ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 71
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
14
2.2.1. Определение водонепроницаемости по «мокрому пятну»
Для определения водонепроницаемости бетона по «мокрому пятну» изготавливают образцы- цилиндры диаметром 150 мм и высотой 150, 100, 50 или 30 мм (в зависимости от наибольшей крупности заполнителя) и хранят их в камере нормального твердения при температуре (20 ± 2)
°
С и относительной влажности воздуха не менее 95 %.
После набора прочности образцы в обойме устанавливают в гнезда установки для испытания и надежно закрепляют (рис. 8, а.) Давление воды повышают ступенями по 0,2 МПа в течение
1-
5 мин и выдерживают на каждой ступени в течение 4…16 ч в зависимости от размеров образца.
Испытание проводят до тех пор, пока на верхней торцевой поверхности образца появятся признаки фильтрации воды в виде капель или мокрого пятна (рис. 8, б.)
Водонепроницаемость каждого образца оценивают максимальным давлением воды, при кото- ром еще не наблюдалось ее просачивание через образец.
а
б
Рис. 8. Определение водонепроницаемости бетона по методу «мокрого пятна»:
а — установка для проведения испытания; б — образец после испытания
Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует максимальному значению давления воды (атм), выдерживаемому четырьмя из шести бетонных образцов в условиях базового испыта- ния (табл. 1).
Таблица 1
Марки бетона по водонепроницаемости
Водонепроницаемость серии образцов, МПа
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
Марка бетона по водонепро- ницаемости
W2
W4
W6
W8
W10
W12
2.2.2. Определение водонепроницаемости по коэффициенту фильтрации
Изготовление и подготовку образцов производят так же, как и в предыдущем испытании. По- сле набора прочности образцы помещают в фильтрационную установку (рис. 9). Подъем давления воды производят ступенями по 0,2 МПа в течение 1…5 мин с выдержкой в течение 1 ч на каждой ступени до давления, при котором появляются признаки фильтрации в виде отдельных капель.
Воду (фильтрат), прошедшую через образец, собирают в приемный сосуд. Измерение веса филь- трата проводят через каждые 30 мин и не менее шести раз на каждом образце.
Рис. 9. Установка для определения водонепроницаемости бетона по коэффициенту фильтрации
15
При отсутствии фильтрата в виде капель в течение 96 ч количество влаги, проходящей через образец, измеряют путем поглощения ее силикагелем или другим сорбентом.
Коэффициент фильтрации (К
ф
, см/с) отдельного образца определяют по формуле (6):
????
ф
=
????????????
????????????
(6) где Q
—
вес фильтрата, Н;
d
—
толщина образца, см;
S
—
площадь образца, см
2
;
τ
—
время испытания, с;
р
—
давление в установке, Н/см
2
;
ŋ
—
коэффициент, учитывающий вязкость воды при различной температуре.
Полученное значение коэффициента фильтрации сравнивают с маркой бетона по водонепро- ницаемости в соответствии с табл. 2.
Таблица 2
Сопоставление коэффициента фильтрации и марки бетона
по водонепроницаемости по «мокрому» пятну»
К
ф
, см/с
Марка по водонепроницаемости
Св. 7×10
–9
до 2 ×10
–8
W
2
» 2×10
–9
» 7 ×10
–9
W
4
» 6×10
–10
» 2 ×10
–9
W
6
» 1×10
–10
» 6 ×10
–10
W
8
» 6×10
–11
» 1 ×10
–10
W
10
» 6×10
–11
и менее
W
12
2.3. Лабораторный практикум. Определение водонепроницаемости бетона
ускоренным методом по его воздухопроницаемости
Задание. Определить ускоренным методом водонепроницаемость поверхностных слоев об- разцов бетона без покрытия (контрольного) и с защитными покрытиями по их воздухопроницае- мости. По таблице установить марки бетона по водонепроницаемости W. Сделать выводы по по- лученным результатам.
Определение водонепроницаемости поверхностных слоев бетона по его воздухопроницаемо- сти является косвенным методом определения водонепроницаемости поверхности бетонных кон- струкций, применяемых, как правило, на строительных объектах.
Методика. Оценка водонепроницаемости основана на измерении скорости (времени) про- хождения потока воздуха через бетон. Испытание проводится путем приложения вакуумирующего элемента непосредственно к поверхности бетона. К особенностям данного метода измерений сле- дует отнести использование двухкамерного вакуумного элемента и регулятора давления, чем обеспечивается подача воздушного потока под прямым углом к поверхности во внутреннюю ка- меру. Это позволяет вычислить коэффициент проницаемости бетона Кt.
Оборудование. Прибор для измерения воздухопроницаемости бетона (Торрент) состоит из электронного блока, устройства регулирования давления, кабеля передачи данных, кабеля принте- ра, вакуумного насоса (рис. 10). Принцип работы прибора заключается в измерении времени про- хождения через образец единицы объема воздуха.
16
а
б
Рис. 10. Прибор для определения проницаемости Торрент:
а — общий вид; б — двухкамерный вакуумный элемент; 1 — внутренняя камера давления;
2 — внешняя камера давления; 3 — воздушный поток во внешнюю камеру;
4 — воздушный поток во внутреннюю камеру; L — глубина образования вакуума
Технические данные прибора Торрент:
–
электронный блок: энергонезависимая память на 200 измеряемых объектов; графический
ЖК-экран с разрешающей способностью 128×128 пикс;
–
вакуумный насос: мощность вакуумирования
—
1,5 м
3
/ч; конечное полное давление
—
около
10 мбар;
–
диапазон температур: от -10 °C до +60 °C.
Ход работы. Подготовка испытаний. Для проведения испытаний изготавливают образцы- кубы с ребром 150 мм. Образцы хранят в камере нормального твердения при температуре
(20 ± 2)
°С и относительной влажности воздуха не менее 95 %. Перед испытанием образцы выдер- живают в помещении лаборатории в течение суток.
Проведение испытаний:
–
Включить блок дисплея путем нажатия клавиши START. Поскольку вакуумный элемент от- крыт, значение атмосферного давления Р
а
на дисплее появится в строке Р
1
–
Установить вакуумный элемент на испытуемом участке, закрыть красный кран. Давление Р
1
начинает уменьшаться. Через 30 с следует закрыть синий кран, а еще через 5 с — открыть синий кран. Это выполняется для включения регулятора давления.
–
Через 60 с необходимо закрыть синий кран, после чего на дисплее появляется величина из- меренного прироста давления ΔР
i
.
–
Измерение заканчивается автоматически, на табло высвечивается значение коэффициента проницаемости бетона Кt, 10
–6
–
Нажатием клавиши END завершить процесс измерения.
–
Чтобы убрать вакуумный элемент с поверхности образца, следует открыть вначале красный, а затем синий кран. После этого выключить насос.
Схема испытания представлена на рис. 11.
Рис. 11. Схема испытания
17
Обработка результатов
По табл. 3 определяют марку бетона по водонепроницаемости W, соответствующую получен- ному значению Кt.
Таблица 3
1 2 3 4 5 6
Соответствие коэффициента проницаемости бетона марке по водонепроницаемости
Коэффициент проницаемости бетона Кt, 10
–6
Марка бетона по водонепроницаемости
4,02–2,03
W
2 2,02–1,86
W
4 1,85–0,31
W
6 0,30–0,28
W
8 0,27–0,25
W
10 0,24–0,21
W
12
Лабораторная работа 3
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Общие сведения о методах неразрушающего контроля прочности
Традиционные (стандартные) методы определения прочности материалов, как правило, тру- доемки, длительны, недостаточно оперативны и связаны с большими производственными затра- тами. Это послужило причиной разработки методов неразрушающего контроля прочности.
Все применяемые в настоящее время неразрушающие методы основаны на одном принципе
— вначале измеряют какую-либо физико-механическую характеристику материала x
i
, а затем по ней определяют предел прочности при сжатии R по заранее установленной зависимости: R = f (x
i
), т.е. зависимости «косвенная характеристика — прочность».
Наибольшее распространение для контроля прочности и однородности каменных строитель- ных материалов получил ультразвуковой (акустический) импульсный метод. Сущность его заклю- чается в прогнозировании прочности материала по скорости распространения в нем ультразвука V с использованием корреляционной связи R = f (V), выражаемой в виде соответствующей градуи- ровочной зависимости. Градуировочную зависимость для каждого материала получают экспери- ментально заранее путем «прозвучивания» образцов и последующего их испытания стандартным разрушающим способом.
Граница между ультразвуковыми и звуковыми колебаниями определяется верхним пределом слышимости человеческого уха. Принято колебания с частотой от 20 периодов в секунду (20 Гц) до 20000 (20 кГц) относить к звуковым, а с частотой более 20 кГц — к ультразвуковым. В процес- се испытания измеряют время распространения через материал переднего фронта продольной уль- тразвуковой волны t, мкс, и, так называемую, базу прозвучивания L, м. База прозвучивания изме- ряется с точностью до 1 мм. Скорость ультразвука вычисляют как отношение величины базы про- звучивания ко времени прохождения ультразвуковой волны через материал.
