Цементно-полимерные защитные составы

Лабораторная работа №2

Материалы: ПВА, портландцемент М400-Д0, песок речной просеянный, парафин, концентрированная серная кислота (Н₂SO₄), иксекатор, мензурка, лакмусовая бумажка, формы для изготовления образцов – балочек размером 4х4х16 см и образцов – кубов с размером ребра 10 см, встряхивающий столик ЛВС.

Ход работы

Приготовлению защитного цементно-полимерного состава должна предшествовать подготовка образцов из цементно-песчаного раствора, чувствительных к воздей­ствию агрессивной среды.

Из цементно-песчаного раствора могут быть изго­товлены образцы - призмы размером 4x4x16 см и образцы - кубы с ребром равным 10 см. Для их изготовления используют стандартные трехместные формы для изготовления образцов размером 4x4x16 см и трёхместные формы для изготовления образцов размеров 10x10x10 см.

Растворную смесь готовят состава Ц:П=1:3, расход воды устанав­ливают по подвижности растворной смеси, определяемой на встряхи­вающем столике; расплыв конуса должен находиться в пределах 106-115 мм. Необходимо добиваться подвижности, обеспечивающей осадку конуса в пределах 4-8 см. Уплотнение раствор­ной смеси осуществляют на виброплощадке либо штыкованием. Твердение образцов в течении не менее двух недель должно протекать во влажных условиях (образцов-балочек - в воде). Нанесение защитных составов может проводиться как на сухие, так и на влажные образцы.

Ц:Н = 2:1

Ц = 400 гр.

Н = 200 гр.

Полимер – 20% от цемента: 400·0,2 = 80 гр.

Вода – 200 мл: 80/0,4 = 200 г.

Предел прочности при сдвиге клеевого шва

Адгезия защитного состава с основанием, особенно в случае использования раствора для наклеивания штучной гидроизоляции (плиток) может быть оценена по пределу прочности клеевого шва на сдвиг.

Испытанию подвергают два склеенных между собой образца, изготовленных из однородных либо разных материалов. Последний вариант предусматривается в том случае, когда раствор использует­ся для производства облицовочных работ.

Для проведения испытания необходимо склеить между собой два бетонных образца - куба с размером ребра 10 см. Толщина клеевого шва 2 - 3 мм. Образцы выдерживаем в положении, когда один из кубов располагается вертикально над другим в течение не менее семи суток.

Разрушающее напряжение (предел прочности) при сдвиге в кг/см² определяем по формуле:

где Р - разрушающая нагрузка, кг;

F - площадь склеивания образцов, см².

Р_сд = 800 кгс

Р_сд(сух) = 360 кгс

Вывод:Испытания показали, что адгезия защитного слоя с основанием в сухом состоянии меньше чем при влажном.

Прочность при сжатии и изгибе

Для определения указанных прочностных характеристик из раствора изготавливают образцы-балочки размером 4x4x16 см и подвергают их твердению в камерах нормального твердения (температура 20±2°С, относительная влажность воздуха 95-100 %) в течение не менее 7 суток.

После набора прочности производят замер размеров образцов и их массы, вычисляют среднюю плотность.

Затем образцы-балочки подвергают испытанию на предел прочно­сти при изгибе (на приборе МИИ -100) и на предел прочности при сжа­тии (на гидравлическом прессе).

Предел прочности при изгибе рассчитывают по формуле:

где Р – поперечная нагрузка, кгс;

l – расстояние между опорами, см;

b – ширина балочки, см;

h – высота балочки, см.

Предел прочности при сжатии в кг/см² рассчитывают по формуле:

где Р- разрушающая нагрузка, кг;

F - площадь сечения образца, см².

Результаты испытаний занесем в таблицу.

Таблица 1 – Результаты испытаний цементно-песчанных балочек на коррозионную стойкость.

№ п/п	С выдержкой в кислоте с защитным слоем, кгс	С выдержкой в кислоте без защитного слоя (контрольные), кгс
Ризг	Рсж	Ризг	Рсж
				2000
				1700

Водостойкость

Водостойкость защитных составов оценивают сравнением прочно­сти образцов, выдержанных в течение определённого времени (15, 30 су­ток) в воде и на воздухе (над водой в камере нормального твердения). Рекомендуется водостойкость устанавливать по изменению прочности при сдвиге.

Для проведения этого испытания готовят серию образцов и после набора прочности в течение срока, установленного для контрольных образцов (образцы для опреде­ления прочности при сдвиге), помещают в воду на заданный срок (15,30 суток). По истечении указанного срока образцы извлекают из воды, высушивают в естественных условиях и испытывают на сдвиг. При этом фиксируют не только разрушающую нагрузку, но и характер разрушения.

Величину потери прочности при сдвиге ПП в процентах оценива­ют по формуле:

где R_сд- предел прочности при сдвиге контрольных образцов, кг/см²;

R_сд1 - предел прочности при сдвиге водонасыщенных образцов, кг/см.

Определение защитных свойств цементно-полимерного состава

Эффективность защиты строительных конструкций от агрессивно­го воздействия окружающей среды оценивают по деструктивным изме­нениям материала и снижению его несущей способности.

В выполняемой лабораторной работе испытания проводят на об­разцах, приготовленных из цементно-песчаного раствора. Могут быть использованы образцы - призмы размером 4x4x16 см.

Защитный состав наносится на образцы после набора ими прочно­сти в течение не менее 14 суток. После набора раствором прочности по режиму образцы погружают в аг­рессивный раствор и выдерживают в нём в течение 1 - 3 месяцев, после чего образцы извлекают из раствора, осматривают и подвергают испыта­нию на сжатие.

После нанесения защитных составов на грани образцов, поверхно­сти граней, на которые будет передаваться нагрузка при испытании на сжатие, следует выровнять с помощью стекла.

Прочностные характеристики определяют и для контрольных об­разцов, изготовленных из той же растворной либо бетонной смеси и твердеющих в нормальных условиях (температура 20±2°С и относитель­ная влажность воздуха 95 -100 %).

Определим прочность образцов при изгибе и сжатии:

1 балочка

2 балочка

3 балочка

4 балочка

5 балочка

6 балочка

7 балочка

8 балочка

Определим среднее арифметическое значение результатов испытания трех образцов:

,

.

Определим среднее арифметическое значение результатов испытания контрольных образцов:

,

.

Таблица 2 – Результаты испытаний цементно-песчанных балочек на коррозионную стойкость.

№ п/п	С выдержкой в кислоте с защитным слоем, кгс	С выдержкой в кислоте без защитного слоя (контрольные), кгс
Rизг	Rсж	Rизг	Rсж
	92,81	227,3
		198,4
	77,34	267,9
		272,7
	87,66
		283,6
	41,25	52,3
	97,97	160,2
		169,5
	92,81	198,0
		343,8
			67,03	457,0
				175,8
			20,63	78,1
				66,4

По результатам испытаний рассчитывают коэффициент стойкости:

где R - предел прочности защищенных образцов, кг/см²;

R_k-предел прочности контрольных образцов, кг/см².

За результат принимают среднее арифметическое значение результатовиспытания трёх образцов.

Коэффициент стойкости должен быть не менее единицы.

Вывод: Коэффициент стойкости больше 1. Защитный полимерно-цементный состав раствора выдержал испытания.

Лабораторная работа №3

Тема: Расчет и подбор состава асфальтобетона

Цель:Рассчитать и подобрать состав асфальтобетона

Место проведения:Аудитория № 1102, №1104

Материалы:

Таблица 1 – Определение зернового состава песков

Вид	Остатки	Сита, размер ячеек, мм	Поддон	Сумма
	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16
Дробл.	Частные, гр	91,67				98,38	52,26	58,90	1884,21
Частные, %	4,86	53,07	18,52	12,41	5,22	2,77	3,15
Полные, %	4,86	57,93	76,45	88,86	94,08	96,85
Речной	Частные, гр.	-	23,14	76,45				34,07	683,5
Частные, %	-	3,38	11,18	21,22	35,55	23,70	4,97
Полные, %	-	3,38	14,56	35,77	71,32	95,02

Таблица 2 – Расчет состава минеральной массы в бетоне

	Содержание минерального материала, % меньше данных размеров
		2,5	1,25	0,63	0,315	0,16	0,071
	Исходные минеральные материалы
Песок дроблен.		95,14	42,07	23,55	11,14	5,92	3,15	1,5
Песок речной			96,62	85,44	64,23	28,68	4,97
Минер. порошок								88,5
	Расчетные данные
Песок дроблен., 46,2%	46,2	43,95	19,43	10,88	5,16	2,75	1,47	0,693
Песок речной, 47,8%	47,8	47,8	46,2	40,8	30,7	13,7	2,4	4,78
Минер. порошок, 6%						5,88	5,64	5,31
Итого		98,7	71,63	57,68	41,86	22,33	9,51	10,783
	Зерновой состав
Асфальтобетон тип Г		80-100	65-82	45-65	30-50	20-36	15-25	8-16

23,54 – песок дробленый; сито №1,25;

85,44 – песок речной; сито № 1,25;

55 – среднее в зерновом составе 45-85 с сита 1,25.

31,46 + 30,44 = 61,9в.ч.

61,9 в.ч. – 94%

30,44 в.ч. - х х = 46,2%

61,9 в.ч. – 94%

31,46 в.ч. - у у = 47,8

Вывод: В песке мелкозернистой фракции больше, следовательно, нужно высевать мелкую фракцию, либо добавлять крупнозернистую фракцию.

где ρ -плотность образцов асфальтобетона, г/см³;

q_m - массовая доля минеральных материалов в асфальтобетоне, %, (принимается за 100%);

q_б -массовая доля битума в асфальтобетоне, % (сверх 100% мине­ральной части).

Определим истинную плотность

где q₁,q₂,q₃ - массовая доля минеральных материалов в ас­фальтобетоне, %;

ρ₁, ρ₂, ρ₃ - истинная плотность минеральных материалов в асфальтобетоне, г/см³

Определим истинную плотность асфальтобетона

где q_т- массовая доля отдельных минеральных материалов в асфальто­бетоне, %, (принимается за 100 %);

q_б - массовая доля битума в асфальтобетоне, %, (сверх 100% мине­ральной части асфальтобетона);

ρ₀ - истинная плотность минеральной части асфальтобетона, г/см³;

ρ_б - истинная плотность битума, г/см³.

Определим пористость минеральной части бетона

Определим остаточную пористость асфальтобетона

Произведем корректировку состава асфальтобетона

Произведем расчет количества битума

С учетом уточненного количества битума готовим контрольную смесь, формуем образец и определяем остаточную пористость.

Получаем образец со следующими параметрами:

m = 215;

h = 4,66 см;

Ø = 5,04 см.

Определим среднюю плотность отформованного образца, для этого определим объем полученного цилиндра:

Истинная плотность минеральной части бетона, тогда будет равна:

Определим пористость минеральной части бетона

Определим остаточную пористость асфальтобетона