WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

Pages:   || 2 |

«. к но.Е. Минюк Д.. а ня С И ЕЛЬ Е МА Е ИАЛ ЕДЕ ИЕ. ЛА А ЫЙ АК ИК М 2 ча я Ча ь 1 ком н о ано ч но-м о ич ким о ъ ин ни м ы ши ч ны за ний лики ла ь о о азо анию о ла и ои ль аиа и ...»

-- [ Страница 2 ] --

Тонкость помола Т.П., % Заключение о качестве цемента . Определение сроков схватывания цементного теста Сроки схватывания отражают процесс гидратации цемента и начальный период формирования структуры. Скорость схватывания цемента зависит от минерального состава, тонкости помола, количества воды затворения, температуры. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания – не позднее 10 часов. В производственных условиях, при необходимости сокращения сроков схватывания цементов вводятся добавки-ускорители схватывания (СаСl2, Na2SO4) или добавки-замедлители (СДБ, мылонафт, NaCl ), замедляющие реакции гидратации цемента.

Материалы и оборудование: проба цемента, вода, прибор Вика с иглой, чаша для затворения, стандартная лопатка, мерный цилиндр, секундомер, технические весы, машинное масло, часы.

Выполнение работы. Проверяют соответствие массы подвижного стержня прибора Вика с иглой 300 г. Устанавливают прибор на нулевое показание. Смазывают машинным маслом кольцо и пластину прибора Вика. Приготавливают цементное тесто нормальной густоты в соответствии с п. 1. Время начала затворения (момент приливания воды к цементу) записывают. Иглу погружают в тесто через каждые 10 мин, передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попадала в прежнее место. В начале испытания, пока тесто находится в пластическом состоянии, во избежание сильного удара иглы о пластинку допускается слегка её задерживать при погружении в тесто.

Началом схватывания цементного теста считают время, прошедшее от начала затворения до момента, когда игла не дойдёт до пластинки на 1-2 мм.



Концом схватывания цементного теста считают время, прошедшее от начала затворения до момента, когда игла погружается в тесто на более чем на 1-2 мм.

•  • Исследование основных свойств портландцемента . Определение равномерности изменения объёма цемента Содержание свободных СаО и МgО в цементе не должно превышать соответственно 1 и 5 %.

Если в составе цемента содержатся свободные оксиды кальция и магния сверх нормы, то такие цементы неравномерно изменяют объём при твердении, так как при взаимодействии с водой происходит образование гидратов Са(ОН)2 и Мg(ОН)2, сопровождающееся увеличением объёма, что вызывает коробление или растрескивание изделий.

Материалы и оборудование: проба цемента, вода, машинное масло, чаша для затворения, стандартная лопатка, мерный цилиндр, ванна с гидравлическим затвором, пропарочный бачок, нагревательный прибор, термометр, стеклянные пластинки, нож, линейка, часы.

Выполнение работы. Из цементного теста нормальной густоты (приготовленного в соответствии с п. 1) отвешивают четыре навески по 75 г. Из каждой навески теста вручную изготавливают шарик. Затем помещают шарики на стеклянную пластинку, протёртую машинным маслом, и встряхивают на стекле до момента расплыва шариков в лепешки диаметром 7-8 см и толщиной в середине 1 см каждая. Ножом, смоченным в воде, сглаживают лепешки от краев к центру так, чтобы они имели закругленную гладкую поверхность и острые края. Приготовленные лепешки хранят в ванне с гидравлическим затвором в течение 24±2 часа с момента их изготовления при температуре 20±5 °С.

Затем лепешки снимают с пластинки, вынимают из ванны и помещают на решетчатую полку пропарочного бачка. Уровень воды в бачке должен быть выше на 4-6 см верха лепешек. Воду в бачке доводят до кипения на нагревательном приборе и кипятят в течение 3 часов.

После этого лепешки охлаждают в бачке, достают их из воды и сразу же осматривают.





Цемент выдержал испытание и соответствует ГОСТ 10178-85 на равномерность изменения объёма, если на лицевой стороне испытанных лепешек не будет радиальных, доходящих до краев, трещин или сетки мелких трещин, видимых невооружённым глазом или в лупу, а также каких-либо искривлений и увеличения в объёме (рис 2).

–  –  –

. Определение марки цемента Для оценки прочности цемента используют стандартную характеристику – марку. При определении марки учитывают предел прочности при сжатии и при изгибе. Действительный предел прочности при сжатии цементных образцов, испытанных в возрасте 28 сут, называют активностью цемента.

Согласно ГОСТ 10178 марка цемента определяется пределом прочности при изгибе образцов-балочек 40x40x160 мм и сжатии их половинок из раствора состава 1:3 по массе с нормальным песком, изготовленных и твердевших в соответствии с нормативными требованиями и испытанных через 28 сут с момента изготовления. Образцы балочек и их половинки должны иметь предел прочности при изгибе и сжатии не ниже величин, указанных в табл. 4.

Таблица 4 Марки портландцемента

–  –  –

400 40 5,5 500 50 6,0 550 55 6,2 600 60 6,5 Материалы и оборудование: проба цемента, вода, технические весы, песок, чаша для затворения, стандартная лопатка, мерный цилиндр, встряхивающий столик, форма для изготовления образцов-балочек, виброплощадка, ванна с гидравлическим затвором, машинное масло, испытательная машина МИИ-100, стальные пластинки для передачи нагрузки, гидравлический пресс.

Выполнение работы. Взвешивают 1500 г песка и 500 г цемента, высыпают их в увлажненную сферическую чашу и перемешивают лопаткой в течение 1 минуты. В центре сухой смеси делают лунку и вливают в неё 200 г воды, что соответствует В/Ц=0.4, когда вода впитается, смесь снова перемешивают в течение 1 мин, переносят её в механическую мешалку, перемешивают в течение 2.5 мин (20 оборотов чаши мешалки).

После этого определяют консистенцию раствора. Для этого растворную смесь в два приёма слоями равной толщины укладывают в установленную на встряхивающем столике форму-конус. И стеклянный диск, и форму-конус предварительно протирают влажной тканью. Каждый слой уплотняют металлической штыковкой, нижний слой штыкуют 15 раз, а верхний – 10 раз. Излишки раствора срезают ножом и форму-конус осторожно снимают вверх. Вращая ручку маховика, встряхивают столик 30 раз в течение 30 с. При этом конус из цементного раствора расплывается по площадке столика. Линейкой измеряют расплыв конуса по нижнему основанию в двух перпендикулярных направлениях. Если диаметр расплыва конуса окажется меньше 106 или больше 115 мм, то приготавливают новый раствор с большим или меньшим количеством воды, чтобы получить расплыв конуса в пределах 106мм. Водопотребность растворной смеси выражается в виде водоцементного отношения (В/Ц).

После этого изготавливают три образца-балочки в трехсекционной форме, установленной и закрепленной на лабораторной виброплощадке, которая создаёт вертикальные колебания с амплитудой 0,35 мм и частотой 2800 – 3000 колебаний в 1 мин. Все три секции формы наполняют раствором примерно на 1 см по высоте и включают виброплощадку. После •  • Исследование основных свойств портландцемента 2 мин вибрирования все секции формы равномерно небольшими порциями полностью заполняют раствором. По истечении 3 мин от начала вибрации виброплощадку выключают, снимают с неё форму, срезают излишки раствора ножом, образцы маркируют и форму с образцами помещают в ванну с гидравлическим затвором на 24±2 часа (t = 20±2 °С, W = 90 %).

После суточного хранения образцы осторожно извлекают из форм и в горизонтальном положении помещают на 27 суток в ванну с водой так, чтобы они не соприкасались друг с другом. Слой воды над образцами должен быть не менее 2 см. Через 14 сут воду меняют.

Температуру воды поддерживают все 27 суток в пределах 20±2 °С. После 28 суток хранения образцы извлекают из воды, насухо вытирают и не позднее чем через 30 мин подвергают испытанию на изгиб и сжатие.

Предел прочности образцов – балочек при изгибе определяют на приборе МИИ-100 и вычисляют как среднее арифметическое двух наибольших результатов испытаний трех образцов.

Полученные после испытаний на изгиб шесть половинок балочек сразу же испытывают на сжатие на гидравлическом прессе. Для передачи нагрузки каждую половинку балочки устанавливают в специальные пластины размерами 40x62,5 мм (площадь 25 см2). Пластины накладывают на плоскости балочек, которые при изготовлении были вертикальными.

Скорость нагрузки при испытании должна составлять 2±0,5 МПа.

Предел прочности при сжатии:

F Rс =, (15.2) ж A где F – разрушающая нагрузка, Н;

А – площадь пластинки, м2.

Средний предел прочности определяют, как среднее арифметическое четырёх наибольших результатов испытаний шести половинок балочек с точностью до 0,1 МПа.

На основании выполненных определений делается заключение о марке цемента и соответствии полученных свойств цемента требованиям ГОСТ 10187-85. В заключении также указывается область рационального применения цемента. Результаты записывают в форме таблиц.

–  –  –

Нормативные документы

1. СТБ 4.204-95. Материалы вяжущие. Номенклатура показателей.

2. СТБ 4.204-95. Цементы. Показатели качества.

3. СТБ ЕN 197-1(2). Цемент. Состав спецификации и критерии соответствия.

4. ГОСТ 30515-97. Цементы. Общие технические условия.

5. СТБ 942-93. Портландцемент безусадочный.

6. ГОСТ 25328-82. Цемент для строительных растворов. Технические условия.

7. ГОСТ 1581-96. Портландцементы тампонажные. Технические условия.

8. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.

9. ГОСТ 22266-94. Цементы сульфатостойкие. Технические условия.

10. ГОСТ 25094-94. Добавки активные минеральные для цементов.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные виды минеральных вяжущих веществ.

2. Чем отличаются «вяжущие вещества» от «вяжущих систем?»

3. Из чего и как производят портландцемент?

4. Что такое «цементное тесто нормальной густоты»?

5. Что такое «активность цемента»?

6. Как определяют тонкость помола и сроки схватывания цементов?

7. Как определяют марку портландцемента?

• 0 • ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 16

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

Цель работы: исследовать свойства растворных смесей и растворов.

Строительный раствор – искусственный камневидный материал, представляющий собой затвердевшую смесь вяжущего, мелкого заполнителя, добавок и воды.

Особенностью строительных растворных смесей является укладка тонкими слоями без интенсивного механического уплотнения, в связи с чем растворные смеси должны обладать высокой подвижностью и не содержать в своем составе крупный заполнитель.

Для приготовления растворов используют преимущественно неорганические вяжущие вещества (цементы, воздушную известь и гипсовые вяжущие), однако в дорожном строительстве и при специальных работах применяют и органические вяжущие вещества (битумные, полимерные). При классификации растворов в качестве основного могут быть взяты различные признаки.

