Стройтехнадзор

Неорганические вяжущие

Информация о материале

Категория: Качество материалов в построечных условиях

Опубликовано: 24.03.2011, 10:52

Просмотров: 3145

К неорганическим вяжущим, чаще других используемым в строительстве, относят все виды цементов, известь, гипс и растворимое (жидкое) стекло. Большинство из этих веществ – порошки белого или серого цвета.

Определение вида вяжущего

Порошки белого цвета – мел, молотый известняк, известь, гипс и белый портландцемент. Для определения вида тонкомолотого белого вещества (порошка) необходимо иметь простейшие реактивы – спиртовой раствор фенолфталеина, водный раствор соляной кислоты. Все пробы желательно проводить в пробирках, а реактивы добавлять к порошкам с помощью пипеток или простейших капельниц. Пробы отбирают стандартными методами применительно к каждому виду вяжущего.

Среднюю пробу, составляющую 2-3 кг белого порошка, помещают в стеклянную банку с притертой пробкой, где она хранится в течение всего периода опытов. Для определения вида порошка из этой банки высыпают в 2-3 пробирки или подобные сосуды по 2-3 см³ вещества. Затем в пробирку с веществом наливают 2-3 см³ воды и все взбалтывают. После этого в одну пробирку добавляют с помощью пипетки или капельницы раствор фенолфталеина, а в другую – раствор соляной кислоты. В зависимости от реакции приходят к первоначальному выводу. Если реакция в реактиве не является определяющей, проверяют способность порошка схватываться и твердеть. В этом случае после взбалтывания порошка в пробирке с водой и выдержки в течение 10 мин сливают лишнюю воду и наблюдают за содержимым еще в течение ~ 20 мин. Именно за это время выявляется способность вещества твердеть. Полученные таким путем результаты сравнивают с данными табл. 1.121.

Таблица 1.121

Порошки серого цвета. Серые порошки различных оттенков представляют собой, как правило, различные виды цементов. Серый цвет может иметь также и строительный гипс. Для определения вида цемента нужны те же реактивы, что и для определения (идентификации) извести, гипса и других порошков белого цвета. Кроме того, нужны также раствор тяжелой жидкости (бромоформа) и магнит. Сначала поступают точно так же, как и при определении порошков белого цвета. Однако дополнительно используются еще и такие характеристики, как насыпная плотность (объемная масса) и нормальная густота теста, т.е. смеси порошка с водой в определенном соотношении. Кроме того, применяется проба на сероводород и определяются сроки схватывания.

Пробу на гидрофобность проводят следующим образом: 10-15 г цемента в виде слоя разравнивают на сухой поверхности и на него наносят несколько капель воды, если вода в течение 5 мин не впиталась, значит цемент гидрофобный. Можно насыпать 2-3 г цемента в стакан с водой: обыкновенный портландцемент опускается через 5-8 мин на дно, а гидрофобный образует на поверхности воды слой из несмачивающихся частиц. Характерные признаки различных видов цемента даны в табл. 1.122.

Таблица 1.122

С помощью тяжелой жидкости – бромоформа, плотность которого 2,9 г/см³, наиболее удобно определять пуццолановый портландцемент, так как в его составе присутствует гидравлическая добавка плотностью ниже 2,9 г/см³, которая всплывает. Бромоформ может быть использован многократно, так как он химически с цементом и его составляющими не взаимодействует. После каждой пробы его нужно отфильтровать.

Пробу на сероводород, с помощью которой определяют портландцементы, осуществляют одним из следующих способов. Самый простой способ заключается в изготовлении так называемых лепешек из цементного теста (цемент с водой) и их пропаривании над кипящей водой в течение 30 мин. После этого лепешки вынимают. Они должны иметь темно-серый цвет с синими полосами и пятнами и издавать характерный запах сероводорода. Разрушение лепешки в результате пропаривания не является результатом плохого качества цемента. Определить присутствие сероводорода можно, поместив на лепешки листок свинцовой реактивной бумаги, которая в присутствии сероводорода чернеет, а также, смешав в фарфоровой или стеклянной посуде несколько граммов цемента с 2-3 см³ 50%-й соляной кислоты.

Насыпную плотность цементов в рыхлом состоянии определяют с помощью посуды, объем и массу которой заранее устанавливают. Если есть стандартная мерная посуда, то задача определения облегчается. Насыпают цемент в нее следующим образом: совком или, в крайнем случае, листом плотной бумаги понемногу насыпают его в мерную посуду (расстояние при этом от нижнего края совка или бумаги до верха посуды должно быть около 5 см); заполняют посуду таким образом, чтобы она была наполнена выше краев; после этого срезают излишки цемента ножом или линейкой. В завершении взвешивают посуду с цементом, вычитают массу посуды и, поделив полученную таким образом массу цемента на известный объем посуды, определяют насыпную плотность цемента в г/см³. Все перечисленные методы требуют наличия минимально оснащенной лаборатории.

Цементы

Нормальная густота цементного теста. Поскольку многие показатели цемента зависят от количества воды затворения, введен стандартный показатель – нормальная густота цементного теста, который выражается в %. Он определяет регламентированное количество воды в цементном тесте.

Первый способ. Берут два мерных цилиндра или два стакана объемом приблизительно 200 см³ каждый. На стенку одного стакана наклеивают снаружи полоску миллиметровой бумаги длиной, равной высоте стакана изнутри. На наклеенную таким образом полоску наносят деления, равные 1/4, 5/16, 3/8, 7/16 и 1/2 высоты стенки стакана. В этот стакан наливают воду до отметки 3/8, что составляет примерно 75 см³. В другой стакан насыпают до верха пробу испытуемого цемента, уплотняя его легким постукиванием о стол. Избыток цемента снимают ребром линейки или ножа. Масса цемента при этом будет равна 200•1,4 = 280 г (1,4 – примерная насыпная плотность цемента в г/см³).

После этого цемент из стакана высыпают в эмалированную или стальную плоскую посуду емкостью 0,5 л и более и, постепенно добавляя к нему воды из первого стакана, энергично растирают цементное тесто стальной ложкой в течение 5-8 минут. Применять алюминиевую посуду и ложки не разрешается.

Из полученного теста делают два шарика, каждый диаметром около 4 см, которые помещают на стеклянные пластинки размером примерно 9х12 см. Если в результате легких постукиваний о стол стеклянной пластинки шарики приобретают форму лепешек диаметром ~ 7 см и высотой 1 см, количество воды подобрано правильно. Обычно для этого бывает достаточно 15-20 раз. В этом случае нормальная густота (НГ) приблизительно равна 75:280 = 0,27, или 27%. Такое значение НГ соответствует НГ обычного портландцемента в соответствии с табл.1.122 .

В том случае, когда шарик из цементного теста растекается при количестве встряхиваний больше 20, опыт повторяют, увеличив количество воды. При растекании шарика раньше, чем произведено 10-15 встряхиваний, количество воды нужно убавить. Следует иметь в виду, что 7/16 объема стакана соответствует приблизительно 87 см³ воды, а 5/16 – 63 см³ воды. Наличие мерных цилиндров с делениями значительно облегчает определение нормальной густоты.

Нормальную густоту можно определить также с помощью конуса СтройЦНИИЛа (рис. 1.8). Для этого берут 1,5 кг цемента и тщательно перемешивают с 25% по массе воды в течение 5 мин с соблюдением описанных ранее правил. Опыт повторяют несколько раз, каждый раз увеличивая на 5% количество воды в тесте. После этого строят график в координатах «количество воды – глубина погружения конуса». Точка на кривой, соответствующая глубине погружения 5 см, показывает процент воды, приблизительно соответствующий нормальной густоте цементного теста. Масса конуса должна быть 300 г. Конус погружается в тесто свободно в вертикальном положении. После каждого погружения конус тщательно обтирают.

Второй способ быстрого определения нормальной густоты. Цементное тесто приготовляют так, как описано ранее. Нормальной густотой считают такое количество воды в %, при котором тесто во время изготовления из него шариков не прилипает к рукам и шарики не разваливаются.

На цементном тесте нормальной густоты определяют стандартные параметры, характеризующие качество цемента и его пригодность для строительства – сроки схватывания, равномерность изменения объема и др. Поэтому, как правило, необходимо определить нормальную густоту по ГОСТ 310.3* в условиях лаборатории. Указанными способами следует пользоваться только в случаях крайней необходимости.

Сроки схватывания определяют по методу, предложенному проф. Б.Г. Скрамтаевым. Для этого берут 450-500 г цемента, изготовляют из него цементное тесто нормальной густоты и формуют вручную шесть шариков, каждый диаметром около 4 см. Из шариков делают шесть лепешек на стеклянных или стальных пластинках так, как изложено ранее. Поверхность лепешек заглаживают смоченным в воде ножом. Одна лепешка предназначается для определения сроков схватывания, а пять – для определения равномерности изменения объема цемента.

Сроки схватывания определяют следующим образом. На поверхности лепешки делают каждые 5 мин легкие, без нажима, надрезы с помощью ножа или бритвы, замечая, заплывает или не заплывает надрез. За начало схватывания принимают время от начала затворения до того момента, когда надрезы, сделанные на лепешке, перестанут заплывать. После этого продолжают делать надрезы через каждые 15 мин, чтобы определить время конца схватывания – когда нож или бритва при легком нажиме не оставляет след на лепешке. При более сильном нажиме корочка, образовавшаяся на лепешке, должна лопаться с хрустом.

Конец схватывания можно также определить с помощью палочки с тупым концом или карандаша. Если палочка или карандаш оставляют след на лепешке глубиной 0,5-1 см, то схватывание закончено. Чтобы лепешка не высыхала, ее необходимо накрывать. Полученные таким образом результаты сравнивают с данными табл. 1.123.

Таблица 1.123

Проба на равномерность изменения объема. Равномерность изменения объема цемента определяют на тех же стандартных лепешках (диаметром 7-8 см и толщиной 1 см), изготовленных на ровных пластинах. Такие лепешки помещают на 1 сутки во влажные условия. Лучше всего это делать в закрытой посуде, частично заполненной водой (на 1/3), лепешки при этом находятся над водой так, как показано на рис. 1.9. После выдержки лепешки снимают с пластин, так как они обладают уже некоторой прочностью, и помещают снова в посуду, оснащенную так, как показано на рис. 1.9. Причем две лепешки должны находиться над водой, а две – в воде. Затем лепешки пропаривают в течение 4 ч. Через 1 сутки после остывания их вынимают и осматривают. Кроме того, две лепешки необходимо поместить во влажные условия на 28 суток в качестве контрольных образцов. Цемент признается качественным, если на лицевой поверхности лепешек не окажется радиальных трещин, они не искривлены и не деформированы (рис. 1.10).

Может быть использован также для определения качества цемента ускоренный метод Метростроя. Изготовляют три шарика из цементного теста с дозой воды, составляющей 75% количества, необходимого для получения теста нормальной густоты. Шарики укладывают на крышку кастрюли с кипящей водой на 30 мин. Затем шарики укладывают на асбестовую сетку и прокаливают на огне в течение 2 ч. Цемент признается качественным, если цементные шарики не дали трещин и при падении на деревянный пол с высоты 2 м не разбились.

Все испытания для определения качества цемента проводят при температуре 15-20°С. В случае получения отрицательных результатов необходимо провести лабораторные испытания.

Определение марки цемента испытанием на изгиб лепешек из цементного теста (способ проф. Б.Г. Скрамтаева). Этому опыту подвергают те цементные лепешки, которые прошли испытание на равномерность изменения объема. Рекомендуется испытывать 5 пропаренных цементных лепешек или лепешки в возрасте 28 суток. Испытания проводят с помощью приспособления, которое несложно изготовить в условиях обычной строительной площадки. Оно состоит из доски с прорезью 25x6 см и металлического хомута с крюком (рис. 1.11). Цементную лепешку кладут на края выреза в доске так, чтобы пролет лепешки составлял
6 см. На лепешку надевают хомут, к которому подвешивают ведро, нагружаемое обычно песком. Нагрузку увеличивают постепенно, до разрушения лепешки. Прочность лепешки на излом вычисляют по формуле:

R_изл= 1,3Р/dh²,

где R_изл – прочность на излом, МПа; Р – масса груза с ведром и хомутом, кг; d – диаметр лепешки, см; h – толщина лепешки в середине, см.

Толщину и диаметр лепешки измеряют с точностью до 1 мм после испытания, что практически удобнее. По пяти результатам испытаний подсчитывают среднее значение; оно и является окончательным результатом. После этого марку цемента ориентировочно определяют по табл. 1.124.

Таблица 1.124

Определение марки цемента испытанием на изгиб балочек из цементного теста. Изготовляют шесть балочек размером 2x2x13 см из цементного теста нормальной густоты. Метод изготовления следующий: в форму (желательно металлическую (рис. 1.12) укладывают цементное тесто, уплотняют его и штыкуют ножом 10 раз; после этого форму 20-30 раз встряхивают легкими ударами о край стола, поверхность теста заглаживают смоченным в воде ножом; в таком виде балочки выдерживают 20 ч во влажных опилках, после чего форму помещают в бачок над кипящей водой для пропаривания в течение 4 ч. После остывания в бачке до комнатной температуры форму вынимают, раскрывают и балочки испытывают.

Испытания проводят на простейшем устройстве, которое можно собрать в условиях любого строительства (рис. 1.13).

Расстояние между опорами (обрезки уголка) должно быть 10,7 см. При этом условии прочность балочек на изгиб будет равна 2Р, где Р – масса груза, приложенная посередине балочки и вызвавшая ее разрушение, кг. За результат испытания принимают среднюю величину из четырех наибольших. Полученная прочность на изгиб, умноженная на 4, соответствует примерной марке цемента.

Определение марки цемента по результатам испытаний пропаренных стандартных образцов (уточненный метод Б.Г. Скрамтаева, Г.И. Горчакова и Н.Д. Тагунцева). Стандартными считаются образцы-балочки размером 4x4x16 см, изготовленные из раствора состава 1:3 на стандартном (Вольском) песке с водоцементным отношением 0,4. Стандартный песок может быть заменен специально приготовленным естественным: для этого обычный песок просеивают и берут только фракцию, оставшуюся на сите с отверстиями 0,63 и прошедшую через сито с отверстиями 1,25 мм; кроме того, он должен быть промыт и прокален на огне. Смесь сначала тщательно перемешивают вручную без воды, затем добавляют воду и перемешивают в течение 5 мин стальной ложкой. После этого массу укладывают в форму (их выпускают стандартными), уплотняют сначала послойно стальным пестиком с тупым концом диаметром 10-16 мм, а потом постукиванием формы о край стола (метод предусматривает отсутствие стандартной виброплощадки для уплотнения). Избыток раствора срезают ножом, поверхность заглаживают.

Образцы в формах ставят под колпак, в котором для увлажнения находится сосуд с водой, и выдерживают в течение 24 ч. После этого балочки расформовывают и пропаривают в приспособлении (рис. 1.9) в следующем режиме: подъем температуры до 100°С – 2 ч, пропаривание при 100°С – 4 ч, остывание образцов – 2 ч. Испытания остывших образцов проводят на приспособлении, показанном на рис. 1.13. Прочность образцов на изгиб вычисляют по формуле:

где R_изг – прочность на изгиб, МПа; Р – разрушающая нагрузка, Н; L – расстояние между опорами, равное 0,1 м; b, h – соответственно ширина и высота балки, м.

Чтобы установить марку цемента, полученную R_изг умножают на переходной коэффициент, характеризующий отношение прочности на изгиб образцов в 28-суточном возрасте к прочности на изгиб пропаренных образцов. Он колеблется для различных цементов от 1,2 до 1,7. В среднем для портландцементов его можно принимать 1,4-1,5. Используя полученные данные можно определить марку цемента по табл. 1.125.

Таблица 1.125

Для вычисления величины, определяющей марку цемента, – прочности на сжатие, полученную прочность на изгиб образца в 28-суточном возрасте умножают на следующие коэффициенты:

Вычисленная таким образом прочность на сжатие позволяет ориентировочно установить марку цемента.

Воздушная строительная известь

Определение равномерности обжига (испытание на недожог). Крупные куски негашеной извести (5-10 шт.) разбивают молотком пополам и рассматривают излом. Если в изломе кусок извести однородный и одноцветный, то он обожжен хорошо. При недожоге середина излома имеет более темный цвет, чем края. При наличии соляной кислоты недожог можно проверить, капнув 2-3 капли на излом. Хорошо обожженная известь при этом не дает «вскипания». Пережог извести тоже нежелателен. Он характеризуется наличием оплавленных стекловидных участков на поверхности куска извести.

Определение скорости гашения. Из средней пробы (6 кг) отбирают 2-3 кг извести в кусках, каждый размером около 40 мм. Их помещают в ведро и заливают водой комнатной температуры, причем так, чтобы она только покрывала известь. За скорость гашения принимают время, прошедшее от начала заливания извести водой до момента, когда куски извести начнут растрескиваться и распадаться. Известь считается быстрогасящейся, если гашение наступает ранее чем через 8 мин, среднегасящейся – при времени гашения 8-25 мин и медленногасящейся при гашении более 25 мин (ГОСТ 9179).

Выход известкового теста. Ускоренное определение выхода известкового теста производят следующим образом. 200 г извести в кусках, каждый размером около 2 см, помещают в керамическую или оцинкованную посуду, объем которой легко измерить. Известь заливают водой так же, как при определении скорости гашения, и кипятят 1 ч. Во время кипячения доливают горячую воду так, чтобы она все время покрывала тесто. По окончании кипячения продолжают нагревать тесто до получения трещин на его поверхности. Выход определяют измерением получившегося объема, который умножают на 5, так как он определяется в расчете на 1 кг. Ориентировочно известь I сорта дает выход теста более 2,4 л/кг, II сорта – 2-2,4 л/кг, III сорта – 1,6-2 л/кг.

Определение содержания непогасившихся зерен. Для этого обычно используют тесто, образовавшееся в результате проведения предыдущего опыта. Это тесто доводят до консистенции молока, выливают на мелкое сито (ячейки 0,6 мм) и промывают под слабой струей воды, не растирая оставшиеся комочки и зерна. Полученный таким образом остаток высушивают при 100-105°С, охлаждают и взвешивают. Полученная масса остатка в граммах, деленная на два, дает содержание непогасившихся зерен в извести. Ориентировочно кальциевая известь I сорта должна содержать 7% непогасившихся зерен, II сорта – 11%, III сорта – 14%.

Оценка качества извести по плотности известкового теста (способ В.Н. Новикова). Известковое тесто (3 кг) помещают в ведро, добавляют 0,5 л воды и тщательно перемешивают. После этого в тесто медленно опускают конус СтройЦНИИЛа (см. рис. 1.8). Если конус опустился менее чем на 12 см, то добавляют еще воды, тщательно смешивая ее с тестом. Так делают до тех пор, пока конус не опустится на 12 см. Такое тесто называют тестом нормальной консистенции (по аналогии с цементным тестом). По плотности теста можно приблизительно определить сорт извести, пользуясь данными табл. 1.126.

Таблица 1.126

Строительный гипс

Определение сроков схватывания. От пробы гипса, предназначенной к испытанию, отбирают среднюю пробу массой около 1 кг. Ее смешивают с водой в таком количестве, которое обеспечивает стандартную консистенцию (нормальную густоту) гипсового теста. Определение производят чаще всего с помощью простейшего вискозиметра в виде полого цилиндра диаметром 50 мм и высотой 100 мм. В полевых условиях количество воды можно принять равным 50-60% массы гипса с таким расчетом, чтобы гипсовое тесто имело консистенцию жидкой сметаны.

Из получившегося таким образом гипсового теста делают семь лепешек, каждая диаметром около 8 см и толщиной около 1 см, на стеклянных пластинах не более 8-10 с. Начало и конец схватывания определяют так же, как начало и конец схватывания цемента: надрезы лепешек делают бритвой или ножом через каждые полминуты. Начало схватывания должно наступить не ранее 2 мин для быстротвердеющего гипса и не ранее 6 мин – для нормально твердеющего, а конец – не позднее 15 и 30 мин соответственно (ГОСТ 125*).

Определение марки (прочности) гипса. Марка гипса устанавливается так же, как и марка цемента, по методу Б.Г. Скрамтаева. Из шести изготовленных лепешек три хранят в течение 1 сут, а три лепешки через 2 ч после их изготовления высушивают при температуре не выше 50°С до постоянной массы. Обычно этот процесс длится около 1 сут. Если нет времени ждать 1 сут, то можно провести испытания через 3-4 ч после изготовления без сушки. Испытывают лепешки с помощью устройства, показанного на рис. 1.11. Прочность лепешки на излом определяют по формуле:

R_изл= 0,9Р/dh²,

где Р_изл – прочность лепешки на излом (изгиб), МПа; Р – масса груза вместе с ведром и хомутом, кг; d, h – соответственно диаметр и толщина лепешки в месте излома, см.

Можно определить марку гипса по результатам испытаний стандартных балочек 4x4x16 см, которые проводят на устройстве, показанном на рис. 1.13. Используя полученные данные, можно определить марку гипса по табл. 1.127 (ГОСТ 125*).

Таблица 1.127

Растворимое стекло

Растворимое (жидкое) стекло изготавливают по ГОСТ 13078.

Оценка по внешнему виду. Куски материала, называемые в нерастворенном виде силикат-глыбой, должны быть однородны, иметь желтоватый или слегка зеленоватый оттенок. В стекломассе должны отсутствовать включения песка и соды, характеризующие плохой провар состава материала.

Определение концентрации водного раствора. Концентрацию определяют обычным ареометром или специальным ареометром Боме. Качественный раствор должен иметь показатели при комнатной температуре не ниже тех, которые приведены в табл. 1.128.

Таблица 1.128

• Назад
• Вперед