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.
|
 Рисунок 40 – Шпатель для уплотнения растворной смеси Если раствор работает на пористом основании, то при изготовлении образцов применяют металлическую форму без дна, которую предварительно устанавливают на кирпич, поверхность которого покрыта газетной бумагой. Все отделения формы заполняют растворной смесью за один прием с некоторым избытком, затем уплотняют ее 25 нажимами стального стержня диаметром 10…12 мм, избыток смеси срезают и заглаживают поверхность. Образцы, изготовленные из растворных смесей на гидравлических вяжущих веществах, выдерживают в формах в камере нормального твердения. Образцы, изготовленные из растворных смесей на воздушных вяжущих веществах – в помещении при температуре 18…27 оС и относительной влажности воздуха 55…75 %. Время нахождения образцов в данных условиях − 22…26 часов. Затем образцы распалубливают и хранят их в тех же условиях до момента испытания. Марочная прочность раствора определяется в возрасте 28 суток. Но по условиям учебного процесса образцы можно испытывать и в другие сроки. При этом для приведения полученных результатов к марочной прочности полученные значения прочности умножают на переводные коэффициенты, приведенные в таблице 45. Таблица 45 – переводные коэффициенты для определения марочной прочности раствора*
* – приведенные коэффициенты относятся только к растворам на портландцементе и его разновидностях. 7 Приготовление штукатурных растворов К штукатурным растворам не предъявляются требования по прочности, так как они не несут какой-либо нагрузки, кроме собственной массы. Штукатурные растворы состоят из нескольких слоев в зависимости от их назначения. Первый подготовительный слой (обрызг) наносится на смоченную поверхность толщиной 5 мм на каменных, бетонных и кирпичных основаниях и не более 9 мм на деревянных основаниях. Второй слой (грунт) наносится набрасыванием на схватившийся обрызг. Грунт может состоять из нескольких слоев, второй и последующий слои наносят намазыванием. Подвижность смесей для нанесения грунта 7…8 см. толщина слое зависит от вида вяжущего вещества: у цементов – не более 10 мм, у известкового и гипсового – до 20 мм. Последний слой грунта наносят особенно тщательно. Третий слой (накрывка) наносится на схватившийся грунт и, если он пересох, то его смачивают водой. Накрывку набрасывают или намазывают, Подвижность смесей для нанесения накрывки 7…8 см для растворных смесей, не содержащих гипсовых вяжущих веществ и 9…12 см для растворных смесей, содержащих гипсовые вяжущие вещества. Штукатурные растворы должны иметь хорошее сцепление с оштукатуриваемой поверхностью. Для простейшей проверки на сцепление кирпич кладут в воду на 5…7 мин. Насыщенный водой кирпич укладывают плашмя на горизонтальную поверхность и вокруг него укладывают рамку высотой на 2 см выше верхней поверхности кирпича. В рамку укладывают растворную и штыкуют ее металлическим стержнем диаметром 10…12 мм 25 раз. Избыток растворной смеси и рамку удаляют, кирпич переворачивают на тычок кирпича и наблюдают за смесью. Если через 5 мин она не будет сползать, то кирпич переворачивают на другой тычок кирпича и выдерживают еще 5 мин. Растворная смесь с хорошим сцеплением также не должна сползать с поверхности кирпича. У штукатурных растворных смесей определяют ее жирность. Для этого в течение 1-2 мин смесь перемешивают палкой ил веслом и наблюдают степень прилипания. Тощая смесь почти не прилипает к палке или веслу (рисунок 41а), смесь нормальной жирности прилипает в отдельных местах (рисунок 41б), большое количество прилипшей смеси указывает на то, что смесь жирная (рисунок 41в).  Рисунок 41 – Определение жирности растворной смеси Для обеспечения более прочного сцепления растворной смеси с поверхностью, ее тщательно готовят: очищают от пыли и грязи. Особенно выбирают швы, насекают, срубают отдельные наплывы, удаляют смолы, масла и краски. Для получения декоративных растворов применяют белый или цветные цементы, разноцветные заполнители и пигменты. При нанесении декоративных отделочных растворов проявляется индивидуальное творчество студентов. Декоративные растворы по фактуре делятся на грубые, средние и тонкие. Грубые фактуры создаются острием кельмы, лопаткой-совком, шпателем. Средние фактуры создаются с помощью штриховой щетки, циркулярного или прямоугольного шаблонов, синтетической губки, разглаживанием кельмой и деревянным мастерком, ударом острием кельмы. Тонкие фактуры создаются с помощью металлического шаблона путем вдавливания с последующим заглаживанием, обрызгом водой, скоблением кельмой. Для повышения декоративности в состав отделочных растворных смесей вносят слюду, дробленое стекло и другие материалы. Контрольные вопросы 1 Что входит в состав строительной растворной смеси? 