Согласно СТБ 1307-2002 строительные растворы классифицируют по назначению, применяемым вяжущим, средней плотности. В соответствии с СТБ 1307-2002 и пособием

П1-03 к СНиП 3.04.01-87 можно выделить следующие виды растворов:

по назначению:

• кладочные;

• монтажные;

• штукатурные (в том числе для обычных и защитно-отделочных штукатурок);

• облицовочные;

• растворы для стяжек;

• специальные (гидроизоляционные, кислотостойкие, жаростойкие, акустические, теплоизоляционные, рентгенозащитные, инъекционные, тампонажные и др., к которым в зависимости от назначения предъявляют специальные требования);

по применяемым вяжущим растворы подразделяют на:

• простые (на вяжущем одного вида – цементные, известковые, гипсовые, а также полимерные, битумные и на основе растворимого стекла);

• сложные (на смешанных вяжущих – цементно-известковые, цементно-полимерные, цементно-глинистые, известково-гипсовые, битумно-полимерные и др.);

по средней плотности растворы подразделяют на:

• тяжелые (более 1500 кг/м3);

• легкие (до 1500 кг/м3).

Растворные смеси согласно СТБ 1307-2002 классифицируют по степени готовности.

Растворная смесь, готовая к применению (РСГП) – перемешанная смесь вяжущего, необходимых добавок, мелкого заполнителя и воды, полностью затворенная водой.

Растворная смесь предварительного изготовления (РСПИ) – перемешанная и частично затворенная водой до подвижности 1 – 3 см смесь вяжущего, необходимых добавок и мелкого заполнителя, дозатворяемая водой перед применением.

Растворная смесь сухая (РСС) – перемешанная смесь сухих компонентов: вяжущего, мелкого заполнителя и необходимых добавок, затворяемая водой или водной дисперсией полимеров перед применением.

Материалы для приготовления строительных растворов Вяжущие вещества. Строительные растворы изготавливают преимущественно с применением портландцемента и шлакопортландцемента, при этом расходуется до 15…20 % от общего количества выпускаемых цементов. Для экономии клинкерных цементов целесоЛабораторная работа № 16 образно выпускать специальные цементы для строительных растворов, содержащие до 70…80 % активных минеральных добавок (трепела, диатомита, пемзы, доменных шлаков, зол и др.) или добавок наполнителей (молотый кварцевый песок, известняк, пыль с электрофильтров и др.).

Наряду с этим для приготовления кладочных, штукатурных и специальных растворов используют: воздушную и гидравлическую известь, гипсовые вяжущие, растворимое стекло и смешанные вяжущие.

Для изготовления стяжек и защитных антикоррозионных покрытий используют растворимое стекло, полимерные (фурановые, фураноэпоксидные, эпоксидные и др.) и полимерцементные связующие (на основе латексов, водорастворимых смол и др.).

В дорожном строительстве в качестве вяжущего используют битумы.

Мелкий заполнитель. В качестве мелкого заполнителя для тяжелых строительных растворов применяют природные пески (кварцевые, полевошпатовые) или искусственные дробленые из плотных горных пород (граниты, известняки и др.). Для приготовления легких растворов используют пески из пористых пород (пемза, туф, ракушечник и др.) или из искусственных материалов (керамзитовые, перлитовые, аглопоритовые и др.). Крупность зерен заполнителя должна быть не более: 1,25 мм – в штукатурных растворах для накрывочного слоя и однослойных покрытий; 2,5 мм – в штукатурных растворах для обрызга и грунта; 5,0 мм – в кладочных и монтажных растворах. В отношении содержания вредных примесей пески должны удовлетворять требованиям к мелкому заполнителю для бетонов (изложенным в ГОСТ 26633-91).

Добавки. В связи с тем, что растворные смеси укладывают преимущественно тонким слоем на пористое основание, способное отсасывать воду из смеси, для сохранения удобоукладываемости и снижения вероятности их расслоения в состав смесей вводят добавки.

Добавки широко используют и при производстве работ в зимнее время. Добавки к растворам должны удовлетворять требованиям СТБ 1112-98.

В зависимости от количества входящих в состав добавок продуктов они подразделяются на однокомпонентные (ДО) и комплексные (ДК). По агрегатному состоянию добавки подразделяют на жидкие (Ж), пастообразные (П), твердые (Т). По химической природе добавки подразделяют на органические и неорганические. В зависимости от водородного показателя (значения pH ) добавки подразделяют на кислые, нейтральные и основные.

Методы испытания В соответствии с требованиями ГОСТ 5802-86 испытания строительных растворов производят раздельно для свежеприготовленных смесей и затвердевших растворов.

В первом случае определяются подвижность, средняя плотность, расслаиваемость и водоудерживающая способность, во втором – предел прочности на сжатие, средняя плотность, влажность, водопоглощение и морозостойкость.

Отбор проб для испытания производят из смесителя после окончания процесса перемешивания и на месте применения раствора из транспортных средств или рабочего ящика. Температура помещения, в котором проводят испытания, должна быть (20±2) °С, относительная влажность воздуха 50 … 70 %.

1. Определение подвижности растворной смеси Подвижность свежеприготовленного раствора, характеризуемая его способностью растекаться под действием собственной массы, оценивается измеряемой в сантиметрах глубиной погружения в нее эталонного конуса массой 300 г эталонного прибора (см. рис. 1).

–  –  –

Проведение испытаний. Величину погружения конуса определяют в следующей последовательности. Прибор устанавливают на горизонтальной поверхности и проверяют свободу скольжения штанги 4 в направляющих 6. Сосуд 7 наполняют растворной смесью на 1 см ниже его краев и уплотняют ее путем штыкования стальным стержнем 25 раз и 5-6кратным легким постукиванием о стол, после чего сосуд ставят на площадку прибора. Острие конуса 3 приводят в соприкосновение с поверхностью раствора в сосуде, закрепляют штангу конуса стопорным винтом 8 и делают первый отсчет по шкале. Затем отпускают стопорный винт. Конус должен погружаться в растворную смесь свободно. Второй отсчет снимают по шкале через 1 мин после начала погружения конуса. Глубину погружения конуса, измеряемую с погрешностью до 1 мм, определяют как разность между первым и вторым отсчетом.

Стандартом СТБ 1307-2002 установлены марки раствора по подвижности:

• Пк 1 – подвижность от 1 см до 4 см включительно;

• Пк 2 – подвижность свыше 4 см до 8 см включительно;

• Пк 3 – подвижность свыше 8 см до 12 см включительно;

• Пк 4 – подвижность свыше 12 см до 14 см включительно.

Подвижность назначают в зависимости от вида раствора, отсасывающей способности основания, технологии его нанесения и других факторов. Подвижность растворов обычно составляет: для кирпичной кладки 9…13 см, для заполнения швов между панелями и другими сборными элементами 4…6 см; для вибрированной бутовой кладки 1…3 см.

2. Определение средней плотности растворной смеси Для определения средней плотности растворной смеси пользуются специальным сосудом вместимостью 1000 мл (см. рис. 2).

Рис. 2. Прибор для определения средней плотности растворной смеси

–  –  –

где m – масса мерного сосуда с растворной смесью, г;

m1 – масса мерного сосуда без смеси, г.

Плотность растворной смеси определяют как среднее арифметическое значение результатов двух определений плотности смеси из одной пробы, отличающихся между собой не более чем на 5 % от меньшего значения.

. Определение расслаиваемости растворной смеси Расслаиваемость растворной смеси, характеризующая её связность при динамическом воздействии, определяют путем сопоставления содержания массы заполнителя в нижней и верхней частях свежеотформованного образца размерам 150x150x150 мм.

Проведение испытаний. Растворную смесь укладывают и уплотняют в форме для контрольных образцов размерами 150x150x150 мм. После этого уплотнённую растворную смесь в форме подвергают вибрационному воздействию на лабораторной виброплощадке в течение 1 мин. После вибрирования верхний слой раствора высотой (7,5±0,5) мм из формы отбирают на противень, а нижнюю часть образца выгружают из формы путем опрокидывания на второй противень. Отобранные пробы растворной смеси взвешивают с погрешностью до 2 г. и подвергают мокрому рассеву на сите с отверстиями 0,14 мм. При мокром рассеве отдельные части пробы, уложенные на сито, промывают струей чистой воды до полного удаления вяжущего. Промывку смеси считают законченной, когда из сита вытекает чистая вода. Отмытые порции заполнителя переносят на чистый противень, высушивают до постоянной массы при температуре 105 – 110 °C и взвешивают с погрешностью до 2 г.

Содержание заполнителя в верхней (нижней) частях уплотненной растворной смеси V в процентах определяют по формуле:

m V = 1 100, m2 (16.2)

–  –  –

где DV – абсолютная величина разности между содержанием заполнителя в верхне и нижней частях образца, %;

V – суммарное содержание заполнителя верхней и нижней частей образца, %.

Показатель расслоения для каждой пробы растворной смеси определяют дважды и вычисляют с округлением до 1 % как среднее арифметическое значение результатов двух определений, отличающихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения. При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе растворной смеси.

–  –  –

. Определение предела прочности раствора при сжатии Прочность раствора на сжатие должна определяться на образцах-кубах размерами 70,7x70,7x70,7 мм 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 изготавливаться в формах с поддоном. Форму заполняют раствором в два слоя. Уплотнение слоев раствора в каждом отделении формы производят 12 нажимами шпателя: 6 нажимов вдоль одной стороны и 6 – в перпендикулярном направлении. Избыток раствора срезают вровень с краями формы смоченной водой стальной линейкой и заглаживают поверхность.

Образцы из растворной смеси подвижностью 5 см и более изготавливают в формах без поддона. Форму устанавливают на кирпич, покрытый газетной бумагой, смоченной водой, или другой непроклеенной бумагой. Размер бумаги должен быть таким, чтобы она закрывала боковые грани кирпича. Кирпичи перед употреблением должны быть притерты •  • Лабораторная работа № 16 вручную один о другой для устранения резких неровностей. Кирпич применяют глиняный обыкновенный влажностью не более 2 % и водопоглощением 10 – 15 % по массе. Кирпичи со следами цемента на гранях повторному использованию не подлежат. Формы заполняют растворной смесью за один прием с некоторым избытком и уплотняют ее путем штыкования стальным стержнем 25 раз по концентрической окружности от центра к краям. Формы, заполненные растворной смесью на гидравлических вяжущих, выдерживают до распалубки в камере нормального хранения при температуре (20±2) °С и относительной влажности воздуха 95 – 100 %, а формы, заполненные растворной смесью на воздушных вяжущих, – в помещении при температуре (20±2) °С и относительной влажности (65±10) %.

Образцы освобождают из форм через (24±2) ч после укладки растворной смеси.

После освобождения из форм образцы должны храниться при температуре (20±2) °С. При этом должны соблюдаться следующие условия: образцы из растворов, приготовленных на гидравлических вяжущих, в течение первых 3 сут. должны храниться в камере нормального хранения при относительной влажности воздуха 95 – 100 %, а оставшееся до испытания время – в помещении при относительной влажности воздуха (65±10) % (из растворов, твердеющих на воздухе) или в воде (из растворов, твердеющих во влажной среде); образцы из растворов, приготовленных на воздушных вяжущих, должны храниться в помещении при относительной влажности воздуха (65±10) %.

Испытание образцов проводят на гидравлическом прессе. Достигнутое в процессе испытания максимальное усилие принимают за разрушающую нагрузку.

Предел прочности раствора на сжатие R вычисляют для каждого образца с погрешностью до 0,01 МПа (0,1 кгс/см2) по формуле:

P, (16.5) R= A где Р – разрушающая нагрузка, Н;

А – рабочая площадь сечения образца, см2.

Предел прочности раствора на сжатие вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытаний трех образцов.

При производственном контроле растворов, к которым одновременно предъявляются требования по прочности на растяжение при изгибе и на сжатие, допускается определять прочность раствора на сжатие испытанием половинок образцов-призм размером 40x40x160 мм, изготовленных и твердевших в соответствии с приведенной методикой.

Прочность растворов на сжатие в проектном возрасте характеризуют марками:

М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200. Марку по прочности на сжатие назначают и контролируют для всех видов растворов. Растворы марок 4 и 10 обычно изготавливают на местных вяжущих (воздушная или гидравлическая известь, гипс и др.).

. Определение средней плотности раствора Плотность раствора определяют испытанием образцов-кубов с ребром 70,7 мм, изготовленных из растворной смеси рабочего состава, либо пластин размером 50x50 мм, взятых из швов конструкций. Толщина пластин должна соответствовать толщине шва. При производственном контроле плотность растворов определяют испытанием образцов, предназначенных для определения прочности раствора. Образцы изготавливают и испытывают сериями. Серия должна состоять из трех образцов.

Плотность раствора определяют испытанием образцов в состоянии естественной влажности или нормированном влажностном состоянии: сухом, воздушно-сухом, нормальном, водонасыщенном. При определении плотности раствора в состоянии естественной влажности образцы испытывают сразу же после их отбора или хранят в паронепроницаемой упаковке или герметичной таре, объем которой превышает объем уложенных в нее образцов не более чем в 2 раза.

Плотность раствора при нормируемом влажностном состоянии определяют испытанием образцов раствора, имеющих нормируемую влажность или произвольную влажИсследование свойств строительных растворов ность с последующим пересчетом полученных результатов на нормированную влажность.

При определении плотности раствора в сухом состоянии образцы высушивают до постоянной массы. При определении плотности раствора в воздушно-сухом состоянии образцы перед испытанием выдерживают не менее 28 сут. в помещении при температуре (25±10) °С и относительной влажности воздуха (50±20) %. При определении плотности раствора в нормальных влажностных условиях образцы хранят 28 сут. в камере нормального твердения, эксикаторе или другой герметичной ёмкости при относительной влажности воздуха не менее 95 % и температуре (20±2) °С. При определении плотности раствора в водонасыщенном состоянии образцы предварительно насыщают водой.

Проведение испытания. Объем образцов вычисляют по их геометрическим размерам.

Размеры образцов определяют штангенциркулем с погрешностью не более 0,1 мм. Массу образцов определяют взвешиванием с погрешностью не более 0,1 %.

Плотность образца раствора w вычисляют с погрешностью до 1 кг/м3 по формуле:

–  –  –

. Подбор состава растворов Согласно пособию П1-03 к СНиП 3.04.01-87 подбор состава раствора рекомендуется выполнять любым способом, гарантирующим обеспечение нормируемых значений показателей качества раствора, по методикам, пособиям, рекомендациям, утвержденным в установленном порядке.

Подобранный состав раствора подлежит проверке в лабораторных условиях. По результатам испытаний производят корректировку состава и его передачу на производство.

Подбор состава раствора включает разработку задания, выбор материалов и установление такого их расхода на 1 м3 раствора, при котором наиболее экономично обеспечиваются заданные показатели качества растворной смеси и раствора, экспериментальную проверку выбранного состава.

Задание на подбор состава раствора устанавливается по материалам проектной документации и должно содержать следующие данные:

• вид и качество всех компонентов смеси;

• нормируемые требования к растворной смеси и раствору,

• условия твердения раствора;

• дополнительные требования (при необходимости).

Подбор состава растворов может производиться следующими методами:

• рецептурно-технологическим;

• расчетно-экспериментальным.

7.1. Рецептурно-технологический метод подбора состава раствора Рецептурно-технологический метод подбора состава раствора основан на использовании опытных (производственных) составов растворных смесей, обеспечивающих требуемые показатели качества растворов, и может использоваться для всех видов растворов. Рекомендуемые составы цементно-известковых и цементных кладочных растворов для каменных конструкций приведены в табл. 1.

–  –  –

Выбранный состав раствора подлежит экспериментальной проверке и корректировке с учетом характеристик конкретных материалов.

Пример расчета. Определить состав цементно-известкового раствора марки 50 для надземной кладки в летних условиях стен зданий с относительной влажностью воздуха помещений более 60 %. Подвижность растворной смеси: 9…10 см.

Материалы:

портландцемент марки 400, н = 1200 кг/м3; неорганический пластификатор – известковое тесто, д = 1400 кг/м3; песок природный кварцевый средней крупности, вп = 1250 кг/м3.

1. Из табл. 1 выбираем состав 1:0,9:8.

2. Рассчитываем расход компонентов на лабораторный замес (на 3 л песка):

2.1. Расход цемента на замес Vцз, л, составит:

или по массе Qцз, кг: Qцз = 0,375 • 1,2 = 0,45.

2.2. Расход известкового теста на замес Vдз, л, составит:

или по массе Qдз, кг: Qдз = 0,338 • 1,4 = 0,473.

•  • Исследование свойств строительных растворов

2.3. Расход песка на замес Vпз, л, составит:

или по массе Qпз, кг: Qпз = 3 • 1,25 = 3,75.

2.4. Расход воды для получения раствора заданной подвижности зависит от состава раствора, вида вяжущего и заполнителя и устанавливается в опытных замесах. Расход воды

Qв в л на 1 м3 песка определяют приближенно по формулам:

для смесей с подвижностью Пк1:Qв = 0,35 (Qц + Qд), (*) для смесей с подвижностью Пк3: Qв = 0,5 (Qц + Qд). (**) Расход воды на замес Qвз, л, составит: Qвз = 0,5 (Qцз + Qдз) = 0,5 (0,45 + 0,473) = 0,462.

3. Приготавливают пробные замесы. Расход воды для первого замеса принимают равным 0,9 Qвз, л: 0,9 · Qвз = 0,9 • 0,462 = 0,416.

–  –  –

• цемент (Qцф, кг): Qцф = Qц/Vрф = 150/0,899 = 166,85;

• известковое тесто (Qдф, кг): Qдф = Qд/Vрф = 158,2/0,899 = 175,97;

• песок (Qпф, кг): Опф = Qn/Vрф = 1250/0,899 = 1390,43;

• вода (Qвф, л): Qвф = Qв/Vрф = 150/0,899 = 166,85.

Результаты расчетов сводим в табл. 2.

–  –  –

7.2. Расчётно-экспериментальный метод подбора состава раствора Расчетно-экспериментальный метод подбора состава раствора основан на выполнении предварительного расчета расхода составляющих (вяжущего, заполнителей, наполнителей, воды и добавок) на основе научно-обоснованных и экспериментально проверенных зависимостей и распространяется на подбор состава тяжелых кладочных и монтажных растворов.

Состав растворов марок 25 – 200 подбирают следующим образом.

Предварительно устанавливают ориентировочное количество цемента Qц в кг на 1 м3 песка, необходимое для получения раствора заданной прочности по формуле:

–  –  –

Расход воды для получения раствора заданной подвижности зависит от состава раствора, вида вяжущего и заполнителя и устанавливается в опытных замесах. Расход воды Qв в л на 1 м3 песка определяют приближенно по формулам (*) и (**) (cтр. 99).

При применении известкового теста или известкового молока плотностью более или менее 1400 кг/м3 их количество по объёму определяют умножением объёма известкового теста плотностью 1400 кг/м3 на переходные коэффициенты.

Для кладочных и монтажных растворов минимальный расход цемента на 1 м3 сухого песка в зависимости от влажностного режима помещений должен быть:

100 кг – для конструкций, эксплуатируемых при сухом и нормальном режиме помещений;

125 кг – для фундаментов и конструкций, эксплуатируемых при влажном режиме помещений;

175 кг – при мокром режиме помещений.

Испытание образцов раствора на сжатие Результаты испытания образцов раствора на сжатие заносят в таблицу. По результатам испытаний делают вывод.

–  –  –

По результатам испытаний делают вывод.

Нормативные документы

1. СТБ 1263-2001 Композиции защитно-отделочные строительные. Технические условия.

2. СТБ 1307-2002 Смеси растворные и растворы строительные. Технические условия.

Контрольные вопросы

1. Что такое растворная смесь?

2. Что такое строительный раствор? Как классифицируют растворные смеси по степени готовности?

3. Какими методами осуществляют подбор состава растворов?

4. Как определяют среднюю плотность раствора?

5. Как определяют подвижность растворной смеси?

6. Как определяют расслаиваемость растворной смеси?

7. Как определяют водоудерживающую способность растворной смеси?

8. Как определяют предел прочности раствора при сжатии?

• 101 • ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17

ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ БЕТОНОВ

Цель работы: определить относительные показатели коррозионной стойкости цементного бетона в агрессивных средах, содержащих кислотные компоненты.

Коррозионная стойкость бетонов – способность материала сохранять физико-механические свойства в агрессивной среде.

Бетонные и железобетонные конструкции подвергаются в процессе эксплуатации воздействию жидких, твердых и газообразных агрессивных сред, в результате чего изменяются их свойства. Коррозия (от лат. corrosion – разъедание) – ухудшение характеристик и свойств материала в результате вымывания (выщелачивания) из него растворимых составных частей; образования продуктов коррозии, не обладающих вяжущими свойствами, и накопления малорастворимых кристаллизующихся солей, увеличивающих объём его твердой фазы.

Коррозия бетонных и железобетонных конструкций в промышленных, гражданских, жилых, и других зданиях (рис. 1-3) приводит к снижению долговечности зданий и сооружений.

–  –  –

Воздействия агрессивных сред на цементный и другие виды бетона весьма разнообразны.

Это обусловливает большое разнообразие коррозионных процессов:

1) аммонийная коррозия бетона (коррозия бетона в результате его взаимодействия с растворами солей аммония);

2) кислотная коррозия бетона (коррозия бетона в результате его взаимодействия с кислотами);

3) магнезиальная коррозия бетона (коррозия бетона в результате взаимодействия цементного камня с растворами магнезиальных солей);

• 102 • Исследование коррозионной стойкости бетонов

4) радиационная коррозия бетона (изменение свойств бетона вследствие действия на него потоков ионизирующих излучений);

5) сульфатная коррозия бетона (в результате взаимодействия цементного камня с сульфатами);

6) углекислая коррозия бетона (в результате взаимодействия бетона с углекислотой, содержащейся в воде);

7) щелочная коррозия бетона (коррозия в результате взаимодействия бетона с щелочами);

8) карбонизация бетона (приводит к снижению щелочности жидкой фазы бетона) по примерной схеме:

mCaOnSiO2·pH2O+mCO2+qH2OmCaCO3+n(SiO2H2O)+(p+q-n)H2O;

9) электрокоррозия (коррозия бетона под действием электрического тока в результате электрохимических и электроосмотических процессов, возникающих под действием постоянного или переменного тока);

10) электрохимическая коррозия железобетона (коррозия, происходящая вследствие того, что арматурная сталь при погружении в раствор электролита начинает разрушаться).

Выделяют три основных механизма коррозионных процессов: выщелачивание – когда составные части цементного камня растворяются и выносятся из структуры бетона;

обменные реакции – когда компоненты цементного камня и химически агрессивная среда вступают во взаимодействие, в результате чего образуются вещества, легко растворимые в воде, впоследствии вымываемые; реакции с образованием и накоплением продуктов (в порах бетона) с увеличенным объёмом твердой фазы.

