8.2.Цель работы

Ознакомиться с методиками оценки основных качественных показателей вязкого нефтяного битума.

8.3. Порядок выполнения работы

8.3.1. Определение глубины проникания иглы

Показатель глубины проникания иглы является характеристикой условной вязкости битума. Этот показатель является основным при разделении битумов на марки. Чем меньше глубина проникания иглы, тем больше прочность битума.

Глубина проникания иглы определяется на приборе пенетрометре (рис. 27) путем измерения глубины погружения иглы прибора в образец битума под нагрузкой 100 гс в течение 5 с при температуре + 25 °С или в течение 60 с при температуре 0 °С.

Предварительно обезвоженный и расплавленный битум заливают в металлическую чашку. Чашку с битумом охлаждают на воздухе при температуре 25±5°С. Затем чашку помещают в воду с температурой +25°С и выдерживают перед испытанием 60...75 мин.

В момент испытания чашку с битумом помешают в кристаллизатор, наполненный водой той же температуры. Иглу пенетрометра приводят в соприкосновение с поверхностью битума. После этого снимают начальный показатель по лимбу прибора, включают секундомер и одновременно нажимают стопорную кнопку пенетрометра, давая игле свободно входить в образец в течение 5 с. Затем кнопку отпускают, опускают кремальеру прибора и снимают отсчет по лимбу. Разность второго и первого показателей дает величину глубины проникания. Определение повторяют не менее трех раз в местах, отстоящих друг от друга на 10 мм. Кончик иглы после каждого определения отмывают от битума бензином и насухо протирают тканью.

За глубину проникания принимают среднее арифметическое из трех результатов определений.

Результаты записывают в виде табл. 36.

Таблица 36

Результаты определения глубины проникания иглы (пенетрации)

Номер опыта

Начальный показатель по лимбу n1, градусы шкалы

Конечный показатель по лимбу, n2 ,градусы шкалы

Показатель пенетрации опыта,(n2- n1) градусы шкалы

Средний показатель пенетрации, градусы шкалы

8.3.2. Определение температуры размягчения битума

Температура размягчения битума является условной характеристикой перехода битума из полутвердого в текучее состояние. Чем выше температура размягчения, тем больше прочность пленки битума.

Для определения температуры размягчения используют прибор "кольцо - шар" (рис. 28).

Предварительно расплавленный битум заливают с некоторым избытком в два латунных кольца с внутренним диаметром 17,7 мм. После охлаждения избыток битума срезают нагретым ножом вровень с краями колец. Кольца с битумом устанавливают в отверстия среднего диска прибора, помещают прибор в химический стакан, наполненный водой. На каждое кольцо пинцетом устанавливается стальной шарик (диаметром 9,5 мм, массой 3,5 г). Если температура размягчения 80...110 °С, то стакан заполняют смесью воды и глицерина, если более 110 °С - то глицерином.

Жидкость в стакане подогревают на электроплитке так, чтобы скорость подъема температуры составляла 5 °С в минуту. Температура, при которой битум под действием шарика коснется нижнего контрольного диска подставки прибора, соответствует температуре размягчения битума.

_{За показатель температуры размягчения принимают среднее арифметическое по результатам 2-х определений.}

8.3.3. Определение растяжимости битума

Показателем растяжимости является абсолютное удлинение стандартного образца "восьмерки" (рис. 29 а) до момента его разрыва. Для определения растяжимости применяют прибор дуктилометр (рис. 29 б).

Расплавленный и обезвоженный битум наливают в три предварительно смазанные техническим вазелином формы - "восьмерки". Охлаждают битум в формах 30...40 мин до окружающей температуры не ниже + 18°С. После этого излишек битума срезают нагретым ножом вровень с краями форм. Образцы помещают затем в ванну дуктилометра с водой, имеющей температуру 25 °С. Высота воды над слоем битума должна составлять 25 мм. Через час выдержки в воде образцы устанавливают в проушины дуктилометра, включают двигатель дуктилометра и производят растяжение битума со скоростью 5 см/мин. Образцы растягивают до наступления разрыва битума. В момент разрыва снимают отсчет по линейке в сантиметрах. Показатель растяжимости определяют как среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов-"восьмерок".

П
оказатель растяжимости битума влияет на устойчивость битума к старению и его когезионную прочность.

 Приборы, инструменты, материалы:  представительная проба нетяного вязкого битума, ручной пенетрометр, металлическая чашка цилиндрической формы для заливки обезвоженного и расплавленного битума, секундомер, прибор "Кольцо и шар", два латунных кольца, спиртовой термометр на 100 °С, электроплитка с закрытой спиралью, дуктилометр, три латунные формы-"восьмерки", две металлические пластинки.
Аттестационные вопросы

1. 
   Что представляют собой битумы?
   
