Лабы

нормальный (ГОСТ 6139-91 «Песок стандартный для испытаний цемента. Технические условия»).

Для определения консистенции цементного раствора отвешивают 1500 г песка и 500 г цемента. Высыпают их в предварительно протертую мокрой тканью сферическую чашу и перемешивают цемент с песком

лопаткой в		течение		1 мин.	Затем в центре сухой			смеси	делают лунку.
Вливают	в	нее воду		в количестве		200 г	(В/Ц = 0,4),	дают	воде впитаться в
течение	30 с		и перемешивают			смесь	в течение	5 мин.	По окончании
перемешивания			заполняют		раствором		форму-конус, установленную в
центре диска встряхивающегося столика.							Внутреннюю поверхность конуса и

диск столика перед испытанием протирают влажной тканью. Форму-конус заполняют раствором сначала наполовину высоты и уплотняют штыкованием 15 раз, затем наполняют конус с небольшим избытком и штыкуют 10 раз. После уплотнения верхнего слоя излишек раствора срезают ножом вровень с краями конуса, затем конус снимают в вертикальном направлении. Раствор встряхивают на столике 30 раз за (30 ± 5) с, после чего штангенциркулем измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.

Перед изготовлением образцов-балочек внутреннюю поверхность стенок формы и поддона слегка смазывают машинным маслом. Для уплотнения раствора подготов- ленные формы балочек закрепляют на виброплощадке, имеющей вертикальные коле- бания с амплитудой 0,35 ± 0,03 мм и частотой 2800 – 3000 кол./мин. Форму по высоте наполняют приблизительно на 1 см раствором и включают вибрационную площадку. В течение первых 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин от начала испытаний виброплощадку отключают. Форму снимают и избыток раствора удаляют ножом, смоченным водой, заглаживая поверхность образцов

вровень	с краями формы. Готовые	образцы в формах хранят 24 ± 2 ч	в
ванне с	гидравлическим затвором,	затем осторожно расформовывают	и

укладывают в ванны с водой горизонтально так, чтобы они не соприкасались друг с другом. Вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см, ее меняют через каждые 14 суток. Температура при замене должна быть 20 ± 2ºС. По истечении 27 суток образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин подвергают испытанию.

Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение из двух наибольших результатов испытаний трех образцов.

Предел прочности при сжатии определяют, используя шесть половинок балочек, полученных при испытании на изгиб. Для передачи нагрузки на

21

образцы применяют пластинки из нержавеющей стали, имеющие плоскую шлифованную поверхность размером 40х62,5 мм.

Каждую половинку балочки помещают между двумя стальными пластинками так, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры плотно прилегали к торцовой гладкой стенке образца. Образец вместе с пластинками устанавливают на нижнюю плиту гидравлического пресса и подвергают сжатию.

Предел прочности при сжатии (МПа) определяют по формуле

	Rсж = Р / F,
где Р – величина разрушающей			нагрузки, H; F – площадь		пластинки, через
которую передается нагрузка,		м².
Предел	прочности	при	сжатии	вычисляют	как	среднее

арифметическое четырех наибольших результатов испытаний шести образцов (половинок). По результатам устана- вливают марку цемента.

Результаты определения предела прочности при изгибе заносят в табл. 2. Таблица 2

№

п/п Показание прибора, МПа Среднее значение

1

2

3

Результаты определения предела прочности при сжатии заносят в табл. 3.

				Таблица 3
№	Показание	Разрушающая	Предел прочности
п/п	манометра, кН	нагрузка, Н	при
			сжатии,	МПа
			(кгс/см2)
1
2
3
4
5
6
Средняя величина Rсж = ___________кгс/см².
Предел прочности при изгибе в возрасте 28 сут. __________кгс/см².
Предел прочности при сжатии в возрасте 28 сут. __________кгс/см².
Вывод. Марка портландцемента____________________.
		22

Контрольные вопросы

1. Из каких сырьевых материалов и как получают портландцемент?

2.Назовите разновидности портландцемента по вещественному составу и прочности при сжатии.

3.С какой целью вводятся в цемент минеральные добавки?

4.Назовите основные минералы портландцемента.

