Будівельне матеріалознавство

БУДІВЕЛЬНЕ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО

 

 

Методичні вказівки до лабораторних занять для студентів,

що навчаються за напрямком “Будівництво”

 

Редакційно-видавничий відділ

Луцького національного технічного університету

 

ЛУЦЬК 2011

УДК 624.012.45/46 (07)

ББК 38.53 Я7

У 2011

 

 

Будівельне матеріалознавство. Методичні вказівки до лабораторних занять для студентів, що навчаються за напрямком “Будівництво”.. / О.А.Ужегова, І.В.Задорожнікова, - Луцьк: ЛНТУ, 2011. – 40 с.

 

Подано перелік тем лабораторних робіт, їх мету, хід кожної роботи, правила організації робочого місця студента, короткі теоретичні відомості, прилади, матеріали, обладнання, які необхідні для проведення досліджень. Подано рекомендації до оформлення звіту з виконаної роботи та вимоги до захисту. До кожної роботи наведені запитання для самоконтролю.

 

Укладачі: О.А.Ужегова, завідувач кафедри ПЦБ,

к.т.н., доцент

І.В.Задорожнікова, к.т.н., доцент

кафедри ПЦБ

 

 

Рецензенти: О.П. Сунак, к.т.н., доцент

 

 

Затверджено науково-методичною радою ЛНТУ,

протокол №______ від _____________

 

 

Затверджено до друку науково-методичною комісією будівельного факультету ЛНТУ, протокол № 7 від 16 березня 2011 р.

 

Затверджено на засіданні кафедри промислового та цивільного будівництва, протокол № 16 від 13 березня 2011 р.

 

 

ВСТУП

 

Запропонований посібник є другою частиною методичних вказівок до виконання лабораторних робіт з курсу “Будівельне матеріалознавство”, до якого увійшли роботи з вивчення бетону, деревини, металів, полімерних виробів, теплоізоляційних та лакофарбових матеріалів, розрахунку складу бетону та розчину.

Методичні вказівки побудовано відповідно до навчальної програми з курсу “Будівельне матеріалознавство” для будівельних спеціальностей.

В методичних вказівках викладена методика випробування основних будівельних матеріалів, сформульовані визначення їх основних властивостей, запропоновано прилади, які використовують в лабораторіях, наведені рекомендовані форми запису результатів випробувань.

Допуск до виконання лабораторних досліджень студент отримує лише після повного ознайомлення з теоретичними відомостями, призначеними для роботи приладами і матеріалами.

Звіти оформляють у спеціально відведеному для лабораторних занять зошиті. У звіті подають схеми випробувань, таблиці з даними експериментальних досліджень та розрахунків. Про отримані результати студент робить висновок, як загальний до усієї роботи, так і до окремого досліду.

Захист роботи відбувається після остаточного закінчення лабораторної роботи та оформлення звіту. Під час захисту студент повинен відповісти на всі контрольні запитання до певної лабораторної роботи, а також знати теоретичні відомості, хід роботи, пояснити отримані результати, виявити залежності, зробити правильні висновки.

 

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАНЯТТЯ № 1

 

Тема: “ ВИВЧЕННЯ ОСНОВНИХ ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ”

 

Мета роботи: навчитися визначати істинну густину матеріалів, об’ємну масу зразків правильної і неправильної геометричної форми, насипну густину сипких матеріалів, пористість і коефіцієнт теплопровідності деяких матеріалів.

Прилади і матеріали: зразки матеріалів, технічні терези з різноважками гідростатичні терези, мірні циліндри, вода, порошок цегли, сушильна шафа, пісок, лінійка, штангенциркуль.

 

ТЕОРЕТИЧНА ДОВІДКА

Істинна густина – це маса одиниці об’єму матеріалу в абсолютно щільному стані, тобто без пор і пустот. Для визначення істинної густини матеріалу потрібно знати масу матеріалу та його об’єм у абсолютно щільному стані. Позначається істинна густина буквою ρ грецького алфавіту і визначається за формулою:

де m – маса зразка у сухому стані, г;

V_а – об’єм зразка у абсолютно щільному стані, см³ .

Для отримання матеріалу без пор і пустот його подрібнюють. Чим вища тонкість подрібнення, тим точніше буде визначена істинна густина. Середня густина матеріалу – це маса одиниці об’єму матеріалу у природному стані, тобто разом з порами і пустотами. Вона позначається буквою ρ_m і обчислюється за формулою:

де m – маса матеріалу, г;

V – об’єм матеріалу у природному стані, см³ .

Об’єм зразків правильної геометричної форми визначається за допомогою вимірювальних приладів і інструментів. Для визначення об’єму зразків неправильної геометричної форми користуються гідростатичними терезами, робота яких ґрунтується на законі Архімеда.

Насипна густина – це характеристика сипких матеріалів і визначається відношенням маси матеріалу до об’єму, який він займає.

Відносна густина матеріалу d визначається відношенням середньої густини матеріалу до густини відомої речовини, наприклад, води.

Пористість – це ступінь заповнення об’єму матеріалу порами. Вона визначається за формулою:

П = (1 - r_m /r) × 100%,

де ρ_m – середня густина матеріалу, г/см³ ;

ρ - істинна густина матеріалу, г/см³ .

Маючи відносну густину природного мінерального матеріалу, можна визначити наближене значення коефіцієнта теплопровідності за емпіричною формулою:

.

 

ХІД РОБОТИ:

ТЕОРЕТИЧНА ДОВІДКА

 

До основних механічних властивостей відносять міцність, стираність, твердість, опір удару, деформативні характеристики тощо. Міцність будівельних матеріалів визначається їх здатністю чинити опір внутрішнім напруженням, які виникають внаслідок дії зовнішніх навантажень. Будівельні матеріали у спорудах працюють на стискання, розтяг, згин, зріз тощо.

Міцність будівельних матеріалів характеризується границею міцності при стиску, вигині, розтягу та ін. Вона чисельно дорівнює напруженню у матеріалі, яке відповідає навантаженню, що призвело до руйнування зразка. Границя міцності вимірюється у мегапаскалях (МПа).

Границю міцності при осьовому стиску визначають на зразках у формі кубів, циліндрів, призм, на натурних зразках. Обчислюється ця величина за формулою:

де Р – руйнівне навантаження, H;

F – площа поперечного перерізу зразка до випробування, см².

Міцність при стиканні визначається для зразків у сухому та (для порівняння) у насиченому водою стані. Здатність матеріалу зберігати свою міцність у зволоженому стані називається водостійкістю. Водостійкість характеризується коефіцієнтом водостійкості, або коефіцієнтом розм’якшення:

де R_н – міцність при стисканні матеріалу насиченого водою, МПа.

R_c – міцність при стисканні сухого матеріалу, МПа.

Водостійкими вважаються матеріали з коефіцієнтом водостійкості не меншим за 0,8.

 

ХІД РОБОТИ:

1. Визначити розміри зразків, що будуть випробовуватись, та площу їх поперечного перерізу.

2. Помістити зразок на нижню плиту преса, відцентрувати його, притиснути верхньою плитою преса. Стрілка манометра має бути на нулі.

3. Увімкнути прес, навантаження довести до руйнівного. Дані вимірів записати у таблицю 2.1.

4. Обчислити значення границі міцності при стиску. Обчислити середнє значення за даними трьох дослідів.

5. Накреслити схему досліду.

6. Повторити аналогічні дослідження з вологими зразками.

Таблиця 2.1

№пп	Наймену-вання матеріалу	Поперечний переріз	Руйнівне навантаже-ння P, [H],[кгс]	Границя міцності при стиску, R, [кгс/см^2],[МПа]	Середнє значення границі міцності R, [кгс/см^2],[МПа]
а, см	в, см	F, см^2

7. За середнім значенням границі міцності при стисканні сухого матеріалу та матеріалу, насиченого водою, визначити коефіцієнт водостійкості.

8. Зробити висновки.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ:

1. Які фізико-механічні властивості матеріалів вам відомі?

2. Чим характеризується міцність матеріалу?

3. Як можна визначити міцність матеріалу?

4. Що називається границею міцності?

5. На які категорії за міцністю поділяють матеріали?

6. Від чого залежить міцність матеріалу?

7. Як впливає волога на міцність матеріалів?

8. Які матеріали можна вважати водостійкими?

9. Як покращити водостійкість матеріалів?

10. Які деформативні властивості вам відомі?

11. Наведіть приклади пружної роботи матеріалу?

12. Для яких матеріалів характерні пластичні деформації, а для яких вони відсутні?

 

ВИСНОВКИ_ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАНЯТТЯ № 3

 

Тема: “ПРИРОДНІ КАМ’ЯНІ МАТЕРІАЛИ ”

 

Мета роботи: Ознайомитись із мінералами, які входять до шкали твердості.

Вивчити шкалу твердості. Ознайомитись з деякими гірськими

породами та породоутворюючими мінералами. Навчитись за

петрографічними характеристиками зразка гірської породи

визначати мінералогічний склад та властивості матеріалу.

Прилади і матеріали: зразки мінералів шкали Мооса (шкали твердості);

зразки гірських порід

ТЕОРЕТИЧНА ДОВІДКА:

Твердість однорідних кам’янистих матеріалів визначають за шкалою твердості, у якій десять спеціально підібраних мінералів розташовані у такому порядку, що на кожному з них всі наступні можуть лишати риску.

 

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАНЯТТЯ №4

 

Тема: “ВИПРОБУВАННЯ КЕРАМІЧНОЇ ЦЕГЛИ”

 

Мета роботи: за зовнішнім виглядом оцінити якість цегли; визначити об’ємну масу цегли; за результатами випробувань зразків навчитися визначати марку цегли; встановити придатність для використання її у будівництві.

Прилади і матеріали: зразки цегли, лінійка, штангенциркуль, прес ПУ-10.

 

ТЕОРЕТИЧНА ДОВІДКА:

Керамічну цеглу виготовляють з глин, діатомітів, лесів і промислових відходів з мінеральними та органічними добавками або без них.

Застосовують цеглу для мурування зовнішніх та внутрішніх стін.

Звичайна цегла має такі розміри: (250±5)´(120±4)´(65±3) мм.

Залежно від границі міцності при стиску звичайну цеглу поділяють на марки (МПа´10): М75, М100, М125, М150, М200, М250, М300. Для кожної марки нормується також границя міцності при згині. Вона коливається у межах 1,8...4,4 МПа.

Повнотіла (суцільна) цегла повинна мати водопоглинання не менше, ніж 8% за масою. Середня густина суцільної цегли становить 1600...1900 кг/м³, теплопровідність 0,7...0,82 Вт/(м×К), морозостійкість – 15, 25, 35, 50 циклів.

ХІД РОБОТИ:

1. Оглянути зразки цегли. Замалювати цеглу, вказавши розміри та назви сторін.

2. Зробити відповідні виміри і дати заключення щодо доцільності використання цегли в будівництві. Дані внести до таблиці 4.1:

Таблиця 4.1

Показники	Допустимі відхилення	Відхилення, встановлені вимірюванням
Допуски на лінійні розміри, мм по довжині	±5
по ширині	±4
по товщині	±3
Викривлення граней і ребер, мм по постелі	до 3
по ложку	до 4
Наскрізні тріщини на ложкових гранях не більше 30 мм, шт.	до 1

 

Відбитості або притупленості ребер і кутів розміром по довжині ребра не більше 15 мм, шт.	до 2
Недопал цегли	не допускається
Вапняні включення (дутики)	не допускаються

 

3. Визначити середню густину цегли звичайної керамічної. Дані вимірювань і обчислень внести до таблиці 4.2:

Таблиця 4.2

№	Довжина, см	Ширина, см	Висота, см	Об’єм, см^3	Маса, г	Об’ємна маса, г/см^3

 

Визначення марки цегли.

4.1. Замалювати схему випробування цегли на стиск.

4.2. Зробити відповідні виміри, дані внести до таблиці 4.3:

Таблиця 4.3

№ №	Довжина см м	Ширина, см м	Площа перерізу, см^2 см^2	Руйнівна сила, кгс Н	Границя міцності, кгс/см^2МПа

 

4.3. Випробувати цеглу на стиск, відмітивши руйнівне навантаження.

4.4. Обчислити границю міцності при стиску. Дані внести до таблиці 4.3.

4.5. Замалювати схему випробовування цегли на вигин.

4.6. Зробити виміри. Дані внести до таблиці 4.4:

Таблиця 4.4

№ №	Відстань між опорами, см м	Ширина,   см м	Товщина,   см м	Руйнівне навантаження, кгс Н	Границя міцності при вигині, кгс/см^2 МПа

 

4.7. Провести випробування цегли на вигин, визначити руйнівне навантаження.

4.8. Обчислити границю міцності при вигині. Дані внести до таблиці 4.4.

4.9. За середнім та мінімальним значенням міцності окремих зразків визначити марку цегли.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ:

1. Що називається керамічними матеріалами?
2. Які ви знаєте керамічні будівельні матеріали?
3. У чому полягає виробництво керамічних матеріалів?
4. Що є сировиною для виготовлення кераміки?
5. Які властивості перевіряються у лабораторії для визначення якості цегли?
6. Що називають маркою цегли? Наведіть приклади.
7. Які вимоги ставляться до керамічної цегли марки М100?

 

ВИСНОВКИ_ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАНЯТТЯ №5

 

Тема: “ПОВІТРЯНІ В’ЯЖУЧІ. ВИПРОБУВАННЯ БУДІВЕЛЬНОГО ГІПСУ”

 

Мета роботи: Навчитися визначати ступінь подрібнення будівельного гіпсу,

нормальну крутість гіпсового тіста, строки тужавлення

гіпсового тіста, границю міцності гіпсового каменю при

стисканні та вигині. За результатами зробити висновки.

Прилади та обладнання: прилад для технічного просіювання, сито з сіткою

№02, технічні терези, віскозиметр Суттарда, прилад Віка, гіпс,

вода, чаша і лопатка для замішування гіпсового тіста, мірний

циліндр, секундомір, форми.

 

 

ТЕОРЕТИЧНА ДОВІДКА:

Будівельним гіпсом називають порошкоподібну повітряну в’яжучу речовину, яку отримують в результаті теплової обробки (при 140^о –170^оС) двоводного природного гіпсу з утворенням півводного гіпсу CaSO₄×0,5H₂O.

Якість гіпсових в’яжучих визначається строками тужавлення, тонкістю помелу, водопотребою, границею міцності на стиск та згин.

Залежно від строків тужавлення гіпсові в’яжучі поділяють на три групи: швидкотверднучі (індекс А) з початком тужавлення не раніше як 2 хв., закінченням – не пізніше, як 15 хв.; нормальнотвердіючі (індекс Б) з початком тужавлення не пізніше, ніж 6 хв., закінченням – не пізніше, ніж 30 хв.; повільнотвердіючі (індекс Б) з початком тужавлення не раніш як 30 хв., закінчення – не нормується.

Тонкість помелу гіпсових в’яжучих оцінюється просіюванням через сито з розміром отворів 0,2 мм. Розрізняють в’яжучі грубого, середнього і тонкого помелу з максимальним залишком на ситі не більше як 23, 14 і 2% (позначаються, відповідно, I, II, III).

Для одержання тіста нормальної густоти будівельний гіпс вимагає до 50-70% води.

Для гіпсових в’яжучих установлено марки залежно від границі міцності при стиску R_ст з урахуванням міцності на вигин R_виг. Усі гіпсові в’яжучі діляться за міцністю на 12 марок (від Г2 до Г25), чисельне значення марки відповідає мінімальній границі міцності зразків на стиск у МПа. Для будівельного гіпсу найхарактернішими є марки Г4...Г7 з нормованою границею міцності на згин не менше, відповідно, 2...3,5 МПа.

Маркування гіпсового в’яжучого дає інформацію про його основні властивості. Наприклад, маркою Г-5-А-II позначено гіпсова в’яжуча речовина марки 5, швидкотвердіюча, середнього помелу.

 

ХІД РОБОТИ:

ТЕОРЕТИЧНА ДОВІДКА

Тонкість помелу цементу чисельно дорівнює залишку на ситі №008 в % до початкової маси наважки і визначається методом просіювання наважки цементу.

Нормальна густота (крутість) цементного тіста визначається за допомогою приладу Віка, укомплектованого циліндричним стержнем – товкачиком. Нормальною крутістю цементного тіста називається така його консистенція, при якій товкачик приладу Віка, занурений в кільце, заповнене тістом, не доходить на 5-7 мм до пластинки, на якій встановлене кільце. Нормальна густота вказує на кількість води замішування, виражену в % від маси цементу.

Початком тужавлення цементного тіста вважається час, що минув з моменту додавання до цементу води до того моменту, коли голка приладу Віка не буде доходити до пластинки на 1-2 мм.

Кінцем тужавлення цементного тіста вважають час, що минув від початку замішування тіста до моменту, коли голка приладу Віка буде опускатися в тісто не глибше за 1 мм.

Для визначення міцнісних характеристик цементу, виготовляють зразки – балочки з цементно-піскового розчину складу 1:3 при В/Ц³0,4 і випробовують їх спочатку на вигин, а пізніше на стиск.

 

ХІД РОБОТИ:

Визначення тонкості помелу.

1.1 З проби цементу, висушеної протягом години при температурі 105-110⁰С, відважують 50г і просіюють крізь сито №008.

1.2 Через кожні 5-7 хв. висипають просіяний цемент, прочищають сітку і продовжують просіювання до отримання остаточного залишку.

1.3 Залишок зважують. Дані вносять в таблицю 7.1. Дослід повторюють тричі.

Таблиця 7.1

№пп	Наважка цементу, г	Залишок на ситі №008
г	%

 

Визначення марки цементу.

4.1. Приготувати цементно-пісковий розчин складу 1:3 при В/Ц ³ 0,4. Наприклад, взяти цементу 500г, піску 1500г, перемішати протягом 1 хв. Зробити в центрі заглиблення, вилити 270 г води. Перемішувати протягом 5хв.

4.2. Виготовити балочки 40 х 40 х 160 мм. Зберігати їх у посудині з гідравлічним замком протягом доби, пізніше вийняти з форм і занурити у воду на 28 діб.

4.3. У віці 28 діб випробувати балочки на вигин. Отримавши півбалочки після руйнування, випробувати їх на стиск.

Таблиця 7.4

№пп	Випробування на вигин	№пп	Випробування на стиск
руйнівне навантаження,Н (кгс)	границя міцності, МПа, кгс/см^2	руйнівне навантаження, Н	границя міцності, МПа

5. Зробити висновки після проведеної роботи.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ:

1. Що називають цементом?

2. Як отримують цемент?

3. Які властивості цементу визначають у лабораторії?

4. Що називають маркою цементу?

5. Де застосовують цемент?

ВИСНОВКИ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАНЯТТЯ № 7

 

Тема: ”ЗАПОВНЮВАЧІ ДЛЯ ВАЖКОГО БЕТОНУ.

ВИПРОБУВАННЯ ПІСКУ”

Мета роботи: ознайомитись з лабораторними методами випробовувань піску. Визначити зерновий склад піску та його модуль крупності.

Прилади і матеріали: пісок, дистильована вода, сушильна шафа, пікнометр,

набір стандартних сит, терези, посудина для відмулювання.

 

ТЕОРЕТИЧНА ДОВІДКА

Заповнювачі – основна частина бетону. Вони займають до 85% всього об’єму і створюють жорсткий скелет бетону, зменшуючи цим його усадку і утворення усадочних тріщин. Якість заповнювачів впливає на технічні властивості важкого бетону. Всі заповнювачі поділяються на дрібні (природні чи штучні піски), крупністю 0,14…5,00 мм та крупні (щебінь, гравій), крупністю 5…70 мм; при бетонуванні масивних споруд застосовують щебінь фракцій до 150 мм.

Пісок використовують як природного, так і штучного походження. Природний пісок – це сипка суміш зерен крупністю 0,14…5,0 мм, яка утворилась внаслідок природного руйнування міцних гірських порід, за мінералогічним складом – кварцові, польовошпатні, карбонатні. Залежно від умов залягання природні піски бувають гірські, морські та річкові.

Для визначення якості піску у лабораторних умовах визначають густину, насипну густину, пустотність, вологість, вміст глинистих та пилоподібних частинок, органічних домішок, зерновий склад, модуль крупності піску.

Залежно від модуля крупності піски поділяють на крупні (М_к > 2,5),

середні з М_к = 2,5…2,0; дрібні з М_к < 2; дуже дрібні з М_к < 1,5.

ХІД РОБОТИ:

1. Визначення істинної густини піску.

1.1 Наважку піску 30г просіюють крізь сито №5, висушують.

1.2 Відважують 2 наважки по 100г.

1.3 У чистій сухий пікнометр об’ємом 100 мл всипають наважку піску, зважують.

1.4 У пікнометр вливають дистильовану воду на 2/3 об’єму, перемішують, нагрівають для видалення повітря.

1.5 Доливають дистильовану воду до позначки на пікнометрі, зважують.

1.6 Дані вносять до таблиці 8.1.

Таблиця 8.1.

№пп	Маса наважки піску, г, m	Маса пікнометра, г	Істинна густина, г/см^3
з піском та водою, m1	з дистил. водою, m2

1.7 Пікнометр очищають, миють, заповнюють водою до позначки і зважують.

1.8 Обчислюють густину, знаходять середнє значення для трьох дослідів.

2. Визначення насипної густини піску та пустотності

2.1 Пісок у кількості 5...10 кг висушують і просіюють крізь сито №5.

2.2 Мірний циліндр об’ємом 1 л зважують, з висоти 10 см насипають у нього пісок з надлишком. Надлишок зрізають лінійкою, зважують.

2.3 Записи роблять у таблиці 8.2.

Таблиця 8.2

№пп	Маса циліндра, г m1	Маса циліндра з піском, г m2	Насипна густина, гк/м^3	Пустотність, %

2.4 Обчислюють насипну густину, пустотність і середні значення для трьох дослідів.

3. Визначення зернового складу та модуля крупності піску

3.1 Пробу піску 2 кг перемішують і висушують.

3.2 Пісок просіюють крізь сито №5.

3.3 З просіяної проби відважують 1кг піску. Просіюють через комплект стандартних сит: №2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14.

3.4 Зважують залишки з кожного сита.

3.5 Визначають часткові залишки на кожному ситі: а_i = (m_i / m) ×100%, а_і - частковий залишок, %; m_і – залишок на певному і – тому ситі, г; m –маса наважки, 1000 г.

3.6 Визначають повні залишки на кожному ситі: А_і = а_2,5 +…+ а_і, де а_2,5…а_і - часткові залишки на ситах з більшими розмірами отворів.

3.7 Для оцінки зернового складу піску і його придатності для приготування важкого бетону лінію за результатами просіювання (за повними залишками) наносять на графік (рис. 8.1).

4 Обчислення модуля крупності піску проводяться за формулою:

5 М_к = (А_2,5 + А_1,25 + А_0,63 + А_0,315 + А_0,14) / 100.

Розрахунки ведуться у формі таблиці 8.3:

Таблиця 8.3.

Залишок	Розміри отворів сит, мм	Пройшло крізь сито № 0,14
2,5	1,25	0,63	0,315	0,14
Маса залишку, г
Частковий залишок, %
Повний залишок, %

Зробити висновки після проведеної роботи.

 

1 – допустима нижня границя крупності піску; 2 – рекомендована нижня границя крупності піску для бетонів класів В15 і вище; 3 – рекомендована нижня границя крупності піску для бетонів класу В25 і вище; 4 – допустима верхня границя крупності піску

 

Рис 8.1. Графік для визначення зернового складу піску

 

Якщо ламана, що характеризує зерновий склад досліджуваного піску, буде розміщена у виділеній зоні, то цей пісок найефективніший для виготовлення важкого бетону.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ:

1. Що називають піском?

2. Які властивості піску визначають в лабораторіях?

3. Для чого застосовують набір сит від №5 до № 014?

4. Що називають частковими і повними залишками?

5. Яких значень набуває модуль крупності піску? Що він означає?

ВИСНОВКИ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАНЯТТЯ № 8

ТЕОРЕТИЧНА ДОВІДКА

До крупних заповнювачів для виготовлення важких бетонів відноситься гравій та щебінь.

Гравій – це сипкий матеріал, утворений внаслідок природного руйнування (вивітрювання) вивержених чи осадових порід. Форма зерен гравію обкатана, округла, поверхня гладенька. Міцні зерна утворюються з граніту, діориту, а слабкі з пористих вапняків. Часто гравій містить домішки пилу, глини, піску. Якщо піску 25…40%, то такий матеріал називають піщано-гравійною сумішшю. За походженням буває гірський, морський, річковий. За розмірами зерен гравій поділяють на рядовий – 30…70 мм і фракціонований: дрібний – 5…20 мм; середній – 20…40 мм; крупний – 40…70 мм.

Щебінь – сипкий матеріал, отриманий механічним подрібненням гірських вивержених (граніт, діабаз, діорит), щільних осадових (вапняк, доломіт, кальцит) чи інших порід. Форма їх кутаста, поверхня шорстка, тому міцність зчеплення з цементним каменем у щебеню більша, ніж у гравію.

Фракції щебеню: особливо дрібний – 5…10 мм; дрібний – 10…20 мм; середній – 20…40 мм; крупний – 40…70 мм; особливо крупний – 70…150 мм.

Часом крупний гравій подрібнюють на щебінь.

Вміст глинистих, мулистих, пилуватих домішок обмежують.

Зерновий склад крупного заповнювача, аналогічно як і піску, впливає на властивості бетонної суміші та самого бетону. Оптимізація зернового складу має ґрунтуватись на такій умові: отримати найменший об’єм міжзернових пустот, тобто забезпечити мінімальну витрату розчинової суміші, а отже і цементу.

 

ХІД РОБОТИ:

1. Визначення середньої густини зерен щебеню.

1.1. Відбирають пробу фракціонованого щебеню масою 2,5 кг.

1.2. Висушують щебінь до постійної маси.

1.3. Відбирають наважку щебеню 1 кг і занурюють її у посудину з водою на 2 години до повного насичення.

1.4. Насичений водою щебінь зважують спочатку на звичайних технічних терезах, а потім на гідростатичних. Дані вносять у таблицю 9.1.

1.5. Різниця маси наважки у насиченому водою стані на повітрі і у насиченому водою стані у воді дасть об'єм наважки.

Рис. 9.1. Гідростатичні терези:

/ — сітчаста (перфорована) склянка; 2 — спеціальна посудина зі

зливом для води; 3 — склянка із шротом; 4 — різноважки

1.6. Визначають середню густину з точністю до 0,01г/см³. Всі записи виконують у таблиці 9.1. Досліди проводять тричі, обчислюють середнє значення для трьох дослідів.

Таблиця 9.1.

№	Маса наважки в сухому стані, г, m	Маса наважки у насиченому водою стані на повітрі, г, m1	Маса наважки у насиченому водою стані у воді, г, m2	Середня густина , г/см^3
1.
2.

2. Визначення об'ємної (насипної) густини щебеню.

2.1. Відібрати наважку щебеню певної фракції. Підбирають мірний циліндр за даними таблиці 9.2.

2.3. Висушують відібраний щебінь до постійної маси.

Таблиця 9.2

Найбільша крупність щебеню(гравію), мм	Об’єм мірного циліндра, л	Розміри циліндра, мм
діаметр	висота
До 10
До 20
До 40
Понад 40

 

2.4. Визначають масу мірного циліндра і записують в таблицю 9.3.

2.5. Щебінь насипають совком з висоти 10 см у мірний циліндр з надлишком. Надлишок щебеню зрізають сталевою лінійкою нарівні з краями.

2.6. Циліндр зі щебенем зважують і дані заносять в таблицю 9.3.

2.7. Виконують обчислення, об'ємну (насипну) густину щебеню визначають з точністю до 10 кг/м³. Результати записують до табл. 9.3.

Таблиця 9.3

№ пп	Найбільша крупність зерен щебеню, мм	Маса мірного циліндра, кг, m1	Маса мірного циліндра із щебенем, кг, m2	Об’єм мірного циліндра, м^3, V	Насипна густина кг/м^3
1.
2.
3.

3. Визначення пустотності щебеню.

3.1. За даними попередніх дослідів заповнити таблицю 9.4.

3.2. Обчислити пустотність щебеню з точністю до 0,1%.

Таблиця 9.4

№ пп	Насипна густина щебеню, кг/м^3,	Середня густина зерен щебеню, г/см^3,	Пустотність щебеню
1.
2.
3.

 

4. Визначення зернового складу крупного заповнювача.

4.1. Відібрати пробу щебеню масою 5, 10, 20, 30, 50 кг при найбільшій крупності 10 мм, 20 мм, 40 мм, 70 мм, відповідно.

4.2. Просіяти пробу крізь набір сит, розміри отворів яких послідовно 1,25D_нб, D_нб, 0,5(D_нб + D_нм), D_нм, де індекси означають: “ нб ” – найбільший діаметр, “ нм ” – найменший діаметр зерен.

4.3. Зважуванням визначити часткові залишки на кожному ситі. Дані зважувань внести до таблиці 9.5.

 

Таблиця 9.5

Залишок на ситі	Розміри вічок сит, мм	Пройшло крізь сито з вічком 5 мм
Частковий, кг
Частковий, %
Повний, %

4.4. Обчислити часткові залишки у % на кожному ситі: а_i = (m_i / m) ×100%, а_і - частковий залишок, %; m_і – залишок на певному і – тому ситі, кг; m – маса проби щебеню. Зробити записи у таблиці 9.5.

4.5. Визначають повні залишки на кожному ситі: А_і = а₇₀ +…+ а_і, де а₇₀…а_і - часткові залишки на ситах з більшими розмірами вічок. Зробити записи у таблиці 9.5.

4.6. Встановити найбільшу D_нб та найменшу D_нм крупніють зерен щебеню. За D_нб беруть той розмір вічок верхнього сита, на якому повний залишок не перевищує 5%, а за D_нм – розмір вічка нижнього сита, на якому повний залишок становить не менш як 95%.

4.7. Обчислити 1,25D_нб і 0,5(D_нб + D_нм).

4.8. Зробити остаточну оцінку придатності крупного заповнювача за зерновим складом. Для цього нанести конкретні значення D_нб, D_нм та повних залишків на стандартний графік (рис. 9.2). Якщо лінія зернового складу розміщується в заштрихованій частині, то щебінь придатний для бетону.

 

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ:

1. Що називають щебенем? гравієм?

2. Як визначити насипну густину зерен щебеню (гравію)?

3. Викладіть послідовне визначення середньої густини щебеню (гравію).

4. Для чого виконують розсів щебеню на стандартних ситах?

5. Що означає “фракціонований щебінь”?

6. Поясніть, як користуватись графіком на рис. 9.2.

7. Які домішки у складі щебеню (гравію) обмежують? Який відсоток є допустимим?

8. Який щебінь (гравій) найбільш придатний для виготовлення важкого бетону?