36
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBA Методические указания к лабораторным работам по строительным материалам для студентов, обучающихся по специальностям 27010265, 27010965, 27030265 и направлениям подготовки 270800, 270100 (степень «Бакалавр») 3-е издание Составители: Р. А. Кудряшова Е. Г. Дементьев С. В. Максимов Ульяновск УлГТУ 2012

ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBA

Методические указания к лабораторным работам по строительным материалам для студентов,

обучающихся по специальностям 27010265, 27010965, 27030265 и направлениям подготовки 270800, 270100 (степень «Бакалавр»)

3-е издание

Составители: Р. А. Кудряшова Е. Г. Дементьев С. В. Максимов

Ульяновск УлГТУ

2012

Page 2: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

2

УДК 691.5 (076) ББК 38.32 я7

В 99 Рецензент президент ОАО АПК « Ульяновсксельстрой», заслуженный строитель РФ П. В. Щербаков

Одобрено секцией методических указаний научно-методического совета университета

Вяжущие вещества : методические указания к лабораторным работам / сост. : Р. А. Кудряшова, Е. Г. Дементьев, С. В. Максимов. – 3-е изд. – Ульяновск : УлГТУ, 2012. – 35 с

Указания составлены в соответствии с требованиями федерального госу-

дарственного образовательного стандарта высшего профессионального обра-зования по направлению подготовки 270800 «Строительство» и 270100 «Ар-хитектура» (степень «Бакалавр») и рабочих учебных планов. Предназначены для студентов 2–3 курсов при выполнении лабораторных работ по разделам «Воздушные вяжущие вещества», «Гидравлические вяжущие вещества» и «Органические вяжущие вещества». Указания подготовлены на кафедре «Строительное производство и мате-

риалы».

УДК 691.5 (076) ББК 38.32 я7

© УлГТУ, 1990 © УлГТУ, 2002

© Кудряшова Р.А, Дементьев Е.Г., Максимов С.В., составление, 2012

© Оформление. УлГТУ.,2012, с изм.

В 99

Page 3: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

3

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................... 4

1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

«ИСПЫТАНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА» ......................................................... 5

1.1. Определение нормальной густоты гипсового теста .......................................... 5

1.2. Определение тонкости помола гипса .................................................................. 6

1.3. Определение сроков схватывания гипсового теста ........................................... 7

1.4. Определение марки гипсового вяжущего ........................................................... 9

1.5. Элементы научного исследования при выполнении лабораторной работы

«Испытание строительного гипса» ............................................................................ 11

2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

«ИСПЫТАНИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА» ............................................................... 13

2.1. Определение тонкости помола цемента ............................................................. 13

2.2. Определение нормальной густоты цементного теста ...................................... 14

2.3. Определение сроков схватывания цементного теста ....................................... 15

2.4. Определение равномерности изменения объема цементного камня ............. 16

2.5. Определение марки цемента ............................................................................... 17

2.6. Элементы научного исследования при выполнении лабораторной работы

«Испытание портландцемента» ................................................................................. 21

3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

«ИСПЫТАНИЕ НЕФТЯНОГО БИТУМА» .............................................................. 22

3.1. Определение глубины проникания иглы ........................................................... 22

3.2. Определение растяжимости битумов ................................................................. 24

3.3. Определение температуры размягчения битума ............................................... 26

3.4. Определение температуры хрупкости битума .................................................. 28

3.5. Определение температуры вспышки битума .................................................... 29

3.6. Определение марки битума и требования безопасности ................................. 31

УКАЗАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТОВ И ТРЕБОВАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ

БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ .................. 32

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ........................................................................ 34

Page 4: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

4

ВВЕДЕНИЕ

В зависимости от вида сырьевых материалов все вяжущие вещества в

строительных материалах подразделяются на две большие группы: мине-

ральные (неорганические) и органические.

Минеральными вяжущими веществам называют искусственно полу-

чаемые порошкообразные материалы, которые при затворении водой обра-

зуют пластичную, удобоукладываемую пасту, с течением времени затвер-

девающую вследствие физико-химических процессов в камневидное тело.

В зависимости от условий твердения минеральные вяжущие вещества

подразделяются на воздушные (твердение на воздухе) и гидравлические

(твердение во влажных условиях и под водой). Основными представите-

лями воздушных вяжущих являются гипсовые вяжущие, воздушная из-

весть, каустический магнезит и доломит. К гидравлическим вяжущим от-

носят портландцемент и его разновидности, глиноземистый цемент и т. д.

Органические вяжущие вещества представляют собой природные или

искусственные продукты различной вязкости, способные изменять свои

физико-механические свойства в зависимости от температуры. Среди ор-

ганических вяжущих выделяют три основные группы: битумы, дегти и

полимеры, которые отличаются друг от друга как по составу, так и по

происхождению.

Качество вяжущих веществ определяют путем лабораторных испыта-

ний в соответствии с методикой, рекомендованной стандартами на эти

вяжущие.

Page 5: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

5

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИСПЫТАНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА

Строительным гипсом (ГОСТ 125-79) называют воздушное вяжущее

вещество, получаемое путем термической обработки на воздухе природ-

ного двуводного гипса (CaSO4 2H2O) при температуре 150-180 °C до

превращения его в полуводный гипс (СаSO4 0.5 H2O). Строительный

гипс применяют для изготовления строительных деталей и изделий, а

также для штукатурных работ.

1.1. Определение нормальной густоты гипсового теста

Нормальную густоту (НГ) гипсового теста определяют (ГОСТ 23789-

79) при помощи вискозиметра Суттарда (рис. 1.1), представляющего со-

бой цилиндр из цветного металла, имеющего высоту 100 мм и внутренний

диаметр 50 мм. На стекле или на бумаге под стеклом нанесен ряд концен-

трических окружностей диаметром 150-220 мм. Перед испытанием ци-

линдр и стекло протирают влажной тканью. Стеклянную пластинку кла-

дут строго горизонтально, а цилиндр устанавливают в центре концентри-

ческих окружностей.

Рис. 1.1. Вискозиметр Суттарда:

а – в собранном виде;

б – расплыв лепешки

Page 6: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

6

Для определения нормальной густоты теста отвешивают 300 г гипса,

всыпают его в сферическую чашку с заранее отмеренным количеством во-

ды (150-220 мл) и ручной мешалкой перемешивают в течение 30 с, начиная

отсчет времени от начала всыпания гипса в воду. После окончания пере-

мешивания цилиндр, установленный в центре стекла, заполняют гипсовым

тестом, излишки которого срезают металлической линейкой. Через 45 с,

считая от начала всыпания гипса в воду или через 15 с после окончания пе-

ремешивания, цилиндр быстро поднимают вертикально и отводят в сторо-

ну. При этом гипсовое тесто расплывается на стекле в лепешку (рис 1.1, б).

Диаметр расплыва определяют по концентрическим окружностям или за-

меряют линейкой в двух перпендикулярных направлениях с погрешностью

не более 5 мм и вычисляют среднее арифметическое значение.

Нормальная густота характеризуется диаметром расплыва гипсового

теста, равного 180±5 мм. Если диаметр расплыва теста не соответствует

180±5 мм, испытания повторяют с измененной массой воды (на 1-2 %).

Нормальную густоту гипсового теста выражают числом миллиметров во-

ды, приходящихся на 100 г гипса.

1.2. Определение тонкости помола гипса

От пробы гипса, предварительно высушенного в сушильном шкафу в

течение 1 ч при температуре 50-55 °С, на технических весах на часовом

стекле отвешивают с точностью до 0,1 г навеску гипса в количестве 50 г.

Навеску высыпают на сито с сеткой №02 (рис. 1.2) и, закрыв крышкой,

производят просеивание вручную или устанавливают сито в прибор для

механического просеивания и включают прибор. Длительность просеива-

ния обычно составляет 57 мин, после чего прибор выключают, сито из-

влекают, осторожно снимают донышко и высыпают прошедший через си-

то гипс. Контрольное просеивание гипса производят вручную на бумагу

при снятом донышке. Просеивание гипса считает законченным, если в те-

чение 1 мин сквозь сито проходит не более 0,05 г гипса.

Page 7: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

7

Рис. 1.2. Сито с крышкой и донышком

Тонкость помола гипса определяют с погрешностью не более 0,1 %

как отношение массы, оставшейся на сите, к массе первоначальной пробы

(50 г). За величину тонкости помола принимают среднее арифметическое

результатов двух испытаний.

В зависимости от тонкости помола строительный гипс делят на три

группы: I – грубого помола – остаток на сите не более 23 %; II – среднего

помола – остаток на сите более 14 % и III – тонкого помола – остаток не

более 2 %.

1.3. Определение сроков схватывания гипсового теста

Для определения сроков схватывания гипсового теста используют

стандартный прибор Вика (рис. 1.3), который состоит из станины 1, под-

вижного металлического стержня 2 с площадкой 3 для добавочного груза,

латунного кольца в виде усеченного конуса 8, стеклянной пластинки 9.

Для закрепления стержня на требуемой высоте служит зажимной винт 6.

Стержень снабжен указательной стрелкой 4 для отсчета перемещения его

относительно прикрепленной к станине шкалы 5 с делениями от 0 до

40 мм. В нижней части подвижного стержня закрепляют стальную иглу 7

диаметром 1 мм и длиной 50 мм. Перед началом испытания проверяют

свободное падение стержня, чистоту иглы, положение стрелки, которая

на нуле, если игла упирается в пластинку. Масса стержня с иглой

составляет120 г.

Page 8: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

8

Рис. 1.3. Прибор Вика для определения сроков схватывания

а – вид спереди и сбоку;

б – пестик;

в – стальная игла (1-9 см. в тексте)

Для определения сроков схватывания отвешивают 300 г гипса, всы-

пают его в воду, количество которой соответствующей нормальной густо-

те теста, и перемешивают массу в течение 30 с. Приготовленное тесто бы-

стро вливают в кольцо прибора, установленное на стекле. Для удаления

попавшего в гипсовое тесто воздуха кольцо с пластиной 4-5 раз встряхи-

вают путем поднятия и опускания одной из сторон пластинки примерно

Page 9: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

9

на 10 мм. Избыток теста срезают и поверхность заглаживают ножом. За-

тем кольцо помещают под иглу прибора, приводят ее в соприкосновение с

поверхностью теста в центре кольца и закрепляют стержень зажимным

винтом; затем иглу через каждые 30 с опускают в гипсовое тесто так, что-

бы каждый раз она погружалась в новое место. После извлечения из теста

иглу вытирают. Глубину погружения иглы в гипсовое тесто фиксируют по

показанию стрелки, расположенной на подвижном стержне.

Началом схватывания считают промежуток времени от момента за-

творения гипсового теста (всыпания гипса в воду) до момента, когда игла

не доходит до дна пластинки на 0,5 мм. Концом схватывания считают

промежуток времени от момента затворения теста до момента погружения

иглы в тесто не более чем на 0,5 мм.

В зависимости от сроков схватывания строительный гипс относят к

одной из трех групп: А – быстротвердеющий (начало не ранее 2 мин, ко-

нец – не позднее 15 мин); Б – нормальнотвердеющий (начало схватывания

не ранее 6 мин, конец – позднее 30 мин); В – медленнотвердеющий (нача-

ло схватывания не ранее 20 мин, конец схватывания не нормируется).

1.4. Определение марки гипсового вяжущего

Для оценки качества и сорта гипса определяют предел прочности при

изгибе и сжатии образцов-балочек, изготовленных из гипсового теста. Для

изготовления трех образцов-белочек отвешивают 1200 г гипса и доливают

в чашу воду в количестве, которое соответствует нормальной густоте тес-

та. Гипс в течение 520 с засыпают в сферическую чашу с водой и пере-

мешивают ручной мешалкой в течение 60 с до получения однородной

массы, которую заливают в металлическую форму (рис. 1.4).

В каждой форме одновременно изготавливают три образца размером

40×40×160 мм. Для удаления вовлеченного воздуха после заливки форму

встряхивают 5 раз. Через два часа три образца-балочки испытывают на из-

гиб на машине 2035 П-0,5. Прибор для испытания балочек на изгиб

(рис. 1.5) представляет собой балку на двух опорах с сосредоточенной на-

Page 10: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

10

грузкой в центре. Балочку устанавливают на опорах путем поворота ее на

90° относительно продольной оси, т. е. грани образца, которые при фор-

мовании были горизонтальными, становятся вертикальными. Электронная

приставка к машине показывает предел прочности при изгибе в кгс/см2.

Рис. 1.4. Металлическая форма для

изготовления образцов-балочек Рис. 1.5. Схема испытания балочек

на изгиб

Предел прочности при сжатии определяют путем испытания шести

половинок балочек, полученных при испытании образцов на изгиб.

Для передачи нагрузки на половинки балочек используют стальные пла-

стинки размером 40×62,5 мм (площадь 25 см2). Каждую половинку балоч-

ки помещают между двумя пластинками таким образом, чтобы боковые

грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам форм,

находились на плоскостях пластин (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Прибор для испытания половинок балочек на сжатие

Предел прочности при сжатии каждого образца равен частному от де-

ления значения разрушающей нагрузки на рабочую площадь пластинки,

Page 11: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

11

равную 25 см2. За окончательный результат принимают среднее арифме-

тическое из четырех значений испытаний шести образцов-половинок

(без наибольшего и наименьшего результатов). Полученные результаты

испытания образцов записывают в лабораторный журнал и, сравнивая с

техническими требованиями стандарта, приведенными в табл. 1.1, делают

вывод о марке гипсового вяжущего.

Пример условного обозначения гипсового вяжущего прочностью

5,2 МПа (кгс/см2) со сроками схватывания: начало – 5 мин, конец – 9 мин

и остатком на сите с размером ячеек в свету 0,2 мм 9 %, т. е. вяжущего

марки Г-5, быстротвердеющего, среднего помола: Г-5А II.

Таблица 1.1

Зависимость марки гипса от пределов прочности при изгибе и сжатии

Марка вяжущего

Предел прочности образцов в возрасте

2 ч, МПа, не менее Марка вяжущего

Предел прочности образцов в возрасте 2 ч, МПа, не менее

при сжатии

при изгибе

при сжатии

при изгибе

Г-2 2 1.2 Г-10 10 4.5 Г-3 3 1.8 Г-13 13 5.5 Г-4 4 2.0 Г-16 16 6 Г-5 5 2.5 Г-19 19 6.5 Г-6 6 3.3 Г-22 22 7 Г-7 7 3.5 Г-25 25 8

1.5. Элементы научного исследования при выполнении лабораторной

работы «Испытание строительного гипса»

Тема: «Определение основных свойств гипса от водовяжущего отноше-

ния».

Количество воды затворения существенно изменяет как свойства гип-

сового теста, так и гипсового камня.

Целью настоящего исследования является установление зависимости

этих свойств от водовяжущего отношения (В/Г).

Page 12: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

12

При определении влияния В/Г на сроки схватывания гипсового теста

принимают количество воды затворения, отличающееся от НГ в большую

и меньшую сторону. Затем определяют сроки схватывания по известной

методике. Полученные значения наносят на график в лабораторном

журнале.

Для построения графиков и получения зависимостей: R=f (В/Г) изго-

товляют образцы-балочки с различным В/Г. После этого определяют Rсж

и Rизг по методике, изложенной выше. Результаты испытаний наносят на

графики в лабораторный журнал.

В заключение по выполненной лабораторной работе наряду в основ-

ными выводами делают анализ результатов экспериментов, показываю-

щих влияние водовяжущего отношения на сроки схватывания и прочность

гипсового камня с объяснением полученных зависимостей.

Page 13: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

13

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИСПЫТАНИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество – продукт тон-

кого измельчения клинкера с добавкой двуводного гипса в количестве,

необходимом для регулирования сроков схватывания. Клинкер получают

в результате обжига до спекания сырьевой смеси определенного состава,

обеспечивающего преобладание в клинкере силикатов кальция. Для оцен-

ки качества цемента согласно ГОСТ 22236-85 от каждой партии (размер

партии 2000 т) цемента отбирает общую пробу массой 10 кг. Если цемент

поступает навалом в вагонах, то пробу отбирают равными долями из каж-

дого вагона в разных местах, а если в мешках – равными долями из 10

мешков, отобранных от каждой партии из разных мест. Отобранные от

каждой партии пробы цемента тщательно смешивают.

Пробы цемента доставляют в лабораторию в герметичной таре и хра-

нят до испытания в сухом помещении. Целью лабораторной работы явля-

ется ознакомление с основными свойствами портландцемента и методами

их определения. К основным свойствам портландцемента относятся:

- плотность цемента в рыхлонасыпном состоянии;

- тонкость помола;

- нормальная густота цементного теста;

- сроки схватывания цементного теста;

- равномерность изменения объема;

- марка цемента.

2.1. Определение тонкости помола цемента

Тонкость помола определяют ситовым анализом с помощью сита с

сеткой №008. Для испытания отвешивают 50 г цемента, предварительно

высушенного в сушильном шкафу в течение 2 ч при температуре

105-110 °С, и высыпают его на сито. Просеивание считается законченным,

если в течение 1 мин через сито проходит не более 0,05 г цемента.

Page 14: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

14

По окончании просеивания остаток на сите взвешивают с точностью до

0,01 г. Тонкость помола определяют как остаток на сите в процентах от

первоначальной массы просеиваемой пробы. Согласно требованиям ГОСТ

10178-85 тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеи-

вании его через сито №008 проходило не менее 85 % пробы, взятой для

просеивания, а остаток на указанном сите был не более 15 %.

2.2. Определение нормальной густоты цементного теста

Нормальную густоту определяют согласно ГОСТ 310.3-76 на приборе

Вика (рис. 1.3). В этом случае иглу прибора заменяют металлическим пес-

тиком диаметром 10 и длиной 50 мм. Масса подвижного стержня прибора

вместе с пестиком должна быть 300±2 г. Перед началом испытания прове-

ряют свободное падение подвижного стержня прибора, чистоту пестика,

положение стрелки, которая должна стоять на «0» при соприкосновении

пестика с дном конической формы.

Для приготовления цементного теста отвешивает 400 г испытываемо-

го цемента, всыпают его в сферическую чашку, предварительно протер-

тую влажной тканью. Затем в цементе делают углубление, куда в один

прием вливают предварительно отмеренную воду. Количество воды для

первоначального пробного затворения цемента может быть ориентиро-

вочно принято 100-112 см3, т. е. 25-28 % от массы цемента. Углубление, в

котором была налита вода, с помощью стальной лопатки заполняют це-

ментом и через 30 с после этого осторожно перемешивают, а затем энер-

гично растирают тесто лопаткой во взаимно перпендикулярных направле-

ниях, периодически поворачивая чашку на 90°. Продолжительность пере-

мешивания и непрерывного растирания с момента затворения цемента

водой – 5 мин.