5.Напишите химические реакции твердения цемента.

6.Как устанавливается марка цемента?

7. Что является причиной неравномерности изменения объема цемента?

8. Укажите начало и конец схватывания портландцемента.

23

Лабораторная работа 5

РАСЧЕТ И ПОДБОР СОСТАВА СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА

Строительным раствором называют искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания рационально подобранной смеси вяжущего вещества, мелкого заполнителя и воды. Смесь этих материалов до затвердевания называют растворной смесью.

Строительные растворы применяются для связывания в монолит кирпичной, каменной кладки или крупных изделий, например панелей, блоков при строительстве сборных жилых и промышленных зданий. Растворы используют также при декоративной отделке стен и потолков, для устройства полов, изготовления тонкостенных конструкций, для выполнения штукатурных работ, гидроизоляции помещений и других целей.

Вяжущее для приготовления строительного раствора выбирают в зависимости от его назначения и режима твердения. Вяжущим веществом чаще всего служит цемент, известь, гипс и др. Растворы, приготовленные на одном вяжущем, называют простыми ( цементные, известковые, гипсовые ), а на нескольких вяжущих – сложными ( цементно-известковые, известково- гипсовые и др.).

В качестве мелкого заполнителя для тяжелых растворов используют обычный природный песок, а также пески, полученные дроблением плотных горных пород, а для легких растворов – пемзовые, туфовые, ракушечные, шлаковые и другие пористые мелкие заполнители. Для обычной кладки кирпича, камней правильной формы, в том числе блоков, наибольший размер зерен песка не должен превышать 2,5 мм; для отделочного слоя штукатурки – не более 1,2 мм.

Растворы чаще всего изготовляют на бетонорастворных заводах или растворосмеси- тельных узлах и оттуда в виде пластичных готовых смесей доставляют к месту строительных работ.

Растворы являются в сущности мелкозернистыми бетонами, поэтому общие закономер- ности, которые определяют удобоукладываемость и прочность бетонов, распространяются и на растворы.

Однако применение растворов имеет некоторые особенности: их укладывают более тонкими слоями, чем бетоны, и обычно без механического уплотнения, на пористые основа- ния ( кирпич, легкие бетоны, пористые природные камни ), которые способны отсасывать воду.

24

Поэтому важно не только равномерно и тонким слоем распределить растворную смесь, но предохранить твердеющий слой от быстрого отсасывания воды затворения в поры и капилляры кладки, панели и др. Для обеспечения длительной водоудерживающей способ- ности растворной смеси в нее вносят добавочные порошкообразные или органические вещества.

Важнейшими свойствами строительных растворов являются прочность, а растворных смесей – подвижность и водоудерживающая способность.

По прочности на сжатие строительные растворы бывают следующих марок: 4, 10, 25, 75, 100, 150, 200, 300.

Цель работы: освоение методики расчета состава и изучение свойств строительных растворов.

Материалы и оборудование: цемент, песок, вода, добавки; стандартный конус для определения подвижности; секундомер; линейка; штыковка; мастерки; формы для изготовления образцов; гидравлический пресс для определения прочности.

Задание 1. Расчет состава строительного раствора

Чтобы рассчитать состав строительного раствора, необходимо иметь следующие исходные данные:

марку раствора Rр = _________кгс/см²; подвижность растворной смеси ОК = _________см;

активность ( марку ) цемента Rц =___________кгс/см²; среднюю насыпную плотность цемента рнц = _________г/см³;

вид и среднюю плотность минеральной добавки рд =_______г/см³; среднюю насыпную плотность песка рнп = ________г/см³; модуль крупности песка Мк = _______.

Состав сложного строительного раствора рассчитывают в такой последовательности: сначала определяют количество цемента на 1м³ песка, необходимое для раствора заданной марки, затем устанавливают количество

минеральной добавки			(известкового теста), необхо- димое для получения
удобоукладываемой		и	нерасслаивающейся растворной смеси, после этого
вычисляют ориентировочный расход воды.
Расход цемента Ц, т, на 1м³ песка вычисляют по формуле
			Ц = [ ( Rр - 4 )/ (К· Rц )] + 0,05 =___________________т,
где	Rр – заданная		марка раствора,	кгс/см²;	Rц – активность (марка)
цемента, кгс/см²;		К - коэффициент,		учитывающий качество песка: для
мелкого песка К = 0,5 – 0,7; для среднего				К = 0,8;	для крупного К = 1.
			25

Расход цемента Vц м³, на 1м³ песка подсчитывают по формуле

Vц = Ц / рнц = ________м³.

