Лабораторная работа 3 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОРИСТЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ ДЛЯ ЛЕГКИХ БЕТОНОВ Цель работы определить показатели качества и свойств крупного и мелкого пористого заполнителя, сопоставить их с требованиями ГОСТ и рекомендовать для использования в легких бетонах.
• К пористым заполнителям относят сыпучие ма териалы, плотность зерен которых не превышает 2 г/см 3, а средняя насыпная плотность не более 1200 кг/м 3 для крупного заполнителя и 1400 кг/м 3 для песка. В соответствии со стандартной классификацией, пористые заполнители для бетонов по происхо ждению разделяют на три группы: • Природные: • Из отходов промышленности: • Искусственные специально приготовленные
Природные пористые заполнители: • щебень из пористых горных пород вулканиче ского и осадочного происхождения; • природный и дробленый песок; • материалы из отсевов дробления пористых пород. 2. Из отходов промышленности: • щебень и песок из пористых шлаков; • грубодисперсные золы уносы, золошлаковые смеси и др. 3. Искусственные специально приготовленные: • керамзит и его разновидности (шунгизит, зольный гравий, глинозольный керамзит, вспучен ные аргиллит и трепел), получаемые обжигом со вспучиванием подготовленных гранул из природного сырья, отходов промышленности или их смеси; • термолит, получаемый при обжиге без вспучивания щебня или подготовленных гранул кремни стых опаловых пород; • аглопорит, получаемый спеканием при об жиге подготовленных гранул песчано глинистых по род, а также отходов от добычи, переработки и сжигания ископаемого твердого топлива (золы ТЭС, отходы углеобогащения); • шлаковая пемза, получаемая поризацией рас плава шлаков металлургического и химического производств; • вспученный перлит, получаемый вспучивани ем при обжиге подготовленных зерен из вулканиче ских водосодержащих пород.
Искусственные специально приготовленные пористые заполнители: • керамзит и его разновидности (шунгизит, зольный гравий, глинозольный керамзит, вспученные аргиллит и трепел), получаемые обжигом со вспучиванием подготовленных гранул из природного сырья, отходов промышленности или их смеси; • термолит, получаемый при обжиге без вспучивания щебня или подготовленных гранул кремнистых опаловых пород; • аглопорит, получаемый спеканием при обжиге подготовленных гранул песчано глинистых пород, а также отходов от добычи, переработки и сжигания ископаемого твердого топлива (золы ТЭС, отходы углеобогащения); • шлаковая пемза, получаемая поризацией расплава шлаков металлургического и химического производств; • вспученный перлит, получаемый вспучиванием при обжиге подготовленных зерен из вулканических водосодержащих пород.
В работе определяют следующие основные показатели свойств и качества пористых заполнителей, регламентирован ные стандартами на соответствующий вид продукции и учиты ваемые при подборе состава легкого бетона: • зерновой состав; • среднюю насыпную плотность; • среднюю плотность зерен крупного заполни теля; • объем межзерновых пустот в крупном заполнителе; • водопоглощение крупного заполнителя; • прочность крупного заполнителя (сдавливанием в цилиндре); • среднюю плотность зерен заполнителя в цементной пасте.
1. Определение зернового состава Высушенную до постоянной массы пробу песка объемом 2 дм 3 взвешивают и рассеивают на отдельные фракции по методике, приведенной в работе № 1. Пористый песок по зерновому составу в зависимости от назначения разделяют на три группы: • для конструкционно теплоизоляционного бе тона; • для конструкционного бетона; • для теплоизоляционного бетона. Зерновой состав отдельных групп пористого песка по ГОСТ 9757 90 должен находиться в преде лах, указанных в табл. 15.
Таблица 15
Зерновой состав гравия (щебня) данной фракции (или смеси фракций) опреде ляется по методике, приведенной в лабораторной работе № 2, п. 1, но для испытаний берут пробу 5, 10, 20 дм 3 для наибольшей крупности зерен заполнителей соответственно 10, 20, 40 мм. Просев одной фракции осуще ствляют через набор сит с отверстиями d, D, 2 D. Результаты просева заносят в табл. 15.
В гравии и щебне фракции свыше 2, 5 до 10 мм и смеси фракций свыше 5 до 20 мм содержание зерен размером свыше 5 до 10 мм должно быть от 25 до 50% по массе. Зерновой состав гравия и щебня каждой фракции должен находиться в пределах, указанных в табл. 17. Табл. 17
2. Определение средней насыпной плотности пористого заполнителя • Среднюю насыпную плотность определяют для отдельных фракций заполнителя или для их смеси. • Среднюю плотность песка, гравия и щебня определяют путем взвешивания их в мерных сосудах вместимостью 1, 2, 5 и 10 л, соответственно, для заполнителя с наибольшей крупностью зерен 5, 10, 20 и 40 мм. • Испытания выполняют по методике, приведенной в лабораторной работе 2, п. 7. • В зависимости от насыпной плотности гравий, щебень и песок подразделен стандартом на марки, приведенные в табл. 18.
Предельные значения марок по насыпной плотности для различных видов пористых гравия, щебня и песка приведены в табл. 19. При этом фактическая марка по насыпной плотности не должна превышать максимального значения, а минимальные значения приведены в качестве справочных.
3. Определение средней плотности зерен крупного заполнителя • Для испытаний отбирают пробу высушенного заполнителя испытываемой фракции объемом 3 дм 3, встряхивают в течение 2 мин на сите с отверстием диаметром 5 мм для удаления частиц менее 5 мм, затем перемешивают на противне. Испытание вы полняется в специальном контейнере на весах с приспособлением для гидростатического взвешива ния. • Предварительно сухой контейнер с крышкой взвешивают на воздухе (m 1), а затем в воде на весах с приспособлением для гидростатического взвешивания (m 2). Часть пробы заполнителя объемом до 1 дм 3 насыпают в сухой контейнер и взвешивают (m 3). Затем контейнер с заполнителем погружают в сосуд с водой и встряхивают для удаления пузырьков воздуха.
• Сосуд с заполнителем должен находиться в воде 1 ч, причем уровень воды должен быть выше крышки контейнера не менее чем на 20 мм. Контейнер с насыщенным водой заполнителем взвешивают (m 4) на весах с приспособлением для гидростатического взвешивания. Далее контейнер с заполни телем вынимают из сосуда с водой, в течение 10 мин дают излишку воды отечь и немедленно взвешивают на воздухе на других весах (m 5).
• Среднюю плотность зерен крупного заполнителя к, г/см 3, вычисляют как среднее арифметическое результатов двух определений, каждое из которых производят на новой порции заполнителя: • где в плотность воды, принимаемая 1 г/см 3.
4. Определение объема межзерновых пустот в крупном заполнителе • Это определение производят расчетным путем по предварительно установленной средней насыпной плотности заполнителя в сухом состоянии н и средней плотности зерен заполнителя к по пп. 2 и 3. • Объем межзерновых пустот Vпуст, % по объему :
5. Определение водопоглощения крупного заполнителя • Используя результаты, полученные при опреде лении средней плотности зерен по п. 2, вычисляют водопоглощение крупного заполнителя за 1 ч, % по массе: • Водопоглощение вычисляют как среднее арифметическое результатов определения водопоглощения двух проб заполнителя. • Водопоглощение крупного заполнителя, % по объему, вычисляют на основании предварительно установленного по п. 3 значения средней плотности зерен крупного заполнителя:
где в плотность воды, 3. равная 1 г/см
6. Определение прочности заполнителя (сдавливанием в цилиндре) • Определение прочности заполнителя произво дят сдавливанием зерен отдельных фракций в сталь ном составном цилиндре с внутренним диаметром и высотой 150 мм путем погружения пуансона на глубину 20 мм при высоте слоя сдавливаемого запол нителя 100 мм. Из высушенной пробы заполнителя испытываемой фракции отвешивают 3 навеску, рав ную по объему 2 дм , и совком насыпают ее с высоты 100 мм в стальной цилиндр с подносом так, что бы после разравнивания металлической линейкой верхний уровень заполнителя доходил до верхнего края цилиндра.
Остаток заполнителя, не вошедший в цилиндр, взвешивают и по разности масс взятой навески и этого остатка определяют массу заполнителя в цилиндре. Деля полученную массу заполни теля на его объем в цилиндре (1770 см 3), определяют насыпную плотность заполнителя в цилиндре. Если отклонения показателей насыпной плотности заполни теля от насыпной плотности испытываемой фракции, определен ной по п. 2, превышают минус 4 плюс 2 % для фракции 5 10 и 10 20 мм и минус 6 плюс 1 % для фракции 20 40 мм, то произво дят повторное определение насыпной плотности в цилиндре на другой навеске заполнителя. После совпадения насыпной плот ности заполнителя в цилиндре с насыпной плотностью заполни теля, определенной по п. 2 (в пределах допустимого разброса), проводят испытание заполнителя на прочность. Для этого цилиндр с пуансоном помещают в гидравлический пресс, сдав ливают заполнитель до погружения пуансона на 20 мм (до верх ней риски) и отмечают показания стрелки манометра в этот момент.
Вдавливание пуансона должно производиться без перекоса со скоростью 0, 5 1 мм/с. Прочность при сдавливании заполнителя в ци линдре сд R вычисляют в МПа (кг/см 2): Rсд = Р/F, где Р нагрузка при сдавливании заполнителя, соответствующая погружению пуансона до верхней риски, Н (кгс); F площадь поперечного сечения цилиндра, см 2 (177 см 2). Прочность заполнителя отдельной фракции в цилиндре вычисляют как среднее арифметическое результатов двух определений, каждое из которых производят по новой навеске. В зависимости от прочности, определяемой испытанием в цилиндре, ГОСТ 9757 90 подразделяет гравий и щебень на марки по прочности, приведенные в табл. 3. 6. Марки по прочности гравия и щебня в зависимости от марок по насыпной плотности должны соответствовать требованиям табл. 20.
7. Определение средней плотности зерен крупного заполнителя в цементном тесте • Навеску высушенного заполнителя mк испытываемой фракции, равную по объему 3, 5 дм 3, перемешивают на предварительно увлажненном противне с навеской цемента mц в количестве 1, 7 кг и кварцевого песка mп. кв в количестве 3, 4 кг. В полученную смесь постепенно наливают воду до получения малоподвижной бетонной смеси жесткостью 10 20 с по ГОСТ 10181. 0 81. Израсходованное количество воды замеряют mв.
• Перемешанную смесь выдерживают в течение 15 мин, а затем полностью помещают в предварительно высушенный сосуд вместимостью 5 дм 3. Смесь в сосуде уплотняют вибрированием в течение 30 60 с на виброплощадке. Сосуд с уплотненной смесью взвешивают и определяют массу смеси в сосуде М с точностью до 10 г и объем смеси в сосуде с точностью до 10 мл. Деля массу смеси в сосуде на ее объем, вычисляют среднюю плотность бетон ной смеси в уплотненном состоянии см.
• Среднюю плотность зерен крупного заполнителя в цементном тесте, кг/дм 3, вычисляют с точностью до 0, 1 кг/дм 3 по формуле • где ц плотность цемента, принимаемая равной 3, 1; • п. кв плотность кварцевого песка, принимаемая равной 2, 65.
• Результаты определений и расчетов сводятся в табл. 3. 8. • В заключение дается сравнительная оценка ка чества заполнителей и делаются выводы о рациональном применении испытанных заполнителей в легких бетонах.
Статистическая обработка результатов испытаний Показатели качества и свойств заполнителей, полученные в лабораторных работах (звеньями или подгруппами студентов), следует статистически обрабатывать, определяя: 1. Среднее арифметическое значение показателя Х по формуле где Хi – результат отдельного испытания; n – число проведенных испытаний.
2. Среднее квадратическое отклонение показателей по формуле: 3. Коэффициент вариации V, %, по формуле:
• Среднее арифметическое значение оцениваемого показателя качества (например, содержание зерен различных размеров, пылевидных и глинистых частиц) при соответствующем коэффициенте вариации сопоставляют со значениями, указанными в приложениях к стандартам на соответствующий вид заполнителя. Показатели, для которых в ГОСТ не указаны допустимые значения, можно оценивать, устанавливая их в пределах Х + 2 S со статистической вероятностью 0, 954.
Статистическую обработку результатов испытаний заполнителя различных видов записывают в форму таблицы.
Скачать презентацию Лабораторная работа 3 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОРИСТЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ
Лаб_раб_3.pptx