Выделяют три основных вида коррозии бетона.

К I виду относятся все процессы коррозии, в которых под воздействием воды происходит растворение и вынос компонентов цементного камня из структуры бетона.

Ко II виду коррозии относятся процессы, при которых происходит химическое взаимодействие (обменные реакции) между компонентами цементного камня и воды. При высокой растворимости продуктов реакции имеет место их вынос из бетона, в случае малой растворимости - отложение их в порах бетона в виде аморфной, не обладающей вяжущими свойствами массы, не влияющей на дальнейший разрушительный процесс.

К этому виду коррозии можно отнести процессы, возникающие при взаимодействии составляющих цементного камня с кислотами и некоторыми солями, например:

Са (ОН)2 + Н2СО3 = СаСО3 + 2Н2О СаСО3 + Н2СО3 = Са (НСО3)2 Са (ОН)2 + 2НСl = СаСl2 + 2Н2О Са (ОН)2 + МgСl2 = СаСl2 + Mg(OH)2.

Коррозия III вида включает процессы, при развитии которых в порах бетона происходит накопление и кристаллизация малорастворимых продуктов взаимодействия компонентов цементного камня и природной воды с увеличением объёма твёрдой фазы. Следствием такого расширения являются внутренние напряжения, приводящие к разрушению структуры бетона.

К этому виду коррозии можно отнести процессы коррозии при действии сульфатов, где разрушение вызывается ростом кристаллов гипса и сульфатоалюминатов кальция, например:

–  –  –

ЗСаО Аl2О3 CaSO4 (31-32) Н2О) – кристаллический трехсульфатный гидроалюминат-эттрингит (объем образующегося эттрингита в 2,8 раза больше объема исходных веществ).

В чистом виде коррозия каждого из трех видов встречается редко. В зависимости от свойств бетона, состава агрессивной водной среды, условий их взаимодействия будут преобладать процессы, характерные для определенного вида коррозии. Вид коррозии классифицируется по преобладающему, ведущему признаку. При рассмотрении сущности процесса коррозии в конкретном случае должны быть учтены и вторичные, подчиненные явления, относящиеся к коррозии других видов.

Большая часть бетонных и железобетонных конструкций и изделий подвергается воздействию атмосферных осадков. Жидкие атмосферные осадки (дождь) при прохождении слоя атмосферы взаимодействуют с углекислым, сернистым и другими газами атмосферы.

Растворение в воде газов приводит, как правило, к подкислению осадков.

У дождевой воды, контактирующей с естественной незагрязненной атмосферой содержащей 0,035 % СО2, водородный показатель pH = 5,6. При наличии в атмосфере сернистого газа SO2 подкисление осадков будет сильнее вследствие образования в каплях осадков сернистой и серной кислот. Соляная кислота HCl также является значимым кислотным компонентом жидких осадков, выпадающих из загрязненной атмосферы. В естественных атмосферных условиях возможна коррозия бетона при взаимодействии с кислотными реагентами и солями, например, сульфатами или хлоридами.

Коррозионные процессы снижают долговечность сооружений.

Долговечность – длительность временного промежутка, в течение которого сооружение соответствует критериям надежности.

Важнейший показатель долговечности – атмосферостойкость. Атмосферостойкость, например, защитно-отделочных покрытий определяют по ГОСТ 9.401 (метод 2 или 3).

Коррозионная стойкость бетонов – способность материала сохранять физико-механические свойства в агрессивной среде. Возможное влияние некоторых агрессивных сред, например, кислот и сульфатов, на свойства бетона можно оценить в процессе специальных лабораторных испытаний – коррозионных испытаний.

Сущность методов коррозионных испытаний заключается в сравнении значений показателей, характеризующих коррозионную стойкость:

1) исследуемых образцов бетона в модельной агрессивной среде и неагрессивной среде;

2) исследуемых образцов и эталонных образцов бетона в агрессивной среде одинакового состава.

Косвенным показателем течения процесса коррозии может быть: поглощение образцом исследуемого бетона сульфат-ионов из водного раствора (при исследовании сульфатной коррозии бетона); поглощение образцом исследуемого бетона ионов гидроксония, приводящее к нейтрализации образца на различную глубину (при исследовании коррозии бетона при воздействии кислых осадков в атмосферных условиях).

В лабораторных исследованиях в качестве неагрессивной среды применяют воду, отвечающую определенным требованиям: температура, жесткость, водородный показатель и т.д. Выбор факторов и способов их воздействия должен соответствовать основному применению бетона. Камеры, ёмкости и другая испытательная аппаратура, а также приспособления для крепления образцов должны быть стойкими к воздействию испытательных сред и не должны влиять на результаты испытаний. Конструкция испытательной аппаратуры должна исключать воздействие факторов, влияющих на результаты испытаний, если не исследуется возможность такого воздействия.

Допускается применение ускоренных методов испытаний в тех случаях, когда по поведению образцов в процессе испытаний можно сделать вывод о поведении материала в реальных эксплуатационных условиях. При этом условия соотношения объёма испытательной среды к площади поверхности образцов, скорости обмена агрессивной среды, изменения концентрации агрессивной среды во времени и т. д. должны соответствовать реальным • 10 • Исследование коррозионной стойкости бетонов условиям эксплуатации бетона. Если это требование не выполняется, то выбирают такие условия испытаний, при которых параметры, определяющие агрессивность среды, не могут существенно измениться во время испытаний или в программе испытаний предусматривают обновление или корректировку испытательной среды в процессе испытаний.

Если установлены другие требования или исследуется влияние изменения характеристик испытательной среды во времени на коррозионную стойкость, то при испытаниях руководствуются требованиями программы испытаний. Не допускается одновременно испытывать в испытательной среде в одной ёмкости, сосуде, камере образцы различных составов, если это не предусмотрено программой испытаний. Образцы размещают таким образом, чтобы они подвергались химическим и/или физическим воздействиям в одинаковой степени.

Методы измерения:

1) определение поглощения сульфат-ионов образцом бетона – основан на турбидиметрическом определении концентрации сульфат-ионов до и после экспозиции исследуемого образца в растворе сульфата натрия в течение определенного интервала времени;

2) определение поглощения ионов гидроксония образцом бетона – основан на определении величины изменения рН бетона, которую контролируют по изменению окраски индикатора, нанесенного на скол бетона; метод применяется для оценки глубины нейтрализации бетонов на основе портландцементного клинкера при воздействии углекислого газа, содержащегося в атмосфере.

Подготовка к выполнению измерений.

1. Подготовка образцов бетона к испытаниям. Изготовить образцы тяжелого бетона из бетонной смеси состава 1:1,5:3,2 (Ц:П:Щ) (эталонные образцы — при В/Ц = 0,41 без добавок;

основные образцы — при В/Ц = 0,38 с пластифицирующей добавкой), в количестве трёх образцов каждого состава.

2. Подготовка раствора сульфата натрия. Рассчитать необходимую массу, приготовить 8%-ный раствор растворением навески сухой соли в 500 мл дистиллированной воды.

3. Приготовить 0,1% раствор фенолфталеина в этаноле.

–  –  –

При К больше 1 основные образцы бетона являются менее стойкими, а при К меньше 1 – более стойкими к воздействию агрессивной среды, содержащей сульфат-ионы. Результаты измерений внести в табл. 1.

Б) Определение глубины нейтрализации бетона.

1) Образец бетона расколоть по плоскости, перпендикулярной поверхности, которая подвергалась воздействию окружающей среды или атмосферы, насыщенной углекислым газом. Образцы испытывают в состоянии естественной влажности. Если перед испытанием образец был высушен, поверхность скола предварительно смочить дистиллированной водой. Избыток воды удалить фильтровальной бумагой.

2) На подготовленный скол бетона при помощи пипетки нанести раствор фенолфталеина. Через 1 мин после нанесения индикатора линейкой или штангенциркулем с точностью до 1,0 мм измерить расстояние от поверхности образца до границы яркоокрашенной зоны.

Измерения повторить не менее 2 раз. В случае, если граница нейтрализованного слоя бетона является извилистой, измерить максимальную и минимальную толщины этого слоя на всем сколе образца.

3) Определить среднюю толщину нейтрализованного слоя бетона по формуле

–  –  –

где X1(max), X2(min) — соответственно, результаты двух параллельных измерений или результаты по определению максимальной и минимальной толщин нейтрализованного слоя бетона, мм.

Результаты измерений внести в табл. 2.

Таблица 2

–  –  –

Нормативные документы

1. СТБ 4.204-95. Материалы вяжущие. Номенклатура показателей.

2. ГОСТ 22266-94. Цементы сульфатостойкие. Технические условия.

3. ГОСТ 25094-94. Добавки активные минеральные для цементов.

4. СТБ 1544-2005. Бетоны конструкционные тяжелые. Технические условия.

5. СТБ 1187-99. Бетоны легкие. Технические условия.

6. СТБ 1570-2005. Бетоны ячеистые. Технические условия.

Контрольные вопросы и задания

1. Поясните, какие факторы внешней среды оказывают влияние на коррозионную стойкость бетонов в атмосферных условиях.

2. Поясните сущность различных типов процессов коррозии бетона.

3. Поясните механизм кислотной коррозии бетона в атмосферных условиях.

4. Поясните механизм сульфатной коррозии бетона.

5. Почему используется фенолфталеин для индикации глубины нейтрализации бетона?

Можно ли использовать другой индикатор?

6. Рассчитайте, какая масса сульфата натрия необходима для приготовления 8 %-го раствора, содержащего 100 мл воды.

• 10 • ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 18

–  –  –

Приборы и оборудование: пресс гидравлический, линейка измерительная металлическая, штангенциркуль.

Общие сведения Силикатный кирпич – искусственный каменный материал, изготавливаемый способом прессования увлажненной смеси кремнеземистых материалов и гашеной извести (9 долей кварцевого песка, 1 доля воздушной извести и добавки) с последующим автоклавированием сырца.

Автоклавный способ получения известково-песчаных изделий был предложен Михаэлисом в 1880 г. Автоклавный синтез заложен в основу производства изделий из автоклавного ячеистого бетона и силикатного кирпича.

При тепловлажностной обработке сырца в автоклавах насыщенным паром под давлением 0,9 – 1,6 МПа и температуре 174,4 – 200 °С образуются гидросиликаты кальция по примерной схеме:

nSiO2 + mCaO + pH2O = mCaO nSiO2(p+1) H2O.

В результате автоклавного синтеза образуются минералы группы тоберморита С5S6H5 и CSH(B).

Силикатный кирпич и камни применяют для кладки надземной части здания, каменных и армокаменных наружных и внутренних стен зданий и сооружений, а также для облицовки ограждающих конструкций.

Размеры кирпича и камня силикатного приведены в табл. 1.

–  –  –

Для граней кирпича приняты следующие названия: нижняя или верхняя грань – постель (плашок); большая боковая грань – ложок; меньшая боковая грань – тычок (рис. 1).

–  –  –

• 10 • Испытание силикатного кирпича Подготовка к испытаниям Образцы для испытания отбирают от партии. Образцы, отобранные во влажном состоянии, перед испытанием выдерживают не менее 3 сут. в закрытом помещении при температуре (20±5) °С или подсушивают в течение 4 ч. при температуре (105±5) °С.