2. 
   Как подразделяются битумы по назначению?
   

3. 
   По каким показателям определяют марку битума в
   

производственных условиях?

4. 
   Для каких целей используют битум в строительстве?
   
5. 
   Опишите методику определения глубины проникания иглы
   

(пенетрации) при определении условной вязкости битума.

6. Как определяется температура размягчения битума на

приборе "кольцо - шар"?

7. Что является показателем растяжимости битума и его определение?

Литература [ 1, 2, 3, 6, 12 ]

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

ПОДБОР СОСТАВА СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА
9.1. Общие сведения

Строительным раствором называют искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания рационально подобранной смеси вяжущего вещества, мелкого заполнителя, воды и в необходимых случаях различных добавок (минеральных, поверхностно-активных, химических и др.).

Смесь этих материалов до затвердевания называют растворной смесью.

Строительные растворы применяются в кладочных, отделочных и специальных работах, при возведении крупнопанельных зданий и сооружений.

По виду вяжущего растворы разделяются - на простые, изготавливаемые на одном вяжущем (цементные, известковые, гипсовые) и сложные, изготавливаемые на смешанных вяжущих (цементно-известковые, цементно-глиняные, известково-гипсовые и др.).

Основными показателями качества растворной смеси являются подвижность, водоудерживающая способность и расслаиваемость.

Подвижность - это способность растворной смеси растекаться под действием сил собственного веса или приложенных внешних сил.

Основными свойствами затвердевшего раствора являются прочность на сжатие, морозостойкость, средняя плотность.

По пределу прочности на сжатие растворы разделяются на марки: М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200.

По средней плотности строительные растворы разделяются на тяжелые, средней плотностью 1500 кг/м³ и более, и легкие - средней плотностью менее 1500 кг/м³.

Морозостойкость растворов характеризуется следующими марками: F10, F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200.

Подбор состава раствора производят с учетом назначения раствора, его марки, условий эксплуатации, а также подвижности растворной смеси, выбираемой в зависимости от назначения раствора и условий его укладки.

Подбор состава строительного раствора включает 5 этапов. На первом этапе устанавливается назначение раствора, на втором - осуществляется выбор сырьевых компонентов, на третьем - делается расчет ориентировочного состава, на четвертом – подбирается нужная подвижность смеси и на пятом – достигается требуемая марка раствора.

9.2. Цель работы

Ознакомиться с методикой подбора состава сложного строительного раствора, оценкой некоторых качественных показателей растворной смеси и раствора.

9.3. Порядок выполнения работы

9.3.1. Назначение раствора

В зависимости от назначения раствора устанавливаются марки раствора и подвижности растворной смеси (табл. 37, 38)

Таблица 37

Марка строительного раствора в зависимости от назначения

№	Область применения раствора	Марка
1	Кладка стен зданий (в зависимости от их этажности и влажности воздуха в помещениях)	4-150
2	Кладка столбов, простенков, рядовых перемычек, карнизов	25-150
3	Заполнение горизонтальных швов при монтаже стен из легких бетонных панелей, не ниже	50

Таблица 38

Подвижность растворной смеси на месте применения

в зависимости от назначения раствора

Основное назначение раствора	Глубина погружения конуса, см	Марка по подвижности Пк
А Кладочные: - для бутовой кладки: вибрированной невибрированной	1-3 4-6	Пк1 Пк2
- для кладки из пустотелого кирпича или керамических камней	7-8	Пк2
- для кладки из полнотелого кирпича; керамических камней; бетонных камней или камней из легких пород	8-12	Пк3
- для заливки пустот в кладке и подачи растворонасосом	13- 14	Пк4
- для устройства постели при монтаже стен из крупных бетонных блоков и панелей; расшивок горизонтальных и вертикальных швов в стенах из панелей и крупных бетонных блоков	5-7	Пк2
Б Облицовочные: - для крепления плит из природного камня и керамической плитки по готовой кирпичной стене	6-8	Пк2
- для крепления облицовочных изделий легкобетонных панелей и блоков в заводских условиях
В Штукатурные: - раствор для грунта	7-8	Пк2
раствор для набрызга: - при ручном нанесении - при механизированном способе нанесения	8-12 9-14	Пк3 Пк4
раствор для накрывки: - без применения гипса - с применением гипса	7-8 9-12	Пк2 Пк3

9.3.2. Выбор сырьевых материалов
Выбор вяжущих материалов при приготовлении растворов следует производить с учетом назначения и марки раствора, а также условий эксплуатации конструкции (табл. 39).

Таблица 39

Рекомендации к выбору вяжущих при приготовлении растворов

Рекомендуется к применению

Допускается к применению

1. Для наземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений до 60 % и для фундаментов, возводимых в маловлажных грунтах Марка раствора 25 и выше Портландцемент Пуццолановый портландцемент Пластифицированный и гидрофобный Цемент для строительных растворов портландцемент Известково-шлаковые вяжущие Шлакопортландцемент Марка раствора 10 Известь гидравлическая Известково-пуццолановые и Известково-шлаковые вяжущие известково-зольные вяжущие Цемент для строительных растворов II. Для наземных конструкций при относительно влажности воздуха помещений свыше 60 % и для фундаментов, возводимых во влажных грунтах Марка раствора 25 и выше Портландцемент Цемент для строительных растворов Пластифицированный и гидрофобный Известково-шлаковые вяжущие Портландцемент Шлакопортландцемент Пуццолановый портландцемент Марка раствора 10 и выше Цемент для строительных растворов Известково-пуццолановые и известково-зольные вяжущие Известково-шлаковые вяжущие Известь гидравлическая III. Для фундаментов при агрессивных сульфатных водах (независимо от марки раствора) Сульфатостойкий портландцемент Пуццолановый портландцемент IV. Для монтажа крупноблочных и крупнопанельных бетонных и каменных стен Марка раствора 25 и выше Портландцемент Шлакопортландцемент Пластифицированный и гидро- Пуццолановый портландцемент фобный портланцемент

Расход цемента на 1 м³ песка в растворах на цементном и цементосодержащих вяжущих должен быть не менее 100 кг, а для кладочных растворов в зависимости от вида конструкций и условий их эксплуатации — не менее указанного в табл. 40

Таблица 40

Минимальный расход цемента

При сухом и нормальном режимах помещения	100
При влажном режиме помещения	125
При мокром режиме помещения	175

Для улучшения свойств растворной смеси в нее вводят неорганические и органические пластифицирующие добавки. Из неорганических добавок наибольшее применение имеют известь, глина, зола ТЭЦ, молотый доменный шлак. К числу наиболее распространенных органических пластификаторов относят мылонафт, СДБ.

Качество применяемого песка должно удовлетворять требованиям ГОСТ. В качестве заполнителя следует применять: песок для строительных работ; золу-уноса; золошлаковый песок; пористые пески; пески из шлаков тепловых электростанций, черной и цветной металлургии

Наибольшая крупность зерен заполнителя должна быть, мм, не более:

- кладочные (кроме бутовой кладки) ..........................................2,5

- бутовая кладка............................................................................ 5,0

- штукатурные (кроме накрывочного слоя) ...............................2,5

- штукатурные накрывочного слоя............................................ 1,25

- отделочные................................................................................. 1,25
9.3.3. Расчет ориентировочного состава

Расчет состава строительного раствора производится на 1 м³ песка в рыхло-насыпном состоянии.

Порядок расчета:

1. Определяют расход песка (П), кг по формуле:

П = V_п · ρ _нп , (54)

где V_п - объем песка, м³, ρ _нп – насыпная плотность песка, кг/ м³.

2. Определяют расход цемента (Ц), кг на 1 м³ песка по формуле:

, (55)

где R_р - заданная марка раствора МПа (кгс/см² );

R_ц - активность или марка цемента МПа (кгс/см² );

к – коэффициент; для портландцемента 1, для пуццоланового и шлакопортландцемента 0,88.

Расход цемента по объему (V_ц ), м³ определяют по формуле:

, (56)

где ρ_нц - насыпная плотность цемента, кг/м³ .

3. Расход неорганического пластификатора (известкового, глиняного или трепельного теста) по объему (V_д), м³ определяется по формуле:

V_д = 0,17 (1- 0,002Ц) , (57)

где Ц - расход цемента, кг.

Пересчитывают расход добавки по массе:

Д = V_д · ρ_д , кг (58)

где ρ_д - плотность добавки, кг/м³ .

Рекомендуется известковую добавку вводить в виде теста плотностью 1400 кг/м³. Глиняную добавку вводят также в виде теста. Плотность глиняного теста при этом составляет 1350…1450 кг/м³.
4. Ориентировочный расход воды на 1 м³ песка для получения растворной смеси заданной подвижности определяют по формуле:

В = 0,5 (Ц + Д) , л (59)

где Ц - расход цемента, кг; Д - расход добавки, кг.

