Строительный раствор - это искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания растворной смеси, состоящей из вяжущего, воды, мелкого заполнителя и добавок, улучшающих свойства смеси и раствора.
Данная смесь до начала схватывания вяжущего вещества называется строительной растворной смесью.
Чтобы обеспечить однородность, пластичность и водоудерживающую способность растворной смеси при минимально возможном расходе вяжущего вещества применяют минеральные или органические пластификаторы. Необходимо учитывать, что избыточное количество вяжущего и минерального пластификатора в составе раствора увеличивает его водопотребность и усадку при твердении.
Растворные смеси с малой водоудерживающей способностью склонны к расслоению, что нарушает однородность смеси и понижает прочность раствора. Лучший состав и качество растворной смеси достигаются в том случае, когда пустоты в песке заполнены тестом из вяжущего вещества, воды и добавок, а поверхность зерен песка покрыта тонким слоем этого теста.
Строительные растворы классифицируют по:
- основному назначению;
- применяемому вяжущему;
- средней плотности.
По основному назначению растворы подразделяют на:
- кладочные (в том числе и для монтажных работ);
- облицовочные;
- штукатурные.
По применяемым вяжущим растворы подразделяют на:
- простые (на вяжущем одного вида);
- сложные (на смешанных вяжущих).
По средней плотности растворы подразделяют на тяжелые и легкие.
Средняя плотность, D, затвердевших растворов в проектном возрасте должна быть, кг/м3:
- тяжелые растворы..................................... 1500 и более
- легкие растворы....................................... менее 1500.
К материалам, применяемым для изготовления строительных растворов (вяжущее вещество, мелкий заполнитель, вода, добавки), предъявляются соответствующие требования.
Вяжущее вещество. Вид вяжущего вещества зависит от условий работы и прочности раствора. Марка вяжущего по прочности должна быть больше марки раствора в 3-4 раза.
В качестве вяжущих материалов следует применять: гипсовые вяжущие, известь строительную, портландцемент и шлакопортландцемент, цементы пуццолановые и сульфатостойкие, цементы для строительных растворов, глину, и другие, в том числе смешанные вяжущие, по нормативным документам на конкретный вид вяжущих.
Вяжущие материалы для приготовления растворов следует выбирать в зависимости от их назначения, вида конструкций и условий их эксплуатации.
Расход цемента на 1 м3 песка в растворах на цементном и цементосодержащих вяжущих должен быть не менее 100 кг, а для кладочных растворов в зависимости от вида конструкций и условий их эксплуатации - не менее приведенного в приложении Г.
Содержание щелочей в цементных вяжущих, предназначенных для приготовления штукатурных и облицовочных растворов, не должно превышать 0,6% по массе.
Мелкий заполнитель. Для тяжелых растворов лучше применять кварцевый песок; для легких растворов – пески из пемзы, туфа, ракушечника, керамзита.
Наибольшая крупность зерен заполнителя должна быть, мм, не более:
- кладочные (кроме бутовой кладки)..............................2.5
- бутовая кладка............................................... 5.00
- штукатурные (кроме накрывочного слоя)......................... 2.5
- штукатурные накрывочного слоя................................ 1.25
- облицовочные................................................. 1.25
Содержание зерен песка размером более 2,5 мм для штукатурных растворов и более 1,25 мм для облицовочных и штукатурных накрывочных растворов не допускается.
Содержание вредных примесей в заполнителях не должно превышать требований стандартов к мелким заполнителям.
Вода не должна содержать вредных примесей: растворимых солей, сульфатов и хлоридов.
Специальные добавки. Пластификаторы снижают расход вяжущего вещества, придают смесям необходимую пластичность и повышают ее водоудерживающую способность. Для этого применяются неорганические тонкодисперсные порошки (глина, известь, молотые шлаки, зола, тонкомолотый трепел и диатомит) и органические поверхностно активные вещества (ЛСТ, СНВ, мылонафт).
Кладочные строительные растворы предназначены для надежного соединения между собой отдельных элементов кладки, равномерного распределения нагрузки в ней и монтажа стен из панелей и блоков.
Цементные растворы применяют для подземной кладки и кладки ниже гидроизоляционного слоя. Цементно-известковые и цементно-глиняные растворы используются как в подземных, так и наземных частях зданий и сооружений. Известковые растворы используются в наземных частях зданий с небольшими нагрузками.
Кладочные растворные смеси и растворы должны обладать рядом свойств, главными из которых являются удобоукладываемость, водоудерживающая способность и прочность при сжатии.
Удобоукладываемость – способность растворной смеси распределяться на основании тонким однородным слоем, прочно сцепляющимся с поверхностью. Характеризуется подвижностью, которая определяется по глубине погружения конуса в исследуемую растворную смесь.
Водоудерживающая способность – способность растворной смеси не расслаиваться при транспортировании и сохранять достаточное количество воды в тонком слое смеси, уложенной на пористое основание.
Прочность при сжатии. На прочность кладочного раствора, работающего на плотном основании, влияют те же факторы, что и для бетонов, т.е. активность вяжущего и водоцементное отношение согласно закону прочности раствора
R p= 0,4Rц(Ц/В – 0,3) (64)
Прочность растворов, уложенных на пористое основание, повышается примерно в 1,5 раза за счет уменьшения воды и уплотнения раствора при твердении по сравнению с растворами, уложенными на плотное основание. После отсоса части воды в растворной смеси устанавливается постоянное водоцементное отношение.
Прочность раствора R р(МПа), работающего на пористом основании, определяется в зависимости от расхода вяжущего вещества Ц (т/м3), его активности Rц и крупности песка k
R р= k ·Rц(Ц – 0,05) + 4 (65)
где k – коэффициент крупности песка, зависящий от качества песка: для крупного песка – 2,2; песка средней крупности – 1,8; мелкого песка – 1,4.
Нормируемые показатели качества затвердевшего раствора должны быть обеспечены в проектном возрасте. За проектный возраст раствора, если иное не установлено в проектной документации, следует принимать 28 сут. для растворов на всех видах вяжущих, кроме гипсовых и гипсосодержащих. Проектный возраст растворов на гипсовых и гипсосодержащих вяжущих - 7 сут.
Прочность растворов на сжатие в проектном возрасте характеризуют марками: М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200.
Марку по прочности на сжатие назначают и контролируют для всех видов растворов.
Для растворов установлены следующие марки по морозостойкости: F10, F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200.
Ход работы
1. Подбор состава раствора.
1.1. Состав раствора рассчитывается, исходя из заданной марки подвижности растворной смеси, а также качественных характеристик компонентов.
Расчет компонентов ведут на 1 м3 песка. Количество цемента в тоннах на 1 м3 песка определяют по формуле:
(66)
где: Rр– заданная марка раствора
Rц – активность цемента, кг/см2
к- коэффициент, зависящий от вида вяжущего и крупности песка. Для портландцемента и местного песка он принимается равным 0,6; для песка средней крупности – 0,8…0,9; для крупного – 1,0.
1.2. Количество объемных частей песка (П), приходящихся на 1 объемную часть цемента, имеющего среднюю насыпную плотность r н.ц. т/ м3 определяют из формулы:
(67)
где расход цемента измеряют в т/ м3
1.3. Минимальное количество объемных частей известкового теста «И», приходящихся на 1 объемную часть цемента и необходимых для получения раствора требуемой подвижности, определяют по эмпирической формуле:
И = 0,15 П - 0,3 (68)
1.4. Количество составных частей раствора:
ч.р = Ц+И+П (69)
Количество объемных частей цемента принимают за единицу.
1.5. Определяем расход материалов на замес объемом 2 литра.
Цемента – 
Известкового теста – 
Песка - 
1.6. Количество воды принимаем из расчета водовяжущего отношения равного 0,8…0,9.
В/Ц+И=0,8…0,9
Это количество теста ориентировочное, его уточняют на опыте проверкой подвижности и нерасслаиваемости растворной смеси.
2. Изготовление пробного замеса раствора
Для изготовления растворной смеси дозировку составных частей производят по массе. Задают определенное значение подвижности растворной смеси. Объем пробного замеса принимают равным 2…3 л. Отвешивают рассчитанное количество песка и высыпают его в сферическую чашку, к песку добавляют рассчитанное количество цемента, тщательно перемешивают до получения однородной сухой смеси. В центре слоя делают небольшое углубление и заливают рассчитанное количество известкового теста, перемешивают с 70…80% воды затворения. Компоненты перемешивают 2…3 минуты, выливают оставшееся количество воды и вновь перемешивают компоненты кельмой в течении 2…3 минут, после чего определяют подвижность растворной смеси.
3. Определение подвижности свежеприготовленного раствора
Подвижность определяется на приборе (рис. 12) и оценивается глубиной погружения конуса в раствор.
Рис. 12. Прибор для определения подвижности растворной смеси:
1-штатив; 2-держатель; 3-диск; 4-кнопка; 5-стержень; 6-конус; 7-штанга;
8-циферблат; 9-сосуд.
Перед испытанием свежеприготовленный раствор перемешивают 2…3 минуты, наполняют им сосуд примерно на 1см ниже его краев, уплотняют 25-ю нажимами стального стержня диаметром 10-12мм, и встряхивают сосуд 5…6 раз, легким постукиванием о стол.
При установке на горизонтальной поверхности (столе), острие конуса приводят в соприкосновение с поверхностью раствора, закрепляют стержень конуса пусковым винтом и записывают в журнале первый отсчет по шкале. Затем отпускают винт, предоставляя конусу возможность в течении 10 сек. свободно погружаться в раствор. По истечении этого времени записывают второй отсчет по шкале. Подвижность растворной смеси определяют как разность двух отсчетов. Величину подвижности вычисляют как среднее арифметическое результатов 2х испытаний. В случае, когда фактическая подвижность отличается от заданной на ± 0,5см., состав раствора корректируют. Если подвижность оказалась меньше заданной, добавляют воду в количестве 5…10% ее расхода на опытный замес. Если подвижность больше заданной, добавляют песок в количестве 5…10% его расхода на пробный замес.
После корректировки вновь определяют подвижность растворной смеси до соответствия заданной.
Результаты записывают в табл. 35.
Таблица 35 - Результаты определения подвижности растворной смеси
| Материалы | Расход материалов на пробный замес, кг. | Подвижность раствора, см. | ||
| Цемент | ||||
| Известковое тесто | ||||
| Песок | ||||
| Вода |
4. Определение предела прочности раствора на сжатие
Изготовление образцов из свежеприготовленного раствора подвижностью 5 см. и более производят в формах без поддона. Собранную и смазанную форму устанавливают на керамический полнотелый кирпич, покрытой влажной непроклеенной бумагой. Затем три отделения формы заполняют раствором за один приём с некоторым избытком, уплотняют его в каждом отделении 25 сек., нажимами стержня диаметром 10...12мм, срезают избыток растворной смеси влажным ножом и заглаживают поверхность.
Форму с растворной смесью выдерживают до распалубки в ванне с гидравлическим затвором. Через 24 ч. образцы освобождают из формы и хранят в течение оставшегося до испытания времени в нормальных условиях.
Через 28 суток гидравлического твердения образцы испытывают на сжатие на гидравлическом прессе. Предел прочности каждого образца на сжатие вычисляют по формуле:
Rсж=P/F кг/см2 (МПа) (70)
где Р- разрушающая нагрузка, кг:
F- рабочая площадь образца (площадь поперечного сечения), см2
Предел прочности раствора на сжатие вычисляют как среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов-кубов.
Марка раствора устанавливается по величине предела прочности раствора на сжатие.
Результаты опытов записывают в табл. 36.
Таблица 36 - Результаты определения предела прочности раствора на сжатие
| Номер образца | Рабочая площадь Образца (см2) | Разрушающая нагрузка, (кг) | Предел прочности на сжатие, кг(см2(МПа)) | Марки раствора |
| Образца раствора | ||||
5. Пример подбора состава раствора
Требуется установить состав раствора марки 50 для наземной кладки здания из полнотелого кирпича. Подвижность растворной смеси 7-9 см.
Вяжущее - портландцемент марки 300 средней плотностью 1100 кг/м3 (1,1 т/м3). Песок средней крупности, пустотностью 40% и средней плотностью в рыхлонасыпном состоянии 1200 кг/м3 (1,2 т/м3)
1. Определяем расход цемента на 1 м3 песка:
Ц=((Rp - 4)/К Ru) + 0,05= (50 - 4/ 0,9 300) + 0,05 = 0,22
2. Количество объемных частей песка на 1 объемную часть цемента:
П= 1,1/0,22= 5
3. Количество объемных частей известкового теста на 1 объемную часть
цемента:
И=0,15П-0,3= 0,45
4. Находим количество составных частей раствора:
1+0,45 + 5=6,45
5. Расход материалов на опытный замес объемом 2 л. составляет:
Цемента
2/6,45=0,31 кг
известкового теста
(2/6.45)0,45 = 0,14
песка
(2/6,45)5= 1,55
Количество воды принимается из расчета водоцементного отношения, равного 0,8...0,9
В/Ц+И=0,8...0,9
воды
В = 0,8 (0,31 +0,14) = 0,36 л.
Контрольные вопросы
1. Понятие о растворной смеси и растворе.
2. Классификация строительных растворов.
3. Качество заполнителя для строительных растворов.
4. Свойства растворной смеси.
5. Свойства отвердевшего строительного раствора.
6. Применение строительных растворов
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Основин В.Н. Справочник по строительным материалам и изделиям / В.Н. Основин, Л.В. Шуляков, Д.С. Дубяго. - Изд. 5-е. - Ростов н/Д: Феникс, 2008. - 444 с.: ил. - (Строительство и дизайн). - Библиогр.: с. 438. - ISBN 978-5-222-14265-3: 104-05
2. Алимов Л. А.Строительные материалы: учеб. для бакалавров, обуч. по направлению "Строительство". - Гриф УМО. - Москва: Академия, 2012. - 320 с.: ил. - (Бакалавриат). - Библиогр.: с. 316. - ISBN 978-5-7695-8336-0: 587-00.
3. Алимов Л. А.Технология строительных изделий и конструкций. Бетоноведение: учебник. - Москва: Академия, 2010. - 425 с.: ил. - (Высшее профессиональное образование. Строительство). - Библиогр.: с. 420-421. - ISBN 978-5-7695-6775-9: 475-00.
4. Арзамасов В. Б. Материаловедение: учебник [для вузов]. - Москва: Экзамен, 2009. - 350 с.: ил. - Библиогр.: с. 350. - Глоссарий: с. 346-349. - ISBN 978-5-377-01772-1: 269-00
5. Дворкин Л. И. Строительное материаловедение [Электронный ресурс]: учеб.-практ. пособие / Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин. - Москва: Инфра-Инженерия, 2013. - 832 с. - ISBN 978-5-9729-0064-0.
6. Лесовик В. С. Строительные материалы и изделия [Электронный ресурс]: лабораторный практикум / В. С. Лесовик, Н. И. Алфимова, Л. Н. Соловьева. - Белгород: БГТУ: ЭБС АСВ, 2013. - 110 с.
7. Шишканова В. Н. Современные строительные материалы: практикум для студентов, обуч. по напр. "Строительство" / В. Н. Шишканова; ТГУ; каф. "Пром. и гражд. стр-во". - ТГУ. - Тольятти: ТГУ, 2008. - 78 с. - Библиогр.: с. 78. - 28-37.
8. Шишканова В.Н. Долговечность строительных материалов, изделий и конструкций: учеб. пособие по дисциплине "Строит. материалы при реконструкции, восстановлении и кап. ремонте зданий и сооружений" / В. Н. Шишканова; ТГУ; Архит.-строит. ин-т; каф. "Пром. и гражд. стр-во". - ТГУ. - Тольятти: ТГУ, 2013. - 123 с.: ил. - Библиогр.: с. 120-122. - 61-56.
9. Оценка качества цементов: практикум по дисц. «Материаловедение и технология конструкционных материалов» и «Управление качеством в строительстве» / ТГУ; Инженерно-строит. ин-т; каф. «Пром. И гражд. Стр-во»; [сост. В. Н. Шишканова]. – ТГУ. – Тольятти: ТГУ, 2010. – 42 с.: ил. – Библиогр.: с. 32. – Прил.: с. 33-41. – 10-80.
10. Шишканова В. Н. Строительные материалы и изделия: учеб.-метод. пособие для студ. заочной формы обучения / В. Н. Шишканова; ТГУ; каф. "Пром. и гражд. стр-во". - ТГУ. - Тольятти: ТГУ, 2007. - 62 с.: ил. - Библиогр.: с. 61. - 11-22
11. Строительное материаловедение: учеб. пособие для вузов / под общ. ред. В. А. Невского. - Изд. 2-е, доп. и перераб.; Гриф УМО. - Ростов н/Д: Феникс, 2009. - 589 с.: ил. - (Высш. образование). - Библиогр.: с. 583. - ISBN 978-5-222-14190-8: 172-00. - 249-00.
12. Белов В. В. Краткий курс материаловедения и технологии конструкционных материалов для строительства: учеб. Пособие для вузов / В. В. Белов, В. Б. Петропавловская. – Гриф УМО. – М.: АСВ, 2006. – 204 с.: ил. – _А_лииогр.: с. 173. – Прил.: с. 174-202. – ISBN 5-93093-409-6: 195-00
13. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение / И.А. Рыбьев. – М.: Высш. шк., 2004. – 701 с.
14. Барташевич А.А. Материаловедение / А.А. Барташевич. - Ростов на Дону: Феникс, 2004.
15. Микульский В.Г. Строительные материалы / В.Г. Микульский, В.В. Козлова. - М.: АСВ, 2004.
16. Баженов Ю.М. Технология бетона, строительных изделий и конструкций / Ю.М. Баженов и др. - М.: АСВ, 2004.
Содержание
| Введение. | |
| 1. Общие сведения. | |
| 2. Лабораторные работы. | |
| Лабораторная работа № 1. Горные породы. Лабораторная работа № 2. Определение плотности, пористости и водопоглощения материалов. | |
| Лабораторная работа № 3. Определение прочности и водостойкости материалов. | |
| Лабораторная работа № 4. Физико-механические свойства древесины. | |
| Лабораторная работа № 5. Кирпич и керамические камни. | |
| Лабораторная работа № 6. Определение марки кирпича. | |
| Лабораторная работа № 7. Испытание физико-механических свойств крупного заполнителя тяжелого бетона. | |
| Лабораторная работа № 8. Испытание песка как заполнителя для бетонов и растворов. Лабораторная работа № 9. | |
| Стандартные испытания гипсовых вяжущих. | |
| Лабораторная работа № 10. Определение марки портландцемента. | |
| Лабораторная работа № 11. Подбор состава и приготовление тяжелого бетона. | |
| Лабораторная работа № 12. Газобетон. Лабораторная работа № 13. 112 Строительные растворы. Библиографический список. 123 |
Методическое издание
Валентина Николаевна Шишканова
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Практикум
Печатается в авторской редакции
Тольяттинский государственный университет
Белорусская, 14