Предел прочности при сжатии силикатного кирпича определяют на образцах, состоящих из двух целых кирпичей или из двух его половинок, а предел прочности при сжатии камней определяют на целом камне. Кирпичи или его половинки укладывают постелями друг на друга. Половинки размещают поверхностями раздела в противоположные стороны (рис. 2).

Образцы из силикатного кирпича и камня и керамического кирпича полусухого прессования испытывают насухо, не производя выравнивания их поверхностей цементным раствором.

Предел прочности при изгибе силикатного кирпича определяют на целом кирпиче.

Кирпич с несквозными пустотами устанавливают на опорах так, чтобы пустоты располагались в растянутой зоне образца.

Силикатный кирпич полусухого прессования испытывают на изгиб без применения растворов и прокладок.

Проведение испытаний Образцы измеряют с погрешностью до 1 мм. Каждый линейный размер образца вычисляют как среднее арифметическое значение результатов измерений двух средних линий противолежащих поверхностей образца.

–  –  –

При вычислении предела прочности при сжатии образцов из двух целых кирпичей толщиной 88 мм или из двух их половинок результаты испытаний умножают на коэффициент 1, 2.

–  –  –

Предел прочности при сжатии образцов в партии вычисляют с точностью до 0,1 МПа (1 кгс/см2) как среднее арифметическое значение результатов испытаний установленного числа образцов.

–  –  –

При вычислении предела прочности при изгибе образцов в партии не учитывают образцы, пределы прочности которых имеют отклонение от среднего значения предела прочности всех образцов более чем на 50 % и не более чем по одному образцу в каждую сторону.

Таблица 2 Определение прочности кирпича при изгибе

–  –  –

По значениям пределов прочности при сжатии и при изгибе дают заключение о марке кирпича (табл. 3).

Таблица 3 Марки кирпича силикатного обыкновенного

–  –  –

Марочность силикатного кирпича определяют также согласно EN 771-4 «Требования к кладочным элементам. Часть 4. Строительные блоки из ячеистого автоклавного бетона».

–  –  –

Контрольные вопросы

1. Сущность автоклавного способа производства строительных изделий.

2. Из чего и как производят силикатный кирпич?

3. Как испытывают силикатный кирпич на сжатие?

4. Как испытывают кирпич на растяжение-сжатие (изгиб)?

5. По каким показателям определяется марка силикатного кирпича.

• 111 • ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 19

–  –  –

Древесина обладает сравнительно высокой прочностью при небольшой средней плотности, упругостью, малой теплопроводностью, хорошими технологическими свойствами. Благодаря этим положительным качествам древесина широко применяется в строительстве.

Как строительный материал древесина имеет ряд недостатков: а) анизотропность, т.е. неоднородность строения, обуславливающую различие показателей прочности и теплопроводности вдоль и поперёк волокон; б) гигроскопичность, вследствие чего при колебаниях влажности окружающей среды может возникнуть коробление и образование трещин в конструкции; в) загниваемость и лёгкая воспламеняемость; г) изменение прочности в пределах одной и той же породы в зависимости от условий роста дерева или наличия тех или иных пороков.

Все показатели физико-механических свойств древесины приводятся к стандартной влажности 12 %.

1. Изучение строения древесины Древесина – неоднородный анизотропный материал биологического происхождения, полученный из высших видов растений. Ткань древесины состоит из клеток различного типа, которые в живом растении выполняют три функции: механическую, водопроводящую и обмена веществ.

Растущее дерево состоит из корневой системы, ствола и кроны. Промышленное значение имеет ствол (30…90 % древесины). Верхняя часть ствола называется вершиной, нижняя комлем. Строение древесины изучают при увеличении различной силы или, в некоторых случаях, невооружённым глазом. Строение, достаточно хорошо видимое невооружённым глазом или при слабом увеличении (через лупу), называется макроструктурой. Макроструктуру изучают на образцах хвойных и лиственных пород.

Вследствие анизотропии свойств, строение древесины изучают в трёх направлениях:

1) в поперечном разрезе – в плоскости, проходящей поперёк оси ствола; 2) в радиальном разрезе – в плоскости, проходящей вдоль оси ствола по диаметру (или радиусу); 3) в тангенциальном разрезе – в плоскости, проходящей вдоль ствола на хорде поперечного сечения, на некотором расстоянии от оси ствола (рис. 1).

–  –  –

По своему строению древесина является волокнистым пористым материалом, состоящим из живых и мертвых клеток.

Оболочки клеток сложены из нескольких слоев волоконец, называемых микрофибриллами. Микрофибриллы состоят из длинных нитевидных цепных молекул природного полимера – целлюлозы (С6Н10О5)n (n2500).

Макромолекулы целлюлозы эластичны и вытянуты. В клеточной оболочке содержатся и другие природные полимеры: лигнин и гемицеллюлоза, которые размещены преимущественно между фибриллами.

В древесине содержатся и неорганические соединения в виде солей щелочно-земельных металлов.

Слой древесины, образовавшийся в течение года, называют годовым слоем. В поперечном направлении годовые слои имеют вид концентрических колец.

Годовой слой состоит из двух зон:

1) весенней или ранней древесины, образовавшейся весной и ранним летом и состоящей из крупных клеток с тонкими стенками;

2) осенней или поздней древесины, образовавшейся поздним летом и осенью и состоящей из мелких клеток с более толстыми стенками. Этот слой имеет более тёмную окраску.

Перпендикулярно годовым слоям идут сердцевинные лучи – тонкостенные клетки, проходящие по радиусу от периферии ствола к сердцевине. Сердцевинные лучи некоторых древесных пород имеют отличный от древесины цвет, блеск, окраску, и в сечении с годовыми слоями образую красивые текстуры на радиальном (клён, бук) или тангенциальном (дуб, орех и др.) разрезах.

В зависимости от вида клеток и сосудов, расположения их в древесине различают породы:

• хвойные (сосна, ель и др.);

• лиственные кольцесосудистые (дуб, ясень, тополь и др.) и лиственные рассеяннососудистые (берёза, липа, осина и др.).

У хвойных и лиственных кольцесосудистых пород годовые слои хорошо видны. У лиственных рассеянно-сосудистых они различимы хуже. У большинства хвойных пород в промежутках между клетками (чаще всего в поздней древесине) встречаются участки, заполненные смолой (смоляные ходы). Они видны на торцевом разрезе лишь при рассмотрении под лупой, а на продольном (радиальном) различимы невооружённым глазом в виде тёмных линий. При изучении макроструктуры древесины требуется зарисовать видимую картину строения хвойной и лиственной породы: срезы породы, указать годовые слои, позднюю и раннюю древесину, смоляные ходы для хвойной породы, сердцевинные лучи, сосуды.

Дуб – ядровая порода, имеет узкую желтовато-белую заболонь. Древесина твёрдая, тяжёлая, очень прочная и упругая. При длительном хранении под водой прочность и твердость значительно возрастают, цвет становится чёрным. Используется для гидротехнического и мостостроения, изготовления ответственных частей здания, гнутых изделий, фанеры, паркета и др.

Сосна – ядровая порода. Цвет ядра розоватый, желтоватый или буроватый; заболонь – желтовато-белая. Древесина мягкая, легкая, упругая, хорошо колется. Используется в мостостроении, для изготовления столбов, досок, столярных изделий, опалубки и др.

Ель – ядра нет, древесина белого цвета, имеются смоляные ходы.

Лиственница – резко выражена разница между ранней и поздней древесиной годичных слоек, благодаря чему годичные слои весьма четкие, заболонь узкая, смоляные ходы мелкие и немногочисленные.

Ясень – сердцевинные лучи на радиальном разрезе очень узкие, невидимые, мелкие сосуды в поздней зоне объединены в группы в киле точек и коротких черточек, у внешней границы широких годичных слоев мелкие сосуды образуют короткие волнистые линии;

заболонь широкая, резко ограниченная, ядро светло-бурого цвета.

Береза – наиболее характерным признаком являются часто встречающиеся сердцевинные повторения; древесина белая с легким красноватым или буроватым оттенком, средней массы и твердости; сердцевинные лучи видны только на торцевом разрезе.

• 11 • Лабораторная работа № 19 Осина – древесина белая, легкая, довольно мягкая, сердцевинные лучи не видны ни на одном разрезе.

Липа – древесина белая, мягкая, сердцевинные лучи узкие и видны на поперечном и радиальном разрезах.

Под микроструктурой понимают строение древесины, видимое под микроскопом.

Изучая строение древесины под микроскопом, можно увидеть, что основную ее массу составляют клетки веретенообразной формы, вытянутые вдоль ствола. Некоторое количество клеток вытянуто в горизонтальном направлении, т.е. поперек основных клеток (клетки сердцевинных лучей). На рис. 2 приведены схемы микроскопического строения древесины дуба и клена.

–  –  –

В древесине лиственных пород имеются мелкие и крупные сосуды в форме трубочек, идущих вдоль ствола.

В растущем дереве по сосудам передвигается влага от корней к кроне. По распределению сосудов в поперечном сечении лиственные породы разделяют на кольцесосудистые (дуб, вяз, ясень и др.) (рис. 2, а) и рассеянно-сосудистые (бук, граб, ольха, береза, осина и др.) (рис. 2, б).

У хвойных пород сосудов нет, их функции выполняют удлиненные замкнутые клетки, называемые трахеидами (рис. 3). У большинства хвойных пород, преимущественно в слоях поздней древесины, расположены смоляные ходы — межклеточные пространства, заполненные смолой.

2. Определение содержания поздней древесины и приближённая оценка предела прочности на сжатие Прочностные свойства древесины в значительной степени зависят от её средней плотности, которая непосредственно зависит от процентного содержания в дереве поздней древесины. Отсюда вытекает возможность приближённой оценки прочности древесины по процентному содержанию поздней древесины.

Процент поздней древесины определяют следующим способом: на гладко обработанной торцевой поверхности образца проводят линию по направлению радиуса годовых колец и на ней отмечают отрезок (рис. 4).

Рис. 4. Определение содержания поздней древесины На этом участке определяют суммарную толщину поздней части годовых колец.

Процент древесины определяют по формуле:

–  –  –

. Изучение основных видов пороков древесины Пороками называются недостатки отдельных участков древесины, снижающие её качество и ограничивающие возможность использования.

1. Сучки и трещины. Сучки – части ветвей, заключённые в древесине. Сучки разделяют на следующие разновидности: по состоянию древесины (здоровые, загнивающие, гнилые, табачные);

по взаимному расположению (разбросанные, групповые, разветвлённые) (рис. 5); по степени срастания (сросшиеся, частично сросшиеся, не сросшиеся, выпадающие). Кроме того, сучки классифицируют по положению в сортименте, форме разреза и степени зарастания.

–  –  –

Трещины – разрывы древесины вдоль волокон. Подразделяют по типам на:

• метиковые (простые, сложные) (рис. 6);

• морозные;

• отлупные – проходят между годичными слоями;

• трещины усушки – возникают в срубленном дереве по мере высыхания, направлены по радиусу.

Трещины также подразделяют в зависимости от глубины (неглубокие, глубокие, сквозные); по ширине (сомкнувшиеся, разошедшиеся); по расположению в изделии (боковые, пластовые, кромочные, торцевые).

