Бабушкін B.I., Казімагомедов I.E., Костюк T.O., Деденьова O.Б., Ліпко О.Б., Рачковський О.В. Будівельні матеріали та вироби - файл ?????_?????_?????????_??????_2.doc

Бабушкін B.I., Казімагомедов I.E., Костюк T.O., Деденьова O.Б., Ліпко О.Б., Рачковський О.В. Будівельні матеріали та вироби
скачать (2060.6 kb.)
Доступные файлы (2):
?????_?????_?????????_??????_2.doc3335kb.26.11.2009 12:51скачать
n2.doc1843kb.06.12.2009 21:54скачать

?????_?????_?????????_??????_2.doc

  1   2   3   4   5   6

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ


ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ
Спеціальності: 7.092101

7.120101

7.092104

6.092600

БУДІВЕЛЬНІ МАТЕРІАЛИ ТА ВИРОБИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

ХАРКІВ 2009

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ


Спеціальності: 7.092101

7.120101

7.092104

6.092600

БУДІВЕЛЬНІ МАТЕРІАЛИ ТА ВИРОБИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

Затверджено на засіданні кафедри будівельних матеріалів і виробів.

Протокол № 8 от 15.04.08


ХАРКІВ 2009

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Будівельні матеріали та вироби» для студентів спеціальностей: 7.092101 «Промислове і цивільне будівництво», 7.120101 «Архітектура будівель і споруд», 7.092104 «Технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів», 6.092600 «Водопостачання та водовідведення». /Укладачі: О.Г. Вандоловський, О.Б. Деденьова, І.Е. Казімагомедов, Т.О. Костюк, Т.А. Ліпко, О.В. Рачковський. – Харків: ХДТУБА, 2009. – 54 с.


Рецензент В.П. Сопов
Кафедра будівельних матеріалів і виробів

.

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт 9-16 з курсу «Будівельні матеріали та вироби», «Будівельне матеріалознавство», «Архітектурне матеріалознавство» призначені для студентів денної форми навчання.

Ці методичні вказівки є логічним продовженням методичних вказівок до лабораторних робіт 1-8; з цього приводу при їх виконанні необхідно дотримуватись раніш наданих рекомендацій.

У дійсній розробці викладено методику проведення випробувань крупного заповнювача для важких бетонів, підбір складу важкого бетону та будівельного розчину, визначення фізичних та механічних властивостей деревини, випробування лакофарбових матеріалів, нафтових бітумів, вуглецевих сталей; неруйнуючі методи випробувань будівельних матеріалів.

Лабораторна робота 9


ВИПРОБУВАННЯ КРУПНОГО ЗАПОВНЮВАЧА ДЛЯ ВАЖКИХ БЕТОНІВ

Для приготування важкого бетону, як крупний заповнювач використовують щебінь з природнього каменю, гравій, щебінь з гравію; щебінь із супутніх порід та відходів збагачення гірськозбагачуючих підприємств вугільної, металургічної, хімічної та інших галузей промисловості, а також щебінь із металургійних, паливних та інших шлаків у відповідності до вимог ДСТУ Б В.2.7-74-98 та інших діючих стандартів.


Щебінь відносять до щільного, якщо щільність зерен складає більш 2,0 г/см3. В залежності від розміру зерен щебінь підрозділяють на наступні фракції, мм: від 5 до 10, від 10 до 20, від 20 до 40, від 40 до 70.

Зерновий склад щебеню, що використовується для бетонів, має знаходитись у межах, вказаних у таблиці 9.1.

Щебінь не повинен містити зерен пластинчастої (лещадної) та голкової форми, у яких товщина або ширина у 3 рази менше довжини, більш 35 % за масою, а також сторонніх забруднюючих домішок. Вміст глини в грудках не повинен перевищувати 0,15 %, а кількість пиловидних та глинистих часток – 0,7 % для щебеню з вивержених та метаморфічних порід; 1,5 % для щебеню з осадових порід.

Таблиця 9.1 – Склад щебеню


Розмір контрольних сит

Для фракцій з найменшим розміром зерен

0,5 (Дmin + Дmax) для

Дmax

1,25

Дmax

5(3) мм

10 мм і більш

однієї фрак-

ції

суміши фрак- цій

Повний залишок на ситах за масою, %

95-100

90-100

40-80

50-70

0-10

0

Щебінь з природного каменю підлягає нижче наведеним випробуванням.

9.1 Визначення насипної густини щебеню

Насипну густину визначають шляхом зважування щебеню у 10 літровому мірному циліндрі. Для цього щебінь з висоти 10 см насипають в попередньо зважений циліндр до утворення надлишку, який потім знімають без ущільнення в рівень з краями за допомогою металевої лінійки, як показано на рис. 9.1.

П


ісля цього мірний циліндр з щебенем зважують і обчислюють насипну густину щебеню, кг/л:

1 – лопата; 2 – рейка для зняття надлишку щебеню; 3 – ємність 10 л

Рисунок 9.1 – Схема пристрою для визначення насипної густини




, (9.1)

де m2 – маса мірного циліндру, кг;

m1 – маса мірного циліндру зі щебенем, кг;

V – об’єм мірного циліндру, л.

Дані випробувань заносять до лабораторного журналу, згідно з табл. 9.2.

Таблиця 9.2 – Визначення насипної густини щебеню


Показники

Од. вимір.

Формула

Результати

І

ІІ

ІІІ

Місткість мірного циліндру

Маса мірного циліндру

Маса щебеню з циліндром

Маса щебеню

Об‘єм щебеню

Насипна густина щебеню


Середнє значення насипної

густини щебеню

л

кг

кг

кг

л

кг/л

(кг/м3)
кг/л

(кг/м3)

V

m2

m1

m

V


















9.2 Визначення істинної густини зерен щебеню

Істинна густина зерен щебеню визначається або за допомогою гідростатичного зважування на технічних вагах зі спеціальним пристосуванням, або спрощеним способом за допомогою металевого об’ємоміру.