Расход известкового теста Vи, м³, на 1м³песка определяют по формуле

Vи = 0,17· ( 1 – 2 Ц ) = _______м³.

Расход известкового теста И, т,	на 1м³ песка определяют по формуле
И = Vи · ри	= ________т.

Ориентировочный расход воды В, л, на 1м³песка вычисляют по формуле В = 650 · ( Ц + И ) = _________л.

Устанавливают состав раствора в частях по объему путем деления расхода каждого компонента растворной смеси на расход цемента по объему:

Цч : Ич : Пч = Vц / Vц : Vи / Vц : 1 / Vц =

______________________ .

Найденный по расчету расход воды уточняют опытным путем. Для этого делаем пробный замес в объеме трех литров. Расход составляющих на замес по массе определяют из следующих соотношений:

Ц= 3· рц / ( Цч + Ич + Пч ) = _________________________кг;

И= 3· Ич · ри / ( Цч + Ич + Пч ) = __________________ __кг;

П = 3· Пч · рп / ( Цч + Ич + Пч ) = ________________ кг.

Задание 2. Приготовление пробного замеса

Для приготовления пробного замеса отвешивают компоненты растворной смеси (из расчета на 3 л), согласно выполненному расчету. Песок высыпают в таз, к нему добавляют цемент и тщательно перемешивают вручную мастерком в течение 3 мин, затем вводят известковое тесто и воду, после этого окончательно перемешивают смесь в течение 3 – 5 мин.

Подвижность растворной смеси определяют по погружению конуса Строй- ЦНИЛа. Однородную растворную смесь переносят в ведерко прибора, штыкуют 25 раз стержнем диаметром 10 – 12 мм и встряхивают 5 – 6 раз легким постукиванием сосуда о стол. Острие конуса приводят в соприкосновение с поверхностью раствора в сосуде и закрепляют стержень в таком положении зажимным винтом, отмечая при этом положение стрелки на шкале. Затем поворачивают зажимной винт, предоставляя конусу свободно погружаться в раствор. Через 30 с отсчитывают по шкале глубину его погружения с точностью до 1 мм.

26

Подвижность (см) определяют как среднее арифметическое двух испытаний. Второе испытание проводят с новой порцией раствора.

Задание 3. Определение марки строительного раствора

Прочность раствора на сжатие (его марка) определяется на образцах-кубах размером 7,07 х 7,07 х 7,07 см в возрасте, установленном в стандарте или технических условиях на данный вид раствора. На каждый срок испытания изготавливают три образца.

Образцы из растворной смеси подвижностью до 5 см должны изготовляться в формах с поддоном.

Форму предварительно смазывают по внутренней поверхности машинным маслом, а затем заполняют раствором в два слоя. Уплотнение слоев раствора в

каждом отделении формы производят	12 – кратным штыкованием
металлическим стержнем. После штыкования	избыток растворной смеси

срезают вровень с кроями формы влажным ножом и заглаживют поверхность Образцы из растворной смеси подвижностью 5 см и более изготавливают в

формах без поддона.

Смазанную по внутренней поверхности машинным маслом форму устанавливают на кирпич, покрытый бумагой, смоченной в воде. Кирпичи перед употреблением должны быть притерты вручную один о другой для устранения резких неровностей. Кирпич применяют глиняный обыкновенный, с влажностью не более 2% и водопоглощением 10 – 15 % по массе. Формы в один прием заполняют растворной смесью с некоторым избытком и уплотняют ее путем штыкования стальным стержнем 25 раз. Избыток растворной смеси срезают ножом, смоченным водой, одновременно заглаживая поверхность. Образцы в формах выдерживают в течение 24 ч при температуре 20+2ºС и относительной влажности воздуха 95 – 100 %. Затем образцы освобождают от формы и хранят при температуре 20+2ºС в течение 3 суток в камере нормального хранения при относительной влажности воздуха 95 – 100 %; оставшееся до испытания время – в помещении при относительной влажности воздуха 65+10%. При отсутствии камеры нормального хранения допускается хранение образцов, приготовленных на гидравлических вяжущих, во влажном песке или опилках.

