исследование свойств пенобетона
.pdfФедеральное агентство по образованию
Томский государственный архитектурно-строительный университет
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПЕНОБЕТОНА
Методические указания к лабораторной работе
Составители И.А. Прищепа, С.А. Лукьянчиков, А.В. Некрасов
Томск 2009
1
Расчет состава, изготовление и определение основных свойств пенобетона: методические указания / Сост. И.А. Прищепа, А.В. Некрасов, С.А. Лукьянчиков. – Томск: Издво Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2009. – 19 с.
Рецензент к.т.н., доцент Т.Е. Дизендорф Редактор Е.Ю. Глотова
Методические указания к лабораторной работе по дисциплине ОПД.Ф.4 «Технология теплоизоляционных материалов» для студентов, обучающихся по специальности 270100 «Строительство» для специальности ПСМиК, очной формы обучения.
Печатаются по решению методического семинара кафедры строительныхматериаловитехнологий, протокол№ от30..2008 г.
Утверждены и введены в действие проректором по учебной работе В.В. Дзюбо
с 01.12.2008 до 01.12.2013
Подписано в печать Формат 60х90/16. Бумага офсет. Гарнитура Таймс.
Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 50 экз. Заказ №
Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2. Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ.
634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15.
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение……………………………………………………………… 4
Цельисодержаниеработы………………………………………….. 5 Требуемыематериалыиаппаратуранаоднубригаду…………… 5 1. Методикиопределениясвойствпенобетона…………………….. 6
1.1Подбор состава пенобетона……………………………….. 6
1.2.Приготовление пенобетонной смеси……………………... 11
1.3.Определение фактической средней плотности пенобетонной смеси………………………………………..
1.4.Изготовление и хранение образцов……………………….
1.5.Испытание образцов ………………………………………
1.6.Уточнение расчетных характеристик пенобетона……….
Контрольныевопросы……………………………………………
Списокрекомендуемойлитературы………………………………
Приложение1…………………………………………………………...
12
12
13
16
18
19
3
ВВЕДЕНИЕ
Ячеистыми бетонами называют искусственные каменные материалы, состоящиеиззатвердевшейкомпозициивяжущеговещества, с наполнителямиилибезнихиравномернораспределеннымипорами.
В качестве вяжущего применяют портландцемент марки не ниже М400, удовлетворяющий ГОСТ30515-97, а в качестве кремнеземистогокомпонента– природныйилимолотыйпесок, зола-уносТЭЦ илиихсмесь.
Ячеистую структуру пенобетона получают путем смешивания минеральногораствораспеной.
Показатели прочности пенобетона на сжатие характеризуются маркамиМ7,5; М10; М15; М25; М35; М50; М75; М100; М150; М200 и классами В0,5; В0,75; В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12.5; В15.
Попоказателямсреднейплотностиназначаютследующиемарки бетонов в сухом состоянии: D300; D350; D400; D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1100; D1200.
Для бетонов конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, назначают и контролируют следующие маркибетонапоморозостойкости: F15; F25; F35; F50; F75; F100.
Назначение марки бетона по морозостойкости проводят в зависимости от режима эксплуатации конструкции и расчетных зимних температурнаружноговоздухаврайонахстроительства.
Физико-механические свойства теплоизоляционных материалов зависит от ряда факторов: средней плотности, пористости, вида сырьевыхматериаловиихколичественногосодержания, тонкостиизмельчения, водотвердогоотношенияиусловийтвердения.
ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Целью работы является закрепление теоретических знаний, освоение методов испытаний, изучение основных свойств и требований предъявляемыхккачествупенобетона, атакжеприобретениенавыков самостоятельнойработы.
4
Для определения основных свойств пенобетона каждая бригада должна выполнить:
1.Рассчитать состав пенобетона.
2.Определить свойства пенобетонной смеси.
3.Изготовить образцы-кубики и провести физикомеханические испытания.
4.Провести корректировку состава пенобетонной смеси.
ТРЕБУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТУРА НА ОДНУ БРИГАДУ
1. |
Цемент |
3 кг |
2 |
Песок природный |
5 кг |
3. |
Песок молотый |
5 кг |
4. |
Зола ТЭС |
2 кг |
5. |
Известь строительная |
1 кг |
6. |
Мерный металлический цилиндр емкостью 1 Л |
1 шт |
7. |
Пенообразователь |
0,5 л |
8. |
Вискозиметр Суттарда |
1 шт |
9. |
Совок |
1 шт |
10. |
Лопатки |
2 шт |
11. |
Мерные стеклянные цилиндры емкостью 250, |
1 шт |
|
100, 10 мл |
|
12. |
Растворомешалка |
1 шт |
13. |
Формы-кубы 10х10х10 см |
3 шт |
14. |
Металлическая линейка |
1 шт |
15. |
Гидравлический пресс |
1 шт |
16. |
Сушильный шкаф |
1 шт |
17. |
Ванна с гидравлическим затвором |
1 шт |
18. |
Камера естественного твердения |
1 шт |
19. |
Пеногенератор |
1 шт |
20. |
Смеситель |
1 шт |
21. |
Весы настольные мерные или циферблатные с по- |
1 шт |
|
грешностью не более 1 г |
|
5
1. МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ПЕНОБЕТОНА
Подбор состава пенобетона
Несмотря на большое разнообразие и значительные различия в исходных данных материалов и способах приготовления пенобетона установлены закономерности изменения его свойств в зависимости от состава бетона. Это позволило разработать расчетно-экспериментальный метод расчета состава пенобетона как автоклавного, и так и безавтоклавного твердения.
Наилучшим составом пенобетона заданной плотности является такой, который обеспечивает получение пенобетона наибольшей прочности.
Расчет производят в следующей последовательности:
1. Принимают ориентировочное значение С, для получения наибольшей прочности пенобетона, они приведены в табл.1.
Таблица 1
Исходные значения С для подбора состава пенобетона на разных видах вяжущего
Вид вяжущего |
Отношение кремнеземистого компонен- |
|
|
та к вяжущему С по массе в пенобетоне |
|
|
|
|
|
автоклавном |
безавтоклавном |
Цементное и цемент- |
0,75; 1; 1,5; 1,75;2 |
0,75; 1; 1,25 |
но-известковое |
|
|
Известковое |
3,5; 4; 4,5; 5;6 |
– |
Известково-шлаковое |
0,6; 0,8; 1 |
2. Текучесть смеси назначают по табл. 2, в зависимости от величины средней плотности пенобетона ρс и вида вяжущего.
6
Текучесть определяют по диаметру расплыва (в см) на вискозиметре Суттарда.
Вискозиметр Суттарда состоит из медного или латунного цилиндра с внутренним диаметром 5 см, высотой 10 см и квадратного листового стекла со стороной 45 см. На бумагу подкладываемую под стекло, нанесены концентрические окружности через каждые 0,5 – 1 см.
Перед испытанием цилиндр и стекло протирают мягкой тканью, смоченной чистой водой. Стекло кладут строго горизонтально и ставят на него цилиндр так, чтобы внешний контур цилиндра совпал с окружностью диаметром 6 см.
Испытываемую смесь наливают в цилиндр доверху и выравнивают поверхность смеси заподлино с краями цилиндра. Затем быстрым и точным движением поднимают цилиндр снизу вверх. Смесь при этом растекается в виде лепешки, диаметр которой обуславливается консистенцией смеси.
3.Водотвердое отношение (В/Т), должно обеспечивать заданную текучесть растворной смеси с учетом температуры смеси в момент выгрузки.
В/Т может быть ориентировочно принято: а) при литьевой технологии: 0,5 – на цементном вяжущем; 0,5…0,55 – на извести; 0,45…0,5 – на смешанном вяжущем: на песке – 0,5; на золе – 0,6; б) при вибротехнологии В/Т принимается равным 0,3 и 0,4, если в качестве кремнеземистого компонента применяются соответственно песок и зола.
4.В/Т уточняют экспериментально. Для этого берут 0,4 кг сухой смеси (исходного состава) и 0,16-0,28 л воды.
В/Т, как отношение массы воды затворения к массе сухой смеси, принимают за исходное, если полученная текучесть раствора отклоняется от данных таблицы 2 не более чем на ± 1см.
5.Уточняют оптимальное отношение кремнеземистого компонента к вяжущему С на основании показателей прочности образцов-кубов, изготовленных из пенобетона с текучестью смеси указанной в табл. 2, и запаренных в автоклаве, пропаренных или в возрасте 28 суток естественного твердения.
7
Таблица 2
Значение текучести раствора для определения исходного водотвердого отношения В/Т пенобетона
Расчетная сред- |
Диаметр расплыва смеси по Суттарду, см |
||
няя плотность, |
на цементном, |
на известковом, из- |
на высокооснов- |
кг/м2 |
известково- |
вестково-шлаковом |
ном зольном вя- |
|
цементном, шла- |
и известково- |
жущем |
|
кощелочном вя- |
белитовом вяжущем |
|
|
жущем |
|
|
|
При литьевом |
способе формования |
|
300 |
38 |
30 |
— |
400 |
34 |
25 |
25 |
500 |
30 |
23 |
23 |
600 |
26 |
21 |
21 |
700 |
22 |
19 |
20 |
800 |
18 |
17 |
18 |
|
При вибрационном |
способе формования |
|
500 |
15 |
— |
— |
600 |
13 |
— |
— |
700 |
11 |
— |
— |
800 |
9 |
— |
— |
6. Определяют пористость смеси, которая должна быть создана порообразователемдляполученияпенобетонасзаданнымиρс иВ/Т:
Пр=1- |
с |
(V |
|
В |
) |
(1) |
Кс 1000 |
|
|||||
|
уд |
|
Т |
|
гдеρс– проектируемаявеличинасреднейплотностипенобетонаввысушенномсостоянии, кг/м3; Кс– коэффициентувеличениямассыврезультате твердения за счет химически связанной воды (Кс=1,1); Vуд - удельныйобъемсухойсмеси, определяетсяопытнымпутемилипоформуле
|
1 |
В |
|
|
В |
|
|
Vуд = |
Т |
|
|
, |
(2) |
||
ф.р |
|
Т |
|||||
|
|
|
|
|
1000
где ρф.р – фактическая величина средней плотности кремнеземвяжущего раствора (1400 кг/м3).
8
7. Определяют расход материалов на 1 замес
Пр |
|
Рп= К V , |
(3) |
где α – коэффициент использования порообразователя (0,85); V
– объем одновременно заливаемых изделий (объем замеса), л; К – коэффициент выхода пор. Это отношение объема пор к мас-
се порообразователя К= Пр , для расчетов принимают пенооб-
Рп
разователя – 20 л/кг.
8. Расход сухих компонентов составляет |
|
|||||
Рсух = |
|
с |
V , |
(4) |
||
|
|
|||||
в том числе: |
Кс |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
расход вяжущего вещества |
|
Рсух |
|
|
||
Рвяж = |
|
, |
(5) |
|||
1 С |
||||||
расход цемента |
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
Рц= Рвяжn , |
|
(6) |
n – доля объема цемента в смешанном вяжущем.
Расход извести
Ри=Рвяж(1-n), Ри.ф=Рвяж=(Ри/Аф)100, (7)
где Ри – масса извести, содержащей 100 % активного СаО; Ри.ф – фактический расход извести, л/кг; Аф – фактическая активность (70, 80, 90 % соответственно для 3-го, 2-го и 1-го сортов извести).
Расход кремненземистого компонента
Рк=Рсух-Рвяж, |
(8) |
|||
9. Расход воды |
В |
|
|
|
Рв=Рсух |
, |
(9) |
||
|
||||
|
Т |
|
9
Расход стабилизатора структурной прочности массы: гипс или жидкое стекло принимаются равными 3 – 5 % от вяжущего. В случае использования других стабилизаторов, их расход устанавливается на основе литературных или эксплуатационных данных.
10. Ориентировочный расход пенообразователя определяется в соответствии с ТУ или литературными данными и зависят от его вида; компонентного состава смеси, а также химических, минералогических и гранулометрических свойств сырьевых материалов.
Для производства 1 м3 неавтоклавного пенобетона со средней плотностью 400…800 кг/м3 расход пенообразователя обычно составляет 1,2…1 кг.
Температура смеси для пенобетона на цементе или смешанном вяжущем, при которой определяется исходное водотвердое отношение В/Т, должна быть 25 ºС.
Пена по своему качеству должна удовлетворять следующим требованиям: выход пор К – не ниже 15 л/кг, стойкость, характеризуемая коэффициентом использования порообразователя α, - не ниже 0,8.
Для получения пены требуемого качества в производственных условиях опытным путем уточняют оптимальное отношение воды к пенообразователю.
Исходные отношения воды к различным пенообразователям принимают (проц. к массе): для ПО-6 – 12; смолосапонинового – 8; клееканифольного – 5.
Установлено, что изменение отношение воды к пенообразователю для первых двух пенообразователей может находиться в пределах ±2 и последнего ±1.
11. Масса замеса
Мз = V Кз р , |
(10) |
где V – объем пенобетономешалки, м3; Кз – коэффициент заполнения пенобетономешалки, равный 0,6…0,8; ρр – средняя плот-
10