Лабораторна робота № 7

ВИПРОБУВАННЯ ЦЕМЕНТУ. МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЦЕМЕНТУ. ДСТУ Б В 2.7-46-96

Для оцінки якості цементу необхідно знати активність і марку цементу, визначені за механічними властивостями при визначенні границі міцності на вигин і стиск зразків. Міцність цементу визначають шляхом випробування зразків-балочок на вигин, а потім половинок балочок на стиск. Зразки для випробування виготовляють з цементного розчину, тобто із суміші цементу, піску і води. Розчин повинний мати пластичну консистенцію.

Розчин готують із суміші цементу і кварцового піску у співвідношенні 1: 3 (одна вагова частина цементу і три частини піску) при водоцементному співвідношенні не менше 0, 4 і консистенції розчину, що характеризується розпливом конуса на струшувальному столику в межах 106-115 мм.

Пісок беруть стандартний " нормальний" (Вольського родовища), крупністю зерен від 0, 50 до 0, 85 мм

7.1 Визначення консистенції цементно - піщаного розчину

Для визначення консистенції цементно - піщаного розчину зважують 1500 г піску і 500 г цементу, висипають їх у сферичну металеву чашу і перемішують суху суміш протягом 1 хв. Потім роблять лунку і виливають у неї воду кількістю 200 г (в/ц=0, 4); після того, як вода всмокчеться, суміш ще раз перемішують 1 хв. Розчин переносять у змішувач, де суміш перемішується протягом 2, 5 хв (20 обертів чаші). Після закінчення перемішування форму-конус, встановлену в центрі скляного диска струшувального столика заповнюють у два прийоми шарами різної товщини.

Внутрішня поверхня конуса і диск столика перед проведенням випробувань повинні бути злегка зволожені.

Розчин ущільнюють металевим стержнем: нижній шар - 15 штикуваннями, верхній - 10. Під час укладання і ущільнення розчину конус притискають рукою до скляного диска.

Після ущільнення верхнього шару розчину надлишок його зрізують ножем врівень із краями конуса; далі конус повільно знімають у вертикальному напрямку. Потім розчин струшують на столику 30 разів за 30 с і вимірюють розпливання конуса за нижньою основою штангенциркулем у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Якщо консистенція розчину виявиться нижче

105 мм, тоді необхідно повторити замішування, збільшивши кількість води так, щоб розпливання конуса після 30 струшування на столику знаходилося в межах 106-115 мм.

Потрібну кількість води, виражену у вигляді водоцементного відношення, заносять до лабораторного журналу, а також записують діаметр (розпливання) конуса за нижньою основою.

Отримані результати заносять до лабораторного журналу (табл. 7.1).

Таблиця 7.1

Визначення консистенції цементного розчину

Нормальна консистенція цементного розчину при В/Ц_____________

7.2 Виготовлення зразків-балочок

Визначивши водоцементне відношення для даного цементу, готують розчин на 3 балочки: цементу 500 г, піску - 1500 г і потрібну кількість води. Готують розчинну суміш так само, як і в попередній роботі. Металеву роз’ємну форму змазують мастилом і встановлюють на віброплощадці.

Форми наповнюють приблизно на 1 см розчином і включають вібраційну площадку, а потім протягом 2 хв. вібрації всі три гнізда форми рівномірно, невеликими порціями остаточно заповнюють розчином. Після закінчення 3 хв. (від початку вібрації) вібрація зразків закінчується. Форму знімають з віброплощадки, зрізають змоченим водою ножем надлишок розчину, зачищають поверхню зразків врівень із краями форми. Зразки у формах зберігають 24±2 год. у ванні з гідравлічним засувом. Після закінчення цього часу зразки обережно розкривають і укладають у воду, де їх зберігають 27 діб.

Випробують зразки в 28-добовому віці. Перед випробуванням вони повинні бути насухо витерті.

Отримані результати заносять до лабораторного журналу (табл. 7.2).

Таблиця 7.2

Виготовлення зразків-балочок

7.3 Визначення границі міцності на вигин

Зразок установлюють на опори приладу «МИИ-100» або іншого згинаючого пристрою таким чином, щоб ті його грані, що були горизонтальними при виготовленні, знаходилися у вертикальному положенні. Зразки випробують на вигин на машині МИИ-100.

