Учебное пособие по СМ.07. Учебное пособие по СМ. Учебное пособие для выполнения исследовательских лабораторных работ Издание шестое, Переработанное и дополненное Челябинск
 Скачать 6.27 Mb.
|
.R куб , (42)где R м – прочность марочных образцов, МПа; α – масштабный коэффициент (таблица 50); R куб – кубиковая прочность бетона, МПа. Таблица 50 – Масштабные коэффициенты для перевода кубиковой прочности к марочной прочности бетона
2 Нахождение оптимального В/Ц По полученным значениям пределов прочности бетона при сжатии строится график зависимости прочности от В/Ц отношения и интерполяцией определяется В/Ц, обеспечивающее получение бетона проектной марки (класса). Допускается определение оптимального В/Ц производить методом экстраполяции. После определения оптимального В/Ц записать откорректированный состав бетона, обеспечивающий запроектированную марку по показателю прочности. Контрольные вопросы 1 От чего зависит размер контрольных образцов бетона при определении предела прочности при сжатии? 1 От жесткости бетонной смеси 2 От удобоукладываемости бетонной смеси 3 От размеров бетонируемой конструкции 4 От наибольшей крупности заполнителя 2 Каковы условия твердения бетона при определении его марки? 1 28 суток хранения в воде при температуре 18...22 C. 2 Сутки хранения на воздухе под влажной тканью и 27 суток хранения в воде при температуре 17...23 ºC. 3 28 суток хранения на воздухе при температуре 18...22 C и относительной влажности не менее 60 %. 4 28 суток хранения на воздухе при температуре 18...22 C и относительной влажности не менее 95 %. 3 Почему при определении прочности бетона разрушающая нагрузка должна быть направлена параллельно слоям укладки бетонной смеси? 1Так как не нужно выравнивать поверхности образцов. 2 Направление нагрузки не связано с направлением укладки бетонной смеси. 3 Так как требуется определить максимальную прочность бетона. 4 Так как требуется определить минимальную прочность бетона. 4 Как определяется марочная прочность бетона? 1 Испытанием на прессе трех образцов марочной формы и размеров после 28 суток твердения в воде при температуре 20 C. 2 Испытанием трех образцов марочной формы и размеров на прессе через 28 суток твердения при температуре 18...22 C и относительной влажности воздуха не ниже 95 %. 3 Испытанием на прессе трех образцов-балочек 4х4х16 см на изгиб и сжатие через 28 суток твердения в воде при температуре 18…22 C. 4 Испытанием на прессе трех образцов-кубиков через 2 часа воздушного твердения. 5 Может ли прочность бетона быть больше марочной? 1 Может при благоприятных условиях твердения (положительная температура и высокая относительная влажность воздуха) и большей длительности твердения бетона. 2 Может только для бетона после тепловлажностной обработки с последующим твердением при температуре не менее 20 C и высокой влажности воздуха. 3 Не может. 4 Может только для бетонов, подвергаемых тепловлажностной обработке. 6 Для чего нужно определять оптимальное В/Ц при корректировке состава бетона по прочности? 1 Для обеспечения удобоукладываемости бетонной смеси. 2 Для обеспечения марочной прочности бетона при минимальном расходе цемента и повышения однородности бетона по прочности и плотности. 3 Для достижения максимальной прочности бетона. 4 Для получения бетонов повышенной плотности и долговечности. 7 Какой масштабный коэффициент применяют для определения марки тяжелого бетона при испытании образцов-кубов 15 х 15 см? 1 0,85. 2 0,95. 3 1,00. 4 1,05. 8 Как влияет изменение В/Ц на прочность бетона при прочих равных условиях? 1 Прямо пропорционально. 2 Обратно пропорционально. 3 Существует оптимальное значение В/Ц. 4 В/Ц не влияет на прочность бетона. 9 Если бетон после формования высушить, наберет ли он марочную прочность? 1 Прочность будет выше марочной, так как часть воды испарится и понизится В/Ц. 2 Марочная прочность будет достигнута, так как наряду со снижением В/Ц повысится его плотность. 3 Прочность бетона будет достигнута на момент высушивания. 4 Прочность бетона будет ниже марочной, так как уменьшится степень гидратации цемента и повысится пористость бетона. Лабораторная работа № 14 ПОЛИМЕРБЕТОН Общие сведения Полимербетоны – бетоны, в которые вводится заметное количество полимеров, создающих в структуре полимерную фазу, влияющую на строение и свойства композита. Они делятся на следующие виды: – полимерные бетоны изготавливаются только на полимерном вяжущем; – бетонополимеры получают пропиткой полимером готового железобетонного изделия; – цементно-полимерные бетоны, в которых основным вяжущим является цемент, а полимер в количестве от 1 до 5 % дополняет структуру; – бетоны, содержащие полимерные материалы – заполнители, фибру, микронаполнители. Полимербетоны обязательно включают полимерное связующее (5…10 %) – эпоксидные, фурановые, полиэфирные и др. смолы, неорганические заполнители с плотной упаковкой – песок, щебень (90…95 %), а также тонкомолотые наполнители (1…5 %) – кварцевая, карбонатная и диабазовая мука, и пластификаторы (1…5 %). Большинство смол отверждаются при введении катализаторов. Для эпоксидных смол ЭД-16, ЭД-22, ЭД-20 это ПЭПА (10…15 %), для фурановых это сульфокислоты ФА (20…30 %), для полиэфирных ПН-1, ПН-3, и полиэфиракрилатных МГФ-9, ТМГФ-11 это перекись бензоила, циклогексанон и др. С повышением температуры скорость отверждения возрастает. Для повышения деформативных свойств в состав смолы вводят добавки пластификаторы – для ЭД ДБФ 15…20 %. Расход смол равен объему пустот в микронаполнителе +10…20 % для обеспечения требуемой подвижности. Приготовление полимербетонных смесей производят при нормальной температуре в скоростных смесителях, смесь затем быстро укладывается в качественно смазанную форму и виброуплотняется. После тепловой обработке или выдержки при нормальной температуре полимербетон набирает свойства. Для полимербетонов характерны высокие механические свойства, прочность при сжатии до 100 МПа, при растяжении до 12 МПа, высокая химическая стойкость, водонепроницаемость, низкая истираемость и т.д. Однако стоимость полимерных бетонов в 4…17 раз выше, чем обычного бетона. Цементно-полимерные бетоны содержат в качестве основного вяжущего цемент с добавлением 1…5 % от массы цемента полимеров в виде эмульсий или водорастворимых смол. При этом происходит рост прочности на 20…30 %, водонепроницаемости на 3…4 марки, морозостойкости, деформативности и т.д. в сравнении с исходным цементным бетоном. В качестве эмульсий могут применяться латексы СКС и др., ПВА, акрилаты в комплексе со стабилизаторами и инициаторами твердения. В качестве водорастворимых смол используют ДЭГ-1, ТЭГ-17, С-89, фуриловый спирт и др. в комплексе с отвердителем. Такие бетоны обладают самой низкой стоимостью из всех видов полимербетонов за счет небольшого содержания полимеров, и повышенной эффективностью. Бетонополимеры получают путем сушки, вакуумирования и пропитки мономерами с их последующей полимеризацией. За счет заполнения пор бетона изменяются свойства его структуры. Повышается коррозионная стойкость, повышается прочность до 200 МПа (в 2…10 раз) и т.д. Полимер, отвержденный в порах бетона работает как дисперсная арматура при условии хорошего сцепления с цементной матрицей. Для пропитки могут использоваться различные материалы с оптимальной вязкостью. При высокой вязкости не пропитываются мелкие поры, при низкой – мономер не удерживается в крупных порах. При необходимости закрыть доступ воды и газов в тело бетона, он пропитывается органическими жидкостями типа петролатума, битума. Последующая обработка не требуется, а глубина пропитки составляет 1…3 см. Для изменения структуры и свойств используют жидкие мономеры – метилметакрилат, стирол, эпоксидные полимеры и др с последующим отверждением под действием высоких температур (70…120 оС) или инициаторов твердения. Глубина пропитки достигает 10…20 см, для полной пропитки требуется мономера 2…5 % от массы бетона. Иногда применяют пропитку бетона мономерным газом (стирольный), который при последующей обработке также полимеризуется в порах. Полимербетоны подразделяются на 3 вида: – полимерные бетоны, в которых связующим является полимер; – цементно-полимерные бетоны, в которых полимер играет роль дополнительного связующего, а основным вяжущим является портландцемент; – бетонополимеры, технология для которых подразумевает пропитку открытой пористости рядового бетона полимерами. Цель работы: – изучить принципы получения и свойства полимерных и цементно-полимерных бетонов; – определить влияние дозировки водорастворимого полимера на свойства цементно-полимерных растворных смесей и растворов; – определить влияние соотношения «связующее-наполнитель» на свойства полимербетона на эпоксидном связующем. Порядок выполнения работы 1 Оценка свойств цементно-полимерной смеси и изготовление образцов цементно-полимерного бетона 1 звено приготовляет цементно-песчаную смесь состава 1:2 в количестве 1500 г. Затем в нее вводится вода до консистенции соответствующей диметру расплыва на встряхивающем столике 170±5 мм согласно методике определения водопотребности песка (работа № 9). Из полученной смеси методом виброуплотнения формуются образцы-балочки 4х4х16 см (работа № 7). 