Определить пористость цементного камня
Определить пористость цементного камня
Полученные результаты можно объяснить, опираясь на ряд фактов, в число которых вошли следующие:
модификаторы, имеющие гидрофобизирующие ингредиенты, не обладают свойствами воздухововлечения; предлагаемые модификаторы, входящие в состав модифицированного коллоидного цементного клея типа МКЦ, в цементном камне инициируют процесс дробления крупных пор в мелкие. Данный процесс не является следствием влияния только ПАВ (поверхностно-активных веществ), но обеспечивается и активацией цементной пасты в роторно-пульсационном аппарате; комплексы гидрофобно-пластифицирующих ПАВ плюс соли неорганических кислот обеспечивают синергирующее действие ингредиентов в цементных системах [4]. Дополнительное воздействие активации снижает поверхностное натяжение в системе «вода-масло», что приводит к дроблению крупных пор и образованию мелких пор. В нашем случае размер пор уменьшается в среднем на 70-75%.Гидрофобизирующие дисперсии выполняют роль «измельчителя» пор из крупных в мелкие (макропоры превращаются в микропоры) [3]. В присутствии гидрофобного трегера этот процесс усиливается, и поры большей частью располагаются в зоне контакта гидрофобного трегера и цементного камня. Таким образом, нам удалось улучшить качество пористости цементного камня путем применения предлагаемого модифицированного коллоидного цементного клея типа МКЦ.
Объективным свидетельством улучшения качества структуры цементного камня являются также, полученные электронной микроскопией, дифференциальные и интервальные кривые пористости цементного камня (рис. 1 и 2).
Рис. 1. Дифференциальные кривые пористости цементного камня (В/Ц = 0,26) (естественного твердения в возрасте 28 суток): 1 - без добавки; 2 - МКЦ-АУ; 3 - МКЦ-АВ; 4 - МКЦ-АТ; 5 - МКЦ-АПС
Из рис. 1 и 2 видно, что модифицированный цементный камень имеет более однородную тонкодисперсную пористость по всему объему, что говорит о высоком качестве его структуры, тогда как в цементном камне без модификатора видны скопления «агломератов» и крупные поры, которые существенно снижают качество камня.
Аналогичный вывод можно сделать и по данным дифференциальных и интегральных кривых пористости. Таким образом, результаты исследования пористости показывают, что модифицированный коллоидный цементный клей типа МКЦ позволяет получить цементный камень высокого качества: в нем отсутствуют седиментационные поры и поры от воздухововлечения, крупные поры дробятся под действием модификаторов, уменьшается развитие капиллярных трещин при температурном воздействии, развивается микропористость с размерами пор ≈ 0,1 мкм, то есть близкая к контракционной [1]. Данный вывод полностью совпадает с последними работами Р.Ф. Серовой.
Рис. 2. Интегральные кривые пористости цементного камня (В/Ц = 0,26, 28 сут естественного твердения): 1 - без добавки; 2 - с МКЦ-АУ; 3 - с МКЦ-АВ; 4 - с МКЦ-АТ; 5 - с МКЦ-АПС
Полученные структурные характеристики цементного камня на основе модифицированного коллоидного цементного клея типа МКЦ предопределяют хорошие адгезионные, когезионные и другие свойства материала при ремонтно-восстановительных, отделочных и защитных работах.
ПОМОГИТЕ! Два задания по Строительным материалам
УСЛОВИЕ ЗАДАЧИ.
Определите пористость горной породы, если известно, что ее водопоглощение по объему в 1,7 раза больше водопоглощения по массе, а плотность твердого вещества равна 2,6 г / см3.
РЕШЕНИЕ
Водопоглащение по массе равно:
Вп м = М в / М пл, (2)
где М воды - масса воды в горной породе при ее насыщении, г
М пл - масса горной породы в сухом состоянии, г
2) водопоглощение по объему равно:
Вп о = М воды / Об пл, (3)
где Об пл - объем горной породы в сухом состоянии без учета объема пор, см3
3) Так как,
Вп о = 1,7 * Вп м, (4)
М воды / Об пл = 1,7 8 М воды / М пл,
Отсюда, М пл / Об пл = 1,7
4) Пористость определяется формулой:
По = (1-(р пл / р 0) *100,(5)
где р0 - средняя плотность горной породы (2,6 г / см3)
р пл = М пл / Об пл - плотность абсолютно твердой горной породы, г / см3
р пл = 1,7 г / см3
5) Тогда
По = (1-1,7/2,6) *100 = 34,6 (%)
ОТВЕТ
Пористость горной породы равна 34,6%.
Задача 2
УСЛОВИЕ ЗАДАЧИ.
Определите пористость цементного камня при водопроцентном отношении В / Ц =0,6, если химически связанная вода составляет 16% от массы цемента, плотность которого 3,1 г / см3.
РЕШЕНИЕ
1) Пористость равна:
П о = (М воды) / р воды* (В воды + В цем), (6)
где р воды - плотность воды (1 г / см3)
М воды - масса воды, г
В воды - объем воды, см3
В цем - объем цемента, см3
Тогда,
По = М воды / (В воды + В цем), (7)
2) В воды = М воды / р воды, (8)
Так как р воды = 1 г / см3, то:
В воды = М воды
3) В цем = М цем / р цем, (9)
где М цем - масса цемента, г
Р цем - плотность цемента (3,1 г / см3)
4) По условию задачи
М воды = 0,16 М цем
Тогда,
По = 0,16 М цем / (0,16 М цем + М цем / 3,1)
По = 0,16 М цем / 0,483 М цем = 0,33 или 33 (%)
ОТВЕТ
Пористость цементного камня равна 33%.