Металевий об’ємомір являє собою циліндричну посудину з оцинкованого заліза діаметром 150 мм та висотою 350 мм. У верхню частину циліндру впаяна трубка колінчастої форми діаметром приблизно 10 мм, яка є зливним пристосуванням для підтримання постійного рівню води в циліндрі (рис. 9.2).






1 – об’ємомір; 2 – трубка колінчаста для зливу води; 3 – ємкість для збору витисненої води

Рисунок 9.2 – Схема об’ємоміру для визначення істинної густини зерен щебеню



Для проведення експерименту відважують наважку попередньо висушеного до постійної маси та просіяного крізь сито щебеню масою 1000 г. Наважку щебеню насичують водою, занурюючи матеріал у воду кімнатної температури на 2 години так, щоб рівень води був вище щебеню не менш, ніж на 20 мм. Після цього шматки щебеню виймають з води й видаляють з них надлишок вологи м’якою тканиною.

Об’ємомір наповнюють водою кімнатної температури, щоб у ньому встановився постійний рівень води, для чого потрібно почекати, коли з зливної трубки перестане крапати вода. Переміщувати об‘ємомір після цього не слід. Під зливну трубку підставляють чисту просушену й попередньо зважену посудину ємкістю приблизно 1,5 л.

Підготований щебінь обережно, по одному шматку (щоб запобігти розбризкуванню води) кладуть в об’ємомір, а вода, що витискується щебенем, стікає по трубці в посудину.

Після того, як уся наважка щебеню буде занурена до об’ємоміру та припиниться краплепадіння з зливної трубки, зібрана в посудині вода буде дорівнювати за об’ємом сумарному об’єму шматків щебеню.

Для визначення величини цього об’єму посудину з водою, що була витиснена, зважують й, знаючи його масу, знаходять масу й об’єм витісненої води, а таким чином і об’єм наважки щебеню (маса води в грамах дорівнює її об’єму в кубічних сантиметрах).

Розділивши масу щебеню в сухому стані на його об’єм, одержують величину істинної густини зерен щебеню .

Дані випробувань заносять до лабораторного журналу (табл. 9.3).

Таблиця 9.3 – Визначення істинної густини зерен щебеню


Показники

Од. вимір.

Формула

Результати

І

ІІ

ІІІ

Маса щебеню

Маса води, що була витиснена щебенем

Об’єм щебеню, що занурюється у воду

Істинна густина щебеню, що занурюється у воду



Середнє значення істинної густини щебеню у шматку

г
г
см3
г/см3

г/см3



m
m1
V=m1

















9.3 Визначення порожнистості щебеню

Порожнистість щебеню обчислюють на основі попередньо встановлених значень насипної густини щебеню () та істинної густини його зерен () за формулою 9.2:

(9.2)

де П – порожнистість щебеню, %, за об’ємом;

– насипна густина щебеню, г/см3;

– істинна густина зерен щебеню, г/см3.

Одержані результати заносять до лабораторного журналу (табл. 9.4).

Таблиця 9.4 – Визначення порожнистості щебеню


Показники

Од. вимір.

Формула

Результати

І

ІІ

ІІІ

Насипна густина щебеню

Істинна густина зерен щебеню
Порожнистість щебеню

г/см3
г/см3
%


















Вологість щебеню та вміст в ньому пилоподібних, глинистих та мулистих часток визначають відповідно до вимог ГОСТ 8269.0-97 за методикою, аналогічною відповідним методикам для випробувань піску.

9.4 Визначення зернового складу нефракційованого щебеню

Після попередньої промивки та висушування проби щебеню беруть наважку в кількості 10 кг, включаючи зерна піску, які в ній містяться, послідовно просіюють крізь набір сит, починаючи з сита, що має найбільші отвори (рис. 9.3). Просіювання наважки на кожному ситі виконується по частинах, щоб товщина шару щебеню на ситі не перебільшувала найбільшого розміру зерен щебеню, механічним способом або руками.





1 – набір сит (70, 40, 30, 20, 10, 5 мм); 2 – піддон надлишку щебеню

Рисунок 9.3 – Визначення зернового складу щебеню за допомогою стандартних сит

Просіювання вважається закінченим, якщо при інтенсивному струсі сита над папером нема падіння зерен щебеню. Залишки щебеню на кожному ситі зважують, знаходячи тим самим частинні залишки в грамах: m70, m40 і т.і. Далі обчислюють частинні залишки на кожному ситі у відсотках як відношення частинного залишку в грамах до маси узятої наважки за формулою (9.3):

(9.3)

де і – частинний залишок на кожному ситі, %

mі – частинний залишок на кожному ситі, г;

m – маса узятої наважки, г.

Після цього обчислюють повні залишки на ситах, які є сумою частинних залишків у відсотках на всіх попередніх ситах з більшими отворами, плюс частинний залишок на ситі, для якого обчислюється величина повного залишку:

Аі = a70 + a40 + … + aі, (9.4)

де Аі - повні залишки на ситах, %;

aі частинні залишки на ситах, %.

Результати просіювання у вигляді частинних залишків на кожному ситі в грамах, частинних залишків у відсотках та повних залишків заносять до лабораторного журналу у (табл. 9.5).

Таблиця 9.5 – Визначення зернового складу щебеню

Показники

Од. вимір.

Розміри отворів сит, мм

Менш 5мм

Сума

70

40

30

20

10

5







Частинні залишки щебеню на ситах, аі


г










Частинні залишки щебеню на ситах, аі


%










Повні залишки щебеню на ситах, Аі


%










За результатами просіювання встановлюють:

а) найбільшу крупність щебеню (Днайб), відповідну до розміру отвору першого з сит, на якому повний залишок не перебільшує 5%;

б) найменшу крупність щебеню (Днайм), відповідну до розміру отвору першого з сит, на якому повний залишок перебільшує 95%.