В последующем расход воды уточняется опытным путем на пробных замесах по величине подвижности растворной смеси.
5. Записывают состав раствора в частях путем деления расхода каждого компонента растворной смеси на расход цемента:

Состав по объему: (60)

Состав по массе: (61)

где V_ц , V_д , V_п и Ц, Д, П - соответственно объемные и массовые расходы цемента, добавки и песка в растворе.

9.3.4. Определение и подбор подвижности растворной смеси

После выполнения расчета готовится пробный замес на 3 л песка из соответствующего количества цемента, добавки и воды. Компоненты растворной смеси тщательно перемешивают в лабораторной сферической чаше сначала в сухом состоянии, а затем вместе с расчетным количеством воды в течение 5…7 мин. Добавку в виде теста лучше вводить вместе с водой затворения. После приготовления растворной смеси проверяют ее подвижность и при необходимости производят корректировку состава.

Подвижность растворной смеси определяется с помощью стандартного конуса (рис. 29). Величина подвижности характеризуется глубиной погружения см в растворную смесь эталонного конуса массой 300 г и углом при вершине 30 °. Перед определением подвижности растворную смесь помещают в емкость в виде усеченного конуса. Уровень раствора в сосуде должен быть на 1 см ниже его краев. Уложенный раствор штыкуют 25 раз стержнем диаметром 10 мм и встряхивают о край стола 5-6 раз. Затем острие конуса приводят в соприкосновение с поверхностью раствора, закрепляют его направляющий стержень, фиксируют начальное положение указателя на шкале прибора, после чего отпускают зажим и дают возможность конусу свободно погружаться в смесь. Второй отсчет по шкале снимают через 1 мин после начала погружения конуса. Глубину погружения конуса определяют как разность между первым и вторым отсче­том.

По величине погружения конуса устанавливают подвижность смеси как среднее арифметическое двух испытаний.

В тех случаях, когда погружение конуса отличается от заданного состав раствора корректируют, добавляя либо песок либо воду до тех пор, пока подвижность растворной смеси не будет равна заданной.

9.3.5. Определение марки раствора

Марку раствора определяют испытанием на сжатие кубов (3 шт) размером 70,7×70,7×70,7 мм в возрасте, установленном стандартом на данный вид раствора.

Образцы из растворной смеси подвижностью до 5 см изготовляют в формах со стальным дном. Форму заполняют раствором в два слоя. Уплотнение слоев производят 12 нажимами шпателя: 6 нажимов вдоль одной стороны и 6 - в перпендикулярном направлении. Образцы растворной смеси подвижностью 5 см и более изготовляют в формах без дна. Форму при этом устанавливают на керамический кирпич, покрытый влажной газетной бумагой. Формы заполняют растворной смесью в один прием и уплотняют 25 штыкованиями сталь­ного стержня по концентрической окружности от центра к краям.

Образцы раствора, предназначенного для эксплуатации в воздушно сухих условиях и приготовленные на воздушных вяжущих, твердеют на воздухе при температуре 20 2 °С и относительной влажности воздуха 65 10 %. Образцы раствора, приготовленные на гидравлических вяжущих, в течение первых 3 сут должны храниться в камере нормального твердения при относительной влажности воздуха 95…100 %. Дальнейшее твердение обусловлено условиями эксплуатации. Если это влажная среда то образцы хранятся в воде, если воздушная - в помещении при относительной влажности воздуха 65 ± 10 %.

За проектный возраст раствора, если иное не установлено в проектной документации, следует принимать, сут:

- для растворов, приготовленных без применения гидравлических вяжущих............................................................................................................7 сут;

- для растворов с применением гидравлических вяжущих …….28 сут.

Предел прочности раствора на сжатие определяется по формуле:

, (62)

где Р - разрушающая нагрузка, Н (кгс); А - площадь сечения образца, м² (см²).

Если требуемая марка не достигнута, то делается корректировка состава.

 Приборы, инструменты, материалы:  весы технические по ГОСТ 16474, весы торговые по ГОСТ 16474, мерный сосуд объемом 0,5 л, коническая чаша для перемешивания растворной смеси, конусное ведро емкостью 3 л, стандартный конус СтройЦНИЛа для определения подвижности растворной смеси, формы размером 70,7 × 70,7 × 70,7 мм или балочки размером 40 х 40 х 160 мм, шпатель для уплотнения растворной смеси в формах, штыковка диаметром 10...12 мм, штангенциркуль по ГОСТ 166, гидравлический пресс по ГОСТ 8905-82, цемент, кварцевый песок, пластифицирующая добавка, вода.

<предыдущая страница | следующая страница>