–  –  –

Рис. 6. Виды трещин: а) метик простой; б, в) метик несогласный и крестовый;

г) отлуп; д) морозобоина открытая; е) морозобоина закрытая

2. Пороки формы ствола.

• Сбежистость – уменьшение диаметра круглых лесоматериалов от толстого к тонкому концу, превышающее нормальный сбег (1 см на 1 м длины).

• Закомелистость – резкое увеличение комлевой (нижней) части ствола дерева (округлая, ребристая).

• Нарост – резкое местное утолщение ствола различной формы и размера.

• Кривизна – искривление продольной оси брёвен, обусловленное кривизной ствола дерева (простая и сложная).

–  –  –

• Наклон волокон – непараллельность волокон продольной оси изделий.

• Крень – ненормальное утолщение поздней древесины в годовых кольцах.

• Свилеватость – волнистое или беспорядочное расположение волокон.

• Завиток – местное резкое искривление годовых слоёв под влиянием сучков и проростей.

• Сердцевина – узкая центральная часть ствола, состоящая из рыхлой древесной ткани (разновидность порока – двойная сердцевина).

• Пасынок – отмершая вторая вершина или толстый сук, пронизывающий ствол под острым углом к его продольной оси.

• Водослой – участки ядра или заболони с ненормальной тёмной окраской, возникающие в растущем дереве вследствие повышенной влажности этих участков.

• Прорость – обросший древесиной участок поверхности ствола с омертвевшими тканями и отходящая от него радиальная трещина, возникающая при зарастании повреждений.

• Засмолок – участок древесины, обильно пропитанный смолой.

–  –  –

t = 15 – 30 °С, W = 30 – 60 %. Древесина, поражённая грибами, характеризуется матовостью, затх-лостью, тупым (без зацепов) изломом, уменьшением веса.

• Гниль – грибы, поражающие живую древесину. Древесина в изделиях поражается домовым грибом (белый гриб, плёнчатый, шахтный).

• Плесень – поверхностное окрашивание древесины (не влияет на механические свойства).

–  –  –

Прочие пороки.

Червоточиной называют ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми.

Различают червоточину: поверхностную, проникающую в древесину не более чем на 3 мм (рис. 10); неглубокую, проникающую в древесину не более чем на 15 мм в круглых материалах и не более чем на 5 мм в пиломатериалах; сквозную, выходящую на две противоположные стороны материала.

Инородные включения – это присутствующие в древесине посторонние тела недревесного происхождения (песок, камни, гвозди и т.п.). Подобные включения затрудняют обработку древесины и могут быть причиной аварий.

Механические повреждения (заруб, запил, скол, вырыв и т.п.) являются следствием небрежного или неумелого применения механизмов и инструментов при обработке древесины. Они не только снижают механическую прочность, но и затрудняют использование лесоматериалов по назначению.

Покоробленность – это искривление пиломатериала, возникающее при распиловке, сушке и хранении. Различают простую, сложную покоробленность и крыловатость. Поскольку покоробленность изменяет форму пиломатериалов, то она затрудняет их обработку и использование по назначению.

• 11 • Лабораторная работа № 19

–  –  –

. Определение влажности древесины Вода, содержащаяся в древесине, может находиться в свободном состоянии (капиллярная), располагаясь между волокнами; физически связанном, адсорбируясь на стенках пор и капилляров из воздуха (гигроскопическая), и химически связанном, входя в состав целлюлозы.

Древесина относится к гидрофильным материалам, легко впитывающим и отдающим воду при изменении температуры и влажности окружающей среды. Изменение влажностного состояния влияет на её физико-механические свойства.

Насыщение древесины водой вызывает увеличение плотности, повышение электро- и теплопроводности, снижение прочности.

Оценку качества древесины в строительстве проводят только по показателям, пересчитанным на стандартную влажность 12 %.

Наибольший интерес для строителей представляет равновесная влажность, приобретённая древесиной в результате длительного нахождения на открытом воздухе или в помещении.

Равновесную влажность можно определить двумя способами: по стандартной методике используя психрометр и номограмму, и ориентировочно по диаметру расплыва капли окрашенного ацетона, нанесенного на торец стандартного образца.

По первому методу на номограмме (рис. 11) находят точку пересечения координат относительной влажности и температуры воздуха в лаборатории, которые были определены при помощи психрометра. Ближайшая к точке пересечения наклонная линия и будет определять равновесную влажность образца.

По второму методу на центр поперечного сечения стандартного образца с помощью пипетки наносят каплю окрашенного ацетона. Полученный диаметр расплыва замеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью до 1 мм.

Используя табл. 2, определяют равновесную влажность древесины W2.

–  –  –

где cpw – средняя плотность древесины при влажности W, г/см3;

W – влажность древесины, %;

12 – стандартная влажность, %;

2,5 – поправочный коэффициент.

По результатам испытаний образцов определяют среднее значение средней плотности древесины при стандартной влажности – 1cp12.

Влияние влажности древесины на теплопроводность косвенно оценивают по коэффициенту теплопроводности, Вт/м°С.

На строительной площадке, при отсутствии приборов и оборудования, среднюю плотность древесины можно ориентировочно определить по погружению в воду образца в виде стержня или диска.

В первом случае на плоскость образца прямоугольного сечения длиной не менее 12 см при помощи линейки наносят через сантиметр десять делений. Подготовленный образец-стержень подвешивают на нити и погружают в цилиндр с водой (рис. 12). По уровню свободного погружения образца определяют его среднюю плотность. Так, на рис. 12 средняя плотность равна 0,58 г/см3 или 580 кг/м3.

При погружении в воду диска используют образец-диск диаметром 5 – 10 см, длиной 3 – 6 см. Диск крепят на нити и свободно погружают в цилиндр с водой (рис. 13). Замеряют диаметр диска (d), глубину погружения (t) с точностью до 0,1 см.

Рассчитывают отношение t / d и по графику (рис. 14) определяют среднюю плотность древесины.

Результаты определения средней плотности различными способами заносят в табл. 3 и сравнивают с данными табл. 4.

–  –  –

. Определение предела прочности при сжатии вдоль волокон (ГОСТ 1.1-) На сжатие вдоль волокон древесина работает в таких конструкциях, как колонны, стойки и сваи. Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон колеблется в очень широких пределах в зависимости от породы дерева, его плотности, влажности и наличия пороков (сучков, трещин и пр.).

Предел прочности на сжатие вдоль волокон RW, МПа, образца, имеющего в момент испытания влажность W %, определяют с точностью до 0,1 МПа по формуле:

–  –  –

. Определение предела прочности при сжатии поперёк волокон (ГОСТ 1.10-2) На сжатие поперёк волокон древесина работает в железнодорожных шпалах, мауэрлатах, звеньях деревянных срубов. При сжатии древесины поперёк волокон возникает уплотнение (смятие). Сопротивление древесины сжатию поперёк волокон меньше, чем вдоль волокон, что объясняется трубчатым её строением. Испытывают древесину на сжатие поперёк волокон по радиальной или тангенциальной плоскости на отдельных образцах размером 20х20х30 мм.

Для испытания используют тот же пресс, что и для определения предела прочности на сжатие вдоль волокон. Образец помещают на нижнюю плиту пресса таким образом, чтобы нагрузка была приложена в тангенциальной плоскости при радиальном сжатии и к радиальной плоскости при тангенциальном сжатии.

Нагружают образец равномерно со скоростью 1000x200 Н/мин до превышения условного предела прочности, т.е. до явного перехода деформации образца через точку пропорциональности.

Нагрузку P, соответствующую условному пределу прочности, определяют по диаграмме сжатия (рис.15) поперёк волокон как ординату точки, в которой отступление от линейной зависимости между нагрузкой и деформацией достигает такого значения, что тангенс угла, образованного осью нагрузок и касательной к графику P – Dl, увеличивается на 50 % своей величины, соответствующей прямолинейному участку графика.

Нагрузка, кг · с

–  –  –

где P – нагрузка, соответствующая условному пределу прочности, Н;

b,l – ширина и длина образца, мм.

Предел прочности RW образца с влажностью W, %, пересчитывают на влажность 12 % с точностью до 0,1 МПа по формуле:

–  –  –

где a – поправочный коэффициент, равный 0,035 на 1 % влажности.

Для образцов с влажностью, большей или равной влажности предела гигроскопичности, предел прочности пересчитывается на 12 % влажности до 0,1 МПа по формуле:

–  –  –

где K12 – коэффициент при W = 30 %, равный 1,67 для лиственных пород в обоих направлениях сжатия и для хвойных пород при радиальном сжатии; 2,45 – при тангенциальном сжатии для хвойных пород.

Полученные результаты испытания заносят в табл. 6.

Таблица 6 Результаты определения прочности при сжатии поперек волокон

–  –  –

Разрушающая нагрузка, Н Предел прочности, МПа Среднее значение предела прочности на сжатие вдоль волокон, МПа Предел прочности на сжатие вдоль волокон при стандартной влажности, МПа . Определение предела прочности при статическом изгибе (ГОСТ 1.-) Значение предела прочности древесины при статическом изгибе весьма велико, так как её весьма широко применяют в конструкциях, работающих на изгиб – в балках, настилах, подмостях и др. Определение предела прочности при статическом изгибе производится на образцах в форме прямоугольного бруска сечением 20х20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм. Испытание образцов производят по одной из схем, изображённых на рис. 16.

–  –  –

Рис. 16. Схема приложения сил при испытании древесины на статический изгиб Изгибающее усилие должно быть направлено по касательной к годовым слоям (изгиб тангенциальный). При испытании древесины мягких пород на опоры и под ножи должны быть помещены прокладки размером 20х20 мм из фанеры другого материала толщиной 5 мм.

Образцы нагружают равномерно со скоростью 70±15 Н/мин при испытании по схеме

а) и 50±10 Н/мин при испытаниях по схеме б).

Испытания продолжают до разрушения образца. Вид излома образца – гладкий или волокнистый указывают в протоколах испытания.

Предел прочности древесины RПW вычисляют по формулам:

–  –  –

Расстояние между опорами, мм Разрушающая нагрузка, Н Предел прочности, МПа Среднее значение предела прочности на сжатие вдоль волокон, МПа Предел прочности на сжатие вдоль волокон при стандартной влажности, МПа Нормативные документы

1. ГОСТ 11047-90. Изделия деревянные.

2. СТБ 4.208-95. Система показателей качества продукции. Строительство. Конструкции и детали деревянные клееные. Номенклатура показателей.

3. СТБ 4.223-96. Система показателей качества продукции. Строительство. Изделия паркетные. Номенклатура показателей.

4. СТБ 1074-97. Детали профильные из деревянных и древесных материалов для строительства. Технические условия.

5. СТБ 1105-98. Блоки стеновые из арболита для малоэтажного строительства.

Технические условия.

6. СТБ 1116-98. Плиты костровые и древеснокостровые. Технические условия.

7. СНБ 5.05.01-2000. Деревянные конструкции.

8. СН 549-82. Изготовление и применение конструкций и изделий из арболита.

9. ГОСТ 4598-86. Древесноволокнистые плиты.

10. ГОСТ 19222-84. Фибролит.

Контрольные вопросы

1. К какой влажности приводятся показатели физико-механических свойств древесины?

2. Перечислите положительные качества древесины как строительного материала.

3. Перечислите отрицательные качества древесины как строительного материала.

4. Чем представлена микроструктура древесины?

5. Как определяют равновесную влажность древесины?

6. Как определяют среднюю плотность древесины?

7. Как определяют предел прочности при сжатии древесины вдоль волокон?

8. Как определяют предел прочности при сжатии древесины поперек волокон?

• 12 • ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 20

–  –  –

Битумы – это сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных (т.е. соединение углерода с серой, кислородом, азотом). Свойства битумов, как органических вяжущих: пластичность при нагревании и быстро увеличивающаяся вязкость при охлаждении; гидрофобность; водонепроницаемость; стойкость к действию кислот, щелочей, агрессивных жидкостей и газов; способность прочно сцепляться (высокий уровень адгезии) с металлом, деревом, каменными материалами.

Применяются битумы в основном для изготовления кровельных, гидро- и пароизоляционных изделий, асфальтобетонов, мастик, эмульсий и паст, антикоррозионных материалов.

Природный битум – это вещество черного или темно-коричневого цвета, в природе встречается редко (в виде линз и озёр). Образуется в результате естественной полимеризации нефти, отличается повышенной погодоустойчивостью и адгезией к каменным материалам.

Нефтяные (искусственные) битумы являются продуктами переработки нефти и её смоляных осадков. В зависимости от способа переработки они подразделяются на остаточные, окисленные, крекинговые, экстрактные.

Элементарный состав битума колеблется в пределах: углерод – 70 - 80 %; водород – 10 –15 %; сера – 2 – 9 %; кислород – 0 – 5 %; азот – 0 – 2 %.

Для битумов принято определять групповой состав:

• твердая часть (асфальтены, 15 – 25 %) – твёрдые вещества тёмно-коричневого или чёрного цвета с молекулярной массой от 1000 до 5000, плотность немного больше, чем 1000 кг/м3; придают битуму твердость, теплостойкость; в твердую часть входят карбены и карбоиды (отличаются по растворимости в бензоле); парафины (повышают хрупкость при отрицательных температурах, поэтому их содержание нужно ограничить);

• смолы (аморфные вещества тёмно-коричневого, почти черного цвета) молекулярная масса от 500 до 1000, плотность около 1000 кг/м3; придают битуму вязкость и эластичность;

• масла – вещества светло-коричневого цвета, при обычной температуре находятся в жидком состоянии, молекулярная масса от 100 до 500; придают битуму подвижность и текучесть.

Свойства битумов, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составных частей: асфальтенов, смол, масел. Марка битума устанавливается по следующим свойствам: вязкость, температура размягчения, растяжимость.

Используемые приборы и оборудование:

1. Прибор для определения твердости – пенетрометр.

2. Прибор для определения растяжимости – дуктилометр.

3. Аппарат для определения температуры размягчения.

Результаты испытаний заносят в табл. 1.

Таблица 1 Физико-механические свойства битумов

–  –  –

1. Определение вязкости (глубины проникания иглы) Характеристикой структурно-механических свойств битумов является вязкость.

С увеличением температуры вязкость уменьшается, с понижением – увеличивается.

При низких температурах битум приобретает свойства твердого тела, при повышенных температурах – жидких. Для твердых и вязких битумов вязкость определяют по условному показателю – глубине проникания иглы в битум при определенной нагрузке, температуре и времени погружения на приборе пенетрометре по ГОСТ 11501 «Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы».

Материалы и оборудование: проба битума; шкаф сушильный или баня песчаная;

баня водяная; сито с отверстиями 0,6…0,8 мм; чашка металлическая или фарфоровая; пенетрометр; термометр; секундомер; бензол, бензин или скипидар; вода.

Выполнение работы. При необходимости битум обезвоживают. Его нагревают в сушильном шкафу или песчаной бане до подвижного состояния при температуре выше на 90 °С температуры размягчения, но не выше 180 °С (для дорожных не выше 160 °С) не более 30 мин. Затем процеживают, перемешивают до удаления пузырьков воздуха, наливают в металлическую цилиндрическую чашку с внутренним диаметром (55±1) мм на 5 мм ниже верха.

Для битумов с глубиной проникания иглы до 250х0,1 мм используют чашку высотой (35±5) мм и для битумов с глубиной проникания иглы более 250х0,1 мм – (60±1) мм. Потом его перемешивают до полного удаления воздуха и охлаждают при 18…30 °С. Битум с глубиной проникания иглы до 250х0,1 мм охлаждают 60…90 мин и с глубиной проникания иглы более 250х0,1 мм – 90…120 мин.

Далее чашки с битумом выдерживают в водяной бане до заданной температуры испытания. Чашки высотой 35 мм – 60 – 90 мин, высотой 60 мм – 90 –120 мин. Затем их вынимают из бани и помещают в сосуд с водой вместимостью не менее 0,5 дм3, чтобы уровень воды покрывал битум не менее чем на 10 мм. Температура воды должна быть равной температуре испытания, после чего испытывают на пенетрометре.

Пенетрометр (рис. 1) состоит из металлического штатива, столика; циферблата и падающего стержня с иглой и дополнительным грузом, закрепленных на кронштейнах. Общая масса груза при температуре испытания (0,0±0,1) °С должна быть (200,0±0,2) г, при температуре (25,0±0,1) °C – (100,0±0,15) г.

Чашку устанавливают на столике пенетрометра. Подводят острие иглы к поверхности битума, а кремальеру – до прикосновения с верхней частью стержня с иглой. Отмечают положение стрелки на шкале циферблата. Затем погружают иглу в битум, для чего нажимают стопорную кнопку и одновременно включают секундомер. Время опускания иглы при температуре испытания битума 0 °С должно быть 60 с, а при температуре испытания 25 °С – 5 с.

Затем кнопку отпускают. После этого доводят кремальеру до верхнего конца стержня и отмечают второе положение стрелки на шкале циферблата.

Разность показаний стрелки первого и второго отсчетов указывает глубину проникания иглы (в 0,1 мм). Если в ТНПА не предусмотрены условия испытания, тогда глубину погружения битума определяют при температуре 25 °С, нагрузке 100 г в течение 5 с.

Испытания повторяют не менее трех раз в разных точках на поверхности образца, отстоящих от краев чашки и друг от друга не менее чем на 10 мм. После каждого погружения иглу отмывают от приставшего битума толуолом, бензином или другим растворителем и вытирают насухо.

При глубине погружения иглы более 200х0,1 мм применяют не менее трех игл, оставляя их в битуме до завершения испытания.

• 12 • Лабораторная работа № 20

–  –  –

Расхождение между наибольшим и наименьшим определением при 25 °С в 0,1 мм округленное до целого числа, не должно превышать ниже приведенных значений:

• при глубине проникания иглы до 50х0,1 мм – 2х0,1 мм,

• при глубине проникания иглы свыше 50 до 150х0,1 мм – 4х0,1 мм,

• при глубине проникания иглы свыше 150 до 250х0,1 мм – 6х0,1 мм,

• при глубине проникания иглы свыше 250х0,1 мм – 3 % от среднего арифметического значения.

При больших расхождениях испытания следует повторить. Полученные результаты записывают в табл. 2.

Таблица 2 Результаты вязкости битума по глубине проникания иглы

–  –  –

2. Определение температуры размягчения битума Температура размягчения битума – условная характеристика перехода битума из упруго-пластичного состояния в жидкое при определенной температуре. Зависит от группового состава битума и является одним из свойств битума, по которому устанавливают • 10 • Исследование физико-механических свойств нефтяных битумов его марку. Температуру размягчения определяют по ГОСТ 11506-73 «Битумы нефтяные.

Метод определения размягчения по кольцу и шару на приборе «Кольцо и шар» (рис. 2).

Материалы и оборудование: проба битума 50 г, стакан фарфоровый или металлический для расплавления битума; сито с отверстиями 0,7 мм; термометр; палочка стеклянная или металлическая; пластинка стеклянная; тальк или декстрин; нож; прибор «Кольцо и шар»;

вода дистиллированная или свежекипяченая; глицерин; горелка газовая или электроплитка;

пинцет; часы.

Выполнение работы. При наличии в битуме влаги его обезвоживают. Для этого пробу массой 50 г нагревают в зависимости от вязкости до температуры на 80...100 °С выше ожидаемой температуры размягчения, но не выше 180 и не ниже 120 °С. Затем расплавленный битум процеживают через сито с отверстиями 0,7 мм и перемешивают до полного удаления пузырьков воздуха, после чего применяют для испытания.

Прибор для определения температуры размягчения битума «Кольцо и шар» (рис. 2) состоит из трех скрепленных между собой дисков и стеклянного стакана. Расстояние между нижним и средним дисками 25,0 – 25,4 мм. В среднем диске имеются отверстия, в которые вставляют два латунных кольца. В центре верхнего диска имеется отверстие для термометра, которым замеряется температура жидкости. Ртутный шарик во время испытания должен упираться в средний диск.

Вначале латунные ступенчатые кольца высотой (6,4±0,2) мм с верхним внутренним диаметром (19,9±0,2) мм и с нижним внутренним диаметром (15,9±0,2) мм заливают битумом.

Кольца нагревают до предполагаемой температуры размягчения битума, укладывают на металлическую или стеклянную пластинку, смазанную смесью декстрина с глицерином или талька с глицерином состава 1:3, и заполняют с некоторым избытком расплавленным битумом.

При испытании битума с температурой размягчения в интервале 30...110 °С кольца с битумом охлаждают в течение 30 мин при температуре (25±10) °С, а затем срезают ножом избыток. Если битум имеет температуру размягчения более 110 °С, то избыток срезают ножом сразу после охлаждения в течение 5 мин, а затем выдерживают еще 15 мин.

–  –  –

При температуре размягчения 30 °С кольцо с битумом помещают на 30 мин в стакан с водой с температурой на (8±1) °C ниже предполагаемой температуры размягчения, а затем срезают вровень с краями. Кольцо с битумом устанавливают в отверстие среднего диска подвески, которую опускают в стакан из термостойкого стекла диаметром не менее 85 мм и высотой не менее 120 мм, заполненный жидкостью. Уровень жидкости в стакане должен быть выше колец не менее чем на 5 см.

Если температура размягчения битума ниже 80 °С, стакан заполняют дистиллированной или свежекипяченой водой с температурой (5±1) °С. Для битумов с температурой размягчения свыше 80 до 110 °С стакан заполняют смесью воды и глицерина в соотношении 1:2, и для битумов с температурой размягчения свыше 110 °С – глицерином с температурой (34±1) °С.

Кольца с битумом выдерживают в жидкостях в течение 15 мин, затем вынимают вместе с подвеской, и на каждое кольцо укладывают пинцетом стальной шарик диаметром 9,525 мм и массой (3,50±0,05) г. Шарик предварительно выдерживают в стакане с жидкостями, где он охлаждается до (5,0±0,5) °С или нагревается до (34±1) °С.

Затем прибор снова помещают в стакан, ставя на асбестовую сетку, и нагревают со скоростью 5 °С/мин. Битум размягчается, и стальной шарик его продавливает. За температуру размягчения битума принимают температуру, при которой выдавливаемый шариком битум коснется нижнего диска подвески. За расчетную температуру размягчения принимают среднее арифметическое значение из двух определений, округлённое до целого числа, расхождение между которыми не должно превышать 1 °С при температуре размягчения до 80 °С, и 2 °С – свыше 80 °С. Результаты испытания записывают в табл.

3:

Таблица 3 Результаты определения температуры размягчения битума

–  –  –

2. Определение растяжимости битума Растяжимостью называют свойство битума вытягиваться в тонкие нити под действием растягивающего усилия без разрыва (без нарушения сплошности). Растяжимость зависит от группового состава битума. С понижением температуры растяжимость уменьшается.

Чем больше растяжимость битума, тем выше трещиностойкость асфальтобетона и др. материалов. Растяжимость определяют по ГОСТ 11505 «Битумы нефтяные. Метод определения растяжимости».

Материалы и оборудование: проба битума; дуктилометр; латунные формы (восьмерки); тальк или декстрин, глицерин; нож, стеклянная или металлическая пластинка; вода;

термометр; часы; поваренная соль или спирт этиловый; бумага папиросная.

–  –  –

Сначала битум обезвоживают, как указано выше. Затем изготавливают образцывосьмёрки. Для этого формы образцов с внутренней стороны смазывают смесью талька с глицерином состава 1:3 или декстрина с глицерином состава 1:2 и устанавливают на стеклянную, или металлическую пластинку, смазанную также вышеупомянутым составом.

Расплавленный битум наливают в форму. После заливки формы с битумом охлаждают на воздухе при температуре не ниже 18 °С в течение 30 – 40 мин, а затем горячим ножом в два приема от середины формы к краям срезают избыток битума. Три образца с формой и пластинкой помещают на один час в воду с температурой (25±0,5) °С, еще три образца – в ванну с температурой (0±0,5) °С. Слой воды над образцом должен быть не менее 25 мм. Температуру воды поддерживают доливанием горячей или холодной воды (можно добавлять лёд).

Таблица 4 Физико-механические свойства нефтяных битумов

–  –  –

Затем образцы, снятые с пластинок, закрепляют на штифтах салазок дуктилометра, удаляют боковые части форм. После того, как температура воды в дуктилометре установится (25±0,5) °С или (0±0,5) °С, включают электродвигатель, растягивая образцы со скоростью 5 см/мин. Слой воды над образцом не менее 25 мм. Длину нити в сантиметрах в момент её разрыва, отмеченную на линейке указателем, принимают за показатель растяжимости. Для каждого образца делают три измерения. За окончательный результат принимают среднее арифметическое трех испытаний. При растяжимости до 10,0 см результат округляют до 0,1 см, при большем значении результат округляют до целого числа.

Если битум имеет среднюю плотность, отличную от плотности воды, то плотность воды измеряют и доводят до средней плотности битума добавлением раствора поваренной соли или глицерина, или этилового спирта.

Нормативные документы

1. ГОСТ 9548-74. Битумы нефтяные кровельные. Технические условия.

2. ГОСТ 11501-78. Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы.

3. ГОСТ 11505-75. Битумы нефтяные. Метод определения растяжимости.

4. ГОСТ 11506-73. Битумы нефтяные. Метод определения температуры размягчения по кольцу и шару.

5. ГОСТ 22245-90. Битумы нефтяные дорожные.

6. СТБ 1107-98. Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные на битумном и битумно-полимерном вяжущем. Технические условия.

7. СТБ 1033-2004. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон.

Технические условия.

Контрольные вопросы

1. Из чего состоит нефтяной битум?

2. Назовите виды нефтяных битумов.

3. Какие основные параметры качества характеризуют физико-механические свойства битумов?

4. Перечислите области рационального применения битумов.

• 1 • ОГЛАВЛЕНИЕ Введение

Лабораторная работа № 1 Исследование влияния макроструктуры на физико-механические свойства строительных материалов

Лабораторная работа № 2 Природные каменные материалы

Лабораторная работа № 3 Определение коэффициентов размягчения и конструктивного качества бетонов и других материалов

Лабораторная работа № 4 Определение водопоглощения строительных материалов

Лабораторная работа № 5 Определение водопоглощения теплоизоляционных материалов

Лабораторная работа № 6 Определение сорбционной влажности строительных материалов.............41 Лабораторная работа № 7 Определение усадки при высыхании конструкционнотеплоизоляционных ячеистых бетонов

Лабораторная работа № 8 Определение активности строительной извести

Лабораторная работа № 9 Определение температуры и времени гашения извести

Лабораторная работа № 10 Определение содержания карбонатов в строительной извести

Лабораторная работа № 11 Потенциометрическое определение рН гидролиза твердых неорганических материалов

Лабораторная работа № 12 Исследование свойств заполнителей для бетонов и растворов

Лабораторная работа № 13 Определение гидравлической активности минеральных добавок

Лабораторная работа № 14 Исследование свойств гипсового вяжущего

Лабораторная работа № 15 Исследование основных свойств портландцемента

Лабораторная работа № 16 Исследование свойств строительных растворов

Лабораторная работа № 17 Исследование коррозионной стойкости бетонов

Лабораторная работа № 18 Испытание силикатного кирпича

Лабораторная работа № 19 Влияние строения и влажности древесины на ее физико-механические свойства

Лабораторная работа № 20 Исследование физико-механических свойств нефтяных битумов..................128

–  –  –



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«Остроухов Всеволод Викторович ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОДАЧИ СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ Специальность 05.09.03 – "Электротехнические комплексы и системы" АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск – 2012 Р...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ СК РГУТИС УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТУРИЗМА И СЕРВИСА" Лист 1 из 7 © РГУТиС ...»

«Технологическая карта Монтаж конструкции навесной фасадной системы с воздушным зазором "Ньютон Системс" типа "СКГ-ОК-001" (для облицовки плитами из керамогранита) Содержание 1.Общие положения 2.Организация и технология строительного производства 2.2.1 Порядок выполнения операций: 2.2.2 Подготовительные работы перед началом монтажа подконс...»

«Министерство образования и науки Украины Донбасская государственная машиностроительная академия (ДГМА) ОХРАНА ТРУДА И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ Методические указания к выпо...»

«Мутханна Аммар Салех Али ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАФИКА И ПРОТОКОЛОВ МАРШРУТИЗАЦИИ В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Самара – 2016 Работа выполнена на кафедре сетей связи и передачи данных (ССиПД) Федерального...»

«Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения". Научный руководитель: доктор технических на...»

«СОВРЕМЕННАЯ ЭКОНОМИКА: ПРОБЛЕМЫ, ТЕНДЕНЦИИ, ПЕРСПЕКТИВЫ, № 7, 2012 ГОД УДК 330.3 (338.1) Панягина Ася Евгеньевна Муромский институт (филиал) РАЗВИТИЕ МЕХАНИЗМОВ "Владимирский государственный ВЕНЧУРНОГО университет имени Александра ФИНАНСИРОВАНИЯ В РОССИИ Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" к.э.н., доцен...»

«ПРИЛОЖЕНИЕ 2 К СПОРТИВНОМУ КОДЕКСУ РАФ 2017 "Согласовано" "Утверждено" Совет РАФ по спорту Совет РАФ 07.12.2016 10.12.2016 Изменения 2017 год ПОЛОЖЕНИЕ О ДОКУМЕНТАХ ДЛЯ УЧАСТИЯ В СОРЕВНОВАНИЯХ Оглавление 1. ГЛАВА – ОБЩИЕ ВОПРОСЫ 1.1. Терминология 1.2. Лицензии Заявителя 1.3. Лицензии Водителя 1.4. Лицен...»

«ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И ТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА. 2011. Т. 52, N3 51 УДК 532.529.6 АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ ОДИНОЧНОГО ПУЗЫРЬКА ПРИ МАЛЫХ ЗНАЧЕНИЯХ ЧИСЛА РЕЙНОЛЬДСА В. А. Архипов,, И...»

«Ручная электрическая сверлильная аккумуляторная РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ www.enkor.nt-rt.ru СОДЕРЖАНИЕ 1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ 3. КОМПЛЕКТНОСТЬ 4. ИНСТРУКЦИИ ПО БЕЗОПАСНОСТИ 4.1. Общие инструкции по безопасно...»

«Доступ к новым лекарственным средствам в Европе: Технический доклад о политических инициативах и возможностях для сотрудничества и исследований Март 2015 Всемирная Организация Здравоохранения Е...»

«R R СНЕГОХОД БУРАН А, АЕ, АД, АДЕ, АТЕ, АДТЕ РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ 110000300РЭ СОДЕРЖАНИЕ Лист 1 Меры безопасности 7 2 Устройство и работа составных частей снегохода 10 2.1 Двигатель 10 2.2 Трансмиссия 16 2.3 Ходовая часть 20 2.4 Механизмы и органы управления 24 2.5 Корпу...»

«437291 (Код ОКП) PROXIMITY СЧИТЫВАТЕЛЬ PNR-X19.B ПАСПОРТ Считыватель Proximity PNR-X19.B ТУ 4372-216-18679038-2015.01 ПС Считыватель PNR-X19.B ОГЛАВЛЕНИЕ Назначение и технические данные 1. Комплектность 2. Рекомендации по эксплуатации 3. Свидетельство о сертификации 4. Свидетельство о приемке 5. Хранение...»

«Вестник науки Сибири. 2013. № 1 (7) http://sjs.tpu.ru УДК 330.341.2 ИНСТИТУЦИОНАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ РОСТА СРЕДНЕГО КЛАССА Спесивцева Анна Леонидовна, аспирант, ассистент А.Л. Спесивцева кафедры экономики Института социально-гуманитарных Томский политехничес...»

«АГРЕГАТ ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИ АКТИВНОЙ, В ТОМ ЧИСЛЕ МОРСКОЙ ВОДЫ РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ фици льный дилер в еспублике ел русь " елтеплом шстрой", 220018, ул. р нгович, 19 тел./ф кс: 8 (017) 314-78-38 8 (029) 6...»

«ОКП 42 1825 ПОЗИЦИОНЕРЫ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ЭПП, ЭПП-Ех, ЭПП-"Ор", ЭПП-Ех-"Ор" 1 НАЗНАЧЕНИЕ 1.1 Позиционеры электропневматические ЭПП, (в дальнейшем позиционеры), позиционеры электропневматические взрывозащищенные ЭПП-Ех, предназначены для уменьшения рассогласования хода и повышения быстродействия поршневых возвратно-поступательных...»

«Руководство по эксплуатации Бортовой учетный компьютер Оглавление 1. Назначение 2. Технические характеристики 3. Комплект поставки 4. Устройство и принцип работы 5. Подключение БУК 6. Правила эксплуатаци...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ...»

«Sprinter@ADSL LAN120/420 Модем-маршрутизатор ADSL2/2+ Annex A Руководство пользователя Версия 1.3 Август 2005 года (с) ACORP 2005 Sprinter@ADSL LAN120/420 — Руководство пользователя Уважаемый пользователь! Благодар...»

«ДОАН ВАН ФУК МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВ АЛЮМИНИЯ Специальность: 05.16.06 – порошковая металлургия и композиционные материалы ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: доктор техни...»

«119 Системы и устройства автоматики и телемеханики УДК 656.259.12 Ю. А. Кравцов, д-р техн. наук, Е. В. Архипов, М. Е. Бакин Кафедра "Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте", Московский государственный университет путей сообщения ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБ...»

«КАФЕДРА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИИ УЧЕБНО-НАУЧНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ Функциональное назначение учебно-научных лаборатории кафедры заключаются в следующем: обеспечении учебного процесса студентов металлургического института в...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.