Работа 5. Определение нормальной густоты и сроков схватывания гипсового вяжущего

Цель работы: определить стандартную консистенцию (нормальную густоту) и сроки схватывания гипсового вяжущего.

Общие положения

Стандартная консистенция (нормальная густота, водогипсовое отношение) гипсового теста характеризуется диаметром расплыва гипсового теста, вытекающего из цилиндра при его поднятии. В соответствии с ГОСТ 23789-79 диаметр расплыва должен быть равен 180±5 мм. Стандартную консистенцию гипсового теста выражают в процентах количеством воды, приходящимся на 100 г гипса. Водогипсовое отношение является основным критерием определения свойств гипсового вяжу­щего: времени схватывания, пористости и предела прочности.

Схватыванием называется процесс, при котором относительно под­вижная смесь вяжущего с водой постепенно густеет и приобретает такую начальную прочность, при которой ее механическая переработка становит­ся затруднительной и даже невозможной, т.е. происходит потеря подвиж­ности теста. Различают начало и конец схватывания гипсового теста. Условно, в соответствии с ГОСТ 23789-79, сроки схватывания опреде­ляют на тесте стандартной консистенции (нормальной густоты) при 20±2 °С.

В соответствии с ГОСТ 125-79 в зависимости от сроков схватывания гипсовые вяжущие делятся на 3 группы: быстротвердеющие (А); нормальнотвердеющие (Б); медленнотвердеющие (В) (табл. 6). Для регулирования сроков схватывания и твердения материалов на основе гипсового вяжущего используют различные химические добавки (табл. 7).

Таблица 6. Классификация гипсового вяжущего по срокам схватывания

Вид вяжущего	Индекс сроков твердения	Сроки схватывания, мин
		начало, не ранее	конец, не позднее
Быстротвердеющий	А	2	15
Нормальнотвердеющий	Б	6	30
Медленнотвердеющий	В	20	Не нормируется

Таблица 7. Классификация добавок по механизму их действия на гипсовые вяжущие (по Т. И. Розенбергу и В. Б. Ратинову)

Класс добавок, характеристика, вид добавок	Действие добавок
I класс Сильные и слабые электролиты и неэлектролиты, изменяющие растворимость гипсовых вяжущих (ГВ): а)   сильные электролиты, не содержащие одноименных с ГВ ионов (NaCl, KCl, KBr, KNO3, NaNO3 и др);	В зависимости от количества могут служить и ускорителями, и замедлителями
б)        сильные электролиты, содержащие одноименные с ГВ ионы (Na2SO4, K2SO4 и др.);	Ускорители схватывания, снижают прочность
в)     слабые электролиты и неэлектролиты, уменьшающие растворимость ГВ (аммиак, этиловый спирт и др);	Замедлители схватывания
г)         вещества, взаимодействующие с ГВ в растворе с образованием труднорастворимых солей, не образующих плёнок на поверхности вяжущих (NaF)	Активные ускорители схватывания
II класс Готовые центры кристаллизации гипсового вяжущего (CaSO4∙0,5H2O)	Активные ускорители схватывания
III класс ПАВ, адсорбирующиеся на ГВ и уменьшающие скорость образования зародышей кристаллизации (известково-клеевой замедлитель (кератиновый), ССБ, поликозоль и др.)	Замедлители схватывания
IV класс Вещества, реагирующие с ГВ с образованием труднорастворимых фазовых пленок (фосфаты и бораты щелочных металлов, бура, борная кислота и др.)	Замедлители схватывания

Методика выполнения работы

Определение нормальной густоты

Для определения стандартной консистенции гипсового теста используют вискозиметр Суттарда (рис. 2).

Определение нормальной густоты проводят в соответствии с ГОСТ 23789-79. В  чистую чашку вместимостью 500 см³, предварительно протертую тканью, вливают воду, масса которой зависит от вида используемого гипсового вяжущего (50–70% для β-полугидрата и 30–40 % для α-полугидрата). Затем в воду в течение 2–5 с всыпают от 300–350 г гипсового вяжущего. Массу перемешивают в течение 30 с, начиная отсчет времени от начала всыпания гипсового вяжущего в воду. После окончания перемешивания гипсовое тесто переносят в цилиндр 1, установленный в центре стекла 2, рис. 2, излишки гипсового теста срезают шпателем. Цилиндр и стекло предварительно протирают влажной тканью. 

 Рис. 2. Вискозиметр Суттарда:

1 – полый металлический цилиндр; 2 – стеклянная подставка с окружностями для измерения диаметра расплыва гипсового теста 

Через 45 с, считая от начала засыпания гипсового вяжущего в воду, или через 15 с после окончания перемешивания цилиндр очень быстро поднимают вертикально на высоту 15–20 см и отводят в сторону. Диаметр расплыва измеряют непосредственно после поднятия цилиндра линейкой в двух перпендикулярных направлениях с погрешностью не более 5 мм и вычисляют среднее арифметическое значение. Если диаметр расплыва теста менее 180±5 мм, испытание повторяют, однако для затворения используют большее количество воды. Если диаметр расплыва теста более 180±5 мм, испытание повторяют, но, для затворения используют меньшее количество воды. Испытание повторяют до тех пор, когда диаметр расплыва гипсового теста будет составлять 180±5 мм. Нормальную густоту (НГ, %) рассчитывают по формуле:

где W – количество воды затворения, мл;  m – навеска гипсового вяжущего, г.

Определение сроков схватывания

В данной работе используют малый прибор Вика (рис. 3). Малый прибор Вика отличается от стандартного массой подвижной части, которая составляет 70 г, а также размерами пестика (d = 4,5 мм и l = 20 мм) и иглы (d = 0,5 мм и l = 25 мм). При работе с малым прибором Вика используют коническую форму с нижним диаметром 30 мм,  верхним диаметром 25 мм и высотой 15 мм. При определении сроков схватывания цементного теста в нижнюю часть стержня прибора Вика вставляют иглу. Пестик вставляют в верхнюю часть подвижного стержня.

Перед началом испытаний на шкале прибора Вика проверяют нулевое показание: стержень 1 опускают при открученном винте 3 на пластинку 8 и фиксируют нулевое положение индикаторной стрелки 4 относительно шкалы. 

Рис. 3. Малый прибор Вика:

1 – подвижный металлический стержень; 2 – станина; 3 – стопорный винт; 4 – индикаторная стрелка;              5 – шкала с ценой деления 1 мм;             6 – пестик; 7 – игла; 8 – пластинка;         9 – кольцо

Поверхности иглы, конической формы и пластинки очищают и смазывают тонким слоем машинного масла.

Для определения сроков схватывания  гипсового теста отвешивают 25 г гипсового вяжущего. Отдельно отвешивают добавку, в пересчете на 25 г гипсового вяжущего. Отмеряют мерным цилиндром количество воды, соответствующее нормальной густоте гипсового теста. В керамическую чашку вливают воду, добавляют отмеренное количество добавки и растворяют.

В чашу с водой равномерно всыпают отмеренное количество гипсового вяжущего в течение 2–3 с, одновременно включают секундомер. Гипсовое тесто перемешают в течение 30 с. Приготовленное гипсовое тесто помещают в кольцо, установленное на пластине, пластиной с коль­цом легко постукивают о край стола для равномерного распределения теста в кольце, после чего заглаживают поверхность, снимая излишек теста шпателем.

Помещают пластину с кольцом под прибор Вика и подводят иглу 7 к поверхности гипсового теста, фиксируя её винтом 3. Затем, поворачивая винт 3, иглу свободно опускают в кольцо с тестом. Погружение иглы в тесто проводят каждые 30 с.

За начало схватывания принимают время, прошедшее от начала затворения вяжущего водой до того момента, когда игла не будет доходить до пластины на 1 мм. За конец схватывания принимают время от начала затворения до мо­мента, когда игла будет опускаться в тесто не более чем на   1 мм.

Материалы и оборудование

Гипсовое вяжущее; добавка; вода; весы технические, точность взвешивания 0,005 г; цилиндр для определения стандартной консистенции гипсового вяжущего; чашка вместимостью 500 см³; линейка (или мишень с нанесенными концентрическими окружностями); стекло; секундомер; малый прибор Вика; мерный цилиндр на 25 мл; фарфоровая чашка со сферическим днищем; шпатель.

Индивидуальное задание

Выполнить определение нормальной густоты.

Выполнить определение сроков схватывания гипсового вяжущего по представленной выше методике с добавками, указанными в табл. 8. 

Таблица 8. Концентрации добавок для определения сроков схватывания гипсового теста

№ п/п	Добавка	Рекомендуемые концентрации (сверх 100 %), мас. %
1	Без добавки	–
2	NaCl	0,5 – 1,0
3	NaNO2	0,5 – 1,0
4	KBr	0,5 – 1,0
5	CaSO4∙2H2O	0,5 – 1,0
6	Лимонная кислота	0,05
5	Сахароза	0,05
6	Бура	0,05-0,1
7	Суперпластификатор (С-3)	0,25 – 1,00
8	Суперпластификатор (Melment F10)	0,25 – 1,00
9	Гиперпластификатор (Melflux   2641F)	0,10 – 0,40

Форма записи результатов

Добавка –

Концентрация добавки –

Нормальная густота –

Результаты определения сроков схватывания гипсового теста сводят в табл 9.

Таблица 9. Определения сроков схватывания гипсового теста

Параметр	Результаты испытаний
	Измер. 1 2 мин	Измер. 2 4 мин	…, … мин	Измер. I, … мин
Положение иглы

Время начала схватывания –               мин

Время конца схватывания –                мин

Выводы:

_____________________________________________________________________