Контрольные вопросы к лабораторным работам №3, №4:

1. По каким механическим характерным признакам определяют марку строительной стали?

2. Кратко изложите методу испытания стального образца на растяжение.

Лабораторная работа № 5 Определение водопотребности и сроков схватывания гипсового теста

Цель работы: определение стандартной консистенции, сроков схватывания и марок по прочности гипсового вяжущего.

В результате выполнения лабораторной работы студент должен

знать:

• классификацию вяжущих;

• роль воды при применении вяжущих;

• свойства гипса.

уметь:

• определять сроки схватывания гипсового вяжущего, марку, вид и сорт гипса.

• исследовать изменения прочности затвердевшего гипса от соотношения «вода : гипсовое вяжущее»

Материалы:

• гипс строительный – 1,3 кг;

• вода водопроводная

Обеспечение:

• мерный цилиндр вместимостью 500 или 250 см³;

• весы торговые;

• чаша для перемешивания и ручная мешалка;

• вискозиметр Суттарда;

• прибор Вика с иглой;

• трехгнездовая форма для изготовления образцов 4×4×16 см.

Порядок выполнения лабораторной работы:

1. Определение стандартной консистенции

Сущность метода количественной оценки стандартной консистенции (нормальной густоты) гипсового теста состоит в определении диаметра расплыва теста, вытекающего из полого цилиндра без дна (вискозиметра Суттарда). Диаметр расплыва теста стандартной консистенции должен быть равен (180 ± 5) мм. Консистенцию выражают в % как отношение массы воды, необходимой для получения теста, к массе гипсового вяжущего.

Рис 1. Вискозиметр Суттарда: 1 – цилиндр; 2 – стеклянная пластинка с концентрическими окружностями; 3 - лепешка из гипсового теста нормальной густоты

Перед началом испытаний на стол укладывают квадратный лист стекла размером не менее 240 мм. Чтобы облегчить измерения, на стекло или бумагу, находящуюся под стеклом, наносят концентрические окружности диаметром от 150 до 220 мм через каждые 10 мм и диаметром от 170 до 190 мм через 5 мм. Цилиндр 1 (рис. 1), изготовленный из нержавеющего металла и имеющий полированную внутреннюю поверхность, ставят в центр стеклянной пластинки 2. Внутреннюю поверхность цилиндра и пластинку перед испытанием протирают влажной тканью.

Для определения стандартной консистенции отвешивают 300...350 г гипса и отмеривают 45...55 % воды от массы гипса. Все измерения проводят с погрешностью не более 0,1 %. Воду вливают в чистую чашку и туда же в течение 2...5 с. всыпают отвешенное количество гипса. Полученную массу перемешивают ручной мешалкой в течение 30 с, начиная отсчет от момента всыпания гипса в воду. После окончания перемешивания цилиндр, установленный в центре пластинки, заполняют гипсовым тестом, излишки которого срезают линейкой. Через 45 с, считая от начала перемешивания, цилиндр быстро поднимают вверх на высоту 15...20 см. Время перемешивания должно строго соблюдаться, так как вязкость гипсового теста быстро возрастает во времени, и нарушение продолжительности перемешивания дает искаженные результаты испытания.

Диаметр расплыва измеряют непосредственно после поднятия цилиндра в двух взаимно перпендикулярных направлениях с погрешностью не более 5 мм и вычисляют среднее арифметическое значение. Если диаметр расплыва отличается от 180 ± 5 мм, испытание повторяют с измененным количеством воды, добиваясь требуемого расплыва.

2. Определение сроков схватывания

Для определения сроков схватывания гипсового теста используют стандартный прибор Вика (рис. 2), который состоит из станины – 1, подвижного металлического стержня – 2 с площадкой – 3 для добавочного груза, латунного кольца в виде усеченного конуса – 8, стеклянной пластинки – 9. Для закрепления стержня на требуемой высоте служит зажимной винт – 6. Стержень снабжен указательной стрелкой – 4 для отсчета перемещения его относительно прикрепленной к станине шкалы – 5 с делениями от 0 до 40 мм. В нижней части подвижного стержня закрепляют стальную иглу – 7 диаметром 1 мм и длиной 50 мм.

Рис 2. Прибор Вика для определения сроков схватывания: а – вид спереди и сбоку; б – пестик; в – стальная игла

Перед началом испытания проверяют свободное падение металлического стержня, чистоту иглы, положение стрелки, которая должна быть на нуле, если игла упирается в пластинку. Масса стержня с иглой составляет 120 г. Кольцо 8 и пластинку 9 перед началом испытания смазывают тонким слоем машинного масла.

Для испытания берут 200 г гипса и воду в количестве, соответствующем тесту стандартной консистенции. Гипс всыпают в воду, одновременно включая секундомер, и перемешивают в течение не более 1 мин до получения однородного теста.

Готовое тесто выливают в коническое кольцо - форму, установленное на пластинке. Кольцо-форму после каждого испытания тщательно очищают и смазывают машинным маслом. Для удаления попавшего в тесто воздуха кольцо с пластинкой 5...6 раз встряхивают, поднимая и опуская одну из сторон пластинки на 10...15 мм. Затем излишек теста срезают ножом, одновременно заглаживая его поверхность, после чего пластинку с кольцом устанавливают на прибор Вика.

Стержень прибора устанавливают так, чтобы игла 7 касалась поверхности гипсового теста. Далее отпускают зажимный винт, и игла под действием силы тяжести стержня погружается в тесто. Погружения производят с интервалом 30 с, начиная с целого числа минут (обычно 2 мин). После каждого погружения иглу тщательно вытирают, а пластинку вместе с кольцом передвигают так, чтобы игла при новом погружении попадала в другое место поверхности гипсового теста.

Начало схватывания фиксируют как момент от начала приготовления гипсового теста до момента, когда игла впервые не дойдет до дна кольца 8 на 1...2 мм (фиксируют по шкале 5).

Концом схватывания считается время от момента всыпания гипса в воду до момента, когда игла погрузится в тесто не более чем на 1...2 мм.

По полученным данным определяют, к какой группе относится испытуемый гипс (А; Б или В) по срокам твердения.

Сроки схватывания испытуемого гипсового теста заносят в отчет по лабораторным работам и сравнивают с требованиями стандарта.

В зависимости от сроков схватывания строительный гипс относят к одной из трех групп: А - быстротвердеющий (начало схватывания не ранее 2 мин, конец - не позднее 15 мин); Б - нормальнотвердеющий (начало схватывания не ранее 6 мин, конец - не позднее 30 мин); В - медленно твердеющий (начало схватывания не ранее 20 мин, конец схватывания не нормируется).

3. Определение марки гипса по прочности

Сущность испытания заключается в определении пределов прочности стан-дартного образца – балочки размером 40×40×160 мм, которую испытывают на изгиб, а образовавшиеся половинки балочки на сжатие.

Рис 3. Металлическая разъемная форма для изготовления образцов-балочек (а) и насадка к ней (б) 1 – зажимной винт; 2 – поддон; 3 – поперечные стенки; 4 – продольные стенки

Образцы формуют из теста стандартной конси-стенции. Для этого берут 1200 г гипса и количество воды, необходимое для получения теста нормальной густоты. Гипс всыпают в воду и интенсивно перемешивают в течение 60 с. Образцы формуют в трехгнездных формах (рис. 3), которые предварительно очищают и смазывают машинным маслом. Все три гнезда формы заполняют одновременно, для чего чашку с гипсовым тестом равномерно продвигают над формой.

Для удаления воздуха заполненную форму встряхивают 5...6 раз. После наступления начала схватывания излишки гипсового теста срезают линейкой. Через (15 ±5) мин после конца схватывания образцы извлекают из формы.

Испытания начинают через 2 ч. после начала перемешивания.

Образы испытывают на изгиб на машине МИИ – 100 (см. лаб.раб. №9) или рычажном приборе Михаэлиса (рис.4), развивающим усилие до 5 кН.

Он состоит из станины 1, нижнего рычага 2 с соотношением плеч 1:5, верхнего рычага 4 с соотношением плеч 1:10, приспособления 5 для испытания на изгиб, ведерка для дроби 6, натяжного маховика 8, бункера с дробью 10. Система рычагов прибора увеличивает возникающее от массы дроби усилие на образце в 50 раз.

Рис 4. Рычажный прибор Михаэлиса с приспособлением для испытания балочек на изгиб

Перед началом испытания необходимо проверить равновесие прибора. Прибор Михаэлиса уравновешивают при снятом ведерке, перемещая груз 3 так, чтобы верхняя поверхность главного рычага 4 находилась на одном уровне с риской, сделанной на внутренней поверхности скобы. Непосредственно перед испытанием образцы внимательно осматривают и удаляют с ребер заусенцы,

Рис 5. Схема испытаний образцов на изгиб (а), на сжатие (б) при определении марки гипса и цемента: 1 – образец; 2 – металлические накладки; 3, 5 – плиты пресса; 4 – половинка образца

чтобы при установке образца в захваты прибора он опирался на валики чистыми поверхностями. Образец - балочку 7 устанавливают на опорные валики изгибающего устройства, чтобы те грани образца, которые при изготовлении его были горизонтальными, находились в вертикальном положении. Расстояние между центрами опорных валиков 100 мм, а передающий нагрузку валик расположен посередине между опорами (рис. 5, а). Затем нагружают ведерко дробью из бункера при бора, при этом скорость нагружения должна быть равномерной. Когда вес дроби вместе с ведерком достигнет величины, соответствующей разрушающей нагрузке, образец сломается, а ведерко, упав на педаль 9 бункера, прекратит поступление дроби. Ведерко с дробью взвешивают с точностью до 10 г.

Балочки устанавливают на опоры таким образом, чтобы те грани, которые были горизонтальными при изготовлении, при испытании находились бы в вертикальном положении (рис. 5, а).

Испытания и расчет предела прочности при изгибе проводят в соответствии с инструкцией, прилагаемой к испытательной машине.

Предел прочности при изгибе испытываемого гипса вычисляют как среднее арифметическое из двух наибольших результатов испытаний трех образцов.

Предел прочности при сжатии определяют испытанием половинок образцов – балочек, получившихся после испытаний на изгиб (шесть штук).

Для того чтобы результаты испытаний половинок балочек были сопоставимы, несмотря на разный размер, используют металлические накладки, через которые нагрузка от плит пресса передается на образец (рис. 5, б). Площадь поверхности накладок, соприкасающейся с образцом, равна 25 см². Половинку балочек помещают между двумя накладками 2 таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры накладок плотно прилегали к торцовой грани образца 4. Образец с пластинками центрируют на опорной плите 5 пресса.

Средняя скорость нарастания нагрузки на образец при испытании должна составлять (5 ± 1,25) KH/c. Предел прочности при сжатии R_сж (МПа) каждого образца вычисляют по формуле:

R_сж = 10F/A,

где F – разрушающая нагрузка, кН;

А – площадь металлических пластинок, см² .

Предел прочности при сжатии гипсовых образцов вычисляют по результатам испытаний как среднее арифметическое из четырех результатов (наибольший и наименьший результаты не учитывают). Марку по прочности гипсового вяжущего устанавливают в соответствии с требованиями стандарта (см.таб.1) по наименьшему значению предела прочности при сжатии или изгибе.

Таблица 1.