Файл: Материаловедческие вопросы проектирования.pdf

УДК 691+691.3+691.5+692.4
ББК 38.3
М34
Составители
: В.С. Семенов, Н.А. Сканави, Б.А. Ефимов, О.Б. Ляпидевская, Е.В. Ткач
Рецензент
— доктор технических наук, профессор Е.Г. Величко, профессор кафедры строительных материалов и материаловедения НИУ МГСУ
М34 Материаловедческие вопросы проектирования [Электронный ресурс] : методиче- ские указания к лабораторным работам для обучающихся по направлениям подготовки
08.03.01 Строительство и 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений /
[сост.: В.С. Семенов и др.] ; Министерство науки и высшего образования Российской
Федерации, Национальный исследовательский Московский государственный строи- тельный университет, кафедра строительных материалов и материаловедения. — Элек- трон. дан. и прогр. (2,54 Мб). — Москва : Издательство МИСИ – МГСУ, 2019. — Режим доступа: http://lib.mgsu.ru/Scripts/irbis64r_91/cgiirbis_64.exe?C21COM=F&I21DBN
=
IBIS&P21DBN=IBIS. — Загл. с титул. экрана.
В методических указаниях содержатся сведения о материалах, применяемых в современном строительстве, их свойствах и областях применения; приведены методики стандартных испыта- ний, рекомендации к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедческие во- просы проектирования», последовательность их выполнения с описанием используемых прибо- ров и оборудования.
Для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль «Про- мышленное и гражданское строительство».
Учебное электронное издание
© Национальный исследовательский
Московский государственный строительный университет, 2019

Редактор Е.А. Крутилина
Корректор Д.А. Андреева
Компьютерная правка и верстка О.В. Суховой
Дизайн первого титульного экрана Д.Л. Разумного
Для создания электронного издания использовано:
Microsoft Word 2010, ПО Adobe Acrobat
Подписано к использованию 18.11.2019 г. Объем данных 2,54 Мб.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский
Московский государственный строительный университет».
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Издательство МИСИ – МГСУ.
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 13-71, (499) 188-29-75, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................................................. 5
Лабораторная работа 1. СТАНДАРТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ
НА ГИПСОВОМ ВЯЖУЩЕМ ................................................................................................................................... 6 1.1. Общие сведения о сухих строительных смесях ........................................................................................... 6
Лабораторная работа 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ БЕТОНА
ПО ЕГО ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТИ ............................................................................................................... 13
Лабораторная работа 3. НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ ......................................................................................................................................................... 17 3.1. Общие сведения о методах неразрушающего контроля прочности ......................................................... 17
Лабораторная работа 4. ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ФАСАДНЫХ СИСТЕМ ................................... 21
Лабораторная работа 5. ИСПЫТАНИЕ КРОВЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ .......................................................... 28 5.1. Общие сведения ............................................................................................................................................ 28
Лабораторная работа 6. ИСПЫТАНИЕ ЛИСТОВЫХ И ПЛИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ДЛЯ СУХОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ......................................................................................................................... 34
Библиографический список ...................................................................................................................................... 40

5
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания к лабораторным работам составлены в соответствии с учебной про- граммой дисциплины «Материаловедческие вопросы проектирования» для студентов бакалавриата очной и заочной форм обучения по специальности 08.03.01 «Промышленное и гражданское строительство».
Методические указания включают основные разделы изучаемой дисциплины, в которых со- держатся сведения о материалах, применяемых в современном строительстве, приведены методики стандартных испытаний, содержатся рекомендации к выполнению лабораторных работ, последо- вательность их выполнения с описанием используемых приборов и оборудования. К каждому раз- делу дан список рекомендуемой литературы.
Первый раздел включает общие сведения о сухих строительных смесях: даны их состав, клас- сификация, показатели качества, технические требования в соответствии с существующими нор- мативными документами. Приведены стандартные методы испытания сухих строительных смесей на гипсовом вяжущем (определение подвижности, водоудерживающей способности, сроков схва- тывания, прочности).
Во втором разделе рассмотрены базовые и ускоренные методы определения водонепрони- цаемости тяжелого бетона, установление марки тяжелого бетона по водонепроницаемости; дано описание косвенного метода определения водонепроницаемости поверхностных слоев образцов бетона без покрытия и с защитными покрытиями по их воздухопроницаемости; приведена пере- водная таблица установления марки бетона по водонепроницаемости по показателю воздухо- проницаемости.
Третий раздел содержит описание ультразвукового метода оценки прочности — одного из не- разрушающих методов контроля прочности строительных материалов. Представлена методика определения прочности с помощью ультразвукового прибора на примерах образцов керамическо- го кирпича и тяжелого бетона; приведены градуировочные зависимости для установления прочно- сти материала в зависимости от скорости прохождения ультразвуковой волны через образец. Дан сравнительный анализ результатов, полученных при испытании образцов бетона неразрушающим методом и результатами испытания образца-куба разрушающим методом на прессе.
Разделы 4–6 указаний предполагают изучение фасадных, кровельных, листовых и плитных строительных материалов с использованием наглядных образцов, представленных в тематических коллекциях. Для каждого материала дается описание технологии производства, рассматривается структура, основные физико-технические характеристики, достоинства, недостатки. Представлена номенклатура изделий, области применения, приведены основные типоразмеры и условные обо- значения. Представлены методики определения основных физико-механических свойств.

6
Лабораторная работа 1
СТАНДАРТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ НА ГИПСОВОМ ВЯЖУЩЕМ
1.1. Общие сведения о сухих строительных смесях
Сухая строительная смесь (ССС) — смесь сухих компонентов вяжущего (минерального, по- лимерного или смешанного), заполнителя и добавок, дозированных и перемешанных на заводе, затворяемая водой перед применением.
На место производства строительных работ ССС доставляются в расфасованном виде. При за- творении сухой смеси определённым количеством воды она становится растворной (бетонной) смесью, которая с течением времени теряет свою подвижность и образует раствор (бетон). В неко- торых случаях в качестве жидкости затворения используют водные дисперсии полимеров.
Современные сухие смеси — это многокомпонентные системы, обеспечивающие быстрое по- лучение в построечных условиях материалов различного функционального назначения. Примене- ние ССС заводского изготовления позволяет повысить качество растворов и строительных работ, повысить производительность труда, сократить число технологических операций, транспортные расходы и объемы строительных отходов.
1.1.1. Материалы для производства сухих строительных смесей
Вяжущие вещества: минеральные (портландцемент, белый цемент, строительный гипс, ан- гидритовое вяжущее, магнезиальные вяжущие, воздушная известь, глиноземистый цемент), орга- нические (редиспергируемые или растворимые в воде полимерные порошки — сополимеры ви- нилацетата, акрилата, стирола, эфиры целлюлозы), органоминеральные (цементно-полимерные).
Заполнители: мелкий заполнитель (с размером зерен до 5 мм) — кварцевый песок, отсевы дробления горных пород, мраморная, известняковая, доломитовая или гранитная крошка, пори- стые вспученные пески — перлитовые, вермикулитовые, керамзитовые; крупный заполнитель
(размер зерен более 5 мм, используется в бетонных смесях) — щебень и гравий.
Наполнители (размер зерен до 0,16 мм) — молотый мрамор, известняк, мел, доломит, кварц, топливные золы, шлаки, каолин, микрокремнезем, зола-унос, фибра.
Функциональные добавки: водоредуцирующие, водоудерживающие, загущающие (реологиче- ские), воздухововлекающие, пеногасители, ускорители схватывания, замедлители схватывания, ускорители твердения, гидрофобизирующие, расширяющиеся, противоусадочные, противомороз- ные добавки и др.
Соотношение компонентов ССС колеблется в широких пределах: минеральные вяжущие вещества — 3…90 %; органические вяжущие вещества — 2…12 %; органоминеральные вяжущие вещества — 15…40 %; заполнители — 10…80 %; наполнители — 5…80 %; функциональные добавки — 0,005…8 %.
1.1.2.
Классификация сухих строительных смесей
По условиям применения: для наружных и внутренних работ.
По наибольшей крупности зерен заполнителя:
–
растворные: крупнозернистые (0 мм < Д
З,МАКС
<
5 мм);
мелкозернистые
(0 мм < Д
З,МАКС
<
1,25 мм); тонкодисперсные (0 мм < Д
З,МАКС
<
0,2 мм).
– бетонные с зернами размером свыше 5 мм.
По виду вяжущего: цементные; гипсовые; известковые; магнезиальные; полимерные; сме- шанные.
По способу нанесения: механизированного и ручного нанесения.
По функциональному назначению:
– кладочные(для кладки стен и перегородок из мелкоштучных изделий): а) тонкослойные
(толщина слоя до 5 мм); б) толстослойные (толщина слоя свыше 5 мм);
– штукатурные: а) легкие (со средней плотностью менее 1300 кг/м
3
); б) тяжелые (со средней плотностью более 1300 кг/м
3
); в) особо тяжелые (со средней плотностью более 2300 кг/м
3
);
– шпаклевочные: а) выравнивающие; б) финишные;
– клеевые, предназначенные для укладки: а) облицовочных материалов (облицовочная плитка; б) листовых материалов (гипсокартонные листы и др.);

7
– затирочные (шовные): а) для узких швов (до 6 мм); б) для широких швов (более 6 мм);
– напольные: а) по назначению — для устройства стяжек, выравнивающих слоев (прослоек), финишных покрытий; б) по способу укладки — выравниваемые, самовыравнивающиеся;
– ремонтные (для восстановления геометрии и эксплуатационных показателей бетонных, же- лезобетонных и каменных конструкций): поверхностно-восстановительные; объемно- восстановительные конструкционные; инъекционные;
– изоляционные: а) гидроизоляционные — поверхностные, наносимые на поверхность кон- струкций в качестве водонепроницаемого слоя; инъекционные; проникающие (пенетрирующие) — для заполнения пор и дефектов материала конструкций; б) тепло-звукоизоляционные — теплоизо- ляционные (средней плотностью менее 500 кг/м
3
); теплоизоляционно-конструкционные (средней плотностью более 500 кг/м
3
); звукоизоляционные;
– специальные: а) защитные, предназначенные для устройства защитных покрытий на по- верхности строительных конструкций и изделий: огнезащитные — для устройства защитных по- крытий на поверхности строительных конструкций с целью повышения их огнестойкости и по- жарной безопасности; огнеупорные и жаростойкие; ингибирующие — для защиты металлических и арматуры железобетонных конструкций от коррозии; коррозионно-защитные — для устройства защитных покрытий бетонных и железобетонных конструкций с целью повышения их коррозион- ной стойкости; радиационно-защитные — для защиты строительных конструкций от ионизирую- щего излучения; биоцидные — для защиты поверхности строительных конструкций от вредного воздействия и роста биологических объектов (бактерий, грибов, лишайников); б) реставрацион- ные, обеспечивающие: соответствие механическим свойствам реставрируемого объекта; аутен- тичность состава смеси; соответствие внешнему виду реставрируемого объекта; в) санирующие — для устройства: базового сцепляющего слоя; выравнивающего влаго- и солеаккумулирующего слоя; отделочного паропроницаемого слоя;
– для фасадных теплоизоляционных композиционных систем с наружными штукатурными слоями для устройства: а) клеевого слоя; б) армированного базового штукатурного слоя; в) вырав- нивающего слоя; г) декоративно-защитного финишного слоя.
1.1.3.
Основные показатели качества ССС на гипсовом вяжущем
Показатели качества смесей в сухом состоянии: влажность по массе; зерновой состав; насыпная плотность.
Показатели качества смесей, готовых к применению: время начала схватывания; подвиж- ность; водоудерживающая способность.
Показатели качества затвердевших растворов: прочность сцепления с основанием; проч- ность на растяжение при изгибе; прочность на сжатие; средняя плотность.
1.1.4.
Основные показатели качества ССС на цементном вяжущем
Показатели качества смесей в сухом состоянии: влажность по массе; наибольшая крупность зерен заполнителя; содержание зерен наибольшей крупности; насыпная плотность.
Показатели качества смесей, готовых к применению: подвижность; сохраняемость первона- чальной подвижности; водоудерживающая способность; средняя плотность; объем вовлеченного воздуха и др.
Показатели качества затвердевших растворов: прочность сцепления с основанием; проч- ность на растяжение при изгибе; прочность на сжатие; средняя плотность; водопоглощение (при полном насыщении, при капиллярном подсосе); морозостойкость; водонепроницаемость; истира- емость; теплопроводность и другие показатели в зависимости от специфики и назначения сухой смеси.
1.2. Лабораторный практикум
Задание. Ознакомиться со стандартными методами испытания сухих строительных смесей на гипсовом вяжущем (определение подвижности, водоудерживающей способности, начала схваты- вания, прочности). Определить количество воды, необходимое для получения пластичных и литых растворных смесей, изготовить стандартные образцы и определить прочность раствора на изгиб и сжатие.

8
1.2.1.
Определение подвижности литых растворных смесей
Методика: определение диаметра расплыва растворной смеси по кольцу Вика.
Оборудование: весы, мерный цилиндр, растворосмеситель или сферическая чаша с лопаткой для ручного перемешивания, секундомер, кольцо Вика, стеклянная пластина 400×400 мм, линейка.
Вид сухой смеси: сухая штукатурная смесь на гипсовом вяжущем.
Ход работы. Растворную смесь приготавливают в растворосмесителе, либо вручную. Воду в количестве, ориентировочно необходимом для получения растворной смеси требуемой подвижно- сти, выливают в чашу смесителя или сферическую чашу для ручного перемешивания, предвари- тельно протертые влажной тканью.
Способ перемешивания: в растворосмесителе или вручную: смесь всыпают в воду в течение
30 с, оставляют смесь в покое на 60 с, перемешивают 30 с на малой скорости (30 движений лопат- кой в форме цифры 8 при ручном перемешивании), оставляют смесь в покое на 30 с, повторно пе- ремешивают 30 с на малой скорости (30 движений лопаткой).
Приготовленную растворную смесь в течение 15 с переносят в форму, установленную в цен- тре стеклянной пластинки, удаляя металлической линейкой избыток смеси вровень с верхним кра- ем формы. Форму резко поднимают строго вверх (выше верхней поверхности пробы), чтобы дать растворной смеси свободно растекаться по пластинке (рис. 1).
Рис. 1. Схема определения подвижности литых растворных смесей
Измеряют диаметр расплыва образца растворной смеси в двух взаимно-перпендикулярных направлениях с погрешностью ± 5 мм и определяют среднеарифметическое значение, которое округляют до 1 мм. Диаметр расплыва образца растворной смеси должен составлять 150…210 мм.
Если диаметр расплыва образца выходит за указанные выше пределы, испытание повторяют с измененным расходом воды.
Водотвердое отношение (В/Т) определяют по формуле (1):
В
Т =
????
1
????
2
,
(1)
где ????
1
— масса воды для получения смеси требуемой подвижности, г;
????
2
— масса навески сухой смеси, г.
1.2.2.
Определение подвижности пластичных растворных смесей
Методика: определение диаметра расплыва растворной смеси по кольцу Вика на встряхива- ющем столике.
Оборудование: весы, мерный цилиндр, растворосмеситель или сферическая чаша с лопаткой для ручного перемешивания, секундомер, встряхивающий столик, кольцо Вика, стеклянная пла- стина, линейка.
Ход работы. Воду в количестве, ориентировочно необходимом для получения растворной смеси требуемой подвижности, выливают в чашу смесителя или чашу для ручного перемешива- ния, предварительно протертые влажной тканью.
Способ перемешивания: в растворосмесителе или вручную: смесь всыпают в воду в течение
5…
10 с, перемешивают 60 с на малой скорости или вручную с частотой (62 ± 5) движений в минуту.