Середня крупність щебеню визначається за формулою, мм,

Дсер = 0.5 (Днайб + Днайм), (9.5)

де Днайб – найбільша крупність щебеню, мм;

Днайм – найменша крупність щебеню, мм.

На підставі одержаних результатів будують криву просіювання випробуваного щебеню, відкладаючи на осі абсцис графіку (рис. 9.4) розміри отворів сит (Дсер, Днайб, Днайм), а на осі ординат – значення повних залишків на відповідних ситах.

Рисунок 9.4 – Діаграма зернового складу щебеню та гравію


Порівнюючи одержану криву просіювання щебеню (за аналогією з кривою просіювання гравію, п. 4, ГОСТ 8269.0-97) з вимогами стандарту, виносять висновок про зерновий склад щебеню.

Лабораторна робота 10

Підбір складу ВАЖКОГО бетону

10.1 Загальні поняття про бетон

Бетон – це штучний конгломерат, який утворюється внаслідок затвердіння раціонально добраної суміші зі зв’язуючої речовини, води, дрібного, крупного заповнювачів та домішок. До того, як суміш стане твердою, вона називається бетонною сумішю.

Бетон використовують для конструкцій різного призначення, що експлуатуються у певних умовах – звичайних або таких, що відрізняються підвищеною агресивністю середовища, дією низької або високої температури тощо. У зв’язку з цим оптимальним для конкретних умов експлуатації буде такий склад бетону, який задовольняє усі технічні потреби будівництва та має найменшу вартість.

Найбільш дефіцитною та вартісною частиною бетону є зв’язуюче (цемент), тому потрібно добирати склад бетону, не перебільшуючи норми витрат цементу та прагнучи до мінімального його вмісту в 1 м3 бетону.

10.2 Визначення складу звичайного (важкого) бетону

Склад бетону буде визначений тоді, коли знайдена витрата матеріалів на виготовлення 1 м3 ущільненого бетону. Прийнято записувати склад бетону таким чином:

вказати витрати матеріалів на 1 м3 бетону (у кілограмах), наприклад, цементу Ц = 280 кг, води В = 170 кг, піску П = 610 кг, щебеню Щ = 1340 кг;

вказати співвідношення кількості матеріалів, прийнявши кількість цементу за одиницю: цемент: вода: пісок: щебінь, тобто .

Для наведеного вище складу бетону співвідношення за масою буде 1:0, 6:2,17:4,79. Можна також записати склад бетону, як співвідношення 1:X:Y з зазначенням у кінці запису.

Визначити склад бетону методом аналітичного розрахунку не можливо, тому що і міцність його, і рухомість бетонної суміші залежать від значної кількості різних чинників, вплив яких важко піддається урахуванню. Тому склад бетону, тобто співвідношення між його складовими, як правило, визначається розрахунково-експериментальним шляхом (з урахуванням результатів пробних затворень), що отримало назву добору складу бетону.

Методика добору може бути різною. Різні автори пропонують багато різноманітних методів добору складу бетону, але не дивлячись на зовнішні відмінності, усі вони мають одну і ту ж засаду – пробні затворення.

Найбільш простий та зручний у роботі метод – це метод, розроблений професорами Б.Г. Скрамтаєвим та Ю.М. Баженовим (метод абсолютних об’ємів).

10.3 Порядок добору складу бетону

Добір складу бетону за розрахунково-експериментальним методом Б.Г. Скрамтаєва – Ю.М. Баженова з деякими спрощеннями, уведеними кафедрою будівельних матеріалів ХДТУБА, виконується наступним чином.

10.3.1 Завдання. Завдання на добір складу бетону звичайного складається з двох величин: потрібної міцності бетону у 28-денному віці та необхідної пластичності (рухомості) бетонної суміші. Потрібна міцність бетону задається конструктором та наводиться у проекті або робочих кресленнях.

Необхідна рухомість бетонної суміші у вигляді осадки конуса “ОК” призначується на місці виконання робіт з врахуванням розмірів конструкції, ступіня її армування та прийнятого методу ущільнення бетону.

10.3.2. Характеристика складових частин. Всі компоненти бетону: цемент, дрібний та крупний заповнювач – піддаються випробуванням за методиками, які встановлені стандартами. Питна вода використовується для затворення бетону без попередніх випробувань.

За результатами випробувань компонентів вирішується питання про придатність їх для бетону, після чого до журналу записуються наступні необхідні для добору складу бетону дані:

про цемент: – вид цементу, що використовується

Rц – активність, кгс/см2;

– насипна густина, г/см3;

– істинна густина, г/см3;

про пісок:

– насипна густина, г/см3;

– істинна густина, г/см3;

WП – вологість, %;

про крупний заповнювач (щебінь або гравій):

– насипна густина, г/см3;

– істинна густина, г/см3;

Vщ – порожнистість, %;

Wщ – вологість, %.

10.3.3 Визначення водоцементного відношення.

Головними чинниками, що визначають міцність бетону, є активність цементу та величина водоцементного відношення. Залежність між ціма величинами визначається такими формулами:

для бетонів з водоцементним відношенням ? 0,4 (= 2,5)

Rб = А  Rц ( – 0,5 ) (10.1)

для бетонів з водоцементним відношенням ? 0,4 (= 1,5)

Rб = А1  Rц ( + 0,5 ), (10.2)

де А та А1 – безрозмірні коефіцієнти, які залежать від властивостей та якості використаних матеріалів; значення цих коефіцієнтів приймаються відповідно до наведеної нижче табл. 10.1.

Таблиця 10.1 – Значення коефіцієнтів

Коефіцієнт якості дрібного й крупного заповнювачів

А

А1

Високоякісні

0,65

0,43

Пересічні

0,60

0,40

Зниженої якості

0,55

0,37

Знаючи задану міцність бетону та активність цементу, який використовується, визначають величину водоцементного відношення, перетворивши наведені формули відносно невідомого:

(10.3)

Дотримання у подальших розрахунках складу бетону та пробних замісах розрахованого з точністю до 0,01 водоцементного відношення є основною умовою для забезпечення заданої міцності бетону.