После окончания перемешивания цементное тесто укладывают в один

прием в кольцо, которое пять-шесть раз встряхивают, постукивая пла-

стинкой с прижатым к ней кольцом о поверхность стола. Избыток це-

ментного теста срезают ножом, предварительно протертым влажной тка-

Page 15: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

15

нью. Кольцо на стеклянной пластинке ставят под стержень прибора Вика,

пестик приводят в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца

и закрепляют его в таком положении зажимным винтом. Затем быстро от-

винчивают зажимной винт, и стержень вместе с пестиком свободно по-

гружается в тесто. Через 30 с с момента освобождения стержня по шкале

прибора фиксируют глубину погружения пестика.

Густота цементного теста считается нормальной, если пестик не до-

ходит до стеклянной пластинки на 5-7 мм. Если он, погружаясь в цемент-

ное тесто, остановится выше, то опыт повторяют с большим количеством

воды, а если ниже – с меньшим, добиваясь погружения пестика на глуби-

ну, соответствующую нормальной густоте теста.

2.3. Определение сроков схватывания цементного теста

Сроки схватывания по ГОСТ 310.3-76 определяют с помощью прибо-

ра Вика, но вместо пестика на нижней подвижной части стержня закреп-

ляют стальную иглу сечением 1 мм2 и длиной 50 мм. Так как общая масса

стержня при смене пестика уменьшается, то на плоскую головку стержня

накладывают дополнительный груз, чтобы масса стержня с иглой

составляет 300 г.

Цементное тесто нормальной густоты приготавливают по методике,

изложенной ранее. Сразу после приготовления тесто помещают в кольцо

прибора Вика, установленное на стеклянной пластинке, и слегка встряхи-

вают пять-шесть раз для удаления воздуха. Избыток теста снимают ножом

и поверхность выравнивают. Кольцо с цементным тестом устанавливают

на столик прибора, опускают стержень до соприкосновения иглы с по-

верхностью теста и закрепляют стержень винтом. Затем быстро отвинчи-

вают зажимной винт, чтобы игла могла свободно погрузиться в тесто.

Иглу погружают в тесто через каждые 5 мин до начала схватывания и че-

рез каждые 15 мин в последующее время до конца схватывания. Место

погружения иглы в тесто меняют, передвигая кольцо, иглу вытирают мяг-

кой тканью или фильтровальной бумагой.

Page 16: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

16

За начало схватывания принимают время с момента затворения це-

мента водой до момента, когда игла не дойдет до стеклянной пластинки на

1-2 мм. За конец схватывания принимают время от начала затворения це-

ментного теста до момента, когда игла будет опускаться в тесто не более

чем на 1-2 мм. Начало схватывания портландцемента должно наступать не

ранее чем через 45 мин, а конец схватывания – не позднее 10 ч с момента

затворения цементного теста.

2.4. Определение равномерности изменения объема цементного камня

Процесс твердения цемента сопровождается изменением объема об-

разовавшегося цементного камня. Однако наличие в цементе свободных

СаО и МgО, которые гасятся с увеличением объема в уже затвердевшем

цементном камне, может привести в неравномерным деформациям и об-

разованию трещин в твердеющих бетонах и растворах.

Равномерность изменения объема цемента устанавливают кипячени-

ем в воде образцов-лепешек. Для изготовления лепешек берут 400 г це-

мента и из него приготавливают тесто нормальной густоты. Затем отве-

шивают четыре навески цементного теста по 75 г каждая и помещают ка-

ждую в виде шарика на отдельную стеклянную пластинку. Осторожно по-

стукивая пластинкой о край стола, получают из шарика лепешку диамет-

ром 7-8 см и толщиной в средней ее части около 1 см. Поверхность полу-

ченных лепешек заглаживают от наружных краев к центру смоченным в

воде ножом. Приготовленные таким образом лепешки выдерживают на

стеклянных пластинках 24 ч в ванне с гидравлическим затвором при тем-

пературе (20±5) °С после чего подвергают кипячению в течение 4 ч. После

кипячения лепешки охлаждают в бачке до температуры (20±5)+°С и тща-

тельно осматривают. Цемент признают доброкачественным, если на лице-

вой стороне лепешек, подвергнутых испытанию кипячением, нет доходя-

щих до краев радиальных трещин или сетки мелких трещин, видимых не-

вооруженным глазом, а также каких-либо искривлений (рис. 2.1).

Page 17: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

17

Рис. 2.1. Цементные лепешки после испытания на равномерность изменения объема:

а – выдержавшие испытания;

б – не выдержавшие испытания

2.5. Определение марки цемента

Марку цемента устанавливает по показателям предела прочности при

изгибе и сжатии образцов-балочек размером 40×40×160мм, изготовлен-

ных из цементного раствора нормальной консистенции состава 1:3 (1 в. ч.

цемента и 3 в. ч. вольского песка).

Определение нормальной консистенции цементного раствора произ-

водится по ГОСТ 310.4-81. Для этого отвешивают 1500 г песка и 500 г це-

мента, высыпают их в сферическую чашку и перемешивают цемент с пес-

ком лопаткой в течение 1 мин. Затем в центре сухой смеси делают лунку

и вливают в нее 200 г воды (В/Ц=0,4). После того как вода впитается, еще

раз перемешивают смесь в течение 5 мин.

По окончании перемешивания определяет консистенцию цементного

раствора. Для этого используют встряхивающий столик и металлическую

форму-конус (рис. 2.2). Встряхивающий столик состоит из чугунной ста-

нины 1; на валу 2 находится кулачок 3, который поднимает ось 4 с гори-

зонтальным диском 5 и закрепленным на нем листом зеркального стекла 6

диаметром 300 мм. При вращении маховика 8 ось с укрепленным диском

при помощи кулачка совершает возвратно-поступательное вертикальное

движение. При этом столик поднимается на 10 мм, встряхивая форму 7.

Page 18: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

18

Перед укладкой смеси в конус внутреннюю поверхность его и стек-

лянный диск слегка увлажняют. Растворную смесь укладывают в форму-

конус двумя слоями равной толщины. Каждый слой уплотняют металли-

ческой штыковкой. Нижний слой штыкуют 15 раз, верхний – 10. Во вре-

мя укладки и уплотнения раствора конус прижимают рукой к стеклянному

диску. Излишек раствора срезают ножом и форму-конус медленно подни-

мают. Затем, вращая рукоятку маховика, встряхивают столик 30 раз в те-

чение 30 с, при этом конус цементного раствора расплывается. При по-

мощи штангенциркуля или стальной линейки измеряют расплав конуса по

нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Консистенцию раствора считают нормальной, если расплыв конуса ока-

зался равным 106-115 мм. При меньшем расплыве конуса раствор приго-

тавливают заново, несколько увеличивая количество воды затворения.

Из раствора нормальной консистенции для определения Rсж и Rизг

формируют образцы-балочки в трехгнездовых металлических формах.

Рис. 2.2. Встряхивающий столик и форма-конус (1–8 – см. в тексте)

Page 19: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

19

Для уплотнения раствора подготовленную форму с насадкой прочно

закрепляют на стандартной виброплощадке, создающей вертикальные

колебания с амплитудой 0,35 мм и частотой 2600-3000 колебаний в мин.

Готовый раствор укладывают в гнезда формы слоем приблизительно

1 см и включают виброплощадку. Затем в течение 2 мин вибрации все три

гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором.

По истечении 3 мин (от начала вибрации) виброплощадку выключают и

снимают форму. Затем смоченным ножом срезают излишек раствора, за-

чищают поверхность образцов вровень с краями формы и маркируют

образцы.

Готовые образцы в формах хранят в ванне с гидравлическим затвором

в течение (24±2) ч. Затем образцы осторожно расформовывают и уклады-

вают в горизонтальное положение в ванну с водой, где хранят до момента

испытания.

Через определенный интервал времени три образца-балочки испыты-

вают на изгиб. Схема испытания балочки на изгиб (рис. 1.5) представляет

собой балку на двух опорах с сосредоточенной нагрузкой в центре.

Предел прочности при изгибе образцов цементного раствора вычис-

ляют как среднее арифметическое из двух наибольших результатов испы-

тания трех образцов-балочек.

Предел прочности при сжатии определяют путем испытания шести

половинок балочек, полученных при испытании образцов на изгиб.

Для передачи нагрузки на половинки балочек применяют плоские сталь-

ные пластинки размером 40×62,5мм (площадь 25 см2). Каждую половин-

ку балочки помещают между двумя пластинками (рис. 1.6).

Предел прочности при сжатии каждого образца равен частному от де-

ления значения разрушающей нагрузки на рабочую площадь пластинок,

равную 25 см2. За окончательный результат принимают среднее арифме-

тическое четырех наибольших результатов.

Для перевода 7- или 14-суточной прочности образцов в 28-суточную

прочность могут быть приняты ориентировочно коэффициенты: 1,5 для

Page 20: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

20

7-суточной прочности, 1,25 – для 14-суточной. Полученные результаты

испытания образцов записывают в журнал и сравнивают с техническими

требованиями стандарта, приведенными в табл. 2.1, делают вывод о марке

цемента.

Таблица 2.1

Требования к маркам портландцемента

Обозначение цемента Марка Предел прочности в возрасте

28 суток. МПа (кг/см2) при изгибе при сжатии

Портландцемент обыкновенный и с минеральными добавками

ПЦ-ДО, ПЦ-Д5 ПЦ-Д20, ШПЦ

300 400 500 550 600

4,4 (45) 5,4 (55) 5,9 (60) 6,1 (62) 6,4 (65)

29,4 (300) 39,2 (400) 49,0 (500) 53,9 (550) 58,8 (600)

Для определения группы по эффективности пропаривания для цемен-

та образцы-балочки, изготовленные в соответствии с вышеописанной ме-

тодикой, подвергают пропариванию по режиму:

- равномерный подъем температуры до (85±5)°С... (180±10) мин;

- предварительная выдержка в течение (120±10) мин. При температу-

ре (20±3) °С;

- изотермический прогрев при температуре (85±5) °С ... (360±10) мин;

- остывание образцом при отключенном подогреве ... (120±10) мин.

Через (24±2) ч с момента изготовления образцы расформовывают и

сразу же испытывают на изгиб и сжатие.

По полученному пределу прочности при сжатии после пропаривания

устанавливают группу по эффективности пропаривания в соответствии с

требованиями ГОСТ 10178-85, приведенными в таблице 2.2.

Page 21: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

21

Таблица 2.2

Распределение цементов по эффективности пропаривания

Группа по эффектив-

ности пропарива-

ния

Вид це-

мента

Предел прочности, МПа, для цемента марок при сжатии после пропаривания

300 400 500 550-600

1 ПЦ ШПЦ

Более 23 более 21

Более 27 более 25

Более 32 более 30

Более 38 —

2 ПЦ ШПЦ

от 20 до 23 от 18 до 21

от 24 до 27 от 22 до 25

от 28 до 32

от 26 до 30

от 33 до 38

3 ПЦ ШПЦ

менее 20 менее 18

менее 24 менее 22

менее 28 менее 26

менее 33 —

2.6. Элементы научного исследования при выполнении лабораторной

работы «Испытание портландцемента»

Тема: «Влияние водоцементного отношения на предел прочности при

сжатии и изгибе образцов из цементного раствора»

С целью выявления зависимости R= f (В/Ц) приготавливается рас-

твор с различным В/Ц, отличающимся от нормальной консистенции в

большую и меньшую сторону. Затем формуются образцы-балочки по ме-

тодике, изложенной выше.

После определенного времени твердения у образцов определяют пре-

дел прочности при изгибе и сжатии. Полученные значения наносят на

график в лабораторном журнале.

В заключение по выполненной лабораторной работе наряду с основ-

ными выводами делают анализ результатов экспериментов, показываю-

щих влияние водоцементного отношения на прочность цементного рас-

твора с объяснением полученных зависимостей.

Page 22: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

22

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИСПЫТАНИЕ НЕФТЯНОГО БИТУМА

В строительстве и при производстве строительных материалов из орга-

нических вяжущих веществ чаще всего используются битумы. Битумы

(битумные вяжущие) представляют собой сложные смеси высокомолеку-

лярных углеводородов и их неметаллических производных. Битумы по

происхождению подразделяются на природные и искусственные (нефтя-

ные). Нефтяные битумы – продукты переработки нефти и ее смолистых ос-

татков. Нефтяные битумы по внешнему виду представляют собой твердую

или вязкую массу черного цвета со слабым запахом минерального масла.

Целью лабораторной работы является ознакомление с основными

строительно-техническими свойствами битумов и методами их определе-

ния.

К основным свойствам битумов относятся:

- глубина проникания иглы (пенетрация);

- растяжимость (дуктильность);

- температура размягчения.

При определении показателей физико-механических свойств битума

отобранная проба материала должна быть подготовлена следующим обра-

зом. Перед испытанием образец битума обезвоживают; вязкие битумы ос-

торожным нагреванием без перегрева при помешивании стеклянной па-

лочкой; жидкие битумы – фильтрацией нагретого до 60 °С битума через

слои крупнокристаллической свежепрокаленной поваренной соли.

Обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния битум проце-

живают через металлическое сито с сеткой №07 и тщательно перемеши-

вают для полного удаления пузырьков воздуха.

3.1. Определение глубины проникания иглы

Глубину проникания иглы (пенетрацию) нефтяного битума опреде-

ляют с помощью стандартного прибора – пенетрометра. По глубине про-

Page 23: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

23

никания иглы в битум под нагрузкой 1 Н (100 гс) в течение 5 с при темпе-

ратуре 25 °С судят о вязкости битума. Вязкость выражают в градусах,

причем 1° шкалы пенетрометра соответствует глубине проникания иглы в

0,1 мм.

Пенетрометр (рис. 3.1) состоит из металлического штатива 1, нижняя

часть которого представляет собой опорную площадку. На опорной пло-

щадке установлен предметный столик 8 с металлической чашкой 7 высо-

той 35 мм и диаметром 55 мм, в которую помещают испытуемый битум.

На верхнем кронштейне штатива укреплен циферблат 2, разделенный на

360°, и контактная рейка (кремальера) 3, движение которой передается

стрелке циферблата. На нижнем кронштейне закреплен свободно падаю-

щий стержень с иглой 6 и грузом общей массой 100 г, удерживаемый сто-

порной кнопкой 4. Стальная игла пенетрометра, длиной 50,8 мм и диамет-

ром 1-1,02 мм должна быть закреплена и тщательно отполирована.

Рис. 3.1. Пенетрометр (1–8 см. в тексте)

При определении глубины проникания иглы испытуемый битум на-

ливают в металлическую чашку так, чтобы поверхность его была не более

чем на 5 мм ниже верхнего края чашки. Чашку с битумом охлаждают на

Page 24: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

24

воздухе при температуре 20 °С в течение 1 ч, а затем помещают в водяную

ванну так, чтобы высота слоя воды над битумом была не менее 25 мм.

Температуру воды в ванне поддерживают в пределах (25±0,5) °С. По ис-

течение 1 ч чашку с образцом битума вынимают из ванны и помещают в

кристаллизатор, наполненный водой так, чтобы высота слоя воды над по-

верхностью битума была не менее 10 мм. Кристаллизатор устанавливают

на столик прибора и подводят острие иглы к поверхности битума так,

чтобы игла только слегка касалась ее.

Доводят кремальеру до верхней площадки стержня, несущего иглу, и

устанавливают стрелку на нуль или отмечают ее положение, после чего

одновременно включают секундомер и нажимают кнопку прибора, давая

игле свободно входить в испытуемый образец в течение 5 с. По истечении

5 с отпускают кнопку. После этого доводят кремальеру вновь до верхней

площадки стержня с иглой и отмечают показание прибора.

Определение повторяют не менее трех раз в различных точках на по-

верхности образца битума, отстоящих от краев чашки и друг от друга не

менее чем на 10 мм. После каждого погружения иглу вынимают из гнезда,

отмывают кончик ее от приставшего битума бензином или другим раство-

рителем и насухо вытирают по направлению к острию.

Значение проникания иглы в градусах определяется как среднее

арифметическое трех определений. Расхождение между результатами па-

раллельных погружений не должны превышать 5 % от величины меньше-

го результата.

3.2. Определение растяжимости битумов

Растяжимостью (дуктильностью) называют свойство битумов вытя-

гиваться в тонкие нити под действием приложенной растягивающей на-

грузки. Растяжимость характеризуется длиной нити до разрыва ее при

температуре 25 °С и скорости вытягивания 5 см/мин и выражается в сан-

тиметрах. Это свойство битума является условной характеристикой его

пластичности.

Page 25: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

25

Растяжимость битумов определяют на приборе – дуктилометре

(рис. 3.2), который представляет собой деревянный ящик, покрытый внут-

ри оцинкованной сталью. По всей длине ящика проходит червячный винт

1 с насаженными на него двумя салазками 2, которые передвигаются по

винту. Ящик снабжен шкалой, по которой скользит указатель, закреплен-

ный на салазках.

Рис. 3.2. Дуктилометр:

а – форма «восьмерка»;

б – форма с битумом

Образцы готовятся к испытанию следующим образом. Полированную

металлическую или стеклянную пластинку и внутреннюю боковую стенку

вкладышей «восьмерки» покрывают смесью талька с глицерином (1:3) или

смесью декстрина с глицерином (1:2). Затем форму кладут на пластинку.

Подготовленную пробу битума расплавляют и наливают в три формы

тонкой струей от одного конца формы до другого, пока она не наполнится

выше краев. Залитый в форму битум оставляют охлаждаться на воздухе в

течение 30 мин при температуре не ниже +18 °С, а затем гладко срезают

излишек битума горячим ножом от середины к краям так, чтобы битум

заполнял формы вровень с их краями.

Page 26: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

26

После этого формы с битумом, не снимая с пластинки, помещают в

водяную ванну (можно в ванну дуктилометра). Высота слоя воды над би-

тумом должна быть не менее 25 мм; в ванне поддерживают температуру

испытания равную +25 °С, добавляя горячую или холодную воду.

По истечении 1 ч формы с битумом вынимают из воды, снимают с

пластинки и закрепляют в дуктилометре. После этого отнимают боковые

части форм, включают мотор дуктилометра и наблюдают за растяжением

битума. При определении растяжимости битумов, имеющих плотность

значительно большую или меньшую плотности воды, в ванну добавляют

раствор поваренной соли или глицерина (для увеличения плотности) или

этилового спирта (для уменьшения плотности), доводя плотность до таких

значений, при которых нить битума вытягивается строго горизонтально.

Длину нити битума в сантиметрах, отмеченную указателем в момент

ее разрыва, принимают за растяжимость битума. За окончательный ре-

зультат принимают среднее арифметическое результатов трех параллель-

ных определений. Расхождения между параллельными определениями не

должны превышать 10 % от среднего арифметического значения сравни-

ваемых результатов.

3.3. Определение температуры размягчения битумов

Температура размягчения позволяет судить об относительной тепло-

стойкости и степени размягчения битумов при нагревании. Температуру

размягчения определяют на приборе «кольцо и шар» (рис. 3.3), который

состоит из трех металлических дисков 5 и стойки. Расстояние между дву-

мя нижними дисками 25,4 мм. В среднем диске имеются два отверстия, в

каждое из которых вставляют латунные кольца 1 внутренним диаметром

15,88 мм, высотой 6,25 мм и толщиной стенок 2,38 мм. В середине верх-

него диска имеется отверстие, в которое вставляют термометр 4.

Page 27: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

27

Рис. 3.3. Прибор «кольцо и шар» (1–8 – см. в тексте)

Температуру размягчения определяют следующим образом. Латун-

ные кольца укладывает на стеклянную пластинку и смазывает внутрен-

нюю поверхность смесью талька с глицерином (1:3). Затем заполняют их

с некоторыми избытком расплавленным битумом 2. После охлаждения

избыток битума срезают вровень с краями нагретым ножом. Кольца уста-

навливают горизонтально в отверстия на среднем диске прибора. Термо-

метр вставляют в среднее отверстие верхнего диска так, чтобы ртутный

шарик его был на нижнем уровне кольца. Прибор с кольцами ставят в ста-

кан 6, наполненный водой, имеющей температуру 5°С. Через 15 мин при-

бор вынимают, на каждое кольцо в центре поверхности битума кладут

стальной парик 3 диаметром 9,5 мм и массой 3,5 г и помещают прибор в

тот же стакан. Стакан с прибором ставят на асбестовую сетку нагревают

на спиртовке 8 так, чтобы скорость подъема температуры составляла 5

°С/мин.

При нагревании битум размягчается, и стальной шарик вместе с битумом 9

проходит сквозь отверстие кольца. Температуру, при которой деформи-

рующийся битум под действием массы шарика коснется нижнего диска

прибора, принимают за температуру размягчения. Если температура раз-

мягчения битума по методу «кольцо и шар» окажется, например, равной

50°, то сокращение записывают «50° К и Ш». В том случае, когда темпера-

тура размягчения битума выше 80 °С, прибор заполняет не водой, а глице-

рином.

Page 28: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

28

Температуру размягчения вычисляют как среднее арифметическое

двух определений.

3.4. Определение температуры хрупкости битума

Метод определения температуры хрупкости заключается в фиксиро-

вании температуры, при которой появляются трещины в слое битума, на-

несенном на стальную пластинку, охлаждаемую с постоянной скоростью

и подвергаемую периодическому изгибу.

Перед испытанием битум обезвоживают осторожным нагреванием

без перегрева при помешивании стеклянной палочкой (вязкие битумы)

или фильтрацией нагретого до 60 °С битума через слой крупнокристалли-

ческой свежепрокаленной поваренной соли (жидкие битумы). Обезвожен-

ный и расплавленный до подвижного состояния битум процеживают через

металлическое сито с сеткой №07 и тщательно перемешивают для полно-

го удаления пузырьков воздуха.

Для проведения испытаний на чистую сухую стальную пластинку

толщиной 0,15 мм отвешивают 0,4 г испытуемого битума с точностью до

0,01 г (готовят три параллельных образца). Затем осторожным нагревани-

ем пластинки снизу расплавляют битум так, чтобы он распределился ров-

ным слоем по всей поверхности пластинки. При этом пластинку необхо-

димо придерживать металлическими щипцами. Затем ее укладывают го-

ризонтально и быстрым движением горящей спички над поверхностью

битума удаляют пузырьки воздуха. Пластинку выдерживают на воздухе

при температуре 20 °С не менее 20 минут, после чего вставляют в зажимы

прибора так, чтобы битумный слой был расположен наружу. Прибор со-

бирают и начинают охлаждать так, чтобы температура воздушной среды,

фиксируемая термометром, понижалась со скоростью 1 °С в 1 мин.

Воздушная баня в момент сборки прибора должна иметь температуру не

ниже 15 °С. Начиная с температуры 0 °С, при каждом градусе понижения

температуры пластинку с битумом сгибают и распрямляют, при этом сги-

бание и распрямление должны производится с равномерной скоростью в

течение 1 мин.

Page 29: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

29

За температуру хрупкости принимают температуру, отмеченную в

момент появления первой трещины в слое испытуемого битума.

Оставшиеся две пластины с битумом охлаждают и начинают проги-

бать при температуре на 10 °С выше температуры появления трещины на

первой пластине.

За температуру хрупкости принимают среднее арифметическое ре-

зультатов, полученных для трех пластинок с битумом. Расхождение меж-

ду результатами определений не должно превышать 2 °С.

3.5. Определение температуры вспышки битума

Температурой вспышки называют температуру, при которой газооб-

разные продукты, выделяющиеся из битума, при нагревании образуют с

воздухом смесь, вспыхивающую на короткое время при поднесении к ней

пламени. Температуру вспышки битумов определяют для установления

безопасного технологического режима их расплавления, а также смеши-

вания с наполнителями. Для определения температуры вспышки исполь-

зуют стандартный прибор (рис. 3.4), состоящий из наполненного песком

большого стального тигля 4, подогреваемого газовой горелкой 6 и внут-

реннего стального тигля 3 диаметром 64 мм, высотой 47 мм, толщиной

стенок 1 мм, в который наливают расплавленный битум. До начала испы-

таний малый тигель промывают бензином и просушивают его над за-

жженной горелкой, после чего помещают в большой тигель с прокален-

ным песком так, чтобы уровень песка был на 12 мм ниже края тигля, а

между дном этого тигля и наружным тиглем был слой песка толщиной 5-6

мм.

Расплавленный битум с ожидаемой температурой вспышки до 210 °С

наливают во внутренний тигель так, чтобы его уровень был на 12 мм ниже

края тигля. Большой тигель (вместе с малым тиглем) устанавливают в

кольцо, закрепленное на штативе 1; под него подводят газовую горелку, а

сверху в испытуемый битум погружают термометр 2 так, чтобы ртутный

шарик его находился примерно в геометрическом центре меньшего тигля.

Page 30: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

30

К поверхности битума подводят зажигательное приспособление 5, со-

стоящее из трубки, присоединенной к газопроводу. Наружный тигель на-

гревают пламенем газовой горелки с таким расчетом, чтобы повышение

температуры в начале испытания было в пределах 10 °С/мин; за 40 °С до

ожидаемой температуры вспышки скорость нагрева уменьшают до

4 °С/мин. За 10 °С до ожидаемой температуры вспышки поджигают зажи-

гательное приспособление и медленно проводят им по краю тигля на рас-

стоянии 10-14 мм от поверхности битума. Появление синего пламени над

поверхностью битума принимается за момент его вспышки, а температу-

ра, отмеченная в этот момент – за температуру вспышки.

Рис. 3.4. Прибор для определения температуры вспышки битума

(1–6 см. в тексте)

При проведение испытания следует избегать движения воздуха и яр-

кого освещения, что затрудняет наблюдение за моментом вспышки.

Определение следует проводить дважды. За окончательный результат

принимают среднее арифметическое двух определений.

Page 31: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

31

3.6. Определение марки битума и требования безопасности

После установления показателей физико-механических свойств ис-

пытуемого битума определяется его марка в соответствии с требованиями:

ГОСТ 6617-76, ГОСТ 9548-74 и ГОСТ 22245-76, приведенными в табл.3.1.

Таблица 3.1

Физико-механические свойства нефтяных битумов

Марка битума Глубина

проникания иглы, 0.1 мм

Растяжимость, см, не менее

Температура размягчения, °С

Строительные битумы БН-50/50 41-60 40 50-60 БН-70/30 21-40 3,0 70-80 БН-90/10 .5-20 1,0 .90-105

Кровельные битумы БНК-45/180 140-220 Не нормируется 40-50 БНК-90/40 35-45 85-95 БНК-90/30 25-35 85-95

Дорожные битумы БНД-200/30 201-301 - 35

БНД-130/200 131-200 65 39 БНД-90/130 .91-130 60 43 БНД-40/60 61-90 50 47

40-60 40 51

В некоторых ранних учебниках приводятся марки битумов по ГОСТ

6617-56. Соответствие здесь следующее: БН-70/30 – БН-1У; БН-90/10 – БН-У.

При выполнении лабораторной работы по испытанию битумов необ-

ходимо выполнять следующие меры безопасности:

- строительные нефтяные битумы являются горючим веществом с

температурой вспышки 220-300 °С. Минимальная температура самовос-

пламенения 368 °C;

- при сливе, наливе и отборе проб битумов необходимо применять

спецодежду и индивидуальные средства защиты;

- в случае загорания небольших количеств битума его тушат песком,

кошмой, пенным огнетушителем.

Page 32: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

32

УКАЗАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТОВ И ТРЕБОВАНИЯ

ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторные работы проводятся по подгруппам, состоящим из 10-12

студентов. Для повышения самостоятельности в проведении испытаний

подгруппы делятся на 2-3 бригады, как правило, включающие в себя не

более 3-4 человек каждая. Организация работы должна обеспечивать са-

мостоятельность и активность каждого студента.

В процессе выполнения лабораторных работ необходимо вести сис-

тематические записи результатов испытаний материалов в журнале для

лабораторных работ. В соответствующие графы таблиц заносят результа-

ты испытаний и сопутствующих расчетов, а также делают схематическую

зарисовку применяемых приборов и оборудования. Каждая работа должна

завершаться заключением о проделанном испытании и соответствии каче-

ства испытанного материала требованиям стандарта.

К выполнению лабораторных работ необходимо приступать после

изучения соответствующих теоретических вопросов и проработки мето-

дических указаний. После выполнения лабораторных работ для получения

зачета по ним каждый студент защищает отчет. Защита заключается в

проверке знаний по теоретическим вопросам соответствующего раздела и

методике выполнения данной работы.

При проведении испытаний необходимо строго соблюдать правила

техники безопасности. Рабочие лабораторные места и столы для общего

пользования должны быть чистыми и свободными от посторонних пред-

метов. Перед началом выполнения лабораторных работ студенты должны

был ознакомлены с правилами поведения в лаборатории и пройти инст-

руктаж по технике безопасности, о чем делается запись в соответствую-

щем журнале. При выполнении работ по испытанию бетонов и растворов

остатки бетонной и растворной смеси запрещается сливать в канализаци-

Page 33: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

33

онную сеть. Эти остатки необходимо сбрасывать в металлические емкости

для мусора.

Студентам категорически запрещается самовольное пользование,

включение, выключение, управление прессами, виброплощадкой и другим

оборудованием. При выполнении лабораторных работ необходимо вклю-

чать вытяжную вентиляцию. Перед началом работы в лаборатории учебный

мастер или лаборант должны проверить исправность электрических прибо-

ров, механизмов, проверить надежную установку испытуемых образцов,

обеспечить их страховку от падения с плиты пресса или стола. При испы-

тании образцов на прессе обязательно наличие защитного экрана.

После окончании работы каждая бригада должна привести в порядок

свой рабочий стол и сдать его дежурным студентам. В обязанности де-

журных студентов входит уборка приборов, оборудования, пола от му-

сора. Дежурные сдают помещение лаборатории учебному мастеру или

лаборанту.

Page 34: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

34

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Попов, Л. Н. Строительные материалы, изделия и конструкции : учебное

пособие / Л. Н. Попов. – М. : ОАО «ЦПП», 2010. – 467 с.

2. Попов, Л. Н. Лабораторные испытания строительных материалов и изде-

лий / Л. Н. Попов. – М. : Высшая школа, 1984. – 168 с.

3. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические

условия. – М. : Изд-во стандарт, 1986. – 6 с.

4. ГОСТ 310.1-76* – ГОСТ 310.4-81*. Цементы. Методы испытаний. – М. :

Изд-во стандартов, 1979. – 40 с.

5. ГОСТ 125-79**. Вяжущие гипсовые. Технические условия. – М. : Изд-во

стандартов, 1980. – 10 с.

6. ГОСТ 6617-76*. Битумы нефтяные строительные. Технические условия. –

М. : Изд-во стандартов, 1979. – 4 с.

7. ГОСТ 11501-78* – ГОСТ 11506-78*. Битумы нефтяные. Методы испыта-

ний. – М. : Изд-во стандартов, 1979. – 40 с.

8. ГОСТ 23789-79. Вяжущие гипсовые. Методы испытаний. – М. : Изд-во

стандартов, 1980. – 12 с.

Page 35: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

35

Учебное издание

ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Методические указания

Составители: КУДРЯШОВА Розалия Алексеевна

ДЕМЕНЬЕВ Евгений Георгиевич МАКСИМОВ Сергей Валентинович

Редактор Н.А.Евдокимова

Подписано в печать 13.02. 2012.Формат 60×84/16 Усл. печ. л. 2,09. Тираж 40 экз. Заказ 160.

Ульяновский государственный технический университет

432027, Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32.

Типография УлГТУ 432027, Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32.

Page 36: ВЯЖУЩИЕ BEЩЕCTBAwindow.edu.ru/resource/220/77220/files/ulstu2012-46.pdf · 2015-01-12 · Органические вяжущие вещества представляют

36