/
Автор: Попов К.Н. Каддо М.Б. Кульков О.В.
Теги: строительные материалы и изделия строительство строительные материалы строительное производство материаловедение метрология
ISBN: 5-06-004283-9
Год: 2004
Текст
К.К. Полов
М.Б. Каддо
О.В. Кульков
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА
СТРОИТЕЛЬНЫХ
Рекомендовано Министерством
образования Российской Федерации
в качестве учебного пособия для студентов
высших учебных заведений обучающихся
по строительным специальностям
м
А
т
Е
Р
И
А
Л
О
В
Под общей редакцией
профессора К Н Попова
Издание второе,
переработанное и дополненное
Москва
«Высшая школа»
2004
v;ik 691
ББК 38 3
П ЗХ
Попов, К.Н.
Г) 58 Оценил качеств,! строительных материалов Учеб посо
бие / КН Попов, М Б Калдо, О В Кульков, Пол обш
]кд К Н Попова - 2 е изд , нерераб и доп - М Высш
щи 2004 - 287 с ил
ISBN 5 06 004283 9
В книц, изложены общие (.веления о марологии, измерительных ин
(грументах. лабораторном оборудовании общего назначения и матс.мати-
стан.'ьфтиых испытаний главнейших строительных материалов и
табора принятой методики испытаний Все методы испытании и основ
пыс свойства материалов лапы в соответствии с действующими
Вторсх издание дополнено описанием испытании кровельных мате
pit 1ЛоВ
УДгл студентов строцтемных. специс/яы/остеи вуюв Может бърпъ нс-
нитровано в качестве ецравочпа а пособия th» строителен практиков
УЦК 641
ББК 3S 3
ISBN S 06-004283-9
издания является собственностью
Пм вещается
счетми памяти одного tn основателей
кафедры строительных материалов МИСИ
НИКОЛАЯ АНАТОЛЬЕВИЧА ПОПОВА
(1899- /964)
ПРЕДИСЛОВИЕ
Книга naiтсана в соответствии с учебными планами и про-
граммами строительных специальностей высших и среиних учеб-
ных заведений но курсу «Материаловедение Технология конст-
рукционных м<1 гериалов” («'Строительные материалы") и прел
назначена как дополнение к учебнику при проведении лабора-
юрных и практических рабо|
По структуре ее условно можно разделить на гри части
Первая — общие сведения о метрологии и стандартизации
(гл 1) Вторая снедения о методах и приборах, используемых
для определения структурных характеристик и основных
свойив строительных материалов (|л 2 и 3) Третья - основ
ные качественные показатели главнейших строительных мате-
риалов и методы их олредепсния (п 4 18) Для проверки ус-
воения материала каждая глава заканчивается контрольными
вопросами
Все методы испытании, качеслзснные характеристики и тех
рические |ребованця к материалам приведены в соответствии с
действующими стандартами Потому книга может быть ис-
пользована в качестве справочного пособия работниками строи
тельных лабораторий и инженерно-технических! персоналом срои
тельных организаций
Учебное- пособие подюювлено коллективом авторов кафед
ры строительных материалов МГСУ
Ав।оры выражаюi iлубокую призна тельноегь сотрудниках!
«Центра методологии Стандартизации и Нормирования вырой
1слъстве>. при Госстрое РФ за помощь при работе с норматив
ной литературой и рецензентам книги профессору В С Горшке
ву и вице презиченгх корпорации «Стройматериалы-» ЮИ Гла
зунову за ценные замечания по содержанию и структуре книги
УДК 691
ББК 38.3
П 58
Рецензент bi-
ЗАО "Корпорация "Стройматериалы” (вице-президент Ю И Глазунов),
д-р техн наук, проф ВС Горшков (Российский химико-технологический
университет им Д.И Менделеева)
Попов, К.Н.
П 58 Оценка качества строительных материалов: Учеб, посо-
бие / К.Н Попов, М.Б. Каддо, О.В. Кульков; Под обш.
ред. К.Н. Попова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш
шк , 2004. - 287 с.: ил.
ISBN 5-06-004283-9
В книге изложены общие сведения о метрологии, измерительных ин-
струментах. лабораторном оборудовании общего назначения и математи-
ческой обработке результатов испытаний. Описаны методы и аппаратура
для стандартных испытаний главнейших строительных материалов и
изделий. Сведения о методах испытания каждого материала предваряют-
ся кратким описанием его основных технических свойств и объяснением
выбора принятой методики испытаний Все методы испытаний и основ-
ные свойства материалов даны в соответствии с действующими
ГОСТами
Второе издание дополнено описанием испытаний кровельных мате-
риалов.
Для студентов строительных специальностей вузов Может быть ис-
пользовано в качестве справочного пособия для строителей-практиков
строительных лабораторий
УДК 691
ББК 38 3
ISBN 5-06-004283-9
© «Издательство «Высшая школа». 2004
Оригинал-макет данного издания является собственностью издательства
«Высшая школа», и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом
без согласия издательства запрещается
Посвящается
светлой памяти одного из основателей
кафедры строительных материалов МИСИ
НИКОЛАЯ АНАТОЛЬЕВИЧА ПОПОВА
(1899-1964)
ПРЕДИСЛОВИЕ
Книга написана в соответствии с учебными планами и про-
граммами строительных специальностей высших и средних учеб-
ных заведений по курсу «Материаловедение. Технология конст-
рукционных материалов» («Строительные материалы») и пред-
назначена как дополнение к учебнику при проведении лабора-
торных и практических работ.
По структуре ее условно можно разделить на три части.
Первая — общие сведения о метрологии и стандартизации
(гл. 1). Вторая — сведения о методах и приборах, используемых
для определения структурных характеристик и основных
свойств строительных материалов (гл. 2 и 3). Третья — основ-
ные качественные показатели главнейших строительных мате-
риалов и методы их определения (гл. 4-18). Для проверки ус-
воения материала каждая глава заканчивается контрольными
вопросами.
Все методы испытаний, качественные характеристики и тех-
нические требования к материалам приведены в соответствии с
действующими- стандартами. Поэтому книга может быть ис-
пользована в качестве справочного пособия работниками строи-
тельных лабораторий и инженерно-техническим персоналом строи-
тельных организаций.
Учебное пособие подготовлено коллективом авторов кафед-
ры строительных материалов МГСУ.
Авторы выражают глубокую признательность сотрудникам
«Центра методологии Стандартизации и Нормирования в строи-
тельстве» при Госстрое РФ за помощь при работе с норматив-
ной литературой и рецензентам книги профессору В.С. Горшко-
ву и вице-президенту корпорации «Стройматериалы» Ю.И. Гла-
зунову за ценные замечания по содержанию и структуре книги.
ВВЕДЕНИЕ
Строительство — одна из самых материалоемких отраслей
народного хозяйства. При этом номенклатура строительных ма-
териалов очень велика и постоянно пополняется
Контроль качества материалов как при производстве, так и
при применении стал обязательным компонентом в строитель-
ной индустрии. С ростом автоматизации и механизации произ-
водственных процессов все более возрастает роль лабораторного
контроля характеристик исходных материалов и конечной про-
дукции, а также параметров технологических процессов Быстрое
развитие техники измерений и лабораторных испытаний ведет
к повышению их доли в общих затратах при производстве и
использовании продукции в строительстве.
Первые испытания строительных материалов — оценку их
прочности — начали производить лишь в XIX в. До этого все
расчеты при проектировании и строительстве базировались на
накопленном строителями опыте и интуиции Поэтому, как пра-
вило, сильно завышался расход материалов на строительные кон-
струкции и даже при этом условии не всегда гарантировалась их
прочность. В России лаборатории по испытанию строительных
материалов появились в конце XIX в. Одну из таких лабораторий
возглавлял профессор НА Белелюбский (1845-1922), впоследст-
вии избранный президентом Международного комитета по испы-
танию строительных материалов Им были разработаны некото-
рые методы испытаний материалов (определение марки вяжу-
щих, оценки морозостойкости и др), которые вошли в совре-
менную практику испытаний строительных материалов.
В современных строительных лабораториях, оснащенных
сложными испытательными машинами и приборами, проводят-
ся испытания самых разнообразных по назначению, структуре и
составу материалов. В оборудование лабораторий строительных
материалов помимо традиционных испытательных приборов и
машин (весов, измерительных приборов, прессов, разрывных ма-
шин) входят новейшие приборы, например, ультразвуковые, по-
зволяющие определять прочность изделий без разрушения, ка-
меры погоды, с помошыо которых оценивается долговечность
материалов в разных климатических условиях и т.п.
Постоянное расширение номенклатуры строительных мате-
риалов находит отражение и в количестве испытаний, проводи-
мых строительными лабораториями
Раздел первый
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТРОЛОГИИ,
СТАНДАРТИЗАЦИИ, АППАРАТУРЕ
И МЕТОДАХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ
СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ГЛАВА 1 МЕТРОЛОГИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ
Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обес-
печения их единства и способах достижения требуемой точно-
сти. Метрология базируется на комплексе терминов и понятий,
главные из которых приводятся ниже.
Физическая величина — свойство, в качественном отноше-
нии общее многим физическим объектам, но в количественном
отношении индивидуальное для каждого объекта. Физическими
величинами являются длина, масса, плотность, сила, давление и
ДР-
Единице физической величины по определению присвоено
числовое значение, равное I. Например, масса I кг, сила 1 Н,
давление 1 Па. Единицы одной физической величины в различ-
ных системах единиц могут различаться по размеру, например
для силы 1 кгс » 10 Н.
Значение физической величины ~ численная оценка физи-
ческой величины конкретного объекта в принятых единицах
Техническими измерениями называется определение значе-
ний различных физических величин специальными техниче-
скими методами и средствами. При лабораторных испытаниях
используют измерения геометрических размеров, массы, темпе-
ратуры, давления, силы и др. Важнейшие требования, предъяв-
ляемые к техническим измерениям, — единство и точность из-
мерений.
Единство измерений — состояние измерений, когда их ре-
зультаты выражены в узаконенных единицах и погрешности из-
мерений известны с заданной вероятностью Единство измере-
ний необходимо, чтобы можно было сопоставлять результаты
измерений, выполненные в разных местах, в различное время, с
помощью разнообразных приборов
Точность измерений — качество измерений, отражающее
близость результатов к истинному значению измеряемой вели-
чины.
Значение физической величины, полученное при измере-
нии, Хцзм, находят по формуле = А/и, где А — численное
значение; и — единица физической величины
В метрологии различают истинное и действительное значе-
ния физических величин.
Истинное значение физической величины идеальным обра-
зом отражает в качественном и количественном отношении со-
ответствующие свойства объекта Истинное значение свободно
от ошибок измерения. Так как все значения физической вели-
чины находят опытным путем и они содержат ошибки изме-
рений. то истинное значение остается неизвестным.
Действительное значение физической величины находят
экспериментальным путем; оно настолько приближается к ис-
тинному значению, что для определенных целей может быть
использовано вместо него При технических измерениях значе-
ние физической величины, найденное с допустимой техничес-
кими требованиями погрешностью, принимают за действитель-
ное значение
Погрешность измерения — отклонение результата измере-
ний от истинного значения измеряемой величины. Поскольку
истинное значение измеряемой величины остается неизвест-
ным, на практике лишь приближенно оценивают погрешности
измерений, сравнивая результаты измерения со значением этой
же величины, полученным с точностью в несколько раз более
высокой. Например, погрешность измерения размеров образца
линейкой, которая составляет ±1 мм, можно оценить, измерив
образец штангенциркулем с погрешностью не более ±0,05 мм.
Различают погрешность абсолютную, выражаемую в единицах
измеряемой величины, и относительную, представляющую со-
бой отношение абсолютной погрешности к действительному
значению измеряемой величины.
Средства измерений — технические средства, используемые при
измерениях и имеющие нормированные метрологические свойст-
ва. Средства измерений делят на меры и измерительные приборы.
Мера — средство измерения, предназначенное для воспроиз-
ведения физической величины заданного размера (например,
гиря — мера массы).
6
Измерительный прибор — средство измерений, которое слу-
жит для воспроизведения измерительной информации в форме,
доступной для восприятия наблюдателем. Простейшие измери-
тельные приборы (например, линейка, штангенциркуль) назы-
вают измерительным инструментом.
Основные метрологические показатели приборов' цена де-
ления шкалы — разность значений измеряемой величины, соот-
ветствующая двум соседним отметкам шкалы, начальное и ко-
нечное значения шкалы — соответственно наименьшее и наи-
большее значения измеряемой величины, указанные на шкале;
диапазон измерений — область значений измеряемой величины,
для которой нормированы допускаемые погрешности.
Погрешности измерения — результат взаимного наложения
ошибок, вызываемых различными причинами: погрешностью
самих измерительных приборов, погрешностями, возникающи-
ми при пользовании прибором и считывании результатов изме-
рений, и погрешностей от несоблюдения условий измерения.
При достаточно большом числе измерений среднее арифме-
тическое результатов измерений приближается к истинному
значению, а погрешность уменьшается.
Иногда при измерениях появляется так называемая грубая
погрешность измерения, которая существенно повышает по-
грешность, ожидаемую при данных условиях. Результаты изме-
рений, содержащие грубые погрешности, исключают из рас-
смотрения как недостоверные.
Средства измерений выбирают таким образом, чтобы их до-
пускаемая погрешность в заранее установленных условиях при-
менения, т.е. с учетом всех дополнительных погрешностей, не
превышала погрешности, установленной стандартом или техни-
ческими условиями (ТУ) на данный вид измерения (испытания)
материала. Применять средства измерения, погрешность которых
значительно ниже требуемой стандартом, нерационально, особен-
но при комплексном испытании материала, когда другие измерения
проводятся с большей погрешностью Например, измерение мас-
сы и объема пробы материала при расчете его плотности нужно
выполнять средствами измерения, дающими приблизительно
одинаковую относительную погрешность.
Единство измерений обеспечивается установлением единиц
измерений и разработкой их эталонов На XI Генеральной кон-
ференции по мерам и весам (1960) была принята Международ-
ная система единиц (СИ), которая заменила сложную совокуп-
ность систем единиц и отдельных внесистемных единиц, ело-
жившихся на основе метрической системы мер. В России СИ
принята в качестве стандартной, а в области строительства ее
применение регламентировано СН 528-80 «Перечень единиц
физических величин, подлежащих применению в строительст-
ве». Переход на новую систему единиц в условиях сложного хо-
зяйства пашей страны в короткие сроки невозможен, поэтому
до настоящего времени в части технической документации, в
шкалах приборов и аппаратов используют старые единицы фи-
зических величин
1.2. Допуски
Допуск — допускаемое отклонение числовой характеристики
какого-либо параметра от его номинального (расчетного) значе-
ния в соответствии с заданным классом точности. Допуск зада-
ют на геометрические размеры деталей и изделий, на механиче-
ские. физико-химические и другие величины (например, проч-
ность, твердость, химический состав)
Допуски указывают в стандартах, технических требованиях
или чертежах изделий в виде двух предельных размеров (наи-
большего и наименьшего), между которыми находится действи-
тельный размер, т. е. размер, определяемый измерением. Вместо
предельных размеров в технической документации обычно ука-
зывают номинальный размер, полученный при расчетах данного
изделия, и два предельных отклонения — верхнее и нижнее,
равные соответственно алгебраической разности наибольшего и
наименьшего предельных размеров и номинального размера
Например, при определении стандартной консистенции гипсо-
вого теста (ГОСТ 23789-79) диаметр расплыва теста должен
быть (180 ±5) мм; отклонение размеров керамического кирпича
по длине составляет не более ±5 мм, а по ширине — ±4мм
(ГОСТ 530-95)
Допуски устанавливают для поддержания необходимого ка-
чества материалов, изделий и взаимозаменяемости деталей и
сборочных единиц машин, аппаратов и сооружений.
Взаимозаменяемость — свойство одинаковых деталей и сбороч-
ных единиц, позволяющее производить сборку или заменять их
без предварительной подгонки. Взаимозаменяемость имеет боль-
шое народнохозяйственное значение и является одной из предпо-
сылок организации массового и крупносерийного производства
В строительстве проблема взаимозаменяемости особенно
остро встала в период развития сборного строительства, когда
различные детали и изделия одного здания или сооружения
производятся разными предприятиями. В этом случае качест-
венный монтаж зданий возможен лишь при обеспечении взаи-
мозаменяемости и соблюдении требуемых допусков
1.3. Стандартизация и контроль качества продукции
Сущность стандартизации. «Деятельность, заключающаяся в
нахождении решений для повторяющихся задач в сфере науки,
техники и экономики, налрааленная на достижение оптималь-
t ной степени упорядочения в определенной области» — так оп-
I ределяется сущность стандартизации в ГОСТ 1.0-85.
Стандарт — документ, устанавливающий комплекс норм,
правил и требований к объекту стандартизации Стандарт разра-
В батываюг и утверждают компетентные органы, после утвержде-
ния он приобретает силу закона
Стандарты устанавливаются на все виды массовой и серий-
В ной продукции Они предусматривают типы, виды, марки и
В размеры изделий и материалов, а также методы испытаний,
Н правила упаковки, хранения и транспортирования. Процесс ус-
И гановления и применения стандартов — стандартизация; она
В основывается на объединенных достижениях науки, техники и
. практического опыта и определяет основу не только настояше-
И го, но и будущего развития. Стандартизация способствует улуч-
I шению качества продукции, повышению уровня унификации и
I взаимозаменяемости, развитию автоматизации производствен-
И ных процессов, росту эффективности эксплуатации и ремонта
И изделий
Развитие государственной стандартизации начинается в годы
I первых пятилеток. Первый Общесоюзный стандарт (ОСТ-1)
И был принят в 1926 г. В послевоенные годы создается Междуна-
I родная система стандартизации Россия — член Международной
В организации по стандартизации (ISO), объединяющей более 70
И стран. В настоящее время в России действуют стандарты трех
В категорий: государственные (ГОСТ) - на всей территории Рос-
I сии и для всех областей народного хозяйства, отраслевые (ОСТ) -
I для предприятий и организации данной отрасли (например, про-
И мышленности строительных материалов), и предприятий (ТУ) —
И технические условия Каждый стандарт имеет номер с указани-
" см года вступления в силу
При составлении ГОСТов учитываются международные стан-
Ш дарты, разрабатываемые ISO
9
Объектами стандартизации в области строительства служат
материалы, изделия и конструкции, санитарно-техническое и ин-
женерное оборудование зданий, здания и сооружения, строи-
тельная оснастка и инструмент.
Стандартизируется не вся производимая продукция, а лишь
та ее часть, которая предназначена для массового производства
и применения.
На каждый объект стандартизации разрабатывают несколько
видов стандартов (иногда их объединяют в один стандарт). Для
строительных материалов и изделий создают стандарты типа
«общие технические требования», «технические условия» и «ме-
тоды испытаний». Стандарты на методы испытаний и контроль
качества необходимы потому, что каждому показателю качества
продукции, включенному в стандарты «технические требования»
и «технические условия», должен соответствовать единый метод
оценки этого показателя Только в таком случае можно полу-
чить объективные данные о качестве продукции, выпускаемой
различными предприятиями, и оценить ее соответствие требо-
ваниям стандарта.
Унификация — один из методов стандартизации в современ-
ном индустриальном строительстве. Под унификацией подразу-
мевают приведение различных видов продукции и средств ее
производства к минимально возможному числу типоразмеров,
марок, форм. Унификация в строительстве состоит в том, что
группу близких по размерам изделий или конструкций одного
назначения заменяют одним унифицированным Это, например,
относится к конструкциям фундаментов, перекрытий, лестниц,
санитарно-технических узлов и т. п. •
Унификация возможна только на основе ранее проведенной
стандартизации, она дает существенный экономический эффект
на всех стадиях строительства — от проектирования до монтажа
зданий.
Стандартизация дает ближайшую перспективу развития про-
изводства того или иного материала, обязывая все предприятия
повышать качество своей продукции до уровня передовых.
Контроль качества продукции. Эффективное действие стан-
дартов невозможно без всестороннего контроля, начиная от
проверки качества сырьевых материалов до контроля готовой
продукции. И здесь большая роль принадлежит стандартизации,
даюшей эффективные научно обоснованные и объективные ме-
тоды испытаний материалов и изделий.
К)
Испытание материалов и изделий и контроль технологиче-
ских режимов производства выполняют в лабораториях и отде-
лах технического контроля (ОТК).
Основные виды производственного контроля на предпри-
ятиях стройиндустрии, входной, операционный, приемочный и
инспекционный. Объектами контроля служат’ качество сырье-
вых материалов, качество труда, соблюдение технологических ре-
жимов и качество готовой продукции. Весь контроль осуществ-
ляется на основании требований стандартов.
Входному контролю подвергают сырьевые материалы, по-
луфабрикаты, элементы технологического оборудования. Кон-
троль материалов выполняет лаборатория
Операционный контроль — проверка соблюдения норма-
тивных требований, реализуемых в ходе .выполнения той или
иной технологической операции. Цель контроля — обнаружение
и устранение дефектов в процессе изготовления изделий. Его
осуществляют персонал цеха и ОТК.
Приемочный контроль проводят лаборатория и ОТК на го-
товой продукции и реже на полуфабрикатах. Контролю подвер-
гают каждое изделие или конструкцию, а при производстве ма-
териалов и мелкоштучных изделий (вяжущие материалы, кир-
пич) берут пробы от каждой партии материала, причем размер
проб и правила их отбора указываются в стандарте.
Инспекционный контроль — особый вид контроля, цель ко-
торого — получение информации о выполнении намеченных
мероприятий по повышению качества продукции. Контроль
производят по специальному графику, утвержденному руковод-
ством предприятия, комиссией с привлечением работников ла-
боратории
Контрольные вопросы
I. Какая разница межд> понятиями «физическая величина» и «значение
физической величины*’’ 2. С какой целью вводят стандарты на материалы и ме
тоды их испытаний9 3. Какие виды контроля установлены на предприятиях
стройиндустрии и какие цели они преследуют9
ГЛАВА 2 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
И АППАРАТУРА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
2.1. Инструменты для измерения линейных размеров
Для измерения линейных размеров образцов материалов и
изделий в лабораториях используют металлические линейки,
штангенинструмент, измерительные головки и оптико-механи-
ческие приборы
Металлические измерительные линейки (ГОСТ 427-75*) из-
готовляют с одной (рис. 2 1,о) или двумя шкалами (рис. 2.1, б) с
верхними пределами измерений от 150 до 1000 мм. Шкала лине-
ек имеет длину делений 1 мм, реже 0,5 мм Началом шкалы ме-
таллических линеек служит торцовая грань, перпендикулярная
продольному ребру линейки
Штрихи делений линеек расположены строго перпендику-
лярно продольному ребру линейки. Каждый сантиметровый
штрих шкалы линейки снабжен числовым обозначением, указы-
вающим расстояние в сантиметрах от этого штриха до начала
шкалы.
Штангенинструмепты — инструменты для измерения и раз-
метки, в которых повышенная точность измерения достигается
использованием специального приспособления — нониуса. Ос-
новной вид штанге ни нстру мента — штангенциркули (ГОСТ
166-80*). Штангенциркули выпускают четырех типов- ШЦ-1,
ШЦТ-1, ШЦ-11 и ШЦ-111, различающихся пределами измере-
ний (от 0...I25 до 800...2000 мм) и ценой шкалы нониуса (0,1 и
0,05 мм)
Штангенциркуль (рис. 2 2) представляет собой штангу 1, на
которую нанесена шкала с ценой деления 1 мм. С одной сторо-
ны штанга заканчивается неподвижной измерительной губкой 2.
Вторая подвижная измерительная губка находится на рамке 3,
скользящей по штанге. Рамка может быть закреплена в любом
|||||||1Л[Ш1|||||р1|||1Ш||||||11Ц!111,|Ии(11Щ1111и отл
L, I 2 3 4 5 Л)) 26
Рис 2.1 Металличе-
ские измерительные ли-
нейки
с — с одной шкалой; б —
с двумя шкалами
Рис 2.2. Штангенциркули:
я — с глубиномером, б - с микрометрической подачей, 1 - штанга; 2 - губки; 3 —
рамка, 4 - зажимный винт, 5 — нониус; 6 - глубиномер, 7- микрометрическая
положении винтом 4. На рамке расположена шкала, называемая
нониус 5. Штангенциркули могут быть снабжены глубиномером
6 (рис. 2.2, а). Для точной установки губок некоторые штанген-
циркули имеют микрометрическую подачу 7 (рис. 2 2, б).
Нониус штангенциркуля — равномерная шкала с пределом из-
мерения, равным цене деления основной шкалы, т.е. 1 мм. Но-
ниус штангенциркуля ШЦ-1 (рис 2.3) разделен на 10 частей,
каждая длиной 0,9 мм, т. е на 0,1 мм короче, чем длина деления
основной шкалы. При плотно сдвинутых губках штангенцирку-
ля нулевые штрихи основной шкалы и нониуса совпадают
(рис. 2.3, а). Если губки раздвинуть на 0,1 мм, то со штрихом
основной шкалы совпадает первый штрих нониуса, если раз-
двинуть на 0,2 мм, то — второй штрих нониуса, и т.д. Таким об-
разом, значение измеряемой длины в целых миллиметрах опре-
деляют по основной шкале штангенциркуля (по штриху 0 но-
ниуса), а десятые доли миллиметра определяют по штриху но-
ниуса, совпадающему со штрихом основной шкалы. На рис. 2.3, б
и в показаны шкалы штангенциркуля, когда измеряемые разме-
ры равны 7,0 и 7,6 мм.
Микрометры (ГОСТ 6507-78*) — инструменты для наружных
измерений изделий, представляющие собой металлическую ско-
бу / (рис. 2.4), на которой с одной стороны расположена непод-
Линсйка
Рис 23 Взятие отсчет.» по но-
ниусу штангенциркуля ШЦ-1
я — 0.0 мм, б — 7,0 мм « — 7,4 мм
Нониус я
13
вижная 2, а с другой - подвижная 3 измерительные пятки. Из-
меряемое изделие помещают между пятками микрометра и вра-
щением барабана микрометрической головки 5 зажимают- между
ними Для того чтобы усилие, с которым измеряемое изделие за-
жимается пятками, было постоянным и не превышало установ-
ленного значения, в микрометрическую головку встроено пру-
жинное устройство - трещотка
Высокая точность измерения микрометром обеспечивается
поступательным движением подвижной пятки 3, которое осу-
ществляется микровинтом с шагом 0,5 мм, т.е. при одном обо-
роте барабана пятка перемешается на 0,5 мм. На стебле 6 мик
рометра нанесена шкала с ценой деления, равной шагу микро-
винта, т.е. 0,5 мм. Для удобства отсчета четные и нечетные
штрихи шкалы нанесены по разные стороны продольного
штриха. На коническом срезе барабана нанесена круговая шка-
ла с числом делений 50. При одном обороте барабан, так же как
и пятка, перемешается вдоль стебля на 0,5 мм, поэтому цена
деления круговой шкалы барабана составляет: 0,5 мм : 50 =
= 0,01 мм. Перед измерением микрометры проверяют, соединяя
неподвижную и подвижную пятки или зажимая между ними
прилагаемый к микрометру эталон. У правильно отрегулирован-
ного микрометра нулевой штрих круговой шкалы барабана дол-
жен совпадать с продольным штрихом основной шкалы.
При измерении изделие помешают без перекоса между под-
вижной и неподвижной пятками и вращают головку 5 до тех
пор, пока она не станет проворачиваться Ближайший штрих к
краю барабана определяет число делений шкалы, заключаюшее-
• стопорный винт. 5 - микрометрическая головка. 6 — стебель
ся в измеряемом размере К отсчету по основной шкале прибав-
ляют отсчет по круговой шкале, равный произведению цены
деления 0,01 мм на число делений, которое определяется по
продольному штриху на стебле. На рис. 2.4 показано положение
шкал микрометра, когда измеряемый размер равен 16,03 мм.
Измерительные головки (индикаторы) — приборы часового
типа, устанавливаемые на измеряемый объект. Используются
при испытаниях строительных материалов и изделий для из-
мерения деформаций под действием нагрузки, температуры и
других факторов.
Оптико-механические приборы (оптиметры, интерферомет-
ры, измерительные микроскопы и др.) предназначены для вы-
сокоточных измерений малых размеров Принцип действия оп-
тико-механических приборов основан на дифференциальном
методе измерения.
При этом в оптическое устройство встроена шкала, с помо-
щью которой оценивается размер объекта, наблюдаемого в силь-
но увеличенном виде. Оптический микроскоп, применяемый при
определении твердости металлов, описан в п. 19.3.
2.2. Приборы для взвешивания
Общие сведения. Для определения массы используют весы —
прибор, на котором масса материала оценивается по действую-
щей на него силе тяжести. По пределам взвешивания и точно-
сти выпускают весы различных типов: аналитические, техниче-
ские, торговые, почтовые, автомобильные и др. По принципу
действия весы бывают рычажные, пружинные, торсионные (кру-
тильные), электромеханические.
Большинство современных весов, как и самые древнейшие,
рычажного типа. Действие таких весов, основная деталь кото-
рых — коромысло, основано на законе равновесия рычага, когда
сумма моментов сил относительно точки опоры для случая рав-
новесия равна 0. Точка опоры коромысла может находиться по-
средине (равноплечие весы) или быть смешена относительно
середины (разноплечие весы). На разноплечих весах, например
медицинских, почтовых, автомобильных, с помощью гирь не-
большой массы можно взвешивать тела массой во много раз
большей, чем масса гирь.
Разновидность рычажных весов — квадрантные весы, в кото-
рых роль противовеса играет отклоняющийся наподобие маят-
ника груз. В таких весах меняется плечо рычага, а масса проти-
15
вовеса остается постоянной- Наиболее распространенный тип
квадрантных весов — настольные торговые циферблатные весы.
В лабораториях строительных материалов применяют почто-
вые, торговые, технические и реже аналитические весы.
Почтовые платформенные весы — весы с коромысловым
шкальным указателем и пределом взвешивания от 2,5 до 50 кг,
используют для взвешивания материалов и изделий большой
массы, если при этом не нужна большая точность взвешивания.
Массу тел с погрешностью до 1 г определяют на настольных
торговых гирных и циферблатных весах
Горные весы — относятся к рычажным равноплечим весам.
Они могут быть с открытым и закрытым механизмом, с двумя
съемными чашками (или грузоприемными площадками): од-
ной — для гирь, другой — для груза. Г ирные весы выпускают с
пределами взвешивания наибольшим от 2 до 20 кг и наимень-
шим от 20 до 100 г. К весам придается соответствующий набор
гирь
Циферблатные весы. Циферблатные весы с квадрантным
механизмом (рис. 2.5) выпускают марок ВЦП-2, ВЦП-10 и
ВЦП-20 (табл. 2 1). Тела с массой, большей чем максимальное
значение шкалы циферблата, взвешивают с помошыо дополни-
тельных гирь, устанавливаемых на грузовую площадку 1 Чувст-
вительность циферблатных весов такова, что изменение нагруз-
Р и с 2 6 Технические коромысловые
двухчашечные весы.
Таблица 21 Основные параметры циферблатных весов
Наименование ВЦП-2 ВЦП-№ ВЦП до
Пределы швешикдния, кг наибольший 2 10 20
наименьший 0.02 0.04 0,10
Наибольший предел взвешивания по 100 200 1000 1000
ЦегГа деления шкалы, г 1 3 5 5
км на величину, равную цене деления циферблата, вызывает
смешение стрелки на одно деление при любой допустимой на-
грузке.
Лабораторные технические весы. Основную часть взвеши-
ваний в лабораториях производят на технических лабораторных
весах, которые выпускают различных типов и марок с верхним
пределом взвешивания от 20 г до 50 кг при относительно малой
погрешности — от Одо 500 мг соотве1ственно. Технические весы —
прибор высокого класса точности, поэтому работа с ними тре
бует предельной аккуратности По конструкции различают тех-
нические весы коромысловые двухчашечные и квадрантные с
одной грузовой плошалкой
Технические коромысловые двухчашечные весы изображены
на рис. 2.6. На коромысле / на призмах подвешены обоймы 2,
соединенные тягами 4 с чашками 6. Перед началом взвешива-
ния проверяют весы и при необходимости их регулируют. Для
этого винтами 7устанавливают отвес 12 строго перпендикуляр-
но. Затем, открыв арретир 9, проверяют уравновешенность ве-
сов; стрелка ненагруженных весов должна указывать на нулевое
деление шкалы 10 или отклоняться (колебаться) от него на рав-
ные расстояния Если это условие не выполняется, то переме-
щением (вращением) грузов 3 стрелку Ц приводят в нулевое
положение В нерабочем состоянии коромысло весов всегда
должно быть установлено на опоры поворотом рукоятки арре-
тира 9.
Технические квадрантные весы (рис. 2 7, а) более удобны в
работе, чем коромысловые, так как менее подвержены полом-
кам, не требуют разновеса и обеспечивают высокую скорость
взвешивания. Значение массы взвешиваемого груза определяют
по световой шкале примерно через |0с после его наложения на
чашку весов.
Груз, помещенный на чашку / весов (рис 2 7, 6), через приз-
му давит на левое (меньшее) плечо рычага 3, заставляя откло-
2 - 3644
I
I
I
I
I
I
I
11
11
I
пяться тяжелый груз (квадрант) 5. Изменение положения рыча-
га фиксируется шкалой 4, с которой световым пучком 6 с по-
мощью системы зеркал показания передаются на экран в увели-
ченном виде
Квадрантные весы выпускают марок ВЛТК-20г, ВЛТК-500г,
ВЛТК-2кг и ВЛТК-5кг с погрешностью взвешивания соответст-
венно не более 10 и 100 мг, 10 и 1г.
Лабораторные аналитические весы. Такие весы применяют
для особо точных взвешиваний при количественном химиче-
ском анализе, а также при испытании образцов малой (менее
1 г) массы Аналитические весы марки ВЛА-200г-М позволяют
взвешивать навески до 200 г с погрешностью не более 0,1 мг, а
микроаналитические ВЛМ-1г — навески до 1 г с погрешностью
не более 0,01 mi.
Большинство аналитических весов по принципу действия
аналогичны техническим коромысловым весам, но отличаются
большей точностью изготовления, способом нагружения малым
разновесом с помощью гирь-рейтеров и наличием демпферов —
механизмов, гасящих колебания коромысла. Работа с аналити-
ческими весами требует специальных навыков и строжайшего
соблюдения правил взвешивания. К взвешиванию на аналити-
ческих весах допускаются лица, прошедшие специальную под-
готовку.
Правила работы с весами. Перед взвешиванием определяют
минимальную точность взвешивания, необходимую для данного
испытания. Взвешивание (как и любое другое измерение) с неоп-
равданно высокой точностью — такая же грубая ошибка, как и
18
недостаточная точность работы Например, при большинстве
испытаний строительных материалов допустимая относительная
погрешность находится в пределах от 1 до 0,1%; в таком случае
абсолютная погрешность для образца массой около 100 г будет
1...0.1 г, и взвешивание нужно проводить не на аналитических,
а на технических весах
Запрещается превышать максимальную грузоподъемность
весов.
Перед взвешиванием проверяют готовность весов к работе:
устанавливают их по уровню, выверяют нулевое положение
стрелки. Взвешиваемый предмет помещают на левую чашку ве-
сов, а разновес - на правую. Не допускается взвешивать какие-
либо вещества непосредственно на чашке весов. Инертные ве-
щества взвешивают в сосудах или на листах бумаги. Твердые
гигроскопичные и летучие вещества, а также жидкости взвеши-
вают в плотно закрывающихся сосудах.
Технические и аналитические весы всех марок имеют арре-
тир - приспособление для жесткого фиксирования коромысла
весов. Открывать арретир можно только в момент взвешивания
При открытом арретире запрещается добавлять или убав-
лять взвешиваемое вещество или разновес, а также прика-
саться к коромыслам и чашкам. Рукоятку арретира поворачи-
вают плавным движением. При подборе разновесок, пока чаш-
ки весов не уравновешены, арретир открывают не до отказа, а
лишь настолько, чтобы можно было отметить, куда отклоняется
стрелка.
Весы и точный разновес оберегают от неблагоприятных внеш-
них воздействий (вибрации, повышенной влажности, действия
агрессивных веществ) Не разрешается без особой необходимо-
сти переставлять весы. Технические и аналитические весы обыч-
но устанавливают на специальный фундамент, не связанный с
| полом помещения, на кронштейны, заделанные в капитальную
| стену, или на амортизирующую подставку. Рядом с весами не
| следует помешать другие приборы.
| Запрещается взвешивать предметы, температура которых от-
личается от комнатной, так как это приводит к искажению ре-
зультатов.
| Разновес к точным весам (техническим и аналитическим)
следует содержать в чистоте. Гирьки не разрешается брать рука-
ми, это делают пинцетом. Каждая гирька, если ею в данный
момент не пользуются, должна находиться в отведенном для нее
1незде в специальном ящике Помешать гирьки даже временно
•>. 19
на стол или подставку весов запрещается. Нельзя также остав-
лять разновес на весах после окончания взвешивания.
2.3. Приборы для измерения температуры
Общие сведения. Для измерения температуры в лаборатори-
ях строительных материалов применяют главным образом жид-
костные термометры, реже манометрические, термоэлектриче-
ские и термометры сопротивления.
В СИ принята температурная шкала Кельвина, в которой
температура отсчитывается от абсолютного нуля температур.
Точка плавления льда по шкале Кельвина равна 273,15 К, точка
кипения воды — 373,15 К. Так же как в шкале Цельсия, эти
температуры отличаются на 100°, поэтому фактически единица
шкалы Цельсия равна единице шкалы Кельвина. Пересчитыва-
ют температуры из одной шкалы в другую по формуле
t DC = Т К - 273,15 При испытании строительных материалов
применяют обычно шкалу Цельсия.
Жидкостные термометры. Термометры, действие которых ос-
новано на тепловом расширении жидкости (ртути, спирта, пен-
тана и др.), служат для измерения температур в интервале от
-200 до +750 °C.
Жидкостные термометры представляют собой стеклянный
резервуар с припаянным к нему стеклянным капилляром. Жид-
кость полностью заполняет резервуар и часть капилляра. При
изменении температуры объем жидкости меняется, вследствие
чего ее уровень в капилляре поднимается или опускается на ве-
личину, пропорциональную изменению температуры. Благодаря
малому диаметру капилляра даже небольшое изменение объема
жидкости заметно меняет ее уровень в капилляре.
В качестве термометрического вещества, заполняющего тер-
мометр, для измерения температур выше 30 °C чаще всего при-
меняют ртуть, которая находится в жидком состоянии в боль-
шом интервале температур (от -39 до 4-357 °C). Для измерения
температур ниже -30 °C обычно используют подкрашенный
спирт
По конструкции жидкостные термометры бывают
трех типов, палочные, с аложенной шкалой и с прикладной на-
ружной шквлой.
Палочные термометры (рис. 2.8, а) — это массивные капил-
лярные трубки, на внешней поверхности которых нанесена шка-
ла.
20
Рис 28 Жидкостные тер-
мометры
Рис 29 Технические стеклянные ртутные
термометры-
шкалой в - с прикладной шкалон
У термометров с вложенной шкалой (рис. 2.8,6) внутри
стеклянной оболочки заключена капиллярная трубка, а позади
нее - шкальная пластина из непрозрачного стекла белого цвета.
Шкальная пластина в нижней части опирается на сужение обо-
лочки, а в верхней — припаяна к внутренней стороне оболочки
Пластина может быть закреплена и другим способом. Капил-
лярная трубка крепится к шкальной пластине тонкой проволо-
кой из нержавеющего металла
Термометры с прикладной наружной шкалой (рис. 2.8, в)
представляют собой массивную пластину из пластмассы, дерева
или металла, с нанесенной на нее шкалой, к которой прикреп-
лен капилляр с резервуаром. Чтобы предохранить жидкостные
термометры от разрушения при случайном перегреве, в верхнем
конце капилляра предусмотрено расширение (запасной ре-
зервуар) или выступающая за пределы градуированной шкалы
часть капилляра, допускающая перегрев не менее чем на 20 °C
Отметки шкалы нанесены в виде штрихов, перпендикуляр-
ных оси капилляра. Цена деления шкалы термометра от 10 до
0.01 °C Для удобства пользования и обеспечения высокой точ-
21
ности измерения термометры изготовляют с укороченной шка-
лой Наиболее точные термометры имеют на шкале точку О °C
независимо от нанесенного на ней температурного интервала.
Общий недостаток жидкостных термометров — значительная
тепловая инерция и не всегда удобные для работы габариты.
По назначению жидкостные термометры бывают
различных видов В строительных лабораториях чаше всего при-
меняют стеклянные лабораторные и технические ртутные тер-
мометры и жидкостные (нертутные) термометры.
Стеклянные ртутные лабораторные термометры, приме-
няемые для измерения температур в интервале от —30 до
+500 °C, бывают палочные и с вложенной шкалой. Промыш-
ленность выпускает 30 видов лабораторных термометров с ин-
тервалом температур 100 и 50 °C и ценой деления шкалы от 2 до
0.1 °C
Стеклянные ртутные термометры для точных измерений
рассчитаны на узкие пределы измерений. Изготовляют их
обычно палочными В зависимости от точности измерений тер-
мометры выпускают четырех групп: 1, II, III, IV с ценой деле-
ния шкалы соответственно 0,01, 0,02; 0,05; 0,1 °C.
Стеклянные технические термометры предназначены для
измерения температур в интервале от -90 до 600 °C. По форме
эти термометры (рис. 2.9) могут быть прямые (П) и угловые (У).
В термометры вложена шкальная пластина, закрепляемая сверху
пробкой Промышленность выпускает 12 видов технических
термометров, отличающихся пределами измерения. Термометры
используют дня измерения температуры в сушильных шкафах,
термостатах, холодильных камерах и других установках. Для
этого термометр погружают узкой нижней частью на требуемую
глубину, а верхняя часть находится снаружи.
Стеклянные жидкостные (нертутные) термометры слу-
жа! для измерения температур в интервале от -200 до +200 °C. В
качестве термометрической жидкости в них используют органи-
ческие вещества- этиловый спирт, пропан, керосин и т. п. Жид-
костные термометры выпускают палочные, с аложенной и при-
кладной шкалами
Правила пользования жидкостными термометрами. Термомет-
ры хранят в футлярах, избегая резких толчков и изменений тем-
пературы. Обязательные условия правильной работы жидкостных
термометров — непрерывность и равномерность движения термо-
метрической жидкости в капилляре. Она нс должна оставлять
следов на стенках капилляров и ее столбик не должен рваться.
22
Для измерения температуры выбирают термометр с соот-
ветствующими пределами измерений. Например, температуру от
10 до 40 °C можно определить термометром с пределами изме-
рений от 0 до 50°C. При измерении температуры в тепловых
приборах (сушильных шкафах, термостатах) верхний предел шка-
лы термометра должен превышать температуру, которая может
быть создана в приборе. В противном случае расширяющаяся
ртуть может разорвать капилляр, и термометр придет в негод-
ность.
Отсчет по шкале термометра снимают в тот момент, когда
прекращается перемещение столбика жидкости относительно
шкалы. Термометр при считывании показаний нельзя извлекать
из среды, в которой измеряется температура, так как его пока-
зания при этом изменяются.
Для наблюдения за температурой воздуха в помещении тер-
мометр помещают на внутренней стене или перегородке поме-
щения так, чтобы на него не действовали прямые солнечные
лучи, нагревательные или охлаждающие приборы. При измере-
нии температуры воздуха термометр всегда должен быть сухим
Влажный термометр за счет испарения с его поверхности воды
охлаждается и показывает меныцую температуру
Термоэлектрические термометры. Такие термометры вклю-
чают в себя термоэлектрический преобразователь (термопару),
преобразующий тепловую энергию в электрическую, и электро-
измерительный прибор (милливольтметр, потенциометр).
Термоэлектрический преобразователь состоит из двух после-
довательно соединенных (спаянных) меж-
ду собой разнородных электропроводящих
элементов (металлов или полупроводни-
ков). Если спаи 7, 2 термоэлектрического
преобразователя (рис. 2.10) имеют разные
температуры (Т\ * Гг), то в цепи термо-
элемента возникает термоэлектродвижу-
щая сила (ЭДС), значение которой зави-
сит от разности температур горячего / и
холодного 2 спаев. Поэтому при постоян-
ной температуре одного спая ЭДС может
служить показателем температуры другою
спая ЭДС термоэлектрических преобра-
зователей невелика и составляет несколь-
ко милливольт. Линейная (или близкая к
ней) зависимость ЭДС от разности темпе-
Р и с. 2 10 Схема тер-
моэлектрического тер-
мометра
«ши itixooeMcxr.i. 3 — мил-
ливольтметр
ратур спаев позволяет выполнять шкалу электроизмерительного
прибора, применяемого в комплекте с ним, не в милливольтах,
а непосредственно в градусах. Точность измерения температуры
термоэлектрическим термометром зависит от постоянства тем-
пературы холодного спая во время измерений Поэтому холод-
ный спай помешают в тающий лел, имеющий стабильную тем-
пературу О °C.
При измерении температуры термоэлектрическими термо-
метрами, широко применяемыми в промышленности, можно
вести автоматическую запись температуры с помощью элек-
тронного самописца (потенциометра); кроме того, ЭДС термо-
электрического преобразователя можно использовать для авто-
матического регулирования температуры. В лабораториях тер-
моэлектрические термометры применяют для измерения и регу-
лирования температуры в печах, в пропарочных и холодильных
камерах.
Для термоэлектрических термометров применяют термо-
электрические преобразователи (термопары) из различных ме-
таллов с определенными градуировочными характеристиками
(табл. 2.2).
Для изоляции проводников термопары применяют фарфоро-
вые трубки (соломку) или бусы, которые должны сохранять свои
изоляционные свойства при высоких температурах. Промыш-
ленные термопары защищены от вредного воздействия внешней
среды керамическими или металлическими (при температурах
ниже 1000 °C) чехлами
Термометры сопротивления. Действия этих приборов осно-
ваны на изменении электрического сопротивления металлов,
сплавов и полупроводников при изменении температуры. Чаще
всего применяют платиновые термометры, позволяющие изме-
рять температуру в пределах от -260 до +1060 °C, для более уз-
кого интервала температур (от -50 до +180 °C) используют мед-
ные термометры сопротивления.
Тлблииа 2 2. Основные типы термопар и их характеристики
Тип Материал термопар Пределы измерений при
ТПП Платиноролий (10 % родия) платима -20 ..1300
ТПР Платиноролий (30 % родия) - 300 1600
платиноролий (6 % родия)
ТХА Хромель-алюмель 50 1000
тхк Хромель-копель - 50 600
НС Сплавы НК-СА 300 (000
Ряс 2 12 Схема манометрическою термо-
/ — термометрический баллон. 2 — капю»ф. 3 — прули-
I’ и с 2.11 Термометр сопро-
тивления.
L Термометры сопротивления (рис. 2.11) выполнены в виде
каркаса / из фарфора, кварца или слюды с обмоткой 2 из пла-
тиновой, медной или какой-либо другой проволоки диаметром
0,05—0,2 мм, закрытой фарфоровой, стеклянной или металличе-
ской оболочкой 3 Термометры сопротивления так же, как и
термоэлектрические, самостоятельно не применяют — их ис-
пользуют в комплекте со вторичными измерительными устрой-
ствами, для подключения к которым термометр снабжен вывод-
ными концами 4.
Манометрические термометры. Действие этих термометров ос-
новано на изменении давления газа в замкнутом объеме при из-
менении его температуры При помещении термометрического
баллона 1 манометрического термометра (рис. 2.12) в измеряемую
среду давление газа в баллоне меняется. Соответственно оно ме-
няется и в полой манометрической пружине 3, сообщающейся с
баллоном капилляром 2. При этом пружина закручивается или
раскручивается, двигая стрелку вдоль температурной шкалы.
2.4. Приборы для измерения времени
' При испытании строительных материалов необходимо изме-
рять время продолжительностью от нескольких секунд до нс-
25
скольких часов и суток Для этого в лабораториях применяют
часы различных конструкций и секундомеры.
Настольные и настенные часы используют для измерения
промежутков времени около 1 ч и более.
Секундомеры служат для измерения малых отрезков времени
(от минут до долей секунды). В зависимости от количества
стрелок, способа управления стрелками, характера работы часо-
вого механизма и его калибра (размера) установлено 8 типов
секундомеров Самый распространенный тип секундомеров с
двумя стрелками: секундной и минутной, каждая из которых
имеет свой циферблат. При использовании секундомера учиты-
вают, что циферблат секундной стрелки может быть рассчитан
как на 30 с, так и на 60 с В строительных лабораториях обычно
применяют секундомеры со скачком стрелки 0,1 или 0,2 с. По-
грешность таких секундомеров за 30 мин работы в зависимости
от класса от 0.3 до ± I с.
Секундомер с одной секундной и одной минутной стрелка-
ми начинает работать при нажатии на пусковую кнопку. При
втором нажатии на кнопку секун-
домер останавливается, фиксируя
отмеренный отрезок времени.
При третьем нажатии секундная и
минутная стрелки возвращаются в
исходное положение, и секундо-
мер вновь готов к работе.
Секундомеры с двумя секунд-
ными стрелками имеют и две уп-
равляющие кнопки. Одна из се-
кундных стрелок вспомогательная
может отмерять промежуточные
отрезки времени путем включения
и выключения специальной кноп-
ки. Вторая — главная — измеряет
текущее время и останааливается
лишь при остановке секундомера
с помощью главной кнопки, фик-
сируя полное время испытаний
Периодичность подзавода се-
кундомеров при непрерывной ра-
боте 5...8 ч По степени зашиты
от внешних воздействий секундо-
меры могут быть обыкновенные.
водонепроницаемые, противоударные и антимагнитные. Прави-
ла обращения и техническая характеристика секундомеров при-
ведены н паспорте, прикладываемом к каждому секундомеру.
Песочные часы (рис. 2.13) применяют в строительных лабо-
раториях для отмеривания промежутков времени в пределах
0,5.. 20 мин с погрешностью не более 3. .30 с Принцип действия
таких часов заключается в том, что определенное количество мел-
кого однофракционного (с зернами одного размера) песка пере-
сыпается из верхнего стеклянного резервуара в нижний через
тонкое калиброванное отверстие. Для запуска таких часов их
переворачивают.
2.5. Лабораторная посуда и аппаратура из стекла и фарфора
При испытании строительных материалов применяют раз-
личную лабораторную посуду и аппаратуру из стекла и фарфора:
пикнометры, стаканчики для взвешивания (бюксы), эксикато-
ры, стаканы, воронки, колбы, цилиндры, измерительные мен-
зурки, тигли и др Стеклянную посуду изготовляют из прозрач-
ного бесцветного химико-лабораторного стекла; фарфоровую —
из технического твердого фарфора Фарфоровая посуда более
прочная и долговечная, чем стеклянная
Пикнометры — стеклянные приборы для определения плот-
ности жидкостей и твердых тел. Пикнометры изготовляют сле-
дующих типов ПМЖ — с меткой — для жидкостей (рис. 2.14, а);
П КЖ — с капиллярным отверстием в пробке — для жидкостей
(рис. 2.14, бу, ПТТ — с меткой — для твердых тел (рис. 2.14, в).
Чаше всего для определения плотности строительных материа-
лов (цемента, песка) применяют пикнометры типа ПТТ вме-
стимостью 10, 25 и 50 см3.
Штрихи и цифровые обозначения, нанесенные на пикно-
метр, должны быть четкими и хорошо видимыми.
Стаканчики для взвешивания (бюксы) изготовляют из стек-
ла с крышками на притертых шлифах, обеспечивающих герме-
тичность. Бюксы бывают двух типов: СВ - высокие (рис. 2.15, о)
и СН — низкие (рис. 2 15, б). Каждый тип бюксов изготовляют
четырех размеров
Герметичность бюксов проверяют следующим образом. Бюкс,
'предварительно промытый водой, соляной кислотой и снова
водой, затем высушенный до постоянной массы и взвешенный,
заполняют на 1/3 дистиллированной водой, плотно закрывают
крышкой и снова взвешивают. Бюкс с водой помещают на 16 ч
27
в эксикатор над свежепрокаленным хлористым кальцием или
концентрированной серной кислотой. Затем бюкс вынимают из
эксикатора, обтирают сухим чистым полотенцем и взвешивают.
Потеря массы в результате испарения воды не должна превы-
шать для бюксов (мг): СВ — 3, а СН — 5.
Бюксы используют всегда в паре с крышкой; для этого на
стаканчиках и крышках должны быть вытравлены или нанесены
несмываемой краской номера каждой пары.
Эксикаторы — толстостенные стеклянные сосуды большой
вместимости с герметично притертой крышкой. Эксикаторы
2 15 Стаканчики для взве-
шивания (бюксы).
28
Рис 2 16 Эксикаторы
используют для хранения высушенных проб материала и обес-
печения во время их хранения определенной влажности воздуха.
Для высушивания и сухого хранения образцов в нижнюю часть
эксикатора насыпают прокаленный безводный хлористый каль-
ций или нвливают концентрированную серную кислоту, кото-
рые интенсивно поглощают влагу' из воздуха. Образцы при этом
находятся в верхней части эксикатора на решетчатой вставке.
Если требуется создать среду с определенной влажностью, в
нижнюю часть эксикатора наливают водный раствор хлорида
натрия или разбавленной серной кислоты, необходимой для дан-
ного случая концентрации.
I Эксикаторы выпускают двух типов: вакуумные с краном и
высокой крышкой (рис. 2.16, д) и с низкой крышкой без крана
(рис. 2.16, б) внутренним диаметром от 100 до 250 мм.
I Эксикаторы должны быть герметичны. Для этого плоскость
[соприкосновения корпуса и крышки пришлифовывают и сма-
зывают вазелином Для проверки герметичности вакуумных эк-
|Сикаторов крышку и края корпуса смазывают вазелином, выка-
чивают из эксикатора воздух до остаточного давления 250...
400 Па, закрывают кран и оставляют в таком положении на
24 ч. По истечении указанного срока давление в эксикаторе
должно быть не более 6,6 кПа.
Лабораторные стаканы — стеклянные емкости цилиндриче-
ской формы Края стаканов ровно обрезаны перпендикулярно
[стенкам, слегка отогнуты и оплавлены. Выпускают стаканы как
с носиком, так и без него. Дно стакана должно быть плоское
или слегка вогнутое, чтобы стакан плотно стоял на ровной по-
верхности.
29
Стеклянные лабораторные стаканы выпускают двух типов:
высокие и низкие, отличающиеся соотношением диаметра и
высоты. Вместимость высоких стаканов от 100 до 1000 см3, низ-
ких — от 250 до 2000 см3. Стаканы должны быть хорошо отож-
жены и обладать термической стойкостью: в зависимости от ви-
да стекла они должны выдерживать перепад температур от 110...
240 до 20 “С.
Для изготовления стаканов повышенной химической стой-
кости и теплостойкости применяют кварцевое стекло.
Колбы — сосуды различной формы с узким горлом, изготов-
ленные из обычного стекла и
реже из кварцевого. Колбы вы-
пускают со шлифом на внутрен-
ней стороне горла (рис 2.17, а) и
без шлифа (рис 2 17, б); колбы
со шлифом имеют индекс KUJ —
конусный шлиф.
Меры вместимости, исполь-
зуемые для отмеривания различ-
ных объемов жидкости с необхо-
димой точностью, выпускают сле-
дующих видов: мерные колбы,
измерительные цилиндры, мен-
зурки, бюретки, пипетки, ворон-
ки и пробирки.
Мерные колбы изготовляют с
одной или двумя метками с при-
шлифованными пробками (рис.
2.18, а) или без пробок. Номи-
30
цельная вместимость мерных колб с одной меткой 5...2000 см3;
вместимость колб с двумя метками: 50. 55, 100.. 110 см3 и 200
220 см3.
Измерительные цилиндры изготовляют с носиком (рис.
2.18,6) и с пришлифованной пробкой, номинальной вместимо-
стью от 5 до 2500 см3. Шкалы на цилиндрах наносят не от его
дна, а от отметки, соответствующей 0,1 номинальной вместимо-
сти цилиндра. Градуировка шкал различна в зависимости от
I вместимости цилиндра.
Мензурки вместимостью от 50 до 1 000 см3 (рис. 2.18, е) изго-
l товляют с носиком, который обеспечивает слив жидкости без
I подтекания. На мензурке нанесена шкала, соответствующая
I вместимости мензурки. Точность отмеривания жидкости мен-
I зуркой меньше, чем измерительным цилиндром.
Бюретки — измерительные цилиндры малого диаметра со
I сливом снизу, предназначенные для точного отмеривания жид-
I кости. Бюретки (рис. 2.19) выпускают без крана (тип I) и с кра-
|ном (тип 11). На бюретках типа I устанавливают резиновый за-
Тип I Тип II Тип I Тип II
|| pt Г -JX @ г а б Рис 2 19 Бюретки 1 щ v 1 I i III у р Рис 2 20 Пипетки. - без делений с одной игметкон. б - без де- ений с двумя отелами о—г — с делениями 31
жим. На бюретках нанесена шкала, соответствующая их номи-
нальной вместимости, которая колеблется от 10 до 100 см3
Обычно цена деления бюреток не более 0,1 см3, что позволяет
отмеривать жидкость с большой точностью.
Бюретки устанавливают вертикально в штатив и наливают
жидкость через верхнее отверстие с помощью воронки. Для
точного отмеривания объема жидкость сначала наливают выше
начала шкалы, а затем, открывая зажим или кран, часть жидко-
сти сливают до начальной отметки шкалы. При этом заполняет
ся объем ниже крана или зажима жидкость из этого объема
входит в отмеряемый объем
Пипетки, предназначенные для отмеривания выливаемой и <
них жидкости, изготовляют двух типов: 1 — без делений вмести-
мостью от 0,5 до 200 см3 (рис. 2.20, о.б); 11 — с делениями вме-
стимостью от I до 15 см3 (рис. 2.20, а,б)- Пипетки без делении
имеют одну или две отметки. Чтобы пипетку наполнить, ее
нижний конец опускают в сосуд с жидкостью и, откачивая ре
зиновой грушей воздух через верхний конец, засасывают в пи-
петку жидкость. Жидкость набирают несколько выше предель-
ной отметки и быстро перекрывают верхнее отверстие смочен
ным в воде кончиком пальца. Ослабляя нажим пальца, совме-
щают уровень жидкости с меткой. Каплю жидкости, висящую
на кончике пипегки, осторожно снимают, так как она не входит
в измеряемый объем.
Для переливания воды из пипетки в другой сосуд верхнее от-
верстие открывают и дают жидкости свободно вытекать по стен-
ке сосуда. После того как жидкость вытечет, пипетку держат
прислоненной к стенке сосуда примерно 5 с, поворачивая ее во-
круг оси, и затем удаляют, не обращая внимания на оставшуюся
жидкость в нижнем ее конце, так как этот остаток уже был учтен
при определении объема пипетки при сс изготовлении.
При отмеривании заданного объема жидкости различными
мерами вместимости всегда придерживаются следующего пра-
вила. Так как на поверхности жидкости, налитой в узкий ци-
линдрический сосуд, образуется во-
гнутый мениск (для жидкостей, сма-
чивающих стекло), за уровень жид-
кости в сосуде принимают нижний
уровень мениска При этом глаза
наблюдателя должны находиться на
Уровень
Рис 2 21 Прием правильного УРОВНС касательной к нижней части
мениска (рис. 2.21).
определения объема жилкосги
(45 + 10)"
Рис 2 22. Стеклянные воронки-
Рис. 2 23 Стеклянные пробирки:
о- ПХ;б- ПКШ; в - ПГКШ
Стеклянные воронки из термически стойкого стекла изго-
товляют простые конусообразные с коротким и длинным стеб-
|лем (рис. 2.22, а); для фильтрования с шаром (рис. 2.22, б) и для
| порошков; делительные цилиндрические (рис. 2.22, в) и груше-
: видные вместимостью от 25 до 2000 см3; капельные вместимо-
I" стью от 10 до 500 см3.
Стеклянные пробирки выпускают различных типов: хими-
ческие ПХ (рис. 2.23, а) наружным диаметром D от 7 до 30 мм,
высотой Н от 40 до 270 мм; с ко-
Г нусными шлифами ПКШ (рис.
2.23, б) высотой Н от 40 до 210 мм
и вместимостью от 10 до 50 см3;
градуированные с конусными шли-
фами ПГКШ (рис. 2.23, е) вмести-
мостью от 5 до 25 см3.
Лабораторную фарфоровую по-
суду изготовляют различных ти-
пов: ступки с пестиками (рис. 2.24,
| о,б); тигли низкие (рис. 2.24, в) № 1—
6 вместимостью 2...125 см3 и вы-
сокие (рис. 2.24, г) № 1—5 вмес-
тимостью 3...90см3; стаканы (рис.
3 - 3644
WWW
2.24, д) № 1—9 вместимостью 25...4000 см3; чашки для выпарива-
ния (рис. 2.24, е) № 1~9 вместимостью 25...4000 см3; кружки с
носиком для хранения и перемешивания жидкостей (рис. 2.24, ж)
№ 1—5 вместимостью 250...2000 см3.
Лабораторная фарфоровая посуда термически стойкая: при
нагревании она не должна давать трещин и отколов глазури.
Кроме того, посуда обладает химической стойкостью к различ-
ным реагентам и постоянством массы при прокаливании (от-
клонение в массе не должно превышать 0,1 мг из расчета на 10 г
массы изделия), фарфоровая посуда покрыта глазурью, за ис-
ключением поверхностей, отмеченных на рис. 2.24 пунктиром.
2.6. Нагревательные приборы
В большинстве современных лабораторий в качестве источ-
ника теплоты широко используют электронагревательные при-
боры, характеризующиеся простотой и удобством регулирования
температуры нагрева (от комнатной до 1100 °C и выше) и отсут-
ствием открытого огня.
Электрические плитки (рис. 2.25, с) с закрытой спиралью
используют для нагрева различных сосудов (стаканов, колб), а
также в качестве нагревательного устройства в жидкостных, пес-
34
Р и с. 2.25 Электрические
погревательные приборы.
чаных и воздушных банях. Электроплитки обеспечивают нагрев
до температуры 350.. 400 СС. В некоторых конструкциях элек-
троплиток регулирование степени нагрева ступенчатое
Электрические водяные и паровые бани (рис. 2.25, б) служат
для нагрева и выпаривания растворов различных веществ при
мпературе до 100 °C. Водяная баня состоит из алюминиевого
суда, установленного на электроплитку. Сосуд оборудован от-
дной трубкой для контроля уровня волы в нем. Электрические
Пани, заполненные другими жидкостями (глицерином, маслом),
юзволяют проводить нагрев до более высоких температур, оп-
ределяемых тепловыми характеристиками жидкости. Жидкост-
ные бани обеспечивают равномерный нагрев и исключают воз-
можность перегрева материалов.
Песчаная баня (рис. 2.25, в) представляет собой электро-
Иитку с высокими бортами, заполненную прокаленным пес-
кпм. Благодаря тому, что теплота передается через песок, дости-
гается более равномерный и стабильный нагрев, чем на обыч-
ных электроплитках. Температура нагрева не выше 400 °C.
В воздушной бане (рис. 2.25, г) промежуточной средой меж-
ду нагревателем и нагреваемым объектом служит воздух. Темпе-
»тура нагрева до 300 °C
Электрические термостаты применяют в тех случаях, когда
обуется длительное время поддерживать строго определенную
ипературу нагреваемого объекта. Термостаты — это сосуды,
полненные водой и снабженные электронагревателем и насо-
эм, который обеспечивает постоянную циркуляцию воды. Тем-
’ 35
Рис. 2.28. Отбор
средней пробы сы-
пучего материала из
вернее результат ее испытания характеризует
свойства всей партии материала. Однако с
ростом объема выборки достоверность растет
медленнее, чем затраты труда и времени на
испытания Поэтому в стандартах на ма-
тери вл ы и изделия указаны определенные
научно обоснованные объемы проб (выбо-
рок), отбираемых от партии материала, и
размер самих партий материала. Например,
партией Песка считается полное количество
песка одного вида, одновременно отгружае-
мое потребителю железнодорожным транс-
портом или на барже. При отгрузке автомо-
бильным транспортом за партию песка при-
нимают его количество, отгружаемое за одну
смену.
От каждой партии материала отбирают
среднюю пробу — небольшое количество ма-
териала, соответствующее по своим физико-
механическим и химическим свойствам всей
партии. Размер средней пробы для каждого
материала также устанавливается соответст-
вующим стандартом. Отбор пробы от партии
производят тщательно, так как неправильно
взятая проба не даст действительной характе-
ристики материала или изделия, что может
привести к браку на производстве.
Среднюю пробу берут в виде отдельных
порций — частных проб — из разных мест и на разной глубине
(рис. 2 28). Особенно важно это для кусковых материалов (гра-
вия, щебня), бетонных и растворных смесей. Такие материалы
при транспортировании склонны к расслаиванию; при этом по
высоте материала его состав делается неодинаковым. Чем более
неоднороден по размерам частиц материал, тем больше порций
следует отбирать в среднюю пробу.
При поступлении сыпучих порошкообразных материалов
(цемента, гипса) в мешках пробу берут либо от каждого мешка
(при небольшом количестве материала), либо от каждого второ-
го, пятого, десятого и т.д. мешка, В этом случае пробы ма-
териалов отбирают специальной трубкой - пробоотбор-
ником (рис. 2 29) Если же материал поступает россыпью,
пробу можно отбирать совком или лопатой.
вагона (точками по-
ра пробы)
Рис. 2 29 Пробо-
отборник для сыпу-
чих материалов
। Отобранные и объединен-
ные частные пробы усредняют,
. итцательно перемешивая, и пе-
>рсд отправкой в лабораторию
сокращают методом квартова-
ния или с помощью желобча-
того делителя для получения
К вредней пробы.
Метод квартования
|Ь (рис. 2.30) состоит в том, что
Рис. 2 30 Метод квартования сыну
чих кусковых материалов
после перемешивания конус ма-
теривла разравнивают в виде круга толщиной 8... 10 см. Полу-
ченный круг делят двумя взаимно перпендикулярными диамет-
рами на четыре равные части. Две любые противоположные
'четверти удаляют, а две оставшиеся после тщательного переме-
шивания и разравнивания снова делят на четыре части. По-
следовательным квартованием отобранный материал сокращают
к два, четыре и тщ. раза до количества, требуемого стандартом
для средней пробы данного материала.
h Желобчатый делитель (рис. 2.31) представляет собой
। приемный бункер 7 с желобами 2 и лотками 3. Ширина жело-
бов делителя должна превышать в 1,5 раза наибольший размер
'Зерен материала, но быть не менее 5 мм. При делении материа-
ла его высыпают в приемный бункер 7 делителя. Распределяясь
равномерно в правые и левые желоба 2, материал делится на две
[приблизительно равные части. Для дальнейшего сокращения
половину материала снова пропускают через делитель и процесс
деления повторяют до получения средней пробы требуемой
массы. С помощью желобчатого делителя сокращают пробы сы-
щучих материалов (лесок, гравий, щебень)
Рис 231 Желобчатый делитель
Рис 2.32 Ящик-ларь дли сыпучих материалов (а) и бутыль для хранения из-
вести (б)
Масса средней пробы материала должна превышать не ме-
нее чем в четыре раза массу пробы, необходимую для проведе-
ния лабораторных испытаний, или суммарную массу проб при
проведении нескольких видов испытаний.
На отобранную пробу составляют учетную карточку, в кото-
рой указывают наименование материала или изделия, номер про-
бы, номер и величину партии, количество материала в пробе,
дату поступления, дату н место отбора пробы и тщ. Сведения из
учетной карточки заносят в регистрационный журнал. Часть
отобранной пробы, называемую контрольной пробой, хранят до
конца нспользования всей партии
Пробы сыпучих материалов хранят в ящиках-ларях (рис. 2.32, а),
изготовленных из листовой стали или из дерева (в последнем слу-
чае их обивают нзнутри жестью). Лари, в которых хранятся вяжу-
щие вещества (цемент, гипс), должны иметь плотно закрывающу-
юся крышку (желательно с резиновым уплотнением) для предо-
хранения материала от увлажнения. Негашеную известь хранят в
стеклянной таре (рис. 2.32, б), плотно закрытой пробкой.
Каждую пробу материала снабжают биркой (этикеткой) с
номером и другими данными, соответствующими записи в реги-
страционном журнале.
Контрольные вопросы
1. Кик штан ген инструментом измеряют с точностью до десятых долей мил-
лиметра’ 2. Каков принцип действия квадрантных весов’ 3. Почему нельзя ста-
вить и снимать гири и взвешиваемые материалы на весах при открытом арре-
тире? 4. Можно ли применять ртутные термометры для измерения температур
термометрами’ 6. Каково назначение бюксов и эксикаторов? 7. Чем точнее
можно отмерить необходимое количество жидкости бюреткой или мензуркой’
Почему? 8. В каких случаях используют водяную, песчаную и воздушную бани’
9. В чем сущность метода квартования’
40
ГЛАВА 3. ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕПЕНИЯ
СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
3,1. Структурные характеристики и свойства строительных
материалов
Структурные характеристики и свойства строительных мате-
риалов принято разделять на основные, одинаково важные для
всех строительных материалов (например, плотность, порис-
тость, прочность), и специальные, позволяющие оценить воз-
можность применения данного материала для определенных це-
лей (например, водонепроницаемость, огнеупорность).
I В соответствии с возможными воздействиями на материал
(структурные характеристики и свойства строительных материа-
лов классифицируют на:
• структурные характеристики и параметры состояния — плот-
ность, пористость, дисперсность, влажность и др.;
• физические свойства, определяющие отношение материала
к различным физическим процессам и воздействиям, — во-
допоглощение, морозостойкость, теплопроводность, элек-
тропроводность и т.п.;
• механические свойства, определяющие отношение матери-
ала к деформирующему н разрушающему действию меха-
нических нагрузок, — прочность, твердость, истираемость
и др.;
• химические свойства, характеризующие способность мате-
риала к химическим превращениям и стойкость против
химической коррозии;
• долговечность — комплексный показатель, связанный с из-
менением главнейших эксплуатационных свойств материа-
лов во времени
Свойства материалов оценивают числовыми показателя-
ВС. устанавливаемыми путем испытаний по стандартной мето-
3.2. Плотность материала
Плотностью называется масса единицы объема материала
>бы вычислить плотность р (кг/м3), надо знать массу мате-
иала т (кг) и его объем V (м3):
р = mjV,
(3.1)
41
Большинство строительных материалов — пористые материа-
лы, т.е. в их объеме помимо твердого вещества находятся воз-
душные ячейки (поры), заполненные воздухом, плотность кото-
рого несравнимо ниже плотности твердого вещества. Поэтому
для строительных материалов определяют две характеристики:
истинную и среднюю плотности. Для характеристики материа-
лов, состоящих из отдельных зерен (цемент, песок, гравий), ис-
пользуют так называемую насыпную плотность.
Истинной плотность р называют плотность того вещества,
из которого состоит материал. При расчете р объем материала
вычисляют без пор и пустот. Истинная плотность — физическая
константа вещества
Средней плотность рт называют плотность материала, ко-
гда при ее расчете берется его полный объем в естественном
состоянии, включая поры и пустоты.
Насыпная плотность рвас характеризует отношение массы
зернистых и порошкообразных материалов ко всему занимае-
мому ими объему, включая и пространства между частицами.
На среднюю и насыпную плотность материала алияет его
алажность. Вода замещает воздух в порах материала и адсорби-
руется на поверхности его зерен, и поэтому, как правило, чем
больше влажность материала, тем больше его плотность.
Для каждого материала ГОСТы устанааливают влажность,
при которой определяется его плотность. Например, плотность
тяжелого бетона определяют при его естественной влажности и
в сухом состоянии, а древесины — при влажности 12 %.
Определение средней плотности. Метод определения сред-
ней плотности зависит от формы образца материала: геометри-
чески правильной (куб, параллелепипед, цилиндр) и неправиль-
ной.
Образцы материала правильной гео-
метрической формы. При определении средней плот-
ности образец материала, предварительно лодготоаленный и вы-
сушенный при температуре 1О5...11О°С до постоянной массы
(если ГОСТ предусматривает определение плотности в сухом
состоянии), взвешивают с погрешностью не более 0,1 г при
массе до 500 г и не более I г — при массе более 500 г.
Объем образца определяют, пользуясь штангенциркулем (при
размерах менее 100 мм) или металлической линейкой (при боль-
ших размерах). Если образец имеет кубическую форму или фор-
му параллелепипеда, то каждую грань измеряют в трех местах.
Окончательный размер каждой грани (а, Ь, с) вычисляют как
42
среднее арифметическое трех измерений. Объем подсчитывают
цо формуле V=abc.
к При вычислении объема цилиндрического образца опреде-
ляют его диаметр d и высоту Л. Для этого на параллельных ос-
[пинаниях цилиндра наносят два взаимно перпендикулярных
диаметра. Диаметр образца находят как среднее арифметическое
►результатов четырех измерений. Высоту цилиндра вычисляют
гик же, как среднее арифметическое результатов четырех изме-
рений образующих цилиндра, расположенных на концах взаим-
но перпендикулярных диаметров. Объем цилиндра V (см3) под-
считывают по формуле Г=тиРй/4, где п = 3,14.
I Зная массу и объем образца, вычисляют его среднюю плот-
Шость по формуле (3.1).
кой формы. Среднюю плотность таких образцов опреде-
। дм ют методом гидростатического взвешивания или с помошью
|[объемомера.
I Метод гидростатического взвешивания основан на ис-
I Пользовании закона Архимеда: на тело, погруженное в жцд-
I Кость, действует выталкивающая сила, напрааленная вверх и
1рнвная весу вытесненной им жидкости. Чтобы определить вы-
I твлкивающую силу, образец взвешивают на воздухе и в жидко-
I С1и; разность этих весов дает значение выталкивающей силы.
Зная плотность жидкости, по выталкивающей силе можно вы
числить объем вытесненной образцом жидкости, т. е. объем об-
I pt 13на. Так как плотность воды равна I г/см3, при взвешивании
и иоде значение выталкивающей силы в г численно равно зна-
Нснию объема образца в см3.
I При определении средней плотности этим методом приго-
Мрвленный образец взвешивают, выясняя его массу т (г). За-
I тем его насыщают водой. Насыщенный образец вынимают из
| воды, удаляют влагу с поверхности мягкой алажной тканью и
I ср.< у же взвешивают на гидростатических весах (рис. 3 1). Для
зкчо образец на нитке подвешивают к крюку 2, закрепленно-
I Му на левом конце коромысла 3 весов. Сыпучие материалы
Иомешают в перфорированный стакан I. После определения
|массы насыщенного водой образца л?нас (г) его, не снимая с
I Крючка весов, погружают в стакан 1 с водой так, чтобы он не
касался стенок стакана, и определяют массу гирь, уравновеши-
|Ьшоших образец в воде /явод (г).
Среднюю плотность материала р„, (г/см3) вычисляют по
формуле
P/и =["г/("’нас-"гВОд)]Рн1о
(3.2)
Объемомер используют при определении средней плотности
крупных образцов (массой более 500 г). Образец взвешивают
(rj|), парафинируют и опять взвешивают При парафини-
ровании образец погружают в расплавленный парафин. Если
при остывании на парафиновой пленке обнаружатся пузырьки
или повреждения, их заглаживают горячей металлической пла-
стинкой или проволокой. После парафинирования образец пе-
ревязывают капроновой нитью
В объемомер (рис. 3.2), представляющий собой металличе-
ский цилиндр 2, наливают воду до уровня сливной трубки /,
пока из нее не потечет вода. Когда прекратится падение ка-
пель, под трубку ставят предварительно взвешенный (mj) стек-
лянный стакан 3. Испытуемый образец на нитке осторожно
погружают в объемомер. После того как вода перестанет пере-
текать в стакан, стакан с водой взвеши-
вают (гп<з)
Масса воды (г), вытесненной образ-
цом (гщ -лгз), численно равна объему
(см3) образца с парафином (1^+н), так
как плотность воды равна 1 г/см3; К>+1) =
= (/?;,; - ^з)/рНзО. Объем образца ра-
вен разности между объемом парафини-
рованного образца (1^>+п) и объемом па-
рафина (Ип): „ - Ип. Объем па-
рафина вычисляют по формуле =
= (/«2 - /Л|)/Рп, где рп — плотность па-
рафина, равная 0,98 г/см3.
Рис 3 2 Объемомер.
- трубка. 2- цилиндр. 3 -
44
Плотность испытуемого материала будет равна
р„, = /л, /Ро = ту /|(л«4 - №)/Рн.о - {тг - ту )/р„].
С помощью объемомера также определяют среднюю плот-
ность, не парафинируя образцы, а насыщая их водой, анало-
1Ично методике, описанной выше для гидростатического взве-
шивания
Определение насыпной плотности. Насыпную плотность ма-
териалов определяют, измеряя их объем мерными цилиндриче-
скими сосудами вместимостью от I до 50 л. За объем материала
I) этом случае принимают объем сосуда, т.е. в измеряемый объ-
ем входят пустоты между частицами материала.
Крупнозернистые материалы (зерна более 5 мм) засыпают в
мерные сосуды вместимостью 5; 10; 20 и 50 л совком или ло-
паткой с высоты 100 мм без последующего уплотнения. Мелко-
зернистые материалы (зерна менее 5 мм) насыпают в мерный
сосуд вместимостью I л с помощью стандартной воронки (рис.
3.3), корпус 1 которой представляет собой металлический усе-
ченный конус, заканчивающийся трубкой 2 с задвижкой 3. Под
Трубку устанавливают заранее взвешенный мерный сосуд. Рас-
стояние между верхним обрезом сосуда и задвижкой воронки
50 мм.
Мерный сосуд во всех случаях заполняют с избытком, а из-
лишек материала срезают линейкой от середины в обе стороны
Рис. 3.3. Стандартная воронка- Рис 3.4 Прибор Ле Шателье (а) и вил
вровень с краями сосуда. При этом линейку держат наклонно,
плотно прижимая к краям сосуда. После удаления излишка ма-
териала сосуд с материалом взвешивают. Масса материала будет
равна разности масс сосуда с материалом /п? и пустого сосуда
«7|. Зная массу материала и объем сосуда И (I л = 1000 см3 =
=Ю'3 м3), находят насыпную плотность по формуле
РЙГ=(/и3-/п1)/Г/ (3.3)
Определение истинной плотности. Для расчета истинной
плотности материала его нужно получить в абсолютно плотном
состоянии (без пор) Простейший способ добиться этого — из-
мельчить материал так. чтобы каждая его частица не имела
внутри себя пор. Чем выше тонкость измельчения, тем точнее
будет определение плотности вещества, из которого состоит ма-
териал.
Для определения истинной плотности отвешивают около
200 г тщательно перемешанной средней пробы материала. На-
веску высушивают в сушильном шкафу и тонко измельчают в
фарфоровой ступке или шаровой мельнице. До проведения ис-
пытаний материал хранится в эксикаторе. Истинную плотность
определяют пикнометрическим способом или с помошью при-
бора Ле Шателье. При всех способах определения плотности
погрешность взвешивания не более 0,01 г. Температура поме-
щения при испытании (20 ±2) °C; в ином случае температуру
материалов и приборов приводят к 20 °C, выдерживая в водя-
ном термостате (термостатируя).
Истинную плотность вычисляют как среднее арифметиче-
ское результатов двух испытаний, расхождение между которыми
не должно превышать 0,02 г/см3.
Пикнометрическим способом истинную плотность опреде-
ляют следующим образом. Навеску материала массой 60—80 г
высыпают с помощью воронки в чистый высушенный и предва-
рительно взвешенный пикнометр вместимостью 100 см3, после
чего взвешивают пикнометр с порошком. Затем в пикнометр на-
ливают инертную по отношению к испытуемому веществу жид-
кость (воду, масло, керосин) и нагревают на песчаной или во-
дяной бане в течение 15—20 мин. После этого пикнометр охла-
ждают до комнатной температуры и доливают жидкость до мет-
ки. после чего обтирают мягкой тканью и взвешивают.
Истинную плотность р (г/см3) вычисляют по формуле
р=(/и, -w2)p3:/[(m, -m2)-(W3-»ь>)|> (3-4>
46
inc W] — масса пикнометра с навеской порошка, г; т-, — масса
пустого пикнометра, г; ту — масса пикнометра с навеской по-
рошка и жидкостью, г; — масса пикнометра с жидкостью, г:
рж - плотность жидкости при температуре 20 °C; рНго = I г/см3 -
I плотность дистиллированной воды.
Прибор Ле Шателье (рис. 3.4, а) представляет собой стеклян-
ную колбу вместимостью 120... 150 см3 с узким высоким горлом и
расширением в средней его части. На горле колбы ниже ушире-
I имя нанесена метка, а выше — шкала с делениями ценой 0,1см3
Объем между нижней и первой метками шкалы равен 20 см3.
I Истинную плотность определяют с помощью прибора в та-
кой последовательности. Прибор / (рис. 3.4, б) помещают в
I стеклянный сосуд 2 с водой так, чтобы вся его градуированная
часть была погружена в воду. Температура воды в сосуде должна
I соответствовать температуре, при которой был проградуирован
прибор (обычно 20 °C). Термостатирование не нужно, если тем-
I псратура помещения составляет (20 ±2) °C. Чтобы прибор не
Всплывал, его закрепляют в штативе 3. Прибор наполняют во-
дой или другой жидкостью, инертной по отношению к испытуе-
' мому материалу (например, для цемента — керосином), до ниж-
। пей метки. Точного заполнения можно добиться, заливая жид-
। кость с небольшим избытком и затем отсасывая ее фильтро-
вальной бумагой. После заполнения свободную от жидкости
I часть прибора протирают тампоном из фильтровальной бумаги.
I На технических весах в стаканчике взвешивают навеску по-
I рошка испытуемого материала массой около 70 г с погрешно-
I стыо не более 0,01 г. Порошок всыпают в прибор ложечкой че-
I рез воронку небольшими порциями до тех пор, пока уровень
I жидкости в приборе не достигнет одного из делений в пределах
верхней градуированной части. Остаток порошка со стаканчи-
k ком взвешивают.
I Для удаления пузырьков воздуха, попавшего в жидкость
1 имеете с порошком, прибор вынимают из сосуда с водой и по-
дворачивают в наклонном положении в течение 10 мин на глад-
ком резиновом коврике После этого его снова помешают в со-
суд с водой не менее чем на 10 мин для термостатирования и
определяют уровень жидкости в приборе
I Разность отсчетов между конечным и начальным уровнями
жидкости соответствует объему всыпанного порошка И (см3).
I Истинную плотность исследуемого материала р вычисляют по
| формуле
р = -т2)/К. (3-5)
где /П] — первоначальная масса порошка со стаканчиком, г;
m2 — масса остатка порошка со стаканчиком, г
3.3. Пористость
Пористость — степень заполнения объема материала пора-
ми. Исходя из определения, пористость П (%) можно рассчи-
тать по следующей формуле:
/7 = [(И«т-Г„)/Исет]100,
где Кст — объем материала в естественном состоянии, см3; —
объем материала в абсолютно плотном состоянии (т.е. объем
твердого вещества в материале).
На практике пользуются другой формулой. Если естествен-
ный объем материала ^сст и объем твердого вещества в нем ГТВ
выразить через массу материала т и среднюю pm и истинную р
плотности ^.ст = m/pw; = т/р, то формула для расчета порис-
тости (%) примет вид
П = [(m/р„ - т/р/(т/р)Л)] 100 = [(р - р„)/р] • 100. (3.6)
При расчетах значения р и р„ необходимо выражать в одних
единицах — г/см3 или кг/м3.
3.4. Влажность и водопоглощение
Строительные материалы в процессе их эксплуатации и хра-
нения могут поглощать алагу. При этом их свойства существен-
но изменяются Так, при увлажнении материала повышается его
теплопроводность, изменяются средняя плотность, прочность и
другие свойства.
Влажность — содержание алаги в материале в данный кон-
кретный момент, отнесенное к единице массы материала в су-
хом состоянии. Влажность Вл (%) определяют по формуле
Вл = [(/и< - m2)/т2] -100, (3.7)
где од — масса материала в естественно-алажном состоянии, г;
т2 “ масса материала, высушенного до постоянной массы, г.
Водопоглощение — способность материала поглощать неко-
торое количество алаги и удерживать его в своих порах. Водопо-
глощение характеризуется максимальным количеством воды, по-
глощаемым образцом материала при выдерживании его в воде в
48
течение заданного времени, отнесенного к массе сухого образца
(иодопоглощение по массе И^,) или к его объему (объемное во-
. допоглощение ИТ). Водопоглощение И7,,, и (%) определяют
по следующим формулам:
“ [(";1 - «2 )/™2 ] 10°; (3.8)
к. '"j),p.= t1!. р„ ,39)
1>Г,0 »2 ”'рН/)'
где mi — масса материала в насыщенном водой состоянии, г;
п>2 ~ масса сухого материала, г; ^ст — объем материала в сухом
Ьсостоянии, см3; рН2о — плотность воды, равная I г/см3.
Определение влажности материала. Образец (проба) мате-
риала, отобранный в соответствии с ГОСТом на метод испыта-
ния этого материала, помещают в стаканчик для взвешивания,
масса которого известна, и взвешивают вместе с ним. После
итого стаканчик с образцом устанавливают в сушильный шкаф
При температуре 105...110 °C и высушивают до постоянной мас-
сы. Перед каждым взвешиванием стаканчик с образцом охлаж-
дают, помещая его в эксикатор на 30 мин. Масса образца счита-
ется постоянной, если два последовательных взвешивания дают
одинаковый результат.
По результатам испытаний, используя формулу (3.7), рассчи-
тывают влажность Вл образца с погрешностью не более 0,1%.
I Влажность испытуемого материала равна среднему арифметиче-
скому результатов определения влажности двух или трех образ-
цов.
I Определение водопоглощения материала. Испытание прово-
дят также на двух или трех образцах, отобранных в соответствии
с ГОСТом Образцы высушивают до постоянной массы и запи-
сывают массу сухого образца Высушенные и охлажденные до
Комнатной температуры образцы погружают в воду так, чтобы
|щд ними был слой воды не менее 2 и не более 10 см, и выдер-
живают в течение времени, предусмотренного ГОСТом После
(насыщения образцы вынимают из воды, обтирают влажной
мягкой тканью и каждый образец немедленно взвешивают (мас-
су воды, вытекающей из пор образцов на чашку весов, включа-
ют в массу образца). Применяют и другие методы насыщения
[Материала водой: постепенное погружение образца в Воду, ки-
пячение в воде или насыщение водой после предварительного
Гипкуумирования.
<1 - 3644 49
Зная массу сухого образца и его массу после насыщения во-
дой, вычисляют по формуле (3.8) водопогяошение по массе
для каждого образца. Водопоглощение материала принимают
как среднее арифметическое результатов испытания всех образ-
цов.
Водопоглощение по объему jyo рассчитывают по формуле
(3.9), или, если известна плотность материала, используя водо-
поглощение по массе:
% =^«,(Р«(/Ри,о).
где рт — средняя плотность материала, кг/м3; рк/)- плотность
воды, принимаемая равной 1000 кг/м3.
3.5. Морозостойкость
Многие строительные конструкции (стены и фундаменты
зданий, устои мостов, покрытия дорог) подвергаются совмест-
ному действию влаги и знакопеременных температур, которые
постепенно приводят их к разрушению Причина разрушения —
расширение (примерно на 9 %) воды при замерзании.
Морозостойкость — способность материала в насыщенном
водой состоянии выдерживать многократное попеременное за-
мораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения.
Испытание строительных материалов на морозостойкость за-
ключается в цикличном попеременном замораживании и оттаи-
вании в насыщенном водой состоянии и определении потери
материалом массы и прочности. Замораживание и последующее
оттаивание образца составляет один цикл; продолжительность
цикла не должна превышать 24 ч. Количество циклов испыта-
ния принимают в соответствии с ГОСТом на Материал Так, бе-
тон, применяемый для сооружения стен зданий, должен выдер-
живать 35...50 циклов, а бетон для гидротехнических сооруже-
ний — 300 циклов и более.
Выдержавшими испытание на морозостойкость считаются те
материалы, которые после установленного для них ГОСТом чис-
ла циклов замораживания — оттаивания не имеют видимых при-
знаков разрушения (не крошатся, не растрескиваются, не рас-
слаиваются) Кроме того, потери прочности и массы образцов
не должны превышать значений, установленных ГОСТом на
данный материал. Например, для бетона потеря прочности при
испытании на морозостойкость не более 5 %, для кирпича и
50
1Ч|юительных растворов не более 25 потеря массы при испы-
гппии кирпича не должна превышать 5 %.
Испытывают материалы на морозостойкость на установках с
холодильными машинами, создающими низкие температуры за
счет испарения сконденсированных (сжатых и переведенных в
Гжндкое состояние) газов, аммиака, фреона и т п.
Во фреоновой компрессорной холодильной установке (рис. 3 5)
жидкий фреон под давлением 0,5.. 0,8 МПа из ресивера / через
дроссель 2 поступает в испаритель 3. Сечение труб испарителя
шачительно больше, чем сечение дросселя, в результате давле-
|цс фреона в испарителе резко падает (до 0,05...0,1 МПа) и
|}рсон, испаряясь, переходит в газообразное состояние. Этот
процесс происходит с поглощением теплоты, поэтому в холо-
дильной камере, где помещен испаритель, температура понижа-
ется до -16...-20 °C. Из испарителя пары фреона поступают в
Компрессор 4, где они вновь сжимаются до 0,5...0,8 МПа, при
Том температура фреона повышается. Затем в конденсаторе 5
цчсон охлаждается окружающим воздухом или водой, конлен-
Ируется и в жидком виде поступает в ресивер 1.
Морозостойкость различных материалов определяют как на
слых изделиях, так и на образцах, специально изготовленных
ни высверленных из изделий. Форма и размеры образцов раз-
ичных материвлов определяются ГОСТами на эти материалы.
Образцы измеряют и взвешивают в состоянии, которое пре-
дусматривается стандартом, и укладывают в ванну для насыще-
ния водой. Насыщенные водой образцы слегка обтирают тка-
нью, повторно взвешивают и помещают в холодильную камеру
при температуре не выше -16 °C. В камере образцы укладывают
на металлический поддон с интервалами между ними для луч-
шего охлаждения. Если образцы размещают в несколько рядов
по высоте, то их укладывают на подкладках толщиной не менее
20 мм. Обший объем загруженных в камеру образцов должен
составлять не более 50 % объема камеры.
Замороженные образцы вынимают из камеры и укладывают
для оттаивания в ванну с водой при температуре 18...20 °C. По-
сле полного оттаивания образцы вынимают из ванны, обтирают
мягкой тканью, осматривают и вновь помешают в холодильную
камеру. Через установленное стандартом для данного материала
число циклов образцы после очередного оттаивания в воде
взвешивают и испытывают на прочность.
Морозостойкость материвла может быть определена уско-
ренными методами, заключающимися, например, в насыщении
образцов материала в растворе сульфата натрия (п. 10.6) или пу-
тем глубокого (до -60 °C) их замораживания (п. 12, 13).
3.6. Напряженное состояние и прочность материалов
При определении механических свойств строительных мате-
риалов используют законы сопротивления материалов — науки
о прочности и деформативности элементов.
Напряжение. Внешние силы, действующие на материальное
тело, стремятся деформировать его. В ответ на их действие в
материале возникают внутренние силы, препятствующие де-
формации материала, в результате чего вся система остается в
равновесии. Мерой этих внутренних сил служит напряжение —
сила, приходящаяся на единицу поверхности сечения материала
в рассматриваемом участке. Единица напряжения Па = Н/м2.
Па — единица очень маленькая, поэтому в технике используется бо-
лее крупная единица МПа = 106Па (в строительстве все еше при-
меняют старую единицу напряжения — кгс/см2 = 0,1 МПа).
Обычно напряжение р в точке М (рис. 3.6) представляют в
виде двух составляющих: нормального с (перпендикулярного
плоскости сечения) и касательного т напряжений, являющихся
основными характеристиками напряженного состояния тела. В
зависимости от соотношения и направления этих напряжений
различают несколько видов напря-
женного состояния: сжатие, растяже-
ние, изгиб, сдвиг и кручение
Деформация. Деформация - из-
менение относительного расположе-
ния частиц тела, вызванное их пере-
мещениями под действием внешних
СИЛ. Деформация яаляется результа- Рис 36 Определение нор-
, мальных а и касательных т ка-
нальных о и касательных т на-
пряжений в точке М
'том Изменения межатомных расстоя-
ний (упругие деформации) и пере-
'группировки блоков атомов и молекул (пластические деформа-
ции). Упругие деформации после снятия нагрузки исчезают, т.е.
гело принимает свои исходные размеры и форму. Пластиче-
ские деформации сохраняются после снятия нагрузки — это не-
обратимые деформации. Реальные тела в той или иной степени
проявляют как упругие, так и пластические деформации.
Основные виды деформаций тела в целом: растяжение, сжа-
тие, изгиб, сдвиг, кручение и др. Все многообразие деформаций
‘Представляет собой сочетание простейших деформаций: растя-
жения (или сжатия) и сдвига.
За характеристику деформации растяжения (сжатия) прини-
мают относительное удлинение (или укорочение) некоторого
элемента тела: е = (/] - /)//. где / — первоначальная длина эле-
мента, мм; /1 — длина элемента после деформации, мм.
Модуль упругости. Между напряжением и деформацией уп-
'ругих материалов существует прямая пропорциональная зави-
симость о » Ее, известная под названием закона Гука. Коэффи-
циент пропорциональности Е, характеризующий способность ма-
териала сопротивляться деформациям, называют модулем упру-
гости (или модулем Юнга). Для разных материалов модуль
I'Упругости различен Чем ниже модуль упругости, тем легче де-
формируется материал (например, модуль упругости стали
2- I О5. бетона 3-104, а резины около 10 МПа).
Основной конструктивный элемент, рассматриваемый в солро-
I тивлении материалов, — брус — тело, длина которого значительно
г больше, чем высота и ширина. В зависимости от направления сил.
[действующих на брус, его называют стержнем или балкой.
Сжатие и растяжение. Если действующие силы направлены
I йдоль оси стержня (осевое сжатие или растяжение), то в нем
I возникают нормальные напряжения, одинаковые по всему по-
перечному сечению стержня. Значение напряжений о (МПа) в
этом случае рассчитывают по
o=(F/S)-10-2,
(3.10)
где F — сила, приложенная к стержню, Н; 5— площадь попе-
речного сечения стержня, см2.
Относительная деформация а стержня при данном значении
напряжения будет равна
е = cfE,
(3.11)
где Е ~ модуль упругости материала стержня, МПа.
При испытаниях строительных материалов на сжатие вместо
стержня обычно применяют образцы — кубы. Расчетные форму-
лы для куба такие же, как и для стержня.
Изгиб. При изгибе ось балки (рис. 3.7, а), которая была до
воздействия нагрузки прямолинейной, под действием этой на-
грузки искривляется. Причина искривления балки — изгибаю-
щий момент, действующий на нее. Чтобы определить изгибаю-
щий момент, действующий на балку в любой ее точке, нужно
мысленно рассечь балку в этой точке, отбросить одну ее поло-
вину и сосчитать сумму моментов всех внешних сил относи-
тельно этой точки (включая и реакцию опор). Сумма моментов
даст значение момента внутренних сил в балке в рассматривае-
мой точке. На рис. 3.7, б показана эпюра (график изменения)
изгибающего момента по длине балки для случая с одной со-
средоточенной силой в центре. Максимальный изгибающий
момент Л/из (Н • м) в центре балки будет равен
М„3=Н/4, (3.12)
где F — сила, приложенная к балке,. Н;
I — расстояние между опорами, м.
Для других случаев нагружения и опи-
рания балки изгибающий момент рас-
считывают по другим формулам.
Изгибающий момент вызывает про-
гиб балки, причем при рассматриваемой
схеме нагружения балка со стороны на-
грузки будет вогнутой, а с противопо-
ложной стороны — выпуклой (рис. 3.7, в).
В этом случае напряжения, связанные с
деформациями законом Гука (формула
и с 32 Схемы нагру- (3.11)), неодинаковы по высоте сечения,
ения («) и деформации г,
...... - 1Iottomv гтпи опор пр. пеним няниямсений
Поэтому при определении напряжений
в материале при изгибе необходимо учи-
плвать не только площадь его сечения, как при сжатии и растя-
жении, но и распределение материала по высоте сечения. При-
мером может служить различное сопротивление нагрузке доски,
Поставленной на ребро и лежащей.
Характеристику поперечного сечения, учитывающую рас-
пределение материала по высоте сечения, называют моментом
сопротивления сечения W. Для прямоугольного сечения мо-
сопротивления равен
ж = г>й2/б,
ей- ширина балки, м; h - высота балки, м.
Максимальные напряжения, возникающие в крайних (верх-
ам и нижнем) волокнах для рассматриваемого случая нагруже-
1Я балки прямоугольного сечения, равны
о = л/„/и' = зр;/(2м!).
Наиболее выгодными при изгибе оказываются балки с по-
перечным сечением, при котором основная масса материала
расположена по краям элемента (например, двутавровое сече-
. Сдвиг. Сдвиг (срез) можно наблюдать, когда, например, ма-
ериал режут ножницами. В этом случае к двум смежным сече-
,иям приложены противоположные по направлению силы. В
бласта действия этих сил возникает напряженное состояние
цвига, характеризуемое касательными напряжениями т, кото-
>ie вычисляют по формуле
t = F/S, (3.13)
е F — приложенная сила, Н; 5 — сечение бруса вдоль линии
йствия силы, м2.
Предел прочности материала. При определении прочности
роительных материалов образец материала доводят до разру-
ения. На рис. 3.8, а,б представлены диаграммы испытания на
(стяжение хрупкого и пластичного материалов до стадии их
азрушения. Задача таких испытаний — определение напряже-
_ия, ниже которого материал существует неограниченно долго,
й выше которого — разрушается мгновенно Это предельное на-
пряжение называется пределом прочности материала и обозна-
ется R Предел прочности рассчитывают по тем же формулам,
о и напряжения, но вместо действующей силы берут силу
55
Рис. 3 8 Диаграмма деформация —
тяжел не хрупких (о) и упру гоп ча-
стичных (6) материалов (о — напря-
Предел прочности — основная характеристика механических
свойств материала; чаше всего определяют предел прочности
при сжатии и при изгибе Янз.
3.7. Прессы для испытания строительных материалов
Прессы — машины статического действия, которые создают
равномерное, возрастающее с требуемой скоростью усилие, дос
тигающее больших значений (до [00 МН) С помошью прессов
определяют прочность материалов.
Основная характеристика пресса — создаваемое им макси-
мальное усилие. По виду привода прессы бывают гидравличе-
ские, механические (винтовые, фрикционные) и гидромехани-
ческие. При испытании строительных материалов чаще всего
применяют гидравлические и винтовые прессы с максимальным
усилием от 25 до 5000 кН.
Устройство прессов. Станина / прессов (рис. 3.9) вместе с
траверсой 3 и двумя стойками 2 служит основанием для всего
механизма и опорой для неподвижной плиты 4. Нагружающий
механизм, который создает требуемое усилие, состоит из элек-
тродвигателя 9, преобразующего устройства (масляного насоса 8
у гидраалического пресса или редуктора /7 с фрикционной
муфтой у винтового пресса) и опорных плит 4 и 5.
В прессах с гидравлическим приводом (рис 3.9, а) для пере-
дачи усилия на подвижную опорную плиту 5 используется рабо-
чая жидкость, обычно минеральное масло Масло из бака насо-
сом 8 высокого давления подастся в гидроцилиндр, вмонтиро-
ванный в станину пресса Масло в гидроцилипдре передает дав-
ление на поршень 6. на котором помещается нижняя подвиж-
ная плита 5 пресса Поршень имеет относительно большую пло-
щадь 5ра1, поэтому, по закону Паскаля, давление масла рм соз-
дает на поршне с площадью 5 большое усилие: Fpa3 = pMS.
56
I В прессах с винтовым приводом (рис. 3.9, 6) усилие на под-
нижную плиту 5 передается грузовым винтом 10, который при-
водится во вращение электродвигателем 9 через редуктор /7 с
фрикционной муфтой и червячную передачу 12. Благодаря ре-
актору и червячной передаче частота вращения винта (и соот-
1стственно скорость его поступательного движения вверх) во
того раз меньше частоты вращения электродвигателя. При
|9том во столько же раз больше становится усилие, развиваемое
пиитом, по сравнению с усилием, развиваемым электродвигате-
лем.
f Фрикционная муфта обеспечивает мягкую связь грузового
Винта с электродвигателем, предохраняя последний от перегру-
зок. Часто параллельно с электродвигателем применяют при-
способление для ручного нагружения, позволяющее нагружать с
Любой малой скоростью и фиксировать усилие с большой точ-
ное гью.
I Силоизмерительное устройство 7прес-
•.ов предназначено для измерения действующего на образец уси-
ия. По конструкции силоизмерители могут быть рычажно-
тятниковые, прухсинные (торсионные) и гидростатические.
J В рычажно-маятниковом силоизмерителе (рис. 3.10, а) давле-
ние масла на плечо рычага б уравновешивается отклоняющимся
hr положения равновесия маятником 5. Маятник соединен с
указательной стрелкой 3, показывающей измеряемое усилие на
57
Масло
б
Рис 3 10. Схемы рычажно-маятникового (с) и пружинного (б) силоизмерителей.
шкале 4. В конструкциях таких силоизмерителей различных
прессов используют систему из нескольких рычагов, в результа-
те чего сила, которую должен уравновесить маятник, уменьша-
ется в десятки и даже сотни раз.
В пружинном и торсионном силоизмерителях дааление
масла на поршень уравновешивается каким-либо упругим эле1-
ментом (пружиной или торсионом) В пружинном силоизмери-
теле (рис. 3.10,6) под давлением масла поршень 2 гидроцилинД-
ра давит на шток / и смещает рычаг, на другом плече которого
установлена пружина 9. При повороте рычага пружина растяги-
вается и уравновешивает приложенное к нему усилие, при этом
растяжение пружины пропорционально этому усилию. Вместе с
верхним концом пружины перемещается тяга 8, соединенная с
зубчатой рейкой 7. Рейка поворачивает шестеренку и установ-
ленную с ней на одной оси указательную стрелку 3. Недостаток
пружинных силоизмерителей — изменение со временем упругой
характеристики пружины, что алияет на точность измерения
усилия.
Гидростатическими силоизмерителями в прессах служат
пружинные манометры (рис. 3.11), которые с помощью патруб-
ка / с резьбой присоединяются к гидросистеме пресса. Основ-
ная деталь пружинного манометра — согнутая по окружности
полая трубка-пружина 2 овального сечения. Один конец трубки
припаян к патрубку /, другой - запаян наглухо и шарнирно со-
единен с тягой 6. Свободный конец тяги посредством шарнира
7 соединен с рычагом 8, на противоположном конце которого
имеется зубчатая рейка. Рейка находится в зацеплении с шес-
терней 5, на оси которой насажена указательная стрелка 4.
58
Давление масла, подаваемого в труб-
ку 2, заставляет ее распрямляться тем
больше, чем больше Дааление масла.
Распрямляющаяся трубка вызывает пе-
ремещение рычага с зубчатой рейкой,
которая через шестерню поворачивает
указательную стрелку. Величина пере-
мещения стрелки регистрируется на
шкале.
Манометры, применяемые на прес-
сах, периодически поверяют образцо-
выми манометрами. Принципиального
отличия образцовых манометров от опи-
санного технического манометра нет;
образцовые манометры благодаря более
тщательному изготовлению и градуи-
ровке обладают лишь большей точно-
стью измерений.
Погрешность силоизмерителей прес-
сов — не более ±2 %.
Опорные поверхности
пресса представляют собой толстые ме-
таллические плиты (см. рис. 3.9), прикрепленные: нижняя 5 — к
поршню пресса, верхняя 4 — к траверсе. Для удобства установки
образцов разных размеров в центральном гнезде траверсы смон-
тирована винтовая пара, к которой крепится верхняя опорная
плита. Вращая штурвал винта, можно вручную поднимать и
опускать верхнюю плиту пресса. Прессы большой мощности
оборудованы специальным приводом для перемещения траверсы.
Нижняя плита во многих прессах выполнена из двух частей, со-
единенных одна с другой сферической поверхностью. При этом
верхняя часть может свободно поворачиваться относительно
Нижней и тем самым устанавливаться параллельно поверхности
нижней грани образца, обеспечивая плотное примыкание по-
верхности плиты к образцу. В некоторых прессах подобное уст-
ройство выполнено на верхней опорной плите.
Для испытания строительных материалов промышленность
выпускает семь марок прессов (ГОСТ 8905—82*): П-2,5; П-5;
П-10; П-50; П-125; П-250 и П-500 с верхним пределом нагру-
жения соответственно от 25 до 5000 кН. Силоизмерители прессов
снабжены двумя шкалами, одна из которых рассчитана на мак-
симальное усилие, развиваемое прессом, другая — на усилие око-
59
Рис. 3 12 Гилравлическлй пресс
рсключатель
ло 50 % от максимального. Чаще всего в лабораторной практике
применяют прессы Л-2,5 и П-50.
Пресс П-2,5. Станина пресса П-2,5 (рис. 3.12) с гидравличе-.
ским приводом и торсионным силоизмерителем консольного
типа. В нижней консоли установлен гидроцилиндр с поршнем,
на котором размещена нижняя опорная плита I для испытания
на сжатие и может быть установлено прилагаемое к прессу уст-
ройство для испытания на изгиб. В верхней консоли установле-
на винтовая пара 3 для крепления и перемещения верхней
опорной плиты 2 пресса. Скорость подачи масла в гидро ци-
линдр можно менять вращением маховика 5 регулировочного
вентиля. Сброс масла из рабочего цилиндра для снятия давле-
ния осуществляется маховиком 6.
Пресс снабжен устройством, обеспечивающим постоянную
скорость нагружения, если регулировочный вентиль находится в
одном положении. Два измерительных цилиндра силоизмерите-
ля связаны с указательной стрелкой шкалы 4, что позволяет с
помощью переключателя 7 устанавливать два предела измере-
ния: от 2,5 до 10 и от 5 до 25 кН Регистрирующая шкала 4 ос-
нащена указательной и фиксирующей стрелками. При разруше-
60
пии образца указательная стрелка начинает падать, а фикси-
рующая остается на значении достигнутой предельной нагрузки.
Пресс может быть установлен на бетонном или кирпичном
фундаменте или массивной металлической подставке высотой
до 1 м над уровнем пола.
Пресс П-50. Гидравлический пресс с торсионным силоиз-
мерителем состоит из двух агрегатов: собственно пресса (рис.
3.13.а) и насосной установки с силоизмерительным устройст-
вом и пультом управления (рис. 3.13, б). Основанием пресса
служит станина 2, в которой сделаны вырезы I для установки и
регулирования положения колонн 3. Вверху колонны соединены
траверсой 7. В центральном гнезде траверсы смонтирована вин-
товая пара. На ходовом винте 6 с помощью шарового шарнира 5
с установочными болтами подвешена верхняя плита 4. Болты
позволяют точно зафиксировать положение образца и равно-
мерно передавать на него нагрузку. Для этого после обжатия
образца небольшим усилием и самоустановки плиты винты от-
ворачивают до соприкосновения с опорной плитой и в этом по-
ложении проводят испытание до разрушения образца
Насосная установка 15, приводимая в действие электродви-
гателем 10, соединена с рабочим цилиндром медной трубкой 8
подачи масла и трубкой 9 сброса его обратно в бак, располо-
женный также в корпусе насосной установки. Торсионный си-
лоизмеритель, размещенный в верхней части корпуса 11, связан
С гидравлической системой посредством попеременно включае-
мых гидроцилиндров с измерительными поршнями. Различная
площадь поршней позволяет на одной шкале 12 определять на-
грузку от 200 и до 500 кН
Масло при включенном электродвигателе подается в гидро-
цилиндр при отворачивании маховика 14 регулировочного вен-
тиля. На правой боковой стенке корпуса расположен маховик
сброса масла из рабочего гидроцилиндра в бак. Пределы изме-
рений устанавливают рукояткой 13 переключения измеритель-
ных цилиндров. Чтобы задать требуемый предел, рукоятку по-
ворачивают до совмещения риски на поворотном конусе руко-
ятки с требуемой цифрой на лимбе, закрепленном на корпусе.
Эту операцию можно выполнять только при выключенном
Электродвигателе и отсутствии давления масла. Круговая шкала
Оборудована указательной и фиксирующей стрелками.
Обслуживание прессов. За исправностью пресса и его со-
стоянием ежедневно следит лаборант, выполняющий испыта-
ния, и специалист-механик.
Перед началом испытаний производят внешний осмотр
пресса и удаляют с него следы влаги и загрязнений. Установку
пресса, который должен располагаться на массивном фундамен-
те, изолированном от пола помещения, проверяют периодиче-
ски по уровню и отвесу. В инструкции, прилагаемой заводом к
прессу, указываются базовые (поверочные) поверхности, где
следует помещать уровень или прикладывать отвес, а также до-
пускаемые отклонения базовых поверхностей от горизонтальной
или вертикальной плоскости.
Все трущиеся и вращающиеся части периодически смазыва-
ют Особенно тщательно смазывают шаровую поверхность са-
моустанааливаюшейся плиты и винтовую пару подъема верхней
опорной плиты. На сферической поверхности самоустанавли-
ваюшейся плиты не должно быть ржавчины и задиров; поверх-
ности должны свободно смешаться одна относительно другой
Шарнир смазывают графитной смазкой (смесью графитной
пудры и технического вазелина). Насос подачи должен работать
в среде жидкого машинного масла. Уровень масла в насосном
блоке проверяют щупом с контрольной риской, установленным
в контрольном отверстии масляного бака.
Важное значение для нормальной работы пресса имеет со-
стояние опорных плит, через которые непосредственно пере-
дается давление на образец. Перекос или искривление поверх-
ностей вследствие неправильной центровки образцов, износа
плит или их изгиба при работе с превышением предельных на-
грузок могут оказать существенное влияние на результаты оп-
ределения прочности
Особое внимание обращают на смазывание и чистоту дета-
лей силоизмерительного устройства: опорных частей, рычагов,
подшипников. Загрязнение этих деталей, коррозия их поверхно-
стей недопустимы, так как снижают чувствительность силоиз-
мерительного устройства и приводят к увеличению ошибки из-
мерений, Силоизмерительное устройство должно быть всегда
закрыто крышкой и периодически осматриваться. Призмы и
подушки рычагов силоизмерителя должны иметь плотную по-
садку в своих гнездах без подкладок и зарубов (от раскернива-
ния); на их рабочих поверхностях и ребрах не должно быть ме-
ханических повреждений и следов грязи
Взаимодействие отдельных сборочных единиц и механизмов
пресса проверяют при работе пресса вхолостую (без образца)
Электродвигатель и насос должны работать без посторонних
шумов. При установленном образце нагрузка должна подни-
62
мяться равномерно без толчков и пульсации. Пресс должен
обеспечивать минимальное время выдержки нагрузки (для гид-
равлических прессов 30 с) на одном уровне при отключенном
двигателе (в этом случае допускается изменение нагрузки не
более точности ее определения по паспортным данным —
обычно не более одного деления шкалы по силоизмерителю).
При разгрузке указательная стрелка должна вернуться на нуль.
Расхождение допускается не более половины деления. Следует
1нкже проверять надежность фиксации наибольшей нагрузки
фиксирующей стрелкой, которая может зацепиться за указа-
тельную и возвращаться с ней к нулю.
1 Все прессы для предохранения силоизмерителя от случайных
Перегрузок снабжены конечными выключателями, автоматиче-
ски выключающими электродвигатель при достижении пре-
дельной нагрузки. Они срабатывают непосредственно от указа-
тельной стрелки при перегрузке 2...5 %. Исправность таких вы-
ключателей проверяют, осторожно повышая нагрузку за преде-
лы допустимой. Кроме того, проверяют положение стрелок на
шкале и расстояние их от поверхности шкалы, которое должно
быть не менее 1 ..2 мм.
г В процессе работы детали прессов изнашиваются и дефор-
мируются, поэтому прессы подлежат периодической проверке
не реже одного раза в год органами ведомственного контроля и
нс реже, чем раз в два года органами Госстандарта. При про-
перке производят градуировку силоизмерительных приборов,
эксплуатационную проверку гидравлической системы и обсле-
дование состояния деталей, передающих нагрузку на образец.
3.8. Испытание на сжатие
Прежде чем приступить к испытанию образцов на проч-
есть, определяют мощность пресса, необходимую для испыта-
(й. В основу выбора положено правило: нагрузка, разрушающая
образец, должна составлять не менее 0,2 и не более 0,8 от пре-
дельной нагрузки fmax пресса (при заданной шкале измерения на-
грузки). При разрушающей нагрузке, меньшей 0,2Гтах, точность
измерения нагрузки снижается, а при нагрузках, близких к
Q,8Fmnx. трудно обеспечить необходимую скорость нагружения, а
летал и и гидравлическая система пресса подвергаются повы-
шенному изнашиванию. Разрушающую нагрузку рассчитывают
ориентировочно, исходя из паспортных данных на материал и
размеров испытуемых образцов.
63
Плита пресса должна всей плоскостью примыкать к поверх-
ности образца. Это условие может быть нарушено при изгибе
плит во время испытания образна. Чтобы этого не произошло,
необходимо соблюдать определенное соотношение между раз-
мерами плит и образца: ширина образца должна быть не более
1,25 толщины плиты.
Подготовка к испытанию. Перед испытанием проверяют со-
стояние поверхности плит пресса. Она должна быть чистой, без
следов грязи и масла, так как последние сильно меняют условия
испытания.
Для определения прочности на сжатие применяют образцы
(кубы, цилиндры, призмы различных размеров), установленные
стандартами на соответствующий материал. При определении
марки цемента испытывают половинки балочек, оставшиеся
после испытания на изгиб. Методика испытания таких образцов
будет рассмотрена в п. 5.7.
Ход испытаний. Образцы помешают строго на середину ниж-
ней плиты пресса, имеющей разметку для центровки образца.
Для правильной центровки образцов применяют также специ-
альные шаблоны, прикрепляемые к нижней плите пресса и про-
градуированные так, что при совмещении центра образца с цен-
тром шаблона включается сигнальное устройство. После этого
вращением маховика верхнюю плиту приближают к образцу
так, чтобы между ними оставался небольшой зазор. Поворачи-
вая в зависимости от конструкции пресса верхнюю или ниж-
нюю плиту, имеющую шаровую шарнирную головку, добивают-
ся, чтобы зазор по всей поверхности образца был равномерный.
Затем вращением маховика верхней подвижной плиты образец
зажимают между плитами, при этом достигается полное при-
мыкание всей поверхности нижней и верхней граней образна к
поверхности плит пресса. Далее верхнюю плиту приподнимают
настолько, чтобы между ней и верхней поверхностью образца
зазор составлял 2...5 мм. Установка образца в пресс на этом за-
канчивается.
Перед включением пресса необходимо убедиться, что предел
измерения нагрузки выбран правильно. Для этого проверяют
соответствие установки рычага переключения диапазонов изме-
рения требуемому пределу. При измерении усилия манометрами
включают нужный манометр, а все остальные манометры от-
ключают, главным образом те, которые используются для изме-
рения меньших нагрузок. Для переключения манометров каж-
дый из них на пульте управления имеет свой вентиль.
64
Указательная стрелка силоизмерителя должна стоять на нуле,
а фиксирующая — быть на нуле или сдвинута так, чтобы предель-
ная ожидаемая нагрузка соответствовала большему числу деле-
ний, чем то, против которого она установлена Маховик регули-
рующего вентиля и маховик сброса масла должны быть закрыты.
После включения электродвигателя пресса вращением махо-
вика регулирующего вентиля открывают подачу масла в рабочий
цилиндр. При этом следят за исчезновением зазора, оставлен-
ного между верхней гранью образца и плитой пресса, и за нача-
лом движения указательной стрелки силоизмерителя. Требуе-
мую скорость увеличения нагрузки устанавливают опытным пу-
тем с помошыо регулирующего вентиля.
Момент разрушения образца определяют по началу обратного
движения указательной стрелки силоизмерителя при работающем
нагружающем устройстве.
Предельную (разрушающую) нагрузку снимают по показанию
фиксирующей стрелки. Если последней нет, внимательно следят
за указательной стрелкой. За предельную нагрузку принимают наи-
большее число делений, достигнутое движущейся стрелкой. При
испытании слабых образцов разрушение более продолжительно и
нередко наблюдается плавный сброс нагрузки. В этом случае за
Предельную нагрузку на образец также принимают наибольшее
число делений по шкале, достигнутое указательной стрелкой.
После разрушения образна, не выключая двигатель, необхо-
димо плавно сбросить масло из гидроцилиндра в бак. Для этого
открывают вентиль сброса и закрывают регулирующий вентиль
Затем двигатель выключают. Куски разрушенного образца акку-
ратно удаляют с нижней и верхней плнт пресса мягкой щеткой
или тряпочкой. После этого пресс готов для испытания сле-
дующего образца.
Для вычисления предела прочности при сжатии определяют
разрушающую силу Рр либо непосредственно по силоизмерите-
лю, либо по тарировочным таблицам, прилагаемым к прессу.
При использовании манометров разрушающая сила может быть
вычислена как произведение площади поршня пресса на мак-
симальное давление масла в прессе в момент разрушения (мак-
симальное показание манометра).
Плошадь сечения образца 5, параллельного плитам пресса,
устанавливают по результатам обмера, производимого перед ис-
пытанием. Предел прочности при сжатии /?сЖ(МПа) образца
определяют по формуле
K^-F^/S. (314)
5 - 3644 65
3.9. Приборы и машины для испытания на изгиб
Для определения прочности строительных материалов на из-
гиб применяют разнообразные машины и приборы. Каменные
материалы (в том числе бетон) при определении прочности на
изгиб требуют значительно меньших усилий, чем при определе-
нии прочности на сжатие. Поэтому при испытании на изгиб
могут быть использованы прессы малой мощности, снабженные
специальными приспособлениями для установки образцов и пе-
редачи нагрузки, и универсальные испытательные машины. Для
определения прочности на изгиб вяжущих веществ в виде стан-
дартных образцов-балочек размером 40x40x160 мм применяют
прибор Михаэлиса и машину МИИ-100, а также универсальные
испытательные машины, оснащенные приспособлениями для
испытания на изгиб.
Прибор Михаэлиса. Прибор (рис. 3.14) состоит из массив-
ной плиты — основания 1 с цилиндрической стойкой 3, которая
оканчивается консолью 8. На консоли укреплена система из
двух рычагов. Короткое плечо верхнего рычага 7 и длинное пле-
чо нижнего 4 соединены серьгой 5. Верхний рычаг с подвиж-
ным грузом 6 основной: от правильности его установки и урав-
новешивания зависит точность определения нагрузки, дейст-
вующей на образец. На длинном конце верхнего рычага подве-
шено ведерко 7/, которое при испытании образца постепенно
Рис 314 Прибор Михаэлиса
консоль; 9 —
шполняют дробью, высыпающейся из сосуда 9 через отверстие,
шкрываемое задвижкой 10. Образец помещают в специальный
•ахват 13, который одной своей частью подвешен на серьге к
| нижнему рычагу, а другой подвижно прикреплен с помощью
пинта со штурвалом к основанию.
Захват (рис. 3.15, а) состоит из двух частей Верхняя часть
представляет собой две треугольные пластины 8, соединенные
одна с другой болтами по углам так, чтобы между ними свобод-
но входил образец 4. Два нижних болта одновременно служат
опорными валиками 3 для вводимого в захват образца. За верх-
ний болт с шарниром 7 крепится серьга б, которая в свою оче-
редь шарнирно фиксируется на нижнем рычаге прибора
Нижняя половина захвата представляет собой серьгу 2, верхняя
часть которой выполнена в виде валика-опоры 5, передающего
усилие на центральную часть образца. Серьга крепится к основа-
нию прибора винтом 1 со штурвалом. Вращением штурвала можно
| перемещать вверх и вниз валик 5, плотно закрепляя при этом
I образец. Такое устройство облегчает установку образцов и позво-
ляет компенсировать небольшие отклонения в их размерах.
Расстояние между нижними опорными валиками 3 должно
I составлять 100 мм. Ошибка в расстоянии между валиками в не-
I сколько миллиметров вызывает ошибку в определении прочно-
I сти образца на несколько десятков процентов.
Прибор Михаэлиса может быть использован также для опре-
I деления прочности на растяжение образцов-восьмерок. В этом
I случае применяют захват из двух колец с вырезами, одно из ко-
I торых изображено на рис. 3.15, б.
| Большая нагрузка на образец с помощью небольшого коли-
I чсства дроби в ведерке достигается благодаря рычажной систе-
I ме. Соотношение плеч верхнего рычага 7(см. рис. 3.14) прибора
1:10, а нижнего 4 1:5. Общее соотношение плеч рычажной сис-
темы прибора составляет 1:50 и таким образом каждый кило-
I грамм дроби в ведерке создает нагрузку на образец не 10 Н, а в
50 раз большую, т.е. 500 Н.
В Для нагружения ведерка используют дробь диаметром 2...
I 3 мм. Чтобы дробь заполнила ведерко 11, открывают задвижку
I 10, опуская ее рукой за хомутик. При этом под нагружаемым
I ведерком поднимается зуб 12. При разрушении образца ведерко
I падает и, утапливая зуб, закрывает задвижку; поток дроби пре-
! рывается
Машина МИИ-100. Машина (рис. 3.16) — модернизирован-
I и ый прибор Михаэлиса, в котором сохранена такая же рычаж-
’’ 67
Рис 3 15. Захваты для прибора Михаэлиса при испытании-
а - на изгиб; б
ная система с соотношением плеч 1:50 и такой же захват. Ос-
новное отличие состоит в том, что нагрузка на образец создает-
ся передвижением тяжелого груза по верхнему рычагу с помо-
щью электродвигателя.
Машина состоит из двух основных частей: станины 6 и ко-
ромысла 13, шарнирно установленного на стойке станины с по-
мощью треугольных призм Электродвигатель 21, находящийся
на коромысле, вращая через редуктор 19 ходовой винт 16, пере-
мешает груз 75 по направляющим 17 коромысла. Коромысло
выходят из равновесия и давит на рычажную систему, которая
передает увеличенное в 50 раз усилие на установленный в захват
4 образец Скорость перемещения груза поддерживается цен-
тробежным регулятором 18 постоянной и соответствует нагру-
жению образца со скоростью (1+0,1) Н/с.
Груз перемещается до тех пор, пока возрастающая нагрузка
не разрушит образец При этом коромысло 13 поворачивается
на призмах так, что хвостовик 20 микропереключателя ударяет-
ся об упорную шайбу 11 амортизатора 9 и двигатель выключает-
ся. Ходовой винт 16 связан зубчатой передачей со счетчиком 1, ко-
торый про1ралуирован так, что показывает напряжения (кгс/см2),
68
г
возникающие в образце. При разрушении образца счетчик фикси-
рует значение предела прочности материала при изгибе (кгс/см2).
Преимущество машины МИ И-100 — возможность непосред-
ственного определения значения предела прочности по счетчи-
ку без дополнительных расчетов; однако точность определения
прочности при изгибе на приборе Михаэлиса несколько выше.
I Для пуска машины МИИ-100 в работу ее подключают к
(электросети напряжением 220 В. Затем вставляют и закрепляют
образец в захвате и переключают тумблер 2 в положение «Впе-
ред». При этом замыкается электрическая цепь, в которую вхо-
69
дит электродвигатель 21, микропереключатель и центробежный
регулятор 18.
После разрушения образца тумблер 2 ставят в положение
«Назад». При этом происходит ускоренный возврат груза в ис-
ходное положение, так как двигатель включается без центро-
бежного регулятора скорости. В конце хода груз, нажав на ры-
чаг 14, включает в цепь центробежный регулятор и скорость
перемещения груза замедляется. При достижении грузом край-
него левого положения микропереключатель размыкает цепь и
механизм машины приходит в исходное положение
Обслуживание прибора Михаэлиса и машины МИИ-100.
Перед проведением испытаний прибор Михаэлиса уравновеши-
вают, перемещая груз б (см. рис. 3.14) таким образом, чтобы
верхняя поверхность рычага 7 находилась на одном уровне со
специальной риской, нанесенной на внутренней поверхности
вертикальной скобы. Прибор уравновешивают при снятом ве-
дерке, поэтому вес ведерка входит в нагрузку, действующую на
образец.
Скорость подачи нагрузки на образец составляет (50±
±5) Н/с, что соответствует поступлению в ведерко (100±10)г
дроби в секунду. Скорость поступления дроби замеряют таким
образом: дают какому-то количеству дроби высыпаться в ведер-
ко и при этом секундомером фиксируют время высыпания дро-
би и ее массу. При большом расхождении между требуемой и
фактическими скоростями регулируют скорость, изменяя сече-
ние отверстия, из которого поступает дробь.
Скорость нагружения на машине МИИ-100 замеряют секун-
домером по счетчику; она должна быть (0,4± 0,04) кгс/см2 в се-
кунду. В случае расхождения фактической и требуемой скоро-
стей нагружения скорость регулируют, перемещая контакт цен-
тробежного регулятора.
Перед включением машины МИ И-100 в сеть следует убе-
диться в соответствии напряжения сети напряжению, на кото-
рое рассчитана машина. Машина МИИ-100 должна быть зазем-
лена. Контактные кольца центробежного регулятора машины
очищают спиртом в случае загрязнения, но не реже чем через
40...50 ч работы. Коллектор электродвигателя очищают по мере
необходимости. Угольные щетки заменяют по мере износа;
щетки считаются изношенными, если длина их оставшейся ра-
бочей части менее 5 мм.
Прибор Михаэлиса и машина МИ И-100 должны быть уста-
новлены на прочной горизонтальной поверхности в помещении
70
с температурой не ниже 15 °C. Не допускается устанавливать
машину в помещении, в воздухе которого содержатся агрессив-
ные пары и газы, вызывающие коррозию ответственных деталей
(опорных призм, электрических приборов). Необходимо следить
за тем, чтобы в опоры не попадала цементная пыль и грязь, а
также за правильностью установки рычагов на опорных приз-
мах. Не реже одного раза в месяц направляющие и опорные
части приборов и машин смазывают машинным маслом, а шес-
терни — техническим вазелином.
3.10. Испытание на изгиб и растяжение
Испытание на изгиб. Машина МИИ-100 и прибор Михаэли-
са приспособлены для испытания на изгиб образцов-балочек
размером 40x40x160 мм, изготовленных на основе вяжущих ве-
ществ (цемента, гипса). Образцы большего размера испытывают
па прессах и универсальных испытательных машинах, снабжен-
ных приспособлениями для испытания на изгиб.
Перед испытанием образцы очищают от заусенцев на реб-
рах, оставшихся после расформования. Это необходимо для то-
10, чтобы при установке образца в захват он опирался на опор-
ные валики ровными поверхностями. Образец помещают в за-
хват так, что плоскости, горизонтальные при формовании, ока-
зываются при испытании вертикальными (т. е. образец кладут
как бы на бок)
Перед установкой образца рычажный прибор Михаэлиса дол-
жен быть уравновешен, а задвижка, перекрывающая желоб со-
суда с дробью, закрыта. После того как образец будет установ-
лен и ведерко подвешено, вращением штурвала установочного
пинта 1 (см рис. 3.15) добиваются того, чтобы верхний рычаг
занял крайнее верхнее положение. Только в этом случае в мо-
мент разрушения рычаг, опускаясь, окажется вблизи риски на
скобе (т.е. в близком к горизонтальному положении).
| Когда образец установлен в захваты и рычаг принял требуе-
мое положение, открывают задвижку желоба и пускают дробь.
После разрушения образца вновь восстанавливают равновесие
прибора (если оно нарушено) и прибор готов к следующему ис-
[ пытанию.
I Предел прочности при илибе Яиз (МПа) стандартного об-
I разна-балочки на приборе Михаэлиса (при соотношении плеч
рычагов 1:50) вычисляют по формуле
= 1,19/к.
71
где tn — масса дроби с ведерком, кг; 1,19 — переводной коэф-
фициент для прибора Михаэлиса.
Машину МИИ-100 перед испытаниями также уравновеши-
вают, проверяя положение указательной стрелки 8 (см. рис. 3.16)
относительно шкалы 7. Если стрелка отклоняется от нуля, ее
положение восстанавливают, перемешал груз 10 вдоль прорезей.
После установки образца вращением маховика установочного
винта коромысло выводят из положения равновесия так, чтобы
к моменту разрушения образца стрелка 8 возвратилась пример-
но к нулевому (среднему) штриху шкалы 7.
При разрушении образца электродвигатель отключается ав-
томатически, останавливая счетчик, фиксирующий результат ис-
пытания непосредственно в единицах измерения напряжения —
кгс/см2 (1 кгс/см2 = 0,1 МПа). После снятия отсчета машину
переключают на обратный ход. При возвращении груза в исход-
ное положение электродвигатель автоматически отключается;
при этом машина должна находиться в состоянии равновесия, а
счетчик — показывать нули.
Испытапие на растяжение. Машину МИИ-100, так же как и
прибор Михаэлиса, можно использовать для испытания образ-
цов на растяжение. Предел прочности при растяжении Rp (МПа)
образцов-восьмерок, площадь поперечного сечения которых рав-
на 5 см2, вычисляют по формуле
Лр = 0,085п,
где п — показание счетчика машины, кгс/см2; 0,085 — перевод-
ной коэффициент для машины МИИ-100.
Предел прочности при изгибе образцов других размеров
определяют на прессах с небольшой предельной нагрузкой (до
25 кН)
3.11, Истираемость
Истираемость показывает стойкость материала к абразив-
ному износу и оценивается потерей массы образца материала,
отнесенной к единице его площади, или уменьшением толщины
образца материала Чем выше истираемость, тем менее износо-
стоек материал.
Истираемость строительных материалов определяют специ-
альными приборами, конструкция которых зависит от вида ма-
териала. Так, полимерные материалы для полов испытывают на
машине МИВОВ-2 с помощью шлифовальной шкурки (п. 18.3),
72
а каменные материалы (бето-
ны, растворы, природный ка-
мень, керамическую плитку) на
кругах истирания с использо-
ванием шлифовальных порош-
ков (кварцевый песок).
Истираемость бетонов и
растворов определяют на кругах
истирания .ПКИ-2 или ЛКИ-3
(рис. 3.17), основной элемент
которых — истирающий диск 2,
Рис 3.17. Машина ЛКИ для опре-
деления истираемости каменных мате-
риалов*
/ - счетчик оборотов; 2 — диск, 3 — груз:
изготовленный из серого чугу-
на. К диску, вращающемуся с частотой (0,5±0,02) с"*, с помощью
грузов 3 прижимается образец 4 с усилием 300 Н, что соответству-
ет давлению образца на круг около 60 кПа Круг, снабженный
счетчиком оборотов 1, автоматически отключается через каждые
28 оборотов.
Для испытания готовят два образца-куба с ребром 70 мм или
два цилиндра диаметром и высотой 70 мм. Боковые грани об-
разцов-кубов нумеруют цифрами 1...4 и при проведении испы-
таний в порядке этой нумерации поворачивают образец. Перед
испытанием образцы выдерживают не менее двух суток в поме-
щении лаборатории Влажные образцы предварительно высуши-
вают. Подготовленные образцы взвешивают на технических ве-
сах с погрешностью не более 0,1 г и определяют площадь, кото-
рая будет подвергаться истиранию, измеряя для этого образец
штангенциркулем или линейкой.
На круг равномерным слоем насыпают 20 г абразивного ма-
териала: шлифовальное зерно № 16 или стандартный песок. Об-
разцы помещают в гнезда круга, проверяют, свободно ли они
перемешаются в вертикальной плоскости, и пригружают грузом.
После этого включают привод круга. Через 30 м пути истирания
образца (28 оборотов диска) прибор останавливают: с поверхно-
сти диска удаляют старый абразивный материал и продукты ис-
тирания и вновь насыпают 20 г абразивного материала. Указан-
ную операцию повторяют 5 раз, что составляет один цикл ис-
пытаний (150м пути истирания)
После одного цикла испытания образцы вынимают из гнезда
I и поворачивают на 90° в горизонтальной плоскости. В этом по-
ложении цикл испытаний повторяют. После четырех циклов
испытания образцы вынимают, обтирают сухой тканью и взве-
шивают.
Истираемость образца бетона (раствора) Ят(г/с,м2) вычис-
ляют с погрешностью до 0.1 г/см2 по формуле
где tn\ — масса образца до испытания, г; тг — масса образца по-
сле испытания, г; 5 — площадь образца, см2.
3.12. Твердость
Твердость — способность материала сопротивляться про-
никновению в него другого материала. Твердость материала оп-
ределяют различными методами, зависящими от вида материа-
ла. Все методы измерения твердости основаны на оценке степе-
ни внедрения эталонного материала в испытуемый. Так, твер-
дость металла определяют, вдавливая в него под определенной
нагрузкой стальной шарик или алмазный конус (см. п. I7.3).
Твердость линолеума и древесины определяют путем вдавлива-
ния в них стального стержня или сферического пуансона под
небольшой нагрузкой (см. п. I8-3 и п. 16.5).
Твердость каменных строительных материалов оценивают по
шкале Мооса (табл. 3.1), которая составлена из десяти минера-
лов, расположенных по степени возрастания твердости.
Таблица 3.1. Шкала твердости минералов (шкала Мооса)
Минерал Показатель твердости Характеристика твердости
Гипс природный Кальцит Плавиковый шпат Апатит Поленой шпат (ор- токлаз) Киари Корунд 2 4 5 6 ?} I0J Легко чертится ногтем С трудом чертится ногтем Стальной нож легко оставляет черту Стальной нож оставляет черту при неболь- шом нажиме Стальной нож остааляет черту при сильном нажиме, минерал на стекле черты не остааляет Стальной нож не оставляет черты, минерал слегка царапает' стекло Стальной нож не оставляет черты на этих минервлах, минералы легко режут стекло
С помощью шкалы Мооса твердость определяют следующим
образом Поверхность испытуемых образцов последовательно
прочерчивают минералами, входящими в шкалу, начиная с са-
мого мягкого, до тех пор, пока на поверхности образца один из
74
минералов шкалы не оставит царапину. Твердость испытуемого
материала находится между твердостью этого и предыдущего
минералов Например, если испытуемый материал царапается
апатитом и не царапается плавиковым шпатом (при этом он сам
должен царапать плавиковый шпат), то его твердость будет рав-
на 4—5.
При всех методах измерения значения гвердости являются
условными, зависящими не только от свойств материала, но и
от метода испытания. Поэтому для сравнения твердости различ-
ных образцов их испытание необходимо проводить каким-либо
одним методом
3.13. Реологические свойства смесей и строительных
материалов
Некоторые строительные материалы — растворные и бетон-
ные смеси, мастики, краски и др. — представляют собой пасто-
образные массы различной густоты. Чтобы такие материалы
плотно укладывались в форму (опалубку) или хорошо сцепля-
лись с поверхностью конструкции, не сползая (не стекая) с нее,
они должны обладать определенными свойствами. Для оценки
таких свойств используют реологические методы и приборы.
Реология (от греч. rlieos — течение) — наука о деформациях и
текучести веществ Объект реологии — жидкие и пластичные
материалы. Жидкостями в реологии считаются вещества, кото-
рые под действием приложенной силы неограниченно дефор-
мируются, 1 е. текут. Твердые тела (идеальные) — напротив, под
действием силы деформируются обратимо (упруго) и восстанав-
ливают свою форму после окончания действия силы. Реальные
материалы, в том числе бетонные и растворные смеси, мастики,
краски, сочетают в себе свойства жидких и твердых тел. В зави-
симости от преобладания того или иного свойства говорят о
вязкотекучих или пластично-вязких смесях.
К основным реологическим характеристикам относятся: вяз-
кость, предельное напряжение сдвига, тиксотропия.
Вязкость «] — внутреннее трение жидкости, препятствующее
перемещению одного ее слоя относительно другого. Единица
вязкости Па-с.
В строительстве большей частью применяют пластично-вяз-
кие смеси. Если провести наблюдение за какой-либо смесью
(строительным раствором, краской) под нагрузкой, можно заме-
тить, что при малых нагрузках она ведет себя как твердое тело,
75
проявляя упругие свойства,
при увеличении нагрузки у нее
появляются необратимые —
пластические деформации. При
дальнейшем увеличении на-
грузки эта смесь начинает
течь, как вязкие жидкости.
Предельное напряжение
сдвига то — значение внутрен-
них напряжений в пластич-
но-вязком материале, при ко-
тором он начинает необра-
тимо деформироваться (течь),
т.е. превращаться в вязкую жидкость. Этот показатель у строи-
тельных смесей также называют структурной прочностью
Реологическое поведение пластично-вязких тел может быть
выражено моделью (рис. 3.18), предстааленной в виде после-
довательно соединенных пружины 3, груза 2, лежащего на плос-
кости, и поршня 7, движущегося в цилиндре с маслом. Если
начать тянуть за пружину, характеризующую упругие свойства, с
возрастающей силой F, сначала растягивается только пружина, а
остальные элементы остаются в покое. Если эту силу убрать,
система вернется в исходное состояние. Когда сила F станет
равной силе трения F^, вся система начнет двигаться, проявляя
пластичные свойства. Сила Д-р определяет предельное напряже-
ние сдвига в материале. Чтобы увеличить скорость движения,
надо преодолевать возрастающее сопротивление масла в порш-
не, т е. вступают в действие вязкостные свойства.
Многие пластично-вязкие смеси при повторяющихся (ди-
намических) воздействиях могут обратимо терять структурную
прочность, временно превращаясь в вязкую жидкость. Это
свойство, называемое тиксотропией (от греч. thixis — прикос-
новение и trope — изменение), характерно для смесей на основе
минеральных вяжущих (бетонных и растворных смесей), красок
и мастик Физическая основа тиксотропии — разрушение струк-
турных связей внутри пластично-вязкого материала. Явление
тиксотропии используется при виброуплотнении бетонных сме-
сей и при нанесении мастичных и окрасочных составов шпате-
лем или кистью.
В строительных лабораториях в качестве реологических при-
боров используют технические реометры, позволяющие оценить
реологические свойства смесей применительно к условиям их
76
использования в строительстве. В этом случае определяют не
конкретные реологические характеристики (вязкость, предель-
ное напряжение сдвига и т.п.), а обобщенные показатели: ус-
ловную вязкость, консистенцию вяжущего теста, удобоуклады-
ваемость растворной или бетонной смеси и т.п. При этом кроме
числового значения характеристики обязательно указывают тип
Прибора и метод определения.
Жидкие тиксотропные составы — клеи, краски, мастики
оценивают по условной вязкости с помощью технических вис-
козиметров типа ВЗ, представляющих собой воронкообразные
сосуды определенного объема с калиброванным отверстием. В
этом случае за условную вязкость принимают время истечения
(в секундах) определенного количества жидкости Чем выше
вязкость жидкости, тем больше время ее истечения (см. 18.4).
Густые тиксотропные составы испытывают шариковыми вис-
козиметрами При этом за условную вязкость принимают время
(в секундах) прохождения стального шарика между двумя мет-
ками вертикально установленной трубки, заполненной испы-
туемым материалом. При падении шарика материал продавли-
вается в зазор между стенками трубки и шариком. Чем выше
вязкость материала, тем большее сопротивление испытывает
шарик и тем больше время его опускания (см. 18.4).
Составы средней густоты оценивают на вискозиметрах со
свободно падающим шариком. Вязкие составы испытывают на
вискозиметрах, в которых на шарик с помощью тонкой сталь-
ной штанги передается определенное фиксируемое усилие.
Реологические свойства теста на основе вяжущих веществ
оценивают в соответствии с методами его укладки в дело. Так,
изделия из гипсового теста обычно формуют литьем, поэтому
консистенцию гипсового теста оценивают стандартным виско-
зиметром Суттарда Для этого испытуемое тесто помешают в
металлический цилиндр без дна, устаноаленный на стекло. Ко-
гда цилиндр поднимают, тесто растекается под действием силы
тяжести. Консистенцию теста определяют по диаметру образо-
вавшейся лепешки (мм).
Материалы на основе цементного теста формуют с приме-
нением механических воздействий. Поэтому консистенцию це-
ментного теста оценивают, погружая в тесто тяжелый стержень
определенного сечения и массы. Глубина его погружения в тес-
то служит показателем консистенции последнего.
У пластичных бетонных и растворных смесей находят реоло-
го-технологический показатель — удобоукладываемостъ, который
77
оценивается показателем подвижности, т.е. деформацией смеси
под заданной нагрузкой или под действием их силы тяжести.
В растворных смесях деформирование осуществляется по-
гружающимся в смесь конусом определенной формы и массы. В
бетонных смесях оценивается деформация самой бетонной сме-
си, отформованной в виде усеченного конуса в специальной
форме, под действием силы тяжести. Этот показатель, называе-
мый осадкой конуса, выражают в сантиметрах.
Жесткие бетонные и растворные смеси, не обнаруживающие
деформаций при таких незначительных нагрузках, обычно на
строительстве укладывают с помощью виброинструмента, ис-
пользуя их тиксотропные свойства. Поэтому удобоукладывае-
мость таких смесей оценивают по показателю жесткости на
приборах, моделирующих виброуплотнение смесей. Растворные
смеси испытывают на встряхивающем столике (п. 5.7), опреде-
ляя жесткость по расплыву конуса из растворной смеси, а бе-
тонные смеси - в специальном приборе, устанавливаемом на
виброплощадку. Оценку жесткости бетонной смеси проводят по
времени вибрирования (в секундах) до заполнения бетонной
смесью формы и выделения на ее поверхности цементного мо-
лока.
Конкретные методики оценки реолого-технологических свойств
различных материалов описаны ниже в соответствующих пара-
графах.
3.14. Математическая обработка результатов испытаний
При определении какого-либо показателя свойства материа-
ла часто приходится сталкиваться с тем, что значения, получае-
мые при измерении этого показателя, неодинаковы. Например,
прочность контрольных кубов одного замеса бетона почти все-
гда неодинакова. Эти отклонения могут быть обусловлены раз-
ными причинами:
• неточностью измерительных приборов или неправильностью
методики измерений;
• ошибками работника, производящего измерения;
• неизбежными отклонениями свойств самого материала.
Первые две причины, так называемые систематические ошиб-
ки, могут быть устранены или учтены. Третья причина — слу-
чайные ошибки, которые складываются из множества некон-
тролируемых причин: неоднородности материала, различием в
его технологической обработке и т.п. Полностью исключить влия-
78
ние случайных ошибок невозможно. Такие ошибки вызывают
отклонения при измерении в обе стороны от истинного значе-
ния. Эти отклонения обычно подчиняются нормальному закону
распределения:
• отклонения не могут иметь один и тот же знак, т.е. изме-
ряемые значения бывают и больше, и меньше среднего
значения,
• абсолютные значения отклонений ограничены какими-ли-
бо пределами для большинства результатов измерений;
• чем больше значение отклонения, тем реже оно встречает-
ся;
• если число измерений достаточно велико, то сумма поло-
жительных отклонений приблизительно равна сумме отри-
цательных.
Ряд числовых значений, полученных при измерении, назы
вают рядом измерений или статистической совокупностью.
Например, при определении прочности бетона партии бетонных
изделий получены следующие значения (МПа): 21,0; 22,4; 21,4;
21,6; 25,6. Простейший способ оценки прочности бетона в дан-
ной партии — определение средних значений.
Среднее арифметическое значение — статистическая харак-
теристика, описывающая одним числом результаты некоторого
ряда измерений. Среднее арифметическое значение X вычис-
ляют по формуле
J = (1/л)(%1 + Х2 + ...+ Х„) = (1/л)£2Г,-,
1=1
где Xi, Х2, .... Х„, — результаты отдельных измерений; п — число
измерений.
Для данного примера сумма результатов всех измерений —
112 МПа, число измерений и = 5. Среднее арифметическое зна-
чение прочности (средняя прочность) бетона в данной партии
22,4 МПа.
Среднее арифметическое дает предстааление о среднем зна-
чении измеряемой величины, но ее изменчивости, т.е. пределов
колебания (варьирования) этой величины, не выражает. Так, при
определении прочности бетона в двух партиях изделий проч-
ность бетона оказалась (МПа): в первой партии — 21,0; 22,4,
21,4; 21,6; 25,6, во второй партии 19,0; 24,4; 20,1; 23,0; 25,5.
Средняя прочность в обеих партиях бетона 22,4 МПа, но коле-
бания прочности во второй партии значительно больше, чем в
первой.
79
Среднее квадратичное отклонение S служит характеристи-
кой средней изменчивости изучаемой величины. Его выражают
в тех же единицах, что и среднее арифметическое значение, и
вычисляют по формуле
(3.15)
где T(Xt-X)2 — сумма квадратов отклонений всех измерений от
среднего арифметического; п — число измерений.
Знак плюс или минус в формуле показывает, что отклонение
может быть как в одну, так и в другую сторону от среднего
арифметического.
Квадрат среднего квадратичного отклонения S2 называется
дисперсией.
На практике для характеристики разброса измерений часто
используют понятие размах (варьирование) R, который пред-
ставляет собой разность между максимальным и минимальным
значениями в ряду измерений
R — Xщах ~ А'пип
Так, для первой партии бетона /?| = 25,6-21.0 = 4,6 МПа, а
для второй —• Й2 = 25,5- 19 = 6,5 МПа
Размах используют главным образом при анализе результа-
тов небольшого числа измерений (до 10), чтобы облегчить вы-
числение среднего квадратичного отклонения, которое вычис-
ляют по формуле
S’ = (-Aminox — Xmin )/^ > (3.16)
где d — коэффициент, зависящий от числа измерений:
п ........ 23 4 5 67 8 9 10
<1......... 1,13 1,69 2,06 2,33 2.53 2 70 2,85 2,97 3,08
Например, для 1-й и 2-й партий бетона при числе изме-
рений п - 5 d = 2,33. Тогда среднее квадратичное отклонение,
вычисленное по вышеприведенноп формуле, будет 5] = (25,6 —
- 21,)/ 2,33 = 1.97 МПа; = (25,5- 19,0)/2,33 - 2,79 МПа.
При обработке опытных данных при я > 10 среднее квадратич-
ное отклонение рассчитывают по формуле (3.15), Для удобства вы-
числений используют таблицу, составленную из трех граф. В пер-
вой графе, обозначенной X, записывают полученные результаты,
во второй, обозначенной А, ~ отклонения отдельных результатов
80
(со знаком плюс или минус) от среднего арифметического X, в
грегьей, обозначенной А2, — квадраты этих отклонений (со знаком
плюс). Необходимо помнить, что сумма отклонений Д со знаком
плюс должна быть равна сумме отклонений со знаком минус.
Среднее квадратичное отклонение — одна из наиболее важ-
ных статистических характеристик. Однако его абсолютное зна-
чение не позволяет сравнить степень изменчивости изучаемого
свойства у нескольких групп материалов. Например, в результа-
те испытаний двух партий бетона на сжатие получено X] =
- 45,0 МПа, 5|=бМПа и 12,2 МПа, ^ = 2,9 МПа. Срав-
нивая абсолютные значения среднего квадратичного отклоне-
ния, можно сделать вывод, что предел прочности при сжатии
первой партии более изменчив, чем второй. Но если оба сред-
них квадратичных отклонения выразить в процентах от соответ-
ствующих им_средних арифметических, то для первой партии
получим (5i/Ji)-100 % = 13,3 %, а для второй — (S2/X2) • |00 % =
• 23,8 %, т.е. относительная изменчивость у второй партии
больше, чем у первой Показатель относительной изменчивости
V (%), называемый коэффициентом вариации, вычисляют по
формуле
v-(.S/A)l<X) (3.17)
При обработке экспериментальных данных в некоторых слу-
чаях отдельные результаты измерений имеют значительно боль-
шее отклонение от среднего, чем остальные. В подобных случа-
ях прежде всего проверяют, не допущена ли ошибка в процессе
экспериментального определения. Если удается точно устано-
вить причину такого отклонения, то результат необходимо ис-
ключить из расчетов.
Однако бывают случаи, когда не удается установить причину
значительного отклонения числа, а подозрения в его ошибочно-
сти остаются. В таком случае проверяют принадлежность подоз-
реваемого числа к исследуемому статистическому ряду. В стан-
дартах эта операция называется проверкой анормальности Ре-
зультаты испытаний принимают анормальными и не учитывают
в дальнейших расчетах, если величина Тк, определяемая по
формуле Tt=(X-X) /S, не превышает допустимых значений,
указанных ниже:
Число результатов
испытаний .... 3 4 5 б 7 8 9 10
4 . _......... 1,15 1,46 1,67 1,82 1,94 2,03 2,1! 2,18
6 — 3644
При наличии в ряду измерений двух подозреваемых в грубой
ошибочности чисел первоначально проверку делают для более
резко отклоняющегося значения и уже после исключения его —
для второго.
Контрольные вопросы
1. В чем разница между истинной, средней и насыпной плотностями?
2. Зачем измельчают материал при определении истинной плотности? 3. Почему
при испытании на морозостойкость материал оттаивают в воде9 4, Каков прин-
вуюшее на испытуемый образец'’ 5. Зачем плиты прессов устанавливают на сфе-
рических опорах’ б- Как правильно устанавливать образцы в пресс при испыта-
нии на сжатие’ 7, Каково отличие машины МИИ-100 от прибора Михаэлиса’
8. Как определяют истираемость и твердость материалов’ 9- Что такое реологи-
ческие и реолого-технологические характеристики материалов’ Чем они отли-
чаются одна от другой’ 10- Что такое вязкость и как она оценивается у различ-
ных материалов’ 11. Как рассчитать среднее арифметическое ряда измерений и
среднюю квадратичную ошибку’
Раздел второй
ИСПЫТАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ
ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ
Минеральные вяжущие — тонкодисперсные порошкообраз-
ные материалы, которые при смешивании с водой (реже с
водными растворами солей) образуют пластичную легко фор-
мирующуюся массу (вяжущее тесто), постепенно переходя-
щую в камневидное состояние. Вяжущие материалы обычно
используются как основной компонент бетонов и растворов.
Поэтому некоторые испытания вяжущих проводят с заполни-
телями, имитируя их работу в бетоне (растворе).
Основным качественным показателем вяжущих служит их
отношение к воде. Вяжущие, способные твердеть и сохранять
свою прочность не только на воздухе, но и в воде, называют
гидравлическими. К ним относятся портландцемент и его раз-
новидности, глиноземистый цемент, гидравлическая известь
Вяжущие, способные твердеть и сохранять свою прочность
только на воздухе, называют воздушными. К ним относятся
(ипсовые аяжущие, воздушная известь и магнезиальные вяжу-
щие.
При оценке качества минеральных вяжущих определяют
следующие технические показатели.
I Прочность — основной показатель качества вяжущих ве-
ществ. Так как прочность вяжущих изменяется во времени, то
их качество оценивается по прочности, достигнутой за опреде-
ленное время твердения и в условиях, установленных стандар-
том. Этот показатель называют маркой вяжущего.
I Скорость твердения — другая не менее важная характери-
стика вяжущих. Наибольшей быстротой твердения обладают
[гипсовые вяжущие — они полностью затвердевают за несколько
часов. Очень медленно твердеет известь: процесс ее твердения
I длится годы.
I Сроки схватывания характеризуют, сколько времени аяжу-
щее тесто сохраняет пластичность. Схватыванием называют
процесс потери пластичности вяжущим тестом: при этом оно
становится жестким и приобретает начальную прочность
6’ 83
Тонкость помола влияет на скорость твердения и прочность
вяжущего: чем тоньше оно размолото, тем больше суммарная
поверхность его частиц и тем активнее оно взаимодействует с
водой, быстрее набирая прочность. Кроме того, более тонкий
помол увеличивает пластичность вяжущего теста и соответст-
венно бетонных и растворных смесей на его основе.
Необходимое количество воды для каждого вида вяжущего
определяется не из расчета полного химического взаимодейст-
вия вяжущего с водой, а из условия получения вяжущего теста
(или растворной смеси) стандартной консистенции (нормаль-
ной густоты). Для разных вяжущих стандартную консистен-
цию определяют различными методами, что объясняется неоди-
наковыми способами укладки смесей, например на основе гип-
са — заливкой, а на основе цемента — с применением механиче-
ского уплотнения. Определение нормальной густоты вяжущего
теста или растворной смеси предшествует определению сроков
схватывания, прочности и некоторых других свойств и служит
для установления стандартного водовяжущего (водоцементного,
водогипсового и т.п.) отношения.
Для некоторых вяжущих, кроме того, выполняют специаль-
ные испытания, характерные для данного вяжущего, например у
извести определяют скорость гашения.
ГЛАВА 4. ЦЕМЕНТ
4.1. Общие сведения
Цемент — собирательное название большой группы гидрав-
лических аяжущих веществ, которые обладают способностью
твердеть и длительно сохранять свою прочность не только на
воздухе, но и в воде.
В соответствии с ГОСТ 305] 5-97 принята следующая клас-
сификация цементов:
• ио назначению: общестроительные и специальные;
• по виду клинкера:
- на портландцементном клинкере;
- на глиноземистом (высокоглиноземистом) клинкере;
- на сульфоалюминатном (-ферритном) клинкере;
• по вещественному составу цементы делят на различные
типы в зависимости от минерального состава и вида добавок (ор-
ганических и минеральных);
84
• по прочности на сжатие- 22,5; 32,5; 42,5; 52,5 (МПа)*;
• по скорости твердения обшестроительные цементы подраз-
деляют на:
— нормальнотвердеюшие (с нормируемой прочностью в воз-
расте 27 и 28 сут);
— быстротвердеющие (с нормируемой прочностью в воз-
расте 2 сут, повышенной по сравнению с нормально-
твердеюшим);
— медленнотвердеющие;
• по срокам схватывания-.
— медленно схватывающиеся — начало схватывания не ра-
нее 2 ч;
— нормально схватывающиеся - начало схватывания не ра-
нее 45 мин и не позднее 2 ч;
— быстросхватывающиеся — начало схватывания не позднее
45 мин.
Портландцемент и его разновидности — основной вид цемен-
та. Он имеет следующие технологические показатели.
Сроки схватывания портландцемента: начало — не ранее
45 мин, конец - не позднее |0 ч от начала затворения.
Тонкость помола портландцемента должна быть такой, чтобы
при просеивании пробы через сито с сеткой № 008 (размер от-
верстий 0,08 мм) проходило не менее 85 % массы просеиваемой
пробы, т е. более 85 % зерен пробы должны иметь размер менее
80 мкм При этом удельная поверхность цемента составляет
около 2500...3000 см2/г При увеличении тонкости помола це-
мента повышается скорость его твердения.
Процесс твердения портландцемента в соответствующих ус-
ловиях (высокая влажность и положительная температура) про-
должается очень долго (годы) Однако нарастание прочности
быстро падает со временем. Поэтому прочностные свойства це-
мента характеризуют по пределу прочности стандартных образ-
цов, твердевших 28 сут, так называемой марочной прочностью
Для портландцемента и его разновидностей установлены сле-
дующие марки 300; 400; 500; 550 и 600 (ГОСТ 10178-85).
Кроме цементов на основе портландцементного клинкера
промышленность производит глиноземистый цемент (ГОСТ 969-
• Для цементов конкретных видов, выпускаемых по ранее утвержденным
нормативным документам, до их пересмотра или отмены сохраняется деление
цементов по марким (исходя из прочности стандартных образцов на сжатие и
изгиб).
«5
77) — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее со сроками
схватывания: началом — нс ранее 30 мин, концом — не позднее
] 2 ч. Глиноземистый цемент выпускают марок 400, 500 и 600,
но в отличие от портландцемента марочной прочности он до-
стигает через 3 сут.
Стандартные испытания цементов, проводимые в соответст-
вии ГОСТ ЗЮ (1—4), включают в себя определение плотности и
тонкости помола цемента, нормальной густоты, сроков схваты-
вания цементного теста и равномерности изменения объема це-
мента, предела прочности при изгибе и сжатии образцов-бало-
чек, изготовленных из цементного раствора.
4.2. Отбор проб и общие требования при испытании
Для испытания цемента от каждой партии отбирают общую
пробу массой около 20 кг, составленную не менее чем из пяти
частных проб. Общую пробу доставляют в лабораторию в герме-
тичной таре и хранят до испытания в сухом помещении. Перед
испытаниями пробу взвешивают и просеивают через сито с сет-
кой №09. Остаток на сите взвешивают и отбрасывают Массу
остатка в процентах, а также его характеристику (наличие ком-
ков, кусков дерева, металла) заносят в рабочий журнал.
Просеянную пробу цемента тщательно перемешивают, делят
на две равные части; одну час1ъ подвергают испытаниям, а вто-
рую маркируют и хранят в плотно закрытом сосуде в сухом по-
мещении в течение двух месяцев на случай повторного испыта-
ния.
Цемент, воду и песок перед испытанием выдерживают до тех
пор, пока их температура не станет равной температуре поме-
щения лаборатории (20*2) °C- Температуру помещения еже-
дневно фиксируют в журнале. Воду для проведения испытаний
и хранения образцов применяют питьевую Температуру воды
для хранения образцов, которая должна быть равна (20 ± 2) °C,
проверяю!' и отмечают в журнале.
Цемент и песок для проведения испытаний взвешивают с
погрешностью не более 1 г; воду отмеривают с погрешностью не
более 0,5 г (см3).
Для проведения испытаний цемента (приготовления смесей и
выдерживания образцов) нельзя применять алюминиевые или цин-
ковые формы, чаши, ванны, так как цементное тесто имеет силь-
нощелочную реакцию (pH — 11.. 13) и разрушает цинк и алюми-
ний, переводя эти металлы в алюминаты и цинкаты кальция.
86
4,3. Плотность и насыпная плотность цемента
Плотность цемента определяют с помощью прибора Ле Ша-
телье (см. рис. 3.4). Прибор наполняют обезвоженным кероси-
ном до нижней нулевой метки (по нижнему мениску), после
чего верхнюю свободную от керосина часть прибора протирают
тампоном из фильтровальной бумаги. Цемент массой около
150 г перед испытанием выдерживают в сушильном шкафу при
температуре 105...110°С в течение 2 ч и затем охлаждают в эк-
сикаторе. Для определения плотности от высушенного цемента
отбирают пробу массой 65 г с погрешностью не более 0,01 г. Да-
лее испытание проводят по методике, описанной в п. 3.2. Плот-
ность цемента вычисляют с погрешностью не более 0,1 г/см3
как среднее арифметическое результатов двух измерений; рас-
хождение между ними должно быть не более 0,02 г/см3.
Насыпную плотность цемента определяют с использованием
сосуда вместимостью 1000 см3 (I л) Пробу цемента массой около
1,5 кг насылают в стандартную воронку (см. рис. 3.3). Предвари-
тельно взвешенный мерный сосуд 4 помещают под воронку,
открывают задвижку 3 и заполняют мерный сосуд с небольшим
избытком. После заполнения сосуда цементом задвижку закры-
вают и металлической или деревянной линейкой осторожно сре-
зают излишек цемента на уровне с краями сосуда, для чего ли-
нейку ставят по диаметру на края сосуда и срезают цемент в обе
стороны. Сосуд должен быть неподвижным, так как при толчках
цемент может уплотниться и насыпная плотность увеличится.
Затем сосуд с цементом взвешивают и, вычитая из получен-
ного результата массу сосуда, находят массу цемента. Насыпную
плотность цемента рнас (кг/м3) вычисляют по формуле
Риас = ("'/Ю 1000.
где т — масса цемента, г; V— объем сосуда, равный 1000 см3.
4.4. Тонкость помола
Тонкость помола цемента (ГОСТ 310.2-76*) определяют по
остатку на сите; по удельной поверхности тонкость помола оп-
ределяют факультативно.
Определение тонкости помола цемента по остатку на сите
выполняют на приборе для механического или пневматического
просеивания — ситовом анализаторе; при отсутствии этих при-
боров допускается производить ручное просеивание.
87
Поддон, 10 —
Рис 41 Ситовой анализатор
14 — основание
Описание прибора Ситовой анализатор (рис. 4.1) состоит из
чугунного корпуса 1, внутри которого расположен приводной
механизм На корпусе установлена металлическая плита — ша-
тун 10, на которой смонтированы стойки 5 и весь подвижной
механизм с набором сит. Внутри корпуса находится пара шесте-
рен, передающих вращение от электродвигателя 3 на вал шату-
на. Подвижная площадка 11 с резиновой прокладкой, служащая
для установки сит, совершает не только колебательные движе-
ния вместе с шатуном, но и поворачивается вокруг своей оси
при каждом колебании шатуна с помощью рычага 12. Набор сит
с поддоном 9 и крышкой 8 закрепляют рамкой 6 с помощью
гайки 7. Кулачковый механизм, состоящий из муфты 4 с при-
крепленными к ней кулачками 13 и двух пружин 2, производит
добавочное встряхивание сит при колебаниях шатуна. Ситовой
анализатор должен быть установлен на жестком основании 14 и
закреплен на нем болтами.
Прежде чем приступить к работе на ситовом анализаторе,
его опробуют на холостом ходу без сит в течение 30...60 с, а за-
тем, выключив электродвигатель, готовят к работе. Также тща-
тельно проверяют сита. Сетка № 008 должна быть хорошо натя-
нута и плотно зажата в цилиндрической обойме. Сетку перио-
дически осматривают в лупу; при обнаружении каких-либо де-
фектов (дырки, отход сетки от обоймы) ее заменяют новой.
Ход испытании. Пробу цемента массой около 150 г высуши-
вают в сушильном шкафу при температуре 1О5...11О°С в тече-
ние 2 ч, после чего охлаждают в эксикаторе. От пробы берут
навеску 50 г с погрешностью не более 0,01 г и помещают ее на
сито с сеткой №008. Закрыв сито крышкой и поддоном, его ус-
танавливают в ситовой анализатор. Через 5...7 мин от начала
88
просеивания прибор останавливают, осторожно снимают под-
дон 9 и высыпают из него прошедший через сито цемент, про-
чищают сетку с нижней стороны мягкой кистью, вставляют
поддон и продолжают просеивание.
Просеивание считается законченным, если при контрольном
просеивании через сито проходит не более 0,05 г цемента. Кон-
трольное просеивание выполняют вручную при снятом поддоне
на листе бумаги в течение 1 мин.
Тонкость помола цемента определяют как остаток на сите с
сеткой №008 в процентах по отношению к первоначальной
массе просеиваемой пробы, с погрешностью не более 0,1%.
На ситовом анализаторе, кроме того, можно определять гра-
нулометрический состав цемента — рассеивать цемент по круп-
ности частиц. В этом случае используют стандартный набор сит,
располагая сита так, чтобы размер ячеек убывал сверху вниз.
Для определения тонкости помола применяют также прибо-
ры для пневматического просеивания, испытания на которых
выполняют в соответствии с инструкцией, прилагаемой к при-
бору.
4.5. Нормальная густота цементного теста
Цементным тестом называют смесь цемента и воды Густоту
цементного теста (ГОСТ 3]0.3-76*) определяют на приборе Ви-
ка с пестиком (рис. 4.2, а).
Описание прибора. Основа прибора — подвижной металличе-
ский стержень 2 с указателем 6. Стержень может быть закреп-
лен на определенной высоте стопорным винтом 7, при освобо-
ждении которого стержень падает вниз Шкала 3 с делениями
от 0 до 40 мм укреплена на станине / В нижнюю часть стержня
вставляют изготовленный из нержавеющей стали пестик 5 (рис.
4.2, б) с полированной поверхностью. При этом иглу (рис. 4 2, в)
закрепляют в верхней части стержня прибора. Масса стержня с
пестиком и иглой (300+2) г. Снизу на станину устанавливают
стеклянную (или из другого коррозионно-стойкого материала)
пластину 9 размером ]00х]00 мм и коническую форму-кольцо 8
(рис. 4 2, г).
Ход испытания. Перед началом испытания проверяют, сво
бодно ли опускается металлический стержень прибора в направ-
ляющих втулках и, если необходимо, смазывают его маслом. Ос-
матривают пестик и очищают его влажной тканью, а также про-
веряют положение указателя, который должен быть на нуле при
89
Рис. 4 2 Прибор Вика (л) и приспособления к нему (б-г).
(а, 2 — стержень, 3 — шкала, 4 - игла, 5 - пестик, 6 — указатель, 7 — винт, 8 —
кольцо, 9 — стеклянная пластана
опирании пестика о стеклянную пластинку Кольцо и пластину
смазывают тонким слоем машинного масла.
Для приготовления цементного теста берут 400 г цемента и
высыпают его в сферическую металлическую чашу (рис. 4.3, а),
предварительно протертую влажной тканью. В цементе делают
углубление, в которое в один прием выливают воду в количе-
стве, необходимом (ориентировочно) для получения теста нор-
мальной густоты. Обычно для первого пробного затворения бе-
рут 25...26 % воды от массы цемента, т.е. около 100 мл Воду
отмеряют с погрешностью не более 0,5 мл. Углубление запол-
няют цементом с помощью стальной лопатки (рис. 4.3, б) и че-
рез 30 с после приливания воды сначала осторожно перемеши-
вают, а затем энергично растирают тесто лопаткой Общая про-
должительность перемешивания и растирания 5 мин Цементное
тесто можно приготовить также на механической мешалке.
Рис 43 Чаша для затворения (а)
цементного теста и яопатка для пере-
мешивания (б)
90
Готовое цементное тесто в один прием укладывают в коль-
цо, установленное на стеклянной пластинке, и 5...6 раз встряхи-
вают его, постукивая пластину о поверхность стола Избыток
теста срезают увлажненным ножом. Затем кольцо на стеклян-
ной пластине ставят под стержень прибора Вика и пестик при-
водят в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца.
Закрепляют стержень стопорным винтом, после чего быстро
освобождают его и дают возможность стержню с пестиком сво-
бодно погружаться в тесто. Через 30 с от начала погружения
производят отсчет глубины погружения пестика по шкале при-
бора.
В том случае, если пестик не доходит до стеклянной пласти-
ны на 5—7мм, густота теста считается нормальной. Если пес-
тик погружается на большую или меньшую глубину, пригото-
вляют новые порции цементного теста соответственно с мень-
шим или большим количеством воды. Количество воды для
получения теста нормальной густоты, выражаемое в процен-
тах от массы цемента, определяют с погрешностью не более
0,25 %.
4.Б. Сроки схватывания цемента
Схватывание цемента — процесс загустевания цементного тес-
та вследствие взаимодействия цемента с водой. Сроки схватыва-
ния определяют на цементном тесте нормальной густоты с по-
мощью прибора Вика (п. 4 5), но вместо пестика на конце стерж-
ня закрепляют иглу 4 (см. рис. 4.2, 6), а пестик устанавливают
сверху; при этом масса подвижной части остается равной
(300 ±2) г. Перед началом испытаний проверяют, свободно ли
опускается стержень прибора, чистоту поверхности иглы и отсут-
ствие ее искривлений, а также нулевое показание прибора.
Цементное тесто готовят по методике, описанной в л. 4.5, из
400 г цемента и воды, взятой в количестве, которое соответству-
ет нормальной густоте цементного теста. Готовое тесто поме-
щают в кольцо прибора Вика и устанавливают на столик при-
бора. Стержень опускают до соприкосновения иглы с поверхно-
стью теста и в этом положении закрепляют винтом. Затем винт
освобождают, давая стержню с иглой свободно погружаться в
тесто.
В начале испытания, пока тесто находится в жидком состоя-
нии, во избежание сильного удара иглы о пластину рекоменду-
ется слегка придерживать ее при погружении в тесто. Иглу
9)
можно свободно опускать, как только тесто загустеет настолько,
что опасность повреждения иглы будет исключена. Момент на-
чала схватывания определяют при свободном опускании иглы.
Иглу погружают в тесто через каждые 10 мин, при этом кольцо
после каждого погружения передвигают таким образом, чтобы
игла не попадала в прежнее место. После каждого погружения
иглу вытирают.
Во время испытаний прибор должен находиться в затенен-
ном месте, где нет сквозняков, и не должен подвергаться сотря-
сениям.
Началом схватывания цементного теста считается время,
прошедшее от начала затворения теста (момента приливания
воды к цементу) до момента, когда игла не доходит до пластины
на 1 .2 мм; концом схватывания — время от начала затворения
до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на
1...2 мм
4.7. Определение марки (активности) цемента
Марку цемента, или его активность, определяют по прочно-
сти на сжатие и изгиб стандартных образцов размером 40x40*
х 160 мм, изготовленных из цементно-песчаного раствора соста-
ва 1:3 нормальной консистенции после необходимого срока
твердения (для портландцемента, шлакопортландцемента и пуц-
цоланового цемента — 28 сут, для быстротвердеющего портланд-
цемента — 3 и 28 сут, для глиноземистого — 3 сут) в стандарт-
ных условиях (ГОСТ 310.4-81) Ниже рассмотрена методика оп-
ределения марки (активности) портландцемента.
При определении марки используют стандартный песок, что
позволяет исключить влияние качества песка на прочность ис-
пытуемого цемента. Стандартный песок (ГОСТ 6139-91) пред-
ставляет собой чистый кварцевый песок (содержание SiOj й 98 %;
потери при прокаливании <0,05 %; влажность <0,2 %). Стан-
дарт предполагает возможность использования двух вариантов
зернового состава песка:
• монофракционный: содержание зерен фракции 0,9—0,5 мм —
не менее 91 %;
• полифракционный, который готовят смешиванием фракций
в следующем количестве:
Фракция, мм...... 2,0.1,0 1,0 0,5 0.5—0,16 0,16.0,08
Частный остаток, % ... 33+5 34±5 10±5 12±-1
92
Рис 44 Мешалка для цементного раствора.
Приготовление цементного раствора нормальной консистенции.
Для приготоаления необходимого количества цементно-песчаного
раствора состава 1:3 (по массе) отвешивают 500 г испытуемого це-
мента и ]500г стандартного песка и высыпают их в предвари-
тельно протертую мокрой тканью чашу (см. рис. 4.3, а). Цемент с
песком перемешивают в течение 1 мин.
Затем в центре сухой смеси делают лун-
ку, вливают в нее воду в количестве 200 г
{ВЩ = 0.4) и дают ей впитаться в тече-
ние 0,5 мин, после чего смесь перемеши-
вают вручную в течение I мин.
I Подготовленный таким образом ра-
створ переносят в предварительно про-
тертую влажной тканью чашу 1 мешал-
ки (рис. 4.4) и перемешивают в ней в
течение 2,5 мин (20 оборотов чаши).
Как исключение смесь можно пе-
ремешивать вручную не менее 5 мин
круглым шпателем в сферической чаше
(см. рис. 4.3).
По окончании перемешивания оп-
ределяют консистенцию раствора. Для
этого применяют встряхивающий сто-
лик 4 (рис 4.5), представляющий собой
металлический диск, покрытый шлифо-
ванным стеклом. При вращении кулач-
ка 2 диск с помощью штока _? сколь-
зящего в направляющих, поднимается
на 10мм, а затем резко падает Таким
образом имитируется виброуплотнение
раствора.
На стекло столика ставят коническую форму 5 с загрузочной
воронкой 6. Внутреннюю поверхность конуса и стекло перед ук-
ладкой раствора протирают влажной тканью.
Для определения консистенции раствор укладывают в фор-
му-конус в два приема (слоями равной толщины). Каждый слой
уплотняют штыковкой из нержавеющей стали диаметром 20 мм,
массой (350 ±20) г. Нижний слой штыкуют 15 раз, верхний — J0
раз. Штыкование ведут от периферии к центру, придерживая
форму рукой. Далее снимают загрузочную воронку, излишек
раствора срезают ножом и осторожно снимают форму-конус.
Полученный конус цементного раствора встряхивают на
столике 30 раз в течение (30 ±5) с. Затем штангенциркулем или
металлической линейкой измеряют диаметр конуса по нижнему
основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и
берут среднее значение.
Консистенция раствора считается нормальной, если расплыв
конуса составляет 10б...115мм Если расплыв конуса менее
106 мм или раствор при встряхивании рассыпается, приготов-
ляют новую порцию раствора, увеличивая количество воды до
получения расплыва конуса 1О6...]|5мм. Если расплыв конуса
более |]5мм, то испытание повторяют с меньшим количеством
воды, добиваясь расплыва 1О6...1]5мм. Водоцементное отноше-
ние, полученное при достижении расплыва конуса 106...] 15 мм,
принимают для проведения дальнейших испытаний. Погреш-
ность определения В/Ц не более 0,01
+1
Рис 4 6 Форма для образцов-балочек (в) и насадка к ней (б)
Изготовление образцов. Разъемные формы, в которых изго-
товляют образцы, рассчитаны на три образца (рис. 4.6, д). Дета-
ли форм выполнены из стали или чугуна с твердостью по Бри-
неллю не менее НВ140. Продольные и поперечные стенки
форм, скрепляемые зажимным винтом, отшлифованы и плотно
прилегают к отшлифованной поверхности поддона.
Перед заполнением формы растворной смесью ее внутрен-
ние поверхности слегка протирают машинным маслом, а стыки
наружных стенок с поддоном и одна с другой смазывают техни-
ческим вазелином. На форму устанавливают металлическую на-
садку (рис. 4.6, б), облегчающую укладку' раствора. После этого
форму жестко закрепляют в центре виброплощадки.
Виброплощадка (рис. 4.7) состоит из станины /, к которой
пружинами 5 прикреплена рама 4 с установленной на ней пло-
щадкой 3 Колебательные движения площадки создает прикреп-
ленный к ней электродвигатель 2, на валу которого находится
дебаланс (эксцентрично закреплен груз).
Форму заполняют приблизительно на 1 см раствором и
включают виброплощадку. Затем в течение 2 мин вибрации все
три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполня-
ют раствором. По истечении 3 мин от начала вибрации внброп-
лощадку отключают и снимают с нее форму. Далее смоченным
водой ножом срезают излишек раствора, заглаживают поверх-
ность образцов и маркируют их
Образцы в формах хранят (24 + 2) ч на столике 3 в ванне с
гидравлическим затвором (рис. 4.8). Затем образцы осторожно
расформовывают и укладывают в горизонтальном положении в
Рис. 47 Лабораторнаявиб-
роплошадка:
95
Рис 48. Ванна с гидравлическим затвором*
160
Рис. 4 9 Схема расположе-
нье: элементах
ванну с водой так, чтобы они не соприкасались один с другим.
Воду, которая должна покрывать образцы не менее чем на 2 см,
меняют через каждые 14 сут. Температура воды весь срок хране-
ния должна быть (20 ±2) °C.
Образцы, прочность которых через 24 ч недостаточна для
расформовывания их без повреждений, допускается вынимать
из форм через 48 ч с отметкой об этом в рабочем журнале.
По истечении срока хранения образцы извлекают из воды и
не позднее чем через 1 ч подвергают испытанию Непосредст-
венно перед испытанием образцы-бапочки насухо вытирают и
испытывают на изгиб, а затем каждую из полученных полови-
нок балочки — на сжатие
При испытании глиноземистого цемента образцы в форме
хранят первые 6 ч в ванне с гидравлическим затвором, а затем в
воде комнатной температуры. Через (24 ±2) ч с момента изго-
товления образцы вынимают из формы и часть их испытывают,
а оставшиеся хранят в воде до последующих испытаний через
3 сут.
Определение предела прочности при изгибе. Это испытание
производят на машинах (п. 3.9), обеспечивающих нарастание
нагрузки в среднем (50 ± 10)Н в секунду Образец устанавлива-
ют на опорные элементы машины таким образом, чтобы его
горизонтальные при изготовлении грани находились в машине в
вертикальном положении (рис. 4.9)- Испытание образцов и рас-
чет предела прочности при изгибе выполняют в соответствии с
инструкцией, прилагаемой к испытательной машине. Предел
прочности при изгибе испытуемого цемента вычисляют как
среднее арифметическое из двух наибольших значений резуль-
татов испытания трех образцов.
Определение предела прочности при сжатии. Полученные
после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же
96
подвергают испытанию на сжа-
тие на прессах с предельной
нагрузкой 200—500 кН. Для то-
го, чтобы результаты испыта-
ний половинок балочек были
сопоставимы, несмотря на раз-
ный размер, используют метал-
лические пластинки (рис. 4 10,
fl), через которые нагрузка от
плит пресса передается на об-
разец. Пластинки, изготовляе-
мые из нержавеющей стали,
имеют плоскую полированную
поверхность; площадь поверх-
ности пластинки, соприкасающейся с образцом, равна 25 см2.
Половинку балочки 3 помещают между двумя пластинками 1
(рис. 4.10, б) таким образом, чтобы боковые грани, которые при
изготовлении прилегали к продольным стенкам формы, находи-
лись на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно при-
легали к торцовой гладкой грани образца Образец вместе с
пластинками центрируют на опорной плите 4 пресса. Средняя
скорость нарастания на1рузки на образец при испытании долж-
на составлять (5+ 1,25) кН в секунду.
Предел прочности при сжатии (МПа) каждого образца
вычисляют по формуле
(41)
где Лраз — разрушающая нагрузка, кН, S — площадь металличе-
ских пластинок, см2
Предел прочности при сжатии цемента вычисляют по ре-
зультатам шести испытаний как среднее арифметическое четы-
рех наибольших результатов.
Полученное таким образом значение называют активностью
цемента
Определение марки цемента. Марку цемента находят по ре-
зультатам определения пределов прочности цемента при сжатии
и изгибе, сравнивая эти результаты с требованиями ГОСТа на
соответствующий цемент. Для каждой марки портландцемента и
его разновидностей пределы прочности при изгибе и при сжа-
тии образцов, твердевших 28 сут (для быстротвердеющих цемен-
тов также и 3 сут), не должны быть ниже значений, указанных в
табл 4 1
7- 3644
стандартных образцов
Наименование цемента Марка цемента Предел прочности при изгибе, МПа (кгс/см2), в воз- Предел прочности при сжатии, МПа (кгс/см1), в возрасте.
3 28 3 28
Портландцемент, порт- 300 — 4,4(45) — 29.4(300)
ландцемент с минеральны- 400 — 5,4(55) — 39,2(400)
ми добавками, щлакопорт- 500 — 5.9(60) — 49,0(500)
ландцемент 550 — 6,1(62) — 53,9(550)
600 — 6,4(65) — 58,8(600)
Быстротвердеющий порт- 400 3,9(40) 5,4(55) 24,5(250) 39,2(400)
ландцемент 500 4.4(45) 5.9(60) 27,5(280) 49,0(500)
Быстротвердеющий шла- копортландцемент 400 3,4(35) 5,4(55) 19,6(200) 39,2(400)
Определение прочности цемента при пропаривании. Бетон-
ные и железобетонные изделия изготовляют, ускоряя твердение
бетона с помощью его тепловлажностной обработки (пропари-
вания). Поэтому ГОСТ 10178-85 предусматривает определение
прочности цемента при пропаривании. Образцы для этого ис-
пытания готовят так же, как и для стандартных определений, но
их твердение протекает по специальному режиму. Формы с об-
разцами для твердения помещают в пропарочную камеру при
температуре (20 + 3) °C при отключенном подогреве на (120 ±
±10) мин. Затем включают подогрев и в течение ]] ч образцы
пропаривают по следующему режиму:
Равномерный подъем температуры до (80+5) °C ....
Остывание при отключенном подогреве .
180+10 мин
360+10 »
120+10»
После этого крышку камеры открывают. Через (24±2)ч с
момента изготовления образцы вынимают из форм и испыты-
вают по методике, используемой при определении марки це-
мента.
4.8, Равномерность изменения объема цемента
Процесс твердения цементов сопровождается изменением
объема твердеющей системы. У портландцемента наблюдается
небольшое уменьшение объема при твердении. Если же в це-
ментном клинкере содержится избыточное количество свобод-
ного оксида кальция СаО (более 1 %) и оксида магния MgO (бо-
98
лее 5 %), то процесс гашения СаО и MgO, сопровождающийся
местным увеличением объема, вызовет неравномерное измене-
ние объема цемента при твердении, что приведет к деформации
и растрескиванию цементного камня. Поэтому цементы прове-
ряют на равномерность изменения объема при твердении, ис-
пользуя метод кипячения образцов из цементного теста в воде,
что интенсифицирует гашение СаО и MgO и ускоряет испы-
тание.
Для испытания берут 150 г цемента и готовят из него тесто
нормальной густоты (п. 4.5), от которого отбирают две навески
массой по 75 г каждая и формуют из них шарики. Шарики по-
мещают на стеклянные пластинки, предварительно протертые
машинным маслом. Постукивая пластинками о твердое основа-
ние, из шариков получают лепешки диаметром 7—8 см, толщи-
ной в середине около 1 см. Поверхность лепешек заглаживают
от наружных краев к центру смоченным водой ножом до обра-
зования острых краев и гладкой закругленной поверхности.
Отформованные лепешки хранят в течение (24+2)ч с мо-
мента изготовления на столике в ванне с гидравлическим затво-
ром (см рис. 4.8). Затем лепешки вынимают из ванны, снимают
со стеклянных пластинок и помещают в бачок 4 с водой
(рис. 4.11) на решетку 5, расположенную на расстоянии не ме-
нее 5 см от дна бачка. Уровень воды в бачке 4, который уста-
навливают подвижной трубкой 2, должен перекрывать лепешки
на 4...6 см в течение всего времени кипячения. Постоянный
уровень воды в бачке поддерживают регулятором /. Воду в бач-
ке за 30...45 мин доводят до кипения, которое поддерживают в
течение 3 ч После этого лепешки в бачке охлаждают и сразу
после извлечения из воды производят их внешний осмотр
Цемент соответствует тре-
бованиям ГОСТ 310.3-76* в
отношении равномерности из-
менения объема, если на ли-
цевой стороне лепешек не
обнаружено радиальных, до-
ходящих до краев трешин,
или сетки мелких трешин, ви-
димых невооруженным глазом
или в лупу, а также каких-
либо искривлений и увеличе-
ния объема лепешек. Искрив-
ления обнаруживают с помо-
Рис 412 Лепешки, испытанные на равномерность изменения объема-
щью линейки, которую прикладывают к плоской поверхности
лепешки. Образцы лепешек, выдержавших испытание на равно-
мерность изменения объема, приведены на рис. 4.12, а,б, а не
выдержавших — на рис 4.12, в—д.
В том случае, если в испытуемом цементе содержание окси-
да магния MgO более 5 % и цемент выдержал испытания мето-
дом кипячения лепешек, дополнительно его испытывают на
равномерность изменения объема в автоклаве. Для этого ле-
пешки, отформованные по описанной методике, после хране-
ния в течение (24±2)ч в ванне с гидравлическим затвором вме-
сто кипячения подвергают обработке в автоклаве по следующе-
му режиму:
Подъем давления от атмосферного до 2,1 МПа . 60 90 мин
Выдержка при давлении 2,1 МПа . ________ 180 »
Снижение давления до атмосферного...........около 60 »
После этого лепешки извлекают из автоклава, охлаждают и
оценивают их внешний вид (см, рис. 4.12), делая заключение о
равномерности изменения объема цемента.
Контрольные вопросы
1 Как хранят пробы цемента перед испытаниями’ 2. Почему нельзя при-
менять алюминиевую и оцинкованную посуду для испытания цемента9 3. Ка-
кую жидкость используют при определении истинной плотности цемента9
100
на сжатие или на изгиб9 Почему9 7. С какой целью кипятят цементные образцы
при определении равномерности изменения объема цемента?
Г Л А В А 5 ГИПСОВЫЕ ВЯЖУЩИЕ
5.1. Общие сведения
Гипсовые вяжущие (ГОСТ 125-79**) — воздушные вяжущие
вещества, получаемые термической обработкой (при темпера-
туре 140 160 °C) гипсового сырья до образования полугидрата
сульфата кальция CaSO4 O.Sl-IjO. Твердение гипсовых вяжущих
заключается в присоединении воды (гидратации) до образова-
ния двугидрата сульфата кальция
CaSO4 -0,5H2O + 1,5Н2О CaSO4-2H2O
Характерные свойства гипсовых вяжущих — быстрое схваты-
вание и твердение.
По срокам схватывания гипсовые вяжущие делятся на три
группы:
А — быстротвердеющие (начало схватывания не ранее 2 мин,
конец — не позднее 15 мин); Б — нормальнотвердеющие (начало
схватывания не ранее 6 мин, конец — не позднее 30 мин); В —
медленнотвердеющие (начало схватывания не ранее 20 мин, ко-
нец — не нормируется)
Поскольку гипсовые вяжущие твердеют быстро, то образцы
испытывают на прочность через 2 ч после затворения За это
время гидратация и кристаллизация гипсового вяжущего закан-
чиваются
По пределу прочности при сжатии и изгибе гипсовые вяжу-
щие делят на 12 марок: от Г-2 до Г-25 (цифры в обозначении
марки показывают минимальный предел прочности при сжатии
в МПа). Наиболее употребляемые в строительстве марки гипсо-
вых вяжущих — Г-4. .Г-10
По тонкости помола гипсовые вяжущие могут быть: грубого
(группа 1), среднего (группа И) и тонкого (группа III) помола.
Маркируют гипсовые вяжущие по трем показателям: проч-
ности, скорости схватывания и тонкости помола Например,
гипсовое вяжущее Г-7А11 — быстротвердеющее (А), среднего
помола (11) и с прочностью на сжатие не менее 7 МПа.
101
При приготовлении гипсового теста берут в 2...3 раза больше
воды, чем необходимо для гидратации гипса Поэтому после
затвердевания в гипсовом камне остается значительное количе-
ство воды. В таком состоянии он обладает пониженной прочно-
стью. После сушки прочность гипсового камня возрастает в
1,5 2 раза. Испаряясь, вода оставляет в гипсовом камне много
пор, поэтому средняя плотность гипсового камня довольно низ-
кая (1200... 1500 кг/м3).
Гипс — одно из немногих вяжущих, расширяющихся при
твердении: увеличение в объеме достигает 0,2 %. Способность
расширяться при твердении позволяет применять гипсовые вя-
жущие в отличие от большинства других вяжущих без заполни-
телей, не боясь растрескивания от усадки
5.2. Тонкость помола гипсовых вяжущих и стандартная
консистенция гипсового теста
Тонкость помола. Тонкость помола гипсовых вяжущих оце-
нивают по остатку при просеивании пробы на сите с отвер-
стиями размером 0,2 мм Пробу гипсового вяжущего массой
120 ..150 г высушивают в течение 1 ч при температуре (50 ± 5) °С_
Из сухой пробы отбирают навеску массой 50 г с погрешностью
не более 0,1 г и высыпают на сито Просеивание, производимое
вручную или на механической установке, считается закончен-
ным, если сквозь сито в течение 1 мин при контрольном ручном
просеивании проходит не более 0,05 г вяжущего
Тонкость помола определяют как отношение массы остатка
на сите к массе первоначальной навески (50 г) и выражают в
процентах с погрешностью не более 0,2 %. За тонкость помола
гипсового вяжущего принимают среднее арифметическое ре-
зультатов двух испытаний
Группу по тонкости помола, к которой относится испытуе-
мое вяжущее, определяют в соответствии с требованиями стан-
дарта:
Группа ......................... ] ]1 II
Степень помола . . .. грубый средний тонкий
Остаток на сите 0,2 %, не более. 23 14 2
Стандартная консистенция гипсового теста. Изделия из
гипсовых вяжущих обычно формуют методом литья гипсового
теста, которое предстааляет собой вязкопластичную массу, со-
стоящую из тонкомолотого гипсового вяжущего и воды. Поэто-
му метод определения консистенции гипсового теста основан на
его способности растекаться под действием силы тяжести.
102
Сущность метода количественной оценки стандартной кон-
систенции (нормальной густоты) гипсового теста состоит в оп-
ределении 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 процентах как отношение массы
воды, необходимой для получения теста, к массе гипсового
вяжущего.
Перед началом испытаний на стол укладывают квадратный
лист стекла размером не менее 240 мм. Чтобы облегчить изме-
рения, на стекло или бумагу, находящуюся под стеклом, нано-
сят 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. 5.1), изготовленный из нержавеющего металла
и имеющий полированную внутреннюю поверхность, ставят в
центр стеклянной пластинки 2. Внутреннюю поверхность ци-
линдра и стекло перед испытанием протирают влажной тка-
нью.
Для определения стандартной консистенции отвешивают
300—350 г гипсового вяжущего и отмеривают 45—55 % воды от
массы гипсового вяжущего. Все измерения проводят с погреш-
ностью не более 0,1 % Воду вливают в чистую чашку и туда же
в течение 2—5 с всыпают отвешенное количество гипсового вя-
жущего. Полученную массу перемешивают ручной мешалкой в
течение 30 с, начиная отсчет от момента всыпания гипсового
вяжущего в воду. После окончания перемешивания цилиндр,
установленный в центре пластинки, заполняют гипсовым тес-
том, излишки которого срезают линейкой. Через 45 с, считая от
начала всыпания гипсового вяжущего в воду, или через 15 с по-
сле окончания перемешивания цилиндр быстро поднимают
вверх на высоту 15...20 см и
отводят в сторону.
Время перемешивания необхо-
димо строго соблюдать, так как
вязкость гипсового теста бы-
стро возрастает, и поэтому на-
рушение продолжительности пе-
ремешивания дает искаженные
результаты испытания.
Диаметр расплыва измеря-
ют непосредственно после под-
нятия цилиндра в двух взаим-
Р и е 5.1. Вискозиметр Суттарда-
103
но перпендикулярных направлениях с погрешностью не более
5 мм и вычисляют его среднее арифметическое значение. Если
диаметр расплыва отличается от (180 ±5) мм, испытание повто-
ряют с измененным количеством воды, добиваясь требуемого
расплыва.
5.3. Сроки схватывания гипсовых вяжущих
Сроки схватывания гипсового вяжущего определяют с по-
мощью прибора Вика с иглой (см. рис. 4.2) на тесте стандартной
консистенции Для испытания берут 200 г гипсового вяжущего и
воду в количестве, соответствующем тесту стандартной конси-
стенции. Гипсовое вяжущее всыпают в воду, одновременно
включают секундомер, так как этот момент служит началом от-
счета времени. Тесто перемешивают не более 1 мин до получе-
ния однородной консистенции.
Готовое тесто выливают в коническое кольцо-форму, уста-
новленное на пластинке. Кольцо после каждого испытания
тщательно очищают и смазывают машинным маслом. Чтобы
удалить попавший в тесто воздух, 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 ус-
танавливают на прибор Вика.
Стержень прибора устанавливают так, чтобы игла касалась
поверхности гипсового теста. Далее отпускают зажимный винт
и игла под действием веса стержня погружается в тесто. Погру-
жения производят с интервалом 30 с, начиная с целого числа
минул' (обычно 2 мин). После каждого погружения иглу тща-
тельно вытирают, а пластинку вместе с кольцом передвигают
так, чтобы игла при новом погружении попадала в другое место
поверхности гипсового теста.
Начало схватывания определяется временем, прошедшим с
момента всыпания га пса в воду, до момента, когда свободно
опущенная игла при погружении в тесто впервые не дойдет до
поверхности пластинки на 1...2 мм. Концом схватывания счита-
ется время от момента всыпания гипса в воду до момента, когда
игла погрузится в тесто не более чем на 1...2 мм. По получен-
ным данным определяют, к какой группе по срокам схватыва-
ния относится испытуемый гипс А, Б или В (см. 5.1).
104
5.4. Марки гипсовых вяжущих по прочности
Сущность испытания заключается в определении напряже-
ний, разрушающих стандартный образец-балочку размером
40x40x160 мм, которую испытывают на изгиб, а образовав-
шиеся половинки балочки — на сжатие.
Образцы формуют из теста стандартной консистенции Для
этого берут 1200 г гипсового вяжущего и воду в количестве, не-
обходимом для получения теста нормальной густоты. Вяжущее
всыпают в воду и интенсивно перемешивают в течение 60 с.
Образцы формуют в трехгнездных формах (см. рис. 4.6), кото-
рые 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 схваты-
вания образцы извлекают из формы, маркируют и хранят в по-
мещении для испытаний.
Испытания начинают через 2 ч после начала перемешива-
ния. Образцы испытывают на изгиб на машине МИИ-100 или
на другой испытательной машине, развивающей усилие до 5 кН.
Балочки устанавливают на опоры таким образом, чтобы те гра-
ни, которые были горизонтальными при изготовлении, при ис-
пытании находились бы в вертикальном положении. Испытание
и расчет предела прочности на изгиб производят так же, как и
для цементных образцов (п. 4.7).
Половинки балочск (шесть штук), получившихся после ис-
пытания на изгиб, используют для определения предела проч
ности при сжатии Для этого образцы, гак же как и цементные,
помещают между двумя стальными пластинками (см. рис. 4 10, б).
Образец вместе с пластинками подвергается сжатию на прессе,
развивающем усилие 50 кН Время от начала нагружения образ-
ца до его разрушения должно составлять от 5 до 30 с (скорость
нарастания нагрузки около 2,5 кН в секунду).
Предел прочности при сжатии гипсовых образцов подсчиты-
вают по формуле (4 1) так же, как и цементных образцов (п. 4.7).
Таблица 51 Требования к маркам гипсовых вяжущих
Предел прочности Марка
МПа, не мснсс Г-2 Г-3 Г-4 Г-5 Г-6 Г-7 Г-10 Г-13 Г-16 Г-19 Г-22 Г-25
При сжатии При изгибе 2 1,2 1,8 6 3 3,5 10 4,5 13 5,5 16 6 19 6,5 22 7 25 8
105
Марку гипсового вяжущего устанавливают по наименьшему
значению предела прочности при изгибе или при сжатии
Контрольные вопросы
определяют на тесте нормальной густоты9 Как изменится результат испытаний,
если уменьшить или увеличить содержание боды б тесте’ 3. Через какое время
после затворения испытывают гипсовые образцы на Прочность? 4. Как изменит-
ся прочность гипсовых образцов, если проводить его испытание через 2 ч, 24 ч.
ГЛАВА 6. СТРОИТЕЛЬНАЯ ИЗВЕСТЬ
6.1. Общие сведения
Строительная известь (ГОСТ 9179-77) — вяжущее, получае-
мое обжигом кальциевых и магнезивльных карбонатных пород.
Основной компонент строительной извести — оксид кальция
СаО. Кроме СаО в извести могут присутствовать оксид магния
MgO и низкоосновные силикаты и алюминаты кальция. В зави-
симости от водостойкости затвердевшего вяжущего, определяе-
мой содержанием силикатов и алюминатов кальция, строи-
тельная известь разделяется на воздушную и гидравлическую
Воздушная известь по содержанию СаО и MgO делится на
кальциевую, магнезиальную и доломитовую.
Гидравлическая известь в зависимости от со-
держания силикатов и алюминатов кальция бывает слабо- и
сильногидравлической.
Воздушная известь непосредственно после изго-
товления имеет вид крупных кусков (20—200 мм) и называется
комовой кипелкой. Такая известь, активно взаимодействуя с
водой, выделяет значительное количество теплоты; при этом
вода нагревается и может закипеть (отсюда название — «кипел-
ка»). Куски извести при взаимодействии с водой диспергируют-
ся (распадаются) в тонкий порошок, называемый пушонкой
При избытке воды образуется известковое тесто Процесс взаи-
модействия извести с водой называется гашением, а образую-
щийся продукт — гидратной (гашеной) известью.
Воздушная известь может содержать частицы, не способные
к гашению, инертные включения (песок, кусочки шлака), «не-
дожог» — остатки СаСОз и MgCOj и «пережог» — спекшиеся и
106
оплавленные частицы, гасящиеся очень медленно. Содержание
непогасившихся зерен в извести регламентируется ГОСТ
По составу и количеству непогасившихся зерен воздушную
известь делят на три сорта.
В тех случаях, когда негашеную комовую известь не гасят, а
размалывают, она называется молотой кипелкой Гидравличе-
скую известь после обжига подвергают размолу.
Для всех видов и сортов порошкообразной строительной из-
вести (гидратной, молотой негашеной и молотой гидравличе-
ской) степень дисперсности должна быть такой, чтобы при про-
сеивании пробы извести через сита с сетками № 02 и 008 прохо-
дило соответственно не менее 98,5 и 85 % массы пробы.
Как воздушная, так и гидравлическая известь должна вы-
держивать испытания на равномерность изменения объема при
твердении.
6.2. Отбор и подготовка проб
Для испытания извести от каждой партии (размер партии
устанавливается в количестве 100 т*) отбирают пробу массой не
менее 20 кг для комовой извести и 10 кг для гидратной. Пробу
комовой извести отбирают из 10 различных мест верхнего,
среднего и нижнего слоев извести примерно равными частями.
При поставке молотой извести в мешках пробу отбирают из 10
мешков, взятых из разных мест штабеля по 2 кг из мешка
Отобранную пробу делят на две равные части, одну из ко-
торых подвергают лабораторному испытанию, а вторую поме-
щают в герметичный сосуд, опечатывают и хранят в течение 15
дней на случай необходимости повторных контрольных испы-
таний
Перед проведением лабораторных испытаний пробу негаше-
ной комовой извести измельчают до кусков размером не более
10 мм и методом квартования отбирают 1кг для определения
содержания непогасившихся зерен и 500 г- для других испыта-
ний. Пробу массой 500 г измельчают до полного прохождения
через сетку №09, тщательно перемешивают и квартованием от-
бирают 150 г. Эту навеску растирают до полного прохождения
через сетку № 008, помещают в герметически закрытый сосуд и
используют для проведения испытаний, предусмотренных ГОСТ
22688-77.
Известь, поставленная в количестве менее 100 т, считается целой партией
107
Взаимодействие извести с водой (гашение) сопровождается
интенсивным выделением теплоты, поэтому характеристикой
скорости гашения может служить время достижения смесью
максимальной темпераiypu Чтобы избежать потерь теплоты в
окружающую среду, гашение при этом испытании проводят в
термосе.
Массу пробы извести т (г) для этого испытания рассчиты-
вают по формуле
т = 1000/Л,
где А — содержание активных СаО т MgO в извести, %
Пробу извести, отвешенную с погрешностью не более 0,1 г,
помещают в колбу от бытового термоса вместимостью 250...
500 мл, куда вливают 25 мл воды температурой 20 °C. Смесь бы-
стро перемешивают деревянной отполированной палочкой Кал-
бу закрывают пробкой с плотно вставленным термометром,
проградуированным на 100 °C, и оставляют в покое. Ртутный
шарик термометра должен быть полностью погружен в реаги-
рующую смесь. Температуру смеси определяют через каждую
минусу, начиная с момента добавления воды.
Испытание считается закопченным, если в течение 4 мин
температура не повышается более чем на 1 °C. За время гаше-
ния принимают время с момента добавления воды к извести до
начала периода, когда рост температуры не превышает 0,25 °C в
минуту.
Испытуемая известь считается быстрогасящейся, если вре-
мя ее гашения составляет не более 8 мин, среднегасящейся, ес-
ли время гашения — не более 25 мин, и медленногасящейся,
если время 1ашения — более 25 мин
Содержание непогасившихся зерен. В металлический сосуд
вместимостью 8 ,10 л наливают 3,5 ..4 л воды, нагретой до тем-
пературы 85...9O °C, и всыпают 1 кг комовой извести, раздроб-
ленной до кусков не более 10 мм Содержимое сосуда непре-
рывно перемешивают до окончания интенсивного выделения
пара (кипения). Полученное тесто закрывают крышкой и вы-
держивают 2 ч. Затем тесто разбааляют водой до консистенции
известкового молока и порциями выливают его на сито с сеткой
№ 063, промывая слабой струей воды и слегка растирая мягкие
кусочки стеклянной палочкой с резиновым наконечником. Час-
108
тицы, оставшиеся на сите, аккуратно собирают и высушивают
при температуре 140—150 °C до постоянной массы.
Содержание непогасившихся зерен Н.З. (%) вычисляют по
формуле
Я.З. = (/и/1000) -100,
где т — остаток на сите после высушивания, г; 1000 — масса
первоначальной пробы извести, г.
Степень дисперсности порошкообразной извести. Навеску
порошкообразной извести массой 50 г, предварительно высу-
шенной при температуре 105 ..110 °C до постоянной массы,
просеивают через сита с сетками №02 и 008 (п. 4.4). Просеива-
ние считается законченным, если при контрольном просеива-
нии вручную в течение 1 мин через указанные сита проходит не
более 0,1 г извести
Степень дисперсности СД. (%) для каждого сита вычисляют
по формуле
СД- =(т/50) 100,
где т — остаток на соответствующем сите, г; 50 — первоначаль-
ная масса навески, г.
6.4. Влажность гидратной извести
Навеску массой 10 г помещают в сухой, предварительно
взвешенный стаканчик с крышкой и высушивают в сушильном
шкафу при температуре 105.. 110 °C. Во время сушки крышку
стаканчика приоткрывают. В сушильном шкафу должен нахо-
диться также открытый стаканчик с натронной известью (смесь
Са(ОН)г с NaOH) для улавливания СОг из воздуха, который мо-
жет вступить во взаимодействие с испытываемой известью
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + НгО и исказить результаты испыта-
ния. Через 2 ч стаканчик с гидратной известью плотно закрыва-
ют крышкой, извлекают из сушильного шкафа, охлаждают в эк-
сикаторе и взвешивают. Высушивание повторяют до постоянной
массы. Влажность извести Вл (%) вычисляют по формуле (3.7)
(п 3.4). Влажность гидратной извести должна быть не более 5 %.
6.5. Вид гидравлической извести
Вид извести (сильно- или слабогидравлическая) устанавли-
вают по прочности образцов-балочек размером 40x40x160 мм,
109
изготовленных из известково-песчаного раствора состава 1:3
стандартной консистенции по методике, аналогичной методике
определения марки цемента (п. 5.7). В зависимости от вида из-
вести прочность образцов после 28 сут твердения в стандартных
условиях должна быть не менее (МПа):
Вид извести При изгибе При сжатии
Слабогидраалическая ... . . 0,4 1,0
Сильногилравлическая . 1,7 5.0
Для изготовления образцов отвешивают 500 г молотой гид-
равлической извести и 1500 г стандартного кварцевого песка и
тщательно их перемешивают. Водоизвестковое отношение, при
котором раствор имеет нормальную консистенцию, колеблется
в зависимости от вида извести в пределах от 0,45 до 0,6. Поэто-
му для начального этапа испытаний берут воду в количестве,
соответствующем минимальному значению водоизвесткового от-
ношения (В/И =0,45), что составляет 225 мл
В сухую смесь извести и песка добавляют около половины
отмеренного количества воды. Смесь перемешивают и оставля-
ют охлаждаться до температуры 25...30 °C Когда смесь охладит-
ся, добавляют остальное количество воды и окончательно пере-
мешивают растворную смесь вручную или на лабораторной ме-
шалке.
Далее проверяют консистенцию растворной смеси на встря-
хивающем столике (см рис. 4.5) по методике, описанной в
п. 5.7 Расплыв конуса смеси стандартной консистенции дол-
жен быть равен 110.115 мм Если расплыв менее требуемого,
добааля-ют небольшое количество воды (обычно увеличивают
водоизвестковое отношение на 0,05) и после повторного пере-
мешивания снова проверяют консистенцию. Так поступают до
тех пор, пока не будет приготовлена смесь нормальной конси-
стенции.
Из полученной смеси на вибростоле в трехгпездной форме
(см. рис 4.6) формуют образцы-балочки. Образцы маркируют и
через сутки освобождают от форм. В течение последующих 5...
6 сут их хранят в ванне с гидравлическим затвором, причем об-
разцы располагаются на подставке изд поверхностью воды Че-
рез 7 сут с момента формования образцов их погружают в воду
с температурой (20 ±2) °C так, чтобы ее уровень был на 2 см
выше образцов. По истечении 28 сут с момента формования
образцы испытывают на изгиб на машине МИИ-100, а образо-
но
вавшисся половинки — на сжатие на гидравлическом прессе с
использованием стальных пластинок (см. п. 4.7).
Предел прочности при изгибе и сжатии известково-песча-
ного раствора вычисляют как среднее арифметическое результа-
тов испытания образцов. При этом в расчет не берут наиболь-
ший и наименьший результаты испытаний на сжатие. Вычис-
ленные значения пределов прочности испытуемой извести срав-
нивают с требованиями ГОСТа и определяют, к какому виду
относится данная известь.
Контрольные вопросы
1. Зачем при определении содержания непогасившихся зерен пробу извести
заливают горячей (85 90 °C) водой9 2. Определяют ли влажность негашеной
извести9 3. Почему скорость гашения извести определяют в колбе термоса9 4. В
Раздел третий
ИСПЫТАНИЕ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ, БЕТОНОВ
И РАСТВОРОВ
ГЛАВА 7 ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЗАПОЛНИТЕЛЯМ
И ОТБОР ПРОБ
Бетоны и растворы — искусственные каменные материалы,
состоящие из большого количества зерен заполнителя, связан-
ных между собой затвердевшим вяжущим. В бетонах заполните-
ли занимают примерно 80.. .85 % всего объема материала. В ка-
честве заполнителей обычно применяют дешевые природные
материалы (песок, гравий, щебень) или отходы промышленно-
сти (металлургические шлаки). Кроме того, заполнители сни-
жают усадку бетонов и растворов, повышают их трещи нестой-
кость, а в некоторых случаях придают бетонам и растворам спе-
циальные свойства (например, для получения легких бетонов
используют пористые заполнители)
Основные требования к заполнителям. Заполнители — при-
родные или искусственные материалы в виде зерен различного
размера — от 0,16 до 70 мм. В зависимости от размера зерен
различают заполнители, мелкие (песок) — зерна размером 0,16..
5 мм и крупные (гравий, щебень) — зерна размером 5...70 мм
Строительные растворы получают, используя только мелкий за-
полнитель; в бетонах, как правило, применяют и мелкий, и
крупный заполнители. По строению зерен и насыпной плотно-
сти различают плотные и пористые заполнители (у пористых
насыпная плотность менее 1200 кг/м3).
Заполнители, составляя основную долю объема бетона и
раствора, существенно влияют на их свойства Поэтому они
должны отвечать определенным требованиям.
Как у мелкого, так и крупного заполнителей соотношение зе-
рен различного размера должно находиться в определенных пре-
делах, т е заполнитель должен иметь определенный зерновой (гра-
нулометрический) состав Это диктуется необходимостью макси-
мального насыщения бетона зернами заполнителя, что возможно
при условии, когда в промежутки между самыми крупными зер-
нами входят более мелкие, а в промежутки между последними
112
еще более мелкие и т.д Чтобы оценить соотношение между зер-
нами заполнителя разного размера, определяют зерновой состав
заполнителя. Для этого, используя стандартные сита с ячейками
определенного размера, заполнитель делят на фракции*: 70 ..40,
40...20, 20... 10 и 10...5 мм для крупного заполнителя и 5...2,5;
2,5...1,25; 1,25.. 0,63; 0,63. .0,315 и 0,315...0,16 мм для песка. По-
лученные результаты сравнивают с требованиями соответст-
вующего стандарта.
Для выполнения различных расчетов, например расчета со-
става бетона, необходимо знать насыпную плотность, среднюю
плотность зерен, межзерновую пустотность, влажность, водопо-
глощение и другие свойства заполнителей.
Обязательное требование ко всем заполнителям — отсутствие
вредного влияния на процесс твердения вяжущего, а также на
прочность и долговечность бетонов и растворов. С этой целью
определяют прочность, морозостойкость, стойкость к различным
химическим и физическим воздействиям заполнителей, их ми-
неральный состав, характер формы зерен и т.п., а также нали-
чие в заполнителе вредных примесей (глинистых, пылевидных,
органических и др )
Отбор проб. Заполнители, особенно природные, — неодно-
родный по составу и свойствам материал Поэтому, чтобы про-
бы заполнителя были представительны, т.е. достаточно досто-
верно отражали его свойства, от испытуемого заполнителя от-
бирают необходимое количество частных проб, из которых пу-
тем объединения и усреднения получают среднюю пробу
На предприятии-изготовителе (карьере) частные пробы от-
бирают периодически и затем объединяют в одну среднюю про-
бу от сменной продукции каждой технологической линии
На конвейерах с лентой шириной менее 1000 мм частные про-
бы отбирают путем периодического пересечения всей ширины по-
тока При этом отсекается весь материал, проходящий по конвей-
еру за время отбора пробы. При большей ширине конвейера про-
бы отбирают путем последовательного пересечения конвейера по
частям. На конвейере частные пробы отбирают каждый час
Для получения средней пробы заполнителя, хранящегося на
складе предприятия, при проверке его качества отбирают 10... 15
частных проб в точках, которые находятся на разной высоте от
Фракцией считаются зерна заполнителя, которые проходят через более
крупное и остаются на более мелком из двух сит находящихся рядом в стан-
дартном наборе т е выделяемые этими двумя ситами из пробы заполнителя.
X — 3644
ИЗ
вершины до основания штабеля. Одну среднюю пробу отбирают
от каждых 500 т проверяемого заполнителя. У заполнителя, хра-
нящегося в бункере, пробы отбирают из поверхностного слоя и
из нижней части бункера, для чего его частично разгружают.
Из железнодорожных вагонов, автомобилей и судов при
контрольной проверке качества заполнителей частные пробы
отбирают при погрузке и разгрузке в соответствии с указаниями
ГОСТ 8736-93 (для песка) и ГОСТ 8267-93 (для крупного за-
полнителя)
После отбора и объединения частных проб полученную
среднюю пробу тшательно перемешивают и перед отправкой в
Таблица 71 Массы гроб крупного заполнителя, необходимых для проведения испытаний
Вид испытания Проба, кг, при размере фракции, мм
5 .10 10 ..20 20 40 40. 70 более 70
Определение плотности зерен 0.5 1 25 5
Определение средней плотно- сти зерен 2,5 2,5 2.5 5 5
Определение насыпной плот- ности 15 30 60 150 150
Определение влажности 05 2,5 10
Определение водопоглощения 1 2 5 10 20
Определение зернового соста- 5 10 30 30 50
Определение содержания пы- левидных, глинистых и илистых частии отмучиванием 5 5 5 10 10
То же. пипеточным методом 5 5 5 5
Определение содержания гли- ны в комках 0.25 1 5 15 35
Определение содержания пла- стинчатых и игловатых зерен 0,25 1 5 15 35
Определение содержания ор- ганических примесей Определение дробимисти при сжатии (раздавливании) в ци- линдре диаметром, мм:
75 I
150 8 8 8
Определение истираемости в полочном барабане 10 10 20
Определение морозостойкости 2 3 3 10
перед испытанием до размеров предыдущей фракции, указанной в таблице, и принимают
массу пробы, соответствующей этой фракции 2 Разрешает ся производить несколько испы-
ганий, используя одну пробу, если процессе испьпапий определяемое свойство не изме-
114
лабораторию сокращают методом квартования или с помощью
желобчатого делителя (п 2.7). Объем средней пробы должен не
менее чем в два раза превышать суммарный объем проб, пред-
назначенных для испытания (табл 7.1).
Для проведения всех предусмотренных стандартом испыта-
ний песка суммарное количество частных проб составляет 50 кг,
т.е. средняя проба от парит песка должна быть не менее 100 кг.
Для проведения отдельных испытаний щебень из естествен-
ного камня, гравий и щебень из гравия (ГОСТ 8269-87) берут в
количествах, зависяших от его крупности и указанных в табл.
7.1. При этом масса средней пробы для проведения всех испы-
таний должна не менее чем в четыре раза превышать суммар-
ную массу проб, указанную в табл. 7.1.
Контрольные вопросы
1. Какова роль заполнителей в бетонах и растворах7 2. Где проходит грани-
ца между мелким и крупным заполнителем? 3. Что такое фракции заполнителя7
4. Зависит ли масса проб от его крупности7
ГЛАВА 8. МЕЛКИЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ (ПЕСОК)
8.1. Плотность и влажность
Истинная плотность песка (плотность его зерен) в зависи-
мости от минерального состава обычно находится в пределах
2,0...2,8 г/см3. Определение истинной плотности производят
пикнометрическим методом или с помощью прибора Ле Шате-
лье. Для этого от средней пробы песка берут навеску массой
30 г (при испытании пикнометрическим методом) или 200 г
(при использовании прибора Ле Шателье). Пробу просеивают
сквозь сито с отверстиями диаметром 5 мм, после чего высуши-
вают, до постоянной массы и охлаждают до комнатной темпера-
туры в эксикаторе над концентрированной серной кислотой или
безводным хлористым кальцием. Высушенный песок перемеши-
вают и делят на две части, каждая из которых используется для
определения плотности
Плотность песка определяют ио методике, описанной в п. 3 2,
и вычисляют как среднее арифметическое результатов двух оп-
ределений. Если расхождение результатов будет более 0,02 г/см3,
то проводят третье определение Плотность в этом случае вычис-
ляют как среднее арифметическое двух ближайших значений.
8* 115
Определение насыпной плотности песка в стандартном не-
уплотнеином состоянии. Для испытания применяют мерный
цилиндрический сосуд внутренним диаметром 108 мм, высотой
108 мм и вместимостью 1 л. Сосуд взвешивают с погрешностью
не более 1 г. Пробу песка массой от 5 до 10 кг (в зависимости от
содержания в нем гравия) высушивают до постоянной массы и
просеивают сквозь сито с круглыми отверстиями диаметром
5 мм. Количество сухого просеянного песка должно быть не ме-
нее 4 кг. Высушенный песок насыпают в мерный сосуд с высоты
10 см до образования над верхом сосуда песчаного конуса. Конус
без уплотнения песка срезают вровень с краями сосуда металли-
ческой линейкой, после чего сосуд с песком взвешивают.
Насыпную плотность рнас (кг/м3) вычисляют с погрешно-
стью не более 10 кг/м3 по формуле (3.3) (п.3.2) Насыпную
плотность определяют два разд, при этом каждый раз берут но-
вую порцию песка Окончательное значение насыпной плотно-
сти песка вычисляют как среднее арифметическое результатов
двух определений.
Определение насыпной плотности песка в естественном со-
стоянии. Испытание выполняют с целью перевода количества
поставляемого песка из весовых единиц в объемные В этом
случае песок для испытания берут в состоянии естественной
влажности. Испытания проводят в цилиндрическом сосуде диа-
метром 234 мм, высотой 234 мм и вместимостью Юл.
Пробу песка массой около 40 кг (для двух определений) без
какой-либо предварительной подготовки насыпают в мерный
сосуд с высоты 10 см до образования над верхом сосуда конуса,
который срезают вровень с краями сосуда металлической ли-
нейкой. После этого сосуд с песком взвешивают Вычисления
выполняют по формуле (3 4). Все определения проводят в тече-
ние возможно более короткого времени, чтобы влажность песка
не изменилась, так как даже при небольшом изменении влаж-
ности песка существенно изменяется его насыпная плотность
Насыпную плотность песка в естественном состоянии опре-
деляют два раза, при этом каждый раз берут новую порцию
песка. Окончательный результат вычисляют как среднее ариф-
метическое этих определений с погрешностью не более 10 кг/м3.
Определение влажности. Для испытания пробу песка массой
1 Ki насыпают в противень (металлический сосуд) и сразу же
взвешивают. Затем в этом противне песок высушивают до по-
стоянной массы.
Влажность песка Вл (%) вычисляют по формуле (3.7) (п. 3 4)
8.2. Зерновой состав и модуль крупности
Определение зернового состава. Зерновым (гранулометриче-
ским) составом сыпучего материала называют выраженное в
процентах или частях содержание в этом материале зерен опре-
деленного размера (фракций) Зерновой состав определяют про-
сеиванием материала через набор сит, установленный стандар-
том на этот материал.
Для испытания песка используют сита с отверстиями разме-
ром: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм. При просеивании через
такой набор сит песок разделяется на фракции: 5...2,5; 2,5... 1,25;
1,25...0,63; 0,63...0,315 и 0,315...0,16 мм. Зная зерновой состав
песка, можно определить, к какой группе по крупности зерен
относится исследуемый песок, сделать заключение о его при-
годности для бетонов и растворов и определить его водопотреб-
ность.
Зерновой состав песка определяют следующим образом.
Пробу песка массой 2 кг высушивают до постоянной массы,
после чего просеивают сквозь два сита с круглыми отверстиями
диаметром 10 и 5 мм. Полученные на ситах остатки взвешивают
и вычисляют содержание в песке фракций гравия с размером
зерен 5... 10 мм (/>5) и выше 10 мм (/pw) в процентах по массе
по формулам
2рю = (fflio/w) 100; Гр5 = (jnslm) 100,
где т10 — остаток на сите с отверстиями размером 10 мм, г; т$ —
остаток на сите с отверстиями размером 5 мм, г; т — масса про-
бы сухого песка, г
Согласно ГОСТ 8736-93 в природном песке допускается на-
личие зерен гравия и щебня размером более 10 мм в количестве
не более 0,5 %, а зерен размером 5... 10 мм не более 10 %.
Из пробы песка, прошедшего сквозь указанные сита, отби-
рают навеску 1000 г для определения зернового состава песка
без гравия Эту навеску просеивают ручным или механическим
способом через набор сит с круглыми отверстиями диаметром
2,5 мм и с сетками №1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 Продолжитель-
ность просеивания любым способом должна быть такой, чтобы
при контрольном ручном просеивании каждого сита в течение
1 мин через него проходило не более 0,1 % общей массы про-
сеиваемой навески (1 г). При ручном просеивании его оконча-
ние допускается определять упрощенным способом. Каждое си-
то интенсивно трясут над листом бумаги. Просеивание считает-
117
ся законченным, если при этом практически не наблюдается
падение зерен песка.
После окончания просеивания остатки песка на каждом си-
те, которые называются частными остатками а„ взвешивают с
погрешностью не более 1 г, а затем определяют их величину в
процентах по отношению к массе навески по формуле
а,- = {aiifm) 100,
где т/ — масса остатка на данном сите, г; т — общая масса про-
сеиваемой навески (обычно 1 000 г), г.
Затем вычисляют с погрешностью не более 0,1 % полные ос-
татки на каждом сите. Полным называют остаток А„ который
был бы на данном сите, если бы просеивание производилось
только через него. Полный остаток численно равен сумме всех
частных остатков на данном сите и всех вышележащих:
А, = Oj + ... + CiM + <22.5- (8.1)
Результаты определения зернового состава песка записывают
в форму, приведенную в табл. 8.1, и графически изображают в
виде кривой просеивания (рис 8.1), которая сравнивается со
стандартными кривыми (ГОСТ 10268-80). Если кривая испы-
туемого песка находи гея между стандартными кривыми (те. в
области допустимых зерновых составов), песок считается при-
годным для бетона.
Определение модуля крупности. Модуль крупности песка
рассчитывают на основании данных его зернового состава по
формуле
Мк = (Лад + Ai Д5 + Аобз + Ло.315 + Ло 16 )/100, (8.2)
где /12,5,- , A),i6 — полные остатки на ситах, %-
По модулю крупносги и полному остатку на сите № 063 оп-
ределяют группу песка по крупности (ГОСТ 8736-85)
Таблица 81. Форма закиси зернового состава песка
Остатки на ситах Размер отверстий сит, мм Прошло сквозь сито 0,16 мм
2,5 1.25 0,63 0.315 0,16
Частиыс, г Частные о,, Чё Полные А„ %
118
Рис 81. Кривая просеивания
песка для бетона (заштрихована
Область зерновых составов пес-
ков, допустимых для использо-
вания)
Группа песка
Очснь крупный
Повышенной крупности
Крупный ..........
Средний...........
Мелкий ....... .
Очень мелкий
Тонкий .....____.
Очень тонкий...
Полный остаток на сите
Mt 063, % по массе
Модуль
крупности, Мк
65 75
45 65
30 ..45
Менее 10
Не нормируется
При определении зернового состава
песков результаты испытаний записывают только в виде таблиц.
Модуль крупности в этом случае не определяют.
фракционированных
8.3. Содержание вредных примесей
К вредным примесям, содержание которых в песке ограни
чивается стандартами, относятся пылевидные, глинистые, или-
стые, органические и глина в комках.
ГОСТ 8736—93 регламентирует максимально допустимое со-
держание пылевидных и глинистых примесей в песке в сле-
дующих пределах:
Группа песка
Повышенной крупности,
крупный и средний ...
Мелкий .. ..
Содержание пылевидных
и глинистых частиц, %
по массе, не белее
Содержание глины
в комках, % ио массе,
не более
•’ (->)
0,25 (0,35)
0.35 (0,50)
Определение содержания пылевидных, глинистых и илис-
тых частиц. Глинистые и пылевидные примеси в песке при ис-
119
120
Рис 82 Сосуд для отму-
пользовании его для бетонов и раство-
ров повышают водопотребность смесей
и в конечном итоге приводят к пони-
жению прочности и морозостойкости
бетонов и растворов. Особенно вредна
в песке примесь глины, которая обво-
лакивает зерна песка и препятствует их
сцеплению с цементным камнем. На-
личие в песке комков глины также по-
нижает водостойкость бетонов и рас-
творов. Содержание в песке пылевид-
ных, глинистых и илистых частиц опре-
деляют отмучиванием или пипеточным
методом.
Методом отмучивания определяют
суммарное содержание в песке частиц
размером менее 0,05 мм. Сущность метода состоит в много-
кратной промывке песка от примесей (отмучивании) и сравне-
нии первоначальной массы песка с массой его после промыв-
ки.
Для испытаний из средней пробы, высушенной до постоян-
ной массы, берут навеску 100 г. Навеску помещают в сосуд для
отмучивания (рис. 8.2) или в цилиндрическое ведро с сифоном
высотой не менее 300 мм и заливают водой так, чтобы высота
слоя воды над песком была около 200 мм. Песок выдерживают в
воде около 2 ч, периодически перемешивая. После этого содер-
жимое сосуда снова энергично перемешивают и оставляют в
покое на 2 мин. Через 2 мин мутную воду (суспензию мелких
частиц в воде) сливают, оставляя слой воды не менее 30 мм Во-
ду сливают через сливные отверстия / в сосуде или с помощью
сифона, но не через край. Затем песок снова заливают водой до
первоначального уровня Песок промывают в указанной после-
довательности до тех пор, пока сливаемая вода не станет про-
зрачной.
Промытый песок высушивают до постоянной массы и вы-
числяют содержание в нем пылевидных, глинистых и илистых
частиц /7ОТМ (% по массе) с погрешностью не более 0,1 % по
формуле
27Отм = [Gm - m2)/rni\-100, (8.3)
где /Л[ — масса высушенной навески песка до отмучивания, г;
/П2 ~ масса высушенной навески песка после отмучивания, г
120
Количество примесей, определяемых отмучиванием, не дол-
жно превышать в песке, % по массе: для бетона — 3, для кла-
дочных растворов — 5, для штукатурных растворов — 7.
Пипеточный метод состоит в следующем. Навеску песка
отмывают от глины определенным количеством воды. Из полу-
чившейся водной суспензии пипеткой отбирают небольшую
пробу, которая выпаривается. После выпаривания определяют
массу сухого остатка (пыль, глина), по которой рассчитывают
содержание примесей в песке.
Для испытаний берут пробу песка массой 1000 г в состоянии
естественной влажности, помещают в ведро и заливают 4,5 л
воды. Для последующего ополаскивания ведра приготовляют
0,5 л воды. Залитый водой песок выдерживают Ю ..15 мин, пе-
ремешивая его несколько раз мешалкой и тщательно отмывая
от приставших к зернам глинистых частиц. Затем содержимое
ведра осторожно выливают на два сита: верхнее с сеткой № 063
и нижнее с сеткой № 016, постав-
ленные на другое ведро с метками 5
и Юл. Суспензии в ведре с метками
дают отстояться и осторожно сли-
вают осветленную воду в первое
ведро, после чего этой водой вто-
рично промывают песок на ситах
над вторым (с метками) ведром. За-
тем первое ведро ополаскивают ос-
тавленной водой (0,5 л) и эту воду
сливают во второе ведро, добиваясь,
чтобы уровень суспензии в нем был
точно 5 л Если воды не хватит, то
добавляют чистую воду.
Суспензию в ведре тщательно пе-
ремешивают и немедленно наполня-
ют ею с помощью воронки два ме-
таллических цилиндра 2 вместимо-
стью 1000 мл (рис 8.3, а), продолжая
при этом перемешивать суспензию в
ведре. Уровень суспензии в цилинд-
ре должен соответствовать метке 3
на смотровом окне Суспензию в
каждом цилиндре энергично пере-
мешивают (палочкой или опроки-
дыванием, закрыв цилиндр крыш-
121
кой), после чего оставляют цилиндры в покое на 1,5 мин. За
5... 10 с до окончания этого времени в цилиндр опускают мер-
ную пипетку (рис. 8 3, б), пальцем закрывая трубку /. Пипетку
опускают так, чтобы крышка 4 опиралась о верх стенки цилин-
дра. При этом низ воронки пипетки будет на глубине 190 мм от
поверхности. По истечении указанного времени (5. 10 с) трубку
пипетки открывают и после ее заполнения снова закрывают.
Затем пипетку извлекают из цилиндра и, открыв трубку, выли-
вают содержимое пипетки в чашку или стакан, предварительно
взвешенные с погрешностью не более 10 мг. Объем жидкости в
пипетке составляет 50 мл.
Вместо металлических цилиндров и специальной пипетки
допускается применять обычные стеклянные мерные цилиндры
вместимостью 1 л и стеклянную пипетку вместимостью 50 мл,
которую опускают в цилиндр на глубину 190 мм.
Суспензию в чашке (стакане) выпаривают в сушильном
шкафу при температуре 105... 110 °C. Чашку (стакан) с остав-
шимся порошком взвешивают с погрешностью не более 10 мг.
Таким образом устанавливают количество глинистых примесей
в пробе суспензии, взятой пипеткой (50мл) Так как полный
объем суспензии равен 5 л (5000 мл), то общее количество гли-
нистых и пылеватых примесей в пробе песка будет в 100 раз
больше.
Содержание пылевидных и глинистых частиц Потм (% по
массе) рассчитывают по формуле
Петы =[100 (m2 - Л1|)//п)-100,
где m — масса пробы песка, г; т\ — масса пустой чашки (стака-
на), г; /иг — масса чашки (стакана) с порошком, г
Аналогично отбирают и обрабатывают пробу из второго ци-
линдра. Количество пылевидных и глинистых примесей в песке
принимают как среднее арифметическое результатов двух опре-
делений
В случае испытания сильно загрязненного пылевидными и
глинистыми примесями песка объем для промывки берут рав-
ным Юл (вместо 5л). При этом ПО1М (% по массе) вычисляют
по формуле
Лота = [200 (/П2 - пц)1т\ 100.
Определение содержания глины в комках. Небольшое коли-
чество песка из средней пробы просеивают сквозь сито с отпер
стиями диаметром 5 мм Из просеянного песка берут навеску
122
массой около 100 г и путем рассева на ситах с отверстиями раз-
мером 2,5 и 1,25 мм получают две фракции Из фракции 2,5...
5 мм отбирают навеску массой 5 г; из фракции 1,25.,.2,5 — 1г.
Каждую навеску песка высыпают тонким слоем на стекло или
металлический лист и увлажняют. Из навески стальной иглой
выделяют комки глины, отличающиеся от зерен песка вязко-
стью, если необходимо, используют при этом лупу. Выделенные
комки глины и зерна песка высушивают раздельно до постоян-
ной массы и взвешивают.
Содержание комков глины в каждой навеске каждой фрак-
ции песка /лг.51 ^1.25 вычисляют по формулам
Г?2,5 = [т/(т - mt)] 100; /лцю = Р«2 /(fn2 - /nj)] 100,
где m и масса комков глины во фракциях соответственно
2,5...5 и 1,25...2,5 г; яц и апз — масса зерен песка в этих же фрак-
циях, г
Содержание комков глины в пробе песка Гл (%) вычисляют
по формуле
Гл = (Гл2^П2.5 + Гл{ ,25^1.25 )/100,
где «2^ и ai 25 ~ частные остатки на ситах 2,5 и 1,25 мм соответ-
ственно, вычисленные при определении зернового состава пес-
ка, %.
Определение содержания органических примесей. Органиче-
ские примеси, находящиеся в песке, вредно влияют на процесс
твердения цемента- они замедляют скорость твердения и сни-
жают прочность бетонов и растворов; поэтому их содержание
ограничивается стандартом. Присутствие органических приме-
сей в песке можно обнаружить, если обработать его раствором
щелочи, например гидроксида натрия NaOH Такие органиче-
ские примеси окрашивают раствор щелочи в желто-коричневый
цвет, причем чем больше их, тем интенсивнее окрашивание. На
этом основан колориметрический (цветовой) метод определения
содержания органических примесей в заполнителях.
Для испытания из средней пробы песка в состоянии естест-
венной влажности берут навеску массой 250 г. Наполняют пес-
ком стеклянный мерный цилиндр вместимостью 250 мл до
уровня 130 мл и заливают 3 %-ным раствором гидроксида на-
трия NaOH до уровня 200 мл. Содержимое цилиндра энергично
перемешивают; через 4 ч перемешивание повторяют. Через 24 ч
после начала испытания определяют цвет жидкости, отстояв-
123
шейся над песком При окрашивании жидкости в желтый или
коричневый цвет его сравнивают с цветом эталонной жидкости,
приготовленной указанным ниже способом и налитой в такой
же мерный цилиндр.
Эталонную жидкость приготовляют из 2 %-ного раствора та-
нина в 1 %-ном растворе этилового спирта. Полученный рас-
твор берут в количестве 5 мл на 195 мл 3 %-ного раствора едко-
го натра. Приготовленный раствор перемешивают и оставляют в
покое на 24 ч. Эталон следует применять свежеприготовленным.
Песок считается пригодным для бетонов и растворов, если
жидкость, отстоявшаяся над песком, не окрасилась или ее окра-
ска заметно светлее эталонной При окраске жидкости несколь-
ко светлее эталонной содержимое цилиндра подогревают 2...3Ч
на водяной бане при температуре 60 ..70 “С и, вновь сравнивая
цвет жидкости с цветом эталона, решают вопрос о пригодности
песка.
В том случае, когда колориметрическая проба песка темнее
эталона, окончательное решение о пригодности или непригод-
ности песка выносят после технологической пробы испыта-
ния на прочность цементно-песчаного раствора на этом песке.
Контрольные вопросы
1. Какие испытания песка следует провести, чтобы определить его модуль
крупности’ 2. Какие виды вредных примесей определяют в песке’ 3. Чем от-
личается метод отмучивания от пипеточного при определении пылевидных и
глинистых примесей в песке’ 4. На чем основан метод определения органичес-
ких примесей в песке?
ГЛАВА 9 КРУПНЫЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ (ГРАВИЙ И ЩЕБЕНЬ)
9.1. Плотность, насыпная плотность и пустотность
Плотность зерен щебня (гравия). Для определения плотно-
сти берут пробу шебня (гравия) в соответствии с табл. 7.1. Зерна
заполнителя очищают от пыли металлической щеткой и измель-
чают до крупности менее 5 мм, после чего пробу перемешивают
и сокращают примерно до 150 г. Затем ее вновь измельчают до
крупности менее 1,25 мм, перемешивают и сокращают до 30 г
Приготовленную таким образом пробу измельчают в порошок
в чугунной или фарфоровой ступке, высушивают до постоянной
массы и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе.
Плотность определяют пикнометрическим методом (п. 3.2) в
пикнометрах вместимостью 100 мл. Полученные результаты об-
124
рпбатывают так же, как и при определении плотности песка.
Плотность вещества зерен щебня (гравия) можно определить и
е помощью прибора Ле Шателье по методике, описанной в
II. 3 2. Пробу для испытания готовят так же, как при пикномет-
рическом методе, но ее размер должен быть около 200 г. Для
I каждого из двух параллельных определений берут навеску около
50 г.
Средняя плотность зерен щебня (гравия). Для испытания
шполнптеля с крупностью зерен до 40 мм берут пробу массой
около 2,5 кг; при большей крупности зерен массу пробы следует
брать около 5 кг. При этом зерна крупнее 40 мм дробят и пробу
сокращают вдвое. Пробу высушивают до постоянной массы,
просеивают через сито с отверстиями размером, соответствую-
щим наименьшему размеру зерен данной фракции щебия (гра-
вия), и из остатка на сите отвешивают две навески массой по
I 1000 г каждая. Массу навесок фиксируют в лабораторном жур-
I нале.
Затем навеску щебня (гравия) насыщают водой, погружая
юрна в воду комнатной температуры на 2 ч. При этом уровень
воды в сосуде должен быть выше поверхности заполнителя не
I менее чем на 20 мм Насыщенные пробы заполнителя вынима-
ют из воды; зерна заполнителя вытирают мягкой влажной тка-
нью и сразу же взвешивают на технических весах. После этого
I пробу помешают в сетчатый (перфорированный) стакан 1 и
I взвешивают на гидростатических весах (рис. 3.1), при этом вся
I проба должна находиться в воде. Описание метода гидростати-
I ческого взвешивания приведено в п. 3.2.
При взвешивании заполнителя в воде необходимо вычитать
из результатов взвешивания массу перфорированного стакана в
I воде.
К Среднюю плотность зерен рт (г/см2) вычисляют по формуле
Pm =«грв/[/”1 -(«2 -яп)], (9-1)
I |де т — масса пробы заполнителя в сухом состоянии, г; ггц ~
I масса пробы в насыщенном водой состоянии на воздухе, г; т2 ~"
I масса гирь при взвешивании заполнителя в воде, г; масса
I I ирь при взвешивании пустого перфорированного стакана в во-
I де, г; рп — плотность воды, равная 1 г/см3.
В Среднюю плотность зерен заполнителя находят как среднее
ирифметическое результатов испытания двух навесок заполни-
I теля. Расхождение между результатами двух определений не
I должно превышать 0,02 г/см3 При больших расхождениях про-
125
щебня (гравия), мм Масса средней пробы, кг Объем ни- лишцы, л Размеры цилиндра, мм
диаметр высота
До 10 15 5 185 185
До 20 30 10 234 234
До 40 60 20 294 294
Свыше 40 150 50 400 400
изводят третье определение и вычисляют среднее арифметиче-
ское двух ближайших значений. Окончательно среднюю плот-
ность выражают в кг/м3
Определение насыпной плотности. Испытания выполняют
аналогично определению насыпной плотности песка (см. п. 9-1)
Отличие состоит лишь в массе пробы заполнителя, требуемой
для испытания и в размерах мерного цилиндра, которые зависят
от крупности I равия (щебня) (табл. 9-1)-
Насыпную плотность крупного заполнителя определяют два
раза; при этом каждый раз берут новую порцию заполнителя
Окончательные значения насыпной плотности (кг/м3) рассчи-
тывают с погрешностью не более 10 кг/м3 как среднее арифме-
тическое результатов двух определений.
Определение межзерновой пустотиости крупного заполните-
ля. Такое определение производят на основании предваритель-
но найденных значений средней плотности зерен и насыпной
плотности заполнителя Пустотность заполнителя Ипуст (% по
объему) вычисляют по формуле
=(1-Р„е/Рт) 100, (9.2)
где рнас — насыпная плотность заполнителя, кг/м3; — средняя
плотность зерен заполнителя, кг/м3.
Определение насыпном плотности щебня (гравия) в естест-
венном состоянии. Испытания выполняют аналогично опрсде
лению насыпной плотности для песка в естественном состоянии
(см. п. 8 1). Отличие состоит только в больших размерах пробы
и мерного сосуда, которые зависят от крупности заполнителя
(табл. 9 2).
Насыпную плотность крупного заполнителя в естественном
состоянии определяют три раза; при этом каждый раз берут но-
вую порцию заполнителя Окончательное значение насыпной
плотности вычисляют как среднее арифметическое результатов
трех определений с погрешностью не более 10 кг/м3.
126
Таблица 92. Размеры и объем мерного сосуда в зависимости от крупности заполнителей в естественном состоянии
Наибольшая крупность заполнителя, мм Объем мерного сосуда,л Размеры сосуда, мм
диаметр (сторона основания) высота
До 10 10 234 234
До 20 20 294 294
До 40 50 409 400
Свыше 40 100* 465 465
В качестве мерного сосуда используют ящик.
Все определения следует выполнять в течение возможно бо-
лее короткого времени, чтобы влажность заполнителя не изме-
нилась.
9.2. Влажность и водопоглощение
Определение влажности проводят на пробах, масса которых
зависит от максимальной крупности заполнителя (см. табл 7.1).
Отобранную пробу сразу же высыпают в металлический про-
тивень (сосуд) и взвешивают. Затем пробу высушивают до по-
стоянной массы и снова взвешивают с погрешностью не более
0,1 %. Влажность заполнителя Вл (%) вычисляют по формуле
(3.7) (п. 3.4).
Определение водопоглощения крупного заполнителя выпол-
няют на пробах, масса которых зависит от максимальной круп-
ности заполнителя (см. табл. 7.1). Отобранную пробу промыва-
ют и высушивают до постоянной массы. Приготовленную таким
образом пробу взвешивают и укладывают в сосуд с водой ком-
натной температуры так, чтобы уровень воды был выше верха
испытуемого заполнителя на 20 мм. Пробу выдерживают в воде
48 ч, после чего заполнитель вынимают из сосуда, удаляют воду
с поверхности зерен мягкой тканью и снова взвешивают. При
этом массу воды, вытекающей из пор заполнителя на чашку ве-
сов во время взвешивания, включают в массу пробы. Водопо-
1глошение (% по массе) вычисляют по формуле (3.8) (п. 3 4).
9.3. Зерновой состав
I Крупный заполнитель на предприятия и стройки может по-
ступать как в виде отдельных фракций, так и в виде нефрак-
I ционированной смеси. 14 в том, и в другом случае стандарт пре-
дусматривает определение зернового состава заполнителя.
127
Для определения зернового состава крупного заполнителя
применяют сита с круглыми отверстиями на металлических или
деревянных рамках- цилиндрических диаметром не менее
300 мм или квадратных со стороной не менее 300 мм В стан-
дартный набор сит для щебня (гравия) входят сита с отверстия-
ми диаметром 3; 5; 7,5; 10; 12,5; 15, 20; 25; 30; 40: 50; 60 и
70 мм. Для определения размера зерен крупнее 70 мм применя-
ют проволочные кольца-калибры диаметром 90, 100, НО и
120 мм.
Размер пробы щебня (гравия) зависит от крупности запол-
нителя (табл. 7 1). При отборе пробы следят за тем, чтобы в ее
состав были включены в соответствующем количестве и мелкие
(песчаные) фракции, находящиеся в заполнителе.
Пробу заполнителя одновременно или частями просеивают
через стандартный набор сит, собранных в колонку (при этом
внизу расположено сито с отверстиями размером 0,16 мм), и
одновременно промывают водой. Толщина слоя заполнителя на
каждом сите не должна превышать наибольшего размера зерен
заполнителя На зернах заполнителя не должно оставаться гли-
нистой пленки или прилипших частиц пыли и песка.
Пробу сильно загрязненного крупного заполнителя при на-
личии на его зернах высохшей глинистой пленки предваритель-
но размачивают в воде, сливая ее затем на верхнее сито набора
вместе с заполнителем и осадком глины.
Частицы, прошедшие вместе с водой сквозь нижнее сито с
отверстиями размером 0,16 мм, отбрасывают. Остатки материала
на каждом из сит высушивают до постоянной массы, взвеши-
вают и определяют частные остатки на всех ситах (г): ао.й, °з,
«5, ..., Луо Далее находят общую массу (г) просеянной пробы,
как сумму частных остатков на всех ситах: 2>лГ1 = «о,|б + аз +
+ G5 +...+ Oyo Если на сите с отверстиями диаметром 70 мм име-
ется остаток, то с помощью проволочных колец-калибров опре-
деляют предельный размер зерен заполнителя (90, 100 мм и бо-
лее)
По данным испытаний, исходя из суммарной массы пробы
Ewn, вычисляют частные остатки в процентах, а по ним и пол-
ные остатки на каждо.м из сит: Ло jg,..., Л70 (метод расчета пол-
ных остатков см. гл 9).
По результатам просеивания строят кривую зернового соста-
ва испытуемого заполнителя (рис. 9.1). По горизонтальной оси
графика откладывают в принятом масштабе размеры контроль-
ных сит от 0.16 до 70 мм; при наличии в пробе остатка на сиге с
128
нителя
I’ ис. 9 1 Кривая про-
ссшшния крупного запол-
отверстиями диаметром 70 мм на графике откладывают пре-
дельный размер зерен, определенный калибром. По вертикаль-
ной оси сверху вниз откладывают полные остатки на каждом из
сит (в % по массе). При этом 100 % соответствуют ситу с отвер-
стиями размером 0,16 мм. Полученные точки графика соединя-
ют плавной кривой
Наибольшую (Дпах) и наименьшую (£>,„„,) крупность запол-
нителя в пробе характеризуют размерами отверстий сит, полные
остатки на которых, определяемые по кривой просеивания, со-
ставляют соответственно не более 5 % и не менее 95 % Значе-
ния этих размеров округляют в большую сторону до ближайших
размеров отверстий стандартных сит.
Зерновой состав крупного заполнителя без примесей глины
разрешается определять сухим рассевом на ситах после предва-
рительного высушивания всей пробы до постоянной массы без
промывания водой.
9.4. Содержание вредных примесей
Определение содержания в крупном заполнителе пылевид-
ных, илистых и глинистых частиц, так же как и для мелкого
заполнителя, производят отмучиванием или пипеточным мето-
дом (см п. 9-3)
Метод отмучивания. Масса пробы заполнителя при испы-
тании этим методом составляет при наибольшей крупности зе-
9 - 3644
129
рен до 40 мм — 5 кг; а при большей крупности — 10 кг. Заполни-
тель перед испытанием высушивают до постоянной массы и по-
сле этого точно отвешивают требуемую пробу. Методика испы-
таний крупного заполнителя и песка аналогична; отличие со-
стоит лишь в размерах сосуда, применяемого для отмучивания
(рис. 7.2): для крупного заполнителя диаметр сосуда равен
230 мм, высота — 350 мм, при этом высота сливных отверстий
над уровнем дна — 130 мм.
После проведения отмучивания крупный заполнитель, так же
как и песок, высушивают до постоянной массы и затем вычис-
ляют содержание в заполнителе пылевидных, глинистых и или-
стых частиц /7ОТМ (%) по формуле (8.3).
Пипеточный метод Ускоренное определение содержания
пылевидных, илистых и глинистых частиц в крупном заполни-
теле проводится по такой же методике, что и аналогичные ис-
пытания песка (см. п. 8.3). Разница состоит лишь в подготовке
пробы суспензии.
Пробу крупного заполнителя массой около 5 кг в состоянии
естественной влажности взвешивают, помещают в ведро и зали-
вают 5 л воды, оставляя из этого количества около 500 мл для
последующего ополаскивания ведра. Залитый водой заполни-
тель выдерживают 10... 15 мин, перемешивая его деревянной
мешалкой так, чтобы его частицы отмылись от приставшего
песка и глины. Затем содержимое ведра осторожно выливают на
два поставленных одно на другое сита (верхнее с отверстиями 3
или 5 мм и нижнее — 0,135 мм), установленные на второе ведро
вместимостью Юле двумя метками 5 и 10 л. Первое ведро опо-
ласкивают оставленной водой (около 500 мл) и воду сливают
также во второе ведро. При этом используют такое количество
воды, чтобы уровень суспензии во втором ведре не превышал
отметки 5 л. Если объем суспензии будет менее 5 л, в нее добав-
ляют чистую воду, доводя уровень точно до 5 л.
Дальнейшее испытание и расчет результатов производят точ-
но так же, как и при испытании песка.
Определение содержания органических примесей в гравии
проводят на пробе с наибольшей крупностью зерен 20 мм. Для
испытаний пробу гравия помещают в стеклянный мерный ци-
линдр вместимостью 250 мл до уровня 130 мл и заливают 3 %-
ным раствором едкого натра до уровня 200 мл. В остальном ис-
пытания выполняют аналогично испытанию песка (см. п. 3). Гра-
вий, так же как и песок, не должен придавать раствору щелочи
окраску темнее, чем окраска эталонной жидкости.
130
9.5. Механические свойства (прочность, износостойкость)
Механические свойства крупного заполнителя оценивают
как испытанием самого заполнителя, так и тех горных пород, из
которых он получен.
Дробммость гравия. Определение дробимости гравия при
сжатии в цилиндре дает косвенную оценку прочности зерен за-
полнителя. Сущность этого испытания состоит в том, что пробу
зерен заполнителя одного размера сжимают с необходимым уси-
лием в толстостенном стальном цилиндре, а затем определяют,
какая часть зерен при этом раздробилась. Установлены следую-
щие марки гравия по дробимости: Др8, Др 12, Др 16 и Др24, ха-
рактеризующиеся потерями при дроблении соответственно от 8
до 24 % по массе
Стальной цилиндр для испытаний укомплектован съемным
дном и плунжером (рис. 9.2). При определении марки гравия по
дробимости применяют большой цилиндр диаметром 150 мм;
для текущего контроля малый цилиндр диаметром 75 мм.
Пробу заполнителя рассеивают на фракции 5... 10, 10...20,
20...40 и 40...70 мм. Каждую фракцию испытывают отдельно.
Зерна более 70 мм предварительно дробят, а затем снова рассеи-
вают на фракции. При одинаковом петрографическом составе*
зерен фракций 20...40 и 40...70мм прочность последней допус-
кается характеризовать результатами испытания фракции 20.
40 мм Гравий испытывают в сухом состоянии. Для этого пробу
заполнителя высушивают до постоянной массы.
’ Петрографический состав характеризует горную породу по виду слагающих се мине-
ралов. размерам их зерен и т о
131
Испытание проводят следующим образом. Стальной ци
линдр диаметром 150 мм заполняют испытуемой пробой, сво-
бодно засыпая гравий с высоты 50 мм так, чтобы после разрав-
нивания верхний уровень материала примерно на 15 мм не до-
ходил до верхнего края цилиндра Затем в цилиндр вставляют
плунжер таким образом, чтобы верхняя кромка его находилась
на уровне верхней кромки цилиндра Если же кромки цилиндра
и плунжера не совпадут, то удаляют или добавляют несколько
гранул заполнителя После этого цилиндр с плунжером поме-
шают на нижнюю плиту пресса.
Повышая давление пресса на 1...2кН в секунду, доводят его
до 200 кН при испытании заполнителя в цилиндре диаметром
150 мм и до 50 кН — в цилиндре диаметром 75 мм. После сжа-
тия до требуемого усилия испытуемую пробу высыпают из ци-
линдра и взвешивают, а затем просеивают через сито, размер
отверстий которого зависит от размера испытуемой фракции:
Размер фракций, мм. ..... 5 .10 |0— 20 20 40
Размер отверстий сита мм ... 1,25 2,5 5
При испытании заполнителя в насыщенном водой состоя-
нии пробу на сите тщательно промывают водой и удаляют по-
верхностную влагу с зерен мягкой влажной тканью.
Остаток заполнителя на сите после сухого или мокрого про-
сеивания взвешивают и определяют показатель дробимости Др
(%) с погрешностью не более 1 % по формуле
Др = ((/п - т, )/т] • 100, (9.3)
где т — полная масса пробы заполнителя, г; /П| — масса остатка
заполнителя на контрольном сите после просеивания, г
Испытание проводят два раза, используя две подготоален-
ные пробы. Показатель дробимости заполнителя Др, состоящего
из нескольких фракций, вычисляют с учетом содержания в за-
полнителе каждой фракции"
П-зап пД>- . /7г,Ю . rtrPtt 40_
ДР = Др «5 .10 + Др «10 20 + Др «20. 40,
где «5 10, «ю 20, °20 .40 — процентное содержание фракций 5...
10, 10...20 и 10...40 мм в испытуемом заполнителе.
Истираемость. Истираемость крупного заполнителя опреде-
ляют в полочном барабане на пробах щебня, разделенного на
фракции 5. ,10, 10...20 и 20...40мм Рассев производят на ситах,
соответствующих наибольшему и наименьшему размерам зерен
заполнителя данной фракции в состоянии естественной влаж-
132
Рис. 9 3 Полочный барабан.
1 — полка, 2— цилиндр, 3 - электрцдввппЕЛъ, 4 — станина
посги. Из остатка на cine с отверстиями размером Z)rain данной
фракции берут пробу массой 5 кг для заполните ня с крупностью
зерен до 20 мм и 10 кг для заполнителя фракции 20 40 мм. Отсе-
янные пробы щебня перед испытанием промывают от пыли и
глины, высушивают до постоянной массы и загружают в барабан
Полочный барабан (рис 9.3) представляет собой металличе-
ский цилиндр 2 длиной 500 мм, диаметром 700 мм, который
вращается вокруг горизонтальной оси, опирающейся на станину
4. Частота вращения барабана 0,5—0,55 с-1. Вдоль внутренней
поверхности барабана расположена стальная полка / шириной
100 мм. Пробу загружают в полочный барабан вместе с чугун
ными или стальными шарами диаметром около 48 мм, массой
405 г каадый. Количество металлических шаров и общее число
оборотов барабана в процессе одного испытания пробы запол-
нителя принимают в зависимости от размера фракции:
Размер фракции, мм.........
Количество шаров, шт
Число оборотов барабана
5 10 5 15
8 9
500 500
10. 20 20 .40
II 12
500 1000
По окончании испытания содержимое барабана просеивают
через предохранительное сито с отверстиями 5 мм и контроль-
ное с сеткой 1,25. Пыль и мелкие частицы отмывают струей во-
ды. Потери массы пробы при испытании на истираемость И (%)
вычисляют как разность между массой исходной навески т и
массой заполнителя оставшейся на предохранительном и
коитрольном ситах, после обработки в барабане (эта масса оп-
ределяется также в сухом состоянии):
133
И = !(W- )/mJ-100 (9.4)
Испытание повторяют два раза, каждый раз на новой пробе
заполнителя. За истираемость данной фракции заполнителя при-
нимают среднее арифметическое результатов двух испытаний.
При испытании заполнителя, состоящего из смеси двух или бо-
лее смежных фракций, показатель истираемости вычисляют так
же, как и показатель дробимости, т.е. с учетом содержания каж-
дой фракции.
9.Б. Морозостойкость
Один из факторов, вызывающих разрушение бетона при по-
переменном замораживании и оттаивании, — недостаточная мо-
розостойкость заполнителя. Если щебень (гравий) содержит от-
крытые поры, то во влажной среде он впитывает в себя воду и,
будучи насыщен ею, при замерзании растрескивается, а при
многократном замораживании — разрушается.
Морозостойкость крупного заполнителя в лаборатории оп-
ределяют двумя методами: непосредственным попеременным за-
мораживанием и оттаиванием навески испытуемого материала,
предварительно насыщенного водой, и ускоренным, основанным
на насыщении зерен заполнителя раствором сернокислого на-
трия с последующим высушиванием.
Метод непосредственного замораживания. Среднюю пробу
заполнителя, массу которой определяют по табл. 7.1, рассеивают
на ситах на стандартные фракции. Каждую фракцию испыты-
вают на морозостойкость отдельно. Фракции, содержащиеся в
заполнителе в количестве менее 5 % по массе, на морозостой-
кость не испытывают.
Для испытания берут от каждой фракции по две пробы сле-
дующей массы:
Крупность зерен, мм ,
Масса пробы, кг
5.. 10 10 20 20 „40 40 „70
I 1.5 2.5 5
Зерна крупнее 70 мм дробят и испытывают как фракцию
40...70 мм.
Отобранные пробы промывают и высушивают до постоян-
ной массы. Затем пробу каждой фракции насыпают в металли-
ческий сосуд слоем, толщина которого не должна превышать
наибольшей крупности зерен, и заливают водой с температурой
(20 ±5) °C. Через 48 ч воду из сосуда сливают и сосуд с заполни-
телем устанавливают на 4 ч в холодильную камеру, температуру
134
Таблица 9.3. Показэтели морозостойкости заполнителя для различных методов испытаний
Показатель S й S S В. S В. S S 1 S
Количество циклов 15* 25 50 100 5 200 300
3 5 10 10 10 15 15
Потеря массы после испытания. %, не более 10 10 10 10 5 10 5 5 5 5 3 2"
в которой доводят до (-17...-25) °C. После этого сосуд помеща-
ют в ванну с проточной или сменяемой водой при температуре
(20±5)°С до полного оттаивания заполнителя, но не менее 2 ч.
Далее цикл испытаний повторяют требуемое число раз (табл.
9.3).
После 15, 25 и каждых последующих 25 циклов поперемен-
ного замораживания и оттаивания навеску заполнителя высу-
шивают до постоянной массы, просеивают через сито, на кото-
ром она полностью оставалась перед испытанием, и взвешивают
остаток на сите. Разность между массой первоначальной навес-
ки т и массой остатка на сите при взвешивании после отсеива-
ния разрушившихся зерен mtt отнесенная к массе первоначаль-
ной навески, составляет потерю в массе
&т = [(/л - mi )/т] -100%. (9-5)
Рассчитанная с погрешностью не более 0,1 % Дт характери-
зует степень морозостойкости заполнителя.
Потерю в массе испытуемой фракции заполнителя вычис-
ляют как среднее арифметическое результатов испытания двух
параллельных проб. Если потеря в массе при данном числе
циклов замораживания и оттаивания не превышает допускаемо-
го ГОСТами или ТУ на заполнитель значения, испытания про-
должают в течение следующих 25 циклов. Если потеря в массе
превысила допускаемый предел, испытание прекращают и пока-
затель морозостойкости Мрз данной фракции заполнителя ха-
рактеризуют предыдущим числом циклов замораживания и от-
таивания, при котором потеря в массе не превышает допускае-
мой (табл. 9.3).
Ускорениый метод. При ускоренном методе материал попе-
ременно насыщают раствором сернокислого натрия и затем вы-
сушивают. При этом в порах материала образуются кристаллы
135
десятиводного сульфата натрия Na2SO4 10Н2О Давление расту-
щих кристаллов на стенки пор значительно сильнее, чем дейст-
вие замерзающей воды, вследствие чего ускоренный метод тре-
бует меньшего числа циклов испытаний (табл. 9.3).
Испытания ускоренным методом проводят на отдельных
фракциях заполнителя, подготовленных таким же образом, как
и для метода непосредственного замораживания. Для приготов-
ления насыщенного раствора сернокислого натрия берут 250...
300 г безводного сернокислого натрия (ГОСТ 4166-76*) или 700...
1000 г кристаллического сернокислого натрия (ГОСТ 4171-76) и
растворяют его в 1 л подогретой дистиллированной воды. Сер-
нокислый натрий добавляют в воду постепенно, тщательно пе-
ремешивая раствор до его полного насыщения, т.е. когда вновь
добавляемые порции сернокислого натрия перестанут раство-
ряться. После этого раствор охлаждают до комнатной темпера-
туры, сливают в бутыль и оставляют в покое на двое суток.
Промытую и высушенную до постоянной массы пробу за-
полнителя взвешивают (tn) с погрешностью не более 0,1 % и
насыпают в стеклянный сосуд слоем, толщина которого не пре-
вышает наибольшей крупности зерен. Затем заливают раство-
ром сернокислого натрия, так чтобы зерна были полностью по-
крыты раствором и оставляют на 20 ч при комнатной темпера-
туре. После этого раствор сливают (его используют повторно), а
сосуд с заполнителем помешают на 4 ч в сушильный шкаф при
температуре 105... 110 °C. Охладив до комнатной температуры,
пробу заполнителя вновь заливают раствором сернокислого на-
трия на 4 ч, после чего снова высушивают в течение 4 ч. В ука-
занной последовательности испытание повторяют требуемое
количество раз (табл. 9.3).
После 3, 5, 10 и 15 раз попеременного выдерживания в раст-
воре и высушивания при температуре 1О5...11О°С испытуемую
пробу заполнителя тщательно промывают горячей водой для пол-
ного удаления сернокислого натрия, высушивают до постоянной
массы и просеивают через сито, на котором проба полностью ос-
тавалась перед испытанием. Остаток на сите взвешивают и вычис-
ляют потерю массы Ат (%) пробы заполнителя с погрешностью не
более 0,1 % по формуле (9.5). Потерю в массе заполнителя вычис-
ляют как среднее арифметическое результатов испытаний двух па-
раллельных проб. Морозостойкость при ускоренном методе оце-
нивают так же, как и при испытании непосредственным замора-
живанием, сопоставляя потерю в массе после каждой серии испы-
таний с нормативами действующих стандартов.
136
Контрольные вопросы
1. Какие испытания крупного заполнителя надо провести, чтобы опреде-
лить межзерновую пустотностъ9 2. Как узнать наибольшую и наименьшую
крупность щебня (гравия)’ 3. В чем заключается сущность метода оценки проч-
ности щебня (гравия) по дробимости в цилиндре9 4. Как оценивается истирае-
мость крупного заполнителя9 5. На чем основан метод оценки морозостойкости
крупного заполнителя ускоренным способом9
ГЛАВА 10 ПОРИСТЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ
10.1. Общие сведения
Пористые заполнители — сыпучие материалы с насыпной
плотностью не более 1400 кг/м3 при крупности зерен до 5 мм
(песок) и не более 1200 кг/м3 при крупности зерен от 5 до 40 мм
(гравий и щебень). Так как пористые заполнители используют
для изготовления легких бетонов и теплоизоляционных мате-
риалов, то чем легче заполнитель, тем выше его качество. По-
этому маркой пористых заполнителей служит их насыпная плот-
ность (кг/м3).
При проектировании состава бетонов на пористых заполни-
телях необходимо знать межзерновую пустотность и пористость
зерен Эти показатели можно рассчитать, зная среднюю и ис-
тинную плотность зерен заполнителя и его насыпную плот-
ность. Пористое строение заполнителей предопределяет при про-
ведении испытаний необходимость оценки их влажности и во-
допоглощения
Для получения легких бетонов с низкой средней плотностью
необходима не только высокая пористость зерен, но и правиль-
ный зерновой состав заполнителя, позволяющий ввести в бе-
тонную смесь максимальное количество (по объему) заполните-
ля при одновременном снижении расхода вяжущего. Поэтому
для пористых заполнителей зерновой состав — важнейшая ха-
рактеристика.
Прочность крупных пористых заполнителей оценивается ме-
тодом сдавливания в цилиндре, но при этом ограничивается
глубина вдавливания, а не усилие, как при оценке плотных за-
полнителей
Пористые заполнители — искусственные (керамзит, шлако-
вая пемза, аглопорит и др.) и природные (пемза, туф) — имеют
очень неоднородный состав, поэтому ГОСТ 9758-86 регламен-
шрует ряд испытаний на однородность состава заполнителей
137
(определение содержания инородных горных пород в природ-
ных пористых заполнителях, слабообожженных частиц в керам-
зитовом песке и расколотых зерен в гравии и др.) и стойкость
заполнителя к внешним воздействиям (против силикатного и
железистого распадов, при кипячении и прокаливании и др.).
Особенности испытаний пористых заполнителей:
нормирование размеров пробы по объему (дм3), а не по
массе; это объясняется тем, что насыпная плотность по-
ристых заполнителей колеблется в широких пределах от 50.
100 до 1000 1400кг/м3 (те в 10. .20 раз); поэтому норми-
рование размеров пробы пористых заполнителей по массе
привело бы к сильному (до 5... 10 раз) различию в объемах
проб различных видов заполнителя;
• определение свойств отдельно для каждой фракции запол-
нителя: 5...10, 10...20 и 20...40 мм; это объясняется тем, что
свойства зерен пористых заполнителей зависят от их раз-
меров, что связано с особенностями технологии их полу-
чения.
Для расчета среднего значения той или иной характеристики
(свойства) смеси фракций пористого заполнителя Ссф пользу-
ются формулой
Q ф = (^-5а5 + GoalO +С2Оа2о)/1ОО, (10-1)
где С$, Сю, С2о — значения свойств (характеристик) для фрак-
ций 5.10, 10...20 и 20...40 мм; 05, а|0> 020 — содержание этих
фракций по массе в испытуемом заполнителе, %.
10.2. Плотность, насыпная плотность и пористость
Насыпную плотность пористых заполнителей определяют
аналогично определению насыпной плотности плотных запол-
нителей (п. 9.1). Различие состоит в размерах испытуемой про-
бы и вместимости мерных сосудов для разных фракций.
Наибольшая крупность зерен, мм . 5 и менее [0 20 40
Объем пробы, дм3.......... 5 10 20 40
Вместимость мерного сосуда, дм3 1 2 5 10
Насыпную плотность рцаС (кг/м3) пористых заполнителей вы-
числяют с погрешностью не более 10 кг/м3 как среднее арифме-
тическое значение результатов двух определений.
Среднюю плотность зерен пористого заполнителя опреде-
ляют методом гидростатического взвешивания раздельно для
каждой фракции заполнителя. Обший порядок испытания ана-
138
логичен определению средней плотно-
сти зерен плотного заполнителя (п. 10. L).
Основное отличие состоит в том, что
вместо перфорированного стаканчика
для взвешивания в воде используют сет-
чатый контейнер (рис. 10.1) с крышкой
3, предотвращающей всплывание лег-
ких зерен заполнителя.
Перед испытанием пробу заполни-
теля объемом 3 дм3 высушивают до по-
стоянной массы, помешают на сито с
отверстиями диаметром 5 мм и встря-
хивают в течение 1.. .2 мин для удаления
мелких частиц. После этого пробу вы-
сыпают на противень и перемешивают.
Сухой контейнер взвешивают на возду-
хе, а затем в воде на гидростатических
песах (см. рис. 3.1). Повторно высушен-
ный контейнер открывают и насыпают
в него часть подготовленной пробы заполнителя объемом 1 дм3,
закрывают крышкой и взвешивают.
Затем контейнер с заполнителем погружают в сосуд с водой,
встряхивая для удаления пузырьков воздуха. Контейнер выдер-
живают в воде 1 ч, при этом уровень воды должен быть выше
крышки контейнера не менее чем на 20 мм. Контейнер с насы-
щенным водой заполнителем взвешивают на гидростатических
весах. Далее контейнер вынимают из воды и дают ей стечь в
течение 10 мин, после чего немедленно взвешивают контейнер с
заполнителем.
Среднюю плотность каждой фракции заполнителя вычисля-
ют по формуле (9.1) (п. 9-1). Окончательно значение средней
плотности фракции принимают как среднее арифметическое
значение результатов двух определений, каждое из которых
производят на новой порции заполнителя.
Среднюю плотность р„, зерен смеси фракций заполнителя
(кг/м3) определяют по формуле
" )00
где «Фр — содержание каждой фракции, %; р*₽ — средняя плот-
ность зерен заполнителя каждой фракции, кг/м3.
139
Объем межзерновых пустот в крупном заполнителе Клуст (%)
определяют расчетным путем по предварительно установленной
насыпной плотности заполнителя в сухом состоянии рн!1С и сред-
ней плотности зерен заполнителя р„( по формуле (9.1) (и. 9.1).
Истинную плотность зерен заполнителя определяют пикно-
метрическим методом. Для этого от пробы песка или измель-
ченного до крупности 5 мм гравия (щебня) объемом 1 дм3 отби-
рают квартованием навеску массой около 200 г, которую из-
мельчают до крупности 1,25 мм и тщательно перемешивают
После чего берут навеску массой 30 г и измельчают ее в фарфо-
ровой ступке до полного прохождения сквозь сито с сеткой
№ 008. Полученную пробу всыпают в стаканчик для взвешива-
ния, высушивают до постоянной массы и охлаждают в эксика-
торе
Пробу делят на две равные части (по 15 г) и определяют
плотность каждой части в пикнометрах вместимостью 100 мл по
методике, описанной в п 3.2 Плотность р (г/см3) каждой на-
вески вычисляют с погрешностью не более 0,01 г/см3 по форму-
ле (3.5). Плотность заполнителя находят как среднее арифмети-
ческое значение результатов двух определений; при этом расхо-
ждение между результатами должно быть не более 0,05 г/см3. В
случае большего расхождения испытания проводят вторично,
применяя в качестве жидкости обезвоженный керосин
Пористость зерен крупного заполнителя П (%) определяют
расчетным путем по предварительно установленным истинной
плотности зерен р и их средней плотности ри, используя фор-
мулу
Я = (1-Рп,/Р)100
10.3. Влажность и водопоглощение
Влажность пористого заполнителя определяют на пробе, взя-
той непосредственно перед испытанием и равной по объему 2.
3 дм3 Пробу делят пополам на две навески и на каждой прово-
дят определение. Навеску всыпают в заранее взвешенный мер-
ный сосуд и взвешивают вместе с сосудом, а затем высушивают
до постоянной массы. Влажность навески заполнителя Вл (%)
вычисляют по формуле (3.7) (п. 3 4). Влажность заполнителя
рассчитывают как среднее арифметическое значение результатов
определения влажности двух навесок
Водопоглощение крупного заполнителя определяют в кон-
тейнере, используемом для определения средней плотности зе-
140
рсн (см. рис. 10.1). Пробы заполнителей испытуемых фракций
объемом 2...5 дм3 готовят так же, как при определении средней
плотности зерен. При этом фиксируют массу навески в сухом
состоянии и массу навески после выдерживания в воде в тече-
ние 1 ч (взвешивание проводят точно через 10 мин после извле-
чения контейнера из воды) Водопоглощение по массе пробы
заполнителя И''"„ (%) за 1 ч рассчитывают по формуле (3 8)
(п 34). Водопоглощение фракции заполнителя вычисляют как
среднее арифметическое значение результатов двух определе-
ний.
10.4. Зерновой состав
Зерновой состав определяют на стандартном наборе сит для
песка (см. п 8 2) или крупного заполнителя (п. 10.3) Пробу
песка объемом 2 дм3 или смеси фракций крупного заполнителя
объемом 5 дм3 при максимальной крупности зерен 10 мм, объе-
мом 10 дм3 при максимальной крупности 20 мм и объемом
20дм3 при максимальной крупности 40 мм высушивают до по-
стоянной массы. Пробу просеивают в течение 15 мин сквозь си-
та по методике, описанной в п. 9.2. Просеивание считается за-
конченным, если при неоднократном встряхивании сита не на-
блюдается выпадения зерен заполнителя. Расчет частных остат-
ков на ситах по массе производят по общепринятой методике.
Зерновой состав пористых заполнителей принято выражать
не по массе, а по объему Для этого полученные значения част-
ных остатков по массе на каждом сите делят на соответствую-
щие значения насыпной плотности отдельных фракций (зерно-
вой состав по насыпному объему) или на значения средней
плотности зерен отдельных фракций (зерновой состав по абсо-
лютному объему только для гравия или щебня)
На основании полученных данных определяют суммарный
объем просеянной пробы как сумму частных остатков по объему
на всех ситах и поддоне. Далее вычисляют в процентах от сум-
марного объема пробы частные и полные остатки по объему с
погрешностью не более 0,1 %.
Для песка по результатам ситового анализа определяют мо-
дуль крупности по формуле (8.2).
10.5. Механические свойства
Прочность крупного пористого заполнителя определяют при
сдавливании зерен отдельных фракций (5. 10, 10...20 и 20..
141
40 мм) в стальном составном цилиндре
внутренним диаметром и высотой
150 мм (рис. 10.2). Показатель прочно-
сти пористого заполнителя 5 опреде-
ляют по усилию, которое требуется
для погружения пуансона 4 на глубину
20 мм при исходной высоте сдавли-
ваемого заполнителя, равной 100 мм.
Пробу фракций заполнителя объе-
мом 6 дм3, на которой определялась
насыпная плотность, высушивают до
постоянной массы. От этой пробы от-
бирают навеску объемом около 2 дм3 и
совком насыпают ее с высоты 100 мм
в нижнюю половину составного ци-
линдра 2, поставленную в поддон 1 так,
чтобы после разравнивания металли-
ческой линейкой верхний уровень за-
полнителя доходил до верхнего края
цилиндра. Затем на цилиндр надевают
насадку 3, в которую вставляют пуан-
сон 4. При этом нижняя риска на пу-
ансоне должна совпадать с верхним
краем насадки.
Остаток заполнителя, не вошедший в цилиндр, взвешивают
и по разности масс взятой навески и этого остатка определяют
массу заполнителя в цилиндре. Разделив полученную массу за-
полнителя на его объем в цилиндре, равный 1770 см3, находят
насыпную плотность заполнителя. Если отклонение значений
насыпной плотности в цилиндре от его насыпной плотности,
определенной стандартным методом, превышает -4...+2 % для
фракций 5...10 и 10 ..20 мм и -6...+1 % для фракции 20...40 мм,
то меняют навеску в цилиндре и повторно определяют насып-
ную плотность.
Если насыпная плотность в цилиндре находится в требуемых
пределах, проводят испытание заполнителя на прочность. Для
этого цилиндр с пуансоном помещают на нижнюю плиту пресса,
с максимальным усилием 250 кН и сдавливают заполнитель до
погружения пуансона на 20 мм (до второй риски); в этот мо-
мент отмечают показания стрелки силоизмерителя (манометра).
Пуансон вдавливают без перекоса со скоростью 0,5...! мм в се-
кунду
142
Прочность заполнителя при сдавливании в цилиндре ИсДЗ
вычисляют по формуле
7^3 = F/5,
где F — усилие сдавливания, Н; Л площадь поперечного сече-
ния цилиндра, равная 177 см2.
Прочность каждой фракции заполнителя вычисляют как
среднее арифметическое значение результатов двух определе-
ний, каждое из которых производят на новой навеске.
Прочность смеси фракций заполнителя /?се определяют по
формуле (10.1).
Коэффициент размягчения крупного заполнителя Кр вычис-
ляют как отношение прочности при сдавливании заполнителя в
насыщенном водой состоянии К'сдЛ. к его прочности в сухом
состоянии Лтд <.
= ^едз/^едз •
Для этого берут пробу испытуемой фракции заполнителя
объемом 12 дм3, высушивают ее до постоянной массы и делят
на две навески так, чтобы показатели насыпной плотности на-
весок отличались между собой не более чем на 5 %. Одну из на-
весок заполнителя насыщают водой в течение I ч и затем испы-
тывают обе навески на сдавливание в цилиндре по вышеопи-
санной методике.
10.6. Содержание растворимых и выгорающих примесей
В пористых заполнителях могут содержаться химически не-
стойкие и растворимые в воде вещества и органические приме-
си, выщелачиваемые цементным тестом. Содержание таких при-
месей, замедляющих процессы его твердения, оценивают по по-
тере массы заполнителя при прокаливании и кипячении
Потерю массы при прокаливании определяют на пробе объ-
емом 2 дм3. Пробу дробят до крупности 2,5 мм и квартованием
отбирают навеску массой около 200 г. Эту навеску рассеивают
на листе бумаги слоем 4.. 5 мм, делят на 20 квадратов и из каж-
дого шпателем отбирают около 2 г. Полученную пробу массой
40...50 г растирают в фарфоровой ступке до полного прохожде-
ния через сито 0,14 мм, высушивают до постоянной массы и
делят на две примерно одинаковые навески.
Подготовленную навеску порошка заполнителя помещают в
предварительно прокаленный и взвешенный фарфоровый ти-
143
гель и взвешивают на технических весах с погрешностью не бо-
лее 0,1 г вместе с пробой, а затем прокаливают в течение 2 ч в
муфельной печи при температуре (900 ±50) °C. После прокали-
вания тигель охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Прокали-
вание повторяют несколько раз до достижения постоянной мас-
сы.
Потерю массы при прокаливании Пп п (%) вычисляют по фор-
муле
Лпп =I(wi-?ni)//nJ 100,
где ли — масса исходной навески, г; mi — масса прокаленного
остатка, г (в обоих случаях из общей массы вычитают массу пу-
стого тигля).
Потерю массы при прокаливании заполнителя вычисляют
как среднее арифметическое значение результатов двух опреде-
лений.
Потерю массы при кипячении определяют на пробе фрак-
ции крупного заполнителя объемом 2...4дм3 в зависимости от
крупности зерен. Зерна заполнителя очищают от пыли и рых-
лых частиц щеткой, высушивают до постоянной массы и про-
сеивают сквозь сита с отверстиями, соответствующими наи-
большей и наименьшей крупности зерен испытуемой фракции,
и делят пополам на две навески.
Массу навесок фиксируют в журнале, а навески помещают в
перфорированный контейнер (см рис. 10.1). Для насыщения за-
полнителя водой контейнер с заполнителем помещают в сосуд с
водой и выдерживают в нем 48 ч.
Далее сосуд с контейнером нагревают, доводят воду в сосуде
до 100 °C и кипятят в течение 4 ч. При этом уровень воды в со-
суде должен быть постоянно выше уровня зерен заполнителя в
контейнере не менее чем на 20 мм. После кипячения контейнер
с заполнителем вынимают из воды, выгружают заполнитель и
высушивают его до постоянной массы. Сухой заполнитель про-
сеивают сквозь сито, на котором он оставался до испытания.
Остаток на сите взвешивают.
Потерю массы испытуемой навески крупного заполнителя
при кипячении Пк (%) вычисляют по формуле
/7К = |(/л - /Л| )/т] 100,
где т — масса навески до испытания, г; — масса остатка на
сите после испытания, г.
144
Потерю массы при кипячении испытуемой фракции запол-
нителя определяют как среднее арифметическое значение ре-
зультатов испытаний двух навесок.
Контрольные вопросы
1. Чем отличается определение средней плотности (в куске) пористых и
плотных заполнителей9 2. В чем принципиальная разница в оценке прочности
пористых и плотных заполнителей по результатам сдавливания в цилиндре? 3.
Как оценивают содержание вредных (нестойких, водорастворимых и выгораю-
щих) примесей в пористых заполнителях9 4. По каким данным рассчитывают
пористость зерен пористых заполнителей?
ГЛАВА 11 БЕТОННЫЕ СМЕСИ И БЕТОНЫ
11.1. Общие сведения
Бетоны - искусственные каменные материалы, получаемые
в результате формования и твердения рационально подобранной
смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды и заполнителей.
Состав бетонной смеси должен обеспечивать требуемые свойст-
ва бетона (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и
др.) к определенному сроку в определенных условиях твердения.
Получение бетона с заданными свойствами достигается расче-
том состава бетона.
Важнейшее свойство обычного (тяжелого) бетона — прочность,
которая зависит как от прочности составляющих бетон материа-
лов, так и от прочности сцепления их друг с другом. Прочность
заполнителя (песка, щебня, зравия), как правило, выше прочности
бетона и мало влияет на его прочность. Основные факторы, опре-
деляющие прочность бетона, - прочность цементного камня, на-
ходящегося между частицами заполнителя, и прочность сцепления
цементного камня с поверхностью заполнителя.
Цементный камень тем прочнее, чем выше марка цемента.
Кроме того, на прочность цементного камня влияет соотноше-
ние цемента и воды — водоцементное отношение (В/Ц). Это
объясняется тем, что цемент при твердении связывает воду в
количестве 20—25 % от своей массы, в то время как для получе-
ния удобоукладываемой бетонной смеси воду вводят в коли-
честве 40. .70 % массы цемента (В/Ц = 0,4 ..0,7). Чем больше
избыток воды, тем более пористым и менее прочным будет це-
ментный камень.
Прочность сцепления между цементным камнем и заполни-
телем зависит в основном от качества поверхности заполнителя,
I0 — ЗЬ44
145
которая должна быть чистой и по возможности шероховатой.
Так, за счет шероховатости щебня бетон на нем при прочих
равных условиях будет прочнее на 10—15 %, чем на гравии.
Зависимость прочности бетона от вышеперечисленных фак-
торов выражается формулой
Ял =AR„miB- b). (11.1)
где Къ — прочность бетона после 28 дн твердения в нормальных
условиях, кгс/см2 (0,1 МПа); Я„ - марка (активность) цемента,
кгс/см2 (0,1 МПа); А и Ь — коэффициенты, зависящие от вида
бетона и качества заполнителей. Эта формула отражает основ-
ной закон прочности бетона.
Характеристика прочности бетона, поставляемого бетонны-
ми заводами на строительство, — класс бетона — прочность,
гарантированная с определенной обеспеченностью (т. е. с уче-
том неоднородности структуры бетона, проявляющейся в из-
менчивости его прочности). Установлены следующие классы
тяжелого бетона: В3,5; В5; В7,5; BI0; В 12,5; В15; В20...В60
(цифра в обозначении класса указывает гарантированную проч-
ность бетона в МПа). Подробнее см. п. 12.5.
Морозостойкость и водонепроницаемость бетона зависят
от тех же факторов, что и прочность, так как на эти свойства в
основном влияют пористость цементного камня и прочность его
сцепления с заполнителем.
Бетон с требуемыми свойствами может быть получен только
при условии плотной укладки бетонной смеси, т. е. последняя
должна иметь определенную удобоукладываемость. Удобоукла-
дываемость — это способность бетонной смеси заполнять фор-
му при данном способе уплотнения, не расслаиваясь в процессе
укладки. Наиболее распространенный способ уплотнения бе-
тонной смеси — вибрирование Способ основан на тиксотропии
бетонной смеси — способности смеси разжижаться при перио-
дически повторяющихся механических воздействиях и вновь
загустевать при их прекрашении.
Все компоненты бетонной смеси влияют на ее пластично-
вязкие свойства. Так, при увеличении содержания в бетонной
смеси заполнителей ее структурная прочность возрастает, смесь
становится более жесткой. Увеличение содержания цементного
теста снижает структурную прочность, делает смесь более теку-
чей Еще в большей степени повышает текучесть увеличение
содержания в смеси воды, но при этом смесь может начать рас-
слаиваться, а прочность бетона падает.
146
11.2. Подбор состава тяжелого бетона
Задача подбора состава бетона заключается в том, чтобы по-
лучить бетон требуемой прочности, морозостойкости и долговеч-
ности, а бетонную смесь - заданной удобоукладываемости при
наиболее рациональном (оптимальном) соотношении компонен-
тов. При этом расход цемента должен быть минимальным, а по-
лученный бетон должен иметь максимальную среднюю плот-
ность. Для подбора состава бетона необходимо знать: назначение
бетона; требуемую прочность на сжатие; удобоукладываемость
бетонной смеси; вид и марку (активность) цемента; истинную,
среднюю и насыпную плотности всех компонентов; зерновой
состав заполнителей и показатель пустотности крупного заполни-
теля.
Подбор состава бетона обычно проводят, используя метод
«абсолютных объемов», в основу которого положено условие, что
объем бетона состоит из четырех плотно уложенных компонен-
тов: цемента, воды, мелкого и крупного заполнителя.
Расчет состава тяжелого бетона. Состав тяжелого бетона
рассчитывают в следующем порядке.
I. Для обеспечения требуемой прочности бетона исполь-
зуют формулу (11.1). Эта формула позволяет определить такое
соотношение воды и цемента (водоцементное отношение В/Ц),
которое при данном качестве заполнителей А и данной актив-
ности цемента Ru обеспечивает получение требуемой прочности
бетона
| • для пластичных смесей (при В/Ц > 0,4)
В/Ц = АМ^ 0,5/1,/?j;
• для особо жестких смесей (при В/Ц< 0,4)
В/Ц = Ai RUK -0,5/12 Лц)-
Значеннс коэффициента Л, и Ai
Высококачественный ...
Рядовой
Пониженного качества.. .
Ау /12
0,65 0.43
0,60 0.40
0,55 0.37
2 Определение расхода воды В производят, исходя из за-
данной удобоукладываемости (подвижности или жесткости) бе-
тонной смеси по графикам или по справочным таблицам
(табл. 11.1). Расход воды выражают в л (кг) на 1 м2 3 бетонной
смеси.
147
Таблица III Расход воды, л, на 1 м3 бетонной смеси
при ЛаИйоЛШСЙ крупности, мм
ОК см Ж. с гравия щебня
10 20 40 70 10 20 40 70
- 40 ..50 150 135 125 120 [60 150 135 130
— 25.35 160 145 130 125 170 160 145 140
— 15 20 165 150 135 130 175 165 150 145
— 10 ..15 175 160 145 140 185 175 160 155
2.. 4 — 190 175 160 155 200 190 175 170
5 7 — 200 185 170 165 210 200 185 180
8... 10 — 205 190 175 170 215 205 190 185
[О... 12 — 215 205 190 180 225 215 200 190
12 .16 — 220 210 197 185 230 220 207 195
16 .20 — 227 218 203 192 237 228 213 202
Приме ч а н и е Прн применении мелкого леска с водолотребностъю выше 7 %
крупном песке с водопотрсбн уменьшения иолопотребности
1ри применении пушюлаиовых чементоо расход полы увс-
личивается на 20 л При расходе цемента свыше 400 кг/м3 расход воды увеличивается ив
10 л на каждые 00 кг ре мента
3. Определение расхода цемента Ц (кг), зная расход воды
Д производят по формуле
Ц=В:(В/Ц).
Если рассчитанный расход цемента окажется ниже допусти-
мого (табл. II.2), то его увеличивают, соответственно увеличи-
вая расход воды так, чтобы сохранить рассчитанное В/Ц.
4. Расчет расхода заполнителей (песка и крупного запол-
нителя) выполняют, решая совместно два уравнения, характери-
зующие строение бетонной смеси.
Первое — объем I м3 (1000 дм3) плотно уложенной бетонной
смеси слагается из абсолютных (без воздушных пустот) объемов
цемента Д/рц, воды В, песка /7/рл и крупного заполнителя А/рк:
tf/р» + Я/рп + К/Рк = 1000 дм3.
Таблица 112 Минимально допустимые расходы цемента, кг, в бетоне в зависимости от способа его уплотнения и условий эксплуатации
Условия экспл>ятацни бетона Уплотнение пибраиаей Без вибрации
Постоянно соприкасается с водой, подвер- жен частому замораживанию и оттаиванию 240 265
Не защищен от атмосферных воздействий 220 250
Защищен от атмосферных воздействий 200 220
148
Таблица 113 Коэффициент раздвижки зерен в зависимости
от расхода цемента и В/Ц
Рэсхол цемента. Коэффициент раздвижки а при В/Ц
0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 0.8
250 — — — 1,26 1,32 1,38
300 — — 1,30 1,36 1,42 —
350 — 1,32 1,38 1,44 — —
400 131 1,40 1,46 — - —
500 1,44 1,52 1,56 — — -
550 1,52 1,56 - — — -
Второе — пустоты между зернами крупного заполнителя
должны быть заполнены растворной смесью с учетом некоторой
раздвижки зерен, величина которой определяется коэффициен-
том раздвижки а:
Ц/Pil + ^/Рп + В — О^пусуЛГ/Рнпс 1
где Ц, В, П, К расходы соответственно цемента, воды, песка и
крупного заполнителя, кг на I м3 бетона; р1(, рп, рк —
соответственно истинные плотности цемента, песка, крупного
заполнителя, кг/м3; рнпс ~~ насыпная плотность крупного запол-
нителя, кг/м3; J^iyCT — относительный объем пустот (пустот-
ность) крупного заполнителя; а — коэффициент раздвижки зе-
рен для жестких бетонных смесей принимают равным 1,05...
1,15, в среднем — 1,1; для пластичных смесей а принимают по
табл. 11.3.
Решая совместно приведенные выше уравнения, получаем
формулы для определения расходов (в кг на I м3 бетона):
крупного заполнителя К = 100о/| + — |;
/ V Риас Рк)
песка П = (1000 —2//ры -В-К/рг)р„.
Таким образом получают расчетный состав бетона в виде рас-
хода материалов Ц, В, П, К (кг) для получения 1 м3 бетона. Рас-
четная плотность бетонной смеси р®* (кг/м3) составит
Р®,с = Ц+В+П+К
Приготовление пробного замеса и корректировка состава.
Рассчитанный состав бетона проверяют и при необходимости
корректируют в лаборатории на пробных замесах. Корректиров-
149
ка может проводиться по подвижности, количеству песка и
прочности. Для этого приготовляют пробные замесы бетона
объемом 10 л или более в зависимости от крупности заполните-
ля и размера имеющихся форм, в которые будет укладываться
смесь. Стандартными считаются формы 150x150x150 мм (допус-
каются формы 200x200x200 и 100x100x100 мм) Из пробного за-
меса готовят не менее трех образцов-кубов.
Для приготовления пробного замеса отвешивают рассчитан-
ные для требуемого объема бетона количества цемента, песка и
крупного заполнителя с погрешностью не более 0,1 %. Песок и
цемент помешают в корытообразную форму-боек размерами
1x2x0,25 м и перемешивают лопатой до однородной массы. За-
тем добавляют крупный заполнитель и смесь вновь перемеши-
вают. Далее в середине сухой смеси делают углубление, куда
вливают половину отмеренной воды, и осторожно перемешива-
ют. После этого вливают остальную воду и снова, уже энергич-
но, перемешивают. Общая продолжительность перемешивания
при объеме замеса до 30 л — около 5 мин, до 50 л — 10 мин.
Бетонную смесь можно приготовить и в передвижном бето-
носмесителе с барабаном небольшой вместимости (рис. 11.1).
Грушевидный барабан 3 бетоносмесителя с лопастями 4, укреп-
ленными на внутренней поверхности, вращается с помошыо
электропривода 1 на раме 2 Отвешенные материалы загружают
во вращающийся барабан в той же последовательности, что и
при перемешивании вручную.
Готовый замес выгружают на металлический лист путем по-
ворота барабана горловиной вниз.
У приготовленной бетонной смеси определяют удобоуклады-
ваемость (п. 11.3). Если удобоукладываемость получилась мень-
ше требуемой, то в пробный замес добавляют 5... 10 % цемента и
воды от расчетного количества, не изменяя при этом отношение
Рис 111 Передвижной бетоносмеситель.
лопасть
150
В/Ц. Если удобоукладываемость выше требуемой, то в замес
добавляют песок и крупный заполнитель: 5... 10 % от расчетного
количества в принятом соотношении. Путем нескольких попы-
ток добиваются требуемой удобоукладываемости бетонной сме-
си.
В некоторых случаях проводят корректировку по В/Ц, изме-
няя его на ± 0,05 от расчетного, и по расходу песка, изменяя
коэффициент раздвижки зерен на ± 0,1. В этих случаях делают
три пробных замеса с различными В/Ц или а. После определе-
ния прочности затвердевшего бетона выбирают оптимальный
состав.
Во время корректировки состава бетонной смеси расчетное
соотношение между ее компонентами нарушается. Фактический
состав полученной бетонной смеси определяют в следующем
порядке.
1. Экспериментально определяют среднюю плотность бетон-
ной смеси рт (кг/м3) (п. 11 4).
2. Вычисляют фактический объем Ип (м3) пробного замеса
>n = Sm/Pm, где Yjn ~ суммарная масса материвлов, затраченных
на приготовление пробного замеса (с учетом добавок при кор-
ректировании), кг.
3. Определяют фактический состав бетона по массе в виде
расхода материалов Ц§, Bq, По, Ко (кг) на 1 м3 бетона:
цемента Цо- Цп/У„;
воды В$ — Д,/Гп;
песка По - Пп/У^,
крупного заполнителя Kq = Пп/Уп,
где Цп, Вп, П„ и К,, — расходы соответственно цемента, воды,
песка и крупного заполнителя с учетом добавок на пробный
замес, кг; У„ — объем дробного замеса, м3.
4. Вычисляют расход сухих составляющих Уи, Уп , Ук (м3) на
1 м3 бетонной смеси по объему:
цемента Уц = ZZo/p"ac;
песка - П0/р“ ;
крупного заполнителя К=//о/р«ас
5. Состав бетона может быть выражен в частях по отноше-
нию к массе цемента (состав по массе) (1 .В[Ц\П/Ц\ К/Ц) или
151
по отношению к объему цемента (состав по объему) (1: У^Уа\
: У^У^. При этом В/Ц записывают отдельно (всегда по массе)
6. Рассчитывают коэффициент выхода бетона При переме-
шивании компонентов бетона песок занимает пустоты между
крупным заполнителем, а цементное тесто — пустоты между
частицами песка. Поэтому объем получающейся бетонной сме-
си всегда меньше суммы объемов сухих компонентов. Степень
уменьшения объема бетонной смеси по сравнению с объемом
исходных материалов, называемая коэффициентом выхода бе-
тона р, вычисляют по формуле
Р = 1/(и11 + р1| + кк),
где 1 — объем бетонной смеси, равный I м3; Иц, Ул, Ук — насып-
ные объемы соответственно цемента, песка и крупного запол-
нителя, затраченных на получение 1 м3 бетона, м3.
Коэффициент выхода бетонной смеси, который обычно ра-
вен 0,6...0,7, необходимо знать для расчета загрузки бетоносме-
сителей, вместимость которых задается по объему загрузки, т. е.
по сумме объемов сухих материалов, идуших на один -замес. По-
этому для расчета объема бетона, получаемого за один замес,
вместимость бетоносмесителя умножают на коэффициент выхо-
да р этого бетона.
11.3. Удобоукладываемость и расслаиваемость бетонной смеси
Основным показателем качества бетонной смеси тяжелого и
легкого бетона, которым оперируют на производстве, является
марка по удобоукладываемости.
Удобоукладываемость (ГОСТ 10181.1-2000) бетонных смесей
определяют по показателям подвижности и жесткости. Для пла-
стичных бетонных смесей, укладываемых под действием собст-
венного веса или с приложением небольших механических уси-
лий, определяют показатель подвижности, а для мвлопластич-
ных смесей, требующих значительных усилий при укладке, —
показатель жесткости.
Для контроля удобоукладываемости при изготовлении сбор-
ных и монолитных изделий и конструкций на месте укладки бе-
тонной смеси отбирают пробы этой смеси. Отбор пробы смеси
для испытаний осуществляют из средней части замеса или дос-
тавленной к месту укладки порции бетонной смеси. Объем ото-
бранной пробы Должен обеспечивать проведение не менее двух
определений свойств бетонной смеси.
152
Перед проведением испытания проба должна быть дополни-
тельно перемешана. Дополнительному перемешиванию не подвер-
гают бетонные смеси, содержащие воздухововлекающие, газо- и пе-
нообразуюшие добавки, а также предварительно разогретые смеси.
Испытание бетонной смеси должно начинаться не позднее
чем через 10 мин после отбора пробы.
Подвижность бетонной смеси характеризуется размером
осадки конуса ОК (см), отформованного из испытуемой бетон-
ной смеси. Для бетонных смесей с заполнителем крупностью до
40 мм включительно используют стандартный конус (рис. 11.2),
изготовленный из листовой стали; для смесей с зернами боль-
шей крупности — увеличенный конус.
Перед испытанием конус и все остальные приспособления
очишают и протирают влажной тканью Конус устанавливают
на гладкий металлический лист размером не менее 700x700 мм
и заполняют его бетонной смесью через воронку в три слоя
одинаковой высоты. Каждый слой уплотняют штыкованием ме-
таллическим стержнем диаметром 16 мм, длиной 600 мм в стан-
дартном конусе — 25 раз, в увеличенном — 56 раз. Конус во
время наполнения должен быть плотно прижат к листу. После
уплотнения бетонной смеси воронку снимают и избыток смеси
срезают вровень с верхними краями конуса.
Далее конус плавно снимают с уплотненной бетонной сме-
си, поднимая его вертикально вверх, и ставят рядом с ней. Вре-
мя, затрачиваемое на подъем конуса, должно составлять 3...7 с.
увеличенного конуса)
153
Осадку конуса бетонной смеси ОК определяют, укладывая ме-
таллическую линейку ребром на верх конуса и измеряя расстоя-
ние от нижней грани линейки до верха бетонной смеси с по-
грешностью не более 0,5 см. Величину ОК, определенную в уве-
личенном конусе, приводят к величине ОК в стандартном ум-
ножением ее на коэффициент 0,67 Осадку конуса пробы бе-
тонной смеси определяют дважды, причем время испытания от
начала наполнения конуса при первом определении и до мо-
мента измерения осадки конуса при втором определении не
должно превышать 10 мин.
Если после снятия конуса бетонная смесь сильно деформи-
руется (разваливается) или приобретает форму, затрудняющую
определение ее усадки, измерение не выполняют, а повторяют
испытания на новой порции бетонной смеси.
Осадку конуса бетонной смеси вычисляют с округлением до
I см как среднее арифметическое результатов двух определений
из одной пробы, отличающихся между собой не более чем
на 1 см при ОК < 4 см, на 2 см при ОК = 5...9 см и на 3 см при
ОК > 10 см. При больших расхождениях результатов испытания
повторяют на новой пробе Если определенная в соответствии с
вышесказанным осадка конуса равна нулю, смесь считают не
обладающей подвижностью и ее оценивают другим метолом,
определяя показатель жесткости
Жесткость бетонной смеси Ж характеризуется временем
вибрации (в секундах), необходимым для выравнивания и уп-
лотнения предварительно отформованного конуса бетонной сме-
си в стандартном приборе.
Прибор для определения жесткости бетонной смеси (рис.
11.3) состоит из цилиндрической формы 1 с фланцем в основа-
нии, в которую вставляется стандартный конус 3 с воронкой 4.
На форме 7 сверху расположено кольцо-держатель 2 для закре-
пления конуса, а сбоку — фиксирующая втулка 10 с зажимным
винтом для крепления штатива 8. На конце штатива находится
диск 8 с шестью отверстиями диаметром 5 мм, который может
перемещаться в вертикальной плоскости штангой 5, скользящей
во втулке 6. Общая масса подвижной части — диска 8, штанги 5
и шайбы 7—(2750± 50) г. Перед испытанием внутреннюю по-
верхность прибора протирают влажной тканью
Цилиндрическую форму жестко закрепляют на вибропло-
щадке, которая обеспечивает вертикально направленные коле-
бания частотой 45—50 с-1 (2800.-3000 кол/мин) и амплитудой
(0,5+0,01) мм В форму 1 вставляют и закрепляют конус, после
154
чего его заполняют бетонной смесью так же, как при определе-
нии подвижности (в три слоя со штыкованием каждого слоя 25
раз) Затем конус вынимают из формы; диск 8 прибора путем
поворота штатива 9 устанавливают над конусом из бетонной
смеси и свободно опускают на нее. Штатив закрепляют в фик-
сирующей втулке 10 зажимным винтом.
Затем одновременно включают виброплощадку и секундомер
и наблюдают за выравниванием и уплотнением бетонной смеси.
Вибрирование производят до тех пор, пока не начнется выделе-
ние цементного молока хотя бы из двух отверстий диска. В этот
момент выключают секундомер и вибратор. Полученное время в
секундах характеризует жесткость бетонной смеси.
Жесткость пробы бетонной смеси определяют дважды. Об-
щее время испытания от начала первого определения до окон-
чания второго не должно превышать 15 мин.
Жесткость бетонной смеси вычисляют с округлением до 1 с
как среднее арифметическое значение результатов двух опреде-
лений из одной пробы смеси, отличающихся между собой не
более чем на 20 96. При большем расхождении результатов оп-
ределение повторяют на новой пробе.
В соответствии с ГОСТ 7473—94 «Смеси бетонные. Техниче-
ские условия» в зависимости от удобоукладываемости, устанав-
ливаемой по подвижности или жесткости, бетонные смеси под-
разделяют на марки (табл. 11.4).
Таблица 11.4. Марки бетонной смеси по удобоукладываемости
Марка по упсбо- укладыиаемости Норма удобоукладываемости по показателю
подвижности, см жесткости, с 1- - - г — | осадка конуса | расииыв конуса
СЖЗ СЖ2 СЖ1 Сверхлс&ткие смеси Более |00 | - 1 — 51 100 50 и менее | - 1 Жесткие смеси
Ж4 | 1 31 60 I
жз 21 30
Ж2 11.. 20 |
Ж] 1 5 10
Подвить.
ГН 1 4 и менее i 1 1 4 —
П2 , — 5 9 —
лз — 10... 15 —
П4 — 16..20 26 30
П5 — 21 и более 1 31 и более
155
При внимательном рассмотрении данной классификации
можно заметить, что одинаковую удобоукладываемость могут
иметь сверхжесткие и жесткие бетонные смеси, что позволяет
отнести одну и ту же бетонную смесь к нескольким маркам по
удобоукладываемости (например, бетонную смесь с жесткостью
52...55 с можно одновременно отнести к марке СЖ2 и марке
Ж4).
В таких случаях для разрешения данного противоречия и
окончательного назначения марки необходимо учитывать не
только удобоукладываемость, но и расслаиваемость бетонной
смеси.
Расслаиваемость. Согласно ГОСТ 10181.4 «Смеси бетонные.
Методы оценки расслаиваемое™», расслаиваемость бетонной сме-
си устанавливают по ее раствороотделению и водоотделснию.
Раствороотделение бетонной смеси, характеризующее ее связ-
ность при динамическом воздействии, определяют путем сопо-
ставления содержания растворной составляющей бетонной сме-
си в нижней и верхней частях свежеотформованного образна
размерами 200x200x200 мм.
Для этого бетонную смесь укладывают и уплотняют в форме
для контрольных образцов бетона размерами 200x200x200 мм по
ГОСТ 10180—78. После этого уплотненную бетонную смесь в
форме подвергают вибрационному воздействию на лаборатор-
ной виброплощадке в течение времени, равного ЮЖ, где Ж —
показатель жесткости смеси по ГОСТ I0I8I.I, а для подвижных
смесей в течение 25 с.
После вибрирования верхний слой бетона высотой (10+0,5) см
из формы отбирают на противень, а нижнюю часть образца вы-
гружают из формы путем опрокидывания на второй противень.
При испытании жестких бетонных смесей допускается перед
разделением свсжеотфоомованного образна производить его
распалубку.
Отобранные пробы бетонной смеси взвешивают с погреш-
ностью до 10 г и подвергают мокрому рассеву на сите с отвер-
стиями величиной 5 мм. При мокром рассеве отдельные части
пробы, уложенные на сито, промывают струей чистой воды до
полного удаления цементного раствора с поверхности зерен
крупного заполнителя. Промывку смеси считают законченной,
когда из сита вытекает чистая вода
Отмытые порции заполнителя переносят на чистый проти-
вень и высушивают до постоянной массы при температуре Юз-
ПО °C и взвешивают с погрешностью до Юг.
J56
Содержание растворной составляющей в верхней и нижней
частях уплотненной смеси Ур в процентах определяют по фор-
муле
у ^Х-100,
где Ур — содержание растворной составляющей в верхней (ниж-
ней) части образца, %; тк — масса отмытого высушенного круп-
ного заполнителя из верхней (нижней) части образца, г; /псм —
масса бетонной смеси, отобранной пробы из верхней (нижней)
части образца, г.
Показатель раствороотделения бетонной смеси Пр в процен-
тах определяют по формуле
еде ДИр — абсолютная величина разности между содержанием
растворной составляющей в верхней и нижней частях образца;
£Ир — суммарное содержание растворной составляющей верх-
ней и нижней частей образца, %
Показатель раствороотделения для каждой пробы бетонной
смеси определяют дважды и вычисляют с округлением до I %
как среднее арифметическое значение результатов двух опреде-
лений, отличающихся между собой не более чем на 20 % от
меньшего значения. При большем расхождении результатов оп-
ределение повторяют на новой пробе бетонной смеси, отобран-
ной по ГОСТ 10181 0—81.
Яодоотделение бетонной смеси, характеризующее ее связность
в состоянии покоя, определяют после ее отстаивания в цилиндри-
ческом сосуде в течение определенного промежутка времени.
Для этого бетонную смесь укладывают в цилиндрический
сосуд, объем которого в зависимости от наибольшей крупности
зерен заполнителя выбирают по табл. 11.5 и уплотняют по
ГОСТ 10180—78 в зависимости от удобоукладываемости смеси.
Уровень бетонной смеси должен быть на (10+5) мм ниже верх-
него края сосуда.
Таблица 115 Объем сосуда в зависимости от крупности заполнителя
Наибольшая крупность да3 Внутренние размеры сосуда, мм
заполнителя, мм диаметр высота
40 Св 40 5 15 186 267 186 267
157
Сосуд накрывают листом паронепроницаемого материала
(стеклом, стальной пластинкой и т.п.) и оставляют в покое на
1,5 ч.
Отбирают пипеткой отделившуюся воду, собирают ее в ста-
кан и взвешивают.
Водоотделение бетонной смеси в процентах (со знаком ми-
нус) характеризуют объемом воды в см3, отделившейся за 1,5 ч,
отнесенным к объему сосуда в см3.
Пример
Допустим (—,ДВ) = 10 г = 10 см3.
Объем сосуда И= 5 дм3 = 5000 см3
Водоотделение = (-ДВ/К) |00 = (-10/5000) 100 = —0,2 %.
Водоотделение бетонной смеси определяют дважды для каж-
дой пробы бетонной смеси и вычисляют как среднее арифмети-
ческое значение результатов двух определений, отличающихся
между собой не более чем на 20 % от меньшего значения. При
большем расхождении результатов определение повторяют на
новой пробе бетонной смеси, отобранной по ГОСТ 10181.0.
Согласно ГОСТ 7473—94 расслаиваемость бетонной смеси для
тяжелых и легких бетонов (водоотделение и раствороотделение)
не должна превышать значений, приведенных в табл. 11.6
Таблица 1.6. Расслаиваемость и водоотделение беговных смесей
Марка по удобо- уклашваемости Расслаиваемость, %, не более
растаоротделение
водоотделение тяжелых легких
СЖЗ-СЖ-1 Ж4 - Ж! П1 - П2 ПЗ -П5 До-0,1 До-0,2 До -0.4 До-0,8 2 3 4 3 6
Как следует из табл. 11.6, сверхжесткие бетонные смеси ха-
рактеризуются существенно меньшей расслаиваемостью по срав-
нению с жесткими, а тем более подвижными смесями, что по-
зволяет легко их классифицировать и не допустить ошибки при
назначении марки бетонной смеси ио удобоукладываемости.
11.4. Средняя плотность бетонной смеси
Средняя плотность бетонной смеси характеризуется массой
единицы ее объема после уплотнения (ручным или механиче-
ским способом).
158
Бетонная смесь — легко деформируемое вязкопластичное те-
ло, поэтому среднюю плотность бетонной смеси определяют по
методике определения средней плотности сыпучих тел (см. гла-
ву 10), используя мерные сосуды. Для смесей с наибольшей
крупностью зерен заполнителя 40 мм применяют сосуд вмести-
мостью 5 л, для смесей с более крупным заполнителем — 15 л.
Перед испытанием сосуды взвешивают и затем загружают в них
бетонную смесь.
Пластичные смеси загружают в три слоя, уплотняя каждый
из них (в сосуде вместимостью 5л — 16 раз, в сосуде вмести-
мостью 15 л — 35 раз) Нижний слой бетонной смеси штыкуют
на всю его толщину, а последующие слои таким образом, чтобы
стальной стержень проникал в нижележащий слой на глубину
не более 2—3 см.
Жесткие смеси уплотняют вибрированием на лабораторной
виброплощадке до появления на ее поверхности цементного
молока (1 — 1,5 мин), добавляя при необходимости смесь до вер-
ха мерного цилиндра.
После окончания ручного или механического уплотнения из-
быток смеси срезают стальной линейкой вровень с краями сосуда
и поверхность тщательно выравнивают. Сосуд с бетонной смесыо
взвешивают и вычисляют среднюю плотность бетонной смеси р,п
(кг/м3) по формуле (3.3) (п. 3.2). Для каждой пробы бетонной
смеси определяют среднюю плотность. Окончательное значение
р вычисляют с округлением до 10 кг/м3 как среднее арифметиче-
ское значение результатов двух определений из одной пробы, от-
личающихся между собой не более чем на 5 %.
11.5. Прочность бетона на сжатие. Марка и класс бетона
При испытании бетона на сжатие применяют гидравличе-
ские прессы (п 3.7). При выборе пресса учитывают, что разру-
шающая нагрузка должна составлять не менее 0,2 и не более 0,8
от максимального усилия ^inax для пресса (при выбранной шка-
ле измерения).
При испытании бетона на сжатие (ГОСТ 10180-90) образцы
изготовляют в виде кубов и цилиндров размерами: длина ребра
куба или диаметр цилиндра 70, 100, 150, 200 или 300 мм, высота
цилиндра должна быть в два раза больше диаметра. Для цилин-
дрических образцов, выпиленных из готовых изделий, допуска-
ется отношение высоты к диаметру от 1 до 2 (для ячеистого бе-
тона и бетонов низкой прочности).
159
При нестандартных испытаниях, проводимых параллельно с
исследованием деформационных характеристик бетона, приме-
няют образцы-призмы квадратного сечения 100x100, 150x150
или 200x200 см и высотой, равной четырехкратному размеру
сечения.
Размер образца выбирают в зависимости от наибольшей круп-
ности заполнителя В™*.
Минимальный размер образца при В^^ > 70 мм должен со-
ставлять 300 мм, при Ртах > 40 мм — 200 мм, при Z)max > 20 мм —
150 мм, при Z)max < 20 мм — 100 мм и при Z)max < 10 мм — 70 мм.
Образцы для испытаний изготовляют из проб бетонной сме-
си, применяемой при изготовлении контролируемого изделия
Пробы берут из одного замеса или из кузова автомобиля, пере-
возящего бетонную смесь. Объем пробы должен быть больше
объема изготовляемых из нее образцов. Из пробы изготовляют
несколько серий, каждая по три образца. Количество серий оп-
ределяется задачами испытаний. В некоторых случаях образцы
бетонируют в формах, заложенных в конструкцию (при иссле-
довании массивных сооружений со слабым армированием)
Формы для образцов (рис. 11.4) изготовляют из стали или
других плотных материалов с низким водопоглощением, малой
деформативностыо, низким температурным коэффициентом ли-
нейного расширения, а также стойких к воздействию щелочной
среды. Отклонения внутренних линейных размеров форм не
должны превышать ±1 %, а размеров свыше 200 мм —более
160
2 мм. Отклонение от взаимной перпендикулярности рабочих по-
верхностей форм не должно превышать 0,5 мм на 100 мм длины,
а уклоны внутренних искривлений поверхности допускаются до
0,03 мм на 100 мм длины.
Перед бетонированием внутренние поверхности формы сма-
зывают минеральным маслом, эмульсиями или другими соста-
вами, которые предохраняют стенки форм от прилипания бето-
на и от коррозии. Бетон укладывают не позже чем через 15 мин
после отбора пробы или приготовления замеса.
Очень подвижные бетонные смеси (осадка конуса более
12 см) укладывают в один-два слоя штыкованием, уплотняя с
помощью гладкого стального стержня 10—20 раз от краев к се-
редине. При уплотнении первого слоя стержень опускают до
дна, а второго так, чтобы он входил на 20...30 мм в первый слой.
Более жесткие бетонные смеси уплотняют на лабораторной
виброплощадке. Во всех случаях смесь уплотняют до появления
на ее поверхности цементного молока, но не больше, так как
затем начинается расслоение смеси. По окончании уплотнения
поверхность выравнивают кельмой, срезая избыток смеси.
Затем формы, накрыв влажной тканью, хранят 24 ч в поме-
щении с температурой (20±2) °C. Образны в цилиндрических
формах закрывают крышкой и хранят в горизонтальном поло-
жении Через 24...30 ч образцы распалубливают и помещают в
камеру нормального твердения при влажности 95 % или хранят
во влажных опилках. Образцы, предназначенные для контроля
за твердением бетона в конструкции, хранят при температурно-
влажностных условиях, аналогичных условиям твердения бетона
в конструкции, и распалубливают одновременно с конструкци-
ей.
При отборе образцов из бетонной конструкции их выпили-
вают или высверливают в местах, где это практически не сни-
жает прочности конструкции. К моменту отбора образцов бетон
должен набрать не менее половины проектной прочности. Если
нет возможное! и определить прочность бетона косвенным пу-
тем, то время твердения до достижения половины проектной
прочности принимают в зависимости от применяемого цемента-
для глиноземистого цемента — 1 сут, для быстротвердеюших
портландцемента и шлакопортлавдцемента — 3 сут, для порт-
ландцемента марок 400, 500 — 7 сут, для цементов марки 300 —
14 сут
Для пиления и сверления бетона при отборе образцов при-
меняют дисковые пилы и сверла с алмазными или победитовы-
11—3644 161
ми резцами. Кубы и призмы обычно выпиливают, а цилиндры -
высверливают, а затем опиливают с внутреннего торца. Образец
маркируют на наружном торце масляной краской. Если в изде-
лии нельзя выбрать участок без арматуры, то образцы с армату-
рой можно испытывать на сжатие поперек арматуры.
Образцы, отформамные из бетонной снеси, испытывают через
28сут после изготовления В особых случаях (контроль прочно-
сти в процессе твердения, контроль времени набора проектной
прочности бетона в конструкции и др.) - в сроки, указанные в
специальной программе испытаний. Перед испытанием образцы
осматривают, проверяя ровность поверхностей и отсутствие тре-
щин и раковин. Небольшие неровности глубиной до 2 мм вы-
равнивают быстротвердеющим цементно-песчаным раствором.
Образцы обмеряют с погрешностью не более ±1 мм и взвеши-
вают с погрешностью не более 0,1 %. Для одной серии испыта-
ний средняя плотность образцов должна отличаться от среднего
значения по серии не более чем на 3 %.
Перед установкой образца в пресс тщательно очищают и
протирают сухой тканью рабочие поверхности плит пресса и
образца. Образец устанавливают так, чтобы направление на-
грузки было параллельно слоям укладки бетонной смеси (т.е.
цилиндры и призмы устанавливают вертикально, а кубы обычно
вверх боковой гранью). На плите пресса должна быть заранее
сделана строго центрированная разметка. Если же это условие
не выполнено, то при установке используют специальный цен-
трирующий шаблон.
Включив пресс, образец нагружают непрерывно и равномер-
но со скоростью (0,6±0,2) МПа в секунду до разрушения об-
разца. Разрушающая нагрузка Рр фиксируется на силоизмери-
тельной шкале пресса по показанию пассивной стрелки, кото-
рая после начала снижения разрушающего усилия Fp остается
на месте.
Разрушающую нагрузку определяют как произведение пока-
зания пассивной стрелки шкалы на тарировочный коэффици-
ент, указанный в паспорте пресса или специально найденный
по показаниям образцового динамометра. Площадь сечения об-
разца определяют как полусумму площадей опорных граней.
Предел прочности при сжатии ДуЖ (МПа) вычисляют по фор
муле (3.14) (п. 3.8). При этом следует иметь в виду, что разрушаю-
щее усилие Fp на шкале пресса может быть выражено в кгс. В та-
ком случае, чтобы получить предел прочности Д.ж (МПа), нужно
показания пресса умножить на 0,102, т. е. 7^ж = 0,102 Fp/S.
162
Если серия состоит из двух образцов, прочность бетона оп-
ределяют как полусумму двух полученных значений ЛсЖ. При
трех образцах в серии получают три значения ДсЖ: меньшее,
большее и промежуточное. Если и меньшее, и большее значе-
ния отличаются от промежуточного не более чем на 15 %, то
прочность бетона принимают как среднее арифметическое из
трех значений /?сЖ. При большей разнице пределом прочности
при сжатии будет промежуточное значение ЛсЖ.
Кроме предела прочности бетона для образцов данных раз-
меров надо вычислить «эталонную» прочность, которую показал
бы образец среднего стандартного размера (куб с ребром разме-
ром 150 мм). Пересчет на «эталонную» прочность производят ум-
ножением предела прочности образцов данного размера на ко-
эффициент а:
Форма образца
Размер образца (ребро
или диаметр), мм . .
Коэффициент «
70
0.85
100 150 200
0,91 1,00 1,05
Цилиндрическая
300 70 100 200 300
1,10 1,16 1,16 1,20 1,24
Бетон — материал неоднородный: его прочность колеблется
от замеса к замесу, и даже образцы, взятые из одного замеса,
могут отличаться по прочности. Это объясняется изменчиво-
стью в качестве сырья, неточностью его дозировки, неоднород-
ности перемешивания и уплотнения, различием в режиме твер-
дения. Поэтому средняя кубиковая прочность бетона и опреде-
ляемая на ее основе марка бетона не дает гарантии получения
именно этой прочности бетона (прочность может оказаться как
больше, так и меньше).
Поэтому было введено понятие класс бетона по прочности
(В) - прочность бетона с гарантированной обеспеченностью
0,95. Это значит, что установленная классом прочность обеспе-
чивается не менее чем в 95 случаях из 100.
Статистикой установлен нормативный коэффициент вариа-
ции прочности бетона v = 13,5 % (расчет коэффициента вариа-
ции см. п. 3.14) Для определения класса бетона (В) по извест-
ной кубиковой прочности (Л) и коэффициенту вариации (v) ис-
пользуют формулу
B = R{\ - l,64v).
При v = 13,5% В = Я 0,778 Из формулы следует, что чем
выше коэффициент вариации, тем ниже класс бетона при одной
и той же марке (средней прочности). Подробнее об этом см. п.
3.14.
163
Таблица 117. Соотношение между марками и классами тяжелого бетона
по прочности при коэффициенте вариации 13,5 %
бетона Средняя прочность данного класса. Ближайшая марка бетона бетона Средняя прочность данного класса. Ближайшая марка бетона
взд 46 М50 ВЗО 393 М400
В5 65 М75 В35 458 М450
В7,5 98 М100 В40 524 М55О
В10 131 MI50 В45 589 М600
В12.5 164 Ml 50 В50 655 мбоо
В15 196 М200 В55 720 М700
В20 262 М250 В60 786 М800
В25 327 М350
При малом числе образцов для вычисления класса бетона В
можно воспользоваться табл. 11.7.
11.6. Прочность бетона на изгиб, растяжение и раскалывание
Прочность бетона на изгиб определяют на образцах-призмах
квадратного сечения 100x100, 150x150 или 200x200 мм, длиной
в четыре раза больше размера сечения, т.е. соответственно 400,
600 и 800 мм.
Образец-призму (рис. 11.5) устанавливают в горизонтальное
положение на две симметрично расположенные шарнирные
опоры, укрепленные на нижней плите пресса Одна из опор
подвижная, другая — неподвижная. Расстояние / между опорами
(испытательный пролет) равно трехкратному размеру сечения
призмы, т. е. / = За. На призму сверху устанавливают две шар-
нирные опоры (каток 7 и шарнир 2), также симметричные от-
носительно середины и расположенные одна от другой на рас-
Р и с ||.5. Устройство для ис-
пытания бетона на изгиб-
рический шарнир, 3 — шаровой шар-
164
стоянии, равном размеру сечения: а = Z/3. На опоры 2 и 7 укла-
дывают стальную траверсу 4, в центре верхней грани которой
укреплен шаровой шарнир 3. Через шарнир 3 нагрузка Р от
верхней плиты пресса передается на траверсу 4, а от нее через
опоры 1 и 2 — на испытываемую призму в виде двух сосредото-
ченных сил, каждая из которых равна Р/2 и приложена на рас-
стоянии //3 одна от другой и от опор призмы.
При этом нужно следить, чтобы сама призма на опоры и
опоры 7 и 2 опирались плотно по всей ширине, все опоры были
перпендикулярны оси испытуемого образца, а оси призмы и
траверсы находились в одной вертикальной плоскости. Призмы
должны быть установлены так, чтобы плоскость изгиба была
параллельна слоям укладки бетонной смеси При испытании
нагрузка должна возрастать равномерно со скоростью, соответ-
ствующей изменению напряжений (0,05±0.02) МПа в секунду
до разрушения образца Напряжение для принятой схемы испы-
таний вычисляют по формуле
a = Flla\ (11.2)
где F — нагрузка, создаваемая прессом, Н; Z — испытательный
пролет, см; а — размер сечения призмы, см.
При вычислении скорости нагружения эта формула поз-
воляет найти требуемое изменение нагрузки AF в секунду при
заданной скорости изменения напряжения о: AF= иа3/1. На-
пример, при изменении напряжения с = 0,05 МПа = 5 Н/см2 в
секунду, для образца размером 15x15x60 см а= 15 см и 7= Зо-
= 45 см, тогда AF= ос2// = (5-153) : 45 = 375 Н, т. е. скорость на-
гружения должна быть 375 Н в секунду.
По формуле, аналогичной формуле (10 2), определяют и
предел прочности Rp„ поданным испытаний
(11.3)
где Fp — разрушающая нагрузка с учетом тарировочного коэф-
фициента, 1-1 Индекс «р.и» в обозначении Rp и означает растя-
жение при изгибе, так как фактически изгибаемая призма все-
гда разрушается от наибольших растягивающих напряжений (на
нижней грани). Величина /?р11 практически пропорциональна
прочности при осевом растяжении /?р, между ними существует
следующая зависимость: Rp ~ 0,58 7^ ,,.
При испытаниях на изгиб прочность бетона вычисляют как
среднее арифметическое из значений 7^,, для всех образцов
165
данной серии, прочность которых отличается не более чем на
15 %, а разрушение произошло в средней трети испытательного
пролета. При испытаниях призмы размером 200x200x800 мм
«эталонную» прочность (прочность для образца размером 150х
х 150x600 мм) определяют умножением полученных значений на
коэффициент 1,0, а для призмы размером 100x100x400 мм — на
0,95.
Прочность бетона на растяжение определяют двумя спосо-
бами- прямым (испытание на осевое растяжение) и косвенным
(испытание на раскалывание).
На осевое растяжение испытывают образцы квадратного
сечения с утолщениями к концам, так называемые «восьмерки»
(рис. 11.6).
При растяжении образец разрушается (разрывается) в сред-
ней, более тонкой рабочей части, которая может иметь сечение
100x100, 150x150 или 200x200 мм. В крайних утолщенных час-
тях сечение соответственно составляет 150x150, 250x250 или
360x360 мм Длина рабочей части образца в три раза, а общая
длина образца в семь раз больше размера рабочего сечения. В
утолщенных частях расположены арматурно-монтажные петли
из стали диаметром 6 мм, выступающие за горцы образца и
предназначенные для закрепления в разрывной машине.
На раскалывание испытывают такие же кубы или цилинд-
ры, как и при испытании на сжатие (кубы должны иметь на
двух противоположных ребрах фаски шириной 14 мм). Образцы
устанавливают в пресс по схеме (рис. 11.7). Куб опирается реб-
ром так, что усилие сжатия направлено вдоль оси, а цилиндр
опирается по образующей (усилие сжатия направлено по диа-
Образец-восьмерка для испытания
бетона нэ растяжение
Рис 117 Схемы испытания
бетона на раскалывание
цилиндров. 1 - образен; 2 — полу-
цилиндр. 3 — плита пресса
166
метру). При нагружении образец раскалывается от поперечных
растягивающих деформаций, поэтому усилие раскалывания—
косвенная характеристика прочности бетона при растяжении.
Предел прочности Лрр (на растяжение при раскалывании) вы-
числяют по формулам
ЧЛ2/„/«2. или fipp=2Fp/M0,
где — разрушающая нагрузка с учетом тарировочного коэф-
фициента, Н, а — размер куба, см; d, I — диаметр и длина ци-
линдра, см; л = 3,14.
11.7. Механические методы неразрушающего контроля
прочности бетона
Механические методы неразрушающего контроля прочности
основаны на том, что прочность бетона при сжатии связана с
другими механическими свойствами: твердостью, сопротивлени-
ем отрыву, усилием при скалывании небольшого куска бетона.
В зависимости от вида оцениваемого механического свойст-
ва используют следующие методы неразрушающих испытаний:
пластической деформации; упругого отскока; отрыва (или отры-
ва со скалыванием); скалывания ребра. Кроме того, в отдельных
случаях применяют методы взрыва, забивки и выдергивания
стальных деталей, измельчения.
Выбор того или иного метода испытаний бетона зависит от
цели испытания (контроль качества изделий на заводе, выбо-
рочный или сплошной контроль прочности, испытание конст-
рукций из бетона с неизвестными свойствами), формы и разме-
ров изделий (балки, плиты, колонны, массивные элементы с
наклонными поверхностями), вида бетона (тяжелый, ячеистый,
на легком заполнителе), а также от требований к точности по-
лучаемых результатов и удобству проведения испытаний.
Метод пластической деформации—
наиболее распространенный — основан на вдавливании в по-
верхность бетона стального шарика или другого штампа путем
удара или приложения статического давления. По показателю твер-
дости бетона, определенного путем измерения размеров отпечатка
(лунки), который остался в бетоне после удара, оценивают проч-
ность, пользуясь тарировочной кривой, полученной по данным
параллельных испытаний образцов на прочность и твердость.
Метод упругого отскока заключается в том,
что специальным ударником легко ударяют по плоскому штампу,
167
прижатому к бетону. Величина обратного отскока ударника от
штампа характеризует твердость бетона, по которой с помощью
тарировочной кривой вычисляют его прочность Метод упругого
отскока, как и метод пластической деформации, основан на из-
мерении поверхностной твердости бетона. Отличие состоит \в
способе ее измерения, а также в том, что в бетоне не возникают
пластические деформации (т. е. не образуется лунка). Для испы-
тания методом упругого oiскока применяют пружинные или ма-
ятниковые приборы (молотки).
Метод отрыва основан на измерении усилия, которое
требуется для отрыва небольшого куска бетона вместе с ранее
заделанной или приклеенной к его поверхности стальной дета-
лью. В зависимости от прикрепляемых деталей различают два
варианта этого метода: отрыв (со скалыванием) при выдергива-
нии анкера, заделанного в бетон, и отрыв плоского диска, при-
клеенного к бетону.
Метод скалывания применяют при наличии в конст-
рукции ребер, на которые можно снаружи установить стальную
скобу с выступами высотой 1 ..Зсм. При боковом давлении на
скобу скалывается часть ребра глубиной, равной высоте высту-
пов скобы. Усилие, необходимое для скалывания, служит пока-
зателем прочности бетона, которую определяют по тарировоч-
ной кривой.
Для испытаний методами отрыва и скалывания используют
специальные переносные устройства — гидравлические пресс-
насосы, которые передают контролируемые усилия от бетона
конструкции на анкер, диск (метод отрыва) или скобу (метод
скалывания). Применение механических методов неразрущаю-
ших испытаний регламентировано ГОСТ 22690.0...22690.4-77.
11.8. Метод пластических деформаций
Приборы для испытания. Приборы, применяемые для испы-
тания методом пластических деформаций, основаны на вдавли-
вании штампа в поверхность бетона путем удара или статиче-
ского давления заданной силы. Устройства статического давле-
ния применяют ограниченно Приборами ударного действия
служат пружинные и ручные молотки со сферическим штампом
(шариком) и приборы маятникового типа с дисковым или ша-
риковым штампом. Твердость стали штампов приборов ударно-
го действия должна быть не менее HRC60, шероховатость
Ка <, 0,32 мкм с износом в процессе работы до Ла = 5 мкм диа-
168
метр шарика — не менее 10 мм, толщина у
диска — не менее 1 мм, энергия удара додж- ___ к
на быть больше или равна 125 Н-см. К ' —j.—щ
Ручной шариковый молоток (молоток ----------------I—
И.А. Физделя) (рис 11.8) — простейший
прибор для оценки прочности бетона В
ударной части молотка расположено сфе- ил
рическое гнездо, в которое вставлен ша- ху
рик диаметром 17,5 мм. При испытании рис п8 Ручной
молотком ударяют по поверхности бето- ковый молоток
на, после чего замеряют диаметр лунки.
Для того чтобы энергия ударов была оди-
накова, применяют так называемый локтевой удар, когда замах
делают не рукой, а частью руки до локтя, при этом локоть нахо-
дится на поверхности бетона. Точность испытания бетона руч-
ным шариковым молотком невысока. Этот метод используют в
полевых условиях, если невозможно применить другие приборы.
Пружинные молотки различных конструкций позволяют
контролировать силу удара. Однако в процессе работы детали
ударных устройств изнашиваются, пружины ослабевают, в ре-
зультате меняется сила удара, а следовательно, и размеры отпе-
чатка. Поэтому периодически не реже чем через 1000 ударов
проводят тарировку приборов и вводят поправки в результаты
измерений. При тарировке производят 10 ударов молотком по
стальной наковальне с шероховатостью поверхности Ra < 2,5 мкм,
после чего измеряют диаметр лунок. При отклонении среднего
диаметра на 2,5 % и более or его течения, полученного при
предыдущей тарировке, вводят поправку на начальную тариро-
вочную кривую Необходимость тарировки — существенный не-
достаток пружинных молотков.
Пружинный молоток ПМ, выпускаемый в настоящее время
промышленностью, отличается удобством производства испыта-
ний. Молоток состоит из цилиндрического корпуса диаметром
50 мм, внутри которого с помощью пружин перемешается шток
с ударником. На конце ударника заделан стальной шарик. В
исходном положении шток выдвинут из корпуса, и пружины не
нагружены. Установив прибор перпендикулярно поверхности бе-
тона, рукой нажимают на корпус, при этом шток на пружинах
перемешается внутрь корпуса и при определенной степени их
сжатия положение штока фиксируется защелкой При дальней-
шем нажатии защелка соскакивает с фиксатора, шток освобож-
дается и ударяет шариком о поверхность бетона.
169
250
Необходимость периодической корректировки прибора уст-
раняется при испытаниях с помощью эталонного молотка.
В эталонном молотке конструкции К.П.Кашкарова (ГОСТ
22690.2-77) каждый удар производится одновременно по бетону
и по эталонному стальному стержню, вставленному между ша-
риком и пружинным бойком, который ударяет по шарику. По-
сле удара измеряют диаметры лунок, оставшихся на бетоне и на
стержне. Отношение этих диаметров служит показателем твер-
дости, а значит, и прочности бетона независимо от изменений в
силе удара. Это исключает необходимость периодической тари-
ровки и значительно повышает точность прибора.
В стандартной конструкции эталонного молотка (рис. 11 9)
использован индентор 2 (шарик диаметром 15,9 мм) и круглый
эталонный стержень 3 диаметром 10...12 мм, длиной 100..
150 мм, который выдвигают на 10 ..20 мм после каждого удара, а
затем вынимают и заменяют другим
Дисковым прибором ДГ1Г-4 (прибор А.М. Губбера) (рис
11.10) также оценивают прочность бетона по отпечатку, остав-
ляемом)' падающим тяжелым диском 2 на поверхности бетона.
Кромка стального диска 2 диаметром 160 мм, толщиной 10 мм
прострогана до толщины 1 мм и поверхность ее подвергнута це-
ментации. Диск в центре шарнирно закреплен с помощью ме-
таллического стержня 5 длиной 250 мм, сечением 10x15 мм на
трехточечной массивной опоре 6 прибора. К стержню прикреп-
лена угломерная шкапа 4 с отвесной стрелкой-указателем.
При испытании прибор ДПГ помещают на поверхность бе-
тона таким образом, чтобы диск опирался кромкой на подго-
товленный участок для удара, стержень был расположен парал-
лельно поверхности бетона, а стрелка — вертикально. Удержи-
вая основание прибора от смешения, стержень с диском подни-
! 70
мают в исходное положение на расчетный угол (30... 180° в зави-
симости от наклона самой поверхности), затем отпускают и
диск под действием силы тяжести ударяет по бетону. После уда-
ра измеряют длину отпечатка, оставшегося на поверхности бе-
тона. Прочность бетона вычисляют по тарировочной формуле, в
которую входят длина отпечатка и параметры прибора, опреде-
ляющие силу удара (длина стержня, расчетный угол, масса дис-
ка).
Прибор ДПГ обеспечивает высокую точность определения
прочности бетона (до 15 %), если при испытаниях правильно
замерять расчетный угол подъема диска. Чтобы рабочая кромка
диска изнашивалась равномерно, периодически поворачивают
диск вокру| оси, тогда удар будет приходиться на неизношен-
ную часть кромки.
Универсальный маятниковый прибор У МП конструкции
В.А. Пирогова, работа которого, как и прибора ДПГ, основана
на ударе по бетону иод действием силы тяжести, отличается
лишь конструкцией рабочей части, состоящей из тяжелой го-
ловки, в которой заделан сферический штамп (стальной шарик).
Прибор включает в себя основание с ручкой для удержания
прибора от смещений, раздвижной стержень (штангу), шарнир-
но соединенный с основанием, головку со сменным шариком и
угломерную шкалу. Прибор рассчитан на удары различной силы
(четыре градации по энергии удара: 150, 300, 600 и 1200 Н-см в
зависимости от длины стержня, расчетного угла подъема голов-
ки и ее массы). В головку можно вставлять шарик диаметром 7,
10, 15 и 25 мм. По ожидаемой прочности бетона подбирает
энергию улара и диаметр шарика так, чтобы диаметр отпечатка
получался в 1,5...4 раза меньше диаметра шарика.
Испытания прибором УМП проводят так же, кик и прибо-
ром ДПГ, предварительно выдвинув стержень до необходимой
отметки, соответствующей выбранной энергии удара, и устано-
вив шарик требуемого диаметра. После удара замеряют диаметр
лунки и определяют прочность бетона по тарировочной табли-
це, имеющейся в инструкции к прибору.
Проведение испытания методом пластическом деформации.
Для испытания бетона в изделии или конструкции выбирают
12...20 характерных участков, по которым будут наносить удары.
Края участков должны отстоять от края конструкции не менее
чем на 50 мм. Если изделие не нагружено (например, плита ле-
жит на сплошном ровном основании), участки должны быть
расположены равномерно по всему изделию. В конструкциях,
171
находящихся под нагрузкой (например, при натурном обследо-
вании балки перекрытия), основные 8... 14 участков должны на-
ходиться в наиболее напряженных местах конструкции (вблизи
середины пролета балки), остальные — равномерно по всей по-
верхности. Если поверхность бетона имеет повреждения, то уча-
стки выбирают как в наиболее, так и в наименее поврежденных
местах
Площадь каждого участка должна быть не менее 30—50 см2,
чтобы на ней могли разместиться 5... 10 лунок от ударов. Испы-
туемые участки не следует выбирать в стыках досок опалубки и
в местах концентрации крупного заполнителя. Перед испытани-
ем выбранные участки зачищают шлифовальными камнями или
шлифовальной бумагой на тканевой основе.
При подготовке к испытанию особое внимание уделяют
влажности поверхности бетона, так как твердость поверхностно-
го слоя, измеряемая методом пластической деформации, сильно
меняется с изменением влажности бетона.
Тарировочные кривые и таблицы для определения прочности
при испытаниях приборами со сферическим штампом (шарико-
вые молотки, прибор УМП) построены для воздушно-сухого со-
стояния поверхности бетона. Поэтому не рекомендуется испыты-
вать бетон сразу после распалубки конструкции или пропарива-
ния. Ею следует выдержать в воздушно-сухой среде не менее
48 ч. Нельзя проводить испытания конструкций во время дождя.
При работе с дисковыми приборами ДГ1Г надо иметь в виду,
что формулы для определения прочности предпола|ают прове-
дение испытаний после специального увлажнения бетона. Пе-
ред испытанием бетон поливают водой, закрывают мокрой
мешковиной и снова поливают в течение 1 ч три-четыре раза по
8—10мин. Если бетон заморожен, его предварительно отогре-
вают. Испытание бетона дисковым прибором во влажном со-
стоянии значительно увеличивает точность и стабильность ре-
зультатов по определению прочности бетона.
Во всех случаях влажность бетона при испытании должна
быть близка к влажности, при которой проведены эксперимен-
ты для построения тарировочных кривых, таблиц или формул.
При значительном расхождении во влажности (свыше 20 %) в
полученные результаты вводят поправки, пользуясь данными
специальных экспериментов по влиянию влажности на проч-
ность и твердость бетона
При испытаниях бетона приборами ударного действия на
каждый из подготовленных участков наносят несколько ударов.
172
так чтобы расстояния между центрами отпечатков были не ме-
нее 30 мм. После измерения размеров отпечатков берут среднее
арифметическое из всех значений, отличающихся одно от дру-
гого не более чем на 20 %. Количество отпечатков, по которым
взят средний размер, должно быть не менее шести, а для при-
бора ДПГ — двенадцати.
Следует учитывать, что твердость бетона, измеряемая мето-
дом пластической деформации, соответствует размеру отпечатка
только в определенных пределах силы удара, показателем кото-
рой служит отношение диаметров штампа и отпечатка.
При использовании сферического штампа результаты изме-
рения получаются надежными, если диаметр отпечатка г.'с
меньше диаметра шарика d в 1,5...4 раза. Поэтому при испыта-
ниях следят за тем, чтобы диаметры отпечатков, из которых бе-
рется среднее значение, были не больше 2/з и не меньше d.
Если отпечатки слишком велики (do > 2/з d), нужно уменьшить
силу удара, если же слишком малы (do < % d), применить ша-
рик меньшего диаметра. При работе дисковым прибором длина
отпечатка не должна быть больше !/з диаметра диска.
При работе с приборами ударного действия, чтобы обеспе-
чить надежные результаты, важно правильно наносить удар, т.е.
перпендикулярно поверхности бетона. Ручной шариковый мо-
лоток нужно держать так, чтобы ручка молотка составляла одну
линию с рукой, в процессе удара это положение ручки должно
сохраняться, а локоть, опирающийся на бетон, должен оставать-
ся на месте. Шток пружинного молотка ПМ в процессе нажатия
на него должен оставаться перпендикулярным поверхности бе-
тона. Эталонный молоток следует сначала правильно установить
на поверхность бетона, а затем, держа его левой рукой, нанести
по нему удар обычным молотком, находящимся в правой руке.
Очень сложно наносить правильные ручные удары по верти-
кальным и наклонным поверхностям, особенно с обратным ук-
лоном.
При работе с маятниковыми приборами (ДПГ, УМП) важно
точно фиксировать исходный угол Подъема, взяв по угломерной
шкале два отсчета (с погрешностью не более 1°) в рабочем (на-
чальном) и исходном положениях. Разность этих отсчетов равна
расчетному углу <р подъема ударника.
Схемы установки прибора ДПГ в исходное положение при
работе на горизонтальных, вертикальных и наклонных поверх-
ностях, а также соответствующие формулы для определения
расчетной высоты Н подъема ударника по заданному углу а на-
173
1111. Схемы установки прибора ДПГ в исходное положение на поверхно-
клона поверхности и расчетному углу <р приведены на рис. 11.11.
Величина Н требуется для вычисления прочности бетона по та-
рировочной формуле.
Измерение отпечатков на поверхности бетона. Отпечатки
от ударов сферическим штампом предстааляют собой лунки,
форма которых в плане близка к кругу. Диаметр лунки измеря-
ют в двух взаимно перпендикулярных направлениях с погреш-
ностью не более 0,1 мм и записывают средний из этих двух
диаметров в журнал испытаний. Обычно диаметр лунок равен
5 ..10 мм
Измерение выполняют штангенциркулем, однако его точ-
ность несколько меньше требуемой. Поэтому при измерениях
часто применяют специальные приспособления, например угло-
вую линейку или мерную дулу. Угловая линейка с увеличением
в два раза (рис. 11.12) обеспечивает требуемую точность 0,1 мм,
так как деления в 0,2 мм хорошо видны. Мерные лупы, дающие
еще большее увеличение, позволяют более точно определить
границы отпечатка.
При использовании дисковых приборов отпечатки имеют в
плане форму узкого прямоугольника. Обычно для измерения
Рис 11.12. Угловая линейка1
длины прямоугольника достаточна точность 0,2 мм, которая
обеспечивается при пользовании штангенциркулем.
Тарировочные кривые, формулы и таблицы. Для определе-
ния прочности бетона /?сж по измеренным при испытании раз-
мерам отпечатков dcp (приборы со сферическим штампом) или
лср (дисковые приборы) нужно знать зависимость Асж — <fcp или
Ксж ~ °сР в виде графика, формулы или таблицы. Эти зависимо-
сти (называемые тарировочными) устанааливают по данным
специальных экспериментов с образцами из бетонов различной
прочности.
Для проведения эксперимента изготовляют стандартные об-
разцы-кубы из бетонов разной прочности (15, 20, 30, 40 МПа)
или разного возраста (3, 7, 28, 90 сут), по три образца на каж-
дую прочность или возраст. С помощью прибора, для которого
определяется тарировочная зависимость, на каждом образце
производят шесть ударов по одной грани и, перевернув куб,
шесть - по противоположной. Удары наносят в разных местах
граней в середине и по периметру так, чтобы расстояние между
краями соседних лунок было не менее 20 мм, а от ребра —
50 мм Замеряют диаметры всех лунок с погрешностью не более
0,1 мм. Средний диаметр вычисляют, отбрасыввя значения диа-
метра, составляющие менее */з среднего, и из оставшихся зна-
чений снова вычисляют средний диаметр dcp для данного куба
Затем куб ставят в испытательную машину на грань с лунками и
определяют прочность на сжатие /?сж по стандартной методике
Откладывая на графике экспериментальные значения <?ср (по
вертикали) и (по горизонтали) в соответствующем масшта-
бе, получают экспериментальную точку с координатами dcp и
Re*- Повторяя испытание с образцами-кубами из бетонов раз-
ной прочности, получают ряд экспериментальных точек, кото-
рые выстраиваются на графике в определенном направлении в
виде полосы По середине полосы можно приближенно провес-
175
Рис. 11 13 Тари-
20
сти для ручного (о),
эталонного (6) молот-
ти среднюю кривую, которая и будет приближенной* тариро-
вочной кривой. На графике рис. 11.13, а показаны эксперимен-
тальные точки для ручного шарикового молотка и соответст-
вующая тарировочная зависимость (кривая ЯсЖ — d^. Тариро-
вочная кривая на рис 11 13, б, построенная поданным ана-
логичных испытаний эталонным молотком, представляет собой
зависимость прочности бетона от отношения диаметров отпе-
чатков на бетоне <4 и на эталонном стержне d3. Кривая получе-
на для бетона в сухом состоянии (влажность 2...6 %). При испы-
тании влажных поверхностей d§/d3 умножают на коэффициент
значения которого приведены ниже*
Влажность бетона, % 1 б 8 12 Мокрая
поверхность
....... ....-... 0,96 1 1,1 1,2 1,4
Для дисковых приборов ДПГ на основании проведенных
многочисленных испытаний бетонов разных составов и возрас-
тов при различной влажности предложена зависимость прочно-
сти бетона от длины отпечатка, выражаемая формулой
вой заданного вида по экспериментальным точкам
176
где RcK - прочность бетона при сжатии, МПа; аср - средняя из
12 ударов длина отпечатка на бетоне, см; / — плечо прибора,
равное расстоянию от центра шарнира, к которому крепится
конец стержня, до центра диска, см; Н — расчетная высота па-
дения диска, см, определяемая по формулам, приведенным на
рис. 11.11, в зависимости от угла подъема диска <р, угла наклона
поверхности а и величины А\ А — условная энергия удара, Н м,
равная для бетона на гравии при ударах по поверхности: верх-
ней (неопалубливаемой) — 550, боковой (распалубленной) —
475; для бетона на щебне при ударах по поверхности: верхней
(неопалубливаемой) — 630, боковой (распалубленной) — 540.
11.9. Метод упругого отскока
Метол упругого отскока заимствован из практики определе-
ния твердости металла. Для испытания бетона применяют при-
боры, называемые склерометрами*, представляющие собой пру-
жинные молотки со сферическими штампами. Молоток устроен
так, что система пружин допускает свободный отскок ударника
после удара по бетону или по стальной пластинке, прижатой к
бетону. Прибор снабжен шкалой со стрелкой, фиксирующей
путь ударника при его обратном отскоке. Энергия удара прибо-
ром должна быть не менее 0,75 Н-м; радиус сферической части
на конце ударника — не менее 5 мм. Проверку (тарировку) при-
боров проводят после каждых 500 ударов.
При проведении испытаний после каждого удара берут от-
счет по шкале прибора (с точностью до одного деления) и запи-
сывают в журнал. Требования к подготовке участков для испы-
таний, к расположению и количеству мест удара, а также к экс-
периментам для построения тарировочных кривых такие же, как
в методе пластической деформации.
11.10. Методы отрыва и скалывания ребра
Метод отрыва. Для испытаний методом отрыва к бетону
прикрепляют стальную деталь (анкер или плоский диск), затем,
соединив ее с силовым прибором (пресс-насосом), выдергивают
деталь вместе с куском бетона, замеряя усилие, необходимое
для выдергивания (рис. 11.14)
Скяерол/етр — is перемоле с греческого означает измеритель твердости
12-3644 177
Рис. 11 14 Схема испытания методом от-
рыва со скалыванием.
Анкеры закладывают в тело бетона при бетонировании или
заделывают в специально высверленные отверстия — шпуры в
затвердевшем бетоне Шпуры высверливают электрическими
машинами с алмазными или твердосплавными сверлами В бе-
тонах средней и низкой прочности (менее 30 МПа) шпуры
можно пробивать шлямбуром.
Применяют три типа анкерных устройств.
• тип I (рис. 11.15, а) — рабочий стержень 2 с конической
пятой — обычно устанавливают в конструкции при ее бе-
тонировании; можно устанавливать в готовые конструкции
в высверленные отверстия (диаметр отверстия больше пя
ты анкера на 10. .12 мм); после установки устройства типа
I в отверстие его зачеканивают тестом из высокомарочного
цемента;
• типы 11 и Ш (рис. 11.15, б, в) — самозаанкеривающиеся уст-
ройства, снабженные рифлеными сегментными щеками 3
и разжимным конусом 4 — устанавливают в отверстия, вы-
сверленные или пробитые в бетоне (диаметр отверстий
должен быть больше диаметра пяты 7 на 1. .2 мм).
ройств для испытания методом от-
178
Для вырыва анкерных
устройств применяют гид-
равлические пресс-насосы
ГПНВ-5 (для анкеров ти-
пов 1 и 11) и ГПНС-4 (для
анкеров типа III), обеспе-
чивающие приложение на-
грузки со скоростью 3 кН/с.
Пресс-насос ГПНВ-5 (рис.
11.16) снабжен двумя опо-
рами 7 для установки на
поверхность бетона и захва-
том 2 для головки анкера 1
Выдергивающее усилие со-
здается давлением масла на
поршень в главном цилин-
дре 3 пресса при вращении
ручки 5, толкающей пор-
шень пресса в малом ци-
линдре 6 На приборе уста-
новлен манометр 4, фикси-
рующий давление масла.
При установке прибора его
тщательно центрируют. Мак-
симальное усилие, создава-
емое прессом ГПНВ-5, —
55 кН. Прибор предназна-
чен для испытания бетон-
ных элементов толщиной
не менее 60 мм
Пресс-насос ГПНС-4 по
конструкции аналогичен описанному; его максимальное усилие
40 кН, минимальная толщина испытуемых изделий 100 мм.
При проведении испытания для каждого анкера записывают
усилие выдергивания и замеряют длину оторванной части бето-
на h. Если она превышает глубину зад,елки анкера Ло больше
чем на 5 % или размеры в плане отличаются больше чем в 2
раза, испытание считается неправильным и его результат не
учитывают Прочность бетона при сжатии (Н/см2) опре-
деляют по формуле
«сж = W/Syai.
12*
179
где F — усилие выдергивания, Н; 5^-,, - условная площадь со-
противления выдергиванию, см2, которую определяют по дан-
ным специвльных испытаний нескольких серий образцов. Каж-
дая серия состоит из трех стандартных кубов, испытываемых на
сжатие, и контрольной плиты размером 150x300x1300 мм с пя-
тью анкерами, испытываемой на выдергивание. равно от-
ношению среднего (из пяти анкеров) усилия выдергивания к
средней (из трех кубов) прочности бетона.
Ориентировочное значение ^усл (см2) для тяжелого бетона
естественного твердения при выдергивании анкеров: типа I —
10, типа II — 12, типа III — 7 Для пропаренных бетонов вели-
чина Fycn меньше примерно на 20 %.
Испытание способом отрыва стального диска (ГОСТ
22690.3-77), приклеенного к бетону, проводят приборами ГПНВ
со скоростью, меньшей или равной 1 кН/с. Диск толщиной 10...
20 мм, диаметром 6...8см приклеивают к поверхности бетона
эпоксидным клеем на основе смол ЭД-20 или ЭД-16 с цемент-
ным наполнителем.
Правильно приготовленный клей (смола ЭД-20 —100 мае. ч,
отвердитель холодного отверждения — 10, цемент — 40 или смо-
ла ЭД-16 — 100, отвердитель — 10, пластификатор — 20, цемент —
40 мае. ч) представляет собой вязкую жидкость темпо-серого
цвета, сохраняющую клеящие свойства в течение 30...40 мин
после приготовления Перед нанесением клея бетон зачищают
шлифовальной бумагой и протирают ацетоном. Чтобы клей не
соприкасался с бетоном за пределами диска, на бетон предвари-
тельно наклеивают (клеем БФ-2) бумажное кольцо шириной
2. .3 см, внутренним диаметром, равным диаметру диска. После
приклеивания диска его края закрепляют гипсовым раствором,
фиксирующим положение диска во время твердения клея.
Отрывать диск можно через сутки после приклеивания, ко-
гда клей полностью затвердел. После испытания диск осмат-
ривают и определяют площадь куска бетона, оторванную вме-
сте с диском. Площадь 5отр правильно оторванного куска бе-
тона должна составлять 80... 100 % площади диска. Оторванные
диски можно использовать повторно. Для этого после испыта-
ний их очищают от бетона и клея, предварительно опустив на
10.. 15 мин в кипящую воду, а затем резко охладив в холодной
воде
Прочность бетона определяют по тарировочной кривой, ко-
торую строят по данным испытаний стандартных кубов на от-
рыв (на каждом кубе отрывают два диска с противоположных
180
боковых граней) и затем на сжатие до разрушения по стандарт-
ной методике.
Метод скалывания ребра. Оборудование для испытания со-
стоит из прибора ГПНВ и устройства УРС (универсальная раз-
движная скоба), которое устанавливают на ребро конструкции и
крепят завинчиванием гаек на тягах. При испытании приклады-
вают нагрузку со скоростью, меньшей или равной 3 кН/с, и из-
меряют усилие скалывания по прибору ГПНВ. Учитывают
только данные испытаний, при которых глубина скалывания
отличается от высоты выступов скобы не более чем на 20 %.
Для получения тарировочной зависимости /^ж — FCK проводят
специальные испытания стандартных кубов на скалывание од-
ного из ребер, а затем на сжатие. При построении тарировочной
кривой значения /^.ж, большие 50 МПа, увеличивают на 10 %,
меньшие 50 МПа — на 5 %. Метод скалывания ребра обеспечи-
вает высокую точность данных испытаний.
11.11. Физические методы неразрушающего контроля
прочности бетона
Твердые тела (материалы) при механических воздействиях
испытывают упругие деформации. При ударе или другом им-
пульсном воздействии в материале возникают упругие колеба-
ния, ъе. периодический процесс нагружения и упругой отдачи
частиц материала В этот процесс вовлекаются все новые и но-
вые частицы, и упругая волна распространяется в толще мате-
риала. Скорость распространения упругих волн в однородных
твердых телах определяется только свойствами материала и не
зависит от размеров тела и импульса, вызвавшего колебатель-
ный процесс. Если представить материал как совокупность
твердых частиц, скрепленных упругими связями, то на колеба-
тельный процесс влияют плотность расположения частиц и сте-
пень упругости связей. Для случая приложения импульса к тор-
цу однородного упругого бруса (если поставить брус на один
торец и ударить по другому) теория упругих волн дает зависи-
мость между скоростью распространения волн v, модулем упру-
гости Е материала и его средней плотностью pm v = (E/pV2).
Плотность определяют взвешиванием бруса и измерением
его размеров.
Из приведенной зависимости видно, что при известной сред-
ней плотности р,ч скорость v зависит только от модуля Е. Сле-
довательно, измерив скорость v распространения волн, возни-
181
кающих от действия импульса, получим модуль упругости Е ма-
териала. Измерение скорости упругих волн лежит в основе аку-
стических методов определения модуля упругости — важнейшей
деформационной характеристики конструкций. Прочность ма-
териалов R связана с модулем упругости приближенными эмпи-
рическими зависимостями, поэтому, зная зависимость R от v из
параллельных испытаний одних и тех же образцов, можно кос-
венно судить и о прочности.
При акустическом методе испытаний в конструкции возбуж-
дают колебания посылкой электрических импульсов или меха-
ническим ударом и измеряют время 1 прохождения волн через
образец толщиной /. Скорость упругих волн равна v = //г. В за-
висимости от способа возбуждения волн различают два акусти-
ческих метода испытания материалов:
• импульсный, когда возбуждение производится генератором
электрических импульсов, посылаемых с заданной часто-
той;
• ударный, когда волны возникают от механического удара по
поверхности материала.
Импульсный метод применяют при испытании образцов, из-
делий и конструкций сравнительно небольших размеров. Возбу-
ждаемые в бетоне волны имеют очень большую частоту (срав-
нительно с частотой обычных звуков, воспринимаемых челове-
ком на слух), т е. относятся к типу так называемых ультразвуко-
вых волн. Поэтому импульсный метод и аппаратуру, применяе-
мую для регистрации скорости
волн, называют ультразвуковыми.
Для испытания массивных кон-
струкций больших размеров, на-
пример аэродромных покрытий или
гидротехнических сооружений, мощ-
ность ультразвуковых колебаний,
возбуждаемых электрическими им-
пульсами, недостаточна. В этих
случаях применяют ударный метод
с измерением времени прохожде-
ния волны между двумя звуко-
приемниками, установленными на
испытываемой поверхности.
Идея возбуждения и измерения
упругих колебаний для оценки ме-
ханических свойств используется и
I =0,552
Рис
<|юрма
II 17 Схема балки (с),
банпй
182
и вибрационном методе испытаний материалов и конструкций
Если образец материала, например тонкую балку на двух опорах
(рис 11.17, а), изогнуть силой в середине пролета и отпустить,
то она начнет совершать колебания около исходного (прямого)
положения равновесия, изгибаясь то вверх, то вниз (рис. 11.17, б).
Зависимость прогиба 6 балки от времени t (рис 11.17, в) имеет
вид синусоиды с периодом Т и амплитудой А. Величина А зави-
сит от начального прогиба и с течением времени уменьшается
за счет сил сопротивления в материале и других причин, т.е.
колебания затухают Однако период колебаний Т практически
не зависит от начального прогиба и не меняется во времени,
т.е. полностью определяется свойствами материала, а также
схемой и размерами балки.
Для заданной схемы и размеров испытуемого образца или
конструкции можно получить (пользуясь теорией упругих коле-
баний) формулу зависимости между характеристиками периода
свободных колебаний, жесткости и плотности материала. Сво-
бодные колебания характеризуются собственной частотой f =
= 1/Т, а жесткость — модулем упругости Е В случае изгибаю-
щих колебаний балки формула для определения частоты имеет
вид
f-(кф^Е/рГ,
где к — коэффициент, зависящий от схемы опирания балки (для
схемы на рис 13.13, а к = 3,57); / — радиус инерции сечения
балки, м (для прямоугольного сечения высотой h i = 0,289 Л); / —
полная длина балки, м; Е — модуль упругости материала Н/м2;
р — плотность материала, кг/м3.
Измерив частоту колебаний образца, можно вычислить мо-
дуль упругости материала, если известна его плотность.
Методы, основанные на измерении собственной частоты ко-
лебаний, широко применяют для определения модуля упругости
и других деформационных характеристик материалов. При уточ-
ненном измерении частоты (резонансным способом) и учете
затухания колебаний эти методы можно применять и для оцен-
ки прочности бетона
Существуют физические методы контроля качества материа-
лов, основанные на измерении величин, не связанных с упру-
гими колебаниями, например радиоизотопный (измеряют сте-
пень ослабления потока радиоактивных лучей при просвечива-
нии ими материала) и др Эти методы редко применяют для
183
контроля прочности бетона в строительных изделиях и конст-
рукциях В настоящее время наиболее распространен ультразву-
ковой импульсный метод.
11.12. Ультразвуковой импульсный метод
Для испытания бетона ультразвуковым импульсным методом
применяют ультразвуковой прибор (рис Н.18), в корпусе 4 ко-
торого смонтированы генератор импульсов /, усилитель 3 и ин-
дикатор 2. Щуп-излучатель 5 механических колебаний (волн)
ультразвуковой частоты и щуп-приемник 7 соединяются с кор-
пусом гибкими кабелями. После установки щупов 5, 7 с двух
сторон на испытуемое изделие 6 и включения прибора генера-
тор 1 посылает импульсы в излучатель 5, в котором пьезоэле-
мент преобразует электрические импульсы в механические
ультразвуковые волны. Пройдя через бетон, волны попадают в
приемник 7, где снова преобразуются в электрические импуль-
сы и направляются через усилитель в индикатор 2, в котором
измеряется время прохождения волн. Индикатор снабжен авто-
матическим устройством, передающим на экран прибора циф-
ровую информацию в микросекундах.
В настоящее время для испытания бетона применяют мало-
габаритные переносные приборы Бетон-12 с автономным пита-
нием, УК-14П и УФ-50 МЦ с универсальным (сетевым и авто-
номным) питанием. Масса приборов соответственно 2,5, 1,5 и
0,8 кг. Максимальная толщина прозвучивания для Бетона-12 и
УФ-50 МЦ до 1 м, а для УК-14 П — до 2 м; минимвльная для
всех приборов — 10 см В лабораториях используют также при-
боры: УФ-10П (М) — стационарные и УК-10 ПМ — переносные.
Ультразвуковой метод (ГОСТ 17624-87) используют для
контроля прочности тяжелого, легкого и силикатного бетона
классов В--5. .В-50. В зависимости от условий проведения испы-
таний и вида конструкции может применяться сквозное или
поверхностное прозвучи вание.
Рис 11 18 Схема ультразвукового лри-
4 - корпус.
щуп-присмиик
184
Подготовка, проведение и обработка результатов испыта-
ний. Способ испытаний, называемый сквозным прозвучивани-
ем, состоит в том, что к противоположным граням изделия
прикладывают щупы, и, включив прибор, фиксируют указывае-
мое на экране время.
Перед испытанием намечают места установки прибора
и точки измерений с таким расчетом, чтобы длина кабелей
со щупами была достаточной для доступа к точкам измерения
без их натяжения, а с прибора было бы удобно снимать отсче-
ты.
При выборе мест прозвучивания учитывают характер уклад-
ки и уплотнения бетона при изготовлении изделия и располо-
жение арматуры в конструкции. Направление прозвучивания
(воображаемая прямая, соединяющая центры контакта щупов с
бетоном) должно быть перпендикулярным направлению уклад-
ки и уплотнения бетона. Не следует прозвучивать места с гус-
тым армированием. В пределах базы прозвучивания (расстояния
между центрами контактов) должно находиться не больше 5 %
арматурной стали. Рекомендуется измерение выполнять перпен-
дикулярно направлению арматуры- При прозвучивании парал-
лельно арматуре расстояние до ближайшего стержня должно
быть не менее 50 мм. Это объясняется тем, что скорость рас-
пространения ультразвука в стали значительно выше, чем в бе-
тоне, и -это может существенно исказить результаты испытаний.
Нельзя назначать точки прозвучивания вблизи края конструк-
ции (расстояние от центра контакта до края должно быть не
меньше 50 мм)
Поверхность бетона в местах измерения тщательно очищают
проволочными щетками Поверхность не должна иметь наплы-
вов, обнажений крупного заполнителя и раковин глубиной бо-
лее 3 мм, диаметром более 6 мм.
При прозвучивании важно обеспечить надежный контакт
между щупом и бетоном. Для этого поверхность бетона смазы-
вают солидолом, техническим вазелином или устанавливают
специальные эластичные прокладки. Для того чтобы избежать
трудоемкие и грязные операции, связанные с подготовкой и
смазыванием поверхностей бетона, применяют так называемые
концентраторы ножевого или игольчатого типа.
Перед испытанием изделия снимают по прибору нулевой от-
счет /о, сомкнув щупы. Этот отсчет проверяют после испыта-
ний, когда контактная поверхность щупов загрязнена смазоч-
ным материалом
185
В журнал испытаний записывают номер точки и отсчет вре-
мени по прибору При обработке результатов испытаний ско-
рость распространения ультразвуковых волн подсчитывают для
каждой точки по формуле
v = ft/(/-r0),
где й — база прозвучиваиия (толщина изделия), см; /о — нулевой
отсчет времени, одинаковый для всех точек и равный полусум-
ме нулевых отсчетов, взятых перед началом и по окончании ис-
пытания, с; I — время прохождения ультразвука через образец, с.
Если сквозное прозвучивание невозможно выполнить по ка-
ким-то причинам, например при испытании массивных конст-
рукций, применяют способ нивелирования, когда щупы уста
навливают на одной из поверхностей. В этом случае направле-
ние прозвучиваиия идет по поверхности бетона, на которой вы-
бирают пары точек измерения. Расстояние между двумя точка-
ми пары служит базой прозвучиваиия. База прозвучиваиия
должна быть одинаковой для всех мест измерения в испытуемой
конструкции и равна 16...40 см. Направление прозвучиваиия
должно быть перпендикулярно арматуре. В журнал испытаний
записывают время I, которое является косвенным показателем
прочности бетона.
Тарировочные зависимости строят на основании испытаний
контрольных образцов, изготовленных из того же бетона, что и
испытуемое изделие. При отсутствии контрольных образцов
применяют приближенные тарировочные формулы, однако в
этом случае точность метода значительно снижается. Это связа-
но с различным влиянием технологических факторов на проч-
ность и скорость распространения волн.
Наибольшее влияние на зависимость между прочностью и
скоростью ультразвука оказывает крупный заполнитель. Проч-
ность бетона, начиная с некоторого значения, больше зависит
от шероховатости поверхности крупного заполнителя, чем от
его размеров и упругих свойств. Скорость ультразвука, наобо-
рот, не зависит от шероховатости заполнителя, но в значитель-
ной степени зависит от его размеров и особенно модуля упруго-
сти. Поэтому, используя зависимости между R и у, полученные
для бетонов с другими заполнителями, можно получить завы-
шенные или заниженные значения прочности испытуемого бе-
тона.
На прочность бетона влияет также продолжительность и ре-
жим его твердения. Если скорость ультразвука практически не
186
зависит от режима твердения, то прочность бетона при естест-
венном твердении, пропаривании и автоклавной обработке раз-
лична. При увеличении давления автоклавной обработки проч-
ность бетона сильно увеличивается. Поэтому при испытании
бетонов, режим: твердения которых неизвестен, и использова-
нии приближенных тарировочных формул испытание ультра-
звуковым методом может дать большую погрешность. Заметную
погрешность может дать также недоуплотнение бетонной смеси.
Влияние других факторов незначительно.
Таким образом, в экспериментах для построения тарировоч-
ной зависимости R от v следует использовать образцы из бето-
на, у которого крупный заполнитель и режим твердения такие
же, как у испытуемого бетона. Кроме того, необходимо учиты-
вать температуру бетона изделий при прозвучивании.
При наличии контрольных кубов для построения тариро-
вочной зависимости испытывают 15 серий образцов различной
прочности (по три в каждой серии) Варьирование прочности
бетона достигается путем изменения водоцементного отноше-
ния. Отдельную тарировочную зависимость строят для бетона
естественного твердения того же состава, испытывая образцы в
возрасте 3, 7, 14, 28 сут. Размер ребра кубов должен быть не
меньше 100 мм, а для мелкозернистого бетона — 75 мм. Для каж-
дого куба определяют скорость распространения волн v по дан-
ным прозвучиваиия, а затем проводят испытание на прочность
при сжатии до разрушения. Полученные значения v и /? откла-
дывают в прямоугольной системе координат и строят усреднен-
ную тарировочную кривую
При отсутствии контрольных образцов и неизвестном соста-
ве бетона из конструкции высверливают три образца и испыты-
вают их ультразвуком, а затем на прочность при сжатии. По
трем значениям определяют средние v0 = (цд + v02 + Ц)з)/3 и
Rq - (Rqi + Т?о2 + ^оз)/3- Если при прозвучивании конструкции
скорость ультразвука vK отличается от Vo не более чем на 7 %, то
прочность бетона конструкции RK находят по формуле
к,.=м4/*о)-
Если скорость ультразвука в конструкции vK не превышает
наибольшего из значений ^д, рщ, v03 образца vomax, то проч-
ность бетона конструкции определяют по формуле
Лк = /?0maa[vK/(8>87v0max “7,87vk )]-
187
Преимущества и недостатки ультразвукового импульсного
метода. Главное преимущество ультразвукового метода — воз-
можность быстрого и надежного контроля прочности бетона
всех изделий, выпускаемых заводом железобетонных конструк-
ций. Можно организовать непрерывный контроль нарастания
прочности в процессе термовлажностной обработки. Ультразву-
ковой метод в отличие от механических позволяет также опре-
делять свойства бетона не в поверхностном слое, а по всей тол-
щине изделия, что существенно повышает надежность контроля
прочности.
Недостаток применения ультразвука для оценки прочности
бетона в изделиях и конструкциях — сильное влияние некото-
рых технологических факторов на зввисимость между прочно-
стью и скоростью ультразвуковых волн, что несколько обесце-
нивает точность метода, особенно при испытании конструкций
из бетона с неизвестными свойствами. Импульсным методом
нельзя, например, контролировать прочность крупных массив-
ных изделий и конструкций (толщиной свыше 5 м и длиной
свыше 10 м).
При испытании высокопрочных бетонов классов выше В50
и бетонов на пористых заполнителях классов ниже В5 ультра-
звуковой метод существенно уступает по точности механиче-
ским методам. Кроме того, для ультразвуковых методов испыта-
ний используют сложную радиотехническую аппаратуру, налад-
ка и ремонт которой в полевых условиях затруднительны и тре-
буют специалистов высокой квалификации. Однако ультразву-
ковой импульсный метод контроля прочности бетона — более
технологичный, быстрый и удобный, чем существующие меха-
нические методы
11.13. Морозостойкость бетона
Морозостойкость бетона — способность бетона сохранять
физико-механические свойства при многократном поперемен-
ном замораживании и оттаивании. Морозостойкость бетона ха-
рактеризуется маркой по морозостойкости. Марка бетона по мо-
розостойкости (F) — установленное нормами максимальное чис-
ло циклов замораживания и оттаивания образцов бетона, про-
водимых по базовым методам, при котором сохраняются перво-
начальные физико-механические свойства в утвержденных стан
дартом пределах Стандартом установлены следующие марки
бетонов по морозостойкости: F25, F35, F50, F75, F100, ... F1000.
188
а б л и ц а И Я Методы определения морозостойкости бетонов
Вид бетона
Вее виды, кроме дорожных и
аэродромных
Бетоны дорожных и аэро-
дромных покрытий
Ускоренные методы
Базовые методы
Воздушная,
минус (18±2)° L
. — -----—_ . То же I
|ный раствор NaCI[ |д
2 5%-ный иод- ный раствор NaCi 3 То же Воздушная, Все виды, кроме дорожных, минус (18±2)° аэродромных и легких с р,„ < ’ <1500 кг/м3 5%-ный водный Все виды бетонов, кроме лег- 50™ 5)°NaCI’ МИНУС КИКСрт< 1500 кг/м3
Методика проведения испытаний на морозостойкость регламен-
тирована комплексом стандартов ГОСТ 1006(0-4)~95.
Стандартом установлены два базовых и два ускоренных мето-
да определения морозостойкости Виды бетонов и условия ис-
пытаний по этим методам приведены в табл 11.8 Кроме этого
стандарт предусматривает еще два дополнительных ускоренных
метода определения морозостойкости: дилатометрический (ГОСТ
10060 3—95) и структурно-механический (ГОСТ 10060-4—95).
Морозостойкость бетона определяют в проектном возрасте
при достижении им прочности на сжатие, соответствующей его
классу (марке). Образцы изготавливают в стандартных формах-
кубах Их делят на контрольные, предназначенные для опреде-
ления прочности бетона на сжатие перед началом испытаний, и
основные — предназначенные для испытания. Количество и раз-
мер образцов бетона в зависимости от метода определения мо-
розостойкости принимают по табл. 11 9.
Таблица 1(9 Размеры и количество образцов для испытания бетона
на морозостойкость
^яХрХтТ Размер образца, мм Количеств» образцов, шт
контрольных
Второй Третий первому методу, д 100x100x100 или 150x150x150 100x100x100 или 150x150x150 100x100x10(1 или 70x70x70 анис Для бетона гидротехнических сое пускается применять образцы размером 200 6 6 6 рулений, цепь 200x200 мм 12 12 б
189
Размер образиов-кубов, выбираемых для испытаний, зависит
от крупности заполнителя:
Наибольший размер зерен заполни-
теля, мм ........................ .20 40 40
Наименьший размер образца, мм 100x100x100 150x150x150 200x200x200
Порядок испытаний Образцы должны быть без внешних де-
фектов. Средняя плотность образцов бетона в серии не должна
различаться более чем на 50 кг/м3 Массу определяют с погреш-
ностью не более 0,1 %. Все образцы, в том числе и контроль-
ные, перед испытанием насыщают водой (по первому методу)
или 5%-ным водным раствором хлорида натрия (по второму и
третьему методам) при температуре (18±2) ’С Для этого их сна-
чала погружают в воду (или солевой раствор) на 1/3 их высоты
и выдерживают 24 ч; затем уровень жидкости доводят до 2/3
высоты образцов и также выдерживают 24 ч После чего образ-
цы полностью погружают в жидкость таким образом, чтобы она
окружала их со всех сторон слоем не менее 20 мм, и в таком
состоянии выдерживают еще 48 ч
Контрольные образцы испытывают на сжатие через 2—4 ч
после извлечения из ванны, где проводилось их насыщение.
Режим проведения испытаний на морозостойкость и число
циклов испытаний зависят от принятого метода испытаний, ви-
да бетона и проектной (предполагаемой) марки бетона на моро-
зостойкость (табл. 11 10)
Первый метод Образцы бетона, подлежащие испытанию,
после насыщения водой в течение 96 ч загружают в морозиль-
ную камеру в контейнерах или устанавливают на сетчатые стел-
лажи камеры так, чтобы расстояние между ними, стенками кон-
тейнеров и вышележащими стеллажами было не менее 50 мм.
Если после загрузки камеры температура в ней повысится выше
-16 °C, то началом замораживания считают момент установле-
ния в камере температуры -16 °C В течение всего цикла замо-
раживания температуру в камере поддерживают в интервале -16...
-20 °C, измеряя ее в центре объема камеры в непосредственной
близости от образцов.
Продолжительность одного замораживания и оттаивания за-
висит от размера образцов'
Размер ребра образца, мм . . . . 100
Продолжительность замораживания, Ч, не менее
Продолжительность оттаивания, ч ..
150
200
5,5
5±0.5
190
При одновременном замораживании в морозильной камере
образцов разных размеров время замораживания принимают та-
ким, как для образцов с наибольшими размерами.
Оттаивание производят в ванне с водой температурой (18 ±
±2) °C; при этом образцы должны быть окружены слоем воды
толщиной не менее 50 мм.
Через каждые 100 циклов попеременного замораживания и
оттаивания воду в ванне сменяют.
Число циклов замораживания и оттаивания основных образ-
цов бетона должно быть не менее одного в сутки. При вынуж-
денных (технически обоснованных) перерывах в испытании на
морозостойкость образцы должны находиться в замороженном
состоянии.
Через 2...4 ч после проведения соответствующего числа цик-
лов замораживания и оттаивания (табл. 11.10) основные образ-
цы, извлеченные из ванны, осматривают и взвешивают, после
чего испытывают на сжатие
Для установления соответствия марки бетона по морозо-
стойкости требуемой (проектной) марке среднюю прочность се-
рии основных образцов сравнивают со средней прочностью на
сжатие серии контрольных образцов.
В том случае, если среднее значение прочности серии основ-
ных образцов бетона после промежуточных циклов заморажи-
вания и оттаивания будут меньше среднего значения прочности
на сжатие серии контрольных образцов более чем на 5 %, то
испытание следует прекратить и .марку бетона по морозостойко-
сти считать не соответствующей требуемой.
Марку бетона по морозостойкости принимают за соответ-
ствующую требуемой, если среднее значение прочности на сжа-
тие основных образцов после установленных для данной марки
числа циклов замораживания и оттаивания уменьшилось не более
чем на 5 %, по сравнению со средним значением прочности на
сжатие контрольных образцов Если среднее значение прочности
на сжатие основных образцов снизилось более чем на 5 %, то мо-
розостойкость испытуемого бетона не соответствует требуе-
мой
Испытание бетона на морозостойкость классическими (ба-
зовыми) методами имеет особенность, связанную с поведением
цементной составляющей в процессе испытаний В бетоне, даже
после набора им марочной прочности, остается заметное коли-
чество зерен цемента, не полностью прореагировавших с водой,
те. способных к твердению Гидратация этой части цемента при
192
испытании на морозостойкость может происходить в период
оттаивания образцов в воде.
Таким образом, в процессе испытаний одновременно проте-
кают два конкурирующих процесса: деструктивный — разруше-
ние цементного камня при замораживании и структурирующий —
рост прочности цементного камня во время нахождения образ-
цов в воде. В начале испытаний суммарный эффект может быть
положительным, т.е прочное! ь бетона даже увеличивается За-
тем начинает превалировать процесс деструкции, и прочность
снижается (рис 11 19).
Поэтому при испытании бетона на морозостойкость по ба-
зовым методам нормативная потеря прочности, указывающая на
окончание испытаний, составляет всего 5 % от начальной проч-
ности бетона (в то же время, при испытании кирпича керамиче-
ского и силикатного нормативная потеря прочности составляет
15 и 25 % соответственно). Однако, если произвести оценку по-
тери прочности бетоном от гипотетического значения прочно-
сти, рассчитанного для испытуемого бетона при условии его
нахождения в воде, соответствующего суммарному времени от-
таивания, то потеря прочности составит также около 15 %.
Второй метод Отличие этого метода от первого состоит в
том, что образцы бетона, подлежащие испытаниям на морозо-
стойкость, насыщают и в процессе испытаний оттаивают не в
воде, а в 5%-ном водном растворе хлорида натрия. Для дорож-
ных и аэродромных бетонов замораживание и оттаивание в со-
левой среде объективно моделирует условия их эксплуатации,
так как зимой для очистки покрытий дорог и аэродромов ото
льда используют различные соли. Для конструкционных бето-
нов этот метод является ускоренным (см. табл. 11 10). Темпера-
турные и временные режимы испытаний по второму методу и
оценка результатов испытаний такие же, как и при испытаниях
по первому методу.
Рис. Л 19 Характер измене-
ния прочности бетона (Ли,) от
числа циклов "замораживанил-
отгаивания» (и) при испытании
Ях - прсчность контрольных об-
разцов, — прочность испы-
туемых (основных) образцов
13—3644
50 100 и
193
Для дорожных и аэродромных бетонов, кроме того, норми-
руется потеря массы образцов, которая должна составлять не
более 3 % от первоначального значения. Потерю массы Д/n вы-
числяют с погрешностью не более 0,1 % по формуле
А/?? = f(/n — т 1)//л]-1 00,
где т — масса образца в насыщенном раствором состоянии до
испытаний на морозостойкость, г; ггц — масса образца в насы-
щенном раствором состоянии после соответствующего числа
циклов замораживания-оттаивания, г.
Третий (низкотемпературный) метод По этому методу бето-
ны всех видов перед испытаниями насыщают 5%-ным водным
раствором хлорида натрия и в нем же проводится разморажива-
ние Особенность испытаний по этому методу — замораживание
в растворе хлорида натрия. Морозильная установка, применяе-
мая для испытаний, должна охлаждать до температуры —60 °C.
Режим замораживания образцов в камере принят следующий:
загрузка при температуре —10 °C; снижение температуры до
—50...—55 °C в течение 2...3 ч; выдержка при этой температуре
2...3 ч; повышение температуры до —10 °C в течение I...2 ч.
Режим оттаивания следующий: кубы с ребром 100 мм оттаи-
вают в течение 2...3 ч, с ребром 70 мм — 1 „2 ч.
Резкое и глубокое охлаждение образцов, находящихся в сре-
де солевого раствора, и последующее размораживание в таком
же растворе в течение 2...3 ч при температуре (18+2) °C создает
условия для быстрого разрушения структуры бетона. Так, одна
и та же степень разрушения структуры бетона с морозостойко-
стью F200 при базовом (первом) методе испытаний достигается
после 200 циклов замораживания-оттаивания, а при низкотем-
пературном методе всего после 5 циклов (см. табл. 11.10).
Контроль марки бетона по морозостойкости при испытании
низкотемпературным методом ведут, как другими методами, по
снижению прочности на сжатие образцов (не более 5 % по
сравнению с прочностью контрольных образцов).
У дорожных и аэродромных бетонов также нормируется по-
теря массы: она не должна превышать 3 %.
Контрольные вопросы
1. Какие идеи положены в основу расчета количества воды, цемента и за-
полнителей для получения I м3 бетона требуемой прочности9 2. Почему под-
вижность бетонной смеси оценивают в сантиметрах, а жесткость — в секундах’
3. С какой целью смазывают формы для бетонных образиое9 4. Что такое «эта-
194
лонная» прочность и каковы размеры стандартного образна’ 5. В чем разница
испытания бетона на растяжение при изгибе и при раскалывании’ 6. По каким
ускоренных методов испытаний бетона на морозостойкость’ 8. Какие приборы
применяют при неразрушающем контроле прочности бетона методами упругого
отскока и пластической деформации’ В чем сущность этих методов? 9. Почему
пружинные испытательные приборы нуждаются в периодической тарировке’ 10.
Как готовят образцы при оценке прочности бетона методом отрыва’ 11. В чем
состоит физическая сущность ультразвукового метода оценки прочности бетона’
12. Зачем нужны тарировочные зависимости при определении прочности бетона
ультразвуковым метолом? 13. Каковы преимущества и недостатки ультразвуко-
вого метода испытания бетона’
ГЛАВА 12. СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОР Ы
12.1. Общие сведения
Строительные растворы ~~ материалы, получаемые из смеси
минеральных вяжущих, мелкого заполнителя и воды (а в ряде
случаев специальных добавок) и применяемые для каменной
кладки и монтажа строительных конструкций, крепления обли-
цовочных изделий и оштукатуривания До затвердевания такая
смесь называется растворной. Основные свойства растворов и
растворных смесей регламентированы ГОСТ 28013—98.
По назначению различают растворы кладочные, облицовоч-
ные и штукатурные. По средней плотности растворы могут быть:
тяжелые (обычные) р„, > 1500 кг/м3 и легкие < 1500 кг/м3.
По виду применяемого вяжущего растворы могут быть:
• простые (на одном вяжущем), например, цементные, гипсо-
вые, известковые;
• сложные (на смешанных вяжущих), например, цементно-из-
вестковые, известково-гипсовые.
Основная характеристика растворов — марка по прочности
при сжатии, определяемая в проектном возрасте; предусмотре-
ны следующие марки растворов: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200
(кг/см2). По морозостойкости растворы могут быть следующих
марок: F10, F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150 и F200.
Растворная смесь должна обладать хорошей удобоуклады-
ваемостью, чтобы легко распределяться по поверхности, и вы-
сокой водоудерживающей способностью, чтобы не расслаивать-
ся и не давать пористому основанию отсасывать воду, необхо-
димую для твердения раствора. Испытание растворов регламен-
тировано ГОСТ 5802—86
12.2. Качественные показатели растворных смесей
Подвижность растворной смеси. Удобообрабатываемость све-
жеприготоаленной растворной смеси характеризуется маркой по
подвижности (Пк), определяемой по глубине погружения (в
сантиметрах) эталонного конуса в эту смесь под действием соб-
ственного веса.
Основная часть прибора для определения подвижности
(рис. 12 1)- эталонный стальной конус 2 высотой 145 мм, диа-
метром основания 75 мм и массой (300 ±2) г. В центре осно-
вания конуса закреплен стержень 5, свободно перемещающийся
во втулках штатива б. Винтом 3 конус можно закрепить на тре-
буемой высоте. К штативу прикреплена шкала 4, по которой
фиксируется перемещение конуса.
Среднюю пробу растворной смеси объемом не менее Зл
перед испытанием интенсивно перемешивают в течение 30 с и
переносят в стальной сосуд 7 в форме
усеченного конуса высотой 180 мм, диа-
метром верхнего основания 250 мм, ниж-
него — 150 мм. Сосуд наполняют смесью
на 1 см ниже его краев. Смесь в сосуде
штыкуют 25 раз стальным стержнем
диаметром 12 мм, длиной 300 мм и
встряхивают сосуд 5...6 раз легким по-
стукиванием о стол. Поверхность конуса
2 очищают от загрязнений и протирают
влажной тканью.
Далее сосуд с растворной смесью ус-
танавливают на плиту прибора так, что-
бы острие конуса 2 попало в центр верх-
него основания сосуда 7. Затем конус
опускают до соприкосновения с рас-
творной смесью, закрепляют стопорный
винт 3 и снимают первый отсчет по
шкале. После этого быстро отпускают
стопорный винт и дают конусу свободно
погружаться в раствор. По окончании
погружения снимают второй отсчет по
шкале.
Глубину погружения конуса опреде-
ляют как разность между вторым и пер-
вым отсчетами. Подвижность раствор-
196
пой смеси вычисляют как среднее арифметическое значение
результатов двух определений глубины погружения конуса на
разных пробах растворной смеси. Разница в показаниях при
этом не должна превышать 20 мм По результатам испытаний
определяют марку по подвижности Пк.
От 1 до 4 включительно
Выше 12 до 14 включительно
Средняя плотность растворной смеси. Определение средней
плотности растворной смеси производят в стальном цилинд-
рическом сосуде вместимостью 1000+2см3 (рис. 12.2) Перед
испытанием сосуд взвешивают (то) с погрешностью до 2 г За-
тем его наполняют с некоторым избытком растворной смесью,
которую уплотняют штыкованием стальным стержнем 25 раз и
пяти-шестикратным легким постукиванием о стол. После уп-
лотнения избыток смеси срезают стальной линейкой вровень с
краями сосуда. Стенки сосуда протирают, удаляя прилипшую
растворную смесь. Сосуд с растворной смесью взвешивают
(mi) с погрешностью до 2 г.
Среднюю плотность пробы растворной смеси р„, (кг/м3) оп-
ределяют по формуле
р„, =[(rni -mc)/1000] 1000
За среднюю плотность растворной смеси принимают среднее
арифметическое значение результатов двух определений на раз
личных пробах смеси (расхождение значений средней плотности
проб не должно превышать при этом 5 %; в противном случае
проводят третье испытание).
Водоудерживающая способность
растворной смеси. Этот показатель
растворной смеси оценивают по
количеству воды, отсасываемой из
пробы растворной смеси промока-
тельной бумагой на специальном
приборе (рис. 12.3, а).
Перед испытанием 10 листов
фильтровальной (промокательной)
бумаги размером 150x150мм взве-
шивают (/»1) с погрешностью до
П Р
____0 из :
1-1______«.-.Je
Рис 12 2 Прибор для опреде-
ления средней плотности раствор-
ной смеси
197
Рис 123 Приспособление для определения водоудерживаюшей способности
растворной смеси.
0,1 г, укладывают на стеклянную пластину такого ясе размера и
накрывают марлевой тканью размером 250x350 мм. Сверху на
ткань устанавливают стальное кольцо (рис. 12.3, б) и все уст-
ройство взвешивают (ту). Далее тщательно перемешанную рас-
творную смесь укладывают в металлическое кольцо I вровень с
краями и взвешивают (гщ). Через 10 мин металлическое кольцо
с растворной смесью вместе с тканью 2 осторожно снимают с
промокательной бумаги 3. Бумагу взвешивают (т2) с погреш-
ностью до 0,1 г.
Водоудерживаюшую способность растворной смеси опреде-
ляют по снижению относительного содержания воды в пробе
ДВ (%) в ходе испытания (10 мин) по формуле
ДВ = [(wi2 - )/(ж4 - »’з)] 100
Водоудерживающую способность растворной смеси опреде-
ляют дважды для каждой пробы растворной смеси и вычисляют
как среднее арифметическое значение результатов двух опреде-
лений, отличающихся не более чем на 20 % от меньшего значе-
ния.
198
12.3. Качественные показатели затвердевших растворов
Прочность раствора при сжатии. Испытание выполняют на
образцах-kj-бах размером 70,7*70,7x70,7 мм в возрасте, установ-
ленном ГОСТом или ТУ на данный вид раствора На каждый
срок испытания изготовляют три образца
Из растворной смеси подвижностью менее 5 см образцы го-
товят в формах с поддоном. Форму заполняют в два слоя, уп-
лотняя каждый слой 12 нажимами шпателя (6 вдоль одной из
сторон и 6 в перпендикулярном направлении). Избыток раство-
ра срезают и поверхность раствора заглаживают.
Из растворной смеси подвижностью 5 см и более образцы-
кубы готовят в формах без поддона. Форму устанавливают на
кирпич, предварительно покрытый смоченной водой непрокле-
енной бумагой, например газетной. Кирпич применяют керами-
ческий влажностью не более 2 % и водопоглощением 10—15 %
по массе. Форму заполняют растворной смесью за один прием с
некоторым избытком, уплотняя смесь 25-ю нажимами стального
стержня диаметром 12 мм. Избыток раствора срезают и поверх-
ность раствора заглаживают. Повторное использование кирпича
в качестве отсасывающего воду основания не допускается.
Формы с растворной смесью на гидравлических вяжущих вы-
держивают до распалубки в камере нормального твердения при
температуре (20 ±2) °C и относительной влажности 95... 100 %, а
формы с растворной смесью на воздушных вяжущих — в помеще-
нии при температуре (20 + 2) °C и относительной влажности
(65±10)%
Образцы освобождают из форм через (24 ± 2) ч после формо-
вания и верхнюю грань нумеруют трудностираемой краской.
Образцы, изготовленные из медленно твердеющих растворов,
могут быть освобождены из форм в возрасте 2...3 сут После ос-
вобождения из форм образцы хранят при температуре (20 ±2) °C,
соблюдая следующие условия:
• образцы из растворов на гидравлических вяжущих в течение
первых трех суток хранят в камере нормального твердения
при относительной влажности воздуха 95... 100 %, а остав-
шееся до испытаний время — в помещении при относи-
тельной влажности воздуха (65±10) % (из растворов, твер-
деющих на воздухе) или в воде (из растворов, твердеющих
во влажной среде); если камера нормального твердения от-
сутствует, то образцы можно хранить во алажном песке
или опилках,
199
• образцы из растворов на воздушных вяжущих хранят в по-
мещении при относительной влажности воздуха (65+10) %.
При хранении в помещении образцы защищают от сквозня-
ков и действия нагревательных приборов.
Образцы испытывают на гидравлическом прессе, марку ко-
торого выбирают из условия, что разрушающая нагрузка на об-
разец должна составлять не менее 20 и не более 80 % от макси-
мальной нагрузки пресса. Перед испытанием образцы осматри-
вают, измеряют и взвешивают, занося данные в журнал испыта-
ний для расчета средней плотности. Образцы, хранившиеся в
воде, вынимают из воды не ранее чем за 10 мин до испытания и
вытирают влажной тканью. Образцы, хранившиеся в помеще-
нии, очищают волосяной щеткой от песка и пыли.
При испытании образец устанавливают в центр нижней пли-
ты пресса так, чтобы к плите пресса прилегала грань образца,
бывшая при формовании боковой Нагрузка на образец должна
возрастать непрерывно с постоянной скоростью, обеспечиваю-
щей рост напряжений в образце 0,2...1 МПа/с (для стандартного
образца 70,7x70,7x70,7 мм нагрузка должна расти со скоростью
10. 50 кН в секунду). Достигнутое в процессе испытания мак-
симальное усилие принимают за разрушающую нагрузку. Пре-
дел прочности при сжатии для каждого образца рассчитывают
по формуле (3.14) (п. 3.8). Предел прочности раствора при сжа-
тии вычисляют как среднее арифметическое значение результа-
тов испытаний трех образцов-кубов.
Влажность раствора. Для определения влажности раствора
образцы после их испытания на сжатие дробят до крупности
отдельных кусков не более 5 мм, перемешивают и отбирают ус-
редненную пробу массой 100. .150 г. Пробу помещают в стек-
лянный сосуд, взвешивают с погрешностью не более 0,5 % и в
сосуде переносят в сушильный шкаф. Пробу высушивают до
постоянной массы при температуре 105—110 °C (для гипсовых
растворов при температуре 45...55 °C). Влажность раствора W
(%) вычисляют по формуле (3.7) (п. 3.4).
Средняя плотность раствора. Определение средней плотно-
сти затвердевшего раствора производят при его естественной
влажности (или при другой влажности, установленной стандар
том) на стандартных образцах по методике, описанной в п. 3.2.
Среднюю плотность вычисляют с погрешностью не более
I кг/м3 как среднее арифметическое результатов определения
средней плотности трех образцов одной серии.
200
Среднюю плотность раствора в сухом состоянии рST* (кг/м3)
вычисляют по формуле
рГ’ЬжЛ»'* 100)] -100,
где И7— влажность раствора, %; р„ — средняя плотность раство-
ра при этой влажности, кг/м3.
Водопоглощение раствора. Водопоглощение затвердевшего
раствора определяют как на образцах-кубах 70,7x70,7x70,7 мм,
так и на образцах произвольной формы по методике, описан-
ной в п. 3.4. Образцы взвешивают через каждые 24 ч насыще-
ния в воде с погрешностью не более 0,1 % Испытания прово-
дят до тех пор, пока результаты двух последовательных взве-
шиваний будут отличаться не более чем на 0,1 %. Водопогло-
шение образца раствора по массе (%) вычисляют по фор-
муле (3.8)
Морозостойкость раствора. Для испытания на морозостой-
кость изготовляют шесть образцов кубов 70,7x70,7x70,7 мм, из
которых три образца подвергают замораживанию и оттаиванию,
а остальные служат контрольными. Образцы, подлежашие замо-
раживанию, насышают водой в течение 48 ч и помещают в хо-
лодильную камеру при температуре -16...-20°С. Испытание
производят по методике, описанной в п. 3.5. После каждых пяти
циклов испытаний производят контрольный осмотр образцов и
его результаты заносят в журнал. Если поверхность двух из трех
образцов имеет видимые разрушения, то испытания на морозо-
стойкость прекращают
Если количество циклов замораживания и оттаивания не за-
дано, испытания продолжают, пока потеря массы образцов нс
достигнет 5 %.
После окончания испытаний образцов на морозостойкость
определяют их прочность на сжатие. Контрольные образцы
испытывают на сжатие перед началом испытания основных
образцов на морозостойкость, предварительно насытив их во-
дой в течение 48 ч. У образцов, прошедших испытания на
морозостойкость и имеющих повреждения граней, перед испы-
танием на прочность поврежденные грани выравнивают быст-
ротвердеющим составом слоем не более 2 мм Допускаемая
потеря прочности образцов на сжатие после испытания на
морозостойкость — не более 25 %, а потеря массы — не более
5 %.
201
Контрольные вопросы
1. Как определить подвижность растворной смеси’ В чем отличие этого ис-
пытания от определения подвижности бетонной смеси’ 2. Для чего при оценке
водоудерживающей способности растворной смеси используют промокательную
бумагу’ 3. Почему при определении прочности раствора при сжатии для изго-
товления образков в одних случаях используют формы без дна, а в других -
обычные формы’ 4. Каковы сроки и режим твердения образцов из растворов на
гидравлических вяжущих? 5. Какова допустимая потеря массы и прочности при
испытаниях растворов на морозостойкость’
Раздел четвертый
ИСПЫТАНИЕ СТЕНОВЫХ ШТУЧНЫХ
КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Даже в годы наибольшего развития панельного строительст-
ва большая часть зданий в нашей стране возводилась из мелко-
штучных стеновых материалов: керамического кирпича и кам-
ней, силикатного кирпича, стеновых камней из природного
камня и мелких бетонных блоков и камней. Это обстоятельство
объясняется несколькими причинами-
• кладка стен из мелкоштучных изделий производится вруч-
ную, поэтому для возведения стен не требуется мошное
грузоподъемное оборудование;
• малый размер кирпича и камней даст широкий простор про-
ектировщику при выборе архитектурного решения здания;
• фактура поверхности стены из мелкоштучных камней (на-
пример, кирпича) более выразительна и масштабна для че-
ловека, чем фактура стены из бетонных панелей.
В современном строительстве все чаще используется комби-
нированное решение стен зданий, когда железобетонный каркас
заполняется легковесными мелкоштучными камнями.
Вне зависимости от вида изделий (природный камень, кера-
мика или бетон) штучные стеновые материалы должны отвечать
ряду общих требований:
иметь достаточную прочность на сжатие;
• обладать необходимыми теплоизолирующими свойствами;
быть водостойкими и морозостойкими.
Ниже рассмотрены требования стандартов к основным ти-
пам штучных стеновых материалов и методы оценки качества
этих материалов
ГЛАВА 13 КИРПИЧ И КАМНИ КЕРАМИЧЕСКИЕ
13.1. Общие сведения
Керамические материалы для кладки каменных и армока-
менных конструкций (стен, фундаментов и т п ) носят название
кирпич и камни (ГОСТ 530-95). Последние отличаются от кир-
203
Таблица 131 Номинальные размеры различных видов кирпича и керамических камней
Вид кирпича и керамических камней Номинальные размеры, мм
длина ширина ТОЯ1ИИМЛ
Кирпич керамический
Одинарный 250 120 65
Утолщенный 250 120 88
Модульный одинарный 288 138 65
Модульный утолщенный 288 138 88
Утолщенный с горизонтальным расположени- 250 120 88
см пустот
Камень керамический
Обыкновенный 250 120 138
Модульный 28S 138 138
Модульный укрупненный 288 288 88
Укрупненный 250 250 138
250 250 188
Укрупненный с горизонтальным расположе- 250 250 120
нисм пустот 250 200 80
пича большими размерами (например, по высоте 138 мм и бо-
лее) Размеры выпускаемых изделий приведены в табл. 13 1. Для
граней кирпича и камней приняты следующие названия: ниж-
няя — постель, большая боковая — ложок, меньшая боковая —
тычок (рис. 13.1).
В зависимости от способа формования различают кирпич
пластического формования и полусухого прессования Первый по-
лучают из пластичной (с высоким содержанием влаги) смеси на
ленточных прессах (экструдерах) в виде непрерывного бруса,
нарезаемого на кирпичи. Разрезка идет по плоскости постели.
Перед обжигом кирпич-сырец сушат, при этом размеры кирпи-
ча уменьшаются (на 5 ..10 %) в результате усадки Пластическим
Рис 13 1 Керамический обыкновенный кирпич полусухого (в) и пластического
(6; формования"
I - постель, 2 — ложок, 3 — тычок
204
формованием получают как полнотелый, так и пустотелый
кирпич. Пустоты образуются с помощью кернов, расположен-
ных в выходной Части формующей головки (мундштука) пресса.
Формование пустот в кирпиче и камнях преследует несколь-
ко целей:
• в направлении повышения эксплуатационных свойств из-
делий:
- снижение массы кирпича;
— снижение теплопроводности;
• в направлении повышения технологичности полуфабрика-
тов на этапах сушки и обжига:
— пустоты ускоряют сушку изделий и снижают напряжения
от усадки во время сушки;
— пустоты ускоряют прогрев изделий при обжиге и обес-
печивают равномерность распределения температур по
объему изделия,
— оба фактора, в конечном счете, обеспечивают большую
точность геометрии кирпича, практически полное отсут-
ствие трещин и высокое качество черепка.
При производстве кирпича методом полусухого прессования
кирпичи поштучно прессуются из сыпучей глиняной массы
(влажностью 8... 10 %). Для снижения массы кирпич полусухого
прессования всегда делают с пустотами. Отличительной чертой
кирпича полусухого прессования является коническая форма
пустот (они могут быть несквозные и сквозные). За счет малой
начальной влажности кирпич полусухого прессования имеет
более правильную форму и размеры, но характер его пористости
таков, что морозостойкость у него ниже, чем у кирпича пласти-
ческого формования.
Полнотелым считается кирпич без пустот или с технологи-
ческими пустотами, объем которых составляет ле более 13 % ot
объема кирпича. Полнотелыми изготавливаются только одинар-
ный и утолщенный кирпич.
Пустотелыми считаются кирпичи и камни, имеющие более
13 % пустот различной формы (обычно пустогность составляет
25...4S %). Форма и размер пустот мо1ут быть различными. Для
изделий с вертикальными пустотами нормируется тол шина на-
ружных стенок не более 12мм, ширина шелевых пустот—не
более 16 мм и диаметр (сторона) круглых (квадратных) пустот —
не более 20 мм (рис. 13.2).
Возможно изготовление камней с горизонтальным располо-
жением пустот (рис. 13.3).
205
Рис 13.2 Некоторые виды пустотелого керамического камня и кирпича пла-
стического формования с вертикальным расположением пустот.
Лицевой кирпич (ГОСТ 7484-78) — вид керамического кир-
пича, который используется при кладке стен одновременно как
конструкционный и как отделочный материал. Для этого лице-
вой кирпич имеет улучшенные в эстетическом отношении как
минимум две (чаше три) грани- ложок + тычок (ложок 4 два
тычка) Эти грани могут иметь следующую отделку.
• они заглаживаются после формования;
• им придается декоративная фактура;
• на их поверхность наносится декоративный слой (глазурь,
ангоб и т.п ).
Лицевой кирпич имеет те же размеры и физико-механичес-
кие свойства, что и обычный кирпич (ГОСТ 530—95) Его отли-
чает большая точность размеров: допуски по длине — ±4 мм; по
ширине — +3 мм и по толщине —ЬЗ, —2 мм и высокие требова-
ния к качеству «лицевых поверхностей».
Водопоглощение обыкновенного полнотелого кирпича долж-
но быть не менее 8 %, пустотелого и лицевого — не менее 6%
Такое водопоглощение обеспечивает хорошее сцепление кирпи-
ча с кладочным раствором.
206
Рис 133 Некоторые вилы экструзионных керамических камней с горизонталь-
ными пустотами'
По прочности кирпич и камни как полнотелые, так и пусто-
телые с вертикально расположенными пустотами, изготавлива-
ют марок: 75; 100, 125; 150, 175; 200; 250; 300, а с горизонтально
расположенными пустотами — 25, 35; 50 и 100.
По морозостойкости керамический кирпич и камни могут
быть следующих марок; F15; F25; F35 и F50. Для лицевого кир-
пича не допускается марка F15.
Условные обозначения керамических изделий состоит из на-
звания вида изделия (кирпич или камень), названия материала
207
(керамический — К), вида (пустотелый - П, утолщенный — У„ с
горизонтальным расположением пустот — Г), марки по проч ро-
ста, марки по морозостойкости и номера стандарта. Примеры
обозначений'
• кирпич керамический полнотелый одинарный марки по проч-
ности J00, по морозостойкости F25
кирпич К-100 / 25 / ГОСТ 530-95;
кирпич керамический пустотелый одинарный марки по проч-
ное™ J00 и по морозостойкости F15:
кирпич КП-О 100 / 15 / ГОСТ 530-95;
• кирпич керамический пустотелый утолщенный марки по проч-
ности 150 и по морозостойкости F25:
кирпич КЛ-У 150 / 25 / ГОСТ 530-95;
• камень керамический марки по прочности 100 и по моро-
зостойкости F15:
камень К 100 / 15 / ГОСТ 530-95;
• камень керамический укрупненный с горизонтальным рас-
положением пустот марки по прочности 50 и по морозо-
стойкости F15.
камень КУГ 50 / 15 / ГОСТ 530-95.
13.2. Отбор проб для испытаний
Образцы для испытания кирпича и керамических камней
отбирают методом случайного отбора из разных мест партии в
количестве, штук
— для партии 10 000...35 000 шт. — 80;
— для партии более 35 000 шт. — 125.
Для проведения конкретных испытаний число образцов, вы-
бираемых из пробы, составляет, шт..
Размеры и правильность формы .
Наличие известковых включений
Масса, плотность, водопоглощение .
Предел прочности
при СЖАЛИ
при изгибе
по патере массы
по потере прочности
24
3
10
5
5
20
208
13.3. Контроль размеров и формы изделий
В табл. 13.1 приведены номинальные размеры различных ви-
дов керамических изделий По согласованию с потребителем
допускается выпуск укрупненных камней других размеров.
Предельные отклонения от номинальных размеров (мм) не
должны превышать:
по длине - ±5;
• по ширине — ±4;
• по толщине.
— для кирпича — ±3;
- для камней — ±4.
Размеры изделий, геометрические параметры пустот и разме-
ры дефектов определяются с погрешностью 1 мм металлической
линейкой Для определения длины и ширины изделий произво-
дятся три замера; по ребрам и середине постели, для определения
толщины изделий — по середине тычка и ложка. За окончатель-
ный результат принимается среднее арифметическое значение.
На изделиях не допускаются дефекты внешнего вида, разме-
ры и число, которых превышают указанные ниже:
• отбитости углов глубиной от 10 до 15 мм — 2 шт.;
• отбитости и притупленности ребер глубиной не более 10 мм
и длиной от 10 до 15 мм — 2 шт.;
трешины протяженностью до 30 мм по постели для полно-
телого кирпича и нс более, чем до первого ряда пустот для
пустотелого кирпича глубиной на всю толщину изделия (для
кирпича) или ’/г толщины изделия (для камней):
- на ложковых гранях - I шт.;
— на тычковых гранях — 1 шт.
Глубину отбитости и притуплен пости ребер измеряют при
помоши штангенглубиномера или угольника и линейки.
13.4. Определение наличия известковых включений
У керамического кирпича и камней встречается скрытый
дефект, называемый «дугпк», который может проявиться не
сразу, а лишь после того, как изделия некоторое время находи-
лись во влажном состоянии. В этом случае появляются отколы
и разрушение поверхности изделия. В месте разрушения хорошо
виден белый порошок или белая тестообразная масса.
Причина таких дефектов — нарушения в технологии подго-
товки сырьевой массы, из которой формуется кирпич. Если в
I4-3M4
209
исходном сырье встречаются куски известняка или другой кар-
бонатной породы состава CaCQj, то в случае, когда сырьевая
масса не измельчается достаточно тонко, в свежеотформован-
ном изделии могут оказаться кусочки известняка размером
1 .5 мм. При обжиге эти кусочки превращаются в оксид каль-
ция и остекловываются, т.е. образуется «пережженная» известь:
СаСО3 ->СаО+СО, Т
В такой форме негашеная известь при контакте с водой не
сразу, а лишь спустя некоторое время превращается в гидроок-
сид кальция (гасится) с увеличением в объеме. Эго приводит к
отколам и разрушению изделий.
Стандартом не допускаются известковые включения, вызы-
вающие в керамическом камне и кирпиче разрушения поверх-
ностей или отколы глубиной более 6 мм.
Ускоренное определение наличия известковых включений в
изделиях проводят методом пропаривания. Для этого испы-
туемые изделия в количестве 5 штук в сухом состоянии поме-
щают на решетке в сосуд. Под решетку наливают воду, а сосуд
закрывают крышкой и нагревают до кипения. Кипячение про-
должают в течение 1 ч. После этого образцы охлаждают в тече-
ние 4 ч, не открывая сосуда Затем их вынимают и осматривают.
Если отколов и разрушений не обнаружено или появилось
не более 3 отколов с наибольшим измерением от 3 до 10 мм, то
такой кирпич считается прошедшим испытания.
При большем количестве отколов, разрушении поверхности
или появлении отколов более 6 мм глубиной или 10 мм по про-
тяженности необходимы повторные испытания. Если они дают
тот же результат, го партия бракуется.
13.5. Определение плотности и водопоглощения
кирпича и камней
Средняя плотность. Среднюю плотность определяют не ме-
нее чем на трех целых образцах кирпича и камней. Объем об-
разцов (1^ст) определяют по их геометрическим размерам, изме-
ренным с погрешностью не более 1 мм (по методике п. 3.2 для
образцов правильной формы)
Измеренные образцы высушивают до постоянной массы
(/ПсуХ) с погрешност ью не более 10 г.
Среднюю плотность (рт) образца в кг/м3 рассчитывают по
формуле
210
Pm = ('"сух/^естМООО.
За значение средней плотности партии изделий принимают
среднее арифметическое результатов определения плотности
всех образцов, рассчитанное с точностью до 10 кг/м3.
Истинная плотность. Общие положения методики определе-
ния истинной плотности пористых материалов приведены в п.
3.2. Истинную плотность керамических изделий определяют на
пробах материала, полученных не менее чем из трех образцов.
Для подготовки пробы от каждого образца снаружи и из сере-
дины откалывают по два куска массой не менее 100 г каждый,
которые измельчают до зерен размером около 5 мм. Квартова-
нием (п. 2.7) отбирают навеску массой не менее 100 г и измель-
чают ее в фарфоровой ступке до полного прохождения через
сито № 1. Затем квартованием отбирают навеску массой не ме-
нее 50 г и измельчают ее до полного прохождения через сито с
сеткой № 063.
Приготовленную порошкообразную пробу высушивают до
постоянной массы и охлаждают в эксикаторе над концентри-
рованной серной кислотой или безводным хлористым каль-
цием
Для испытания рекомендуется использование пикнометров
типа ПТТ (п. 2.8). Возможно использование прибора Ле Шате-
лье (п, 3.2) Порядок эксперимента и методика расчета истин-
ной плотности производятся в соответствии с п. 3.2.
Водопоглощение. Наиболее простой способ, регламентиро-
ванный ГОСТ 7025—91 и рекомендуемый ГОСТ 530-95, —
определение водопоглощения при погружении образцов в воду
при атмосферном давлении и нормальной температуре.
Водопоглощение определяют не менее чем на трех образ-
цах. Образцы перед испытанием высушивают до постоянной
массы /ис, г, и устанавливают на решетку в сосуд с водой с тем-
пературой (20±5)°С. Установка производится в один ряд с за-
зорами между образцами 2 см. Уровень воды должен быть выше
уровня образцов на 2... 10 см. В воде образцы выдерживаются
(48 ±1) час.
После этого образцы вынимают из воды, обтирают влажной
тканью и взвешивают — тпас, г. Массу воды, вытекающую из
образцов на чашку весов, включают в массу образца. Водопо-
глощение по массе Н''т определяют по формуле
= К^нас - mc)/wcl 1°0
14* -211
За значение водопоглощения изделий принимают среднее
арифметическое результатов определения водопоглошсния всех
образцов, рассчитанное с точностью до 1 %.
ГОСТ 7025-91 предусматривает также ускоренный метод
определения водопоглощения под вакуумом. Отличие этого ме-
тода состоит в том, что для насыщения водой высушенные об-
разцы помещают в вакуумный эксикатор и заливают водой так,
чтобы ее уровень был выше верха образцов не менее чем на
2 см Эксикатор закрывают крышкой и вакуумным насосом соз-
дают разряжение (0,05 ±0,01) МПа, фиксируемое манометром.
Пониженное давление выдерживают, засекая время до пре-
кращения выделения пузырьков воздуха из образцов, но не бо-
лее 30 мин Затем давление понижают до атмосферного и вы-
держивают образцы в воде, чтобы вода заполнила объем, кото-
рый занимал удаленный воздух, столько же. сколько они были
под вакуумом.
Взвешивание образцов и расчет водопоглошения произво-
дится так же, как и для основного метода.
13.6. Определение марки по прочности
Марка кирпича и камней устанавливается по результатам их
испытания на прочность при сжатии и изгибе для всех видов
кирпича и только при сжатии для камней, проводимых в соот-
ветствии с ГОСТ 8462-85.
Испытания проводят на сухих образцах. Влажные образцы
перед испытанием выдерживают не менее 3 сут в закрытом по-
мещении при температуре (20 ±5) °C и подсушивают в течение
4 ч при температуре (105 ± 5) °C.
Образцы, отобранные для испытаний по внешнему виду, на-
личию дефектов и внешнему виду, должны удовлетворять тре-
бованиям стандарта (ГОСТ 530-95)
Предел прочности при сжатии кирпича определяют на об-
разцах из двух целых кирпичей или из двух половинок Кирпич
делят на половинки распиливанием или раскалыванием. Кир-
пичи (или половинки) укладывают постелями друг на друга.
Половинки размешают поверхностями раздела в противополож-
ные стороны
Испытания керамических камней проводят на целых образ-
цах
Опорная грань (постель) у кирпича и камней пластического
формования всегда имеет существенные отклонения от плоско-
212 .
сти, что не обеспечивает равномерности распределения нагруз-
ки на всю плоскость образца. Поэтому при подготовке образцов
к испытаниям производят выравнивание поверхностей, которые
в конструкции и, соответственно, при испытании располагают-
ся перпендикулярно направлению сжимающей нагрузки.
Части половинок кирпича (или целые кирпичи) и опорные
поверхности кирпича и камней стандарт рекомендует соединять
и выравнивать цементным раствором. Состав раствора по ГОСТ
8462—85: цемент марки не ниже 400 — 1 мае. ч; песок крупно-
стью не более 1,25 мм - 1 мае ч; В/Ц~ 0,40...0,42.
Изготовление образца для испытаний кирпича производят
следующим образом. Кирпичи или его половинки полностью
погружают в воду на 1 мин. После этого на горизонтально уста-
новленную пластину (металлическую или стеклянную) толщи-
ной не менее 5 мм укладывают лист бумаги, слой раствора не
более 5 мм и первый кирпич или его половинку. Затем опять
слой раствора и второй кирпич (половинку). Излишки раствора
удаляют, а края бумаги загибают на боковые поверхности об-
разца. В таком положении образец выдерживают в течение 30 мин
После этого образец переворачивают и выравнивают другую
опорную поверхность.
Общий вид образца, подготовленного к испытаниям, пред-
ставлен на рис. 13.4, а Отклонение от параллельности выравне-
ных опорных поверхностей образца, определяемое по макси-
мальной разности любых двух его высот, не должно превышать
2 мм.
Рис 134 Схема испытаний кирпича на сжатие (с) и изгиб (б) при определении
его марки по прочности
213
Выравнивание опорных поверхностей при изготовлении об-
разца из керамического камня производят в той же последова-
тельности.
Образцы после изготовления выдерживают 3 сут при темпе-
ратуре (20 ±5) °C и относительной влажности воздуха 60—80 %
для твердения цементного раствора
Образцы из кирпича полусухого прессования испытывают
«насухо», не производя выравнивания их поверхностей цемент-
ным раствором
Кирпичи и камни пластического формования допускается
испытывать на образцах, подготовленных другими способами:
а) опорные поверхности выравниваются шлифованием;
б) выравнивание производится гипсовым раствором;
в) с помошью прокладок из технического войлока, резино-
тканевых пластин (транспортерные ленты), картона и других
материалов.
Образцы, изготовленные с применением гипсового раствора,
испытывают не ранее чем через 2 ч после формования
Стандарт оговаривает, что при арбитражных проверках и про-
верках потребителем образцы кирпича и керамических камней
готовят, соединяя и выравнивая их по указанному выше методу,
т. е при помоши цементного раствора.
Собственно испытания образцов производят в следующей
последовательности. Образцы измеряют с погрешностью до
1 мм для вычисления площади его рабочей поверхности. Пло-
щадь поперечного сечения образца Л” (м2) вычисляют как сред-
нее арифметическое значение площадей верхней и нижней гра-
ней.
На боковые поверхности образца наносят вертикальные осе-
вые линии, с помощью которых образец устанавливают в цен-
тре плиты пресса. Наиболее пригоден для проведения испыта-
ний кирпича пресс с максимальным усилием 500 кН (50 т)
Образец прижимают верхней плитой пресса и включают мас-
ляный насос. Скорость подачи нагрузки должна быть такой,
чтобы разрушение образца происходило через 20...60 с после
начала испытаний
Предел прочности при сжатии ЛсЖ (МПа) образца вычисля-
ют по формуле
где Fpjjp — наибольшая нагрузка, зафиксированная при испыта-
нии образца, МН; 5— площадь поперечного сечения образца, м.
214
Таблица 13 2 Требования ГОСТ 530-95 для установления
марки ио прочности кирпича и керамических камней
Предел прочности при сжатии испытуемой партии кирпича
и камней вычисляют с точностью до 0,1 МПа как среднее
арифметическое значение результатов испытания всех пяти об-
разцов.
В случае испытания керамических камней по полученным
данным определяют марку этой партии камней, используя табл
13.2 Марка определяется по среднему значению прочности с
учетом прочности наихудшего образца.
Для определения марки кирпича проводят еше одно испыта-
ние — на изгиб.
Предел прочности при изгибе определяют на целом кирпиче
по стандартной схеме (см рис. 13.4, б)
В местах опирания и приложения нагрузки поверхность кир-
пича пластического формования выравнивают цементным или
гипсовым раствором, шлифованием или с помощью прокладок.
У образцов перед испытанием измеряют с погрешностью
1 мм высоту и ширину в месте приложения нагрузки. Размеры
вычисляют как среднее арифметическое значение результатов из-
215
мерений двух средних линий на противоположных гранях об-
разца.
При испытании образцов на изгиб используют специальное
приспособление, фиксируемое на нижней плите пресса. При-
способление состоит из двух катков (подвижного и неподвиж-
ного), на которые устанавливается испытуемый кирпич. Сверху
вдоль центральной линии (по выравнивающему слою) устанав-
ливается каток, передающий нагрузку от верхней плиты пресса.
Вся установка должна строго центрироваться Диаметры приме-
няемых катков — 10 ..20 мм; материал — сталь.
Кирпич с несквозными пустотами устанавливается так, что-
бы пустоты располагались в растянутой (нижней) зоне образца
Для испытаний рекомендуется пресс с максимальным уси-
лием не более 50 кН (50 т). Нагрузка, подаваемая на образец,
должна возрастать со скоростью, обеспечивающей его разруше-
ние через 20.. 60 с после начала испытаний
Предел прочности при изгибе А113Г(МПа) образца вычисля-
ют по формуле
где — наибольшая нагрузка, зафиксированная при испыта-
нии, МН; /— расстояние между осями опор, м; b — ширина об-
разца, м; Л — высота образца в середине пролета без выравни-
вающего слоя, м.
Предел прочности при изгибе образцов в партии вычисляют
с точностью 0,05 МПа, как среднее арифметическое значение
результатов испытаний установленного стандартом количества
образцов. При вычислении предела прочности при изгибе не
учитывают образцы, значение предела прочности которых имеет
отклонения от среднего значения предела прочности всех об-
разцов более чем на 50 % (по одному в каждую сторону)
Марка кирпича устанавливается в соответствии с требова-
ниями стандарта по табл. 13.2 по обоим показателям /?сж и 7?изг
13.7. Морозостойкость керамических изделий
Морозостойкость стеновых керамических изделий характеризу-
ется маркой по морозостойкости Стандартом установлено четыре
марки по морозостойкости: F15; F25; F35 и F50. За марку по мо-
розостойкости принимают установленное число циклов попере-
менного «замораживания и оттаивания», которое при испытании
выдерживают изделия без следующих признаков деградации:
216
• появление повреждений (трещины, отколы и т. п ), не до-
пускаемых стандартом;
• уменьшение массы изделий в результате разрушения по-
верхности и выкрашивания материала в количестве более
5 % от первоначальной массы;
• снижение предела прочности изделий при сжатии более
чем на 15 % от первоначальной прочности.
В качестве обязательного ГОСТ 530—95 регламентирует ме-
тод оценки морозостойкое™ по первому критерию — «внешние
повреждения».
Стандартом (ГОСТ 7025-91) предусмотрены два метода кон-
троля морозостойкости кирпича и стеновых камней:
• метод объемного замораживания;
• метод одностороннего замораживания.
В большинстве случаев благодаря относительной простоте
применяют метод объемного замораживания Контроль морозо-
стойкости при использовании этого метода проводится по сте-
пени повреждения (или потере массы) образцов (испытывают 5
образцов), реже по потере прочности. Контроль морозостойко-
сти в последнем случае проводят на 20 образцах, половину из
которых используют в качестве контрольных (для сравнения).
Контрольные образцы хранят в воздушной среде в ванне с гид-
равлическим затвором (см. рис. 4.8).
Отобранные для испытания образцы нумеруют и осматри-
вают, фиксируя имеющиеся трешины, отколы и другие дефек-
ты, допускаемые стандартом на изделия Затем отобранные об-
разцы высушивают до постоянной массы и фиксируют ее зна-
чение (тк, г) для каждого образца.
Насыщение образцов водой производят так же, как при оп-
ределении водопоглощения (п. 14 5) Замораживание образцов и
последующее оттаивание производят в контейнерах, в которых
расстояние между изделиями должно быть не менее 20 мм.
Температура в камере при замораживании должна быть ми-
нус (18±2)°С. Продолжительность одного замораживания — не
менее 4 ч, перерывы процесса замораживания не допускаются.
После окончания замораживания образцы в контейнерах по-
гружают в воду с температурой (20 ± 5) °C, поддерживаемую тер-
мостатом в течение всего процесса оттаивания Продолжитель-
ность оттаивания должна быть не менее половины продолжи-
тельности замораживания
Продолжительность одного цикла «замораживания — оттаи-
вания» не должна превышать 24 ч.
217
После окончания испытания на морозостойкость или при
его временном прекрашении образцы после оттаивания хранят в
ванне с гидравлическим затвором. При возобновлении испыта-
ний вновь производят водонасыщение образцов по принятой
методике.
При оценке морозостойкости по степени повреждений по-
сле проведения требуемого числа циклов «замораживания — от-
таивания» производят визуальный осмотр образцов с фиксацией
появившихся дефектов.
При оценке морозостойкости по потере массы после проведения
требуемого числа циклов «замораживания — оттаивания» образцы
керамических изделий высушивают до постоянной массы ллм, г.
Потерю массы (Д/n) каждого образца в процентах вычисляют
по формуле
Дт = [(/»„ - -100 %.
где тк — масса контрольного образца, г.
За значение потери массы изделий принимают среднее ариф-
метическое результатов испытания всех образцов, рассчитанное
с точностью до 1 %
При оценке морозостойкости по потере прочности при
сжатии после проведения требуемого числа циклов «заморажи-
вания — оттаивания» опорные поверхности каждого образца в
отдельности (в том числе и контрольных) выравнивают цемент-
ным раствором, как при определении марки кирпича или кам-
ней (п. 14.6). Допускается не выравнивать поверхность кирпича,
полученного методом полусухого прессования при условии от-
сутствия на них неровностей, вздутий и шелушения.
Образцы испытываются по принятой методике (п. 14.6). По-
терю прочности при сжатии (дА) для испытуемой партии изде-
лий определяют с точностью до 1 % по формуле
д/? = [№-/?м)//?к] 100%,
где Лк — среднее арифметическое пределов прочности при сжа-
тии контрольных образцов, МПа; /?м — среднее арифметическое
пределов прочности при сжатии образцов после требуемого
числа циклов «замораживания — оттаивания», МПа.
Контрольные вопросы
1. В чем различие терминов «керамический кирпич» и «керамический ка-
известковые включения в керамический кирпич9 4. В чем сущность ускоренно-
218
го метода определения водопоглощсния кирпича’ 5. Почему недопустимо испы-
тывать кирпич на сжатие без специальной подготовки образца’ б. По каким
критериям судят о результатах испытаний кирпича на морозостойкость’
ГЛАВА 14 КИРПИЧ И КАМНИ СИЛИКАТНЫЕ
Общие сведения Силикатный кирпич и силикатные камни —
эффективные материалы для стен. Их получают прессованием
увлажненной смеси из кремнеземистых материалов (чаше всего,
кварцевого песка) и извести, взятых в соотношении 9:1. Необ-
ходимую прочность и водостойкость этот материал приобретает
не высокотемпературным обжигом, как керамика, а путем авто-
клавной обработки в атмосфере насыщенного пара при темпе-
ратуре 175...200 °C и давлении 0,8... 1,0 МПа В таких условиях
между сырьевыми компонентами протекает реакция
Са(ОН)2 + SiO2 + Н2О -> яСаОБЮг-тНзО
Образующиеся гидросиликаты кальция аналогичны гидроси-
ликатам, которые образуются при твердении портландцемента.
Однако в целом устойчивость силикатного кирпича в водных
средах заметно ниже, чем у изделий на портландцементе. Этим
объясняется запрет на использование силикатного кирпича и
камней для конструкций, работающих в условиях высокой влаж-
ности и контакта с водой. Кроме того, силикатные кирпич и
камни не разрешается использовать в печах и других конструк-
циях, работающих при высоких температурах.
Силикатные кирпич и камни имеют такие же размеры, как
керамические кирпич и камни, но в меньшем ассортименте.
Выпускаются в основном три типоразмера изделий:
• кирпич силикатный одинарный «СО» — 250x120x65 мм;
• кирпич силикатный утолщенный «СУ» — 250x120x88 мм;
• камень силиказный рядовой «СР» — 250x120x138 мм.
Кирпичи силикатные выпускаются как рядовые, так и лице-
вые (с улучшенными двумя поверхностями ложковой и тычко-
вой, окрашенными и неокрашенными)
Допустимые предельные отклонения от номинальных разме-
ров значительно меньше, чем у керамического кирпича, и со-
ставляют:
• по длине, ширине и толщине — не более ±2 мм;
• по непараллельное™ граней — не более 2 мм.
У рядовых изделий не допускаются дефекты внешнего вида,
размеры и количество которых превышают указанные ниже зна-
чения.
219
• отбитости углов глубиной от 10 до 15 мм — не более 3 шт.;
• отбитости и притупленности ребер глубиной от 5 до 10 мм —
не более 3 шт,;
шероховатости и срыв граней глубиной более 5 мм;
• трещины на всю толщину изделия протяженностью по по-
стели до 40 мм — не более 1 шт.
У лицевых изделий дефекты на лицевых поверхностях не до-
пускаются.
В рядовых изделиях не допускается наличие в изломе или на
поверхности глины, песка, извести или других посторонних вклю-
чений размером более 5 мм в количестве более трех. Для лицевых
изделий наличие указанных включений на поверхности не допус-
кается, а в изломе их количество не должно быть более трех
Методика оценки вида и количества дефектов идентична ме-
тодике оценки дефектов керамического кирпича.
Одинарный и утолщенный кирпич изготовляют полнотелым
и пустотелым, камни — только пустотелыми. Отверстия в из-
делиях несквозные и располагаются перпендикулярно постели
(рис. 14.1). Масса утолщенного кирпича должна быть не более
4,3 кг.
Полнотелый кирпич в зависимости от средней плотности
подразделяют на:
• плотный — со средней плотностью более 1500 кг/м,
• пористый — со средней плотностью до 1500 кг/м3.
Марки по прочности у силикатных камней и кирпича такие
же, как у керамических; 75; 100, 125, 175; 200; 250 и 300. Мето-
дика испытаний силикатных изделий при определении марки
по прочности б целом идентична методике испытаний керами-
ческих изделий по ГОСТ 8462—85 (п. 14.6). Испытанию подвер-
гаются: у кирпича 5 образцов на сжатие в виде двух половинок
или двух целых кирпичей и 5 образцов на изгиб; у камней - 5
образцов только на сжатие.
Благодаря тому что силикатные камни и кирпич получают
прессованием в ме галлических формах поштучно, они имеют
гладкую поверхность. Поэтому образцы силикатных изделий ис-
пытывают без специальной подготовки (выравнивания цемент-
ным раствором, прокладок, шлифования).
Обработка результатов испытания силикатных изделий про-
изводится как и при испытании керамических. Для определения
марки изделия используют табл. 13.2.
Водопоглощение по массе силикатного кирпича и камней
должно быть не менее 6 %
22(1
ффф §
ВодопоУлошение определяют по методике, принятой для ке-
рамического кирпича (п. 13.5). Отличие состоит лишь в том, что
насыщение водой силикатных материалов проводят без предва-
221
ригельного высушивания образцов, т.е. образцы помещают в
воду в естественном состоянии. Массу в сухом состоянии (>псУх)
определяют на образцах, прошедших водопоглощение и высу-
шенных после этого до постоянной массы.
Марки по морозостойкости По морозостойкости кирпич и
камни силикатные могут иметь марки F15; F25; F35; F50 Мо-
розостойкость лицевых изделий должна быть не ниже F25. За
марку по морозостойкости принимают наибольшее число цик-
лов замораживания и оттаивания, после которого в изделиях
отсутствуют признаки видимых повреждений (шелушение, вы-
крашивание и др.), а снижение прочности при сжатии не пре-
вышает 25 % для рядовых изделий и 20 % для лицевых изделий.
Методика испытаний на морозостойкость идентична испытани-
ям керамического кирпича (п. 14.7).
Маркировка силикатных кирпичей и камней производится
следующим образом:
• кирпич СОР — 100/25 ГОСТ 379-95 (кирпич силикатный
одинарный рядовой; марка по прочности 100; марка по
морозостойкости — F25);
• кирпич СУЛ — 150/35 ГОСТ 379-95 (кирпич силикатный
утолщенный лицевой; марка по прочности 150; марка по
морозостойкости — F35);
• камень СР — 125/15 ГОСТ 379-95 (камень силикатный ря-
довой; марка по прочности 125; марка по морозостойкости
F15).
Контрольные вопросы
1. В чем отличия производства силикатного кирпича от керамического7
2. Как испытывоют силикатные кирпичи для определения марки по прочности7
3. У какого кирпича более жесткие допуски по размерам у силикатного или ке-
рамического7 4. Где нс рекомендуется применять силикатный кирпич7
ГЛАВА 15 МЕЛКОШТУЧНЫЕ СТЕНОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ ИЗ БЕТОНА
И ГОРНЫХ ПОРОД
Использование бетонов различных видов для получения
мелкоштучных изделий (камней и блоков) — весьма перспек-
тивный путь получения стеновых материалов с различными
свойствами. Этому способствует высокая технологичность само-
го бетона Для налаживания производства стеновых камней и
мелких блоков требуются по сравнению с другими материалами
небольшие капиталовложения. Производство таких камней мо-
жет быть организовано не только на любом заводе строймате-
222
риалов, но даже непосредственно на месте строительства. По-
следнее особенно ценно для индивидуальных застройщиков. С
другой стороны, стеновые камни и блоки с малой средней
плотностью (менее 800 кг/м3) используются в многоэтажных
домах с железобетонным каркасом для заполнения стеновых
проемов.
Технология производства бетонных камней и блоков проста.
Для их получения могут быть использованы любые вяжущие: це-
мент, известковые вяжущие, гипс, твердеющие в естественных
условиях, при пропаривании или при автоклавной обработке.
В России стандартизовано два типа бетонных камней и мел-
ких блоков:
• из бетонов слитного строения на различных вяжущих и за-
полнителях (плотных и пористых), объединенные в ГОСТ
6133—84 «Камни бетонные стеновые»;
• из ячеистых бетонов (газо- и пенобетонов), объединенных
в ГОСТ 21520—89 «Блоки из ячеистого бетона мелкие».
Причина выделения изделий из ячеистого бетона в отдель-
ный стандарт — специфичность свойств таких бетонов и изде-
лий из них.
15.1. Камни бетонные стеновые
Общие сведения. К бетонным стеновым камням (ГОСТ
6133—84) относятся мелкоштучные изделия массой не более 32 кг,
изготовляемые из тяжелых, облегченных и легких бетонов на
различных минеральных вяжущих (за исключением ячеистых
бетонов, мелкие блоки из которых рассмотрены в п. 16.2).
Бетонные камни применяются для ограждающих и несущих
конструкций зданий всех типов, а также для крепления тран-
шей, коллекторов и г.л. Камни выпускаются двух видов: рядо-
вые (Р) и лицевые (Л).
В зависимости от вида вяжущего стеновые камни (СК) могут
быть следующих видов:
СКЦ — на цементном вяжущем;
СКШ — на шлаковом вяжущем;
СКИ — на известковом вяжущем;
СКГ — на гипсовом вяжущем
По размерам и назначению камни подразделяют на следую-
щие типы: цельный камень (1), продольная половинка (2) и пе-
регородочный (3). Рекомендуемые размеры камней приведены в
табл. 15.1
223
Таблица 15 1 Размеры стеновых бетонных камней
Тип камня Размеры мм Марки камней по прочности
длина ширина высота
Целый камень 390 190 188 25; 35, 50, 75, 100,
Продольная поло- винка 390 90 188 125, 150, 200
Перегородочный камень 590 90 188 25, 35, 50
Таблица 152 Нормы внешних дефектов у бетонных камней
Наименование показателей Значения отклонений
рядовые камни лицевые камни
Отклонения от размеров, мм по длине по ширине по высоте ±4 +4 ±3 ±4
плоскостности граней, мм Число отбитых и притупленных ребер и углов на одном изделии, глубиной до 20 мм и протя- женностью по ребру до ICO мм Число камней с трещинами, пересекающими одно или два смежных ребра, а также половин- ка, % от партии, не более 3 10 2 5
Камни должны иметь форму прямоугольного параллелепи-
педа с прямыми ребрами и ровными поверхностями. Отклоне-
ние от проектных размеров и внешние дефекты не должны пре-
вышать следующих значений (табл. 15.2).
Размеры раковин, наплывов и впадин на бетонных поверх-
ностях лицевых камней не должны быть более
— диаметр раковин — 6 мм;
— глубина раковин, впадин и высота наплывов — 3 мм.
Не допускаются жировые пятна на поверхности лицевых
камней, возникающие от избыточной смазки форм.
Камни изготовляют сплошными и пустотелыми. Для фунда-
ментов и других подземных конструкций применяют только
сплошные камни из бетона со средней плотностью не менее
1600 кг/м3. Форма и расположение пустот для основных типов
камней даны на рис 15.1. Толщина наружных стенок пустоте-
лых камней не должна быть менее 20 мм.
Средняя плотность камней не нормируется, но определяется
и указывается в паспорте.
224
Рис 15 I Пустотелые стено-
вые бетонные блоки
В зависимости от предела прочности при сжатии (кгс/см2)
камни подразделяются на марки от 25 до 200 (табл. 15.3). Камни
марок 25 и 35 допускается изготовлять только из легких бетонов
на пористых заполнителях.
Поставка камней потребителю производится только по дос-
тижении изделиями отпускной прочности. Отпускная прочность
Таблица 153 Марки камней в зависимое! и от их предела прочности
при сжатии
Марка камней Предел прочности при сжатии по сечению бртттъ (без вычета плошали
средний для трех образцов наименьший для отдельных образцов
200 20,0 (200) 15 0 (150)
150 15,0 (125) 12.5 (100)
125 12,5 (100) 10,0 (75)
100 10,0 (100) 7,5 (75)
75 7,5 (75) 5,0 (50)
50 5.0 (50) 3.5 (35)
35 3,5 (35) 2,8 (28)
25 2.5 (25) 2.0 (20)
15 - 3644
225
в процентах от проектной марки по прочности не должна быть
менее-
• 50 % — для камней марок 100 и выше;
• 75 % — для камней марок 75 и ниже;
• 100 % - для камней марки 25 и камней из бетонов всех
видов и марок, полученных с автоклавной обработкой и гипсо-
бетонных.
Предприятие-изготовитель при отпуске камней с прочно-
стью ниже их проектной марки обязано гарантировать достиже-
ние ими проектной марки в возрасте 28 сут со дня изготовле-
ния, а для гипсовых камней — в высушенном до постоянной
массы состоянии. Эти показатели проверяются по результатам
испытаний контрольных образцов камней
Отпускная влажность гипсобетопных камней не должна
быть более 12 % (по согласованию с потребителем отпускная
влажность может быть повышена до 25 %).
По морозостойкости камни подразделяются на марки Мрз 50,
Мрз 35, Мрз 25 и Мрз 15. Для лицевых камней минимальная
марка по морозостойкости не должна быть ниже Мрз 25.
Методы испытаний. Для контрольных испытаний от каждой
партии отбирают 25 камней. Отобранные камни подвергаются
проверке по всем требованиям стандарта. Если при проверке
окажется, что три или более камней не соответствуют требова-
ниям, то производится повторная проверка удвоенного количе-
ства камней, по результатам которой делается окончательное
заключение.
Размеры камней определяют по трем ребрам, сходящимся в
одной вершине. Искривления ребер и граней — замером зазоров
между оцениваемым элементом и металлической линейкой, по-
ставленной на ребро, отбитости и притупленности углов и ребер —
по их наибольшей протяженности. Все измерения производят с
погрешностью не более 1 мм. Результаты сравнивают с тре-
бованиями стандарта.
Предел прочности камней при сжатии определяют по мето-
дике, описанной в п. 14.6. Отличие состоит в том, что испыты-
вается 3 образца Марка испытанных камней устанавливается по
табл. 15.3
Морозостойкость камней определяют по ГОСТ 7025 (см п.
14.7) Камни считаются выдержавшими испытание на морозо-
стойкость, если после установленного числа циклов поперемен-
ного замораживания и опаивания (проектной марки по моро-
226
зостойкости) они не разрушаются, а на их поверхности не будет
видимых повреждений (шелушения, выкрашивания) При этом
потеря массы камнем из легкого бетона не должна превышать
5 %. При установлении или контроле марки по морозостойко-
сти по прочностному критерию потеря прочности после уста-
новленного числа циклов испытаний не должна превышать 25 %
от прочности контрольных образцов
Возможна оценка морозостойкости камней путем испытания
образцов-кубов, изготовленных из того же бетона, что и камни,
и твердевших в тех же условиях
15.2. Блоки из ячеистого бетона
Блоки из ячеистых бетонов мелкие (ГОСТ 21520—89) пред-
назначены для кладки наружных и внутренних стен и перегоро-
док в зданиях с влажностью воздуха не более 75 %. В помеще-
ниях с влажностью более 60 % внутренняя поверхность блоков
наружных стен должна иметь пароизоляционное покрытие.
Блоки из ячеистого бетона должны изготовляться из бетона
класса (марки) не ниже Bl,5 (М25) и со средней плотностью не
более 1200 кг/м3.
Стены из блоков могут выкладываться как на строительном
растворе, так и на клею Второй метод более эффективен, так
как толстые слои кладочного раствора снижают теплоизоляци-
онные показатели стены. Однако блоки, предназначенные для
кладки на клею, должны иметь высокое качество обработки по-
верхностей и очень малые предельные отклонения размеров
(табл. 15 5).
Таблица 15 5. Требования к точности размеров и внешним дефектам для мелких блоков из ячеистого бетона
Предельное отклонение, мм
Наименование отклонения геометри- Вид кладки
на клею на растворе
категория 1 категория 2 категория 3
Отклонение по высоте длине, толщине Отклонение от прямоугольной фор- мы (разность длин диагоналей) Искривление граней и ребер Повреждение углов (не более двух) глубиной Повреждение ребер (суммарной дли- ной не более двукратной длины про- дольного ребра) глубиной ±1 ±2 2 5 5 +3 ±4 4 3 10 10 ±5 ±6 6 5 15 15
Стандартом предусмотрены десять типов размеров блоков
(табл. 15 4).
По точности размеров и наличию дефектов стандартом уста-
новлено три категории качества блоков: категория 1 — самая
высокая для кладки на клею, категории 2 и 3 — для кладки на
растворе. В табл. 15.5 приведены допуски по размерам и иска-
жению формы у блоков из ячеистого бетона.
Методика оценки значений отклонений в размерах см. п.
13.3. Контроль глубины повреждения ребер и углов проводят
Рис 15 2 Схема измерения глубины повреждения углов и ребер блоков
228
измерением перпендикуляра, опушенного из вершины угла или
ребра до условной плоскости дефекта (рис. 15.2).
Количество блоков с отклонениями от линейных размеров и
с повреждениями углов и ребер, превышающими указанные в
табл. 15.5, не должно быть более 5 % от партии.
Количество блоков с трещинами, пересекающими более двух
граней, а также с трещинами на четырех гранях не должно быть
более 5 % от партии.
Отпускная влажность блоков (W) не должна быть выше 25 %
для бетонов на песке и 35 % — для бетонов на золах и других
отходах производства.
Марка по влотности (D), назначаемая по средней плотности, —
главный показатель качества блоков. Марки по плотности уста-
новлены в пределах от D500 до DI200 (кг/м3). Среднюю плот-
ность определяют по ГОСТ 12730.1
Прочность на сжатие бетона блоков определяют либо на це-
лых блоках по методике, описанной в п. 14.6, или на образцах-
кубах, вырезанных из блоков по методике, принятой для бето-
на. Минимальная прочность на сжатие ячеистого бетона — В 1,5
(М25). Между маркой по средней плотности (D) и классом по
прочности при сжатии (В) стандарт устанавливает определенное
соотношение (табл. 15.6).
Морозостойкость бетона блоков определяется по традици-
онной методике (п 14.7) с учетом особенностей испытаний
ячеистого бетона (ГОСТ 25485—89 «Бетоны ячеистые»). Морозо-
стойкость для блоков наружных стен должна быть не менее F25,
для блоков внутренних стен — F15.
По результатам испытаний блоки маркируются. В условные
обозначения показателей блока выносят: тип блока (I-X), класс
бетона по прочности (В), марку по средней плотности (D), мар-
ку по морозостойкости (F) и категорию по отклонению в раз-
мерах: I; 2; 3 (см. табл. 15 5)
Таблица 156 Соотношение марок бетона по средней плотности D
с классами бетона по прочности при сжатии В
Марка без она по средней плотно- D500 D600 D700 D800 D900 DIOOO D1HJ0 DI200
Класс бетона В3,5 В5 BS В7.5 В7,5* В7,5* В10* В 12,5*
по прочности В2.5 В3.5 В3,5 В5 В5* В5‘ В7.5* В10*
на сжатие, не В2 В2,5 В2,5 В3,5 83,5* — —
менее BI.5 Bi В2- В2.5 В2,5* — — —
пвтомавного лигрдснин
229
Пример условного обозначения: блок типа 1, класса по прочно-
сти при сжатии В2,5 (МПа), марка по средней плотности D500,
марка по морозостойкости F35 и категория 2:
I-B2.5 D500 F35-2.
15.3. Камни стеновые из горных пород
Камни из мягких пористых горных пород — экономически
эффективный и экологичный ввд местных материалов для
кладки стен.
Стеновые камни из горных пород (ГОСТ 4001—84) получают
выпиливанием из осадочных или изверженных горных пород,
имеющих следующие физико-механические показатели:
Средняя плотность, кг/м3, нс более
Водопоглощение по массе, %, не более
для туфов и опок...................
для известняков и др пород......
Морозостойкость, ииклы, нс менее...
Коэффициент размягчения, не менее ..
.... 2100
50
30
... 15
... 0,6
Примечание для наружных стен неотапливаемых зданий и внутрен-
них стен всех зданий допускается изготовление камней из горных пород со
средней плот ностью более 2100 кг/м3
Камни изготовляют в виде прямоугольных параллелепипедов
следующих размеров (табл. 15.7).
Кроме того, выпускают неполномерные камни 3/д и ’/? ука-
занных размеров
По назначению камни подразделяют на рядовые (Р), пред-
назначенные для кладки стен с последующим оштукатуривани-
ем, и лицевые (Л), предназначенные для лицевой кладки стен
без последующей отделки.
Допускаемые отклонения от номинальных размеров и пока-
зателей внешнего вида камней не должны превышать значений,
указанных в табл. 15.8.
Расслоения, прослойки глины и мергеля в лицевых и рядо-
вых камнях не допускаются.
В зависимости от прочности при сжатии горной породы, из
которой изготовляются камни, последние подразделяют на мар-
Таблица 157 Размеры основных типов камней
Тип камня Длина, мм Ширина, мм Высота, мм
1 390 190 188
а 490 240 188
in 390 190 288
230
Таблица 15 8 Отклонения в размерах и дефекты внешнего вида
камней из горного вида
Наименование показателя Норма
высшая категория качества (лицевых камней) первая категория качества
Отклонение фактических размеров от номинальных, мм, не более по длине ±6 + 10
по ширине и высоте при открытой добыче ±4 +4 —8
при подземной добыче +5 +6,-8
Отклонение от перпендикулярности гра- 4 6
ней, мм, нс более Отклонение от плоскостности граней. 4 6
мм, не более Количество отбитых углов на одной гра- ни камня, не бозсе лицевые камни 1 2
рядовые камни Нс рекомендуется
Длина скола ребер поврежденного угла не должна превышать значений, мм. лицевые камни 15 20
рядовые камни — 40
Скол одного ребра и естественные ка- верны, мм. нс более лицевые камни длина 15 20
глубина 15 20
рядовые камни 50
глубина — 30
ки: 4; 7; 10; 15, 25; 35; 50; 75; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 350,
400. Цифра соответствует среднему значению прочности из пяти
испытанных образцов, выраженной в кг/см2, причем мини-
мальное значение прочности в испытанной серии не должно
быть ниже предыдущей марки Например, если марка камня
«100», среднее значение предела прочности из 5 испытанных
образцов должно быть не ниже 10,0 МПа (100 кг/см2), а мини-
мальное значение не ниже 7,5 МПа (75 кг/см2).
Испытания на сжатие проводятся по методике ГОСТ 8462—
85 на 5 образцах, вырезанных из горной породы или камней
Перед испытанием опорные поверхности образцов выравни-
вают шлифованием или цементным раствором (отклонение от
плоскости не более 0,1 мм) Регламент испытаний описан в п.
146
231
Морозостойкость, водопоглощение и среднюю плотность
стеновых камней из горных пород определяют по методике, при-
нятой для керамического кирпича по ГОСТ 7025—91 (см. п.13.5).
Коэффициент размягчения горных вычисляют как частное
от деления среднего арифметического значения предела проч-
ности на сжатие пяти образцов, испытанных в насыщенном во-
дой состоянии, на среднее арифметическое значение предела
прочности на сжатие пяти образцов, испытанных в высушенном
состоянии.
Контрольные вопросы
К На каких нижущих можно изготовлять бетонные камни7 2. Что тех-
нологичнее в производстве бетонные камни или керамические7 3. Какие типы
бсгонных камней регламентированы стандартом7 4. Что такое отпускная проч
ность камней и какие нормы по ней установлены7 5. Чем отличаются мелкие
блоки из ячеистого бетона «для кладки на растворе» и <-для кладки на клею»’ 6.
Что служит основным качественным показателем (маркой) мелких блоков из
ячеистого бетона’ 7. Почему стеновые камни из горных пород относят к мест-
ным материалам? 8. Какие марки по прочности существуют у камней из горных
пород’ 9. Какова наибольшая плотность камней для кладки стен отапливаемых
зданий‘
Раздел пятый
ИСПЫТАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ, МЕТАЛЛОВ
И ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
ГЛАВА 16 ДРЕВЕСИНА
16.1. Общие сведения
Древесина — старейший строительный материал, характери-
зующийся уникальной совокупностью физико-механических
свойств. При очень низкой по сравнению с каменными мате-
риалами средней плотностью (400...700 кг/м3) дерево имеет
очень высокие прочностные показатели (особенно на изгиб и
растяжение), низкую теплопроводность. Кроме того, древесина
декоративна и экологически чиста. С другой стороны, древеси-
на обладает существенными недостатками. Она гигроскопична,
т.е. меняет свою влажность при изменении влажности воздуха,
и активно впитывает капельно-жидкую влагу. При этом изме-
няются размеры, плотность и прочность древесины. Влажная
древесина гниет. Кроме того, древесина — сгораемый материал.
Указанные недостатки в той или иной степени можно умень-
шить или ликвидировать специальной обработкой: пропиткой,
покрытием гидрофобизирующими и антисептирующими соста-
вами, применением огнезащитных лаков и красок.
Древесина анизотропный материал, т.е. ее свойства раз-
личны в разных направлениях. Так, например, при набухании
или усадке, вследствие изменения влажности, деформация по-
перек волокон на порядок больше, чем вдоль. Объясняется это
строением древесины. Она состоит из довольно крупных кле-
ток, имеющих вытянутую форму (длина клетки превышает ее
ширину в 5..10 раз) и расположенных преимущественно вдоль
ее ствола. Поэтому свойства древесины завися! от положения
древесных волокон (клеток) по отношению к действующему
фактору. При испытании древесины различают три направления
приложения внешних воздействий* вдоль волокон (торцовое
направление), поперек волокон перпендикулярно годовым сло-
ям (радиальное направление) и поперек волокон параллельно
годовым слоям (тангенциальное направление).
233
Показатели физике-механических свойств лесоматериалов
отличаются от показателей свойств образцов древесины, взятых
из этих материалов. Это объясняется тем, что в древесине встре-
чаются различные пороки (сучки, косослой, трещины, гниль и
др.), сильно снижающие, например, прочностные свойства.
Чтобы ликвидировать указанный недостаток, из древесины из-
готовляют клееные материалы (фанеру, плиты, деревоклееные
конструкции), приближая тем самым прочность изделий из де-
рева к прочности древесины без пороков
Для оценки качества древесины без учета влияния местных
пороков (сучки, гниль) используют так называемые малые чис-
тые образцы, вырезаемые из участков древесины, лишенных
пороков. Размеры и количество малых чистых образцов для раз-
личных испытаний древесины регламентированы ГОСТ 16483.0-
78*. Основные испытания древесины: определение влажности и
плотности, прочности в различных направлениях и твердости
Для определения указанных свойств древесины испытывают не
менее трех образцов и результаты испытаний рассчитывают как
среднее арифметическое значение результатов испытаний от-
дельных образцов.
Так как свойства древесины изменяются при изменении ее
влажности, для получения сопоставимых результатов численные
показатели свойств приводят к стандартной влажности, которая
как в международных стандартах ISO, так и в ГОСТах РФ ycia-
новлена 12 %
16.2. Влажность древесины
В древесине различают связанную (гигроскопическую) и
свободную (капиллярную) влагу.
Связанной называют в древесине воду, содержащуюся
в ее клеточных стенках. Эта вода поглощается древесиной непо-
средственно из воздуха Каждому сочетанию температуры и
влажности окружающего воздуха соответствует определенная,
так называемая равновесная влажность древесины. При изме-
нении содержания связанной воды происходит разбухание или
усушка древесины, изменяется ее плотность и прочность. Свя-
занная вода удаляется из древесины только сушкой
Свободная вода содержится в полостях клеток, сосу-
дах и межклеточных пространствах древесины Свободная влага
нс вызывает разбухания древесины, а только увеличивает се
плотность Эту влагу можно удалить из древесины механиче-
ским путем, например прессованием
234
В зависимости от влажности различают древесину:
• мокрую — длительное время находившуюся в воде, влаж-
ностью выше 100 %;
• свежесрубленную — влажностью 50... 100 %;
• воздушно-сухую — долгое время хранившуюся на воздухе,
влажностью 15...20 %\
• комнатно-сухую — влажностью 8... 12 %;
• абсолютно сухую ~ влажностью около 0 %.
Для получения сопоставимых данных о физико-механичес-
ких показателях древесины, зависящих от влажности, введено
понятие стандартная влажность древесины; как уже отмеча-
лось выше, ее значение установлено равным 12 %.
Определение влажности древесины — обязательное испыта-
ние, производимое одновременно с другими видами испытаний.
Существует несколько методов определения влажности древе-
сины; стандартный, по электропроводности, расчет равновесной
влажности по номограммам и др.
Стандартный метод (ГОСТ 16483.7-7!*) основан на непо-
средственном определении содержания влаги в образцах древе-
сины по потере ими массы при высушивании до постоянной
массы. Для этого испытания используют образцы в виде прямо-
угольных призм с основанием 20x20 мм и высотой вдоль воло-
кон 30 мм (допускается использование образцов и другой фор-
мы, в том числе и неправильной, объемом не менее 4...5 см3)
Подготовленные образцы помещают в заранее взвешенные
бюксы с притертыми крышками и взвешивают. Эти и все по-
следующие взвешивания производят с погрешностью не более
0,01 г. Двлее рассчитывают массу влажного образца т\ (г). Затем
образцы, находящиеся в бюксах со снятыми крышками, поме-
шают в сушильный шкаф при температуре (103 ±2) °C.
Первое взвешивание в процессе сушки проводят не ранее 6 ч
после начала высушивания (для древесины мягких пород) и не
ранее 10 ч (для древесины твердых пород). Затем взвешивание
повторяют каждые 2 ч. Высушивание считается законченным,
когда для каждого образца разность между результатами двух
последних взвешиваний будет не более 0,02 г.
После этого образцы охлаждают, помещая в эксикатор с гиг-
роскопичным веществом (например, безводным хлористым
кальцием), и взвешивают в бюксе с крышкой, рассчитывая мас-
су высушенного образца т? (г). Влажность образца древесины
(PT). % (с округлением не более 1 %), вычисляют по формуле
(3.8) (п. 3.4).
235
Влажность испытуемой древесины определяют как среднее
арифметическое значение результатов испытания не менее чем
трех образцов.
Метод определения влажности по электропроводности ос-
нован на изменении электропроводности древесины в зависи-
мости от ее влажности. Этот метод, относящийся к экспресс-
методам, обычно используют в производственных условиях, так
как для испытания требуется несколько минут.
Для испытания применяют прибор — электровлагомер, снаб-
женный двумя иглами-датчиками, которые погружают в древе-
сину на глубину 8 мм, пропуская через них электрический ток
Влажность (в диапазоне до 30 %) измеряют по шкале прибора с
погрешностью не более 1...1,5 % Недостаток этого метода в
том, что прибор дает возможность определить влажность только
в месте контакта иголок с древесиной, а не среднюю влажность
по сечению материала.
Расчет равновесной влажности по номограммам, применяе-
мый лишь для древесины со связанной влажностью, основан на
том, что связанная (или гигроскопическая) влажность древеси-
ны зависит от температуры и влажности окружающего воздуха.
Эти номограммы составлены на основании экспериментов. Обыч-
но используют номограмму равновесной влажности проф. Чу-
лицкого (рис. 16.1).
Дня определения влажности древесины по номограмме предва-
рительно определяют температуру и относительную влажность
воздуха в помещении, где хранится древесина, соответственно тер-
236
мометром и психрометром. Влажность воздуха можно также
определить по температуре сухого и влажного термометра с по-
мощью психрометрической таблицы. Затем на номограмме от-
кладывают значения температуры и влажности воздуха по соот-
ветствующим осям и находят точку с указанными координа-
тами. По наклонным линиям находят ближайшее к найденной
точки значение влажности древесины с погрешностью не более
0,5 %.
При оценке влажности древесины по номограмме равновес-
ной влажности достаточно достоверные результаты можно по-
лучить только в том случае, когда древесина долго находилась в
помещении с определенным температурно-влажностным режи-
мом (например, для изделий толщиной до 20 мм не менее 2..
3 сут) и приобрела равновесную влажность.
16.3. Средняя плотность древесины
Среднюю плотность древесины (ГОСТ 16483.1-84) опреде-
ляют на образцах с известной влажностью W в виде прямо-
угольных призм с основанием 20x20 мм и высотой вдоль воло-
кон 30 мин. Массу образцов определяют с погрешностью не
более 0,001 г, линейные размеры — штангенциркулем или мик-
рометром с погрешностью не более 0,05 мм. Объем 1-^ вычис-
ляют как произведение результатов измерения ширины, толщи-
ны и высоты, выраженных в долях кубического метра. Выразив
массу /Иц/ в кг, подсчитывают среднюю плотность p'J, (кг/м3)
древесины при влажности W по формуле
Р» =w(r/recT.
Среднюю плотность древесины определяют как среднее
арифметическое значение результатов испытаний не менее чем
трех образцов Поскольку плотность древесины зависит от
влажности, то для сравнения значений плотности различных
партий древесины полученные результаты всегда приводят к
стандартной влажности 12 % Для пересчета плотности древеси-
ны с влажностью до 30 % на плотность при стандартной влаж-
ности используют формулу
Рт=Р»-ь2,5(12-1К),
где W — влажность испытуемой древесины, %; р“ — средняя
плотность древесины при стандартной влажности, кг/м3.
237
16.4. Прочность древесины
Предел прочности при статическом изгибе. Для определе-
ния предела прочности древесины при статическом изгибе
(ГОСТ 16483.3-84) используют образцы в виде прямоугольных
призм сечением 20x20 мм и длиной вдоль волокна 300 мм.
Определение проводят на испытательной машине, позво-
ляющей развивать усилие 4...5 кН. Образец устанавливают на
две опоры, расположенные на расстоянии 240 мм одна от дру-
гой (рис. 16.2) таким образом, чтобы изгибающее усилие было на-
правлено по касательной к годичным слоям (изгиб тангенцивль-
ный). Усилие передается на центр образца через третью опору.
Радиус закругления у опор 30 мм.
Скорость нагружения образца (1350 + 150) Н/мин. Образец
доводят до разрушения и по шкале силоизмерителя машины оп
ределяют разрушающую нагрузку /^азр (Н) с погрешностью не
более 0,5 Н. Предел прочности при изгибе испытуемого образца
/?„ (МПа) вычисляют по формуле
С-ЗЯ/(2М!),
где I — расстояние между центрами опор, мм: b, h — соответст-
венно ширина и высота образца, мм.
Прочность испытуемой древесины находят как среднее
арифметическое значение результатов испытаний не менее чем
трех образцов.
Для пересчета предела прочности при изгибе на стандартную
влажность (12 %) используют следующую формулу:
к" +
где И7 — влажность древесины в момент испытаний, %; а — по-
правочный коэффициент, равный 0,04.
Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон.
Для определения предела прочности при сжатии древесины
16 2 Схема испытаний древе-
сины на статический изгиб
238
вдоль волокон (ГОСТ 16483.10-73*) используют образцы в виде
прямоугольных призм сечением 20x20 мм и высотой вдоль во-
локон 30 мм Перед испытанием вычисляют площадь попереч
ного сечения образца, измеряя его размеры с погрешностью не
более 0,1 мм
Образец помещают в приспособление для испытаний на
сжатие (рис, 16.3) и нагружают с такой скоростью, чтобы он
разрушился через (1,0+0,5) мин после начала нагружения. Испы-
тания проводят на машине, развивающей усилие 50 кН. Разру-
шающую нагружу измеряют с погрешностью не более 1 %.
Предел прочности образца древесины при сжатии вдоль во-
локон (МПа) при влажности IVопределяют по формуле
С ='0Г/5',
где F — разрушающая нагрузка, Н, 5 — площадь поперечного
сечения образца, мм2. Вычисления производят с округлением до
0,5 МПа.
Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон вы-
числяюг как среднее арифметическое значение результатов
испытания не менее трех образцов
239
Для пересчета предела прочности при сжатии вдоль на стан-
дартную влажность (12 %) используют следующую формулу:
Лй-О +«(»"-12)1.
где РИ — влажность Древесины в момент испытаний, %; а — по-
правочный коэффициент, равный 0,04,
Предел прочности при смятии поперек волокон. В том слу-
чае, когда сжимающая сила направлена перпендикулярно во-
локнам древесины, происходит смятие волокон, представляю-
щих собой полые трубочки (сосуды, клетки). При этом древе-
сина может уплотняться иногда до /} ...% начальной высоты
образца без видимого разрушения.
При построении диаграммы зависимости деформаций древе-
сины от приложенной силы (рис. 16.4) после некоторого прямо-
линейного участка, на котором деформация пропорциональна
приложенной силе, появляется криволинейный участок, когда
деформации начинают расти очень быстро. Точка перехода пер-
вого участка во второй называется пределом пропорционально-
сти, а значение напряжений, соответствующее этой точке, при-
нимают за условный предел прочности древесины при местном
смятии поперек волокон.
Древесину испытывают на смятие поперек волокон в ради-
альном и тангенциальном направлениях. У лиственных пород
240
предел прочности при смятии в радиальном направлении выше
в 1,5 раза, чем в тангенциальном; у хвойных же пород, наобо-
рот, прочность выше в тангенциальном направлении.
Испытания проводят на образцах в виде прямоугольных
призм с основанием 20x20 мм и длиной вдоль волокон 60 мм с
помощью машины, развивающей усилие 10 кН Образец во вре-
мя испытаний находится в приспособлении (рис. J6.5), позво-
ляющем измерять деформацию образца с помощью индикатора
4. Усилие на образец / передается через металлическую наклвд-
ку 2. Ширина рабочей площадки накладки, вдавливаемой в дре-
весину, 20 мм; ребра рабочей площадки закруглены (R =2 мм),
поэтому расчетная ширина площадки принимается 18 мм.
Перед установкой образца в приспособление измеряют его
ширину в средней части с погрешностью не более 0,1 мм. Затем
образец устанавливают так, чтобы деформирующее усилие было
направлено в заданном (радиальном или тангенциальном) на-
правлениях, а рабочая площадка металлической наклвдки рас-
полагалась по центру образца.
Затем образец начинают нагружать ступенчато с остановка-
ми через каждые 400 Н и снимая при этом каждый раз значения
деформаций по индикатору с погрешностью не более 0,05 мм.
Данные записывают по следующей форме:
Усилие F, Н ...... 400 800 1200 1600 2000 и т д
Деформация Д/. мм ....
Нагружение образца прекращают, когда деформации начи-
нают расти непропорционально и металлическая накладка вой-
дет в образец на 2. .4 мм. По полученным данным строят гра-
фик в координатах «усилие — деформация» (см рис 16 4), по
которому определяют усилие Р}СЧ, соответствующее пределу про-
порциональности. По найденному усилию рассчитывают услов-
ный предел прочности при смятии поперек волокон Яи'(МПа)
по формуле
Я?м= Ы186).
где Fyc4 — нагрузка, соответствующая условному пределу проч-
ности при местном смятии поперек волокон, Н; b — ширина
образца, мм; 18 — ширина рабочей площадки металлической
накладки, мм
Условный предел прочности при сжатии поперек волокон
(смятии) при стандартной влажности (12 %) определяют по фор-
муле
16- ЗЫ4
241
где a — поправочный коэффициент на влажность, равный для
всех пород 0.035, W — влажность древесины в момент испыта-
ний, %.
16.5. Твердость древесины
По степени твердости породы делят на гри группы: мягкие
(торцовая твердость 40 МПа и менее)- сосна, ель, кедр, липа,
осина, тополь; твердые (торцовая твердость 40,1...80 МПа): ли-
ственница, береза, бук. вяз, клен, ясень, яблоня, дуб; очень
твердые (торцовая твердость более 80 МПа), граб, кизил, сам-
шит, тис.
Твердость древесины определяют двумя методами: статиче-
ским и ударным. В обоих случаях твердость оценивают путем
вдавливания сферического индентора в испытуемую древесину.
Статический метод. Сущность метода заключается в опреде-
лении нагрузки, необходимой для внедрения сферического ин-
дентора в древесину на заданную глубину (ГОСТ 16483.17-81).
Испытания проводятся на образцах в виде прямоугольных призм
поперечным сечением 50x50 мм и длиной не менее 50 мм. При
этом необходимо указывать, твердость какой поверхности дре-
весины измеряют (торцовой, радиальной или тангенциальной),
так как значения твердости по разным поверхностям заметно
различаются (торцовая твердость выше на 30-40 % твердости
радиальной и ташенциальной)
Для испытания используют испытательную машину с наи-
большей предельной нагрузкой 50 кН и приспособление (рис.
16 6), состоящее из корпуса 3, внутри которого свободно дви-
жется пуансон / с наконечником, имеющим сферический ин-
дентор 4 с радиусом (5,6410,01) мм Глубина погружения ин-
ден гора фиксируется индикатором часового типа 2 с погреш-
ностью измерения не более 0,01 мм. .
Образец помещаю! в приспособление, располагая сфериче-
ский индентор на пересечении диагоналей верхней грани об-
разца. После чего приспособление устанавливают в испытатель-
ную машину и снимают показания с индикатора 2. Затем на
пуансон / подают нагрузку так, чтобы сферический индентор
вдавливался с постоянной скоростью (3...6 мм/мин) в древесину
В момент погружения индентора на глубину 5,64 мм измеряют
усилие по силоизмерителю испытательной машины
242
Рис. 16 6 Приспособление для определения
твердости древесины’
Рис |6.7 Прибор для определе-
ния ударной твердости:
Статическую твердость Hw (МПа) при влажности в момент
испытаний И-' вычисляют по формуле
Hw=F/nr2,
где F ~ нагрузка при вдавливании, Н, г — радиус полусферы
(при г = 5,64 мм nt2 = 100 мм2).
При необходимости статическую твердость Hw приводят к
стандартной влажности (12 %) по формуле
[|+о(>Г-12)],
где а — поправочный коэффициент, равный для всех пород 0,03;
W — влажность в момент испытаний.
Ударный метод. Сущность метода заключается в измерении
площади проекции отпечатка от удара шарика, свободно па-
дающего с заданной высоты, и вычислении ударной твердости,
как отношения потенциальной энергии шарика к площади про-
екции отпечатка.
Для испытаний используют образцы в виде прямоугольных
призм сечением 20x20 мм и длиной вдоль волокон 150 мм и
специальный прибор (рис. 16.7). Образец 5 с наложенной на
16*
243
него копировальной бумагой устанавливают на прибор и закре-
пляют устройством 4 для прижима образца. Стальной шарик 2
диаметром 25 мм пускают свободно падать через держатель 3.
Высота падения шарика 500 мм.
По образцу наносят три удара. Расстояние между центрами
отпечатков от ударов должно быть в пределах (40 + 5) мм. С ка-
ждого отпечатка снимают два размера d| и ф вдоль и поперек
волокон.
После этого определяют влажность древесины, взяв на части
испытанного образца длиной 100 мм, шириной 5 мм.
Ударную твердость /У**' (Дж/см2) образца при влажности И7
вычисляют по формуле
Ну - 4mgfi /(тЦ</2),
где т — масса шарика, кг; g — ускорение свободного падения,
м/с2; Л - высота падения шарика, .м; d2, — размеры отпе-
чатков, см.
Ударную твердость испытуемой древесины определяют как
среднее арифметическое значение результатов трех измерений
на одном и том же образце, выражая его с погрешностью не
более 0,01 Дж/см2.
Ударную твердость при стандартной влажности (12 %) вы-
числяют по формуле
где а — поправочный коэффициент на влажность для всех по-
род, равный 0,02; 1У - влажность древесины в момент испыта-
ний, %
Приведенная формула действительна при влажности древе-
сины 9 15 %
Контрольные вопросы
1. Почему при испытаниях древесины необходимо указывать, в каком на
правлении относительно волокон древесины будет приложена сила9 2. Что та
кое малые чистые образцы и отличается ли их прочность от прочности реальных
пиломатериалов9 3. По какой схеме испытывают древесину на изгиб? 4. Как
определяется предельная нагрузка на образец при определении прочности дре
весины при смятии9 5. В чем разница испытания древесины на твердость стати-
ческим и ударным способами9
ГЛАВА 17 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
17.1. Общие сведения
Металл в строительстве применяют в основном в виде изде-
лий из стали: стальные профили для металлических конструк-
ций, прутковая сталь и проволока для армирования бетона,
стальные трубы и т.п.
Сталь представляет собой сплав железа с углеродом (до 2 %)
и другими элементами. По составу различают углеродистые
стали, стали, содержащие помимо углерода лишь небольшое ко-
личество природных примесей (кремния, марганца, серы, фос-
фора и др.), и легированные, содержащие определенное коли-
чество легирующих (улучшающих свойства) добавок.
В строительных лабораториях чаще всего испытывают арма-
турные стали. Арматуру для бетона классифицируют по сле-
дующим признакам:
• технологии изготовления - горячекатаная стержневая ар-
матура и холоднотянутая проволочная арматура; к стерж-
невой арматуре относят сталь любого диаметра и профиля
независимо от того, поставляется ли она в виде прутков
или в мотках;
• профилю поверхности — арматура периодического профи-
ля и гладкая;
• условиям применения - арматура для армирования обыч-
ных железобетонных конструкций и арматура для предвари-
тельно-напряженных конструкций (напрягаемая арматура).
Стержневая арматурная сталь (ГОСТ 5781-82*), выпускае-
мая диаметром от 6 до 80 мм, делится на горячекатаную гладкую
класса А-1 и горячекатаную периодического профиля классов А-11;
А-Ill; A-1V; A-V; А-VI (табл. 17.1).
Сортамент стержневой арматуры построен по номинальным
диаметрам стержней </н. Номинальный диаметр rfH стержней
гладкого профиля равен фактическому </ф, а стержней периоди-
ческого профиля — диаметру одинакового с ним по площади
поперечного сечения гладкого стержня
В процессе термообработки стали на стержнях могут оста-
ваться термически не упрочненные концы длиной до 100 мм.
Такие концы, обычно отмеченные красной краской, при испы-
тании арматуры не используют.
Холоднотянутую проволочную арматуру по форме сечения
выпускают круглой гладкой классов В-1 и В-11 и периодическо-
245
Таблица 171 Характеристика наиболее применяемых классов
стержневой арматурной стали (ГОСТ 5781—82*)
£5 S.^ I g 5 n 8 &
Диаметр dH а' Jg 8Е j| h h X u - p S 8 g§ s 5 « 2 S “ >•
А24-0 А-1 Круглая гладкая СтЗ 6 .40 235 375 25 180°, C=0,5J
A300 Периоди- ческого профиля Ст5 18Г2С 8 40 40 .80 294 490 19 180”; C=3d
АсЗОО Ао-11 Тоже югт 10 32 294 441 24 180°, C=ld
A4G0 А—1(1 Периоди- ческого профиля 25Г2С 35FC 6. 40 392 590 14 90°, C=3d
А600 А-IV Тоже 20ХГ2Ц 80С 10 22 10 18 590 883 6 45°; C=5d
А800 23Х2Г2Т 10 22 785 1030 7 45°, C=5d
А1000 A-VJ 22Х2Г2АЮ 22Х2Г2Р 20Х2Г2СР 10 ..22 980 1230 6 45»; C=5d
Примечание С — толщина оправки, d — диаметр арматурного стержня
го профиля — холодно-сплющенную — классов Вр-I и Вр-П;
буква «р» в обозначении указывает, что проволока рифленая.
Механические свойства арматурной проволоки одного класса
зависят от ее диаметра; с увеличением диаметра снижается проч-
ность и возрастает относительное удлинение (табл. 17.2).
Поскольку при изготовлении железобетонных конструкций
арматуру приходится загибать в холодном состоянии, а в самих
Таблица 172 Механические свойства стальной арматурной проволоки
Класс Диаметр, Временное Предел тельное Число пере- гибов (при диаметре 30 мм) Угол загиба, град, С-диа- метр валика, мм. (!- диаметр
MM МПа"™ МПа I при разры- ве, %
B-I Bp-1 B-ll Bp-11 3, 4, 5, 3, 4, 5, 3 8 3 8 850 550 550 525 1900.1400 1800 1300 Не нормируется 1489.1137 1 4..6 1440 ..1040 4 6 4 5 9 3 4 180»; C=5d 180”, C=5rf
246
конструкциях арматура работает на растяжение, то стержневую
и проволочную арматуру испытывают: на растяжение для уста-
новления временного сопротивления разрыву, предела текуче-
сти и относительного удлинения при разрыве; на загиб в холод-
ном состоянии; на перегиб (для проволоки диаметром до 8 мм).
Кроме того, в строительных лабораториях определяют твердость
металлов.
17.2. Прочность и относительное удлинение при растяжении
Сталь обладает свойствами упругонластичиых тел, для кото-
рых характерно наличие как упругих (обратимых), так и пласти-
ческих (необратимых) деформаций при испытании на растяже-
ние.
Стали различных марок проявляют упругие и пластичные
свойства в разной степени Так, малоуглеродистые стали СтО. .
СтЗ обладают заметной пластичностью и большим удлинением
при разрыве, в то же время высокоуглеродистые и легирован-
ные стали малопластичны и имеют небольшие удлинения при
разрыве.
На диаграмме деформация - напряжение при испытании
сталей па растяжение (рис. 3.8, б) видно, что вначале деформа-
ции пропорциональны напряжению (участок о—а). Максималь-
ное напряжение, при котором сохраняется эта зависимость, на-
зывается пределом упругости сту По достижении определенно-
го напряжения, называемого пределом текучести от, материал
начинает интенсивно деформироваться (течь) без заметного
увеличения напряжений (участок б—в) Эти деформации — пла-
стические. По достижении определенною значения деформации
процесс течения материала прекращается — материал как бы
вновь приобретает прочность Напряжения в материале растут
(участок в—е) вплоть до значения си, при котором материал раз-
рушается Значение оп, являющееся пределом прочности, у ме-
таллов называют временным сопротивлением разрыву Дефор-
мации, соответствующие временному сопротивлению разрыву,
называются относительным удлинением при разрыве.
При испытании стали на растяжение определяют предел те-
кучести ст, временное сопротивление разрыву ов и относитель-
ное удлинение при разрыве е. Испытания образцов стальной
арматуры проводят на разрывных и универсальных испытатель-
ных машинах разных систем, которые должны обеспечивать,
точное центрирование оси образца относительно направления
247
нагрузки; плавное возрастание нагрузки без толчков и пульса-
ции, возможность приостановки нагружения с точностью до
одного деления шкалы нагрузки и сохранения показания на-
грузки в течение 30 с; возможность измерения деформаций об-
разца.
Подготовка образцов. Для испытаний на растяжение при-
меняют образцы арматурной стали круглые, гладкие или перио-
дического профиля с необработанной поверхностью диаметром
от 3 до 90 мм. Обшую длину образцов арматуры назначают с
учетом рабочей длины, которая должна сосгавлять не менее
200 мм для образцов диаметром до 20 мм и не менее 10Д (где d —
диаметр образца) для образцов диаметром свыше 20 мм. На-
чвльную площадь поперечного сечения 5Ь (мм2) необработан-
ных образцов арматуры определяют в зависимости от их массы
т (г) и длины I (мм) по формуле
5b = «»/(р0,
где р — плотность стали, равная 7,85-10-3 г/мм3.
Если образцы диаметром от 3 до 40 мм обточены или они
круглые и гладкие, то площадь поперечного сечения арматуры
определяют по фактическому диаметру образна Для этого диа-
метр измеряют в трех местах по длине образца- в середине и по
концам рабочей части, в каждом месте в двух взаимно перпен-
дикулярных направлениях. Площадь поперечного сечения So
находят по среднему значению диаметра. Фактические диамет-
ры образцов арматурной стали определяют с погрешностью не
более 0,1 мм; начальную и конечную рабочие длины образцов —
с погрешностью нс более 0,5 мм.
Массу образцов арматурной стали периодического профиля
для расчета диаметра вычисляют с различной степенью точно-
сти в зависимости от диаметра- для стали диаметром до 10 мм —
с погрешностью не более 1 г; диаметром от 10 до 20 мм — не
более 2 г; диаметром более 20 мм — не более 10 г.
Образцы арматурной стали, имеющие искривления, трещи-
ны расслоения, вмятины, а также другие поверхностные дефек-
ты, не испыгывают, они подлежат замене. Испытания арматур-
ной стали считают недействительными при разрыве образца в
захватах испытательной машины или по разметочным кернам
(рискам) на рабочей длине образца В таком случае испытания
повторяют на вновь подготовленных образцах из той же партии.
Определение предела текучести (физического). Наименьшее
напряжение, при котором образец деформируется без видимого
248
увеличения нагрузки, называют пределом текучести Этот пока-
затель определяют для арматуры из низкоуглеродистых сталей.
При испытании образец арматурной стали закрепляют в за-
жимах машины и после ее включения следят за показаниями
стрелки силоизмерителя. По достижении металлом предела те-
кучести (деформация происходит без увеличения нагрузки)
стрелка силоизмерителя останавливается, а затем вновь начина-
ет перемещаться. В момент остановки стрелки нагрузку фикси-
руют, принимая ее за нагрузку, соответствующую пределу теку-
чести (физическому) ст (МПа), который вычисляют с погреш-
ностью не более 5 МПа по формуле
Пт = Pt/S0,
где F1 — нагрузка, соответствующая началу текучести, Н; 5ц —
начальная площадь поперечного сечения образца в рабочей час-
ти, мм2
Определение временного сопротивления. Временное сопро-
тивление характеризует напряжение, соответствующее наиболь-
шей нагрузке которая предшествует разрушению образца.
При испытании для определения временного сопротивления
сгв образец растягивают под действием плавно возрастающей на-
грузки до разрушения, при этом по силоизмерителю фиксируют
максимальную нагрузку Fmax. предшествующую разрушению.
Временное сопротивление определяют с погрешностью не более
5 М Па по формуле
°т= ^niax/^O-
Определение относительного удлинения после разрыва. От-
ношение приращения расчетной длины образца к ее первона-
чальной длине называют относительным удлинением.
Относительное удлинение после разрыва е определяют на
начальной расчетной длине образца /о, в пределах которой про-
изошел разрыв Начальную расчетную длину образца 4) прини-
мают равной: для арматурной стали диаметром до 10 мм —
100 мм, для стали большего диаметра — равной пяти диаметрам.
При испытании горячекатаной арматурной стали классов А-I и
А-Ш диаметром 6...9 мм начальную расчетную длину принима-
ют также равной пяти диаметрам.
Для определения приращения при разрыве образцы (рис
17.1, о) перед испытанием размечают на длину несколько боль-
шую, чем их рабочая длина. Разметка производится на п равных
частей с помощью рисок, наносимых керном, делительной ма-
249
Рис 17 1 Образцы арматурной стали при определении относительного удлине-
ния после разрыва
шиной или иным способом. Расстояние между рисками прини-
мают для стержней диаметром 10 мм и более не больше их диа-
метра, для стержней диаметром менее 10 мм — не более 5 мм.
Число интервалов, соответствующее начальной расчетной
длине образца fa, обозначают п Если число интервалов получа-
ется дробным, п округляют до целого числа в большую сторону.
После разрыва образца полученные половинки тщательно
складывают вместе так, чтобы их оси образовали одну прямую
линию Если между сложенными концами половинок имеется
зазор, получившимся в результате выкрашивания металла при
испытании или других причин, то зазор включают в длину рас-
четной (конечной) части образца после разрыва. От места раз-
рыва в одну сторону откладывают п/2 интервалов и ставят метку
а. Дробную величину п/2 округляют до целого числа в большую
сторону. Участок оз места разрыва до первой риски принимают
для расчета за полный интервал От метки а откладываюг в сто-
рону разрыва п интервалов и ставят вторую метку Ь. Длила от-
резка ab будет составлять конечную расчетную длину стержня /к.
В том случае, если место разрыва будет ближе, чем величина
п!2. к краю захвата машины, то конечную расчетную длину об-
разца /к, полученную после разрыва, определяют следующим
образом (рис 17 1,6) Устанавливают число интервалов от места
разрыва до крайней риски q и обозначают его т/2 Затем оз-
ючки q к месту- разрыва откладывают т интервалов и ставят
метку с. После этого от метки с откладывают (л/2 tn/2) интерва-
лов и ставят метку с. Конечную расчетную длину образца /к в
этом случае вычисляют по формуле
/к = с<?+2се,
где cq и се — длины участков образна соответственно между
метками с и q и с и е.
Если разрыв происходит на расстоянии от захвата меньшем,
чем длина двух интервалов, расчетную длину нельзя точно оп-
ределить, для этого необходимо провести повторное испытание.
Определив конечную длину /к, находят относительное удли-
нение Е (%)’
е=[(4-4>)//о]1ОО,
где /р и /к соответственно начальная и конечная расчетная длина
образца, мм
17.3. Твердость стали
Твердость стали определяют чаще всего методами Бринелля
или Роквелла, реже методом Виккерса.
Метод Бринелля. Определение твердости по методу Бринел-
ля основано на вдавливании в предварительно отшлифованную
поверхность испытуемого материала под определенной нагруз-
кой стальною закаленного шарика. По размеру полученного на
испытуемом материале отпечатка судят о его твердости.
Для испытания твердости стали по метолу Бринелля приме-
няют приборы (рис. 17.2) с пределами измерений от 8 до 450
единиц. Испытуемый образец помешают на столике /, подвиж-
но закрепленном на станине прибора. Система рычагов 4, 5, 6
передает многократно увеличенную нагрузку от груза 7 к шари-
ку 2, вдавливаемому в образец. Шарик подрессорен пружиной
3. При передаче нагрузки поворачивается эксцентрик 8 и сраба-
тывает звонок 9, показывающий, что нагрузка доспи ла задан-
ного предела.
Диаметры стальных шариков, вдавливаемых в испытуемый
материал, устанавливают в зависимости от прилагаемой нагруз-
ки. Так, при диаметре 2,5 мм нагрузки на стальной шарик со-
ставляют 625 и 1875 Н; при диаметре 5 мм - 2,5 и 7,5 кН, при
диаметре 10 мм — 10 и 30 кН. Для испытания стали обычно
применяют стальные шарики диаметром 10 мм при нагрузке
30 кН.
251
Рис. 17 2 Схема прибора Бринелля’
/ — столик, 2 — шарик. 3 — пружина, 4—6 — рычаги.
Рис |7 3 Отсчетный микро-
Величину полученного на образце стали отпечатка измеряют
отсчетным микроскопом с ценой деления 0,05 мм и с полем
зрения не менее 6,5 мм. Некоторые типы приборов снабжены
проекционным устройством, которое позволяет измерять диа-
метр отпечатка на экране.
Отсчетный микроскоп (рис. 17.3) состоит из корпуса 4, за-
канчивающегося внизу упором 1, и тубуса 7, вставленного во
втулку 6 корпуса. Тубус вверху заканчивается окуляром 8, а вни-
зу — объективом 3 Чтобы определить размер отпечатка, мик-
роскоп устанавливают на поверхность испытанного материала
так, чтобы отверстие в упоре микроскопа располагалось кон-
цеитрично с отпечатком. Окно 2 поворачивают в направлении
источника света и, вращая винт 5, добиваются резкого изобра-
жения поверхности отпечатка. Встроенную в микроскоп опти-
ческую шкалу настраивают вращением обечайки окуляра 8
Для испытания применяют образны стали толщиной не ме-
нее чем 10-кратная глубина отпечатка. У отобранных для испы-
тания образцов шлифовальным кругом или напильником так
обрабатывают поверхность, чтобы края отпечатка были доста-
точно отчетливы для измерения его диаметра. Для испытания
252
нельзя применять образцы, имеющие на поверхности окалину
или другие посторонние вещества. Образец во время испытаний
не должен прогибаться и смещаться.
Подготовленный образец стали закрепляют на столике 7 (см.
рис. 17.2) и включают прибор, постепенно прилагая нагрузку.
Время выдержки при полной нагрузке 10 с. Диаметр отпечатка
измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях. За
диаметр принимают его среднее арифметическое значение, при
этом разность измерений диаметров одного отпечатка не долж-
на превышать 2 % меньшего из них.
По диаметру отпечатка определяют его площадь. Число
твердости по Бринеллю НВ вычисляют путем деления нагрузки
f(H) на площадь поверхности сферического отпечатка 5 (мм2)
по формуле
/да=2IO’1,
где D — диаметр шарика, мм; d — диаметр отпечатка, мм.
Метод Бринелля применяют для сталей, твердость которых
не более 450. Между твердостью по Бринеллю и пределом проч-
ности стали о существует зависимость: о==0,ЗбНВ, справедли-
вая для сталей с содержанием углерода до 0,8 %.
Метод Роквелла. Определение твердости по Роквеллу осно-
вано на вдавливании в испытуемый материал алмазного конуса
с углом при вершине 120° или стального шарика диаметром
1,588 мм. Шарик или алмаз вдавливаются в образец под дейст-
вием двух последовательно прилагаемых нагрузок: предвари-
тельной Fq = 100 Н и обшей /\ равной сумме предварительной и
основной F= /й+ F, (основная нагрузка Fj составляет 0.6; 1 или
1.5 кН).
Конструкции приборов Роквелла и Бринелля аналогичны —
в приборе Роквелла также используется рычажная система на-
гружения. Плавность подачи нагрузки достигается с помошью
масляного тормоза
Глубину вдавливания шарика или конуса измеряют по шка-
ле индикатора, установленного на приборе. Индикатор снабжен
тремя шкалами А, В и С, соответствующими различным услови-
ям испытаний (шкалы А и С служат при испытании алмазным
конусом при основной нагрузке F| соответственно 0,6 и 1.5 кН,
а шкала В — при испытании стальным шариком при нагрузке
1 кН). Глубину вдааливания по индикатору определяют с по-
грешностью не более 0,01 мм.
253
Рис 174 Схемы определения
твердости стали по Роквеллу.
При определении твердости по
Роквеллу (рис. 17.4) сначала ис-
пытуемый образец подвергают дей-
ствию предварительной нагрузки Fe„
замеряя глубину погружения нако-
нечника йо, затем плавно (в течение
3...6 с) подают основную нагрузку F\
и замеряют глубину погружения на-
конечника й при полной нагрузке
F=F() + Fi. Испытания проводят не
менее чем в трех точках образца. Зна-
чение твердости вычисляют по фор-
мулам HR - (100 - е) — для шкал А и
С; HR = (130-е) — для шкалы В.
Значение параметра е вычисляют по формуле е= (й - fie)/0,002.
Число твердости по Роквеллу отвлеченное; перед числом
ставят знак HR с добавлением обозначения шкалы (А, Вили С),
по которой производилось испытание (например, HRB 110)
17.4. Технологические испытания арматурной стали
Технологическими испытаниями устанавливают способность
арматурной стали воспринимать деформации без нарушения це-
лостности, т.е. без появления в ней трещин, надрывов, рас-
слоений. От ранее рассмотренных механических испытаний тех-
нологические отличаются тем, что при испытании не определя-
ют усилия для осуществления той или иной деформации. Для
арматурной стали технологические испытания включают в себя
испытание прутковой арматуры на загиб и арматурной проволо-
ки на перегиб.
Испытание на загиб- Арматура для железобетонных конст-
рукций должна иметь на концах крюки с углом загиба до 180° и
отгибы по длине арматуры на 45 и 90°. Поэтому арматурную
сталь подвергают испытанию на холодный загиб.
Для испытания образцы арматурной стали подвергают хо-
лодному загибу на гидравлическом прессе по схеме, представ-
ленной на рис. 17.5, а На нижней плите 1 пресса устанавливают
две опоры 2, в верхней части которых вращаются два ролика 3
Ролики могут лежать в цилиндрической выточке в верхней час-
ти опор или быть насаженными на ось. Образец 4 кладут на
опоры 2. Нагрузка на образец передается оправкой 6, точно ус-
тановленной посередине между опорами.
254
Рис. 17 5 Испытание арматурной
стали на холодный загиб:
на 180’ иокруг оправки, г - загиб
Ширина оправки и опор должна быть больше ширины об-
разца. Толщину оправки устанавливают в соответствии со стан-
дартом или принимают равной двум диаметрам (толщинам) ис-
пытуемого образца. Длину образца, отпиливаемого от прутка
испытуемой арматуры, находят по формуле L = 5d+ 150 мм, где
d ~ диаметр прутка, мм. В зависимости от угла и способа загиба
испытания могут быть следующих типов.
Испытание на загиб до заданного угла а приводят таким
образом Образцы кладут на ролики опор, раздвинутых на рас-
стояние С+2, Id, где С - толщина оправки. Оправку помешают
на середину образца (рис. 17.5, а) и плавно увеличивают нагруз-
ку на образец до тех пор, пока угол загиба не достигнет звдан-
ной величины о. (рис. 17 5,6).
Испытание на загиб до параллельности сторон (на угол
180е) проводят после предварительного загиба по вышеописан-
ной схеме до угла не менее 150®. Затем образец догибают на
прессе до параллельности его стороне прокладкой, толщина ко-
торой равна толщине оправки (рис. 17.5, в)
Испытание на загиб вплотную (рис. 17 5, г) также состоит из
предварительного загиба образца на угол не менее 150° и после-
дующего догиба сторон образца до их плотного соприкосновения.
При всех вариантах испытаний нагрузку подают плавно до
заданного угла загиба образца, затем образец снимают с пресса
и осматривают Если при загибе не обнаружено трешин, надры-
вов, изломов и расслоений, сталь считается выдержавшей испы-
тание на холодный загиб.
Возможен и другой вариант испытаний на холодный загиб,
когда определяется минимальный угол загиба, при котором на-
чинается разрушение образца.
255
Рис 17.6. Прибор НГ-1-2 для
определения числа перегибов про-
волоки
/ — улоры. 2 — щеки тисков, 3 — ры~
Испытание на перегиб. Арматурную проволоку испытывают
на приборе НГ-1-2 (рис. 17.6), представляющем собой неболь-
шие настольные тиски, укрепляемые на прочном деревянном
столе. Левая часть тисков 2 закреплена неподвижно, а правая
перемешается посредством поворотного винта 7. В тиски встав-
ляются сменные губки 5 соответствующего профиля (радиуса
закругления /?) и закрепляются штифтами 6. Поводки 4, размер
и высота установки которых зависят от диаметра испытуемой
проволоки (табл. 17.3), укрепляются в прорези рычага 3. В по-
водки вставляют верхний конец образца проволоки. Высоту ус-
тановки поводка определяют по шкале, нанесенной на рычаге
рядом с прорезью Над прорезью находится отверстие для уста-
новки натяжного приспособления (для натяжения проволоки
малого диаметра) Рычаг может отклоняться вручную в обе сто-
роны на угол 90°; в вертикальном положении он фиксируется с
помощью шарика, западающего в конусообразное углубление в
конпе вилки рычага.
Т а б л и и а 173 Зависимость размеров поводка и губок
от диаметра проволоки
Диаметр пропоио- Радиус закругления губок К. мм Диаметр отверстий поводка, мм Расстояние
а ь
3 3,5 7,5 4 1.7 25
3 5 4 10 5 2.0 35
4 5 10 6 2,0 35
5. 6 15 7 2,8 50
6 .7 15 8 2.» 50
256
При проведении испытаний образец ^длиной 100... 150мм
зажимают в губках 5 радиусом R; верхний конец образца про-
пускают через соответствующее по размеру отверстие поводка 4
Губки и поводок подбирают в зависимости от диаметра прово-
локи по табл. 17.3. Перегиб проволоки осуществляется поворо-
том рычага до упора. Число перегибов фиксируется счетчиком.
Испытание проволоки на перегиб производят с равномерной
скоростью, равной 60 перегибам в минуту. При этом первым
перегибом считается загиб образца на 90° вправо; вторым — раз-
гиб образца до начального положения и загиб его на 90° влево;
третьим — разгиб образца до начального положения и загиб его
снова на 90° вправо и т.д. до разрушения образца. Последний
перегиб, на котором произошло разрушение образца, в расчет
не принимают.
Контрольные вопросы
1. Кик определяют номинальный диаметр стержней периодического про-
филя’' 2. Каким пилам испытаний подвергают стержневую арматуру и арма-
турную проволоку’ 3. Какая нагрузка фиксируется при определении предела
текучести и при определении временного сопротивления растяжению’ 4. Как
рассчитывают относительное удлинение арматуры при растяжении’ 5. В каких
единицах выражается твердость металлов’ 6. Что служит критерием качества
арматурной стали при испытании на загиб? 7. В каких единицах оценивается
качество проволоки при испытании на перегиб’
ГЛАВА 18 БИТУМЫ, БИТУМНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПЛАСТМАССЫ
И ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
18.1. Строительные битумы
Общие сведения. Битумы — наиболее распространенный вид
органических вяжуших веществ, характеризующихся высокой
адгезией (приди паемостью) к другим строительным материвлам,
водостойкостью и водонепроницаемостью. В зависимости от
области применения различают кровельные, дорожные и строи-
тельные битумы.
Битумы — остаточный продукт при получении из нефти го-
рючих (бензин, керосин и т.п.) и смазочных (минеральные мас-
ла) материалов Природные битумы и асфальтовые породы так-
же образовались как остаток при естественной перегонке нефти,
вытекающей на поверхность земли, и последующего окисления.
В состав битумов входит сложная смесь высокомолекуляр-
ных углеводородов и их неметаллических производных в виде
I7 - 3644
257
твердых частиц, смол и масел. По строению битумы представ-
ляют собой коллоидные системы, в которых мельчайшие твер-
дые частицы находятся во взвешенном состоянии в среде вязких
масел. Масла обеспечивают битуму гидрофобность и пластич-
ность при положительных температурах, смолы — адгезионные
свойства, а асфальтены — твердость и теплостойкость. От соот-
ношения этих трех компонентов зависят свойства битума.
На свойства битума сильно влияет температура. С повыше-
нием температуры твердые битумы постепенно размягчаются и
превращаются в вязкие жидкости, а при понижении — перехо-
дят в твердое хрупкое состояние, т.е битумы термопластичны. Би-
тумы хорошо растворяются в большинстве органических раство-
рителей, особенно в углеводородах (бензине, керосине и т.п.).
Аморфное строение и сложный состав битумов предопреде-
ляют методы оценки их свойств. Чтобы определить марку биту-
ма, необходимо провести четыре различных испытания: опреде-
лить твердость, растяжимость, температуру размягчения и тем-
пературу вспышки.
В табл. 18.1 приведены требования по трем первым показа-
телям для определения марки битумов.
Твердость битумов. Твердость определяют по глубине про-
никновения в битум иглы на стандартном приборе —
пенетрометре — при температуре 25 °C в течение 5 с.
Пенетрометр (рис. 18 1) состоит из металлического штатива
9 с подставкой 77, на которой размешен столик 7, регулируе-
Таблица 181. Физико-меха. нические свойства нефпших битумов
Марка битуыэ Температура размягче- ния. °C, нс ниже Растяжимость при 25 “С. см, не менее Глубина проникания иглы при 25 "С. 0.1 мм
Строительные битумы (ГОСТ 6617)
БН-50/50 5С 40 41 60
БН-70/30 70 2!..40
БН-90/10 90 1 5. 20
Кровельные битумы (ГОСТ 9548)
БнК-45/180 40. 50 Не нормируется 140. 220
БНК-45/190 40. .50 Тоже 160...220
БНК-90/40 85 95 35 45
БНК-90/30 85.. 95 25.. 35
Дорожные битумы (ГОСТ 22245)
БНД-200/300 35 Нс нормируется 201 300
БНД-130/200 39 65 131 200
БНД-90/130 43 60 91..130
БНД-60/90 47 50 61 ..90
БНД-40/60 51 40 40.60
258
мый по высоте. На штативе помеща-
ется кронштейн 8, в нижней части
которого находится зажимное уст-
ройство 3. Верхняя часть кронштей-
на снабжена циферблатом 5 со
стрелкой 6, которая передвигается
вверх и вниз в зависимости от дви-
жения штанги 7. К штанге сбоку
прикреплена зубчатая рейка, которая
через шестерню приводит в движе-
ние стрелку 6. Конец штанги упира-
ется в верхнюю часть иглодержателя
4, в нижней части которого укрепле-
на игла 2. Иглодержатель с Г]?узом и
иглой весит 100 г При нажатии на
кнопку зажимного устройства 3 иг-
лодержатель с иглой может свободно
перемешаться под действием собст-
венного веса. Внизу штатива распо-
ложено зеркало 10, позволяющее точ-
но устанавливать конец иглы над поверхностью битума.
Циферблат пенетрометра градуирован таким образом, что Г
шкалы циферблата соответствует погружению иглы на 0,1 мм.
Иглу пенетрометра длиной 50,8 мм, диаметром 1 мм, изго-
товленную из нержавеющей стали, тщательно полируют. Ниж-
няя часть иглы длиной 6,35 мм заточена на конус; диаметр
нижнего конца иглы 0,15 мм. Перед испытанием пробу битума
обезвоживают, расплавляя его на песчаной бане и выдерживая
до прекращения вспенивания. Затем расплавленный битум за-
ливают в медную или латунную чашку слоем высотой не менее
35 мм. После охлаждения битума до температуры 18.. 22 "С чаш-
ку с битумом помещают в термостат при температуре (25 ±
±0,5) °C и выдерживают в нем 1 ч до испытания. Затем чашку с
образцом битума вынимают из термостата и переносят в пло-
ский сосуд (кристаллизатор), наполненный водой температурой
25 °C, который ставят на столик 1 пенетрометра
Острие иглы подводят к поверхности битума. Для более точ-
ного фиксирования момента соприкосновения иглы с битумом
на него можно положить кусочек тонкой белой бумаги. Затем
штангу 7 подводят к верхнему краю иглодержателя, а стрелку на
циферблате ставят на нулевую отметку. Нажимая на кнопку за-
жимного устройства 3, включают секундомер. Через 5 с кнопку
17*
259
отпускают. После этого штангу 7 вновь опускают до сопри-
косновения с иглодержателем. При этом стрелка на циферблате
пенетрометра покажет глубину погружения иглы (в 0,1 долях
мм).
После каждого погружения иглу протирают бензином и тща-
тельно вытирают насухо.
Испытание выполняют три раза в разных точках поверхно-
сти образца битума, отстоящих не менее чем на 1 см от краев
чашки и одна от другой. Среднее арифметическое ]зезультатов
трех определений дает значение глубины погружения иглы для
данной пробы битума. Расхождение между результатами парал-
лельных погружений не должно превышать 5 % от величины
меньшего из них.
Растяжимость. Способность битумов под влиянием растяги-
вающей силы удлиняться без нарушения сплошности (т.е. без
образования трещин и разрывов) называется растяжимостью.
Это свойство имеет большое значение в тех случаях, когда би-
тум используют для создания непроницаемых покрытий (на-
пример, гидроизоляционных). Поэтому при прочих равных по-
казателях предпочтение отдается битумам с большей растяжи-
мостью
При определении растяжимости измеряют предельные де-
формации битумных образцов-восьмерок, растягиваемых с по-
стоянной скоростью 5 см/мин при температуре 25 °C Для испы-
тания применяют прибор — дукгилометр
Дуктилометр (рис 18.2, а) представляет собой пластмассо-
вый или деревянный ящик 1, обитый изнутри оцинкованной
жестью. Образцы-восьмерки 5 в захватах устанавливают одним
концом на неподвижной опоре б, а другим — на подвижных са-
Р и с 18 2. Определение растяжимости битума
260
лазках 3. При включении электродвигателя 8 начинает вращать-
ся винт 2. Гайка 4, установленная на винте и прикрепленная к
подвижным салазкам, при вращении винта движется по нему
вместе с салазками. При этом образцы начинают растягиваться.
На противоположной от винта стороне вдоль ящика установле-
на металлическая линейка 10, по которой с помощью стрелки 9,
закрепленной на салазках, можно фиксировать растяжение.
Образцы-восьмерки изготовляют в латунных или медных
разборных формах (рис. 18.2, б). Пробу битума расплавляют в
фарфоровой чашке, процеживают через сито № 05 (50 отв/см2) и
хорошо перемешивают. Форму в собранном виде помешают на
металлическую пластинку, которую предварительно вместе с
боковыми частями формы с внутренней стороны покрывают
смесью талька и глицерина состава 1:3 во избежание прилипа-
ния к ним битума.
Расплавленный битум наливают в формы от одного конца к
другому с некоторым избытком. После охлаждения до ]8...22°С
избыток битума срезают горячим острым ножом и образец по-
мещают на 1,5 ч в термостат при температуре (25 ±0,5) °C.
В дуктилометр наливают воду темпе|эатурой (25 ± 0,5) °C с
таким расчетом, чтобы она покрывала формы с битумом не ме-
нее чем на 25 мм. Образцы, прошедшие термостатирование, по-
мещаю! в прибор, закрепляя формы на штифтах неподвижной
опоры 6 и салазок 3. При этом боковые части форм должны
быть сняты. Вода в дуктилометре нужна не только для поддер-
жания температуры во время испытаний, но и для того, чтобы
битумы, имеющие большую растяжимость и вытягивающиеся
при испытании в тонкую нить, не рвались под действием собст-
венного веса (плотность битумов 0,8. .1,1 г/ем3 близка к плотно-
сти воды и поэтому битумы в воде находятся практически во
взвешенном состоянии).
Образец, установленный в дуктилометр, подвергают растя-
жению со скоростью 5 см/мин. По линейке 10 измеряют удли-
нение образца в сантиметрах в момент разрыва. Определение
проводят на трех образцах. За растяжимость данной пробы би-
тума принимают среднее арифметическое значение трех опреде-
лений
Температура размягчения. Переход из твердого состояния в
жидкое у битумов, имеющих сложный состав и аморфное
строение, происходит не так, как у однородных кристалличе-
ских веществ при определенной температуре, называемой тем-
пературой плавления, а постепенно, в довольно большом интер-
261
Рис. 18 3 Определение температуры
размягчения битума по методу «Коль-
цо и Шар»
в мпмент размягчения битума, / — стакан,
2—4 — диски, 5 — термометр, 6 — стержни
вале температур. Поэтому при испытании битумов определяют
температуру их размягчения. Момент размягчения фиксируют
специальными приборами по появлению у битума свойств жид-
кого тела. Температура размягчения — условная величина, за-
висящая не только от качества битума, но и от метода ее опре-
деления По ГОСТ 6617-76* температуру размягчения битума
определяют по методу «Кольцо и Шар» (КиШ).
Прибор для определения температуры размягчения по мето-
ду КиШ (рис. 18.3, а) состоит из трех металлических дисков 2,3
и 4, укрепленных на определенном расстоянии один от другого
с помощью металлических стержней 6. Два нижних диска 2,3
расположены на расстоянии 25,4 мм один от другого. В отвер-
стие в середине верхнего диска 4 вставляют термометр 5, ртут-
ный шарик которого устанавливают на уровне среднего диска.
Термометр должен быть рассчитан на температуру до 160 °C.
В среднем диске 3 расположены два отверстия, в каждое из
которых вставляют латунные кольца внутренним диаметром
15,88 мм, высотой 6,25 мм, предварительно залитые испытуе-
мым битумом Для этого битум нагревают при температуре
120°C в течение Имин. Латунные кольца помещают на метал-
лическую пластинку, смазанную смесью глицерина с тальком, и
наливают в них битум с избытком, который после застывания
битума срезают слегка нагретым лезвием ножа. На битум в
центр каждого кольца помещают стальной шарик диаметром
9,53 мм, массой 3,55 г (рис. 18.3, б).
Подготовленный к испытаниям прибор помещают на 15 мин
в стакан /, наполненный дистиллированной водой температу-
рой 5 °C. Если предполагаемая температура размягчения битума
262
более 80 °C, вместо воды в стакан наливают глицерин и образец
термостатируют в нем в течение 15 мин при температуре 32 °C.
После окончания термостатирования стакан с прибором ставят
на асбестовую сетку и нагревают (газовой горелкой, на электро-
плитке) со скоростью 5 °C в минуту.
При размягчении битума металлический шарик продавлива-
ется через кольцо и в момент, когда шарик с битумом коснется
нижнего диска (рис, 18.3, б), фиксируют температуру. За темпе-
ратуру размягчения битума принимают среднее арифметическое
значение температур падений обоих шариков.
Температура вспышки. Испытания проводят в открытом
тигле, определяя температуру, при которой пары битума, на-
греваемого в стандартных условиях, образуют с воздухом смесь,
вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Этот показа-
тель нужен для установления режима плавления битума и при-
готовления из него горячих мастик, асфальтобетона и т.п.
Испытание битума ведут в приборе (рис. 18.4), состоящем из
наполненного песком большого тигля 2, обогреваемого го-
релкой 7, и внутреннего тигля 6, в который наливают расплав-
ленный битум. Пробу битума перед ис-
пытанием обезвоживают, расплавляя и
выдерживая его до прекращения вспе-
нивания. Тщательно промытый и про-
сушенный внутренний тигель вставляют
в наружный тигель с прокаленным пес-
ком так, чтобы края внутреннего тигля
были выше уровня песка приблизи-
тельно на 12 мм, а между дном внут-
реннего и наружного тиглей был слой
песка толшиной 5...8 мм.
Испытуемый битум расплавляют и
наливают в тигель так, чтобы уровень
его не доходил до края тигля на 12 мм
для битумов с ожидаемой температурой
вспышки до 210 °C и на 18 мм для би-
тумов с ожидаемой температурой вспыш-
ки выше 210 °C.
Во внутренний тигель погружают
термометр 4 в вертикальном положе-
нии, причем ртутный шарик должен
находиться в центре тигля приблизи-
тельно на одинаковом расстоянии от
263
дна тигля и от уровня битума. Прибор и все его части устанав-
ливают и закрепляют в штативе 5.
Наружный тигель нагревают пламенем газовой горелки со
скоростью 10 °C в минуту. За 40 °C до ожидаемой температуры
вспышки скорость нагревания уменьшают до 4 °C в минуту; за
10 °C до ожидаемой температуры вспышки медленно проводят
пламенем зажигательного приспособления 3 по краю тигля на
расстоянии 10...14 мм от поверхности битума и параллельно
этой поверхности. Длина пламени должна быть 3...4 мм; время
продвижения пламени от одной стороны тигля до другой со-
ставляет 2.,.3с.
За температуру вспышки битума принимают температуру,
показываемую термометром при появлении синего пламени хо-
тя бы над частью его поверхности. При испытании нужно избе-
гать движения воздуха и яркого освещения, чтобы не затруднять
наблюдение за моментом вспышки.
18.2. Рулонные кровельные и гидроизоляционные
материалы
Рулонные материалы — один из главнейших видов материа-
лов для устройства кровельных покрытий и гидроизоляции.
Кровельная промышленность производит широкую гамму раз-
личных рулонных материалов, пришедших на смену традицион-
ному рубероиду и толю. Большая часть рулонных материалов
оснбвная (гидроизоляционный слой у них нанесен на ту или
иную основу). До недавнего времени в основном использовалась
картонная основа (кровельный картон). В последние годы не
стойкую к воде и гниению картонную основу вытесняют гнило-
стойкие и более прочные основы на базе стеклянных и поли-
мерных волокон (ткани, холсты, нетканые материалы) и метал-
лическая фольга Более долговечными и декоративными стали
защитные (бронирующие) посыпки. У некоторых материалов их
роль выполняет алюминиевая или медная фольга. Вместо разде-
лительной пылеватой посыпки тыльной стороны в материалах,
укладываемых методом наплавления, используется тонкая (ме-
нее 10 мкм) полиэтиленовая пленка При наплавлении материа-
ла она входит в состав покровной массы
По виду основного пропиточного и покровного компонента
различают материалы битумные (наплавляемые и ненаплавляе-
мые), битумно-полимерные и полимерные (эластомеры вулкани-
зированные и невулкаиизмрованные, термопласты и сополи-
264
мерные материалы) Различные фирмы и заводы производят
близкие по структуре и свойствам материалы, но под разными
наименованиями. Все эти материалы должны удовлетворять
требованиям ГОСТ 30547—97** «Материалы рулонные кровель-
ные и гидроизоляционные. Общие технические условия» Глав-
нейшие качественные показатели, регламентируемые этим стан-
дартом для всех рулонных материалов:
• водонепроницаемость;
• гибкость на холоде:
• теплостойкость;
• разрывная сила при растяжении (условная прочность) и от-
носительное удлинение.
Конкретные значения показателей, установленные ГОСТ
для различных видов материалов, приводятся ниже совместно с
описанием стандартных методов испытаний. Методы испыта-
ний регламентированы ГОСТ 2678—94 «Материалы рулонные
кровельные и гидроизоляционные. Методы испытаний» -
Отбор образцов и обработка результатов. Объем выборки в
зависимости от объема партии устанавливается в соответствии с
ГОСТ 26627—85. Рулоны перед испытанием должны быть вы-
держаны не менее 10 ч при температуре (20±5) °C. От каждого
рулона, удовлетворяющего требованиям по внешнему виду и
размерам, на расстоянии не менее I м от конца полотнища от-
резают полосу длиной не менее 750 мм для испытания основ-
ных битумных и битумно-полимерных материалов и не менее
450 мм — для испытания безосновных битумно-полимерных и
всех полимерных материалов.
Из полосы материала по его ширине вырезают образцы для
испытаний. При этом из каждых трех образцов два должны
быть вырезаны на расстоянии не менее 25 мм от краев и один —
по середине полосы. Подготовку образцов к испытаниям и про-
ведение испытаний, если нет других указаний, следует произво-
дить при температуре (20 + 5) °C.
За величину оцениваемого показателя, имеющего числовое
значение, принимают среднее арифметическое результатов ис-
пытаний всех образцов.
Требования к внешнему виду и размерам материала. Полотно
рулонных материалов всех типов не должно иметь трещин, дыр,
разрывов и складок.
На кромках (краях) полотна рулонного материала на кар-
тонной основе допускается не более двух надрывов протяжен-
ностью 15—30 мм на длине полотна до 20 м. Надрывы менее J5 мм
не учитываются, а более 30 мм — не допускаются.
265
Торцы рулонов должны быть ровными. Допускаются высту-
пы на торцах рулонов высотой не более:
• 15 мм — для всех материалов на картонной основе и осно-
ве из полимерных волокон;
• 20 мм — для всех материалов на стекло волокнистой основе
и всех безосновных (битумно-полимерных и полимерных)
материалов.
Ровность торцов рулонов определяют металлическим пове-
рочным угольником 90°.
Линейные размеры, площадь полотна и допускаемые откло-
нения площади и размеров рулонных материалов устанавлива-
ются в нормативных документах на конкретный вид материала.
Длину полотна материала в рулоне измеряют по краю по-
лотна, а ширину на расстоянии не менее 1 м от края полотна
Результаты округляют до 0,1 м (для длины) и до 1 мм (для ши-
рины).
Площадь полотна рулона (м2) вычисляют по результатам из-
мерения длины и ширины; результат округляют до 0,1 м2.
В одном рулоне допускается наличие не более двух полотен;
при этом длина меньшего полотна должна быть не менее 3 м.
На основные материалы покровный состав должен быть на-
несен сплошным слоем по всей поверхности полотна. Количе-
ство (г/м2) или толщина (мм) покровного слоя указывается в
нормативных документах на конкретный материал.
Крупнозернистая или чешуйчатая посыпка должна быть
равномерно нанесена на лицевую поверхность полотна. Мате-
риалы с такой посыпкой должны иметь с одного края лицевой
поверхности вдоль всего полотна непосыпанную кромку шири-
ной (85±15) мм Ширина непосыпанной кромки может быть
увеличена для конкретных видов материалов и указана в норма-
тивных документах на эти материалы.
Материалы с крупнозернистой и чешуйчатой посыпкой ис-
пытываются на надежность сцепления посыпки с покровным
составом. При испытании на специальном приборе по методике
ГОСТ 2678-94 (п. 3.25) потеря посыпки должна быть не более
3,0 г на образец
Определение прочностных характеристик проводится различ-
ными способами для (1) битумных и битумно-полимерных ос-
новных материалов и (2) для битумно-полимерных безосновных
и всех видов полимерных материалов.
У битумных и битумно-полимерных основных материалов
определяется разрывная сила, а не предел прочности. Причина
266
этого в том, что из-за слоистого строения и наличия посыпки
на поверхности материала трудно определить площадь попереч-
ного сечения образца и соответственно рассчитать напряжения
в нем в момент разрыва; кроме того, потребителя интересует
прочность материвла в целом.
Испытания проводятся на образцах-полосках размером (50 х
х 220) ± 1 мм, вырезанных из испытуемого материала в про-
дольном направлении. Для испытаний используют разрывную ма-
шину, обеспечивающую нагрузку от 0 до ЮОО Н (O...IOO кгс) и по-
стоянную скорость перемещения подвижного захвата (50 + 5)
мм/мин. Цена деления шкалы нагрузок — не более 2 Н; по-
грешность измерения нагрузки не более I %.
Для обеспечения одинакового крепления образцов-полосок
на них наносят установочные метки, расстояние между которыми
должно быть (150±1) мм. Образцы закрепляют в захватах разрыв-
ной машины по установочным меткам так, чтобы продольная ось
захватов и продольная ось образца совпали между собой Показа-
телем прочности материала служит максимальная сила, зафикси-
рованная испытательной машиной в момент разрыва образца
Этот показатель для основных битумных и полимербитум-
ных материалов в зависимости от их состава должен быть не
менее:
На картонной основе, неналлавляемый
На картонной основе, наплавляемый ...,
На стекловолокнистой основе .......
На основе из полимерных волокон . .,
На комбинированной основе
220 (22)
280 (28)
300 (30)
350 (35)
400 (40)
на, Н {кгс)
У безосновных битумно-полимерных и у всех видов полимер-
ных рулонных материалов определяется условная прочность, а у
полимерных, кроме того, относительное удлинение. Испытания
проводятся на образцах-лопатках двух типов, вырубаемых из
испытуемого материала в продольном направлении. Размеры
образцов приведены в табл 18.2.
Рабочий участок (Л) у образцов типа 1 принимается (130±1) мм,
а у образцов типа 2 — (50+0,5) мм. Рабочие участки отмечаются
штампом или иным способом симметрично от центра образца.
Толщину образца-лопатки измеряют в трех точках на рабо-
чем участке и вычисляют среднее арифметическое значение (8q).
Разница между максимальной и минимальной толщиной образ-
ца на рабочем участке не должна быть: для образцов типа 1 -
более 0,2 мм, а для образцов типа 2 — более 0,05 мм.
267
Таблица 18 2 Размеры образцов-лопаток для испытания битумно-полимсриых н полимерных материалов
Наименование пазиера Размер для образца
тип 1 тип 2
Общая длина L} 25011 115+1
Ширина широкой части В 60+1 25+1
Ширина узкой (рабочей) части b 50+1 610.4
Длина узкой части 116+1 33+1
Радиус большой Я 7511 25+1
Радиус малый г - 14+1
Так же, как и на образцах-полосках, на лопатки наносят
метки для установки захватов разрывной машины: для образцов
типа I расстояние между метками (130+1) мм, для образцов ти-
па 2 — (50+1) мм.
Для испытания образцов типа I используют машину с мак-
симальным усилием 1000 Н (100 кто), а для образцов типа 2 —
100 Н (10 кгс). Образец помещают в захваты машины в соответ-
ствии с метками на образце. Устанавливают скорость переме-
щения подвижного захвата, указанную в нормативном докумен-
те на конкретный материал. Если скорость не указана, го ее
принимают равной (500±50) мм/мин.
Для определения условной прочности и относительного уд-
линения фиксируют силу (Ер) и расстояние между захватами в
момент разрыва (/р). В случае разрыва образца вне рабочего уча-
стка или на его границе результаты испытаний не учитывают и
проводят повторные испытания
Условную прочность (ор) в МПа (кгс/см2) образца-лопаточ-
ки вычисляют по формуле:
ор = Ер/ЬЪо,
где Fp — разрывная сила 10~6 Н (кгс); b — ширина рабочей час-
ти образца, м (см); ) 5ц — толщина образца, м (см).
За условную прочность материала принимают среднее ариф-
метическое результатов трех измерений, округленное до 0,1 МПа.
Относительное удлинение (е) в процентех вычисляют по
формуле:
е = [(/. ~ /о)//о] ЮО,
где /с — исходная длина рабочего участка, мм; 1} — расстояние
между захватами в момент разрыва образца.
За относительное удлинение принимают среднее арифмети-
ческое значение результатов испытаний трех образцов, округ-
ленное до 1 %.
268
a 6 -i и ц а 18 3. Требования к прочности и относительному удлинению
полимерных рулонных материалов
Вия материала Условная прочность. МПа (кгс/см2) Относительное удлине-
Эластомер невулканизировапиый.
исармпрованный 1,5 (15) 300
арм и ремы н н ы й сте кловоло кном 2,5 (25) 15
армирован и ый полимерными волокнами Эластомер вулканизированный 2.5 (25) 100
неармированный 4,0 (40) 250
армирован»ый стекловолокном 6.0 (60) 15
армированный полимерными волокнами Тсрмоэластопласг 5.0 (50) 60
неармироввн н ый 8.0 (80) 200
армированный стекловолокном 12.0(120) 15
армированный полимерными пол окнами 9,0 (90) 60
Стандартом установлены требования по условной прочности
и относительному удлинению для материалов с различным со-
ставом покровного слоя (связующего) и различной основой или
без нее (табл 18.3).
Определение гибкости. Гибкость рулонных материалов на холо-
де — важная характеристика как при устройстве кровли, так и при
ее эксплуатации. Например, в климате средней полосы России
применение материалов, гибких при отрицательных температурах,
позволяет проводить кровельные работы в зимний период.
Гибкость материала определяется путем загибания полоски
материала вокруг бруса, имеющего закругление с определенным
радиусом. Брус изготовляется из материала с малой теплопро-
водностью (твердая древесина, пластмасса и т.п.). Радиус за-
кругления на брусе указывается в нормативных документах на
материал или принимается по ГОСТ 30547 (см. табл 18.4).
Испытания проводят на трех образцах размерами (150х20)±
±1 мм, вырезанных в продольном направлении.
Образцы перед испытанием охлаждают до заданной темпера-
туры. Если требуемая температура положительная, образцы ох-
лаждают в воде заданной температуры в течение (10±0,5) мин.
При проведении испытаний при 0 °C образцы помещают в воду
со льдом, а при отрицательных температурах — в морозильную
камеру или охлаждающую смесь на (20±0,5) мин.
По истечении заданного времени образцы извлекают из ис-
пытательной среды и прикладывают тыльной стороной к ров-
269
ной поверхности бруса таким образом, чтобы к брусу прилегало
около 0,25 длины образца. Свободный конец образца загибают в
течение (5±1) с вокруг закругленной части бруса до совмещения
с другой его поверхностью; образцы при этом принимают U-об-
разную форму.
Поверхность изогнутого образца осушают фильтроввльной
бумагой или хлопчатобумажной тканью и производят контроль
внешнего вида. Время с момента извлечения образца из охлаж-
дающей среды до начала осмотра не должно превышать 15 с.
Образец считается выдержавшим испытания, если на его
лицевой поверхности не появились трещины и отслаивания вя-
жущего и посылки (у фольгированных материалов определяют,
не появились ли разрывы слоя вяжущего).
Стандартом установлены следующие требования к гибкости
рулонных материалов (табл. 18.4).
Водопоглощение Испытание материалов с пылевидной по-
сыпкой проводят на трех образцах, а с крупнозернистой и че-
шуйчатой — на шести образцах размерами (100x100)+1 мм.
Пылевидную посыпку счищают с образца хлопчатобумажной
тканью или щеткой; прокладочный материал (бумагу, пленку и
т.п.) перед испытанием удаляют с образца.
У материалов с крупнозернистой и чешуйчатой посыпкой
готовят сдвоенные образцы. Для этого каждый из двух образцов
берут щипцами или пинцетом и помещают вниз лицевой сторо-
ной (посыпкой) над электроплиткой. Нагревание проводят до
появления на обращенной к электроплитке стороне пузырей.
Затем оба образца складывают друг с другом подплавленными
сторонами так, чтобы края образцов совпадали между собой, и
устанавливают на 30 мин пригруз.
Для устранения капиллярного подсоса торцы образцов мате-
риала с картонной и асбестовой основой погружают на 3...5 мм
в битум, разогретый до 160... 180 °C, а затем охлаждают.
Таблица 184 Радиус загиба и температура испытаний для рулонных материалов разных типов
Тип материала Радиус закругления бруса, мм Температур;!, “С, не
Битумный-
с картонной основой 25+2 +5
с волокнистой основой 25+2 0
Битум но-полимерный 25+2 -15
Полимерный
эластомерный 5+0,2 -40
термопластичный 5+0,2 -20
270
Испытания проводят следующим образом. Подготовленный
образец взвешивают (mf), а затем на 1 мин погружают в воду.
После этого образец извлекают из воды, дают ей стечь и обра-
зец вытирают тканью или фильтровальной бумагой (все не бо-
лее 1 мин) и взвешивают (wi?). Эта процедура необходима для
определения количества адсорбируемой поверхностью образца
воды.
Затем образец вновь помещают в воду так, чтобы слой воды
над ним был не менее 50 мм, и выдерживают 24 ч (для конкрет-
ных материалов время может быть указано в нормативных до
кументах на материал). После этого образцы извлекают из воды,
осушают тканью или фильтровальной бумагой (не более 1 мин)
и взвешивают (w3).
Водопоглощение по массе (%) вычисляют по формуле
(результат округляют до 0,1 %):
И7», = [(^з ~ re2)/mi]-100.
По ГОСТ 30547 водопоглощение рулонных материвлов (кро-
ме пергамина) после 24 ч нахождения в воде не должно быть
более 2 %.
Водонепроницаемость для кровельных материалов определя-
ется при давлении воды 0,001 МПа (0,01 кгс/см2), а для гидро-
изоляционных — при давлении 0,03 МПа (0,3 кгс/см2).
Для определения водонепроницаемости кровельных материа-
лов используется стальная труба диаметром 100...110 мм с тол-
щиной стенок 1,5...2,5 мм, длиной НО...112 мм. Нижний (рабо-
чий) торец трубы должен быть отшлифован На верхнем конце
с внутренней стороны делается риска на высоте 100 мм от ниж-
него торца для установления уровня водяного столба, обеспечи-
вающего давление 0,001 МПа.
Испытания проводят на трех образцах размером 150x150 мм.
Для проведения испытаний также нужна стеклянная пласти-
на размером 150x150 мм, фильтровальная бумага такого же раз-
мера и подставка, позволяющая производить визуальный осмотр
состояния фильтровальной бумаги в процессе испытания.
На подставку помещают стеклянную пластинку, на нее —
фильтровальную бумагу и образец испытуемого материала лице-
вой стороной вверх.
На середину образца устанавливают трубу и по ее окружно-
сти с образца с крупнозернистой и чешуйчатой посыпкой уда-
ляют последнюю на ширину не менее 2 мм Затем трубу снима-
ют, погружают отшлифованный торец трубы в битум, нагретый
271
до 120... 140 °C, выдерживают в нем 40...60 с, дают стечь избытку
битума в течение 5—6 с и снова устанавливают трубу на образец.
Битумная обмазка должна обеспечивать герметичность устрой-
ства.
Далее в трубу до риски, т.е. на высоту' 100 мм, наливают во-
ду Это обеспечивает давление воды 0,001 МПа. Воду в трубе
поддерживают на постоянном уровне и каждые 24 ч проверяют,
нет ли мокрого пятна на фильтровальной бумаге. При появле-
нии признаков воды испытание прекращают.
Образец считается выдержавшим испытание, если в течение
72 ч образец оставался водонепроницаемым (для конкретных
видов материалов в нормативных документах может быть огово-
рено иное время испытания, но не менее 72 ч).
Теплостойкость. Свойство битума размягчаться при нагрева-
нии, усугубляемое темным цветом рулонных материалов и ук-
лоном кровли, которое может вызвать деформацию покровного
слоя и даже его сползание. Поэтому устойчивость к нагреву (теп-
лостойкость) — важный показатель качества рулонных кровель-
ных материалов и в климате средней полосы, и в особенности в
южной климатической зоне.
Теплостойкость определяют на образцах-полосках размером
(100х50)±1 мм, вырезанных в продольном направлении. Испы-
тания проводят на трех образцах. Образцы безосновных мате-
риалов закрепляют по всей ширине в деревянном зажиме.
Образцы подвешивают в сушильном шкафу, предварительно
нагретом до заданной температуры, и выдерживают в нем при
этой температуре 2 ч (или в течение времени, указанном в нор-
мативных документах на материал)
После этого образцы извлекают из шкафа, охлаждают и ос-
матривают. Образец считается выдержавшим испытание, если на
его поверхности нет вздутий и следов перемещения покровного
слоя. За показатель теплостойкости принимается максимальная
температура, при которой не наблюдается вздутий и перемеще-
ний покровного слоя. ГОСТ 30547 устанавливает следующие
нормативы по теплостойкости для рулонных материалов:
Тип материала Теплостойкость, не чиж/
Битумные .. ............ (70+2) °C
Битумно-полимерные . .................... (85±2) °C
18.3. Строительные пластмассы
Общие сведения. Пластмассы в строительстве применяют
главным образом в качестве отделочных материалов, реже для
272
целей гидроизоляции, теплоизоляции и герметизации стыков и
крайне ограниченно в качестве конструкционного материала.
Большинство строительных пластмасс — листовые и пленоч-
ные отделочные материалы: линолеум, плитки для полов, деко-
ративный бумажно-слоистый пластик, отделочные поливинил-
хлоридные пленки По основным эксплуатационным показате-
лям: декоративности (цвет, блеск), износостойкости, твердости,
эластичности, атмосферостой кости, которые служат критериями
качества отделочных пластмасс, и производят испытания строи-
тельных пластмасс.
Основным и обязательным компонентом пластмасс являют-
ся полимеры. В отличие от металлов и каменных материалов
полимеры под действием внешних сил обнаруживают не два, а
три вида деформаций: упругие и пластические, как у традици-
онных материалов, и специфические для полимеров — высоко-
эластические (упругие деформации, развивающиеся и исчезаю-
щие не мгновенно, а в течение продолжительного времени —
замедленно-упругие деформации). Высокоэластические дефор-
мации, характерные для линолеума, проявляются в виде усадки,
когда свежеизготовленный линолеум в процессе хранения умень-
шается в размерах (усадка может достигать нескольких про-
центов). Причина этого явления в том, что при формировании
полотна линолеума на вальцах в нем возникают растягивающие
напряжения, которые в силу высокоэластичности полимера ис-
чезают замедленно, вызывая постепенную усадку.
Основной вид строительных пластмасс — материалы для по-
крытий полов, к которым относятся линолеумы: поливинилхло-
ридный многослойный и однослойный без подосновы (ГОСТ
14635-79*), поливинилхлоридный на теплозвукоизолирующей
подоснове (ГОСТ 18108-80), поливинилхлоридный на тканевой
подоснове (ГОСТ 7251-77), а также поливинилхлоридная плит-
ка для полов (ГОСТ 16475-81) и др. Ниже рассмотрены основ-
ные методы испытаний рулонных и плиточных материалов для
полов- определение деформативности и испытание на истирае-
мость.
Деформативность рулонных и плиточных материалов для
полов — способность к продавливанию под нагрузкой и восста-
новлению прежней формы после снятия нагрузки. Испытание
на деформативность (ГОСТ 1)529-86) заключается в измерении
абсолютной деформации при вдавливании под нагрузкой в ма-
териал индентора с плоским основанием, а также абсолютной
остаточной деформации и восстанавливаемости после снятия
18 - 3644 273
нагрузки. Деформации измеряют спустя определенное время (5
или 10 мин) после подачи и снятия нагрузки.
Для испытания из материала (линолеума, плиток) вырезают
квадратные образцы с размером стороны (50 ±5) мм. Количество
образцов, подвергаемых испытанию, указывается в стандарте на
материал, но должно в любом случае быть не менее трех. До
испытания образцы выдерживают в условиях, регламентирован-
ных стандартом на материал (обычно при комнатной темпера-
туре).
Испытание на деформативность при вдавливании проводят
на приборе ПВ-2 (рис. 18.5). Прибор по конструкции аналоги-
чен приборам для определения твердости металлов. Основу
прибора составляет массивный корпус J0, на котором с помо-
щью винта 2 установлен столик 3. На столик укладывают обра-
зец материала лицевой стороной вверх так, чтобы индентор 4
находился в центре образца, а образец при этом полностью
прилегал к поверхности столика. Вращая маховик /, образец
приводят в соприкосновение с цилиндрическим индентором 4,
имеющим плоское основание площадью 1 см2.
Для выпрямления образца и полного примыкания инденто-
ра к нему образец прижимают с помощью маховика 1 к инден-
тору, вращая маховик до упора. Затем, вращая маховик в об-
Рис. 186 Схема машины МИ ВО В-2
для испытания линолеума на истира-
Р и с 18.5 Прибор ПВ-2 для опре-
деления дсформативности полимерных
материалов при вдавливании
274
ратную сторону, приводят стрелку отсчетного устройства в ну-
левое положение или положение, указанное в паспорте прибо-
ра; при этом на образец начинает действовать предварительная
нагрузка ЮН.
Основную нагрузку подают плавным поворотом рукоятки 8
прибора в течение 3...5 с. При этом освобождается рычаг 5, на
котором закреплен груз 9. Полная нагрузка составляет 1 кН.
Образец выдерживают под нагрузкой в течение 5 или 10 мин
(время указано в ГОСТе на материал). Глубина погружения ин-
дентора после заданной выдержки образца под полной нагруз-
кой, вычисленная с погрешностью 0,01 мм, соответствует абсо-
лютной деформации образца ho (мм).
Значение абсолютной остаточной деформации ho (мм) оп-
ределяют по показанию индикатора спустя 5 или 10 мин после
снятия основной нагрузки.
Значения деформаций пробы материала вычисляют как сред-
нее арифметическое значение результатов испытания не менее
чем трех образцов. Рассчитанные значения абсолютной дефор-
мации Ла и абсолютной остаточной деформации ho сравнивают с
требованиями стандарта. Для поливинилхлоридного линолеума
различных типов стандартами установлены следующие показа-
тели по деформативности:
• для линолеума без подосновы, испытываемого 5 мин, в за-
висимости от вида йа не более 0.4—0.6 мм и ho не более
0,15...0,25 мм;
• для линолеума на тканевой подоснове, испытываемого 10 мин,
в зависимости от вида Ла не более 0,7...0,9 мм и Ло не более
0,3...0.45 мм;
• для линолеума на теплозвукоизолирующей подоснове, ис-
пытываемого 10 мин, hB не более 2,4 мм и ho не более
1,2 мм
Истираемость рулонных и плиточных материалов для полов
оценивается по уменьшению толщины при истирании образца
этого материала по стандартной методике. Испытания на исти-
раемость (ГОСТ 11529-86) проводят на машинах барабанного
типа (например, марки МИВОВ-2).
Машина МИВОВ-2 (рис. 18.6) состоит из вращающегося ме-
таллического барабана 7, обтянутого шлифовальной шкуркой 2.
К барабану с постоянным усилием ЮН прижимается образец
испытуемого материала, закрепленный в патроне 4 с помощью
держателя 3. Патрон с образцом жестко соединен с кареткой 5.
имеющей внутри винтовую резьбу. При вращении винта 7, сая-
275
занного с барабаном зубчатой передачей, каретка 5 и, следова-
тельно, патрон 4 перемещаются вдоль барабана 1. За один оборот
барабана патрон с образцом перемещается на (1б±0,5) мм. Два
оборота барабана составляют цикл испытаний одного образна.
При испытании рулонных материалов от партии материала
отбирают один рулон и от него отрезают полосу шириной 25 см.
При испытании плиточных материалов от партии материала от-
бирают 10 плиток.
Испытание на истираемость проводят на трех круглых об-
разцах диаметром 16 мм, вырубаемых трубчатой вырубкой соот-
ветствующего размера. Полосу материала при вырубке распола-
гают лицевой сюроной вверх У материалов с мягкой волокни-
стой подосновой последнюю срезают. Подготовленный образец
приклеивают к основанию держателя перхлорвиниловым, поли-
винилацетатным или другим аналогичным клеем (клей не дол-
жен изменять свойства образца). Приклеенный образец выдер-
живают под нагрузкой 5...10Н в течение О,5...2ч в зависимости
от вида клея.
Перед испытанием образцы, приклеенные к держателям,
должны не менее 3 ч находиться при температуре (20 ± 2) °C и
относительной влажности (65 ±5) %. Затем образец с держате-
лем взвешивают с погрешностью не более 0,001 г.
Держатель с образцом закрепляют в патроне машины, опус-
кают его на поверхность барабана и включают электродвигатель
Истирание каждого образца производят по свежей поверхности
шлифовальной шкурки, которую меняют после однократного ис-
пользования. Путь истирания образца составляет 2 м По оконча-
нии испытания держатель с образцом вынимают из патрона,
очищают от продуктов износа мягкой кистью и взвешивают
Для расчета истираемости определяют плотность испытуемо-
го материала. С этой целью готовят 5 образцов: из однослойных
материалов толщиной менее 2 мм — круглые диаметром 16 мм, а
толщиной 2 мм и более — квадратные 50x50 мм; из многослой-
ных материалов — круглые диаметром 16 мм - вырубают из ли-
цевого слоя материала, отделанного от подосновы ножом или
бритвой. Образцы должны иметь ровную поверхность без рако-
вин и вздутий. Необходимость отделения нижних слоев у мно-
гослойных материалов объясняется тем, чго плотность разных
слоев различна, а истираемость определяется у лицевого слоя
материала, поэтому нужно знать плотность именно этого слоя.
Подготовленные образцы выдерживают не менее 2 ч при
температуре (20 ±2) °C и влажности (65 ±5) % и взвешивают с
276
погрешностью не более 0,001 г. Объем образна вычисляют по
его линейным размерам, определяемым микрометром или по-
добным ему измерительным инструментом с погрешностью не
более 0,01 мм. Толщину круглых образцов измеряют в четырех
точках, расположенных по периметру образца и в его центре;
толщину квадратных образцов — в середине каждой стороны. За
толщину образца принимают среднее арифметическое результа-
тов измерения. Зная массу m (г) и объем I' (см3), вычисляют
плотность образца р (г/см3) по формуле (3.1) (п. 3.2). За плот-
ность материала принимают среднее арифметическое резуль-
татов определения плотности пяти образцов.
Истираемость образца характеризуется уменьшением его
толщины Дй (мкм) при истирании в течение одного цикла ис-
пытаний. вычисляемой по формуле
Дй=[(»|-т1)/р5]^-104,
где т — масса образца с держателем до испытания, г; И[ — мас-
са образца с держателем после испытания, г; р — плотность ма-
териала лицевого слоя, г/см3; S — площадь образца, см2; К —
коэффициент истирающей способности шлифовальной шкурки,
определяемый по методике, изложенной в ГОСТ 11529-86.
За истираемость материала принимают среднее арифметиче-
ское значение результатов испытания трех образцов.
Полученное значение истираемости сравнивают со значе-
ниями истираемости линолеума и плиток, регламентируемыми
соответствующими стандартами на эти материалы: линолеум без
подосновы в зависимости от категории качества должен иметь
истираемость не более 45 ..120 мкм; линолеум на тканевой под-
основе - не более 50...210 мкм; плитки поливинилхлоридные
для полов высшей категории качества — не более 150 мкм и !-й
категории — не более 200 мкм.
Для испытания материалов для полов при разработке новых
видов этих материалов ГОСТ 11529-86 рекомендует также ма-
шины с возвратно-поступательным движением, имитирующие
истирание покрытия пола при ходьбе по нему.
18.4. Лакокрасочные материалы
В строительных лабораториях технологическим испытаниям
подвергают компоненты лакокрасочных материалов и готовые
составы: определяют дисперсность и укрывистость пигментов,
вязкость лаков и красок, скорость высыхания и т. п., оценивают
277
также свойства лакокрасочных покрытий - прочность пленки
на изгиб, твердость пленки, атмосферостойкость покрытия и др.
Определение вязкости лаков и красок. В зависимости от со-
става и способа нанесения на отделываемую поверхность (ки-
стью, валиком, краскораспылителем и др.) краски и лаки долж-
ны иметь определенную консистенцию, оцениваемую по их
вязкости. Вязкость лаков и красок чаще всего определяют с по-
мощью вискозиметров типа ВЗ (ГОСТ 907О-75Е*) по времени
истечения (в секундах) определенного количества испытывае-
мой жидкости из сосуда с калиброванным отверстием. Чем вы-
ше вязкость жидкости, тем больше время ее истечения. Обычно
для оценки вязкости красок используют вискозиметр ВЗ-4
(рис. 18.7) с диаметром сопла 4 мм. Он предназначен для лако-
красочных материалов с условной вязкостью по данному при-
бору от 12 до 200 с.
Вязкость лакокрасочных материалов более густой конси-
стенции определяют шариковым вискозиметром (рис, 18.8). За
условную вязкость на этом приборе принимается время (в се-
кундах) прохождения стального шарика между двумя метками
вертикально установленной стеклянной трубки, заполненной
испытываемым материалом Чем выше вязкость материала, тем
медленнее в нем движется шарик.
Тип применяемого вискозиметра обычно указывается в
ГОСТах или ТУ на лакокрасочный материал или метод его ис-
пытания.
Рис. 18.7 Вискозиметр ВЗ-4:
1 — сопло. 2 — резервуар, 3 — желобок
Рис 18 8. (Париковый вискозиметр
1 — пробка; 2, 5
трубка;4 —
шарик. 6 — штатив
278
Определение вязкости на вискозиметре ВЗ-4. Пробу лако-
красочного материала объемом 400 см3 тщательно перемешива-
ют и во избежание засорения сопла вискозиметра фильтруют
через сетку № 05, после чего выдерживают в течение 30...60 мин
при температуре (20 ± 2) °C в герметической емкости. Вискози-
метр также выдерживают при этой температуре.
Вискозиметр закрепляют на химическом штативе так, чтобы
верхний его край был в горизонтальном положении. Под сопло
прибора помещают сосуд вместимостью не менее ПО см3. За-
крыв отверстие сопла пальцем, в прибор наливают красочный
состав с некоторым избытком так, чтобы образовался выпуклый
мениск над верхним краем резервуара. Этот избыток удаляют с
помощью стеклянной пластины, сдвигаемой по верхнему краю
резервуара вискозиметра в горизонтальном направлении. После
этого открывают отверстие сопла и в момент появления жидко-
сти из сопла включают секундомер. Как только струя жидкости
начинает прерываться, секундомер останавливают.
Испытания повторяют не менее трех раз, принимая за окон-
чательный результат среднее арифметическое результатов трех
измерений, при этом отклонение отдельных результатов от
среднего не должно превышать 2,5 %. После каждого испыта-
ния вискозиметр тщательно промывают растворителем и насухо
вытирают мягкой тканью.
Значение условной вязкости лакокрасочного материала X (с),
определяемое на вискозиметре типа ВЗ, вычисляют по формуле
Х=1К,
где t — среднее арифметическое значение времени истечения
материала, с; К — поправочный коэффициент вискозиметра (он
дается в паспорте на вискозиметр).
Определение вязкости шариковым вискозиметром может
производиться как для прозрачных, так и для непрозрачных ла-
кокрасочных составов Шариковый вискозиметр (см. рис. 18.8)
представляет собой стеклянную трубку 3 внутренним диаметром
20 мм и длиной 350 мм, закрытую с одной стороны корковой
пробкой /. На трубке нанесены два штриха- нижний штрих на
расстоянии 50 мм от нижнего края трубки и верхний — на рас-
стоянии 250 мм от нижнего штриха и соотвегственно 50 мм от
верхнего края трубки. Трубку закрепляют в штативе 6 строго
вертикал ьно.
В случае испытания прозрачного материала от термостати-
рованной при температуре (20±0,5) °C пробы материала отби-
279
рают ] 10 см3 и заполняют им трубку прибора. В одну руку берут
секундомер, а другой осторожно опускают на поверхность мате-
риала у верхнего среза трубки стальной шарик диаметром 7,938 мм
и массой 2,033 г. В тот момент, когда падающий шарик пересе-
чет верхний штрих на трубке, включают секундомер и выклю-
чают его в момент пересечения шариком нижнего штриха, фик-
сируя время прохождения шарика между метками с погрешно-
стью не более 0,2 с. Условную вязкость (в секундах) вычисляют
как среднее арифметическое результатов трех испытаний.
При испытании непрозрачного материала в трубку прибора
сначала наливают до нижней метки глицерин, затем до верхней
метки — испытываемый материал и далее снова глицерин. Гли-
церин нужен для того, чтобы фиксировать момент прохождения
шариком меток. В остальном испытания проводятся, как для
прозрачного материала.
Контрольные вопросы
1. Сколько испытаний нужно провести для определения марки битума? 2.
Почему при определении твердости и растяжимости битума его пробу помеша-
ют в воду при строго определенной температуре (25 °C)? 3. Почему у битума
определяется температура размягчения, а не температура плавления’ 4. Какие
показатели определяют при испытании на деформативность рулонных материа-
лов для полов? 5. Как оценивают истираемость рулонных и плиточных материа-
лов для полов9 В каких единииах9 6. Как определяют вязкость на вискозиметрах
типа ВЗ и шариковом вискозиметре9
ПРИЛОЖЕНИЕ
Российские стандарты (ГОСТ)
на основные материалы и методы их испытаний
(по состоянию на 1.01.2003)
1. Вяжущие вещества
Цементы. Общие технические условия 30515—97
Портландцемент и шлакопортландцемент. Техниче- 10178—85
ские условия
Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые.
Технические условия
Цемент гипсоглиноземистый расширяющийся
Цементы сульфатостойкие Технические условия
Цемент для строительных растворов. Технические
условия
Портландцементы белые. Технические условия
Добавки для цементов. Классификация
Цементы. Методы испытаний. Общие положения
Цементы. Методы определения тонкости помола
Цементы. Методы определения нормальной густо-
ты, сроков схватывания и равномерности измене-
ния объема
Цементы. Методы определения предела прочности
при изгибе и сжатии
Песок стандартный для испытаний цемента
Известь строительная Технические условия
Известь строительная. Методы испытаний
Вяжущие гипсовые. Технические условия
Вяжущие гипсовые. Методы испытаний
2. Стеновые материалы
Кирпич и камни силикатные. Технические условия 379—95
Кирпич и камни керамические. Технические условия 530—95
Кирпич и камни керамические лицевые. Техниче-
ские условия
Камни стеновые из горных пород. Технические ус-
ловия
Камни бетонные стеновые Технические условия
Блоки из ячеистого бетона мелкие. Технические
условия
Кирпич и камни керамические и силикатные. Ме-
тоды определения водопоглощения, плотности и
контроля морозостойкости
969-91
11052-74
22266-94
25328-82
965-89
24640-91
310.1-76
310.2-76
310.3-76
310.4-81
6139-91
9179-77
22688-77
125-79
23789-79
7484-78
4001-84
6133-84
21520-89
7025-91
281
Материалы стеновые. Методы определения преде- 8462—85
лов прочности при сжатии и изгибе
3. Кровельные и гидроизоляционные материалы
Материалы рулонные кровельные и гидроизоляци- 30547—97**
онные Общие технические условия
Материалы рулонные кровельные и гидроизоляци- 2678—94
онные. Методы испытаний
Мастики кровельные и гидроизоляционные. Общие 30693—2000
технические условия
Пергамин кровельный. Технические условия 2697-83
Рубероид Технические условия 10923-93
Стеклорубероид. Технические условия 15879—70
Фольгоизол. Технические условия 20429—84
Мастика битумная кровельная горячая. Технические 2889—80
условия
Дракончики ручные Технические условия 3759—97
Листы асбоцементные Технические условия 30340—95
4. Заполнители для бетонов и растворов
Песок для строительных работ Технические усло-
Песок для строительных работ Методы испытаний
Щебень и гравий из плотных горных пород для
строительных работ. Технические условия
Щебень и гравий из плотных горных пород и отхо-
дов промышленного производства для строитель-
ных работ Методы физико-механических испы-
таний
Щебень и гравий из плотных горных пород и отхо-
дов промышленного производства для строитель-
ных работ Методы химического анализа
Щебень и гравий из пористых горных пород. Тех-
нические условия
Заполнители пористые неорганические для строи-
тельных работ Методы испытаний
Гравий, щебень и песок искусственные пористые
Технические условия
8736-93
8735-88
8267-93
8269.0-97
8269.1-97
22263-76
9758-86
9757-90
5. Бетоны и растворы
Растворы строительные. Общие технические усло-
Растворы строительные Методы испытаний
Смеси бетонные Технические условия
Смеси бетонные. Методы испытаний
Бетоны Классификация и общие технические тре-
бования
28013-98
5802-86
7473-94
10181-2000
25192-82
282
Бетоны Правила подбора состава
Бетоны тяжелые и мелкозернистые Технические
условия
Бетоны легкие. Технические условия
Бетоны ячеистые. Технические условия
Вода для бетонов и растворов. Технические условия
Добавки для бетонов Общетехническис требования
Добавки для бетонов. Методы определения эффек-
тивности
Бетоны. Общие требования к методам определения
плотности, влажности, водопоглошения, пористо-
сти и водонепроницаемости
Бетоны. Метод определения плотности.
Бетоны. Метод определения влажности
Бетоны Метод определения водопоглошения
Бетоны. Метод определения показателей пористо-
сти
Бетоны Методы определения водонепроницаемости
Бетоны. Правила контроля прочности
Бетоны Методы определения прочности по кон-
трольным образцам
Бетоны. Метод ускоренного определения прочности
на сжатие
Бетоны Определение прочности механическими
методами неразрушающего контроля
Бетоны. Ультразвуковой метод определения проч-
ности
Бетоны. Методы определения прочности по образ-
цам, отобранным из конструкций
Бетоны. Методы контроля морозостойкости. Общие
требования
Бетоны Базовый метод определения морозостойко-
сти
Бетоны. Ускоренные методы определения морозо
стойкости при многократном замораживании и
оттаивании
Бетоны. Дилатометрический метод ускоренного оп-
ределения морозостойкости
Бетоны. Структурно-механический метод ускорен-
ного определения морозостойкости
27006-86
26633-91
25820-83
25485-89
23732-79
24211—91
30459-96
12730.0-78
12730 1-78
12730.2-78
12730.3-78
12730 4-78
12730 5-84
18105-86
10180-90
22783-77
22690-88
17624-87
28570-90
10060.0-95
10060.1-95
100602-95
10060 3-95
10060.4-95
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие _______ ... . ................................ ... . 3
Введение...... . , ......... 4
Раздел первый
Общие сведения о метрологии, стандартизации, аппаратуре и
методах определения основных свойств строительных
материалов
Глава 1. Метрология и сганларпгзамвя ................-..........«..
1.1 . Пони । иг о метрологии ...«... - ...«..«............ — ..
1.2 Допуски ........................................... .
1.3 С|.«нла|>ги«аиия и контроль качества продукции ...........
Глава 2. Измерительные инструменты и аппаратура общего иазкаче-
2 I Инструменты для измерения линейных размеров..............
2.2 Приборы для взвешивания .............................
2 3. Приборы для измерения температуры ............. . .......
2 4 Приборы для измерения времени .............. .......
2 5 Лабораторная посуда и аппаратура из стекла и фарфора...
2 6 Нагревательные приборы ...............—
2 7 Оборудование для отбора и хранения проб материала
Глава 3. Приборы и методы определения структурных характеристик и
основных свойств строительных материалов ..........................
3 I Структурные характеристики и свойства строительных материа-
3 2 Плотность материала...... ...........................
12
20
25
27
37
3 4 Влажность и водопоглощение ...............
3 5 Морозостойкость....................
3 6 Напряженное состояние и прочность материков
3 7 Прессы для испытания строительных материалов
3 8 Испытание на сжатие ....
3 9 Приборы и машины для испытания на изгиб .. .
3 10. Испытание на изгиб и растяжение ........
3 11 Истираемость.......... . -... .
3 12 Твердость.............................-...
48
48
50
52
56
63
66
3 14 Математически! обработка результатов испытаний
74
75
78
284
Раздел второй
Испытание минеральных вяжущих веществ
Глава 4, Цемент............. .... ............... .....
4 1 Общие сведения.........................................
4 2 Отбор проб и общие требования при испытаниях .......„
4 3. Плотность и насыпная плотность цемента .....
4 4 Тонкость помола .... ......... ............... . ._
4 5 Нормальная густота цементного теста . ....
4 6 Сроки схватывания цемента ....... .....................
4 7 Определение марки (активности) цемента ................
4 8 Равномерность изменения объема цемента....... ........ ..
Глава 5. Гипсовые вяжущие ........................................
51 Общие сведения ... ......... ...............
5 2 Тонкость помола гипсовых вяжущих и стандартная консистенция
гипсового теста ........ ..................................
5 3 Сроки схватывания гипсовых вяжущих
5 4 Марки гипсовых вяжущих по прочности
84
84
86
87
87
89
91
92
98
101
101
102
104
105
Глава 6. Строительная известь ............................... . [06
6 1 Общие сведения
6 2 Отбор и подготовка проб ..
6 3 Время гашения извес ти
б 4 Влажность гидратной извести...
б 5 Вид гидравлической извести....
Раздел третий
106
107
108
109
109
Испытание заполнителей, бетонов и растворов
Глава 7. Основные требования к заполнителям и отбор проб ..
Глава 8. Мелкий заполнитель (песок) ...
8 1 Плотность и влажность............. ...............
8 2 Зерновой состав и модуль крупности ...........
8.3 Содержание вредных примесей .............
Глава 9. Крупный заполнитель (гравий и щебень) ...
112
119
124
9 1 Плотность, насыпная плотность и пустотность 124
9 2 Влажность и водопоглощение ... .127
9 3 Зерновой состав .... ..... 127
94 Содержание вредных примесей ....... 129
9.5 Механические свойства (прочность, износостойкость) 131
9 6 Морозостойкость .... . ................. 134
Глава 10. Пористые заполнители . . 137
IО 1. Общие сведения........ .......
10 2. Плотность, насыпная плотность и пористость
103 Влажность и водопоглощение ..........
10.4. Зерновой состав .... .....
137
138
140
141
285
10 5 Механические свойства..................................
10 6 Содержание растворимых и выгорающих примесей...........
лава 11. Бетонные смеси и бетоны ...............................
111 Общие сведения .. .. .......
11.2. Подбор состава тяжелого бетона ...........
11.3. Удобоукладываемость и расслаиваемость бетонной смеси
11 4 Средняя плотность бетонной смеси . ..................
11 5. Прочность бетона на сжатие Марка и класс бетона..- .
116 Прочность бетона на изгиб, растяжение и раскалывание....
11.7 Механические методы нсразрушакхцего контроля прочности бетона
11 8 Метод пластических деформаций-------- .. .......-...
119 Mei од упругого отскока
1110 Метод отрыва и скалывание ребра........................
1111 Физические методы неразру:иающего контроля прочно-н: Ce-
ll 12 Ультразвуковсй импульсным метод. ------------------
1113 Морозостойкость бетона ..................
'лава 12. Строительные растворы.. ................................
12 1 Общие сведения . ..........................
12 2 Качественные показатели растворных смесей .............
12 3 Качественные показатели затвердевших растворов. --..----
141
143
145
145
147
152
158
159
164
167
168
177
177
181
184
188
195
195
196
199
Раздел четвертый
Испытание стеновых штучных каменных материалов
Глава 13- Кирпич и камни керамические ............
13 I Общие сведения ...........................
13 2 Отбор проб для испытаний........—
11 1 Контроль размеров и формы изделий.................
13.4. Определение на личия изве< 1м>вых включений...........
13 5. Определение плотности и зи^юпеглощения кирпича и камней...
ПЛ Определение марки по прочности. .............-...........
13 7 Морозостойкость керамических изделий-. . —.-...........
Глава 14. Кирпич и камни силикатные
Глава 15. Мелями тучные стеновые изделия из бетона и горных пород.
15 I Камни бетонные стеновые................................
15.2. Блоки из ячеистого бетона .........................—
15.3 Камни стеновые из горных пород
203
203
208
209
209
210
212
216
219
222
223
227
230
Раздел пятый
Испытание древесины, металлов и органических материалов
Глава 16. Древесина...........
16 1 Общие сведения .
16 3 Средняя плотность древесины
233
233
234
237
286
16 4. Прочность древесины. ......................—. .....
16.5 Твердость древесины............. ....... ........ - „
Глава 17. Механические свойства металлов . . . .................
I7.I Общие сведения - ............. ....................
17 2 Прочность и относительное удлинение при растяжении......
17.3. Твердость стали . ....................................
17 4 Технологические испытания арматурной стали ............
Глава 18. Битумы, битумные материалы, пластмассы и лакокрасочные
материалы . ......... ...... .............
18 1 Строительные битумы .... ... .. ... ......,. ...
18 2 Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы ..
18 3 Строительные пластмассы......................... . ...
18 4 Лакокрасочные материалы. . . .. .........
238
242
245
245
247
251
254
257
257
264
272
277
Приложения Российские стандарты (ГОСТ) на основные материалы и ме-
тоды их испытаний .—....--.- . ..............................
281
Попов Кирилл Николаевич
Каддо Мария Борисовна
Кульков Олег Валентинович
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Редактор Б.И Штейман
Художник Ю А. Сметанина
Художественный редактор А К) Войткевич
Технический редактор Л.А Овчинникова
Корректор Н.Е. Жданова
Компьютерная верстка В П. Малышев
Лицензия ИД №06236 от 09.11.01. Изд. № РЕНТ-73. Сдано в набор 26 06.03.
Подп. в печать 12.01 04 Формат 60x88 ’/ц. Бум. офсетная. Гарнитура «Таймс»
Печать офсетная Объем 17,64 усл печ Л. 18,14. усл. кр -отг. Тираж 5000 экэ.
Зак. №3644.
ФГУП «Издательство «Высшая школа»,
127994, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., 29/14.
Тел (095)200-04-56
E-mail mfo@shkola.ru http://www shkola ni
Отдел реализации. (095) 200-07-69, 200-59-39, факс (095) 200-03-01
Отдел «Книга-почтой» (095) 200-33-36
E-mail- bookpcst@shkola ru
Набрано на персональных компьютерах издательства
Отпечатано на ФГУП ордена «Знак Почета» Смоленская областная
типография им В И. Смирнова
214000, г Смоленск, пр-т им 10 Гагарина, 2.