Границю міцності на вигин цементного розчину обчислюють як середнє арифметичне значення з двох найбільших результатів випробування трьох зразків. Дані, отримані під час випробування, заносять до лабораторного журналу (табл. 7.3).

Таблиця 7.3

Визначення границі міцності на вигин

Середнє значення границі міцності на вигин складає _____

7.4 Визначення границі міцності на стиск

Отримані після випробування на вигин у результаті зламу шість половинок-балочок відразу ж випробовують на стиск. Кожну половинку балочок розміщують між двома пластинками таким чином, щоб бічні грані, що при виготовленні прилягали до подовжніх стінок форми, знаходилися на площинах пластинок, а упори пластинок щільно прилягали до торцевої гладенької стінки зразка. Зразок разом із пластинками піддають стиску на пресі.

Границя міцності на стиск окремого зразка обчислюється як частка від розподілу величини руйнівного навантаження, (у Н чи кгс) на робочу площу пластинки (м² чи см²), тобто на 25 см².

Границю міцності на стиск зразків обчислюють як середнє арифметичне чотирьох зразків, що отримали найбільші результати із шести випробуваних зразків. Дані, отримані під час випробування, заносять до лабораторного журналу (табл. 7.4).

Таблиця 7.4

Визначення границі міцності на стиск

Середнє значення границі міцності на стиск складає ______.

Висновок про активність і марку цементу і відповідності його вимогам ДСТУ заносять до лабораторного журналу.

7.5 Визначення активності і марки цементу

Найважливішою властивістю цементу є його міцність, що характеризується активністю і маркою.

Активність цементу є фактично взята за безпосередніми випробуваннями з точністю до 1 кгс/см границя міцності на стиск зразків, виготовлених, витриманих і випробуваних відповідно до умов ДСТУ.

Марку цементу встановлюють за границею міцності на вигин зразків балочок розміром 40х40х160 мм і стиску їхніх половинок у віці 28 діб з моменту виготовлення.

Залежно від міцності цемент поділяють на такі види:

1. Портландцемент, портландцемент із мінеральними добавками, шлакопортландцемент чотирьох марок " 400", " 500", " 550", " 600".

2. Портландцемент сульфатостійкий, портландцемент із мінеральними добавками сульфатостійкий, шлакопортландцемент сульфатостійкий, портландцемент пуцолановий трьох марок " 300", " 400" і " 500".

На підставі випробувань відповідно до ДСТУ студенти визначають активність цементу і його марку, роблять загальний висновок про якість цементу.

Висновок про марку й активність цементу повинний бути занесений до журналу лабораторних робіт.

Лабораторна робота № 8

ВИПРОБУВАННЯ ДРІБНОГО ЗАПОВНЮВАЧА ДЛЯ ВАЖКИХ

БЕТОНІВ І РОЗЧИНІВ

Дрібний заповнювач – пухка суміш зерен, що відрізняються різною дрібністю і одержуваних шляхом руйнування масивних гірських порід (природні піски). Крім природних пісків, застосовують штучні, що одержують при подрібнені гірських порід або металургійних і паливних шлаків, або спеціально приготовлені матеріали – керамзит, аглопорит та ін.

Як дрібний заповнювач звичайно у важких бетонах і розчинах використовується кварцовий пісок. За походженням піски бувають: річкові, морські, гірські (яружні). Морський і річковій пісок мають катані зерна, гірський – більш дрібно шорсткувату поверхню, гострокутну форму, що забезпечує краще зчеплення піску з цементом.

Залежно від зернового складу піски підрозділяються на групи: крупний, середній, дрібний і дуже дрібний. Для кожної групи піску після попереднього розсіву його на ситах з розміром отворів 0, 14; 0, 315; 0, 63; 1, 25; 2, 5 мм, отриманий модуль крупності (Мк) і повний залишок на ситі із сіткою № 0, 63 за ДСТУ повинні відповідати даним табл. 8.1.