1. Геллер Ю. А. Материаловедение. - М. : Металлургия, 1989. - 455 с.
2. Гуляев А. П. Металловедение. - М. : Металлургия, 1986. - 544 с.
3. Козлов Ю. С. Материаловедение. - М. : Агар, 1999. - 180 с.
4. Лахтин Ю. М. Материаловедение. - М. : Машиностроение, 1993. - 448 с.
5. Материаловедение: Учеб. для вузов / Под ред. Арзамасова Б. Н. , Мухина Б. Н. - М. : МГТУ им. Баумана Н. Э, 2001. - 646 с
cement.muctr
Работа 10. Определение структурных характеристик цементного камня
Цель работы: определить структурные характеристики цементного камня: истинную плотность, общую, открытую и закрытую пористость, объемная масса, водопогощение.
Общие положения
Важнейшими характеристиками при исследовании структуры цементного камня являются: истинная плотность (удельная масса), объемная масса, пористость, водопоглощение и кинетика водопоглощения. Эти характеристики позволяют предсказать поведение изделий в процессе эксплуатации.
Таблица 17. Значения истинной плотности строительных материалов
Портландцемент
Бетон тяжёлый
Песок кварцевый
Поры являются компонентами структуры материала. С одной стороны пористость зависит от происхождения материала, а также определяет свойства и назначение материала (например, активированный уголь, цеолиты, пемзы, пеностекло). С другой стороны, пористость можно рассматривать как дефект структуры (например, литые металлы, сплавы, стекла). В зависимости от вида пор в материале различают следующие виды пористости:
Классификация пористости:
По происхождению выделяют виды пористости:
По форме и взаиморасположению поры и капилляры цементного камня классифицируют на несколько групп :
- по форме поперечного сечения : ровные трубчатые, бутылкообразные, клиновидные, щелевые и их комбинации;
- по протяженности: прямые, извилистые, петлеобразные.
Классификация пор по их эффективным радиусам, разработанная школами Лыкова А. В. и Дубинина М. М. (табл. 18) является одной из наиболее важных в технологии вяжущих материалов.
По их представлениям, капиллярными называются поры, для которых капиллярный потенциал значительно больше потенциала поля тяжести. В капиллярных порах поверхность жидкости принимает форму, обусловленную силами поверхностного натяжения, и мало искажается за счет силы тяжести.
Таблица 18. Классификация пор в зависимости от размера
Наименование
классификации
Классификация пористости
Пористость углей (по А. В. Дубинину)
Суммарная поверхность
Порядка десятых долей м 2 /г
Исчисляется
Г. И. Горчакову)
Капилляры (основной дефект строения бетона, способствует впитыванию воды и понижению морозостойкости)
Контракционные поры геля
Каменные материалы в т.ч.
Бетоны (по М.З. Симонову)
Мак-рока- пилля-рные
Капиллярные
Контракцион-ные
Стеновые материалы (по А. С. Беркману и И. Г. Мельниковой)
От 200 мкм
Свыше 0,05 мкм
Безопасные
На пористость цементного камня влияет ряд факторов, среди которых: отношение В/Ц, степень гидратации, вид добавки, удельная поверхность и дисперсность используемых материалов и др. В свою очередь, пористость оказывает влияние на такие свойства изделия, как прочность, стойкость к коррозии, морозостойкость, теплопроводность, термостойкость и т.п.
Существуют различные экспериментальные методы определения пористости материалов, в общем случае их можно объединить в следующие группы:
- оптические (визуально-оптический; световая и электронная микроскопия; просвечивание);
- капиллярные (капиллярная дефектоскопия; ртутная парометрия);
- адсорбционные (метод низкотемпературной адсорбции азота, адсорбция радиоактивных изотопов, адсорбция красителей из растворов);
- объемно-массовые (волюметрия, гидростатическое взвешивание, пикнометрический метод).
В исследованиях структуры цементного камня наибольшее распространение получили методы низкотемпературной адсорбции азота и пикнометрический метод.
При исследовании цементного камня важными характеристиками являются: истинная плотность, общая, открытая, закрытая пористости, водопоглощение и скорость капиллярного водопоглощения.
Методика выполнения работы
Отсоединяют пикнометр от струйного вакуум-насоса, заполняют его жидкостью (керосином) до метки и взвешивают на технических весах.
Удаляют содержимое пикнометра, тщательно его промывают и высушивают. С целью сокращения времени сушки, чистый пикнометр обрабатывают спиртом или ацетоном. Чистый пикнометр заполняют жидкостью (керосином той же плотности) до метки и взвешивают на технических весах.
Определение истинной плотности цементного камня проводят по формуле:
Плотность керосина определяют ареометром или по формуле (49).
Насыщенный образец помещают в корзиночку гидростатических весов таким образом, чтобы весь образец находился в жидкости, и измеряют массу ( m 2 ).
Объемную массу (ρ0) определяют по формулам:
Общую пористость (Побщ, %) (истинную) рассчитывают по формуле:
Открытую пористость (Поткр, %) (кажущуюся) находят по формуле:
Закрытую пористость (Пзакр, %) определяют по формуле:
Водоп оглощение (W, %) рассчитывают формуле:
Значения ρ и ρ0 определяют с точностью до 0,001. Значения Побщ, Поткр, Пзакр, W определяют с точностью до целых.
Материалы и оборудование
Форма записи результатов
Таблица 19. Определение истинной плотности цементного камня
9. Примеры решения задач
Образец камня в сухом состоянии весит 77г, а после насыщения водой 79г. Вычислить среднюю плотность, пористость камня и водопоглощение по массе, если его истинная плотность – 2,67 г/см 3 , а объемное водопоглощение 4,28%.
Водопоглощение по массе:
Из формулы водопоглощения по объему выражаем объем материала:
Средняя плотность:
Пористость камня
Подобрать мощность гидравлического пресса, достаточную для испытания на изгиб бетонной балки квадратного сечения 15х15 см и пролетом L=100 см. Балка опирается на две опоры. Испытание производится сосредоточенным грузом N в середине пролета. Возможный максимальный предел прочности Rизг=80 кгс/см 2 .
Из формулы Rизг сила
Для испытания такой балки достаточно применить 2-тонный гидравлический пресс.
Плотность древесины – сосны, с влажностью W=15% составляет 536 кг/м 3 . Определить коэффициент конструктивного качества данной древесины, если при испытании на сжатие образца размером 2х2х3 см и влажностью 25% вдоль волокон разрушающая нагрузка была равна 1560 кгс.
Решение:
Предел прочности при сжатии образца влажностью 15% вдоль волокон:
Rсж;
Прочность при стандартной влажности 12%:
;
Плотность древесины при стандартной влажности 12%:
Относительная плотность древесины: ;
Коэффициент конструктивного качества древесины:
.
Какое количество обыкновенного красного кирпича можно приготовить из 5т глины. Влажность глины 10%, потери при прокаливании 8% от веса сухой глины. Кирпич должен быть плотностью 1750 кг/м 3 .
Вес глины после обжига 5000:1,1:1,08=4209кг. Объем 1000шт. кирпича: 1000∙2,5∙1,2∙0,65=1950 дм 3 =1,95 м 3
1000 шт кирпича плотностью 1750 кг/м 3 весит 1750∙1,95=3412 кг.
Из 4209кг обожженной глины можно получить кирпичей:
Изготовленная из литопона и натуральной олифы краска содержит 40% олифы. На укрывание стеклянной пластинки площадью 200 см 2 с двухцветным грунтом израсходовано 5 г краски. Определить укрывистость.
Укрывистость для краски малярной консистенции определяется по формуле: =г/м 2
где: а – количество состава малярной консистенции, израсходованного на укрывание стеклянной пластинки, г; F – укрываемая площадь пластинки, см 2 .
Укрывистость литопона, считая на сухой пигмент:
г/м 2
где b – процент олифы в составе малярной консистенции.
Определить пористость цементного камня при водоцементном отношении В/Ц = 0,36, если химически связанная вода составляет 17% от массы цемента, плотность вещества у которого 3,1 г/см 3 .
Абсолютный объем цементного теста из 1 кг цемента:
V=1/3,1+0,36=0,68 дм 3
Абсолютный объем цементного камня из 1 кг цемента:
Va = 1/3,1 +0,17 =0,49 дм 3
Следовательно, пористость: P = Vпор/V = 0,19/0,68 = 0,28 или 28%
Подобрать состав тяжелого бетона марка бетона по прочности Rб=200 c подвижность бетонной смеси ОК = 3 см. Характеристика исходных материалов: цемент ПЦ400 (активность Rц = 400кгс/см 2 ); ρц = 3000кг/м 3 ; ρнц = 1300кг/м 3 ; крупный заполнитель - щебень гранитный (наибольшая крупность Днб=40 мм) ρщ=2,7 г/см 3 =2700 кг/м 3 ; ρнщ=1450 кг/м 3 ; мелкий заполнитель - песок, мелкий ρп = 2,6 г/см 3 = 2600 кг/м 3 ; ρнп = 1500 кг/м 3 .
Расчет ориентировочного состава бетона:
1. Определение Ц/В отношения из формулы прочности [6.3, 6.4]
Ц/В=( Rб/ А∙Rц+0,5=( 200 /0,55 • 400 ) + 0,5 = 1,41
α - коэффициент, учитывающий качество материалов (таблица 6.2)
2. Определение расхода воды по таблице 6.1, учитывая подвижность бетонной смеси (ОК=3см); вид крупного заполнителя (щебень), наибольшую крупность щебня (Днб=40мм). В=175 л.
С учетом примечания 1 (таблицы 6.1) расход воды увеличивается на 5 л:
В= 175+5= 180 л
3. Определяем расход цемента
Ц = (Ц/В)∙В= 1,41∙180 =254 кг
абсолютный объем цемента
Vац = 254 / 3 = 82 л
4. Определяем расход щебня по формуле, учитывая пустотность щебня
Щ = 1 /[(Пу∙Краз /ρнщ)+(1/ρзщ)] = 1 /[(0,461,32 /1450) + (1 /2700 )] =
= 1 /(0,000419 +0,000370)= 1/0,000789= 1267кг
Краз – коэффициент раздвижки зерен определяем по таблице 6.3 (методом интерполяции).
5. Определяем количество песка по формуле:
П = [ 1 - [( 245 /3000 ) + (180/1000) + ( 1267 / 2700 )] ] 2600 =
= [ 1 - ( 0,085 +0,18 + 0,469 ) ] 2600 = 692 кг
Таким образом, 1 м 3 бетона состоит:
Ц= 254 кг; В= 180 л; П= 692 кг; Щ= 1267 кг.
Плотность бетонной смеси:
ρоб = (254+ 692 + 1267 + 180) / 1 = 2393 кг/м 3
Коэффициент выхода бетонной смеси:
β= 1/(Vнц+Vнп+Vнщ) = 1/(254/1300 + 692/1500 + 1267/1450) = 0,65
Vнц=Ц/ρнц; Vнп=П/ρнп; Vнщ=Щ/ρнщ
6. Определяем производственный состав бетона с учетом влаги, содержащейся в песке и щебне:
Wп=5 %, Wщ=0,6 %
Пп=Пр(1+Wп)=692(1+0,05)=726,6 кг
Щп=Щр(1+Wщ) =1267 (1 + 0,006 ) = 1274,6 кг
Вп=Вр-(ПрWп+ЩрWщ)=180-42,2=137,8 л
7. Определяем расход материалов на замес бетоносмесителя емкостью 1,5 м 3 .
Цз=(Цп∙Vбс∙β) =(254∙1,5∙0,65)=247,65 кг
Пз=(Пп∙Vбс∙β) =(726,6∙1,5∙0,65)=708 кг
Щз=(Щп∙Vбс∙β) =(1274,6∙1,5∙0,65)=1243 кг
Вз=(Вп∙Vбс∙β) =(137,8∙1,5∙0,65)=134 л
Определить экономию цемента, если прочность бетона в возрасте 90 дней должна быть 55,0 МПа, применяется пластифицирующая добавка 0,2% от массы цемента, снижающая расход воды на 15%, цемента марки «400», щебень гранитный Днб=40мм . Подвижность бетонной смеси 3-4 см.
R28 = R90МПа
В/Ц90=; В/Ц28=0,45
Определяем расход воды по таблице 6.1 с учетом экономии 15% за счет пластифицирующей добавки:
В=170 л; В=170-(170х0,15)=145 л.
Расход цемента: Ц=145׃0,31=470 кг/м 3 ; Ц=245׃0,45=325 кг/м 3 .
Экономия цемента: ·100=31%.
Определить расход цемента и молотого песка для изготовления 1 м 3 автоклавного пенобетона, если плотность пенобетона 600 кг/м 3 . Химически связанной воды в пенобетоне – 18% от веса цемента и молотого песка. Отношение веса цемента к весу песка: 1:1. Определить расход цемента м молотого песка. Истинная плотность цемента 3,1, молотого песка – 2,6.
Принимаем сумму весов цемента и молотого песка за Х, тогда, исходя из условия задачи, вес воды будет равен , а сумма весов цемента и молотого песка; Х=508 кг; вес воды В=600-508=92л. Определяем весовое содержание цемента и молотого песка. По условию задачи количество цемента и количество молотого песка относится как 1:1, тогда. Вес цемента принимаем равнымY, тогда
Контрольные вопросы
1. Что называют портландцементом и какие компоненты входят в его состав? Какое природное сырье применяется при его изготовлении?
2. По каким основным показателям оценивают качество портландце-мента?
3. С какой целью и как определяется нормальная густота цементного теста?
4. Как определяются сроки схватывания цементного теста?
5. По каким критериям устанавливают равномерность изменения объема цемента при твердении?
6. Как определяют тонкость помола цемента?
7. Как изготавливают образцы для определения предела прочности цемента при изгибе и сжатии?
8. Каким образом производят испытания образцов и как рассчитывают пределы прочности при изгибе и сжатии?
9. По каким экспериментальным данным устанавливают марку цемента?
Практическая работа №2
Решение задач по свойствам неорганических вяжущих веществ
Современное строительное производство располагает большой номенклатурой вяжущих веществ с широким диапазоном их свойств. При применении таких широко распространенных вяжущих, как портландцемент и его разновидностей необходимо уметь правильно определить важнейшие строительные свойства вяжущего по его минеральному составу, количеству воды затворения, экзотермии и другим исходным данным.
Кроме того, при изготовлении некоторых воздушных вяжущих веществ, являющихся местными вяжущими, которые вырабатываются в районах их потребления, часто возникает необходимость в выполнении технологических расчетов по их производству (расчет необходимого количества сырья, количества воды для гашения извести и др.). Подобные технологические расчеты необходимы также при изготовлении таких распространенных материалов как изделия строительной керамики.
Ниже даются наиболее типичные примеры таких расчетов.
Задача 1.Для производства извести употребляется известняк, содержащий 5% глинистых и кварцевых примесей и 3% влаги. Определить, к какому сорту (по активности) будет относиться полученная известь.
Решение. Общее содержание примесей и влаги в известняке составляет 5 + 3 = 8%; следовательно, карбоната кальция СаСО3в известняке содержится 100 - 8 = 92%, или в 1 т известняка содержится 920 кг СаСО3.
Получение извести происходит по реакции СаСО3→ СаО + СО2.
Молекулярные массы СаСО3 и СаО соответственно равны 100 и 56. Таким образом, выход извести из 920 кг СаСО3составит 92056/100 = 515 кг.
Состав полученного продукта: СаО – 515 кг; примеси – 50 кг; итого – 565 кг.
Содержание СаО в смеси %.
Следовательно, известь по активности относится к 1 сорту (более 90%).
Ответ: известь по активности относится к 1 сорту.
Задача 2.Определить пористость цементного камня из пуццоланового портландцемента, если цементное тесто содержало 37% воды (В/Ц = 0,37). Количество химически связанной воды после затвердевания составило 7% от всей воды затворения. Истинная плотность цемента 3,05 г/см 3 .
Решение. Расчет ведем на 1 кг цемента. Объем цементного теста равен сумме абсолютных объемов цемента и воды затворения:
см 3 .
Пористость в цементном камне (капиллярная пористость) получается за счет испарения не вступившей в химическое взаимодействие с цементным камнем воды, объем пор будет равен объему этой воды.
см 3 .
Определяем пористость цементного камня:
.
Ответ: пористость цементного камня 56,8%.
Задача 3.Какой пористостью будет обладать цементный камень, если при затворении цементного теста водоцементное отношение составляло 0,45, а за время твердения химически связалось 18% всей воды. Остальная вода испарилась. Истинная плотность цемента равна 3,1 г/см 3 .
Решение. Расчет ведем на 1 кг цемента. Его абсолютный объем равенсм 3 .
Воды при затворении взято 1000 0,45 = 450 г или 450 см 3 .
Количество химически связанной воды 450 0,18 = 81 см 3 .
Испарилось несвязанной воды 450 – 81 = 369 см 3 , т.е. объем пор в цементном камне, образовавшихся в результате испарения воды, равен 369 см 3 .
Пористость цементного камня равна .
Ответ: Пористость цементного камня равна 47,8%.
Контрольные задания
1. Рассчитать выход негашеной комовой извести из 8 т сухого известняка, содержащего 5 % примесей; сколько при этом будет получено извести – пушонки, если активность негашёной извести составила 85%, а влажность пушонки – 4 %.
2. Сколько каустического магнезита можно получить при обжиге 15 т природного магнезита, содержащего 8 % неразлагающихся примесей?
3. Сколько активной МgО будет содержаться в продукте обжига 10 т чистого доломита (диссоциацией СаСО3при заданном режиме обжига пренебречь)?
4. Определить объём цементного теста нормальной густоты, полученный из 1 кг пуццоланового портландцемента. Истинная плотность цемента – 2,85 г/см 3 , водопотребность – 30 %.
5. Цемент при полной гидратации химически связывает 32 % воды от массы цемента. Определить пористость цементного камня из теста с водоцементным отношением В/Ц=0,35, если степень гидратации цемента составила 40 %. Истинная плотность цемента 3,1 г/см 3 .
6. Определить пористость цементного камня из пуццоланового портландцемента, если цементное тесто содержало 40 % воды (В/Ц=0,40). Количество химически связанной воды после затвердевания составило 12 % от массы цемента. Истинная плотность цемента 2,85 г/см 3 .
7. Рассчитать, сколько свободной извести Са(ОН)2выделится при гидратации 10 кг портландцемента (без активных минеральных добавок), содержащего 54 % С3S и 22 % С2S, если гидратация алита прошла на 65 %, а гидратация белита – на 10 %?
8. Сколько получится строительного гипса из 1 т гипсового камня, содержащего 8 % примесей?
9. Сколько тепла выделяется при гашении 5 кг извести – кипелки, содержащей 90 % активной СаО, если каждый килограмм СаО выделяет при гашении 1160 кДж тепла?
10. Сколько известкового теста (по массе и объёму), содержащего 40 % воды, можно получить из 27 т извести – кипелки, имеющей активность 88 % (по содержанию СаО)? Плотность теста 1400 кг/м 3 .
11. Сколько можно получить извести-кипелки из 5 т известняка, содержащего в виде примеси 2 % песка и 3 % глинистых примесей?
12. Цемент при полной гидратации химически связывает 36 % воды по отношению к массе цемента. Определить пористость цементного камня из теста с В/Ц=0,4, если степень гидратации составит 30%. Истинная плотность цемента – 3,1 г/см 3 .
13. Определить объём цементного теста нормальной густоты, полученный из 1 кг портландцемента. Истинная плотность цемента – 3,13 г/см 3 ; водопотребность 24 %.
14. При затворении гипса 50 % воды начало схватывания теста составило 2 мин, а конец схватывания – 10 мин, а при затворении этого же гипса 65 % воды – соответственно 6 и 18 мин. Показать (графически) зависимость сроков схватывания гипса от водогипсового отношения и, считая её прямолинейной, определить сроки схватывания этого гипса при водогипсовом отношении 58 %.
15. Сколько квадратных метров сухой штукатурки толщиной 10,5 мм (без картона) можно получить из 10 т строительного гипса при затворении его 60 % воды, если плотность сырого затвердевшего гипса равна 2,1 кг/л?
16. Для затворения 5 кг строительного гипса взято 65 % воды. Определить пористость полученной абсолютно сухой гипсовой отливки при условии, что весь гипс состоял из полугидрата, а плотность сырой отливки равна 2,1 кг/дм 3 .
17. Сколько будет получено гидратной извести (пушонки) из 5 т извести-кипелки с активностью 88 %, если влажность гидратной извести равна 3,5 %?
18. Определить пористость цементного камня при водоцементном отношении 0,6, если химически связанная вода составляет 16 % от массы цемента, истинная плотность которого 3,1 г/см 3 .
19. Определить количество известкового теста по массе и объёму, содержащего 50 % воды и полученного из 2 т извести - кипелки, имеющей активность 85 % (по содержанию СаО). Плотность известкового теста 1420 кг/м 3 .
2005/2006 Содержание
Тема №2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ.
Задание №1. Написать размерность величин, выражающих основные физико-механические свойства строительных материалов: а) плотность; средняя плотность; б) пористость; в) водопоглощение по массе и по объему; г) сила (вес); д) прочность (сопротивление); е) коэффициент теплопроводности; ж) коэффициент газопроницаемости; з) коэффициент динамического упрочнения; и) нормальное механическое напряжение; к) коэффициент конструктивного качества; л) истираемость по массе и по объему; м) коэффициент звукопоглощения.
Решение а) ,,,,; б) в процентах; в) отвлеченная величина или в процентах; г)Н; кН; д) ; е); ж); з) отвлеченная величина; и)кГс/см 2 ; к) безразмерная величина; л) ,; м) безразмерная величина.
Задание №2. Образец камня неправильной формы имел массу на воздухе (в сухом состоянии). После покрытия поверхности образца парафином масса его в воде составила. На парафирование образца израсходовано парафинас плотностью. Определить среднюю плотность камня (плотность воды принять).
Решение. Объем парафина на покрытие камня .
Объем образца .
Средняя плотность камня .
Задание №3. Образец камня в сухом состоянии имел массу , а после насыщения водой. Определите среднюю прочность, пористость и плотность камня, если его истинная плотность -, а водопоглощение - 4,28%.
Решение. .
.
Пористость .
Плотность .
Задание №4. Гидравлический пресс имеет измерительные шкалы на 50, 150 и 300 Т (максимальные нагрузки, развиваемые этим прессом). Подобрать шкалу для испытания на сжатие бетона в образцах-кубиках с ребром после 28 суток твердения. Проектная прочность должна соответствовать классуВ40.
Решение. При классе бетона В40 разрушающая нагрузка . Поэтому пресс целесообразно настроить на шкалу 300.
Тема №3. ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ПРАКТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА.
Задание. Выберите правильные ответы, в которых указаны основные защитные свойства строительных материалов.
Стойкость к тепловому удару.
Сопротивление прониканию при ударе.
Решение. Правильные ответы: 3; 5; 6; 7; 9; 10; 12.
Тема №4. ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ.
Задание №1. Образец камня в сухом состоянии имел массу . При погружении образца в градуированный цилиндр с водой он поднял уровень воды на. После того, как образец был вынут из воды, вытерт с поверхности и снова погружен в цилиндр с водой, он вытеснил ужеводы. Далее образец был высушен и насыщен водой под давлением. Количество поглощенной при этом воды составляло. Затем образец был снова высушен и измельчен для измерения абсолютного объема, который оказался равным.
Определить среднюю плотность камня в сухом состоянии, водопоглощение по массе и объёму, истинную плотность, открытую и полную пористость. Дать заключение о морозостойкости камня.
Решение. Объем камня будет соответствовать объему вытесненной воды, т.е. .
Средняя плотность камня в сухом состоянии .
Водопоглощение по весу .
Водопоглощение по объему .
Истинная плотность .
Полная пористость .
Водопоглощение под давлением по объему.
Открытая пористость .
Сравнивая объемное водопоглощение и открытую пористость, видим, что , т.е. объем поглощенной воды менее 90% объема открытых пор, поэтому морозостойкость камня обеспечена.
Задание №2. Образец гранита имеет среднюю плотность . Его полное водопоглощение (при насыщении водой под давлением) составлялопо массе. Определить истинную плотность гранита. Можно ли считать этот способ определения истинной плотности гранита вполне точным?
Решение. Количество воды, поглощенное гранитаили.
Объем плотного вещества в .
Истинная плотность .
Этот способ определения удельного веса не может считаться вполне точным, так как не все поры заполняются водой и потому объем пор больше .
Тема №7. ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА.
Задание №1. Вычислить, сколько получится полуводного гипса после термической обработкит гипсового камня . Если атомные веса элементов соответствуют: Са - 40,07;S – 32,06; О – 16,0; Н – 1,0.
Решение. Определяем молекулярные веса соединений:
.
Из 10т гипсового камня получится полуводного гипса.
Задание №2. Сколько содержится извести и воды (по массе) в известкового теста, если средняя плотность его равна. Истинная плотность гидратной извести в порошке составляет.
Решение. Содержание извести обозначим через , тогда содержание воды будет равно.
Сумма абсолютных объемов извести и воды равна , следовательно,
,
откуда извести или, водыили.
Тема №8. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ.
Задание №1. Определить пористость в затвердевшем цементом камне, изготовленном из портландцемента.
Цементное тесто при затворении содержало 28 % воды, а количество связной воды равно 20 % от массы цемента. Истинную плотность портландцемента принять равным 3,1.
Решение. Состав цементного теста по массе: 1 ч. цемента и 0,28 ч. воды. Абсолютный объем, занимаемый цементным тестом равен:
;
Абсолютный объем цементного камня ;
Плотность цементного камня ;
Пористость 0,14 или 14%.
Задание №2. Образцы-балочек (из цементного теста пластичной консистенции) размером 4×4×16 см испытаны на изгиб и половинки балочек – на сжатие. При испытании на изгиб были получены следующие результаты: 4,68; 5,1; 5,2 МПа. Разрушающая нагрузка при испытании на сжатие оказалась равной 8000, 7880, 8200, 8100, 8000 и 7900 . Установить марку портландцемента.
Тема №9. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ.
Задание. Выберите неправильные ответы, в которых указаны специальные цементы.
Портландцемент с МД.
Портландцемент с АМД.
Решение. Неправильные ответы: 2; 4; 7.
Тема №10. СИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ.
Задание. Определить марку кирпича, если при испытании были получены следующие результаты: предел прочности при сжатии ; минимальный предел прочности при сжатии отдельных образцов; предел прочности при изгибе; минимальный предел прочности при изгибе отдельных образцов; кирпича с отклонениями по внешнему виду, превышающими допускаемые требования по ГОСТу, имеется 8%.
Решение. Согласно ГОСТ кирпич по пределу прочности при сжатии можно отнести к марке М150, по пределу прочности при изгибе тоже к марке М150, но кирпич по внешнему виду не удовлетворяет требованиям ГОСТ, так как общее количество кирпича с отклонениями, превышающими установленные нормы, допускается не более 5%. Партия кирпича приемке не подлежит.
Тема №11. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТА, ГИПСА И ИЗВЕСТИ.
Задание. Определить допустимую нагрузку на рядовую плоскую кровельную асбестоцементную плитку размером 400×400, толщиной 4и фризовую размером 400×200и толщиной 4, если предел прочности при изгибе должен быть не менее, пролет между опорами плитки.
Решение. Предел прочности при изгибе асбесто-цементных плит вычисляют по формуле:
или ;;
; .
Тема №12. КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ.
Задание №1. Какое количество обыкновенного красного кирпича можно приготовить из 5т глины. Влажность глины 10%, потери при прокаливании 8% от массы сухой глины. Кирпич должен иметь среднюю плотность .
Решение. Масса глины после обжига . Объем 1000 шт. кирпичаили. 1000 шт. кирпича средней плотностьюимеет массу. Изобожженной глины можно получить кирпичей со средней плотностью:
шт.
Задание №2. Определить предел прочности кирпича при изгибе, если разрушающая нагрузка равна , ширина кирпича, толщина, расстояние между опорами.
Решение. Предел прочности при изгибе равен:
.
Тема №14. ДРЕВЕСИНА, ЕЕ ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ.
Задание №1. Образец древесины массой высушивался при температуре 100-110 0 и периодически взвешивался. При первом взвешивании вес оказался равным , при втором, при третьем, при четвертом.
Определить влажность древесины.
Решение. Влажность древесины выражают в процентах от массы сухой древесины и подсчитывают по формуле
,
где - масса влажной древесины,;
- масса сухой древесины, .
Задание №2. Образец древесины размером 10×10×8 см имеет влажность 20%. После высушивания до влажности 0% размеры его стали следующими: 9,5×9,5×7,8 см. Определить объемную усушку и коэффициент объемной усушки.
Решение. Объемная усушка определяется по формуле
;
; .
Коэффициент объемной усушки .
(- влажность древесины, %).
Тема №16. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛИМЕРНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ.
Задание. Пользуясь справочными пособиями определить коэффициент конструктивного качества различных стекловолокнистых полимерных материалов и сравнить их с соответствующими коэффициентами для стали, бетона и кирпича.
Решение. Коэффициент конструктивного качества получается из соотношения прочности материала к его средней плотности:
.
ККК для: дюралюминия (алюминиевого сплава) составляет , древесиныи т.д.
Тема №19. БИТУМНЫЕ И ДЕГТЕВЫЕ ВЯЖУЩИЕ.
Задание №1. Подсчитать расход материалов для изготовления мастики для приклейки рубероида к бетонному основанию.
Решение. Приклеивающие мастики для рубероида согласно СНиПа имеют состав: битума 70-90%, наполнителя 30-10%. Принимая для задачи количество битума – 80% и для наполнителя – 20%, на мастики необходимо:
; .
Задание №2. При испытании нескольких видов битумов получены результаты, приведенные в табл. 1. Определить марку битумов. Какие марки битумов чаще всего применяют в строительстве?
Лабораторный номер битума
Средние арифметические результаты лабораторных испытаний
температура размяг-чения по прибору «кольцо-шар», град.
глубина проникания, мм
растяжимость, см
Решение. Для решения задачи необходимо воспользоваться данными, приведенными в действующих нормативно-справочных документах. В строительстве чаще всего применяют битум марок БН-IV, БН-V и БН-УК.
Тема №24. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Задание №1. Определить укрывистость сажи (ламповой), которая изготовлена на натуральной олифе. Олифы содержится в краске 40%. На укрывание стеклянной пластинки площадью с двухцветным грунтом израсходованокраски.
Решение. См. решение задания №2.
Задание №2. Изготовленная из титановых белил и натуральной олифы краска, содержит 45% олифы. На укрывание стеклянной пластинки площадью с двухцветным грунтом израсходованоэтой краски. Определить укрывистость.
Решение. Укрывистость для краски малярной консистенции определяется по формуле:
;
где - количество состава малярной консистенции, израсходованного на укрывание стеклянной пластинки,;
- укрываемая площадь пластинки, .
Для нашего случая укрывистость титановых белил будет равна:
.
Укрывистость титановых белил, считая на сухой пигмент:
,
где - процент олифы в составе малярной консистенции.
Тема №28. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОНА.
Задание №1. При определении истинной плотности гранитного щебня взята навеска высушенного щебня и всыпана в металлический сосуд. Этот сосуд со щебнем заполняется доверху водой. Масса сосуда щебня и воды оказалась равной. После опорожнения сосуд снова был заполнен водой и взвешен. Масса воды и сосуда оказалась равной.
Определить истинную плотность щебня, если масса металлического сосуда .Учитывая, что водопоглощение гранита в обычных условиях – 0,4% по массе, а под давлением 0,8%, установить точность определения истинной плотности таким способом. Вычислить среднюю плотность щебня в куске.
Решение. Масса воды, заполняющая объем щебня до полного объема сосуда: . Масса воды в сосуде:. Масса воды, соответствующая объему щебня:или.
Истинная плотность гранитного щебня .
При водопоглощении гранитного щебня 0,4% количество поглощенной воды: или, что составляет примерно 1,08% объема щебня. Значит, ошибка в определении истинной плотности щебня составляет примерно 1,08%. Истинная плотность гранитного щебня:. Если принять пористость гранита равной его полному водопоглощению, т.е. 0,8%, то средняя плотность сухого щебня в куске будет составлять:.
Задание №2. Модуль крупности песка есть частное от деления на 100 суммы его полных остатков (выраженных в %), начиная с сита с размером отверстий 2,5и кончая ситом с размером отверстий
где ;и т.д. – полные остатки на ситах в %.
Вывести формулу для вычисления модуля крупности песка по частным остаткам.
Решение. Частные остатки на ситах () вычисляют по формуле:
,
где - вес остатка на данном сите;
- вес просеиваемой навески сухого песка ().
Полный остаток () на каждом сите есть сумма частных остатков на всех ситах с большим размером отверстий плюс остаток на данной сите:;;и т.д.
Подставив значения полных остатков в формулу модуля крупности, будем иметь:
.
Индексы буквы «а» 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 обозначают размеры отверстий сит.
Определить пористость цементного камня
Методы определения показателей пористости
Concretes. Methods of determination of porosity parameters
Дата введения 1980-01-01
1. РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по делам строительства, Министерством промышленности строительных материалов СССР, Министерством энергетики и электрификации СССР
ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по делам строительства
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 22.12.78 N 242
3. ВЗАМЕН ГОСТ 12730-67 в части определения пористости
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка
Номер пункта, приложения
1-3, 5, приложение
1, 2, 4, приложение
5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Июнь 2007 г.
1. Настоящий стандарт распространяется на бетоны всех видов и устанавливает методы определения показателей пористости по результатам определения их плотности, водопоглощения и сорбционной влажности по ГОСТ 12730.1, ГОСТ 12730.3 и ГОСТ 12852.6.
2. Для определения объема открытых некапиллярных пор бетона (объема межзерновых пустот) образцы насыщают в воде в течение 24 ч по ГОСТ 12730.3, затем выдерживают 10 мин на решетке, после чего определяют их объем в объемомере по ГОСТ 12730.1 (без предварительного высушивания и парафинирования).
3. Полный объем пор бетона серии образцов в процентах определяют с погрешностью до 0,1% по формуле
где - плотность измельченного в порошок бетона, определенная при помощи пикнометра или прибора Ле-Шателье по методике ГОСТ 8269.0, кг/м;
- плотность сухого бетона в серии образцов, определенная по ГОСТ 12730.1, кг/м.
4. Объем открытых капиллярных пор бетона в серии образцов в процентах определяют по формуле
где - объемное водопоглощение бетона в серии образцов, определенное по ГОСТ 12730.3, %.
5. Объем открытых некапиллярных пор бетона в отдельных образцах (объем межзерновых пустот) в процентах по объему определяют по формуле
где - объем образца, определенный по ГОСТ 12730.1, см;
- объем образца, определенный по п.2 настоящего стандарта, см.
Объем открытых некапиллярных пор бетона в серии образцов определяют как среднее арифметическое значение результатов испытаний всех образцов в серии.
6. Объем условно-закрытых пор бетона в серии образцов в процентах определяют по формуле
7. Показатель микропористости бетона в серии образцов определяют по формуле
где - сорбционная влажность бетона в серии образцов при относительной влажности воздуха 95-100%, определенная по методике ГОСТ 12852.6, % по объему.
8. Показатели среднего размера пор и однородности размеров пор в бетоне следует определять по кинетике их водопоглощения по приложению.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рекомендуемое
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОРИСТОСТИ БЕТОНОВ ПО КИНЕТИКЕ ИХ ВОДОПОГЛОЩЕНИЯ
1. Кинетика водопоглощения бетона характеризуется приращением его массы во времени.
2. Кривые водопоглощения выражаются уравнением
где - водопоглощение образца за время , % по массе;
- водопоглощение образца, определенное по ГОСТ 12730.3, % по массе;
- основание натурального логарифма, равное 2,718;
- время водопоглощения, ч;
- показатель среднего размера открытых капиллярных пор, равный пределу отношений ускорения процесса водопоглощения к его скорости, определяемый по номограммам, приведенным на черт.1-4;
- показатель однородности размеров открытых капиллярных пор, определяемый по номограммам, приведенным на черт. 1 и 2.
Номограмма и пример расчета параметров пористости по кинетике насыщения материала жидкостью (непрерывный метод)
Номограмма и пример расчета параметров пористости по кинетике насыщения материала жидкостью (дискретный метод)
; ;
* Формула соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Номограмма и пример определения значения показателя (при )
3. Кинетику водопоглощения определяют путем непрерывного или дискретного взвешивания предварительно высушенных образцов в процессе их водопоглощения по методике ГОСТ 12730.3.
4. При непрерывном гидростатическом взвешивании строят кривую приращения массы во времени в координатах: водопоглощение (в процентах по массе) - время (в часах). Кроме того, в конце испытаний производят гидростатическое и обычное взвешивание насыщенного водой образца для определения его объема по методике ГОСТ 12730.1.
По результатам испытаний на кривой водопоглощения находят точки, в которых водопоглощение составляет и и соответствующие этим точкам время и . По величинам и с помощью номограммы (черт.1) находят параметры поровой структуры и .
Пример пользования номограммой показан на черт.1.
5. При дискретном способе взвешивание производят через 0,25 и 1,0 ч после погружения высушенного образца в воду, а затем через каждые 24 ч до постоянной массы. Постоянной массой считают массу образца, при которой результаты двух последовательных взвешиваний отличаются не более чем на 0,1%. В конце испытаний производят гидростатическое взвешивание образца. По результатам испытаний рассчитывают относительное водопоглощение по массе в моменты времени 0,25 и 1 ч. По этим величинам с помощью номограмм (черт.2) определяют вспомогательный параметр и параметр , по которым рассчитывают или получают по номограммам (черт.3 и 4) параметр . Пример пользования номограммой показан на черт.3.
6. Параметры пористости и серии образцов бетона определяют как среднее арифметическое значение результатов испытаний всех образцов серии.
7. Базовыми образцами при определении параметров пористости по кинетике водопоглощения являются куб с ребром 7 см или цилиндр диаметром и высотой 7 см.
Допускается определять кинетику водопоглощения на образцах-кубах, образцах-цилиндрах с высотой, равной его диаметру, а также на образцах неправильной формы, но близкой к кубу, шару или цилиндру. При этом необходимо экспериментально определять переходные коэффициенты к базовым образцам для параметров и .
Читайте также: