Работа 7. Изготовление образцов-балочек и испытание их на прочность
Цель работы: изучить влияние введения различных водорастворимых добавок на прочность гипсового вяжущего.
Общие положения
Марка гипсового вяжущего определяется в соответствии с ГОСТ 125-79 по прочности при сжатии образцов-балочек размером 40×40×160 мм, изготовленных из гипсового теста нормальной густоты через 2 ч твердения на воздухе. В зависимости от предела прочности на сжатие различают следующие марки гипсовых вяжущих: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25. Минимальный предел прочности при изгибе и сжатии каждой марки вяжущего должен соответствовать значениям, приведенным в табл. 11.
Таблица 11. Прочность гипсовых вяжущих в зависимости от марки
Марка гипсового вяжущего
|
Предел прочности образцов-балочек размерами 40×40×160 мм в возрасте 2 ч, МПа (кгс/см2), не менее
| |
при сжатии
|
при изгибе
| |
Г-2
|
2(20)
|
1,2(12)
|
Г-3
|
3(30)
|
1,8(18)
|
Г-4
|
4(40)
|
2,0(20)
|
Г-5
|
5(50)
|
2,5(25)
|
Г-6
|
6(60)
|
3,0(30)
|
Г-7
|
7(70)
|
3,5(35)
|
Г-10
|
10(100)
|
4,5(45)
|
Г-13
|
13(130)
|
5,5(55)
|
Г-16
|
16(160)
|
6,0(60)
|
Г-19
|
19(190)
|
6,5(65)
|
Г-22
|
22(220)
|
7,0(70)
|
Г-25
|
25(250)
|
8,0(80)
|
Испытание вяжущих свойств новых видов гипсовых вяжущих, получаемых в лаборатории обычно в малых количествах, не могут производиться обычными стандартными методами, так как для этого требуется большое количество материала. Поэтому испытания таких вяжущих проводят в малых образцах. В этом случае для определения предела прочности при сжатии и при изгибе вместо образцов-балочек размером 40×40×160 мм формуют образцы-балочки размером 10×10×30 мм. Прочность материала при сжатии в малых образцах примерно в 1,5–2 раза больше прочности в стандартных образцах. Это соотношение является приближенным и справедливым только для определенных видов вяжущего. Однако результаты испытаний в малых образцах позволяют сделать сравнительную оценку свойств испытуемой серии гипсового вяжущего.
Методика выполнения работы
Для определения прочностных характеристик гипсовых вяжущих малых серий изготавливают образцы-балочки размером 10×10×30 мм из теста нормальной густоты.
Изготовление образцов-балочек проводят в малых силиконовых формах. Перед началом формования поверхность формы очищают и смазывают тонким слоем машинного масла.
Для изготовления образцов-балочек отвешивают 80 г гипсового вяжущего. Отдельно отвешивают добавку в расчете на 80 г вяжущего (табл. 8). Отмеряют мерным цилиндром необходимое количество водопроводной воды, соответствующее нормальной густоте гипсового теста. В сферическую фарфоровую чашку вливают воду, вводят добавку и растворяют.
В чашу с водой всыпают отмеренное количество гипсового вяжущего и быстро перемешивают в течение 1 мин.
Заполняют весь объем формы гипсовым тестом зигзагообразными движениями. Уплотняют гипсовое тесто методом штыкования. После уплотнения поверхность образцов зачищают влажным шпателем вровень с краями формы. Форму с образцами оставляют твердеть на воздухе. Через 1–2 ч твердения (при условии, что образцы набрали необходимую прочность) проводят расформовку и чистку формы. Все образцы маркируют и хранят до проведения испытаний на воздухе.
Через 2-3 ч после формования 4 образца-балочки испытывают на изгиб и 8 половинок образцов-балочек на сжатие. Рассчитывают среднее значение прочности при изгибе и при сжатии.
Определение прочности при изгибе и сжатии образцов-балочек размером 10×10×30 мм. Для определения предела прочности при изгибе отбирают 4–6 образцов-балочек без дефектов. Испытания проводят на прессе гидравлическом ПГ-0,5. Образец устанавливают на опоры прибора так, чтобы те грани его, которые были горизонтальными при изготовлении, находились в вертикальном положении (рис. 6, а). Образцы испытывают в срок 2 ч, 1, 7, 14, 21 и 28 сут.
Рис. 6. Схема расположения образца при испытаниях:
а – на изгиб (методом трехточечного изгиба), б – на сжатие: 1 – образец-балочка, 2 – опорные ролики (зубья), 3 – верхняя и нижняя плита пресса, пластинки, 5 – половина образца
Предел прочности при изгибе (Rизг, МПа) вычисляют по формуле:
где P – нагрузка, МПа; l – расстояние между роликами нижней изгибающей пластины; b – ширина образца, см; h – толщина образца, см2.
Определение предела прочности при сжатии производят на половинках балочек, полученных после испытания на изгиб. Образцы помещают между двумя металлическими пластинками таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам форм, находились на плоскостях пластин, а упоры пластин плотно прилегали к торцевой гладкой стенке образца, (рис. б, б). Образец вместе с пластинами подвергают сжатию на прессе. Испытания проводят в срок 2 ч, 1, 7, 14, 21 и 28 сут.
Предел прочности при сжатии (Rсж, МПа) вычисляют по формуле:
где P – нагрузка, МПа; F – площадь поперечного сечения образца, к которой приложена нагрузка.
В случае испытания прочности при изгибе и сжатии на 4-х и более образцах проводят статистическую обработку данных.
При определении прочности на изгиб и сжатие следует обратить внимание, в каких единицах отображаются показания прибора:
- если показания приведены в «кг∙с», пересчет прочности в МПа проводится следующим образом: [МПа]= [кг∙с]:10;
- если показания приведены в «кН», пересчет прочности в МПа проводится следующим образом: [МПа]= [кН]∙10.
Во всех случаях значения Rизг и Rсж определяют и записывают с точностью до 0,1 МПа.
Материалы и оборудование
Изготовление образцов-балочек размером 10×10×30 мм: гипсовое вяжущее; добавка; вода; весы технические, точность взвешивания 0,005 г ; мерный цилиндр на 50 мл; сферическая фарфоровая чаша; ложка; шпатель; секундомер; форма для изготовления образцов-балочек.
Определение прочности при изгибе и сжатии: образцы-балочки размером 10×10×30 мм – 4–6 шт; пресс гидравлический ПГ-0,5.
Индивидуальное задание
Формование образцов-балочек 10×10×30 мм проводят по заданию преподавателя. Выбирают тот же состав гипсового вяжущего с добавкой, который исследовали в работе 5 (табл. 8). Формование производят при определенном для данного состава значении нормальной густоты гипсового вяжущего.
Форма записи результатов
Вид исследуемого гипсового вяжущего –
Вид и концентрация добавки –
Нормальная густота –
Начло схватывания –
Конец схватывания –
Дата формования –
Проводят статистическую обработку полученных данных. Результаты сводят в табл. 12.
Таблица 12. Определение прочности при изгибе и сжатии образцов-балочек
№
|
Прочность, МПа
| |||||||||
2 ч
|
7 сут
|
14 сут
|
21 сут
|
28 сут
| ||||||
Rизг
|
Rсж
|
Rизг
|
Rсж
|
Rизг
|
Rсж
|
Rизг
|
Rсж
|
Rизг
|
Rсж
| |
1
|
Rизг 1
|
Rсж 1
| ||||||||
2
|
Rизг 2
|
Rсж 2
| ||||||||
…
|
…
|
…
| ||||||||
Rизг±ΔR, ε
|
Rсж±ΔR, ε
| |||||||||
Выводы:
_________________________________________________________________________________