Комісією за напрямом підготовки

059 – 15 3

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт з дисципліни

“Заповнювачі для бетону” для студентів напряму 6.060101 «Будівництво» денної форми навчання.

(Лабораторні роботи №1 - №6)

 

Рекомендовано методичною

Комісією за напрямом підготовки

Будівництво»

Протокол № 6 від 13.04. 2010 р.

 

 

 

Рівне 2010

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Заповнювачі для бетону» (Лабораторні роботи №1 – №6) студентами за напрямом підготовки 6.060101 «Будівництво» денної форми навчання / О.О. Іщук. Рівне: НУВГП, 2010. – 41 с.

 

Упорядник: О.О. Іщук, канд. техн. наук, доцент.

 

Відповідальний за випуск: Л.Й. Дворкін, д.т.н., професор, завідувач кафедри технології будівельних виробів і матеріалознавства.

 

Зміст

1. Лабораторна робота №1. Визначення фізичних

характеристик заповнювачів.……………………………………3

2. Лабораторна робота №2. Міцність та водостійкість

крупних заповнювачів бетону………………………………......14

3. Лабораторна робота №3. Оптимізація зернового

складу дрібного та крупного заповнювачів…………………….20

4. Лабораторна робота №4. Вплив технологічних

факторів на процес спучення керамзитового

гравію………………………………………………………………..28

5. Лабораторна робота №5. Вплив технологічних

факторів на спучення при виготовленні перлітового

піску……..…………………………………………………………..33

6.  Лабораторна робота №6. Вплив технологічних

факторів на процес виготовлення зольного

гравію………………………………………………………………..36

Література…………………………………………………………..40

 

© Іщук О.О., 2010

© НУВГП, 2010

Вступ.

В методичних вказівках викладені лабораторні роботи і типові вправи з вивчення фізико-хімічних властивостей щільних та порис-тих заповнювачів для бетону. В лабораторних роботах передбачені елементи наукових досліджень, тому поряд з вказівками із стан-дартних випробувань заповнювачів, наведені типові вправи, що пе-редбачають дослідження заповнювачів за нестандартними методи-ками.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

ВИЗНАЧЕННЯ ФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАПОВНЮВАЧІВ

Загальні відомості. Різноманітні заповнювачі для бетону відрізняються тими чи іншими властивостями та особливостями, що обумовлюють область їх застосування та техніко-економічну ефективність. Всі вони, як сипучі матеріали, характеризуються єдиними основними показниками якості: пористістю зерен та міжзерновою порожнистістю, насипною густиною, середньою густиною щільних і пористих зерен, істинною густиною, коефіцієнтом форми зерен, вмістом пластинчастих і голчастих (лещадних) зерен, зерновим складом, водопоглинанням та ін. Ці показники заповнювачів визначають властивості бетонних сумішей, міцність і довговічність бетонів. Знання фізико-механічних характеристик заповнювачів та їх урахування дозволяє проектувати раціональні склади бетонів із найменшими витратами цементу і високими технічними показниками.

Прилади та обладнання, матеріали. Мірні посудини, ємкістю 1, 2, 5, 10, 20 та 50 л; сушильна шафа; лінійка металева; ваги звичайні; терези гідростатичні; сферичний контейнер з перфорованим дном та кришкою; фарфоровий тигель; фарфорова ступка; лійка звичайна; мірний скляний циліндр, місткістю 10 або 25 мл; сито №008; ексикатор; пікнометр на 100 або на 200 мл; штангенциркуль; ванночки для води; щебінь, гравій, керамзитовий гравій, кварцовий пісок, костриця льону; концентрована сірчана кислота, безводний хлорид кальцію, дистильована вода; олеїнова кислота, асидол, милонафт, кремнійорганічна рідина.

 

Водопоглинання заповнювачів

Визначення водопоглинання щільних заповнювачів

Для визначення водопоглинання щебеню чи гравію відбирають пробу не менше 0,5 кг для фракції 5...10 мм; 1,0 кг – 10...20 мм; 2,5

кг – 20...40 мм, промивають та висушують її до постійної маси (m ₁ ), кг. Пробу заповнювача укладають в посудину при рівні води в ній не менше, ніж на 200 мм вище рівня щебеня та витримують 48 годин. Потім виймають пробу, видаляють вологу з поверхні щебеня або гравія м’якою тканиною та зважують (m ₂ ), кг. Водопоглинання щебеню чи гравію, % за масою визначають:

 

.