1 Вяжущее вещество и вода. 2 Смесь глины, песка и гравия, затворяемая водой. 3 Однородная смесь вяжущего вещества с песком, добавками и водой. 4 Смесь глины, извести, цемента и воды. 2 Почему в состав строительного раствора не вводится крупный заполнитель? 1 Крупный заполнитель повышает усадку растворной смеси. 2 Строительный раствор применяют в виде тонких слоев. 3 Крупный заполнитель ухудшает коррозионную стойкость раствора. 4 Крупный заполнитель повышает стоимость строительного раствора. 3 От чего в большей степени зависит подвижность растворных смесей? 1 От крупности песка. 2 От количества песка. 3 От количества воды. 4 От времени перемешивания смеси. 4 Для какой цели в состав строительных растворных смесей вводятся пластификаторы? 1 Для повышения прочности раствора. 2 Для повышения водонепроницаемости раствора. 3 Для повышения декоративности раствора. 4 Для повышения пластичности и водоудерживающей способности смеси. 5 Что влияет на прочность, кладочного раствора, работающего на плотном основании? 1 Прочность основания. 2 Прочность заполнителя 3 Вид цемента. 4 Активность вяжущего и пористость. 6 Почему в формулу прочности раствора, работающего на пористом основании, не входит водоцементное отношение? 1 В растворе, работающем на пористом основании отсутствует цемент. 2 В растворе, работающем на пористом основании устанавливается постоянное В/Ц из-за отсоса воды этим пористым основанием. 3 В растворе, работающем на пористом основании не контролируется количество воды. 4 В растворе, работающем на пористом основании не весь цемент участвует в реакции гидратации. 7 Как влияет количество введенного в растворную смесь неорганического пластификатора на прочность раствора? 1 С увеличением количества неорганического пластификатора прочность раствора возрастает. 2 С увеличением количества неорганического пластификатора прочность раствора понижается. 3 С увеличением количества неорганического пластификатора прочность раствора не меняется. 4 Для раствора определенного состава существует оптимальное количество добавки неорганического пластификатора, позволяющее получить наибольшую прочность. 8 Изменяют ли марку раствора при кладочных работах в зимнее время? 1 Марка раствора увеличивается на одну ступень при устройстве каменной кладки без тепляков. 2 Марка раствора уменьшается на одну ступень при введении противоморозных добавок. 3 Марка раствора остается неизменной независимо от времени года. 4 Марка раствора увеличивается на одну ступень только при применении гидравлической извести. 9 Для каких целей применяют инъекционные растворы? 1 Для наружной и внутренней штукатурки повышенной плотности. 2 Для устройства полов в промышленных зданиях. 3 Для гидроизоляционных слоев. 4 Для обеспечения хорошего сцепления арматуры и бетона в преднапряженных ЖБК. 10 Как повысить защитные свойства рентгенозащитного раствора? 1 Применением баритового песка и других тяжелых пород, а также легких элементов (лития, водорода, кадмия, бора). 2 Тщательным уплотнением растворной смеси. 3 Применением безусадочных цементов. 4 Применением чистого кварцевого песка, дробленых песков из белого известняка, мрамора. Лабораторная работа № 17 НЕФТЯНЫЕ БИТУМЫ Общие сведения Битумные и дегтевые вяжущие наряду с полимерами и органическими клеями образуют группу органических вяжущих веществ. Их назначение аналогично назначению минеральных вяжущих веществ – объединять, связывать отдельные компоненты и элементы в строительных материалах и изделиях. На основе органических вяжущих производят большое количество материалов и изделий для строительства. Наиболее широкое применение в строительстве и в производстве строительных материалов получили нефтяные битумы, которые занимают по объему выпуска первое место среди остальных органических вяжущих. Нефтяные битумы получают при фракционной перегонке нефти на нефтеперерабатывающих заводах путем обработки остатков, образующихся при этом. По консистенции при нормальных температурах (18...22 C) нефтяные битумы могут быть твердыми, обладающими упругими, а иногда и хрупкими свойствами; полутвердыми (вязкопластичными) и жидкими (легкотекучими). По составу битумные вяжущие представляют собой сложные