Испытывают образцы на гидравлическом прессе следующим образом. Образец устанавливают на нижнюю плиту пресса так, чтобы основанием служили грани, соприкасавшиеся со стенками формы при его изготовлении.

27

	Предел прочности на сжатие каждого образца с погрешностью до 0,01
МПа	(0,1 кгс/см²) вычисляют по формуле
	R = Р / S = _________МПа ( кгс/см²),
где	Р – разрушающая нагрузка, Н (кгс);

S – рабочая площадь сечения образца, м2 (см²).

Предел прочности раствора на сжатие вычисляют как среднее

арифметическое значение результатов испытаний трех образцов.

Результаты испытаний образцов заносят в

табл. 1.

Таблица 1

№

Размеры

Объем

Масса,

Средняя

Рразр.,

Rсж,

образ-

образца,

образца,

образ-

плотность,

Н

МПа

ца

см

см³

ца, г

г/см³

(кгс/см²)

Плотное

1

2

3

Среднее

пористое

1

2

3

Среднее

Задание 4. Вычисление предела водоудерживающей

способности раствора

Предел

водоудерживающей

способности

растворной

смеси

характеризуется увеличением не менее, чем на

15%, прочности при сжатии

стандартных образцов, изготовленных в формах без дна, по сравнению с прочностью образцов, изготовленных в формах с металлическим поддоном. Если прочность образцов, твердеющих на пористом основании, оказывается ниже, считают, что растворная смесь имеет низкую водоудер- живающую способность и не обеспечит нарастание прочности.

Этот показатель растворной смеси оценивают по количеству воды, от- сасываемой из пробы растворной смеси промокательной (фильтровальной) бумагой на специальном приборе (рис.1).

28

Рис. 1. Приспособление для определения водоудерживающей способности растворной смеси.

1 — металлическое кольцо с раствором; 2 — 10 слоев промокательной бумаги; 3 — стеклянная пластина; 4 — слой марлевой ткани

Перед испытанием 10 листов промокательной бумаги размером 150x150 мм взвешивают (m1) с погрешностью до 0,1 г, укладывают на стеклянную пластину такого же размера и накрывают марлевой тканью размером 250x350 мм. Сверху на ткань устанавливают стальное кольцо и все устройство взвешивают (m3). Далее тщательно перемешанную растворную смесь ук- ладывают в металлическое кольцо вровень с краями и взвешивают (m4). Через 10 мин металлическое кольцо с растворной смесью вместе с тканью осторожно снимают с промокательной бумаги. Бумагу взвешивают (m2) с погрешностью до 0,1 г.

Водоудерживающую способность растворной смеси определяют выра- женным в процентах содержанием воды в пробе до и после эксперимента по формуле

V = 100 – [(m 2 - m1)/(m4 – m 3)] · 100,

где m1 - масса промокательной бумаги до испытаний, г; m2 - масса промокательной бумаги после испытания, г; m3 - масса установки без растворной смеси, г; m4 - масса установки с растворной смесью, г.

Водоудерживающую способность растворной смеси определяют дважды для каждой пробы растворной смеси и вычисляют как среднее арифметическое значение результатов двух определений, отличающихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения.

29

Контрольные вопросы

1. Укажите основное отличие строительных растворов от бетонов.

2. Изложите последовательность подбора состава строительного раствора.

3.Как определяется подвижность растворной смеси?

4.Что называют маркой раствора и как ее определяют?

5.Как изменится прочность раствора с увеличением и с уменьшением В/Ц?

6.Чем отличаются штукатурные строительные растворы от кладочных?

7.Каковы основные свойства строительных растворов.

8.По каким показателям оценивается водоудерживающаяся способность строительных растворов.

30