Методы испытаний
1. Определение водопоглощения, открытой пористости и плотности
Для испытаний берутся образцы кирпича в виде целых изделий или отколотые (выпиленные) образцы из облицовочных плиток и плиток для полов объемом 50...100 см3. Образцы высушиваются до постоянной массы, очищаются и взвешиваются: кирпичи с погрешностью 1 г, а другие образцы с погрешностью 0,01 г.
Для определения водопоглощения кирпичи насыщают водой в течение 48 часов. Предварительно определяют геометрические размеры кирпича с погрешностью 0,1 мм. Каждый линейный размер вычисляют как среднее арифметическое трех измерений – двух параллельных друг другу ребер и средней линии между ними. Затем образцы кирпича укладывают в сосуд с водой на ложковые грани в один ряд на подкладку. Уровень воды в сосуде должен быть выше верха образцов в пределах 2…10 см. Расстояние между образцами должно быть не менее 2 см. Через 48 часов образцы вынимают из сосуда с водой, обтирают влажной мягкой тканью, взвешивают не позднее чем через 5 минут.
Образцы плиток насыщаются водой при кипячении в течение 3 часов.
Допускается насыщение кирпича производить в течение 2 часов, а плиток в течение 1 часа кипячением, при этом процесс насыщения остается неизменным, а установленный показатель водопоглощения по массе в процентах умножается на коэффициент 1,1 (установлен сравнительными определениями водопоглощения).
Для определения открытой пористости образца, равной его водопоглощению по объему Wоб, и средней плотности образца необходимо определить его объем. Для образцов неправильной геометрической формы применяют объемомер (см. рис. 4).
Водопоглощение по объему Wо показывает степень заполнения водой объема образца и характеризует величину открытой пористости p от
mнас – mсух
Wоб = pот = ----------------- ·100 % ,
rводы · Vобр
где mсух – масса сухого образца, г; m нас – масса насыщенного водой образца, г; rводы – плотность воды, г/см3; Vобр – объем образца, см3.
Средняя плотность образцов определяют по формуле
mсух
rобр = ------- , г/см3.
Vобр
Водопоглощение, открытую пористость и плотность керамических материалов и изделий вычисляют как среднее арифметическое результатов параллельных испытаний трех образцов.
2. Определение пределов прочности кирпича при изгибе и при сжатии
Для испытания на изгиб используют целые кирпичи (без трещин), на постелях которых выравнивают места опирания катков и приложения нагрузки слоем цементно-песчаного раствора толщиной не более 3 мм и шириной 25…30 мм. Вместо раствора допускается применять прокладки из строительного войлока толщиной 5 мм.
Образцы до испытания выдерживают в помещении не менее 3 суток. Измерение кирпича производят металлической линейкой с погрешностью 1 мм. Высоту определяют как среднее арифметическое значение двух измерений боковых граней, а ширину как среднее арифметическое двух измерений верхней и нижней граней.
При испытании кирпич укладывают на ложок на два опорных катка 2, расстояние между которыми l = 200 мм, посередине пролета прикладывают сосредоточенную нагрузку через третий каток 1 (рис. 9). Нагрузку на образец передают через прокладки из раствора или войлока.
N 1 2 3
Рис. 9. Схема испытания кирпича на изгиб: 1 – стержни цилиндрические стальные для восприятия нагрузки при испытании; 2 – места опирания образца на упоры; 3 – слои раствора или войлока толщиной 3…5 мм; N – разрушающая нагрузка
Предел прочности при изгибе отдельного образца определяют по наибольшей нагрузке N , установленной при испытании, с учетом геометрических характеристик его сечения.
Пределы прочности при сжатии и изгибе для кирпича испытываемой партии вычисляют с погрешностью 0,1 МПа как среднее арифметическое значение результатов испытания пяти образцов.
Для испытания на сжатие кирпич распиливают или разделяют любым способом на две равные половины без раздробления.
Допускается применять половинки, полученные в результате испытания кирпича на изгиб. Обе половины кирпича накладывают постелями одна на другую местами распила в разные стороны и соединяют цементно-песчаным раствором. Верхнюю и нижнюю поверхности образцов выравнивают тем же раствором с соблюдением их параллельности. Вместо раствора допускается применять прокладки из строительного войлока.
Испытание производят на прессе, устанавливая образец в центре опорной плиты и плотно прижимая верхней плитой пресса, которая должна прилегать по всей верхней грани образца (рис. 10).
N
Рис. 10. Схема испытания кирпича на сжатие: 1 – слои цементного раствора состава 1:3 толщиной 3…5 мм; N – разрушающая нагрузка
Нагрузка на образец при испытании должна возрастать равномерно со скоростью, обеспечивающей его разрушение через 20...60 секунд после начала испытания. Величина разрушающей нагрузки должна составлять не менее 10 % от предельно развиваемого прессом усилия. Предел прочности при сжатии отдельного образца вычисляют путем деления максимальной нагрузки, отмеченной при испытании, на площадь поперечного сечения образца.
По этим результатам с учетом наименьших показателей прочности, установленных при испытании отдельных образцов, в соответствии с техническими требованиями ГОСТ 530, устанавливают марку кирпича по прочности (табл. 16).
Таблица 16
Технические требования к прочности керамического кирпича
Марка кирпича
|
Предел прочности, МПа, не менее |
|||||
при сжатии |
при изгибе |
|||||
для кирпича всех видов и камней |
для полнотелого кирпича пластического формования |
для полнотелого кирпича полусухого формирования и пустотелого кирпича |
||||
средняя для пяти образцов |
наименьший для отдельного образца |
средний для пяти образцов |
наименьший для отдельного образца |
средний для пяти образцов |
наименьший для отдельного образца |
|
300 |
30,0 |
25,0 |
4,4 |
2,2 |
3,4 |
1,7 |
250 |
25,0 |
20,0 |
3,9 |
2,0 |
2,9 |
1,5 |
200 |
20,0 |
17,5 |
3,4 |
1,7 |
2,5 |
1,3 |
175 |
17,5 |
15,0 |
3,1 |
1,5 |
2,3 |
1,1 |
150 |
15,0 |
12,5 |
2,6 |
1,4 |
2,1 |
1,0 |
125 |
12,5 |
10,0 |
2,5 |
1,2 |
1,9 |
0,9 |
100 |
10,0 |
7,5 |
2,2 |
1,1 |
1,6 |
0,8 |
75 |
7,5 |
5,0 |
1,8 |
0,9 |
1,4 |
0,7 |
Все четыре показателя прочности испытанной партии кирпича (Rсж средний, Rсж наименьший, Rизг средний, Rизг наименьший) должны соответствовать данным одной строки таблицы ГОСТа для определяемой марки.
Если хотя бы один из четырех показателей окажется меньше, то марка партии кирпича принимается на одну ступень (строку) ниже.
Выводы по работе
По результатам испытаний установить и проанализировать зависимости между плотностью, водопоглощением и открытой пористостью изделий строительной керамики различной степени спекания.
Увязать полученные результаты с назначением и условиями эксплуатации различных изделий. Сделать выводы о соответствии испытанных материалов требованиям ГОСТ по водопоглощению.
Дать заключение о марке керамического кирпича по прочности.
Контрольные вопросы
1. Как устанавливают марку керамического кирпича по прочности?
1. По среднему результату определения предела прочности на сжатие пяти образцов.
2. По средним результатам испытаний пяти образцов на сжатие и изгиб без учета наибольшего и наименьшего показателей прочности.
3. По средним результатам испытаний пяти образцов на сжатие и изгиб с учетом наименьших показателей прочности отдельных образцов.
4. По наименьшим результатам испытаний пяти стандартных образцов на сжатие и изгиб.
2. Каков химико-минералогический состав сырья для производства изделий строительной керамики?
1. Аморфный и кристаллический кремнезем.
2. Карбонаты и сульфаты кальция с песчаными примесями.
3. Водные алюмосиликаты с железистыми, карбонатными и другими примесями.
4. Безводные алюмосиликаты с различными примесями и добавками.
3. Какую роль в керамической шихте выполняют отощающие добавки?
1. Понижают водопотребность шихты и уменьшают усадку при сушке.
2. Понижают температуру спекания шихты.
3. Повышают плотность и прочность изделий.
4. Уменьшают плотность и повышают пористость изделий.
4. Какие процессы определяют спекание керамических изделий?
1. Процессы удаления химически связанной воды из сырьевой смеси.
2. Процессы частичного плавления сырья при обжиге.
3. Процессы разложения минералов сырья и образование аморфных кремнезема и глинозема.
4. Процессы разложения карбонатных примесей и выгорание органики.
5. По какому показателю оценивают степень спекания керамического черепка?
1. По водопоглощению по массе. 2. По общей пористости.
3. По прочности черепка. 4. По открытой пористости.
6. Как практически определяется показатель открытой пористости керамических образцов?
1. По показателям плотности вещества и плотности материала.
2. По показателю водопоглощения по объему.
3. По показателю водопоглощения по массе.
4. По массе образца в сухом состоянии и объему образца.
Лабораторная работа № 4
СТРОИТЕЛЬНЫЙ ГИПС
Общие сведения
Строительный гипс получают в результате термической обработки при температуре 150…170 °С природного гипсового камня, измельченного в порошок до или после этой обработки.
При низкообжиговой технологии в интервале указанных температур происходит частичная дегидратация двуводного гипса по реакции
CaSO4·2H2O = βCaSO4·0,5H2O + 1,5Н2О.
Кроме реакционно-способного полуводного сульфата кальция гипсовое вяжущее содержит примеси глины, кварца, которые ухудшают качество вяжущего вещества.
Твердение гипсовых вяжущих веществ согласно теории А.А. Байкова происходит следующим образом:
– на первом, подготовительном этапе частицы полугидрата при затворении водой начинают растворяться с поверхности до образования насыщенного раствора, одновременно начинается гидратация полуводного гипса по реакции
CaSO4·0,5H2O + 1,5Н2О = CaSO4·2H2O + Q.
Многие вяжущие вещества при твердении дают усадку, что может привести к растрескиванию и снижению прочности искусственного камня. Для того чтобы уменьшить вредные последствия усадки, в растворы и бетоны вводят большое количество каменных заполнителей – песка, гравия, щебня. Гипсовые растворы и бетоны можно готовить и без заполнителей, так как гипс при твердении увеличивает свой объем до 1,0 %. Это свойство очень ценно, отлитые гипсовые изделия твердеют с уплотнением и точно передают очертания формы.
Цель работы
Изучить основные свойства гипсовых вяжущих веществ и исследовать влияние на них количества воды, взятой при затворении гипсового теста; определить марку гипсового вяжущего вещества.
Порядок выполнения работы
Сначала вся подгруппа студентов определяет нормальную густоту гипсового теста.
Затем каждое звено студентов проводит следующие испытания:
– определяет текучесть гипсового теста и изготовляет из него 3 образца-балочки размером 4х4х16 см;
– определяет сроки схватывания гипсового теста;
– испытывает образцы с определением пределов прочности при изгибе и сжатии.
При этом одно из звеньев проводит все испытания в стандартных условиях (на гипсовом тесте нормальной густоты), а также определяет тонкость помола вяжущего. Три других звена проводят испытания при величинах воды затворения, отличающиеся от нормальной густоты гипсового теста (по заданию преподавателя).
Методы испытаний