ручка; 2 - корпус прибора; 3 - упоры; 4 - сварной шов

Рисунок 1 - Прибор для определения подвижности бетонной смеси

Каждый слой уплотняют штыкованием металлическим стержнем:

- в обычном конусе 25 раз;

- в увеличенном конусе 56 раз.

Конус во время наполнения и штыкования должен быть плотно прижат к листу. После уплотнения бетонной смеси в конусе воронку снимают, и избыток смеси срезают кельмой вровень с верхними краями конуса. Конус плавно снимают с отформованной бетонной смеси и устанавливают рядом с ней. Время, затраченное на съем конуса, должен составлять 3-7 секунд.

Осадку конуса бетонной смеси определяют, укладывая металлическую линейку ребром на верх конуса и измеряя расстояние от нижней грани линейки до верха бетонной смеси с погрешностью до 0,5 см.

Величину осадки конуса бетонной смеси, определенную в увеличенном конусе, приводят к величине осадки обычного конуса умножением величины осадки бетона увеличенного конуса на переводной коэффициент 0,67.

Осадку конуса бетонной смеси определяют дважды. Общее время испытания с начала наполнения конуса бетонной смесью при первом определении и до момента измерения осадки конуса при втором определении не должно превышать 10 мин.

Осадку конуса бетонной смеси вычисляют с округлением до 1,0 см как среднее арифметическое результатов двух определений осадки конуса из одной пробы, отличающихся между собой не более чем:

- на 1 см при ОК 4 см;

- на 2 см при ОК = 5-9 см;

- на 3 см при ОК 10 см.

При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе.

2.2 Определение жёсткости бетонной смеси

Если осадка конуса бетонной смеси будет равна нулю, смесь признают не обладающей подвижностью, и она должна характеризоваться жесткостью.

Жесткость бетонной смеси (Ж) характеризуется временем вибрации (в секундах), необходимых для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости показанном на рисунке 2.

Жесткость бетонной смеси с зернами заполнителя наибольшей крупностью до 40 мм включительно определяют на лабораторной виброплощадке.

Прибор на виброплощадке устанавливают и собирают в следу­ющем порядке: устанавливают и жестко закрепляют цилиндри­чес­кое кольцо прибора 1, в которое вставляют конус 2 и закрепляют его руч­ками 3, заводя их в пазы кольца, после чего устанавливают воронку 4. Заполнение конуса прибора бетонной смесью, ее уплотнение и снятие конуса с отформованной смеси производят по методике, используемой при определении подвижности смеси.

 

 

 

 

1 - цилиндрическое кольцо с фланцем в основании; 2 - конус;

3 - кольцо-держатель с ручками; 4 - загрузочная воронка; 5 - штатив;

6 - направляющая втулка; 7 - фиксирующая втулка с зажимным винтом;

8 - диск с шестью отверстиями; 9 - стальная шайба;10 - штанга

Рисунок 2 - Прибор для определения жесткости бетонной смеси

Поворотом штатива 5 диск 8 устанавливают над отформованным конусом бетонной смеси и плавно опускают его на поверхность конуса смеси. Штатив закрепляют в фиксирующей втулке 7 зажимным винтом.

Затем одновременно включают виброплощадку и секундомер и наблюдают за выравниванием и уплотнением бетонной смеси. Вибрирование производят до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из любых двух отверстий диска. В этот момент выключают секундомер и вибратор. Полученное время (в секундах) характеризует жесткость бетонной смеси.

Жесткость бетонной смеси определяют дважды. Общее время испытания с начала заполнения конуса бетонной смесью в установленном приборе при первом определении и до окончания определения жесткости при втором определении не должно превышать 15 мин.

Жесткость бетонной смеси вычисляют с округлением до 1 с как среднее арифметическое результатов двух определений жесткости из одной пробы смеси, отличающихся между собой не более чем на 20 %. При большем расхождении результатов определение повторяют.

2.3 Определение средней плотности бетонной смеси

Среднюю плотность бетонной смеси характеризуют отношением массы уплотненной бетонной смеси к ее объему.

Для определения средней плотности бетонной смеси применяют: формы для изготовления контрольных образцов бетона по ГОСТ 22685; весы лабораторные по ГОСТ 24104; виброплощадку лабораторную; кельму типа КБ по ГОСТ 9533; линейку стальную по ГОСТ 427; сосуды металлические цилиндрические, размеры которых принимают в зависимости от наибольшей крупности зерен фракции заполнителя по таблице 4. Плотность бетонной смеси, предназначенной для приготовления бетонов классов В5 и менее на пористых заполнителях, определяют в сосудах вместимостью 5000 см³ или в формах ФК-150 независимо от наибольшей крупности заполнителя.

Таблица 4 – Размеры сосудов для определения плотности бетонной смеси

Наибольшая крупность зерен фракции заполнителя, мм	Вместимость сосуда, см3	Внутренний размер сосуда, мм
диаметр	высота

 

Перед испытанием мерный сосуд взвешивают с погрешностью не более 1 г. Бетонную смесь помещают в сосуд и уплотняют в соответствии с ГОСТ 10180 в зависимости от удобоукладываемости смеси. После уплотнения избыток смеси срезают стальной линейкой, и поверхность тщательно выравнивают вровень с краями мерного сосуда. Затем сосуд с бетонной смесью взвешивают с погрешностью не более 1 г.

Среднюю плотность бетонной смеси вычисляют по формуле

p_см = _·1000, [кг/м³] (1)

где m- масса мерного сосуда с бетонной смесью, г;

m₁ - масса мерного сосуда без смеси, г;

V - вместимость мерного сосуда, см³.

Среднюю плотность бетонной смеси определяют дважды для каждой пробы смеси и вычисляют с округлением до 10 кг/м³, как среднеарифметическое значение результатов двух определений из одной пробы, отличающихся между собой не более чем на 5 % среднего значения. При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе бетонной смеси.

2.4 Определение прочности бетона при сжатии

При испытании бетона на сжатие применяют гидравлические прессы. При выборе пресса учитывают, что разрушающая нагрузка должна состав­лять не менее 0,2 и не более 0,8 от максимальной для пресса.

Пробы бетонной смеси для изготовления контрольных бетонных об­разцов должны быть по объему в 1,5-2 раза больше, чем требуется для изготовления образцов. Стандартным эталонным образцом для испытания прочности на сжатие считаются кубы размерами 150×150×150 мм. Для изготовления контроль­ных образцов применяют металлические разъемные формы. Одновременно изготавливают серию образцов с минимальным количеством из 3 штук. Перед бетонированием внутренние поверхности форм смазывают минеральным маслом для предохранения стенок форм от прилипания бетона и от коррозии.

Вместе с кубами изготавливают призмы для испытания на изгиб. Об­разцы, изготовленные из бетонной смеси, испытывают через 28 суток по­сле изготовления.

Очень подвижные бетонные смеси (осадка конуса более 12 см) уклады­вают в один-два слоя штыкованием, уплотняя с помощью гладкого сталь­ного стержня 10-20 раз от краев к середине. Более жесткие бетонные смеси уплотняют на лабораторной площадке. Во всех случаях смесь уп­лотняют до появления на ее поверхности цементного молока. По оконча­нии уплотнения поверхность выравнивают кельмой, срезая избыток смеси. Затем формы, накрыв влажной тканью, хранят 24 ч в помещении с темпе­ратурой (20+2) °С. Образцы-призмы накрывают крышкой и хранят в гори­зонтальном положении.

Перед испытанием образцы осматривают, проверяя ровность поверх­ностей и отсутствие трещин и раковин. Образцы обмеряют с погрешно­стью не более + 1 мм и взвешивают с погрешностью не более 1 г. Для од­ной серии испытаний средняя плотность образцов должна отличаться от среднего значения по серии не более чем на 3 номера.

Перед установкой образца в пресс его плиты очищают и протирают, образец устанавливают так, чтобы направление нагрузки было параллель­но слоям укладки бетонной смеси, установка производится строго по цен­трированной точке.

Включая пресс, образец нагружают непрерывно и равномерно со ско­ростью (0,6+0,2) МПа в секунду до разрушения образца. Предел прочности при сжатии Rвычисляют по формуле

R_сж = , [МПа] (2)

где P_p - разрушающая сила, кгс;

S — площадь, см².

 

3 Результаты эксперимента

Таблица 5 – Определение удобоукладываемости бетонной смеси

Наименование материала	Расход, кг	Подвижность, см	Марка по подвижности
на 1м3	на 8л
Цемент		1,832		П1
Вода		1,440
Песок		5,080
Щебень		11,456

 

 

№ п/п	S, см2	Р7сж., кгс	К	R7cж, МПа	R28cж, МПа	Марка	Класс
			0,95	15,5	26,412	М 250	В 20
			17,8	30,33
			16,9	28,79

Таблица 6 - Определение марки и класса бетона

 

Вывод: таким образом, мы изучили основные свойства бетона и бетонной смеси, определили на практике подвижность бетонной смеси, среднюю плотности бетонной смеси, и прочность бетона на сжатие.

Подвижность бетонной смеси характеризовали измеряемой в сантиметрах величиной осадки конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащего испытанию.

Жесткость бетонной смеси (Ж) характеризовали временем вибрации (в секундах), необходимых для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости

Среднюю плотность бетонной смеси характеризовали отношением массы уплотненной бетонной смеси к ее объему

 

Лабораторная работа № 12

«Изучение свойств строительного раствора»

Цель работы: изучить основные свойства строительного раствора, определить на практике подвижность растворной смеси, расслаиваемость растворной смеси, определить среднюю плотность растворной смеси, а так же прочность раствора при сжатии.

1 Теоретическая часть

Строительным раствором называют искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя-песка. До затвердевания он называется растворной смесью. Строительные растворы предназначаются для заполнения швов в крупнопанельных и крупноблочных зданиях, для связывания камней при каменной кладке, для отделки поверхностей - штукатурки, для придания поверхностям специальных свойств (водонепроницаемости, кислотостойкости и т.д.).

Строительные растворы классифицируются по группам по следующим признакам:

- средней плотности (тяжелые — со средней плотностью 1500 кг/м³ и более, легкие – со средней плотностью менее 1500 кг/м³);

- виду вяжущего вещества (цементные, известковые, вяжущим, в которых служит воздушная или гидравлическая известь; гипсовые);

- назначению (кладочные, отделочные, акустические, рентгенозащитные, тампонажные и другие растворы специального назначения);

- физико-механическим свойствам (по прочности при сжатии приняты марки в МПа: 0,4; 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 15,0; 20,0; 30,0);

- по степени морозостойкости: Мрз 10, 15, 25, 35, 50, I00, I50, 200, 300;

2 Методика выполнения эксперимента

2.1 Определение подвижности растворной смеси

Подвижностью (консистенцией) растворной смеси называют ее способность растекаться под действием собственного веса. Подвижность растворной смеси характеризуется измеряе­мой в сантиметрах глубиной погружения в нее эталонного конуса.

Для проведения испытаний применяют: прибор для определения подвижности (рис. 1); стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм; кельму.

Масса эталонного конуса со штангой должна быть (300 ± 2) г.

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—6 кратным 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.

Глубину погружения конуса оценивают по результатам двух испытаний на разных пробах растворной смеси одного заме­са как среднее арифметическое значение из них и округляют.

Разница в показателях частных испытаний не должна превышать 20 мм. Если разница окажется больше 20 мм, то испы­тания следует повторить на новой пробе растворной смеси.

 

 

1 — штатив; 2 — шкала; 3 — эталонный конус; 4 — штанга; 5 — держатели;

6 — направля­ющие; 7 — сосуд для раствор­ной смеси; 8 — стопорный винт.

Рисунок 1 - Прибор для определения подвижности растворной смеси

 

2.2 Определение расслаиваемости растворной смеси

Расслаиваемость растворной смеси, характеризующая ее связность при динамическом воздействии, определяют путем сопос­тавления содержания массы заполнителя в нижней и верхней частях свежеотформованного образца размерам 150х150х150 мм.

Для проведения испытаний применяют: формы стальные размерами 150х150х150 мм; лабораторную виброплощадку типа 435А; весы лабораторные по ГОСТ 24104—88; шкаф сушильный по ОСТ 16.0.801.397—87; сито с ячейками 0,14 мм; противень; стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм.

Лабораторная виброплощадка в загруженном состоянии должна обеспечивать вертикальные колебания частотой 2900 ± 100 в минуту и амплитудой (0,5 ± 0,05) мм. Виброплощадка должна иметь устройство, обеспечивающее при вибрировании жесткое крепление формы с раствором к поверхности стола.

Растворную смесь укладывают и уплотняют в форме для контрольных образцов размерами 150х150х150 мм. После этого уплотненную 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°С и взвешивают с погрешностью до 2 г.

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

[%] (1)

где m₁ — масса отмытого высушенного заполнителя изверхней (нижней) части образца, г;

m₂ — масса растворной смеси, отобранной пробы изверхней (нижней) части образца, г.

Показатель расслаиваемости растворной смеси определяют по формуле

[%] (2)

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

å 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.

 

2.3 Определение средней плотности растворной смеси

Плотность растворной смеси характеризуется отношением массы уплотненной растворной смеси к ее объему и выражается в г/см³.

Для проведения испытаний применяют: стальной цилиндрический сосуд емкостью 1000⁺² мл (рис. 2); весы лабораторные по ГОСТ 24104; стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм; стальную линейку 400 мм.

 

Рисунок 2 - Сосуд для определения плотности строительной смеси

 

Перед испытанием сосуд предварительно взвешивают с погрешностью до 2 г. Затем наполняют растворной смесью с из­бытком. Растворную смесь уплотняют путем штыкования сталь­ным стержнем 25 раз и 5—6 кратным легким постукиванием о стол. После уплотнения избыток растворной смеси срезают стальной линейкой. Поверхность тщательно выравнивают вровень с краями сосуда. Стенки мерного сосуда очищают влажной ве­тошью от попавшего на них раствора. Затем сосуд с растворной смесью взвешивают с точностью до 2 г.

Плотность растворной смеси вычисляют по формуле

[г/см³] (3)

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.

При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе растворной смеси.

2.4 Определение прочности раствора при сжатии

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 в 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 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 %.

Оставшееся до испытания время образцы должны хранитьсяв 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) %.

Перед испытанием на сжатие (для последующего определения плотности) образцы взвешивают с погрешностью до 0,1 % и измеряют штангенциркулем с погрешностью до 0,1 мм.

Образцы, хранившиеся в воде, должны быть вынуты из нее не ранее чем за 10 мин до испытания и вытерты влажной тканью.

Шкалу силоизмерителя испытательной машины или пресса выбирают из условия, что ожидаемое значение разрушающей нагрузки должно быть в интервале 20—80 % от максимальной нагрузки, допускаемой выбранной шкалой.

Нагрузка на образец должна возрастать непрерывно с постоянной скоростью (0,6 ± 0,4) МПа [(6 ± 4) кгс/см²] в секунду до его разрушения.

Достигнутое в процессе испытания образца максимальное усилие принимают за величину разрушающей нагрузки.

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

[МПа] (4)

где P — разрушающая нагрузка, Н;

А — рабочая площадь сечения образца, см².

Рабочую площадь сечения образцов определяют по ре­зультатам измерения как среднее арифметическое значение пло­щадей двух противоположных граней.

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

 

3 Результаты эксперемента

Таблица 1 – Определение удобоукладываемостьи растворной смеси

Расход материалов	Подвижность, см	Марка по подвижности
Ц	П	В
	5,5		4,8	Пк2

Таблица 2 - Определение марки раствора и его средней плотности.

№ п/п	m, г	V, см3	Ρ0, кг/м3	S, см2	Р7сж., кгс	R7cж, МПа	R28cж, МПа	Марка
		352,8		49,4		4,85	8,26	М 75
		352,8		49,4		4,81	8,19
		353,0		49,4		4,88	8,31

ср=1960 ср=8,26

 

Вывод: таким образом, мы изучили основные свойства строительного раствора, определили на практике подвижность растворной смеси, расслаиваемость растворной смеси, определили среднюю плотность растворной смеси, а так же прочность раствора при сжатии.

Подвижностью растворной смеси называют ее способность растекаться под действием собственного веса. Подвижность растворной смеси характеризуется измеряе­мой в сантиметрах глубиной погружения в нее эталонного конуса.

Для проведения испытаний применяли: прибор для определения подвижности; стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм; кельму.

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

[МПа] (4)

где P — разрушающая нагрузка, Н;

А — рабочая площадь сечения образца, см².

Рабочую площадь сечения образцов определяют по ре­зультатам измерения как среднее арифметическое значение пло­щадей двух противоположных граней.

Список использованных источников

1 Попов, Л.Н., Попов, Н.Л. Лабораторные работы по дисциплине «Строительные материалы и изделия» [Текст]: Учеб. пособие. - М.: ИНФРА-М, 2005. – 219 с.

2 Мухина, Т.Г. Производство силикатного кирпича [Текст] / Т.Г. Мухина. – М.: Высшая школа, 1983. – 179 с.

3 Хвостенков, С.И. Современное производство силикатного кирпича [Текст] / С.И. Хвостенков. – М.: ВНИИЭСМ, 1983. – 53 с.