Таблиця 8.1

Поділ піску на групи

8.1 Визначення насипної густини

При визначенні насипної густини в стандартному не ущільненому стані при вхідному контролі випробування проводять за допомогою мірної циліндричної посудини місткістю 1л, використовуючи близько 5 кг піску, висушеного до постійної маси і просіяного через сито з круглими отворами діаметром 5мм.

Підготовлений у такий спосіб пісок висипають з висоти 10 см (для цього зручно скористатися стандартною лійкою) у попередньо зважену мірну посудину до утворення над верхом посудини конуса. Конус без ущільнення піску знімають врівень із краями посудини металевою лінійкою, після чого посудину з піском зважують (рис. 8.1). Насипну густину піску (ρ _о) у кг/м³, (г/см³) обчислюють за формулою (8.1):

(8.1)

де m₁ – маса мірної посудини з піском, (г);

m – маса мірної посудини, (г)

V – об’єм посудини, (см)

Визначення насипної густини піску проводять двічі, при цьому щоразу беруть нову порцію піску.

Результати випробувань заносять до лабораторного журналу за формою, яка наведена в таблиці 8.2.

Таблиця 8.2

Визначення насипної густини

8.2 Визначення вологості піску

Вологість піску визначається шляхом порівняння маси піску в стані природної вологості і після висушування.

Наважку піску масою 1000 г насипають на лист і відразу ж зважують, а потім висушують у сушильній шафі за температури 105 – 110^°С до постійної маси на цьому ж листі, поки різниця за масою між двома зважуваннями, зробленими через 3 год., буде не більше 0, 1%. Вологість піску (W) у відсотках обчислюється за формулою (8.2).

(8.2)

де m - маса наважки в природному стані вологості, г;

m₁ - маса наважки в сухому стані, г.

Результати випробувань заносять до лабораторного журналу за формою, наведеною в таблиці 8.3.

Таблиця 8.3

Визначення вологості піску

8.3 Визначення сумарного вмісту пилоподібних, мулистих і глинистих часток

Вміст пилоподібних, мулистих і глинистих часток у піску визначають методом відмулювання.

Сутність методу полягає в наступному. З проби піску, висушеної до постійної маси, відважують наважку масою 1000 г. Отриману наважку насипають у посудину, заливають водою, щоб висота шару води над піском була 20 см, витримують у воді біля двох годин, періодично помішуючи. Потім вміст посудини енергійно перемішують і дають спокій на дві хвилини. Після чого обережно зливають мутну воду через два нижніх отвори (рис. 8.2.), залишаючи шар води над піском висотою не менше 30 мм. Потім пісок знову заливають водою так, щоб висота шару води над піском була 20 см.

Пісок промивають у зазначеній послідовності доти, поки вода після промивання не буде залишатися прозорою. Після цього його висушують до постійної маси.

Вміст у піску відмулюваних пилоподібних, мулистих і глинистих часток у відсотках за масою обчислюють за формулою (8.3):

(8.3)

де m - маса висушеної наважки до відмулювання, г;

m₁ - маса висушеної наважки після відмулювання, г. Результати випробувань заносять до лабораторного журналу за формою, наведеною в таблиці 8.4

Таблиця 8.4

Визначення сумарного вмісту пилоподібних, мулистих і глинистих часток

8.4 Визначення наявності в піску органічних домішок

Наявність органічних домішок (гумусових речовин) визначають порівнянням забарвленості лужного розчину над пробою піску з кольором еталона.

Випробуванню піддають пісок у стані природної вологості, яким заповнюють мензурку або мірний циліндр місткістю 250 см³ до 130 см³ і заливають 3-х процентним розчином їдкого натрію до рівня 200 (рис. 8.3). Вміст циліндра перемішують і залишають на 24 год., повторюючи перемішування через 4 год. після першого перемішування. Потім порівнюють забарвленість рідини, що відстоялася над пробою, з кольором еталонного розчину або склом, колір якого співпадає з кольором еталонного розчину.

Відсутність забарвлення рідини над піском або забарвлення помітно світліше еталона є ознакою придатності піску для бетонів чи розчинів. При фарбуванні рідини над піском темніше кольору еталона необхідно проведення наступного дослідження придатності піску для бетонів і розчинів.

Еталонний розчин готують у такий спосіб: розчиняють 2, 5 мол 2% розчину таніну в 37, 5 мол 3% розчину гідроксиду натрію. Приготовлений розчин перемішують і залишають на 2 год. Оптична щільність розчину таніну, визначається на фотоколориметрі чи електрофотометрі в області довжин хвиль 450-500 нм і повинна складати 0, 60-0, 68.

Еталон повинний застосовуватись свіжоприготовленим. Результати випробувань заносять до лабораторного журналу за формою, наведеною в таблиці 8.5.

Таблиця 8.5

Визначення наявності в піску органічних домішок

8.5 Визначення зернового складу і модуля крупності піску

Зерновий, чи гранулометричний, склад піску характеризується вмістом у ньому зерен різної крупності і визначається просіванням середньої проби через набір сит. Набір стандартних сит для просівання піску включає сита з вічками 10; 5; 1, 25; 0, 63; 0, 315; 0, 16 мм.

Сита з вічками 10 і 5 мм служать для виявлення засміченості піску зернами гравію чи щебеню.

Пробу піску масою 2 кг висушують у сушильній шафі за температури 105-110° С до постійної маси.

Суху пробу піску просівають крізь сита з круглими отворами діаметром 10 і 5 мм. Залишки на ситах зважують і обчислюють процентний вміст у піску зерен гравію чи щебеню крупністю 5-10 мм (Гр₅) і вище (Гр₁₀) з точністю до 0, 1% за формулами (8.4) і (8.5).

(8.4)

(8.5)

де М₅ – залишок на ситі з вічками діаметром 10 мм, г;

М₁₀ – залишок на ситі з вічками діаметром 5 мм, г;

М – маса проби, г.

З проби піску, що пройшов крізь зазначені вище сита, відважують наважку масою 1000 г і знову просівають крізь набір сит з вічками розміром 2, 5 мм та з сітками 1, 25; 0, 63; 0, 315; 0, 16 (рис. 8.4).

Просівання відбувається механічним чи ручним шляхом. Тривалість просівання повинна бути такою, щоб при контрольному інтенсивному ручному струшуванні кожного сита протягом 1 хв. через нього проходило не більш 0, 1% маси наважки. При ручному просіванні допускається визначати кінець просівання, інтенсивно струшуючи сито над аркушем папера. Просівання вважається закінченим, якщо при цьому практично не спостерігається падіння зерен піску.

Залишки на кожному ситі зважують і обчислюють:

1. До маси наважки, що просівається, у відсотках за формулою (8.6):

(8.6)

де a_i – частковий залишок на кожному ситі, %;

m_i – маса піску на кожному ситі, г;

m – наважка піску, що дорівнює 1000г.

2. Повний залишок на кожному ситі визначають як суму часткових залишків на попередніх ситах у відсотках плюс залишок на заданому ситі у відсотках за формулою (8.7)

А_i = а_{2, 5} + а_{1, 25} + … +а_і, (8.7)

де а_{2, 5}, а_{1, 25},... - часткові залишки на відповідних ситах.

3. Модуль крупності піску (Мк) (без зерен крупніше 5 мм) визначається як частка від розподілу на 100 сум повних залишків на всіх ситах, починаючи із сита з розміром отворів 2, 5 мм і закінчуючи ситом з розміром отворів 0, 16 мм.

Модуль крупності піску (Мк) обчислюють за формулою (8.8):

(8.8)

де А_{2, 5}; А_{0, 63};... – повні залишки на ситі з вічками 2, 5 і на ситах із сітками

№ 1, 25; 0, 63;...., %.

Результати визначення зернового складу піску записують у табл. 8.6 і оцінюють їх відповідно до технічних вимог, після чого роблять висновок про можливість застосування випробуваного піску для будівельних робіт.

Таблиця 8.6

Визначення зернового складу і модуля крупності піску

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

Будівельні матеріали та вироби. Методичні вказівки до виконання лабораторнихробіт для студентів спеціальностей 6.092100 (водопостачання, водовідведення) та 6.092600 (теплопостачання, вентиляція)

Відповідальний за випуск: Бабушкін В.І.

За редакцією авторів

ХДТУБА, 61002, Харків, вул. Сумська, 40

Підготовлено та надруковано РВВ

Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури