Лабораторная работа по архитектуре и строительству (Вариант 36)

Цель работы: Целью лабораторной работы является испытание сухих сме-сей на гипсовом и цементном вяжущих, определение соответствия смеси требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 31189-2015. Последовательность выполнения работы: 1.Изучить положения ГОСТ 31189-2015 «Смеси сухие строи-тельные. Классификация» 2.Изучить ГОСТ 31377-2008 «Смеси сухие строительные на гипсовом вяжущем. Методы испытаний» и ГОСТ 31357-2007 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем» . 3.Ознакомиться со стандартными методами испытания сухих строительных смесей (ССС) на гипсовом и цементном вяжу-щем (определение подвижности, начала схватывания, прочно-сти). 4.Определить количество воды, необходимое для получения пластичных и литых растворных смесей, изготовить стандарт-ные образцы и определить прочность раствора на изгиб и сжа-тие, сцепления с основанием. Лабораторная работа выполняется за три занятия (6 академических ча- са). На первом и втором занятиях изучаются и определяются: 1.Классификация сухих строительных смесей по различным признакам, рецептуры ССС, технология их производства (Задание и материалы в Приложении) 2Водопотребность (подвижность) для пластичных и литых смесей. 3.Время начала схватывания (продолжительность переработки). 4.Изготавливаются образцы для определения прочности и сцеп-ления с основанием (адгезии). На втором занятии испытываются образцы и определяется: 5.Прочность при изгибе и сжатии образцов, приготовленных по стандартной методике. 6.Адгезия к бетонному основанию. Введение Сухие строительные смеси (ССС) – это смеси сухих компонентов, со-держащие вяжущие, наполнители, заполнители, модифицирующие добавки и изготовленные в заводских условиях. По сравнению со смесями, готовыми к употреблению (затворенными водой), ССС имеют преимущества: 1.ССС изготавливают в заводских условиях, что позволяет обеспечить сравнительно высокую точность дозирования компонентов и их тщательное перемешивание. 2.Смеси можно сохранять в течение длительного времени (до 6 мес.) без значительного изменения строительно-технических свойств. 3.ССС затворяют водой и приготавливают в количестве, соответству-ющем условиям производства работ, что позволяет сократить потери. При производстве отделочных работ внутри зданий широко применяются СССна гипсовом вяжущем – штукатурные, шпатлевочные, клеевые. Сухая смесь, кроме гипсового вяжущего, содержит также мелкий за-полнитель (например, кварцевый песок или песок из карбонатных горных пород), наполнитель – вспученный перлит, а также добавки, регулирующие строительно-технические свойства смеси –замедлители, пластификаторы, адгезивы, повышающие водоудерживающую способность и другие добавки. 1.Определение подвижности литых растворных смесей Методика: Определяется расход воды (В/Т), необходимый для приготовления рас- творной смеси нормальной консистенции, пригодной для производства ра-бот. Водопотребность устанавливается по диаметру расплыва растворной смеси при испытании на встряхивающем столике. Воду в количестве, необ-ходимом для получения смеси требуемой подвижности, выливают в чашу смесителя или в чашу для ручного перемешивания, предварительно протер-тую влажной тканью. Растворную смесь приготавливают в следующей последовательности: •всыпают, помешивая, сухую смесь в количестве, равном 400 г, в воду в те-чение 30 с; •оставляют смесь в покое в течение 60 с; •перемешивают в смесителе или вручную в течение 30 с, при ручном пере-мешивании делают лопаткой 30 движений в форме восьмерки; •оставляют в покое на 30 с; •повторно перемешивают смесь в течение 30 с, приведенным выше спосо-бом. Форму-конус устанавливают на стеклянную пластинку в центре встря-хивающего столика. Стекло и форму следует протереть влажной тканью. В течение 15 с заполняют форму смесью, избыток смеси удаляют металличе-ской линейкой. Форму-конус резко поднимают в вертикальном направлении на высоту 10–15 см, а смесь встряхивают 15 раз с постоянной частотой 1 удар в секунду. Диаметр образца измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях с погрешностью ± 5 мм, результат округляют до 5 мм. Определяют водотвердое отношение по формуле: В/Т=m1/m2, где m1 – масса воды для получения смеси нормальной консистенции, г; m2 – масса пробы сухой смеси, г Оборудование: Смеситель (ГОСТ 31356); встряхивающий столик; форма-конус (высота 40 мм, верхний диаметр 65, нижний диаметр 75 мм из нержавеющего материала); чаша для приготовления растворной смеси и лопатка для ручного перемешивания (ГОСТ 310.3); стеклянная пластинка размером 400х400 мм; линейка; весы; мерный цилиндр; секундомер. Вид сухой смеси: ВОЛМА А) на гипсовом вяжущем ВОЛМА ГИПС-АКТИВ штукатурка гипсовая (для профессионального машинного нанесения) Б) на цементном вяжущем ВОЛМА-Цоколь штукатурка цементная высокопрочная ГОСТ 31357-2007 Схема испытаний Встряхивающий столик Способ перемешивания: — В смесителе в течение 30 с, при скорости вращения лопасти (140±5) об./мин. — При ручном перемешивании делают лопаткой 30 движений в форме цифры 8; Оставляют смесь в покое в течение 30 с. Повторно перемешивают смесь в смесителе в течение 30 с. При ручном перемешивании делают лопаткой 30 движений в форме цифры 8. Зависимость диаметра расплыва образца растворной смеси от водотвердого отношения А) ССС на гипсовом вяжущем Б) ССС на цементном вяжущем Вывод: количество воды, необходимое для получения литой растворной смеси, ха-рактеризуемой подвижностью (170…210 мм), составляет: а) ССС на гипсовом вяжущем ___60____ % массы сухой смеси; б) ССС на цементном вяжущем ____44____ % массы сухой смеси. 2.Определение подвижности пластичных растворных смесей Диаметр расплыва образца пластичной растворной смеси должен состав-лять165±5 мм. Число встряхиваний:__15________________________________________ Диаметр расплыва образца растворной смеси составляет: а) ССС на гипсовом вяжущем ___165____ мм; б) ССС на цементном вяжущем __170___ мм. Вывод: количество воды, необходимое для получения пластичной раствор-ной смеси, характеризуемой подвижностью (165±5 мм), составляет: а) ССС на гипсовом вяжущем ____53____ % массы сухой смеси; б) ССС на цементном вяжущем ___44_____ % массы сухой смеси. 3.Определение начала схватывания растворных смесей (продолжительности переработки) Методика: При определении времени начала схватывания используют результат предыдущего опыта. Определяются сроки схватывания пластичной растворной смеси. Приготовленную растворную смесь переносят в форму-конус, установ- ленную на стеклянную пластинку. Для удаления воздуха из смеси кольцо с пластинкой встряхивают 4–5 раз, поднимая одну из сторон пластинки при-близительно на 10 мм. Избыток смеси удаляют линейкой вровень с краями кольца, кольцо устанавливают на основание прибора Вика (рис. 1). Конус, закрепленный на подвижном стержне прибора Вика, устанавли-вают так, чтобы острием он касался поверхности растворной смеси, и фикси-руют его в этом положении. Для погружения конуса в смесь освобождают подвижный стержень прибора Вика нажатием на пластинку-фиксатор. По шкале прибора определяют глубину погружения конуса. После каждого по-гружения конус очищают и высушивают. Время начала схватывания Т, мин, определяют по формуле T = τ1 – τ0, где τ1 – время, в течении которого глубина погружения конуса прибора Вика составляет (22 ± 2) мм, мин; τ0 – время начала затворения сухой смеси водой, мин. За результат испытания принимают промежуток времени от начала за-творения сухой смеси водой (τ0) до момента, когда конус при погружении в растворную смесь входит в нее на (22 ± 2) мм (τ1). Оборудование: Смеситель по ГОСТ 31365; чаша для приготовления астворной смеси по ГОСТ 310.3; прибор Вика; стеклянная пластинка размером 150х150 мм; весы; мерный цилиндр с ценой деления 1 мл; секундомер. Рис. 1. Прибор Вика для определения времени начала схватывания: 1 – подвижный стержень; 2 – пластинка – фиксатор подвижного стержня; 3 – пружинная пластина; 4 – погружной съемный корпус; 5 – форма-конус; 6 – стеклянная пластинка; 7 – штатив Таблица 2. Требования ГОСТ к срокам начала схватывания растворных смесей на основе сухих строительных смесей на гипсовом вяжущем 4.Изготовление стандартных образцов для определения прочности Методика: Изготовление образцов и определение прочности на растяжение при изгибе и прочности при сжатии Прочность на растяжение при изгибе, а также при сжатии определяется путем изготовления из растворной смеси и испытания трех образцов балочек размером 160×40×40 мм. Водопотребность смеси (подвижность) и условия ее приготовления устанавливаются в задании 1. Берется 1000 г сухой смеси, которая затворяется водой в соответствии с оптимальной водопотребностью. Внутреннюю поверхность стенок формы и поддон предварительно тщательно смазывают тонким слоем машинного мас-ла. Приготовленную смесь укладывают в форму, избыток смеси срезают но-жом вровень с краями формы. Уложенную смесь уплотняют и выравнивают пятью ударами формы о поверхность стола, поднимая ее на высоту, прибли-зительно равную 10 мм. При изготовлении образцов необходимо произвести взвешивание пу-стых форм и форм с заформованной смесью для последующего определения средней плотности раствора. Данные заносятся в таблицу 6. Изготовленные образцы по окончании схватывания расформовывают и выдерживают в течение 7 сут при температуре (20 ± 2) °С и относительной влажности воздуха (60 ± 10) %. По окончании выдержки образцы высушива-ют в сушильном шкафу при температуре (45 ± 3) °С до постоянной массы. Для определения предела прочности на растяжение при изгибе образец устанавливают на опоры испытательной машины так, чтобы его грани, гори-зонтальные при изготовлении, находились в вертикальном положении. Предел прочности на растяжение при изгибе определяют как среднеарифме-тическое значение результатов испытания трех образцов. Предел прочности при сжатии Rсж определяют на гидравлическом прессе испытанием шести половинок образцов-балочек, полученных при ис-пытании на изгиб. Половинку образца-балочки помещают между двумя пла-стинами так, чтобы боковые грани, которые при формировании образцов находились в вертикальном положении, находились в плоскостях пластинок, аупоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой грани образца. Предел прочности при сжатии одного образца вычисляют как частное от деления разрушающей нагрузки на площадь пластинки (16 или 25 см2). Предел прочности при сжатии, МПа, вычисляют как среднеарифметическое значение результатов испытания шести образцов. Оборудование: Смеситель по ГОСТ 31365; чаша для приготовления растворной смеси по ГОСТ 310.3; лопатка для ручного перемешивания по ГОСТ 310.3; разъемная форма для изготовления образцов-балочек 40х40х160 мм; сушильный шкаф (45±3)°С; пластинки для передачи нагрузки на половинки образцов-балочек по ГОСТ 310.4; линейка; мерный цилиндр; весы; прибор для испытания на изгиб балочек. Способ перемешивания: В смесителе в течение 30 с., скорость вращения 140±5 об/мин., оставляют смесь в покое в течение 30 с.; Повторно перемешивают в течение 30 с. Способ уплотнения: Уплотняют и выравнивают 5-ю ударами формы о поверхность стола поднимая на высоту 10мм______________________________ Дата изготовления образцов:________________________________________ Маркировка:________________________________________________________ Условия хранения образцов до испытания: Изготовленные образцы по окончанию схватывания расформовывают и выдерживают в течение 7 сут. при температуре (20±2)°С и относительной влажности воздуха (60±10)%. По окончании выдержки образцы высушивают в сушильном шкафу при температуре (45±3)°С до постоянной массы. Таблица 3. Составы растворных смесей Определение прочности образцов на изгиб и сжатие Оборудование: Универсальная машина для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Схема испытания: Вначале образцы-балочки испытывают на изгиб, затем их половинки на сжатие. Площадь стальных нажимных пластин в устройстве для испытания образцов-призм на сжатие составляет 16 (25) см2. Скорость нарастания нагрузки (50±10) Н/с. Формулы: σизг= (3∙Р∙l)/(2∙b∙h2); σcж = Р/А________________ Продолжительность твердения: ____7________________ сут. Подготовка образцов к испытанию: Предел прочности на растяжение при изгибе определяют как среднеарифметическое значение результатов трех образцов. Предел прочности при сжатии определяют на гидравлическом прессе испытанием шести половинок образцов-балочек, полученных при испытании на изгиб. Половинку образца-балочки помещают между двумя пластинами так, чтобы боковые грани, которые при формовании образцов находились в вертикальном положении, находились в плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой грани образца. Таблица 4. Результаты испытаний на изгиб Вывод: Штукатурка гипсовая «ВОЛМА гипс-актив» по полученным результатам по пределу прочности на сжатие и изгиб не соответствует своим техническим характеристикам, по срокам схватывания соответствует. Штукатурка цементная «ВОЛМА-Цоколь» по рокам схватывания соответствует своим техническим характеристикам, по пределу прочности при сжатии и изгибе не соответствует. 5.Определение прочности сцепления с основанием Методика. Сущность метода заключается в определении предельного сопротивления отрыву от основания затвердевшей смеси. При проведении испытания в качестве основания используется бетонная плита. Растворную смесь наносят на бетонную плиту слоем толщиной не бо-лее 10 мм и разглаживают. До начала схватывания в слой смеси, путем вра-щения вдавливают до основания усеченные конические кольца с внутренним диаметром (50,0 ± 0,1) мм. Продолжая вращение, кольца осторожно удаляют. Число образцов должно быть не менее 5, расстояние между кольцами должно быть не менее 50 мм. Изготовленные образцы до проведения испытания выдерживают на воздухе в течение 7 сут при температуре (20 ± 2) °С и относительной влаж-ности (60 ± 10) %. Кповерхности образцов приклеивают эпоксидным клеем металличе-ские пластинки с приспособлением для отрыва (рис. 3).Подготовку образцов для испытания осуществляет лаборант. Силу орыва образцов от основания определяют через 24 ч на прессе или другом средстве измерения, при равномерной скорости нарастания нагрузки. Для определения прочности сцепления на различных поверхностях используется датчик прочности DYNA. В основном он применяется для из-мерения прочности сцепления покрытий на бетонных конструкциях и проч-ности бетона на растяжение. Для испытаний в лабораторных условиях изго-тавливаются образцы (см. выше). Вреальных условиях замеры могут производиться в любой точке кон-струкции без необходимости устанавливать измерительные приборы до начала бетонирования. Также датчик Dyna незаменим для диагностики по-вреждений строительных конструкций и проверки выполнения восстанови-тельных работ. Область применения: Измерение прочности сцепления нанесенных по-крытий, например пластиковых, цементных, штукатурных, битумных, а так-же покрытий на металлах. Подходит для оценки прочности на растяжение восстановленного слоя бетона. Датчик Dyna Комплектация и возможности использования: •Встроенный цифровой манометр (со шкалой в единицах метрической и британской системы) •Мобильность для использования в любом месте •Малый вес и точность •Независимое электропитание за счет удобной приводной рукоятки •Постоянное увеличение нагрузки без рывков Дополнительно предлагается установка электропривод Рис. 3. Устройство по определению прочности сцепления с основанием: 1 – металлическая пластинка; 2 – слой клея; 3 – отделочный слой; 4 – основание; 5 – отверстие с внутренней резьбой по центру пластинки При испытании возможны 4 варианта отрыва образцов: 1.Отрыв по контактной зоне основание – затвердевшая смесь (рис. ). Результат испытания соответствует предельному сопротивлению отрыву. 2.Отрыв по затвердевшей смеси (рис. ). Предел прочности на отрыв выше предела прочности при растяжении отделочного слоя. 3.Отрыв по основанию (рис. ). Сопротивление отрыву выше прочно-сти основания. Результаты испытания следует признать удовлетворительны-ми, если известен предел прочности при растяжении основания. 4.Отрыв по клею (рис.). Испытание следует повторить, так как, веро-ятно, допущены ошибки при приклеивании металлической пластинки с за-хватом или неправильно выбран клей. При смешанных вариантах отрыва (например, частично по основанию, частично по затвердевшему раствору) необходимо сделать запись в журнал лабораторных работ испытания, указав долю каждого типа разрушения в процентах, а также площадь поверхности каждого типа разрушения. Оборудование: Трафарет из нержавеющей стали толщиной 5 мм с квадратными отверстиями размером 50х50, толщиной от 3 до 10 мм. Расстояние между отверстиями 20 мм. Число отверстий не менее 5; металлический шпатель; штамп круглый диаметр 50 мм; или квадратный размером 50х50 мм толщиной ≥10 мм; усеченное коническое кольцо; датчик прочности DYNA Вид основания:__бетонное__________________________________________ Размеры образцов: образцы цилиндры диаметром (50 мм ±0,1) мм Обработка результатов испытания: Прочность сцепления затвердевшей смеси с основанием Rр, МПа, определяют по формуле: Rр=Р/F , где P – максимальная нагрузка в момент отрыва образца от основания, Н; F– площадь поперечного сечения образца, мм2. Расчетпо формуле_F=(π∙d2)/4 = (3,14∙25)/4 = 19,62 см2 Rр = 4800/19,62 = 244 Н/см2 или 2,44 МПа______________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ За результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов испытания не менее четырех образцов. Принимается Испытания прочности сцепления с основанием для штукатурки цементной ВОЛМА-Цоколь равное 2,44 МПа, что соответствует техническим требованиям на данную штукатурку.