смеси высокомолекулярных углеводов метанового (СnH2n+n) и нафтенового (СnH2n) рядов и их производных, которые изменяют свои физико-механические свойства в зависимости от температуры. Элементный состав битумов представлен углеродом (70...87 %), водородом (до 15 %), кислородом (до 10 %), серой (до 1,5 %) и небольшим количеством азота. Однако этот состав не дает представления о химических соединениях, содержащихся в битуме и определяющих его структуру и свойства. Высокомолекулярные углеводороды, входящие в состав битумов, находятся в различных агрегатных состояниях и образуют сложную дисперсную систему. Выделить отдельные углеводородные соединения из этой смеси весьма сложно. Поэтому для характеристики структуры и изучения свойств битумов выделяют группы углеводородов со сходными свойствами: Масла – вязкие жидкости с плотностью меньше единицы и молекулярной массой 300...500. Повышенное содержание масел в битуме снижает его твердость и температуру размягчения, придает ему подвижность и текучесть. В битумах содержится 45...65 % масел. Смолы - вязкопластичные вещества с плотностью около единицы. Состоят из более сложных, чем масла, углеводородов с молекулярной массой 500...1000. Смолы хорошо прилипают к поверхности каменных материалов, образуя водостойкие пленки, они придают битумам вяжущие свойства, повышают пластичность и растяжимость. В битумах содержится 15...30 % смол. Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды - вещества густой высоковязкой смолистой консистенции с плотностью более единицы. Это наиболее полярный, а следовательно, и наиболее поверхностно-активный компонент битума, содержание которого определяет способность битума прилипать и прочно сцепляться с каменными и другими материалами. Асфальтены и их модификации – карбены и карбоиды – твердые и неплавкие вещества с плотностью более единицы и молекулярной массой 1000…5000 и выше. Это важная составная часть битума, определяющая процессы структурообразования, они придают битуму твердость и теплоустойчивость. В битумах содержится 10…30 % асфальтенов. Согласно современной коллоидной теории структуры битума все его групповые компоненты образуют структурированную дисперсную систему. Асфальтены, коллоидно растворенные в маслянистой и смолистой среде, становятся своеобразными центрами или ядрами, которые окружены оболочкой среды убывающей плотности от тяжелых вязких смол к сравнительно легким текучим маслам. В этой системе нет четко выраженной границы между дисперсной фазой и дисперсионной средой. В пограничной зоне адсорбированы полярные молекулы асфальтогеновых кислот. Комплексные частицы дисперсной системы, называемые мицеллами, разрушаются при нагревании битума за счет усиления броуновского движения и частичного растворения асфальтенов, но при охлаждении структура битума самопроизвольно восстанавливается. При плотной упаковке объёма битума мицеллами образуется структура типа "гель" и битум отличается высокой вязкостью и твердостью. Если есть избыток дисперсионной среды и мицеллы не контактируют между собой и свободно перемещаются, то структура относится к типу "золь". Такая структура характерна для жидких размягченных битумов с малой вязкостью. Состояние и свойства битума всецело зависят от его фазового состава, изменить который можно регулированием технологических свойств битумных вяжущих: нагреванием и охлаждением, добавлением маслянистых углеводородов (лигроин, нефть, мазут), введением тонкодисперсных минеральных наполнителей, разжижением растворителями и получением эмульсий. Важно правильно учитывать, что в интервале температур (от - 40 до +120 C) битум может находиться в различных состояниях (рисунок 43): – упруго-хрупком, при котором каркас из асфальтенов фиксирован отвердевшей при отрицательных температурах прослойкой из смол, растворенных в маслах (зона 1); – эластичном, при котором каркас из асфальтенов фиксирован и может лишь упруго деформироваться во времени, но прослойки между элементами каркаса жидкие (зона 2); – упруго-пластическом, при котором частицы асфальтенов взаимодействуют через тонкие прослойки среды, проявляющей при напряжениях, не превышающих предел текучести, упругие свойства (зона 3); – упруго-вязком, которое характеризуется исчезновением пределов текучести, прослойки среды между твердыми частицами асфальтенов увеличились за счет частичного растворения последних (зона 4); – истинно вязком, при котором дисперсионная среда занимает большую часть объема и битум представляет собой суспензию набухших в углеводородах асфальтеновых частиц (зона 5). Рисунок 43 – Зависимость состояния битума от температуры Следовательно, состояние структуры битума предопределяет его свойства в процессе эксплуатации и вместе с тем способы и области использования битума в строительстве. Так, например, находясь в истинно вязком состоянии, битум позволяет уложить асфальтобетонную смесь тонким ровным слоем и, при постепенном остывании, переходя в упруго-пластическое состояние, он обеспечивает хорошее уплотнение слоя, а в yпpyго-хрупком состоянии после остывания делает дорожное покрытие прочным и водонепроницаемым. Битум имеет аморфную структуру в твердом состоянии, изотропен и характеризуется температурным интервалом размягчения. Битум, обладая гидрофобностью, водостоек, водонепроницаем в слоях, стоек к слабым агрессивным жидкостям и газам. Это вяжущее обладает высокой адгезией (прочностью сцепления) к другим материалам (дерево, металл, бетон). Благодаря такому комплексу свойств битумные вяжущие широко применяются в строительстве при устройстве кровли и для гидроизоляции строительных конструкций; их используют в дорожном строительстве в качестве вяжущего вещества для асфальтовых бетонов и растворов, в производстве кровельных, гидроизоляционных, пароизоляционных и теплоизоляционных материалов. Битум эластичен при статических нагрузках, а при динамических нагрузках, особенно в интервале отрицательных температур, – хрупок, обладает невысокой теплостойкостью, горюч, легко растворяется в углеводородных растворителях. Основными кровельными материалами, получаемыми на основе нефтяных битумов, является пергамин и рубероид. Пергамин – беспокровный материал, изготовленный пропиткой кровельного картона расплавленными мягкими битумами с температурой размягчения 40...50 C. Используется в качестве нижнего подкладочного слоя в многослойных кровельных покрытиях, а также при устройстве пароизоляции. Выпускают пергамин марок П-300 и П-350. Рубероид – покровный кровельный материал, отличающийся от пергамина тем, что после пропитки кровельного картона его с обеих сторон покрывают тугоплавкими битумами с температурой размягчения 65...95 C. Для повышения тепло-, влаго- и светостойкости в битум покровного слоя вводят наполнитель - тонкоизмельченный минеральный порошок. Для повышения атмосферостойкости, снижения способности к возгоранию, а также предотвращения слипания рубероида в рулонах на лицевую сторону наносят мелкую минеральную посыпку. В зависимости от назначения, вида посыпки и марки кровельного картона рубероид делят на марки: РКК-500А, РКК-400А (Б и В), PKM-350Б (B), РПМ и РПП-300А (Б и В), РКЧ-350Б (В). Буква Р в марке означает рубероид; буквы К и П – кровельный или подкладочный. Третьи буквы К, М, П, Ч – вид посыпки (К – крупнозернистая, М – мелкозернистая, П – пылевидная, Ч – чешуйчатая); числа означают марку кровельного картона (массу 1 м2 в граммах). Цель работы Изучить основные строительно-технические свойства нефтяного битума и исследовать зависимость его состояния и свойств от температуры; определить марку битума; изучить коллекцию рулонных кровельных материалов. Порядок выполнения работы Для выполнения задач исследования каждое звено студентов изучает экспериментально растяжимость битума в дуктилометре и оценивает его вязкость по глубине проникания иглы пенетрометра соответственно при температурах: первое звено – 25 C; второе – 35 C; третье – 45 C и четвертое – 55 C. Вся подгруппа студентов оценивает теплостойкость битума по температуре размягчения, устанавливаемой при помощи прибора "Кольцо и шар". Марку битума и область его применения оценивают по растяжимости и вязкости, определенных при стандартной температуре 25 C, а также по значению температуры размягчения. После завершения экспериментальной части работы студенты знакомятся с коллекцией рулонных кровельных материалов, записывая основные сведения о них в таблицу. Фиксируется точное название материала, его марка, вид основы, ее пропитки и покрытия, наличие наполнителя и посыпки, область применения. Методы испытаний 1 Определение глубины проникания иглы и расчет вязкости битума Испытываемый битум в металлической чашке 7, имеющей внутренние размеры: диаметр 55 мм, высота 35 мм, помещают в кристаллизатор 8, наполненный водой так, чтобы высота слоя воды над поверхностью битума была не менее 10 мм; температура воды в кристаллизаторе контролируется термометром с погрешностью 0,5 C (рисунок 44). Кристаллизатор устанавливают на столик |