Файл: Материаловедческие вопросы проектирования.pdf

9
Форму устанавливают на стеклянную пластинку в центре встряхивающего столика. Стеклян- ную пластинку и форму следует предварительно протереть влажной тканью. Заполняют форму растворной смесью до верха и снимают избыток смеси металлической линейкой. Через 10…15 с форму резко поднимают строго вверх и встряхивают растворную смесь (рис. 2).
Число встряхиваний: 15 в течение 15 с.
Рис. 2. Схема определения подвижности пластичных растворных смесей на встряхивающем столике
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 должен составлять (165 ± 5) мм.
Если полученный результат отличается от указанного выше, испытание повторяют с изме- ненным (увеличенным или уменьшенным) расходом воды. Определяют водотвердое отношение.

10
Рис. 3. Схема определения начала схватывания растворных смесей
После каждого погружения конус очищают, интервал между погружениями должен быть не более 2 мин. Расстояние между точками погружения конуса — не менее 12 мм.
Начало схватывания — время от момента затворения сухой смеси водой до момента, когда конус впервые погрузится в растворную смесь на глубину (22 ± 2) мм.
1.2.4.
Определение водоудерживающей способности растворных смесей
Методика: определение массы воды, поглощенной пористым основанием при укладке на него растворной смеси.
Оборудование: весы, мерный цилиндр, растворосмеситель или чаша с лопаткой для ручного перемешивания, секундомер, пластина из стекла или оргстекла 150×150 мм, листы промокатель- ной бумаги 150×150 мм, прокладки из марлевой ткани, м еталлическое кольцо внутренним диа- метром 100 мм, высотой 12 мм и толщиной стенки 5 мм.
Ход работы.
Перед испытанием 10 листов промокательной бумаги взвешивают с погрешно- стью до 0,1 г, укладывают на стеклянную пластинку, сверху укладывают прокладку из марлевой ткани, устанавливают металлическое кольцо и еще раз взвешивают. Тщательно перемешанную растворную смесь укладывают вровень с краями металлического кольца, выравнивают, взвеши- вают и оставляют на 10 мин. Схема испытания приведена на рис. 4.
Рис. 4. Схема определения водоудерживающей способности растворных смесей
Металлическое кольцо с раствором осторожно снимают вместе с марлей. Промокательную бумагу взвешивают с погрешностью до 0,1 г.
Водоудерживающую способность растворной смеси определяют содержанием воды (V, %) в пробе до и после эксперимента по формуле (2):
???? = 100 −
????
4
− ????
1
????
3
− ????
2
∙ 100,
(2) где ????
1
— масса промокательной бумаги до испытаний, г;
????
2
—
масса установки без растворной смеси, г;
????
3
— масса установки с растворной смесью, г;
????
4
—
масса промокательной бумаги после испытания, г.
Водоудерживающую способность растворной смеси определяют дважды для каждой пробы растворной смеси и вычисляют как среднеарифметическое значение результатов двух определе- ний, отличающихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения.

11
1.2.5.
Изготовление стандартных образцов для определения прочности
Методика: изготовление образцов-призм (балочек) размером 4×4×16 см из растворной смеси, требуемой подвижности уплотнением в формах.
Оборудование: весы, мерный цилиндр, растворосмеситель или чаша с лопаткой для ручного перемешивания, секундомер, трехгнездовая форма для образцов-призм (балочек) с размерами
4×4×16 см, линейка, камера для выдерживания образцов.
Ход работы. Приготавливают растворную смесь требуемой подвижности.
Способ перемешивания: аналогично пп. 1.2.1 и 1.2.2 в зависимости от подвижности раствор- ной смеси (литая или подвижная).
Приготовленную смесь укладывают в форму, предварительно смазанную тонким слоем ма- шинного масла, избыток смеси срезают металлической линейкой вровень с краями формы. Уло- женную смесь уплотняют.
Способ уплотнения: 5 ударов формы о поверхность стола, поднимая её на высоту 10 мм.
Через 30…50 мин после изготовления образцы расформовывают и помещают в камеру для выдерживания образцов.
Условия хранения образцов до испытания: в климатической камере при температуре
(20 ± 2)
°
С и относительной влажности воздуха (60 ± 10) % в течение 7 суток.
1.2.6.
Определение прочности образцов при изгибе и сжатии
Методика: постепенное нагружение образцов на изгиб и сжатие на прессе до разрушения.
Оборудование: пресс гидравлический, устройство для испытания образцов-призм (балочек) на изгиб, стальные нажимные пластины, сушильный шкаф.
Продолжительность твердения: 7 суток.
Подготовка образцов к испытанию: сушка в сушильном шкафу при температуре (45 ± 3) °С в течение не менее 1 ч до постоянной массы, охлаждение в сушильном шкафу до температуры
15…20
°
С.
Ход работы. Для определения предела прочности на растяжение при изгибе образец-призму устанавливают на опоры прибора для испытания на изгиб так, чтобы его грани, горизонтальные при изготовлении, находились в вертикальном положении (рис. 5). Расстояние между опорами со- ставляет 100 мм. Скорость нарастания нагрузки — (50 ± 10) Н/с.
Предел прочности на растяжение при изгибе одного образца R
и
, МПа определяют по формуле (3):
????
и
=
3 2
???? ∙ ????
???? ∙ ℎ
2
∙ 10,
(3) где F — разрушающая нагрузка, кН;
l —
расстояние между опорами; l = 10 см;
b, h —
ширина и высота поперечного сечения образца; b = h = 4 см.
За результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов испытаний трех образцов, вычисленное с точностью ± 0,05 МПа.
Рис. 5. Схема испытания образцов-призм на изгиб

12
Предел прочности на сжатие определяют испытанием шести половинок образцов-призм, по- лученных при испытании образцов на изгиб. Половинку образца-призмы помещают между двумя стальными нажимными пластинками так, чтобы боковые грани, которые при формовании образ- цов находились в вертикальном положении, находились в плоскостях пластинок, а упоры пласти- нок плотно прилегали к торцевой гладкой грани образца (рис. 6). Скорость нарастания нагрузки при испытании — (50 ± 10) Н/с.
Рис. 6. Схема испытания половинок образцов-призм на сжатие
Предел прочности при сжатии одного образца R
с
, МПа определяют по формуле (4):
????
????
=
????
???? ∙ 10,
(4)
где F — разрушающая нагрузка, кН;
А — рабочая площадь пластины, см
2
;
А = 25 см
2
За результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов испытания шести образцов, вычисленное с точностью ±0,1 МПа.
По результатам лабораторной работы необходимо сделать вывод, удовлетворяет (не удовлетво- ряет) требованиям ГОСТ по прочности на изгиб и сжатие испытанная сухая штукатурная смесь.
1.2.7.
Определение прочности сцепления с основанием
Методика: определение предельного сопротивления отрыву затвердевшего раствора от основания.
Оборудование: весы, мерный цилиндр, растворосмеситель или чаша с лопаткой для ручного перемешивания, секундомер, устройство для испытания на отрыв, трафарет из нержавеющей ста- ли, или кольцо с острыми краями, или кольцевая фреза, эпоксидная, или метилметакриловая смола или другой высокопрочный клей, камера для выдерживания образцов, металлический шпатель.
Вид основания: плита из бетона класса по прочности не менее В20, толщиной не менее 40 мм.
Размеры образцов: цилиндр диаметром 50 мм или призма с поперечным сечением в форме квадрата 50×50 мм толщиной 5…10 мм.
Ход работы. Изготовление образцов. На основание устанавливают трафарет из нержавеющей стали толщиной 5…10 мм с квадратными отверстиями размером 50×50 мм или круглыми отвер- стиями диаметром 50 мм, на который наносят растворную смесь требуемой подвижности. Смесь заглаживают металлическим шпателем, далее трафарет снимают. Образцы цилиндрической фор- мы могут быть изготовлены без использования трафарета. Смесь, готовую к применению, наносят на основание слоем толщиной, рекомендованной предприятием-изготовителем, но не более 10 мм, и разглаживают. В период структурообразования (до начала схватывания) в слой смеси, вращая, вдавливают до основания усеченные конические кольца внутренним диаметром (50,0 ± 0,1) мм и высотой (25,0 ± 0,1) мм, изготовленные из латуни или нержавеющей стали. Число образцов для испытания должно быть не менее пяти. Образцы также могут быть изготовлены из сплошного слоя раствора, затвердевшего на поверхности основания прорезанием слоя любым режущим ин- струментом, например, кольцевой фрезой диаметром (50 ± 5) мм.
Условия хранения образцов до испытания: 7 суток в климатической камере при температуре
(20 ± 2)
°С и относительной влажности воздуха (60 ± 10) % + 1 сутки после приклеивания штампа.
При испытании отмечают характер отрыва образцов. Возможны четыре варианта отрыва об- разцов (рис.7):
– отрыв по основанию: прочность сцепления превышает полученное при испытании значение
(рис. 7, а);
– отрыв по контактной зоне «основание — затвердевший раствор»: результат испытания со- ответствует предельному сопротивлению отрыву (рис. 7, б);

13
– отрыв по затвердевшему раствору: прочность сцепления превышает полученное при испы- тании значение (рис. 7, в);
– отрыв по клею: испытание следует повторить, так как, вероятно, допущены ошибки при приклеивании металлической пластинки или неправильно выбран клей (рис. 7, г).
а
б
в
г
Рис. 7. Виды разрушения образцов при испытании
Прочность сцепления с основанием (адгезию) при испытании одного образца
(R
A
,
Н/мм
2
,
МПа) определяют по формуле (5):
????
????
=
????
????,
(5) где F — сила отрыва образца от основания, Н;
А — площадь контакта поверхности образца с основанием, мм
2
Каждое единичное значение прочности сцепления округляют до 0,1 МПа. За окончательный результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов испытаний всех образцов округленное до 0,1 МПа.
Лабораторная работа 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ БЕТОНА ПО ЕГО ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТИ
2.1. Общие сведения о водонепроницаемости бетона
Водонепроницаемость бетона — способность бетона не пропускать воду под давлением. Во- донепроницаемость бетона зависит от его плотности, пористости, структуры пор, свойств вяжуще- го и заполнителей.
Бетон представляет собой материал, пронизанный тонкой сетью пор и капилляров различного размера.
Мелкие поры и капилляры (микропоры) размером менее 10
-5 см (поры цементного геля), прак- тически непроницаемы для воды, а микропоры и капилляры размером более 10
-5
см доступны для фильтрации воды, которая происходит вследствие действия давления, градиента влажности или осмотического эффекта. Хорошо уплотненный бетон, имеющий мелкозернистую структуру, мо- жет быть практически непроницаем для воды.
2.2. Методы определения водонепроницаемости
Существую базовые и ускоренные методы определения водонепроницаемости бетона.
Базовые методы:
– определение водонепроницаемости по «мокрому пятну», основанное на измерении макси- мального давления, при котором не наблюдается просачивание воды через образцы;
– определение водонепроницаемости по коэффициенту фильтрации, основанное на определе- нии коэффициента фильтрации образцов по весу фильтрата (воды), прошедшего под давлением через образцы;
Ускоренные методы:
– определение коэффициента фильтрации фильтратометром;
– определение водонепроницаемости поверхностных слоев бетона по его воздухопроницае- мости.