ТИПОВІ ВПРАВИ

1. Дослідити вплив гідрофобізаторів на інтенсивність водопоглинання крупних пористих заповнювачів у часі .

2. Дослідити вплив зернового складу важкого крупного заповнювача на його міжзернову порожнистість (пустотність зернового складу).

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

Стискуванням у циліндрі

Міцність заповнювача визначають стискуванням зерен окремих фракцій 5...10, 10...20, 20...40 мм у сталевому складеному циліндрі (Д_вн=h=150 мм). Використовують пробу заповнювача, по якій визначили насипну густину, або готують окрему пробу, висушують її до постійної маси. Потім відважують наважку, що дорівнює за об’ємом 2,0 дм³ ( m _1, кг) та совком насипають її з висоти 100 мм у циліндр з піддоном так, щоб після розрівнювання металевою лінійкою рівень заповнювача доходив до верхнього краю циліндра. Одягають (натягають) на циліндр приставку та встановлюють пуансон. При цьому риска на пуансоні повинна співпадати з верхнім краєм приставки. Залишок заповнювача зважують ( m ₂ , кг), а потім розраховують насипну густину заповнювача у циліндрі, кг/дм³:

,

де V _з – об’єм заповнювача у циліндрі, що дорівнює 1,77 дм³. показник ρ_н.з повинен співпадати з ρ_н, що визначаються за формулою:

,

де ρ_н. – насипна густина заповнювача, визначається з точністю до 10 кг/дм³; V – об’єм мірної посудини, м³; m ₂ , m ₁ – маса посудини відповідно із заповнювачем та порожньої, кг.

При цьому допустимі відхилення повинні становити: для фракцій 5...10, 10...20 мм – від 4 до 2%; для фракцій 20...40 мм – від 6 до 1%. Якщо показники ρ_н.з та ρ_н не співпадають, то насипну густину пористого заповнювача визначають ще раз на іншій наважці. Для випробування заповнювача на міцність циліндр з пуансоном встановлюють на нижню плиту преса, стискують заповнювач до занурення пуансона на 20 мм (до верхньої риски) та відмічають показники стрілки манометра у цей момент. Утискування пуансона треба проводити без перекосу із швидкістю

0,5...10 мм/сек. Міцність при стискуванні заповнювача у циліндрі визначають:

,

де Р – навантаження при стискуванні заповнювача, що відповідає зануренню пуансона до верхньої риски, Н; F – площа поперечного перерізу циліндра, що дорівнює 0,0177 м². за результатами випробування визначають марку заповнювача на міцність, а також відповідність міцності при стискуванні марці заповнювача за насипною густиною (див. ГОСТ 9757-90). Результати випробувань заносять до таблиці 2.5.

Таблиця 2.5

Назва порис- того за- повню-вача	Роз-мір фрак- ції, мм	Наванта- ження при стиску, Р, H	Площа цилін- дра, F, м2	Міц- ність, R ст.з. , МПа	Насип-на гус- тина кг/дм3	Марка запов- нювача за насипною густиною
1	2	3	4	5	6	7

ТИПОВІ ВПРАВИ

1. Дослідити вплив величини водопоглинання за масою і за об’ємом крупних пористих заповнювачів на їх водостійкість.

2. Дослідити вплив зернового складу крупних легких заповню-вачів на їх міцність за дробимістю при стискуванні у циліндрі.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Рис. 3.1. Криві придатності зернового складу піску для бетону та збагачення мілкого піску укрупнюючими добавками.

1 – нижня границя придатності піску для бетону; 2 – верхня границя придатності піску для бетону (крупний пісок); 3 – зерновий склад піску, який виходить за нижню границю придатності пісків для бетону; 4 – зерновий склад укрупнюючої добавки; 5 – зерновий склад піску, який очікується після збагачення укрупнюючою добавкою.

 

Таблиця 3.3

Розміри контрольних сит, мм	dmin	0.5( dmin + Dmax )	Dmax	1,25* Dmax
Повний залишок на ситах в % за масою	90-100	30-80	До 10	до 0,5%

 

Результати визначення зернового складу щебеню (гравію) зображують графічно ламаною лінією просіювання, яка повинна проходити в межах двох граничних ламаних ліній зернового складу крупного заповнювача, побудованих за табл. 3.3. – рис. 3.2.

