Работа 8. Определение водопоглощения и водостойкости затвердевшего гипса

Цель работы: изучить влияние введения различных водорастворимых добавок на  водопоглощение и водостойкость затвердевшего гипса.

Общие положения

Гипс является типичным представителем класса вяжущих материа­лов воздушного твердения и способен твердеть и сохранять свою проч­ность только в сухих условиях. Увлажнение или насыщение затвердевшего гипсового камня водой приводит к резкому снижению его прочности.

Неводостойкость гипса объясняется высокой растворимостью двугидрата сульфата кальция, его высокой проницаемостью и расклинивающим действием молекул воды при проникновении в межкристаллические полости (эффект Ребиндера).

Введение в гипсовое вяжущие водостойких, т.е. мало растворимых в

воде добавок, позволяет повысить водостойкость камня. Для этой цели можно использовать портландцемент, молотые шлаки, кварцевый песок, трепел, опоку, золу-унос тепловой электростанции и т.п. Водостойкость гипсового камня повышается также при добавлении в воду затворения пластификаторов и суперпластификаторов, например, С-3, и других ПАВ, которые снижают водопотребность гипсового теста и позволяют получать камень с пониженным водосодержанием и открытой пористостью.

Водостойкость затвердевшего строительного гипса определяют погружением образцов в воду после односуточного твердения на воз­духе или после высушивания до постоянной массы. Вид и размер образцов могут быть различными. Сроки выдерживания их в воде: 2 ч. После извлечения образцов из воды их испытывают и по снижению прочности определяют водостойкость строительного гипса. Водо­стойкость выражают коэффициентом размягчения К_р, представляющим отношение прочности при сжатии гипсового образца, насыщенного водой, к прочности аналогичного образца, твердевшего на воздухе и высушенного до постоянной массы при 50–55 °С:

где R_{сж нас} – прочность при сжатии образов, насыщенных водой; R_{сж сух} – прочность при сжатии образов, твердевших на воздухе

Если коэффициент размягчения материала меньше 0,8, то его обычно принято считать неводостойким.

Иногда часть вынутых из воды образцов подвергают сушке до по­стоянной массы для того, чтобы определить, восстанавливается ли по­терянная прочность при последующем высушивании.

Существует способ испытания водостойкости гипса и в проточной воде. Образцы помещают в сосуд, куда с определенной скоростью пода­ют воду, которая вытекает из сосуда также с известной скоростью, и та­ким образом создается непрерывный ток воды.

В отдельных случаях целесообразно испытывать стойкость гип­совых изделий при попеременном насыщении водой и высушивании. При этом высушенные до постоянной массы образцы погружают в воду на 1/3 их высоты. Через 4 ч доливают воду до такого уровня, чтобы образцы оказались погруженными в воду на 2/3 высоты и выдерживают их еще 4 ч. Затем образцы полностью погружают в воду так, чтобы слой воды над ними был равен 1–2 см. По истечении 16 ч такого хранения образцы извлекают из воды и высушивают до постоянной массы при температуре 50–55°С. После многократного попеременного насыщения и высушива­ния (15–25 раз) образцы испытывают как в насыщенном водой состоя­нии, так и после высушивания и за показатель стойкости гипса принима­ют отношение прочности образцов после многократного насыщения и вы­сушивания к прочности образцов до первого погружения в воду.

Методика выполнения работы

В работе используют оставшиеся после формования (работа 7) образцы-балочки или формуют новую партию образцов. Для оценки водостойкости затвердевшего гипса используют 8–12 образцов.

Половину образцов помещают в сушильный шкаф и высушивают при 50±5 °С в течение 2–3 ч.

Образцы делят на две серии – образцы первой серии оставляют твердеть на воздухе в течение 1–1,5 ч.

Образцы второй серии взвешивают и далее помещают в кристаллизатор вертикально. В кристаллизатор наливают воду в таком количестве, чтобы образцы были погружены в воду на 1/2 их высоты. Образцы оставляют на 30 мин. Далее доливают воду на такой уровень, чтобы она полностью покрывала образцы на 1–2 см. Образцы повторно оставляют на 1 ч. По истечении указанного срока извлекают образцы из воды, обтирают и взвешивают. Водопоглощение гипса (W, %) определяют по формуле:

где G – первоначальная масса образца, г; G₁ – масса образца после насыщения водой, г.

С помощью испытательной машины определяют прочность при изгибе и при сжатии образцов серий 1 и 2. По 3–4 балочки испытывают при изгибе, половинки балочек испытывают при сжатии. Рассчитывают коэффициент размягчения затвердевшего гипса по формуле 8.

Материалы и оборудование

Образцы-балочки, полученные в работе 7; весы технические, точность взвешивания 0,005 г; кристаллизатор с водой; разрывная машина.

Форма записи результатов

Вид исследуемого гипсового вяжущего –

Вид и концентрация добавки –

Нормальная густота –

Дата формования –

Продолжительность хранения образцов до помещения их в воду – 

Продолжительность нахождения в воде –

Результаты определения водопоглощения и водостойкости записывают в табл. 13 и 14 соответственно. По итогам определения строительно-технических свойств гипсового вяжущего студенты сводят данные в единую таблицу в соответствии с табл. 8 в порядке увеличения концентрации добавок (табл. 15) и делают вывод о влиянии вида и концентрации добавки на свойства гипсового вяжущего.

Таблица 13. Определение водопоглощения затвердевшего гипса

Номер опыта	Масса образцов, г				Водопогло-щение, W, %
	высушенных при 50±5 °С		насыщенных водой
	частные	среднее (G)	частные	среднее (G1)
1
2
3

Таблица 14. Определение водостойкости затвердевшего гипса

Номер опыта	Прочность образцов, МПа				Водостойкость
	высушенных при 50±5 °С		насыщенных водой
	Rизг	Rсж	Rизг	Rсж
1
2
3
4
5
6
	Rизг±ΔR, ε	Rсж±ΔR, ε	Rизг±ΔR, ε	Rсж±ΔR, ε

Таблица 15. Строительно-технические свойства гипсового вяжущего

№	ФИО	Вид, конц. добавки	НГ, %	Сроки схва-тывания, мин		Прочность, МПа			Kр, %
				нач.	кон.	2 ч	7 сут (вл)	7 сут (сух)
1		Без добав.				Rизг±ΔR Rсж±ΔR	Rизг±ΔR Rсж±ΔR	Rизг±ΔR Rсж±ΔR
2		NaCl
3		NaNO2
…

Выводы:

_________________________________________________________________________________