10.3.4 Попередній розрахунок витрат матеріалів на кубометр бетону.

Цей розрахунок проводять за методом абсолютних об’ємів, який базується на тому, що звичайний важкий бетон, ущільнений у свіжовиготовленому стані, наближається за щільністю до одиниці, тобто знаходиться у абсолютно щільному стані:

(10.4)

Підрахунок матеріалів починають з визначення витрат води за графіком професора С.А. Миронова або за таблицями, наданими у відповідних довідниках. На графіку приведена водопотреба у літрах на 1 м3 бетону в залежності від заданої рухомості бетонної суміші (ОК) з врахуванням різної крупності заповнювача.

Після цього на підставі встановленої водопотреби та водоцементного відношення розраховують витрату цементу і кілограмах,

Ц =, (10.5)

де В – витрати води на 1 м3 бетону (водопотреба), л;

В/Ц – водоцементне відношення.

Далі визначають витрати заповнювачів. Кількість щебеню (або гравію) визначають з наступних умов:

1) сума абсолютних об’ємів усіх компонентів 1 м3 бетону дорівнює 1000 л, тобто

(10.6)

2) порожнини крупного заповнювача з урахуванням деякого розсунення зерен заповнені цементно-піщаним розчином, тобто

(10.7)

де  - коефіцієнт розсунення зерен крупного заповнювача.

Сумісне вирішення цих рівнянь дає формулу для визначення витрати щебеню (або гравію) у кілограмах:

(10.8)

Коефіцієнт , залежний від витрати цементу та виду заповнювача, обирається за графіком.

Кількість піску у кілограмах визначається за умови (10.6) на підставі знайдених вже величин В, Ц та Щ після перетворення його відносно невідомого

П = [(1000 – ()]іП (10.9)

10.3.5 Розрахунок матеріалів на пробний заміс бетону. Готують пробний заміс бетонної суміші об’ємом, дорівнюючим 10 л.

Оскільки 10 л = 0,011 м3, для визначення кількості матеріалів на пробний заміс, розрахований попередньо, витрати складників на 1 м3 бетону відповідно зменшують у 100 разів, тобто кількість піску (у кілограмах) на пробний заміс П1 = ; кількість щебеню на пробний заміс у кілограмах Щ1 = .

Однак при визначенні кількості цементу та води на пробний заміс необхідно враховувати подальшу вельми важливу обставину. Суворо дотримуючись розрахованого водоцементного відношення, ми забезпечуємо у першу чергу закладену в завданні міцність бетону. Друга величина, що міститься у завданні, - рухомість бетонної суміші, яка характеризується осіданням конуса, забезпечується необхідною кількістю цементного тіста, яку, однак, не вдається визначити попереднім розрахунком.

Кількість витраченого цементного тіста, необхідного для забезпечення заданої рухомості бетонної суміші, визначається тільки експериментальним шляхом під час пробного замісу. Тому для проведення пробного замісу бетону необхідно мати деякий надлишок цементного тіста. У зв’язку з цим при підрахунку кількості цементу на пробний заміс виходять з розрахованої витрати цементу на 1 м3, зменшуючи його у 100 разів, але вводять коефіцієнт К1, більший одиниці, для забезпечення необхідного надлишку.

Таким чином, кількість цементу на пробний заміс бетону

Ц1 = (10.10)

Кількість води на пробний заміс розраховують за формулами:

В1 = Ц0  В/Ц; (10.11)

В1 = (10.12)

Кількість цементного тіста, узятого для пробного затворення з надлишком, необхідним для забезпечення заданої рухомості бетонної суміші шляхом випробування,

Т1 = Ц1 + В1 (10.13)

10.3.6 Проведення пробного замісу бетону та перевірка рухомості бетонної суміші.

Знаючи кількість матеріалів на пробний заміс, здійснюють пробне затворення бетонної суміші, дотримуючись наступного порядку. Спочатку зважують у мірному посуді необхідну кількість щебеню, потім – піску та змішують їх у сухому стані в металевій формі-бійці або на площадці, де буде затворюватись бетонна суміш. Потім зважують у мірній посудині воду та цемент і, засипаючи цемент до посудини з водою, отримують цементне тісто, безперервно перемішуючи його дерев’яною лопаткою. Коли зникнуть грудки цементу та цементне тісто перетвориться на однорідну масу, починають підливати його невеликими порціями до сухої суміші піску та щебеню. Цементне тісто перед кожним підливанням треба розмішувати дерев’яною лопаткою, щоб зерна цементу не осідали на дні. Матеріали, що змочуються цементним тістом, необхідно після кожного додавання енергійно та ретельно перемішувати лопатками приблизно протягом 2 –3 хвилин.

В міру того, як додається цементне тісто, сипуча суміш піску та щебеню поступово набуває рухомості та в’язкості, тобто перетворюється на бетонну суміш. З цього моменту починають перевіряти рухомість бетонної суміші за допомогою стандартного конуса висотою 30 см (ГОСТ 10181.1 – 81). Конус встановлюють на гладкий металевий лист та заповнюють його бетонною сумішшю через воронку у три шари однакової висоти. Кожний шар ущільнюють штикуванням 25 разів металевим стріженем діаметром 16 мм. Конус під час заповнення та штикування має бути щільно притуленим до листа. Після ущільнення бетонної суміші у конусі воронку знімають, а надлишок суміші зрізують кельмою урівень з верхніми краями конуса. Конус плавно знімають з відформованої бетонної суміші, піднімаючи його вертикально угору, встановлюють біля неї та вимірюють величину осадки суміші з точністю до 0,5 см, як показано на рис. 10.1.



1 – штикач,  = 14-16 мм; 2 – рійка;

3 – ручки; 4 – конус стандартний;

5 – лінійка; 6 – педалі

Рисунок 10.1 – Схема визначення рухомості бетонної суміші за осадкою стандартного конуса

Якщо при перевірці рухомість буде менше заданої, до бетонної суміші додають ще деяку кількість цементного тіста, знов перемішують суміш і перевіряють її рухомість. Так діють доти, поки бетонна суміш не набуде заданої рухомості, тобто поки не буде задовільнена друга умова завдання.

Після цього зважують цементне тісто, яке залишилося у мірному посуді. Враховуючі кількість узятого цементного тіста Т0 та величину залишку цементного тіста Т1, визначають кількість використаного тіста на пробний заміс:

Т = Т0 – Т1; (10.14)

Ц + В = Т;

В / Ц = d, (10.15)

де Т – кількість використаного цементного тіста, яка складається з цементу та води, кг;

d – величина водоцементного відношення;

Ц та В – невідомі;

Ц – кількість використаного на заміс цементу, кг;

В – кількість використаної води, кг.

Вирішенням системи двох рівнянь визначають дві невідомі величини, одна з яких – шукана витрата цементу на пробний заміс.

10.3.7 Виготовлення бетонних зразків та визначення середньої густини бетонної суміші.

Після досягнення заданої рухомості бетонної суміші, її знов перемішують та використовують для виготовлення бетонних зразків-кубів. Для цього бетонну суміш умощують у попередньо зважену металеву форму розміром 15Ч15Ч15 см та ущільнюють у відповідності до вимог для виготовлення бетонних зразків за ГОСТ 10180-90. Виготовляють серію зразків – 3 шт., припускається також виготовлення серії з 2-х зразків (рис. 10.2).




1 – форма стандартна 15Ч15Ч15 см; 2 – штикач Рисунок 10.2 – Стаціонарна форма для виготовлення бетонного зразка:


Форму зовні ретельно очищують від надлишків бетону та знов зважують. Знаючи масу форми, заповненої бетоном, та масу пустої форми, визначають масу бетонної суміші, яка в ній міститься. Поділивши величину маси суміші на об’єм форми, знаходять середню густину бетонної суміші, кг/л: (10.16)

де mб – маса бетонної суміші, кг;

Vб – об’єм бетонної суміші (форми), л.

10.4 Визначення номінального складу бетону та точний розрахунок матеріалів на 1 м3

У лабораторіях прийнято під час добору складу бетону використовувати сухі заповнювачі. Склад бетону на сухих заповнювачах називається номінальним або лабораторним.

Для визначення номінального складу бетону достатньо скласти відношення компонентів, витрачених при пробному затворенні, та призвести його до загальноприйнятого вигляду, розділивши усі члени відношення на кількість витраченого цементу.

Номінальний склад бетону приводиться до вигляду

1 : x : y, (10.17)

де xта y=– мають бути обраховані з точністю до 0,01.

Уточнені витрати матеріалів на 1 м3 бетону обчислюють, виходячи з експериментально визначеної середньої густини бетонної суміші, на підставі пропорційного ділення.

Витрати цементу на 1 м3 бетону визначають за формулою (10.18):

Ц = (10.18)

де Ц – кількість цементу, витраченого на 1 м3, кг;

– середня густина бетонної суміші, кг/л;

x – число вагових складових піску, що приходяться на одну вагову частину цементу;

y – число вагових складових щебеню, що приходяться на одну вагову частину цементу (x та y беруть із номінального складу бетону );

В/Ц – водоцементне відношення.

Витрати піску на 1 м3 бетону визначають за формулою 10.19:

П=  Х (кг) або П = Ц  (10.19)

Визначення витрат щебеню на 1 м3 бетону здійснюють за формулою

(кг) або Щ= Ц y. (10.20)

Витрати води на 1 м3 бетону визначають за формулою (10.21):

В = Ц  В/ Ц (кг або л), (10.21)

Позначення в усіх формулах такі ж, як вказані в даному розділі.

Знаючи витрати компонентів на 1 м3 бетону за масою, можна визначити витрати тих же складових за об’ємом. Для цього кількість матеріалу, витраченого на 1 м3 бетону у кілограмах, ділять на його середню густину. Наприклад, витрати піску (л) на кубометр бетону за об’ємом визначають за формулою

, (10.22)

де П – витрати піску на 1 м3 бетону за масою, кг;

- насипна густина піску, кг/л або г/см3.

Відповідно витрати щебеню на 1 м3 бетону за об’ємом, л,

Vщ = . (10.23)

10.5 Визначення виробничого складу бетону

У виробничих умовах заповнювачі, що використовуються для бетону (пісок, щебінь), знаходяться у вологому стані. Волога, що міститься у заповнювачах, може істотно змінити величину водоцементного відношення та склад бетону, а отже й вплинути на важливі якості бетону ( наприклад, на щільність). Тому окрім визначення номінального складу бетону, потрібно визначити його виробничий склад, який враховує вологість заповнювачів.

Для визначення виробничого складу бетону діють наступним чином. Розраховують витрати заповнювачів на 1 м3 бетону з урахуванням їх природної вологості за формулами (10.24 и 10.25):

П1 = П ( 1 + 0,01Wп ); (10.24)

Щ1 = Щ ( 1+ 0,01Wщ ), (10.25)

де П1 – кількість піску природної вологості, витраченого на 1 м3 бетону;

Щ1 – кількість щебеню природної вологості, витраченого на 1 м3 бетону;

П – витрати сухого піску на 1 м3 бетону;

Щ – витрати сухого щебеню на 1 м3 бетону (П та Щ – величини, визначені у відповідності до вказівок попереднього розділу);

Wп та Wщ – відповідно природна вологість піску та щебеню, % (за завданням).

Кількість води, що містять у собі пісок та щебінь, можна визначити за формулами:

Вп = П1 - П; (10.26)

Вщ = Щ1 - Щ, (10.27)

де Вп - кількість води, що міститься у піску;

Вщ - кількість води, що міститься у щебені.

Інші показники ті ж самі, що наведені вище.

Тоді витрати води на 1 м3 бетону з урахуванням вологості заповнювачів можна визначити за формулою

В1 = В – (Вп + Вщ), (10.28)

де В – витрати води на 1 м3 бетону при використанні сухих заповнювачів (з попереднього параграфа),

або за формулою

В1 = В – (П1 – П) + (Щ1 - Щ) (10.29)

(позначення ті ж самі).

Витрати цементу на 1 м3 бетону залишаються без змін, оскільки цемент використовують тільки сухим, уникаючи зниження його активності.

Після визначення витрат матеріалів на 1 м3 бетону з урахуванням вологості заповнювачів П1, Щ1, В1, та В, визначають виробничий склад бетону. Для цього записують відношення між складовими бетону:

Ц : П1 : Щ1 : В/Ц, (10.30)

яке призводять після до загальноприйнятного вигляду, ділячи кожний член відношення на Ц.

Позначаючи П1/Ц – x1, а Щ1/Ц – y1, одержують виробничий склад бетону у вигляді 1: x1: y1, де x1 та y1 підраховують з точністю до 0,01.

Виробничий склад бетону визначає кількість вагових частин піску (x1) та кількість вагових частин щебеню (y1), яке приходиться на одну вагову частину цементу з урахуванням вологості заповнювачів.

10.6 Визначення коефіцієнта виходу бетону та розрахунок дозування матеріалів на заміс бетонозмішувача

Коефіцієнт виходу бетону – це відношення об’єму свіже виготовленої бетонної суміші до суми об’ємів його складових. Цей коефіцієнт розраховується за формулою 10.31.

, (10.31)

де Vц, Vп, Vщ – відповідно об’єми цементу, піску та щебеню, витрачені на 1 м3 бетону;

Vб – об’єм 1 м3 бетонної суміші, що дорівнює 1000 л.

Оскільки важкий бетон – матеріал вельми щільний, його об’єм завжди менше суми об’ємів його компонентів, а тому коефіцієнт завжди менше одиниці.

Паспортна місткість бетонозмішувача визначається сумою об’ємів складових, які завантажені на один заміс бетонозмішувача. Отже, об’єм бетону, добутого за результатом одного замісу,
VБ= Vк  , (10.32)
де Vк – об’єм ковша бетонозмішувача (паспортний об’єм).

Кількість компонентів на один заміс бетонозмішувача (кілограми) розраховують за наступними формулами:

Цк = Ц  Vб ;

Цк = (10.33)

Пк = або Пк = Цк  X1 (10.34)
або ; (10.35)

, (10.36)

де Цк, Пк, Щк, Вк – відповідно кількість цементу, піску, щебеню, води на заміс;

Ц – витрати цементу на 1 м3 бетону;

П1, Щ1, В1 – відповідно витрати піску, щебеню, води на 1 м3 бетону з урахуванням вологості заповнювачів;

x1, y1 – відповідно кількість вагових частин піску, щебеню, що приходяться на одну вагову частину цементу з урахуванням вологості заповнювачів (з виробничого складу бетону).

10.7 Випробування контрольних зразків для визначення міцності бетону до стиснення

Випробування зразків-кубів бетону на стиск проводяться у відповідності до ГОСТ 10180-90 у віці 28 діб. Перед випробуванням ретельно оглядають зразок, вимірюють грані з точністю до 1 мм.

При випробуванні на стиск зразки-куби встановлюють однією із завчасно відібраних граней на нижню опорну плиту пресу центрально відносно його осі, використовуючи риски, нанесені на плиті.

Тип (марку) преса та обрану шкалу силовимірювача записують до журналу випрбувань. Далі випробують зразки. У процесі випробування напруження у зразку при навантаженні має збільшуватись безперервно з постійною швидкістю 6 – 2 кгс/см2 за секунду до його руйнування.

Досягнуте у процесі випробування максимальне зусилля приймають за величину руйнівного навантаження на зразок Р.

Міцність бетону при стиску (у кгс/см2) розраховують для кожного зразка за формулою (10.37):

R = , (10.37)

де Р – руйнівне навантаження, кгс;

F – середня площина робочого перерізу зразка, см2;

– масштабний коефіцієнт міцності бетону у зразках базового розміру, що дорівнює для зразків-кубів з ребром 70, 100, 150, 200 та 300 мм відповідно 0,85, 0,91, 1,0; 1,05 та 1,10.

Одержаний результат порівнюють з міцністю бетону, приведеною у завданні. Якщо цей результат не нижче заданої міцності бетону або перевищує її не більш ніж на 15 %, то склад бетону підібрано вірно.

Якщо виникає необхідність визначити міцність бетону у більш ранній строк, ніж 28 діб, тоді її можна обчислити за формулою:

(10.38)

де R28 – марка бетону у віці 28 діб, кгс/см2;

Rn – міцність бетону в строк n діб, кгс/см2.

Результати випробувань заносять до лабораторного журналу, вказуючи дату і час випробувань.

Висновки про марку бетону заносять до журналу у відповідності з ДСТУ Б В.2.7-43-96, а для бетону для виробів та конструкцій, що проектуються з врахуванням вимог СТ СЭВ 1406-78, вказують клас бетону за стиском – В.
Лабораторна робота 11
Добір складу будівельного розчину

11.1 Основні положення

Будівельні розчини – це штучні кам’яні матеріали, що одержують в результаті твердіння раціонально підібраних сумішей з неорганічних в’яжучих, дрібного заповнювача (піску) та води. Часто до розчинів додають спеціальні додатки, які прискорюють або уповільнюють твердіння, пластифікатори тощо. До затвердіння суміші цих матеріалів називають розчинними сумішами, після затвердіння - розчинами.

Будівельні розчини характеризуються великим різноманіттям видів і можуть бути класифіковані по групах в залежності від щільності, виду в’яжучого та призначення.

За щільністю у сухому стані розчини поділяють на важкі (з щільністю не менш 1500 кг/м3) та легкі (менше 1500 кг/м3).

За видом в’яжучого розчини поділяють на цементні, виготовлені на портландцементі або його різновидах; вапняні; гіпсові; сметанні, отримані на цементно-вапняному в’яжучому, цементно-глиняному, вапняно-гіпсовому в’яжучому.

За призначенням розчини поділяють на мурувальні, оздоблювальні, спеціальні (гідроізоляційні, акустичні, рентгенозахисні тощо).

Склад розчину призначують і розраховують, виходячи з наступних умов: 1) суміш має бути такою, що легко оброблюється – легко перемішується, транспортується, перекачується по трубах, рівномірно розподіляється тонким шаром по поверхні; 2) розчин до визначеного терміну твердіння має відповідати заданим вимогам щодо міцності та морозостійкості; 3) легкооброблюваність суміші та потрібна якість затверділого розчину мають досягатись при найменших витратах в’яжучого.

Будівельні розчини на відміну від бетонів не містять крупного заповнювача (щебеню або гравію). Отже, розчини – це дрібнозернисті бетони, тому загальні закономірності, які визначають легкоукладність та міцність бетонів, розповсюджуються і на розчини.

Встановлені наступні значення марок розчинів за міцністю при стиску (у кгс/см2): 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300. Марки розчинів за морозостійкістю: 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200, 300.

Склади низькомарочних розчинів (до 25) призначаються без розрахунку за таблицями довідника. Склади інших розчинів отримують шляхом розрахунку та лабораторного добору.

Співвідношення між в’яжучим та дрібними заповнювачами називають складом розчину, який у загальному вигляді записують В:П, де В – маса або об’єм в’яжучого, П – маса або об’єм дрібного заповнювача (найчастіше – піску). Склад розчину призводять до більш зручного вигляду, де витрати в’яжучого приймають за одиницю, для чого і кількість в’яжучого, і кількість заповнювача ділять на кількість в’яжучого:



Нижче викладається одна з методик розрахунку та добору складу будівельного розчину.

11.2 Завдання для розрахунку складу розчину

Потрібно розрахувати та лабораторним шляхом добрати склад будівельного цементно-піщаного розчину, призначеного для виробництва цегляного мурування. При цьому розчин має задовільняти наступним умовам:

1) міцність при стиску у віці 28 діб має бути:

Rcт = кгс/см2 (задається викладачем побригадно, наприклад, 50, 75, 100, 150 кгс/см2);

2) рухливість розчинної суміші за стандартним приладом (конус БудЦНДЛ) має бути у межах ___ см (наприклад, 5-7 см).

Примітка – Важливо, щоб цей показник був близьким для розчинних сумішей, виготовлених студентами усіх бригад на даному занятті.

Для виготовлення розчину вживаються наступні вихідні матеріали:

в’яжуче – ______________марки ______________;

вода – водопровідна (чиста питна);

дрібний заповнювач – кварцовий пісок (дрібнозернистий, середньозернистий, модуль крупності Мк =­­ ____ (чистий, запилений, забруднений); насипна густина (об’ємна насипна маса) = ____кг/м3).

Для виконання лабораторної роботи необхідно мати (на кожну бригаду) такі матеріали, прилади та приладдя: цемент у ящику, пісок у ящику, воду у колбі, совок, тарільчані ваги з різновагами, металеву чашу для затворень, металеву лопатку для перемішування матеріалів, сталевий стрижень діаметром 10-12 мм, стандартний прилад для визначення рухливості розчинної суміші (конус БудЦНДЛ), посудина для розчинної суміші, стальна циліндрова посудина місткістю 1000 мл з насадкою, роз’ємні сталеві форми без піддону (внутрішній розмір чарунки форми 7,07Ч7,07Ч7,07 см), лабораторний ніж, прес для випробувань зразків з зусиллям до 50 т, цеглина керамічна з вологістю не більш 2 % та водопоглинанням 10-15% за масою, газетний папір, штангенциркуль.

11.3 Розрахунок складу розчину

Міцність розчину, укладеного на пористу основу (керамічна цегла), визначають в залежності від витрат в’яжучої речовини (оскільки після відсосу води основою у розчині залишається приблизно однакова кількість води ) за формулою Н.А. Попова:

R28 = к Rц (Ц – 0,05) + 4а, (11.1)

де R28 – міцність розчину при стиску (за завданням) у 28 - добовому віці, кгс/см2 або МПа;

к – коефіцієнт крупності піску (для дрібного приймають – 0,5-0,7; для середнього – 0,8; для крупного – 1,0);

Rц – активність цементу, кгс/см2 або МПа;

Ц – витрати цементу у тонах на один кубічний метр піску.

Знаючи задану міцність розчину, коефіцієнт якості піску та активність цементу, за наведеною формулою визначають витрати цементу у тонах на 1 м3 піску (розрахунок ведуть з точністю до тисячних). Далі витрати цементу наводять у кілограмах на 1 м3 піску.

Склад розчину визначають як співвідношення між в’яжучим та заповнювачем за масою, приведене до виду 1:X, де X=, що показує, скільки вагових частин піску приходиться на одну вагову частину цементу. Отже, X обчислюють шляхом ділення маси 1 м3 піску у насипному стані у кілограмах на масу цементу у кілограмах, витраченого на 1 м3 піску (розрахунок ведуть з точністю до сотих). Так отримують склад розчину 1:X.

11.4 Пробний заміс розчину

Досвід свідчить, що для визначення рухомості розчинної суміші та виготовлення контрольних зразків достатньо взяти сухих матеріалів (цементу та піску в сумі) не менш 3000 г (можна брати матеріалів і більш, ніж 3000 г). Витрати цементу та піску на пробний заміс розчину складу 1:X визначають, обчислюючи систему рівнянь:



звідси Ц = (у грамах) та П = 3000 – Ц (у грамах).

Розрахункову кількість цементу та піску відважують та висипають до чаші для затворень. Металевою лопаткою перемішують цемент та пісок до стану візуальної однорідності. Колбу з водою зважують; воду обережно додають до гарцовки поступово, матеріали перемішують до візуальної однорідності. В результаті отримують розчинну суміш. Колбу з залишком води зважують після визначення рухомості розчинної суміші. Таким чином визначають фактичні витрати води у розчині. Рухливість розчинної суміші, що характеризується її здатністю розтікатися під дією власної маси, визначають за ГОСТ 5802-86 шляхом обчислення величини занурювання еталонного конуса в розчин. Маса еталонного конуса дорівнює 300±2 г, діаметр основи – 75 мм. Для визначення рухливості розчинної суміші застосовують стандартний прилад, що зветься конусом БудЦНДЛ (рис. 11.1).


1 – стріжень; 2 – стрілка; 3 – шкала; 4 – гвинт пусковий; 5 – конус БудЦНДЛ; 6 – ємкість для розчину; 7 – розчин будівельний ; 8 – станина зі штативом.

Рисунок 11.1 – Схема конуса БудЦНДЛ для визначення рухливості розчину

Для випробувань свіжовиготовлений розчин перемішують, наповнюють ним посудину у вигляді зрізаного конуса висотою 180 мм та діаметром основи 150 мм, ущільнюють 25 натисками сталевого стриженя діаметром 10-12 мм та струшують посудину 5-6 разів легким постукуванням об стіл. Прилад встановлюють на столі та перевіряють свободу ковзання стриженя конуса у тримачу. Вістря конуса приводять у дотик з поверхнею розчину в посудині, закріплюють стрижень конуса пусковим гвинтом та записують перший відлік за шкалою. Потім відпускають пусковий гвинт, даючи конусу можливість вільно занурюватися у розчин протягом 10 с, після чого зачиняють пусковий гвинт й записують другий відлік за шкалою. Глибина занурення конуса у розчин в сантиметрах визначається як різниця між другим та першим відліками з точністю до 2 мм. Величину рухливості в сантиметрах обчислюють як середнє арифметичне результатів двох випробувань.

11.5 Визначення густини розчинної суміші

Таке визначення проводять в тих випадках, коли під час приготування розчинів застосовують органічні пластифікатори-мікроперетворювачи.

Згідно ГОСТ 5802-86 для визначення середньої густини посудину місткістю 1000 мл з насадкою наповнюють свіжовиготовленим розчином з деяким надлишком, який утримується надягненою насадкою. Розчин ущільнюють 25 натисками сталевого стриженя діаметром 10-12 мм та струшують посудину 5-6 разів легким постукуванням об стіл. Потім насадку знімають і ножем зрізують надлишок суміші урівень з краями посудини. Посудину зі сумішшю зважують та з отриманого значення віднімають масу посудини.

Густину розчинної суміші визначають як частку від ділення маси суміші на об’єм посудини. Величину середньої густини розчину обчислюють як середнє арифметичне результатів двох випробувань.

11.6 Визначення границі міцності при стиску розчину

Згідно з ГОСТ 5802-86 границю міцності при стиску розчину визначають на зразках-кубах розмірами 7,07Ч7,07Ч7,07 см. На кожний термін випробувань виготовляють три зразки.

З


разки з свіжовиготовлених розчинів рухомістю 5 см і більш виготовляють у формах без піддону. Зібрану та змащену тричарункову металеву форму встановлюють на цеглину, попередньо покриту змоченим водою газетним або іншим непроклеєним папером (рис. 11.2). Цеглина має бути керамічною, сухою (вологість не більш 2 % та водопоглинання 10-15 % за масою). Потім усі три відділення форми заповнюють розчинною сумішшю, при цьому з деяким надлишком ущільнюють її в кожному відділенні форми 25 натисками сталевого стриженя діаметром 10-12 мм, зрізують надлишок розчинної суміші змоченим водою ножем урівень з краями форми та загладжують поверхню.



1 – розчин будівельний; 2 – форма стандартна 7,07Ч7,07Ч7,07 (см); 3 – аркуш вологого папіру; 4 – цеглина керамічна

Рисунок 11.2 – Виготовлення стандартних зразків.



Форми, заповнені цементним розчином, витримують до розпалубки в камері нормального зберігання за температури 20  2 С та відносної вологості повітря 95-100 %. Через (24  2) години після укладення зразки звільняють з форм, нумерують та зберігають за температури 20  2 С протягом перших трьох діб у камері нормального зберігання при відносній вологості повітря 95-100 %, а термін, який залишився до випробувань – у воді. Припускається зберігання зразків у вологому піску або тирсі. Не раніш, ніж за 10 хвилин до випробування зразки мають бути вилучені з води, обмірені та зважені. Випробування проводяться в лабораторних умовах за температури 20  2 С та відносної вологості повітря в приміщенні 50-70 %.

Під час випробувань навантаження на зразок має підвищуватись безперервно з постійною швидкістю не більш 6  4 кгс/см2 на секунду до його руйнування.

Границю міцності при стиску обчислюють для кожного зразка як частку від ділення руйнуючого навантаження на робочу площину зразка. Фактична міцність при стиску розчину обчислюють як середнє арифметичне результатів випробувань трьох зразків-кубів.

Результати визначення складу розчину та його фізико-механічних властивостей записують до лабораторного журналу (табл. 11.1).

Таблиця 11.1 – Визначення витрат компонентів та властивостей цементно-піщаного розчину

Номер бригади

Потрібна міцність роз-чину, кгс/см2

Витрати цементу на 1 м3 піску, Ц



Склад розчину за масою, 1:Х

Витрати матеріалів на пробний заміс, г

Фактичні витрати води, В, г

Рухливість розчинної суміші, см

Середня густина розчинної суміші, кг/см3

Середня густина затверділого розчину, кг/см3

Фактична міцність розчину (МПа)

т

кг

Ц

П


1


50



































2


75



































3


100



































4


150




































Лабораторна робота 12
ФІЗИЧНІ ТА МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ДЕРЕВИНИ

12.1 Основні положення
  1   2   3   4   5   6


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации