3. Определение тонкости помола

Тонкость помола гипсовых вяжущих определяют просеиванием высушенной при 50…55 ºС пробы массой 50 г через сито № 02 на приборе для механического просеивания. Просеивание считается законченным, если при контрольном просеивании вручную в течение I мин через сито проходит не более 0,05 г вяжущего.

Тонкость помола характеризуется остатком на сите в процентах к первоначальной массе просеиваемой пробы, вычисленной с погрешностью 0,1 %. За величину тонкости помола принимают среднее арифметическое двух испытаний.

Марку гипсового вяжущего по тонкости помола устанавливают с учетом технических требований ГОСТ 125 (табл. 18).

Таблица 18

Классификация гипсовых вяжущих веществ по тонкости помола

Виды гипсовых вяжущих веществ	Индекс степени помола	Максимальный остаток на сите № 02, %, не более
Грубый помол	I	23
Средний помол	II	14
Тонкий помол	II	2

4. Изготовление образцов-балочек для определения прочности (марки)

и водостойкости гипсового вяжущего вещества

Для изготовления трех образцов-балочек размером 4 4 16 см отвешивают по 1200 г гипсового вяжущего вещества для каждого звена, а количество воды берут по вариантам, предлагаемым для каждого звена раздельно. Вяжущее вещество в течение 5…20 секунд засыпают в сферическую чашу с уже залитой водой, и интенсивно перемешивают ручной мешалкой в течение 60 секунд до получения однородной массы. Готовую смесь заливают в слегка смазанную минеральным маслом металлическую форму, отсеки которой наполняют одновременно.

Для удаления вовлеченного воздуха форму после заливки встряхивают 5 раз, для чего ее поднимают за торцовую сторону на высоту 8...10 мм и опускают.

После наступления начала схватывания излишки гипсового теста срезают металлической линейкой, передвигая ее по верхним граням формы перпендикулярно к поверхности образцов от их середины к краям.

Через 10…20 минут после конца схватывания образцы извлекают из формы, маркируют и хранят в помещении до испытания.

Параллельно готовят 3 образца для определения водостойкости гипсового вяжущего вещества. При этом образцы за 2 часа до испытания помещают в воду и затем определяют прочность по вышеприведенной методике.

Водостойкость определяют по формуле

R_сж^вл

α_разм = --------- , (13)

R_сж^сух

где α_разм – коэффициент размягчения, характеризующий водостойкость; R_сж^вл – предел прочности водонасыщенных образцов, МПа; R_сж^сух – предел прочности сухих образцов, МПа.

5. Определение марки гипсового вяжущего вещества по прочности

Через 2 часа после контакта вяжущего с водой при затворении теста, образцы-балочки, подвергаются испытанию на изгиб на испытательной машине МИИ-100 (рис. 15).

На рис. 16 показана схема расположения образца 3 при испытании. Образец устанавливают на опоры 1 обоймы так, чтобы направление действия нагрузки от нагружающего валика 2 прибора было параллельно слоям укладки гипсового теста.

Предел прочности при изгибе вычисляют в МПа как среднее арифметическое результатов испытания трех образцов одной серии. Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие.

Половинку балочки 2 помещают между двумя стальными пластинами 1 таким образом, чтобы направление нагрузки было параллельно слоям укладки гипсового теста (рис. 17).

Рис. 15. Испытательная машина МИИ-100 для определе­ния предела прочности при изгибе: 1 – станина; 2 – шкала; 3 – коромысло; 4 – рукоятка тумб­лера; 5 – счетчик; 6 — испытываемый образец

.

Рис. 16. Схема испытания образцов-балочек на изгиб

Рис. 17. Схема испытания образцов-половинок балочек на сжатие

Время нагружения образца до разрушения должно составлять от 5 до З0 с, скорость нарастания нагрузки при испытании 0,5…1,5 MПa/с.

Марка гипсового вяжущего вещества по прочности устанавливается по результатам испытания образцов, изготовленных из теста нормальной густоты с учетом требований ГОСТ 125 (табл. 19).

Предел прочности при сжатии одного образца вычисляют как частное от деления разрушающей нагрузки на рабочую площадь пластинки, равную 25 см².

Таблица 19

Марки гипсовых вяжущих веществ по прочности

Марка	Предел прочности образцов-балочек в возрасте 2 часа, МПа, не менее		Марка	Предел прочности образцов-балочек в возрасте 2 часа, МПа, не менее
	при изгибе	при сжатии		при изгибе	при сжатии
Г-2	1,2	2	Г-10	4,5	10
Г-3	1,8	3	Г-13	5,5	13
Г-4	2,0	4	Г-16	6,0	16
Г-5	2,5	5	Г-19	6,5	19
Г-6	3,0	6	Г-22	7,0	22
Г-7	3,5	7	Г-25	8,0	25

Предел прочности при сжатии для образцов одной серии вычисляют как среднее арифметическое испытаний шести образцов без максимального и минимального результатов.

По результатам испытаний всех серий образцов строятся графики зависимости пределов прочности при изгибе и при сжатии гипсового камня от количества воды, взятой при затворении теста, устанавливается комплексная марка гипсового вяжущего по срокам схватывания, тонкости помола и прочности.

Контрольные вопросы

1. В чем выражается показатель нормальной густоты гипсового теста?

1. В размере диаметра расплыва гипсового теста в миллиметрах при его вытекании из цилиндра вискозиметра Суттарда.

2. В процентах, как отношение массы воды, взятой при затворении, к массе гипсового вяжущего,

3. В количестве воды в миллилитрах, взятой при затворении гипса.

4. В стандартной консистенции гипсового теста, характеризуемой диаметром расплыва 175…185 мм при вытекании из цилиндра вискозиметра Суттарда.

2. Каким периодом времени характеризуется конец схватывания гипса?

1. От начала затворения до момента, когда игла прибора Вика noгpузится в тесто не более чем на 39 мм.

2. От начала затворения до момента, когда игла прибора Вика впервые не дойдет до дна кольца.

3. От начала затворения до момента, когда игла прибора Вика погрузится в тесто не более чем на 1 мм.

4. От начала затворения до момента, когда игла прибора Вика не будет погружаться в тесто.

3. К какой группе вяжущих веществ относятся гипсовые вяжущие вещества по способу (условиям) твердения?

1. К вяжущим веществам гидравлического твердения.

2. К вяжущим веществам воздушного твердения.

3. К вяжущим веществам смешанного типа твердения.

4. К вяжущим веществам автоклавного твердения.

4. Какой процесс лежит в основе производства низкообжиговых гипсовых вяжущих?

1. Термическая обработка с частичной дегидратацией.

2. Термическая обработка с полной дегидратацией.

3. Термическая обработка с полной дегидратацией и частичным разложением.

4. Термическая обработка с полной дегидратацией и полным разложением.

5. Какой процесс определяет образование прочного искусственного камня при твердении гипса?

1. Образование пространственной коагуляционной структуры из коллоидных частичек двугидрата.

2. Обезвоживание и уплотнение геля при испарении воды.

3. Экзотермическое выделение тепла при гидратации полуводного гипса.

4. Рост кристаллов двугидрата гипса и образование кристаллических сростков.

6. С какой целью для затворения гипсовых вяжущих берут воды больше, чем требуется для химической реакции гидратации?

1. Для увеличения объема теста и экономии вяжущего.

2. Для повышения плотности и прочности гипсовых изделий.

3. Для обеспечения быстрого схватывания и твердения вяжущего.

4. Для получения однородного пластичного и удобоукладываемого теста.

7. Каковы причины формирования развитой пористости в искусственном гипсовом камне?

1. Быстрое схватывание и формирование "дефектной" структуры.

2. Большое количество пузырьков воздуха, вовлеченных при затворении гипсового теста.

3. Значительная разница между количеством воды, вводимой при затворении. и количеством воды, связываемой при гидратации гипса.

4. Заметное объемное расширение гипса при его схватывании и твердении.

8. Каким периодом времени характеризуется начало схватывания гипса?

1. От начала затворения до момента, когда игла прибора Вика noгpузится в тесто не более чем на 39 мм.

2. От начала затворения до момента, когда игла прибора Вика впервые не дойдет до дна кольца.

3. От начала затворения до момента, когда игла прибора Вика погрузится в тесто не более чем на 1 мм.

4. От начала затворения до момента, когда игла прибора Вика не будет погружаться в тесто.

9. Чем характеризуют тонкость помола гипсового вяжущего?

1. Остатком на сите № 02 в % к первоначальной массе пробы.

2. Остатком на сите № 02 в граммах пробы массой 50 г.

3. Отношением массы гипса, прошедшего через сито № 02 при просеивании к первоначальной массе пробы.

4. Количеством гипса в граммах, прошедшего через сито № 02.

10. В каком возрасте испытывают стандартные образцы для определения марки гипса по прочности?

1. Через 15 минут после конца схватывания.

2. Через 1 час после начала затворения гипса водой при изготовлении образцов.

3.Через 2 часа после начала затворения гипса водой при изготовлении образцов.

4. Через 28 суток после изготовления.

Лабораторная работа № 5

СТРОИТЕЛЬНАЯ ИЗВЕСТЬ

Общие сведения

Строительной известью называют минеральное вяжущее вещество, получаемое умеренным обжигом (не до спекания) карбонатных горных пород (известняков, мела, доломитов и т.п.), состоящих из карбоната кальция СаСО₃ и небольшого количества карбоната магния MgCO₃. В состав извести могут входить также примеси кварца и глины, которые ухудшают ее качество.

Получение строительной извести происходит по следующей реакции

СаСО₃ = СаО + СО₂.

Воздушная известь − единственное вяжущее вещество, которое переводится в тонкодисперсное состояние под действием воды (гашением), т.е. химическим путем. Она является полуфабрикатом для получения других видов извести.

В зависимости от содержания оксида магния MgO строительную известь разделяют на кальциевую известь (MgO < 5 %), магнезиальную известь (MgO = 5…20 %) и доломитовую известь (MgO = 20…40 %).

На вид получаемой извести влияет также характер последующей обработки. При этом различают негашеную и гашеную известь.

Негашеная комовая известь (кипелка) СаО под действием воды гасится с большим выделением тепла. Для повышения качества извести желательно применять куски известняка одинакового размера. Иначе возможно получение недожога и пережога извести. Если недожог извести снижает выход известкового теста, то пережог способен в поздние сроки уже в изделии вызвать появление больших внутренних напряжений, способных разрушить изделие. Это связано с тем, что пережог в ранние сроки не обладает вяжущими свойствами, а при создании благоприятных условий может проявить их и образовывать гидратные соединения, которые имеют размер больше чем исходные компоненты. По скорости гашения различают быстрогасящуюся известь (скорость гашения менее 8 мин), среднегасящуюся известь (скорость гашения 8…25 мин) и медленногасящуюся известь (скорость гашения более 25 мин).

Негашеная молотая известь СаО. Данная известь представляет собой тонкомолотый порошок извести-кипелки. Недостаток – быстрая потеря вяжущих свойств из-за высокой гигроскопичности. Желательно использовать сразу после помола. Время хранения 10…15 суток в сухих складах. Можно вводить тонкомолотые минеральные добавки. Для ускорения твердения вводят CaCl₂, для замедления – гипс, H₂SO₄ и ЛСТ. Кроме того, гипс и H₂SO₄ повышают прочность.

Известь гидратная (пушонка). Получается в результате гашения негашеной извести по реакции

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂ + Q.

Реакция проходит с большим выделением тепла (до 280 ккал/кг). Желательно гашение проводить в 2 этапа: сначала добавить 60…80 % воды, тогда комья негашеной извести рассыпаются в порошок (пух), объем увеличивается в 2–3 раза. Затем добавить остальную воду.

Известь-пушонка, реагируя с СО₂ воздуха, самопроизвольно переходит в известь-пыленку с потерей вяжущих свойств. Красочный слой при использовании пыленки – отбеливает (пачкает), так как известь не затвердевает на окрашиваемой поверхности и не сцепляется с ней;

Известковое тесто. Получается при добавлении в негашеную известь 200…300 % воды. Применяется для получения кладочных и штукатурных растворов;

Известковое молоко. Можно получать при добавлении воды более 400 % или после отстаивания известкового теста. Применяют как лакокрасочный материал. Качество известкового теста и известкового молока улучшается пропорционально времени.

В зависимости от вида извести и условий твердения различают гидратное, карбонатное и гидросиликатное твердение:

− гидратное твердение. Этот вид твердения происходит без выделения тепла, так как гашение извести уже произошло вне теста. Эффект твердения обусловливается взаимным сцеплением и срастанием образующихся субмикроскопических частичек гидроксида кальция и усиливается тем, что из-за химического связывания воды значительно увеличивается доля твердой фазы. При длительном твердении происходит карбонизация раствора;

− карбонатное твердение. Процесс постепенного затвердевания растворных и бетонных смесей, изготовленных из гашеной извести, при воздействии на них СО₂ воздуха по реакции

Са(ОН)₂ + nН₂О + СО₂ = СаСО₃ + (n+1)Н₂О.

Одновременно протекает 2 процесса: кристаллизация гидроксида кальция Са(ОН)₂ из насыщенного водного раствора и образование СаСО₃. Возможно также образование соединений типа СаСО₃·nСа(ОН)₂^.·mН₂О. Испарение воды уплотняет массу. Дальнейшее высыхание упрочняет ее, но процесс твердения идет очень медленно (месяцами и даже годами);

− гидросиликатное твердение. Процесс постепенного превращения известково-кремнеземистых смесей в камневидное тело, обусловленный образованием гидросиликатов кальция при тепловлажностной обработке в автоклавах при давлении 8…10 атм и температуре 170…200 ^оС

Са(ОН)₂ + SiO₂ + nН₂О = СаО·SiO₂·(n+1)Н₂О.

Основные свойства строительной извести: белая, при твердении уменьшается в объеме, медленно твердеет, кроме извести Смирнова. Прочность зависит от условий твердения: при гидратном твердении прочность достигает 2 МПа через 28 суток, при карбонатном твердении прочность снижется, а при автоклавной обработке прочность может достичь 20 МПа. Применяется для получения растворов, бетонов низких марок, силикатного кирпича, известково-шлакового и известково-зольного кирпича, автоклавных материалов, смешанных вяжущих, красочных составов.

Цель работы

Изучить основные свойства строительной извести и исследовать возможность их регулирования.

Порядок выполнения работы

Для решения задач исследования, поставленных в работе, каждое звено студентов проводит следующие испытания:

− определяет содержание в извести активных СаО+MgO;

− определяет скорость гашения извести.

Методы испытаний

1. Определение содержания в извести активных СаО+MgO.

Суммарное содержание в извести активных СаО+MgO (при наличии оксида магния до 5 %) определяют титрованием навески извести соляной кислотой НСl до тех пор, пока все активные частицы СаО и MgO не будут нейтрализованы кислотой. Для этого негашеную комовую, молотую или карбонатную известь в количестве 4-5 г предварительно растирают в течение 5 мин в фарфоровой или агатовой ступке. Растертую известь в количестве 1 г (гидратную известь в количестве 1,0…1,2 г) помещают в коническую колбу вместимостью 250 мл и наливают 150 мл дистиллированной воды. Затем добавляют 3…5 стеклянных бус или оплавленных кусочков стеклянных палочек (длиной 5…7 мм), закрывают стеклянной воронкой (или часовым стеклом) и нагревают содержимое колбы в течение 5…7 мин, не доводя до кипения.

Раствор охлаждают до температуры 20…30 °С. Стенки колбы и стеклянную воронку смывают дистиллированной водой, добавляют 2…3 капли 1 %-го спиртового раствора фенолфталеина и титруют при постоянном взбалтывании раствором соляной кислоты до полного обесцвечивания. Титрование считается оконченным, если по истечении 8 мин не изменится цвет окрашивания содержимого колбы. Титрование следует производить медленно, добавляя кислоту по каплям.

Содержание СаО+MgO (%) для негашеной извести определяется по формуле

А = VТ_СаО 100/m, (14)

где А – содержание (СаО+MgO), %; V − объем раствора 1Н соляной кислоты, пошедшей на титрование, мл; Т_СаО − титр 1Н раствора соляной кислоты, г по массе СаО; т − масса навески извести, г.

Содержание активных СаО+MgO (%) для гидратной извести определяется с учетом ее влажности ω по формуле

А = VТ_СаО 100/[m(100 – ω)], (15)

где А – содержание активных (СаО+MgO), %; V − объем раствора 1Н соляной кислоты, пошедшей на титрование, мл; Т_СаО − титр 1Н раствора соляной кислоты, г по массе СаО; т − масса навески извести, г.