тільки для стін)
Рекомендована рухомість, см		-		-	-	-	7+2	5+2
	Розчини
Міцність зчеплення з основою після:
- витримування в повітряно-сухих умовах,
МПа, не менше;		0,5		0,8	0,5	1,0	0,5	0,5
- замочування у воді, МПа, не менше;		0,5		0,8	0,5	1,0	-	-
- навперемінного заморожування і відта-
вання, 50 циклів, МПа, не менше;		-		0,7	-	1,0*	0,5	-
- температурного впливу, МПа, не менше		-		0,5	-	1,0	-	-
Прогин, мм, не менше		-		-	-	2,5	-	-
Час можливого технологічного пересуван-
ня, год, не пізніше		48		48	3	48	-	24
*після 75 циклів

3.2.Мета і завдання роботи

Метою роботи є проведення порівняльних випробувань деяких фізикомеханічних властивостей сухих будівельних сумішей, що використовуються для закріплення матеріалів, наприклад клею для керамічної плитки.

Завдання – кожна ланка студентів виконує визначення деяких фізикомеханічних властивостей клею для керамічної плитки різних фірм-виробників, наприклад: "ПОЛИМИН П-12", "CERESIT СМ-11"; "ФЕРОСИТ 101" (для облицювання стін і укладання підлог керамічною, кам'яно-керамічною плиткою та штучним каменем по бетону, цеглі та штукатурених недеформівних основах зовні та всередині приміщень з водопоглинанням облицювальних матеріалів не менше 3 %).

Результати випробувань заносяться у зведену таблицю для порівняльного аналізу і висновків.

3.3.Проведення випробувань

3.3.1.Визначення часу коригування

Час коригування положення матеріалу, що закріплюється, оцінюють як час від початку приклеювання першої плитки до моменту випробування останньої плитки, коли ще не відбулося її відривання після коригування положення.

Засоби випробувань та допоміжні пристрої: ваги з похибкою зважування ±1 г згідно з ГОСТ 29329 або ГОСТ 24104; миска пластикова з закругленим дном об'ємом

-10-