2, 3 и 4 звено изготавливают смеси того же состава, но с добавлением 1; 1,5 и 2% от массы цемента водорастворимого полимера ДЭГ-1 с заранее введенным отвердителем ПЭПА (полиэтиленполиамин) (в количестве 10 % от массы смолы). Для всех смесей определяется диаметр расплыва на встряхивающем столике и формуются образцы-балочки 4х4х16 см. Образцы с формами помещаются в камеру нормального твердения до набора распалубочной прочности. По результатам выполнения 1 этапа необходимо построить зависимости расплыва конуса растворных смесей от дозировки водорастворимого полимера и сделать заключение о влиянии полимера на подвижность растворных смесей. 2 Изготовление образцов полимерного бетона Полимербетонные смеси приготовляются на основе кварцевого песка, наполнителя (мел, тонкомолотый графит, тонкомолотый кварц), вязкой эпоксидной смолы ЭД-18 или ЭД-20, отвердителя. Звенья приготовляют кварцевый песок в количестве 1200 г, и полимерное связующее в количестве 300 г путем смешивания в резиновых чашах эпоксидной смолы с 10 % отвердителя (ПЭПА) и наполнителя в соотношении 1:2, 1:1 и 2:1, 3:1. После приготовления пластической массы в полимерное связующее постепенно всыпается песок при постоянном перемешивании до получения однородной полимербетонной смеси. Из полученной полимербетонной смеси изготовляют образцы-балочки 4х4х16 см. Формы предварительно смазываются смазкой и изнутри оклеиваются газетными листами. Формование производится путем штыкования смеси металлическим стержнем в количестве не менее 20 штыкований на каждое отделение формы. Излишки смеси после штыкования срезаются металлической линейкой. После завершения формования формы с образцами помещаются в сушильный шкаф с температурой 80…90 оС на 30…40 мин до набора распалубочной прочности. Затем образцы извлекаются из форм и помещаются в нормальные воздушные условия до марочного возраста. 3 Проведение сравнительных испытаний образцов цементно-полимерного и полимерного бетонов После достижения образцами цементно-полимерного и полимерного бетонов марочного возраста (28 суток) производятся определения средней плотности, прочности при изгибе, прочности при сжатии и водопоглощения. Результаты испытаний обрабатываются, строятся зависимости средней плотности, прочности при сжатии, прочности при изгибе и водопоглощения цементно-полимерных и полимерных бетонов. Выводы по работе Производится расчет фактического расхода полимерного связующего в полимербетонах, исходя из значений средней плотности. Делается заключение о влиянии дозировки полимеров на свойства соответствующих бетонов. Контрольные вопросы 1 Цементно-полимерные бетоны это: 1 Бетоны, в которых связующим является полимер. 2 Бетоны, в которых полимер играет роль дополнительного связующего, а основным вяжущим является портландцемент. 3 Бетоны, открытая пористость которых пропитана полимерами. 4 Смеси полимерного связующего и портландцемента. 2 Полимеры это: 1 Высокомолекулярные органические соединения. 2 Высокомолекулярные неорганические соединения. 3 Низкомолекулярные соединения. 4 Высокомолекулярные соединения. 3 Полимербетоны отличаются 1 Высокой прочностью при сжатии и растяжении. 2 Высокой водонепроницаемостью. 3 Высокой коррозионной стойкостью. 4 Низкой плотностью. 4 Введение водорастворимых полимеров 1 Повышает удобоукладываемость в начальные сроки. 2 Не влияет на удобоукладываемость бетонных смесей. 3 Снижает удобоукладываемость бетонных смесей. 4 Повышает удобоукладываемость бетонных смесей. 5 Полимербетоны отверждаются путем 1 Введения отвердителя. 2 Тепловой обработки. 3 Тепловлажностной обработки. 4 Обжига. 6 Наименее дорогостоящими являются 1 Полимербетоны. 2 Бетонополимеры. 3 Полимерцементные бетоны. 3 Цементно-полимерные бетоны. Лабораторная работа № 15 ГАЗОБЕТОН Общие сведения Газобетон относится к одной из разновидностей ячеистого бетона, которые образуют своеобразную структуру макропор (ячеек), равномерно распределенных в объеме бетона и разделенных друг от друга тонкими, но достаточно прочными перегородками (мембранами). Макропоры имеют диаметр 0,5…2,0 мм. В зависимости от назначения ячеистые бетоны делят на теплоизоляционные, конструктивно-теплоизоляционные и конструктивные (таблица 51), а также на специальные (жаростойкие, акустические). Таблица 51 – Основные характеристики ячеистых бетонов*
* после тепловлажностной обработки ТВО ячеистые бетоны неавтоклавного твердения должны иметь прочность при сжатии не менее 70 % от марочной прочности. Производство газобетона сопровождается выраженным эффектом вспучивания исходной бетонной массы. Вспучивание чаще всего достигается искусственно за счет введения в состав бетонной смеси газообразователей. В качестве газообразователя применяют тонкоизмельченный алюминиевый порошок (пудру), реже пергидроль H2O2. Образование газа в первом случае происходит в результате взаимодействия алюминиевой пудры Al с известью, образующейся при гидратации портландцемента и образование при этом водорода 3Ca(OH)2 + 2Al + 6H2O = 3CaO∙Al2O3∙6H2O + 3H2↑. Выделяющийся водород частично теряется при перемешивании, но большая часть (70…85 %), расширяясь, вспучивает бетонную смесь. Вспучивание происходит интенсивнее, если в смесь добавить известь-пушонку. Важно, чтобы максимальное газовыделение происходило в момент структурообразования смеси, характерной особенностью которого является ее способность удерживать образующиеся газы и сохранять вспучиваемость. Образование газа во втором случае происходит за счет разложения пергидроля в щелочной среде с образованием кислорода H2O2 = 2H2O + O2↑. Изготовление газобетона может происходить по литьевой или вибрационной технологии. По литьевой технологии водотвердое отношение В/Т смеси находится в пределах 0,50…0,60, по вибрационной технологии – 0,35…0,45. На большинстве заводов по производству газобетонных изделий нашел распространение литьевой способ с резательной операцией. Приготовление газобетонной смеси производится в следующей последовательности. Сначала вяжущее вещество с кремнеземистым компонентом перемешивается всухую. В качестве кремнеземистого компонента используют кварцевый песок с содержанием 80…85 % SiO2 и удельной поверхностью не менее 2000 см2/г. Вместо песка можно использовать маршалит, золу-унос ТЭС, молотые шлаки. После получения однородной сухой массы в нее вводят воду и в течение 2-3 мин перемешивают до получения однородной массы с последующим введением водной суспензии алюминиевой пудры или 80 %-го раствора пергидроля. Готовую смесь заливают в форму, где и происходит ее вспучивание. Для лучшего вспучивания желательно, чтобы смесь имела повышенную температуру. При использовании вибрационной технологии смесь уплотняется в формах на виброплощадках. На завершающей стадии формы со смесью направляются на предварительную выдержку. Образующаяся горбушка, выходящая за пределы формы, удаляется. Массив разрезается на изделия заданных размеров. Твердение может происходить в автоклавах и при нормальном давлении. Цель работы Изучить влияние текучести и способа формования на газоудерживающую способность смеси и влияние величины В/Т на прочность газобетона. Порядок выполнения работы Дежурное звено начинает работать первым. С помощью вискозиметра Суттарда (работа № 5) оно определяет количество воды затворения, необходимое для получения смеси определенной текучести (d = 9…11 см). В состав твердого компонента смеси входят цемент, известь, песок и алюминиевая пудра. Остальные звенья готовят смеси с завышенным В/Т, соответственно на 0,1; 0,2 и 0,3 против величины, полученного дежурным звеном. Все звенья определяют текучесть теста, плотность смеси, пористость отформованной газобетонной смеси и отвердевшего бетона при применении литьевого и вибрационного способов формования. Испытания производятся по методике работы № 13. Методы испытаний 1 Приготовление бетонной смеси Все звенья готовят смесь одного состава твердой части (Т): – цемент = 2000 г; – известь негашеная молотая = 150 г; – песок = 2000 г; – алюминиевая пудра = 1,5 г. Пудра вводится в виде водной суспензии (10 г пудры на 1000 мл воды) с добавлением 5 % гидрофильных ПАВ от массы алюминия в пересчете на сухое вещество (приложение 2). Добавка ПАВ необходима для улучшения адгезии пудры с цементным камнем. В протертую влажной тканью сферическую металлическую чашу высыпается песок, цемент, известь. Смесь компонентов перемешивается до получения однородной массы. Затем в центре массы делают углубление, в которое выливается подготовленная суспензия алюминиевой пудры и необходимое количество воды. Смесь перемешивают до получения однородной массы, измеряют температуру и определяют текучесть на вискозиметре Суттарда. Создание требуемой температуры ( 40 оС) производится применением подогретых до определенной температуры заполнителей и воды. В случае несоответствия текучести смеси требуемым значениям опыт повторяют на новой смеси с соответствующими дополнениями компонентов по составу. 2 Определение плотности бетонной смеси Собрать две формы кубов с размером ребра 10 см, смазать тонким слоем машинного масла, взвесить, заполнить полученной смесью, избыток срезать с открытой поверхности, загладить и вновь взвесить. Плотность смеси определяют по известным формулам. Величину показателя плотности смеси вычисляют как среднее арифметическое двух результатов. Определение текучести и плотности смеси должно длится не более 10 мин, так как эти показатели изменяются во времени за счет газообразования. 3 Определение средней плотности отформованной смеси Одну форму со смесью после определения плотности оставляют до вызревания (вспучивания) на 1 час, а другую форму сочленяют с насадкой и вибрируют на виброплощадке до прекращения вспучивания и появления горбушки. Отмечается время, затраченное на вибрацию. Этот время выдерживается всеми звеньями при уплотнении контрольных образцов. После часового вызревания с формы срезается горбушка, формы взвешивают и определяют средние показатели литьевой и виброуплотненной газобетонной смеси. 4 Определение пористости газобетонной смеси Пористость смеси определяет каждое звено по полученным результатам плотности и средней плотности газобетонной смеси. 5 Определение пористости и прочности газобетона Все формы с бетонной смесью оставляют для полного вызревания при температуре не ниже 20 оС, после чего срезают горбушку и помещают образцы в формах в камеру для гидротермальной обработки. Можно применять ТВО или оставить твердеть бетон в нормальных условиях. Следует учесть, что условия твердения для всех звеньев должны быть одинаковыми. При достижении распалубочной прочности, но не ранее чем через 48 часов образцы вынимают из формы, выдерживают до влажно-сухого состояния, взвешивают, замеряют и испытывают для определения механических свойств. Контрольные образцы испытывают не ранее чем через 12 час после ТВО, а при нормальном твердении – через 28 суток от начала изготовления смеси. Предел прочности при сжатии вычисляют с погрешностью 0,01 МПа по формуле R сж = α · К· N/S, (44) где R сж – предел прочности газобетона при сжатии ; α – переводной коэффициент к прочности эталонного образца-куба с размером ребра 15 см и равный для образцов-кубов с размером ребра 10 см – 0,9; К – переводной коэффициент к прочности эталонного образца с влажностью по массе 8…12 %, определяемый по таблице 52; N - разрушающая нагрузка; S – средняя рабочая площадь образца до испытания. Таблица 52 – Переводной коэффициент К
Средняя плотность газобетона в состоянии естественной влажности вычисляют по результатам взвешивания и измерения образцов, проведенных перед испытанием их на прочность по формуле ρˉ = m в/V, (45) где ρˉ – средняя плотность газобетона в состоянии естественной влажности, г/см3; m в – масса образца в состоянии естественной влажности, г; V – объем образца, см3. Средняя плотность бетона в высушенном состоянии вычисляется по формуле ρˉ с = m в/(1 + 0,01 ω) · V, (46) где ρˉс - средняя плотность газобетона в высушенном состоянии, г/см3; m в – масса образца в состоянии естественной влажности, г; ω – влажность бетона, %; V – объем образца, см3. Выводы по работе По результатам испытаний образцов дать заключение о плотности и средней плотности газобетонной смеси и газобетона и о влиянии на свойства газобетона условий формования. Установить оптимальные В/Т и В/В отношения для получения газобетона с заданными свойствами. Контрольные вопросы | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||