Лабораторная работа 2.
Изучение свойств полимерцементного мелкозернистого бетона
Цель работы: освоить методику получения состава полимерцементных бетонов и растворов; изучить свойства бетона с полимерными добавками.
Основные понятия. Полимерцементными мелкозернистыми бетонами (растворами) называются песчано-цементные растворы без крупного заполнителя с добавками различных высокомолекулярных органических соединений в виде водных дисперсий полимеров. Наиболее распространенными являются поливинилацетат (ПВА), латексы и водорастворимые смолы. Добавки вводят в бетонную смесь при ее приготовлении. Использование в бетоне полимеров позволяет изменять его структуру и свойства в нужном направлении, улучшать технико-экономические показатели материала.
Полимер образует на поверхности пор, капилляров, зерен цемента и заполнителя тонкую пленку, которая обладает хорошей адгезией и способствует повышению сцепления между мелким заполнителем и цементным камнем, улучшает монолитность бетона и работу минерального скелета под нагрузкой. В результате полимерцементный бетон приобретает повышенную по сравнению с обычным бетоном прочность на растяжение при изгибе, более высокую морозостойкость, хорошие адгезионные свойства, высокую износостойкость, непроницаемость.
Количество вводимой добавки полимера устанавливают предварительными опытами, ориентировочно 10-20% от массы цемента. Полимерцементные бетоны приготовляют по то же технологии, что и обычный цементный бетон, применять наиболее целесообразно для тех конструкций и изделий, где можно использовать особенности их свойств, например, для полов, дорог, отделочных и ремонтных составов, коррозионно-стойких покрытий.
Материалы и оборудование: цемент, мелкий заполнитель (песок), поливинилацетат (ПВА) или поливинилацетатная дисперсия (ПВАД); емкость и лопатка для перемешивания бетонной смеси, весы, цилиндр емкостью 2 л для определения средней плотности бетонной смеси, штангенциркуль, металлические формы размерами 7х7х7 см и 4х4х16 см.
Порядок выполнения работы.
1. Расчет состава полимерцементного раствора. Состав мелкозернистого бетона рассчитывают расчетно-экспериментальным способом с учетом заданного количества ПВА, и состав раствора исходя из заданного соотношения компонентов Ц:П (цемент:песок), водоцементного отношения и средней плотности.
Пример: Рассчитать состав раствора с отношением Ц:П = 1:2 с
В/Ц= 0,42; сср = 2100 кг/м3; ПВА = 20% от цемента.
С учетом заданных соотношений состав 1 м3 раствора можно выразить: Ц + П + В + ПВА = 2100 или
1 + 2 + 0,42 + 0,2 = 2100;
3,62 вес. ч. = 2100
1 вес. ч. = 580.
Тогда расход цемента равен 580 кг;
расход песка (580 х 2) = 1160 кг;
расход воды (580 х 0,42) = 243,6 л;
расход ПВА (580 х 0,2) = 116 кг.
Расчетный состав 1 м3 раствора:
цемент – 580 кг;
песок – 1160 кг;
вода – 243,6 л;
ПВА – 116 кг.
2. Приготовление бетонной смеси, определение плотности и изготовление образцов. Сначала рассчитывают расход материалов на изготовление 1 м3 раствора с разным содержанием полимера: 20%, 10%, 0%. При этом для ПВАД необходимо учесть содержание дисперсионной среды (50%) в расчете воды затворения. Затем пересчитывают дозировку на опытные замесы по 1,5 л раствора (1 дм3 (л)=0,001 м3).
Взвешивают необходимое количество компонентов для замеса и готовят смесь в следующей последовательности: смачивают емкость, в которой готовят смесь; высыпают песок, цемент и перемешивают сухую смесь; взвешенное количество ПВА смешивают с водой затворения, добавляют в сухую смесь перемешивают вручную в течение 5 мин.
После приготовления смеси контролируется ее средняя плотность. Для этого точно известный объем заполняют приготовленным раствором и взвешивают.
Далее изготавливают образцы: кубы размером 7х7х7 см и призмы 4х4х16 см. После изготовления образцы должны храниться в воздушно-сухих условиях в течение 14 или 28 суток. Образцы, предназначенные для твердения в нормальных условиях, после изготовления до их распалубливания хранят в формах, покрытых влажной тканью или другим материалом, исключающим испарение из них влаги, в помещении с температурой воздуха (20±5) °С. При определении прочности бетона на сжатие образцы распалубливают не ранее чем через 24 ч и не позднее чем через 72 ч, прочности на растяжение - не ранее чем через 72 ч и не позднее чем через 96 ч.
3. Определение плотности бетона. Плотность бетона, кг/м3, вычисляют по формуле
,
где m - масса образца, г; V - объем образца, см3
Плотность бетона серии образцов вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытания всех образцов серии.
3. Определение прочности бетонных образцов при сжатии и изгибе. Прочность мелкозернистого бетона (раствора) при сжатии и изгибе определяют на изготовленных из пробы испытуемого бетона (раствора) образцах. Если испытания проводятся через 14 суток, то для приведения к 28-суточным, полученный результат умножают на коэффициент 1,26.
Полученные значения для образцов размером 7х7х7х см следует привести к стандартному образцу 15х15х15 см путем умножения на поправочный коэффициент для образцов размером 7х7х7х см – 0,85.
Прочность бетона серии образцов вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытания всех образцов серии.
По результатам работы необходимо построить зависимости плотности растворной смеси и плотности полимерцементного мелкозернистого от дозировки полимера; зависимости прочности полимерцементного бетона на изгиб и сжатие от дозировки полимера. Сделать заключение о влиянии полимера на прочностные характеристики цементных бетонов и определить по ГОСТ 25192-2012 к какому виду относится бетон по плотности и прочности.
Контрольные вопросы
Охарактеризуйте понятия: полимербетоны, бетонополимеры, полимерцементные бетоны, цементнополимерные бетоны. Охарактеризуйте понятия: полимербетоны, полимеррастворы и полимерные мастик. Что подразумевается под понятием полимерцементный мелкозернистый бетон. В чем заключается механизм действия двойного вяжущего в полимерцементных бетонах (растворах)? Чем обусловлено предпочтительное использование полимер-цементных составов для ремонта конструкций и технологического оборудования по сравнению с обычными цементными составами? Какие полимерные материалы используются в качестве компонентов полимерцементных составов? В каких количествах вводятся полимерные добавки в бетоны и растворы? Для каких конструкций необходимы повышенные адгезионные свойства бетонов и растворов, обусловленные применением ПВА? Классификация бетонов по средней плотности. Марка плотности бетона. Классификация бетонов по прочности. Класс прочности бетона.