3.2. Лабораторный практикум
Задание. С помощью ультразвукового прибора произвести измерение времени прохождения ультразвука в образцах керамического кирпича и тяжелого бетона и по известным градуировоч- ным зависимостям R = f (V) определить прочность этих материалов, а также сравнить полученные для тяжелого бетона данные с результатами испытания образца-куба разрушающим методом на прессе.
Методика: измерение скорости прохождения ультразвука в материале и определение предела прочности материала по известным градуировочным зависимостям «скорость ультразвука–
прочность».
Оборудование: ультразвуковой прибор, линейка, гель для обеспечения акустического контакта.
Для выполнения работы используется ультразвуковой прибор Pundit Lab фирмы Proceq
(Швейцария), общий вид которого представлен на рис. 12.
18
Рис. 12. Ультразвуковой прибор Pundit Lab (Proceq, Швейцария):
1 — блок управления; 2 — УЗ преобразователи
Технические характеристики прибора:
– диапазоны измерения: временной — 0,1…9999 мкс; температурный –10…+60 °С; влаж- ностный — φ < 95 %;
– разрешение: 0,1 мкс;
– диапазон частот приемника: 20…500 кГц;
– размеры: 172×55×220 мм;
– масса: 1,316 кг.
Способы прозвучивания материалов
Существуют два способа прозвучивания строительных материалов и конструкций: сквозное и поверхностное (рис. 13). За базу прозвучивания при поверхностном прозвучивании принимается расстояние между центрами рабочих поверхностей ультразвуковых преобразователей (излучателя и приемника, установленных на одну и ту же поверхность, при сквозном - расстояние между цен- трами рабочих поверхностей преобразователей.
а
б
Рис. 13. Способы прозвучивания строительных материалов и конструкций:
а — сквозное; б — поверхностное
Блок-схема ультразвукового прибора и, соответственно, схема испытания, показана на рис. 14.
Рис. 14. Блок-схема ультразвукового прибора
19
Генератор зондирующих импульсов вырабатывает электрические импульсы стандартной ам- плитуды и длительности и посылает их на пьезопреобразователь-излучатель, в котором они пре- образуются в ультразвуковые механические колебания. Эти колебания распространяются по мате- риалу образца со скоростью, пропорциональной его плотности: чем она больше, тем выше ско- рость распространения механических колебаний.
Пройдя через образец материала, механические колебания попадают на пьезопреобразова- тель-приёмник, где они снова преобразуются в электрические импульсы. Однако, эти импульсы требуют корректировки формы и размеров в специальном устройстве — нормализаторе до стан- дартных значений, с тем, чтобы обеспечить работоспособность всех систем прибора. Нормализо- ванные электрические импульсы попадают в усилитель. Цифровой индикатор (регистратор) пока- зывает время прохождения импульса через образец между излучателем и приёмником с точностью до 0,01 мкс.
Задание 3.2.1. Определение предела прочности керамического полнотелого кирпича
способом сквозного прозвучивания
Образец: кирпич керамический одинарный полнотелый (3 шт.).
Ход работы. Измеряют базу прозвучивания.
Для измерения времени распространения ультразвука в материале ультразвуковые преобразо- ватели устанавливают соосно на противоположных тычковых гранях кирпича.
Для обеспечения надежного акустического контакта между образцом и поверхностью щупов применяют гель для ультразвуковых исследований. Мелкие раковины и неровности в месте кон- такта выравнивают пластилином, более крупные — механическими средствами, например, шли- фованием.
Определение скорости ультразвуковой волны (V, м/с) определяют по формуле (7):
???? =
????
???? 10 6
,
(7) где L — база прозвучивания, м;
t — время прохождения ультразвука через образец, мкс.
Прочность образцов при сжатии R
с
в зависимости от скорости распространения ультразвуко- вых колебаний определяют по приведенному графику. Градуировочная зависимость для полноте- лого керамического кирпича приведена на рис. 15.
Рис. 15. Градуировочная зависимость «скорость ультразвука–прочность» для керамического полнотелого кирпича
20
Задание 3.2.2. Определение предела прочности тяжелого бетона
способом сквозного прозвучивания
Образец: бетонный куб с ребром 10 см (1 шт.).
Ход работы. Определение скорости ультразвука выполняется в 3-х точках образца и вычис- ляется среднее значение. Схема прозвучивания образца показана на рис. 16, а градуировочная за- висимость «скорость ультразвука-прочность» для тяжелого бетона — на рис. 17.
Рис. 16. Схема испытания образца бетона
Рис. 17. Градуировочная зависимость
«скорость ультразвука-прочность» для тяжелого бетона
Задание 3.3.3. Определение предела прочности тяжелого бетона разрушающим методом
Методика: постепенное нагружение образца до разрушения.
Оборудование: пресс гидравлический.
Ход работы. При испытании на сжатие образцы-кубы устанавливают на нижнюю опорную плиту испытательной машины (пресса), совмещая центр соответствующей грани образца с центром плиты пресса.
Образец нагружают до разрушения при постоянной скорости нарастания нагрузки (0,6 ± 0,2)
МПа/с. Максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, принимают за разрушающую нагрузку. Схема испытания приведена на рис. 18.
Рис. 18. Схема испытания образца-куба на гидравлическом прессе
Предел прочности образца на сжатие (R
c
, кН/см
2
)
, определяют по формуле (8):
????
с
=
????
????
,
(8) где F — разрушающая нагрузка при испытании образца, кН;
A —
площадь приложения нагрузки, см
2
Предел прочности при сжатии бетона в стандартных образцах оценивается с учетом масштаб- ного коэффициента 0,95. Сравниваются значения прочности, полученные ультразвуковым и тра- диционным методами.
В ходе лабораторной работы устанавливается, что ультразвуковой метод позволяет оператив- но, с достаточной степенью точности и минимальными трудозатратами предварительно оценивать прочность строительных материалов. Для точного определения предела прочности необходимо провести испытания стандартным разрушающим методом.
21
Лабораторная работа 4
ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ФАСАДНЫХ СИСТЕМ
4.1. Общие сведения
4.1.1.
Штучные стеновые материалы
Мелкоштучные каменные стеновые материалы предназначены для кладки и облицовки несу- щих и самонесущих стен с использованием кладочного раствора.
По виду изделий штучные стеновые материалы подразделяются на: кирпич керамический и силикатный; камни керамические и силикатные; мелкие блоки из конструкционно- теплоизоляционных бетонов различного вида и из горных пород.
По назначению изделия подразделяют на рядовые и лицевые. Рядовые обеспечивают экс- плуатационные характеристики кладки: сопротивление сжатию, теплотехнические показатели.
Лицевые изделия, кроме того, выполняют декоративно-защитные функции.
Изделия изготавливают полнотелые и пустотелые. К полнотелым относят изделия без пу- стот или с технологическими пустотами для захвата при кладке. Пустотелые изделия имеют сквозные или несквозные пустоты различной формы и размеров. Пустоты обычно расположены перпендикулярно опорной поверхности и распределены равномерно по сечению изделия. Пустоты получают при формовании для улучшения эксплуатационных характеристик: снижения веса, уменьшения теплопроводности и т. д. Пустотность составляет от 15 до 55 % объема изделия.
К основным нормируемым показателям качества штучных каменных изделий для наружных стен относятся: точность геометрических размеров, форма и внешний вид изделий; средняя плот- ность материала изделий в сухом состоянии; предел прочности на сжатие; морозостойкость; ко- эффициент теплопроводности в сухом состоянии.
Керамические кирпич и камни получают из глинистого сырья путем формования и последую- щего обжига до спекания. Керамика — материал полностью неорганический, негорючий, водо- и биостойкий, экологичный и долговечный.
Кирпич подразделяют на рядовой и лицевой, каждый из которых изготавливают как полноте- лым, так и пустотелым (рис. 19).
Лицевые изделия выпускают с гладкой или рельефной поверхностью естественного цвета или объемно окрашенные.
а
б
Рис. 19. Кирпич керамический:
а — полнотелый; б — пустотелый
Кирпич керамический пустотелый. Основные типоразмеры — 250×120×65 мм (формат 1НФ);
250×120×88 мм (1,4НФ); 250×85×65 мм (0,7НФ). Средняя плотность — 1100…1400 кг/м
3
. Марки по прочности — М125…М175. Марки по морозостойкости — F35…F75. Коэффициент теплопро- водности — 0,26…0,42 Вт/(м∙°С).
Преимущества: долговечность, высокие физико-механические характеристики, экологическая безопасность при эксплуатации, высокая эстетичность. Недостатки: высокая стоимость, высокая трудоёмкость кладочных работ. Рядовой кирпич служит для возведения несущих и самонесущих стен, для устройства эффективных слоистых кладок. Лицевой кирпич используется в качестве об- лицовки.
Керамические камни классов средней плотности до 1,0 включительно («теплая» керамика).
Камни отличаются от кирпича бóльшими размерами (при номинальной толщине 140 мм и более).
Камни выпускают рядовые и пустотелые с пустотностью до 55 %. Для облегчения и повышения теплотехнических показателей камни дополнительно поризуют путем введения в глиномассу мел- ких опилок, полностью выгорающих при обжиге. Камни формата более 4,5НФ изготавливают с пазогребневой системой соединения с нешлифованными или шлифованными опорными поверх- ностями (рис. 20).