Рис.3.2. Граничні криві придатності зернового складу щебеню (гравію) для важкого бетону: суцільні лінії для заповнювача однієї фракціі; пунктирні – для суміші фракцій 5(3)…20 мм.

ТИПОВІ ВПРАВИ

1. Дослідити оптимальні співвідношення фракцій щебеню чи гравію 40…20 мм, 20…10 мм та 10…5 мм на максимальну густину їх сумішей в ущільненому вібруванням стані.

2. Вишукати дослідним шляхом оптимальні співвідношення фракцій піску 5…1,25 мм, 1,25…0,63 мм, 0,63…0,16 мм на максимальну густину їх сумішей в ущільненому вібруванням стані.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

Загальні відомості

Деякі природні глини при випалюванні спучуються. Це явище використане для отримання із глин пористого матеріалу – керамзиту, у вигляді керамзитового гравію та піску округлої форми. Його структура пориста, комірчаста з більш щільною кірочкою на поверхні.

Сполучення глини при випалі пов’язане з двома процесами: газовиділенням та переходом глини в піропластичний стан. Джерелами газовиділення є реакція відновлення оксидів заліза при їх взаємодії з органічними домішками, реакція окислення органічних включень і дегідратації гідрослюд та інших водовміщуючих глинистих матеріалів.

В піроплістичний стан глини переходять, коли при високій температурі в них утворюється рідка фаза - розплав; вона розм’якшується, набуває здатності до пластичної деформації та стає газонепроникною і спучується відхідними газами.

Сировиною для виробництва керамзиту є глинисті породи із загальним вмістом SiO ₂ не більше 70%, Al ₂ O ₃ - не менше 12% (до 20%), Fe ₂ O ₃ + FeO до 10%, органічних домішок 1...2%.

Перша вимога до сировини – це спучення при випалі. Друга важлива вимога, пов’язана з попередньою: легкоплавкість (температура повинна бути не вище 1250 С) з переходом значної частини глинистих часток в розплав, який забезпечує розм’якшення та в’язкість маси. Третя із найважливіших умов – необхідний інтервал спучення. Так називають різницю між гранично можливою температурою випалу і температурою початку спучення гранул даної сировини при термоударі її в похилій обертовій печі.

За температуру початку спучення приймають температуру, при якій вже утворюється керамзит з густиною гранули 0,95 г/см . Гранично можливою температурою випалу вважається температура початку плавлення поверхні гранул. При виробництві керамзиту не

допускається перевищення температури, при якій поверхня гранул оплавляється, тому що при цьому гранули склеюються, що зменшує вихід керамзитового гравію їз похилої обертової печі та може привести до її зупинки.

Температура випалу повинна бути нижчою, але чим вона нижче, тим менше коефіцієнт спучення, менше вихід продукції. Ось чому температура термічного удару повинна підтримуватись на гранично допустимому рівні. Але практично, оптимальна температура в печі не може бути стабільною завжди, вона має деякі коливання стохастичного характеру. Тому у виробничих умовах інтервал спучення сировини повинен бути не менше 50 С.

Природна глиниста сировина може бути покращена додаванням до неї різних за генезисом добавок: органічних чи мінеральних. Коефіцієнт спучення – відсоткове збільшення об’єму сирої гранули після випалу, який можна підвищити, додавши в глину біля 1...2% мазуту, солярового масла або інших органічних речовин, залізистої добавки (піритні добавки).

ТИПОВІ ВПРАВИ

1. Дослідити вплив вмісту та виду органічних та мінеральних добавок на коефіцієнт спучення глини.

2. Дослідити вплив добавок-плавнів (крейда, пірит, склобій) на середню густину керамзитових гранул.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5

 

Загальні відомості

Перліт – вулканічне скло з дрібною концентрично-скорлупуватою структурою: котре розколюється на дрібні кульки з перлинним блиском. Спучений перліт – матеріал, який отримують спученням при випалі підготовлених зерен з вулканічних водовміщуючих порід (перліт, обсидіан, вітрофір та ін.).

В перліті вміщується біля 1...2% (інколи більше) хімічно зв’язаної води. При випалі з температурою 1000...1250⁰С перліт пом’якшується і під тиском парів вивільняємої води, сильно спучується. Коефіцієнт спучення набуває значень до 10...12. Чим він більший, тим менше витрата сировини на одиницю об’єму продукції.

Відповідно до ГОСТ 10832-83, визначені марки спеченого перліту за насипною густиною: для піску 75...500, для щебеня – 200...500. Міцність щебеню при стискуванні у циліндрі для вказаних марок повинна бути не менше 0,15...0,9 МПа.

Спучений перліт відрізняється від інших пористих заповнювачів високим водопоглинанням, котре тим більше, чим більша ступінь спучення.

В державному стандарті водопоглинання щебеню обмежується: для марки 500 – не більше 30%, для марки 400 – 50%, для марки 300 – 75%, для марки 250 – 100%, для марки 200 – 125% за масою.

На відміну від інших пористих заповнювачів дрібні фракції спученого перліту легші крупних. Це пояснюється особливостями спучення скловидних порід у порівнянні, наприклад, з глинистими. Так, при виробництві керамзиту дрібні глиняні гранули (до 5мм) часто зовсім не спучуються, так як ще до розм’якшення втрачають всі гази, які утворюються при випалі. А перлітова скловидна порода утримує гази, і чим краще вона прогрівається у дрібних гранулах, тим інтенсивніше спучується.

Технологія виробництва спученого перліту передбачає подрібнення вихідної породи до 1...2 мм при виробництві піску та

до 5...10 мм при виробництві щебеню та сортування. Перед випалом сировину попередньо термічно обробляють у сушильному барабані для видалення слабозв’язаної води, завдяки чому зерна породи при випалі можуть витримувати більш високу температуру не тріскаючись. Залишкової, важковидаляємої води в зернах достатньо для бурного спучення при температурі до 1250⁰С.

ТИПОВІ ВПРАВИ

1. Визначити вплив фракційного складу подрібненої перлітової породи на коефіцієнт спучення.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6

Загальні відомості

Золи від згоряння вугілля і гідравлічного видалення теплових електростанцій є ефективною сировиною для виготовлення і випалювання гравію. Випалюваний гравій виготовляють шляхом сушки, помелу (при необхідності) і окатування золи в кулеподібні

гранули діаметром біля 16 мм. Для полегшення грануляції і забезпечення достатньої міцності сирцевих гранул золу змочують розчином ЛСТ або добавляють глину, утворюючи глино-зольний гравій – ГЗГ. Далі гранули підсушують і випалюють при температурі біля 1200⁰С.

Кількість золи в глино-зольній шихті сягає 10...80%. Орієнтовний кількісний склад в глино-зольній шихті перебуває в межах, %:  - 40...60,  - 15...25,  - 7...15,  - 1...6,  - до 10. Для коригування складу сировинної суміші використовують добавки молотої крейди, вапняків, скла та інші.

Безвипалювальний зольний гравій (БЗГ) – затверділі гранули кулеподібної форми, які отримують шляхом грануляції зволоженої суміші сухої золи і в’яжучого з наступною термічною обробкою.

Для виготовлення безвипалювального зольного гравію можуть бути використані золи ТЕС з вмістом вуглецю до 25% і вільного  - до 10%. У якості в’яжучих речовин для виготовлення без-випалювального зольного гравію використовують портландцемент марок 400 і 500, гіпсоцементопуцоланове в’яжуче та будівельне вапно-пушонку.

Визначення впливу витрати цементу на середню густину і міцність гранул безвипалювального зольного гравію (БЗГ)

Сирцеві гранули виготовляють із суміші сухої золи і портландцементу, при цьому в загальній масі суміші - 1800 г, по-

поділеній на три наважки, вміст цементу призначають 10, 15 та 20%. Витрату води підбирають із умови досягнення необхідної раціональної вологості сумішей, згідно методики пункту 6.1.

Відформовані у металевій формі гранули, у вигляді циліндрів з діаметрами і висотою 16 мм, витримують на повітрі 4 години. Після цього їх пропарюють у пропарочній камері за тепловим режимом: 3 год. – підйом пари; 6 год. – ізотермічне прогрівання при температурі 80...85⁰С ; 3 години – скидання температури пари.

Пропарені гранули підсушують в сушильній шафі при температурі 60⁰С до постійної маси, охолоджують до кімнатної температури, після чого визначають їх середню густину у кварцовому піску.

Міцність при стиску пропарених гранул визначають за трьома зразками-кубиками розміром 70,7×70,7×70,7 мм, або балочками розміром 160×40×40 мм, які формують на вібромайданчику з цементно-зольно-водної суміші та пропарюють їх одночасно з гранулами, а потім випробовують на гідравлічному пресі.

ТИПОВІ ВПРАВИ

1. Визначити вплив добавок-плавнів: крейди, піриту, скляного бою на середню густину та коефіцієнт спучення глино-зольних гранул.

2. Визначити вплив витрат добавок-пластифікаторів і цементу на середню густину і міцність безвипалювального зольного гравію (БЗГ).

ЛІТЕРАТУРА

1. Використання техногенних продуктів у будівництві: Навчальний посібник / За ред. Л.Й. Дворкіна. – 3-є вид. – Рівне: НУВГП, 2009. – 339 с.

2. Іщук О.О. Технологія заповнювачів бетону: Інтерактивний комплекс навчально-методичного забезпечення. - Рівне: НУВГП, 2009 р. – 160 с.

3. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Строительные материалы на основе промышленных отходов: Учебно-справочное пособие. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. – 350 с.

4. Кривенко П.В. Заповнювачі для бетону: Підручник / П.В.Кривенко, К.К.Пушкарьова, М.О.Кочевих. - Київ: ФАДА, ЛТД, 2001. – 399 с.

5 . Ицкович С.М. и др. Технология заполнителей бетона. - К:, Высшая школа, 1991.

6 . Общесоюзные нормы технологического проектирования пред-приятий и цехов по производству керамзитового гравия и песка /ОНТП-11-86 Минстройматериалов СССР. М., 1986./.

7 . Общесоюзные нормы технологического проектирования пред-приятий нерудних строительных материалов /ОНТП-18-85. Мин-стройматериалов СССР. М.,1987.

8. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу «Технологія заповнювачів бетону» для студентів спеціальності 29.06 «Виробництво будівельних виробів і конструкцій» денної форми навчання (Лаборні роботи 1–3) / Л.Й. Дворкін, А.В. Ми-роненко, О.О. Іщук. – Рівне: УІІВГ, 1994. – 24 с.

9. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу

«Технологія заповнювачів бетону» для студентів спеціальності 29.06 «Виробництво будівельних виробів і конструкцій» (Лабора-торні роботи 4–6) / Л.Й. Дворкін, А.В. Мироненко, О.О. Іщук. – Рівне: УІІВГ, 1994. – 24 с.

 

059 – 15 3

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт з дисципліни

“Заповнювачі для бетону” для студентів напряму 6.060101 «Будівництво» денної форми навчання.

(Лабораторні роботи №1 - №6)

 

Рекомендовано методичною

комісією за напрямом підготовки

Будівництво»

Протокол № 6 від 13.04. 2010 р.

 

 

 

Рівне 2010

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Заповнювачі для бетону» (Лабораторні роботи №1 – №6) студентами за напрямом підготовки 6.060101 «Будівництво» денної форми навчання / О.О. Іщук. Рівне: НУВГП, 2010. – 41 с.

 

Упорядник: О.О. Іщук, канд. техн. наук, доцент.

 

Відповідальний за випуск: Л.Й. Дворкін, д.т.н., професор, завідувач кафедри технології будівельних виробів і матеріалознавства.

 

Зміст

1. Лабораторна робота №1. Визначення фізичних

характеристик заповнювачів.……………………………………3

2. Лабораторна робота №2. Міцність та водостійкість

крупних заповнювачів бетону………………………………......14

3. Лабораторна робота №3. Оптимізація зернового

складу дрібного та крупного заповнювачів…………………….20

4. Лабораторна робота №4. Вплив технологічних

факторів на процес спучення керамзитового

гравію………………………………………………………………..28

5. Лабораторна робота №5. Вплив технологічних

факторів на спучення при виготовленні перлітового

піску……..…………………………………………………………..33

6.  Лабораторна робота №6. Вплив технологічних

факторів на процес виготовлення зольного

гравію………………………………………………………………..36

Література…………………………………………………………..40

 

© Іщук О.О., 2010

© НУВГП, 2010

Вступ.

В методичних вказівках викладені лабораторні роботи і типові вправи з вивчення фізико-хімічних властивостей щільних та порис-тих заповнювачів для бетону. В лабораторних роботах передбачені елементи наукових досліджень, тому поряд з вказівками із стан-дартних випробувань заповнювачів, наведені типові вправи, що пе-редбачають дослідження заповнювачів за нестандартними методи-ками.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

12345678Следующая ⇒

Поделиться: