Лабораторная работа №3

«Определение прочности цементно-песчаной смеси»

(4 часа)

1 Цель работы: закрепить теоретические положения изучения механических свойств бетонов и растворов практическими испытаниями образцов.

2 Принадлежности:

стенд испытательный МИ-40У;

компьютер;

линейка металлическая 150;

ёмкость для цемента;

ёмкость для песка строительного;

ёмкость для замешивания цементно-песчаного раствора;

ложечка для отмеривания песка и цемента;

шпатель для перемешивания смеси песка и цемента;

контейнер для формования образца;

поддержка для контейнера;

пластина ДВП для подкладывания под контейнер на столе;

изготовленные на первом занятии образцы цементно-песчаных растворов для испытаний на сжатие;

материалы: цемент марки М400, песок строительный, вода.

Задания на лабораторную работу

3.1 По теоретической части:

изучить механические характеристики бетонов и растворов;

изучить технологии изготовления бетонов и растворов различной прочности.

3.2 По практической части:

изготовить контейнер для изготовления образца;

изготовить образец;

испытать образец на сжатие;

заполнить совместно с другими студентами в подгруппе таблицу, приведённую в данной методичке;

построить совместно с другими студентами в подгруппе график изменения прочности растворов различных марок в зависимости от содержания цемента;

сделать вывод, какое содержание цемента, песка и воды даёт наибольшее значение прочности бетона.

4 Исходные данные для работы и расчётов

Исходные данные согласно вариантам для студентов приведены в таблице (смотри ниже), строки 1, 2, 3.

Порядок выполнения работы

Занятие 1

(2 часа)

1) Изготовить из картона толщиной 0,5мм:

контейнер для формования образца (полый кубик с открытым верхом и размерами внутренней поверхности 30*30*30 мм);

поддержку (круг диаметром 100 мм с квадратным отверстием в центре размерами 31,5*31,5мм).

2) Записать на поддержке ручкой заданные для замешивания доли объёма цемента и песка в цементно-песчаной смеси, дату занятия, свою фамилию и группу.

3) Надеть поддержку на контейнер на высоту 15 мм.

4) Измерить в числе ложечек (N_изм), какое количество песка войдёт в контейнер. Сложенный песок утрамбовать в контейнере осторожно, чтобы не повредить картонные стенки. Равенство количества песка в каждой ложечке определять визуально. Для запаса при расчётах общего числа ложечек (N) приплюсовать к измеренному числу ложечек ещё три:

N=N_изм+3.

5) По общему числу ложечек (N) рассчитать для заданных долей цементно-песчаного раствора, какое число ложечек цемента (N_Ц) и какое число ложечек песка (N_П) класть в ёмкость для замешивания, по следующим формулам.

Общее число ложечек (песка + цемента), которое требуется высыпать в контейнер:

N=N_Ц+N_П .

Число ложечек цемента, которое требуется высыпать в контейнер:

N_Ц= N*Ц / (Ц+П) .

Число ложечек песка, которое требуется высыпать в контейнер:

N_П= N*П / (Ц+П) ,

где Ц – доля цемента в цементно-песчаном растворе (задано в исходных данных);

П – доля песка в цементно-песчаном растворе (задано в исходных данных).

6) Тщательно замешать в ёмкости для замешивания раствор в заданных долях цемента и песка (раствор размешивать только шпателем) и затем вливать при помешивании воду ложечку за ложечкой до наступления пастообразного состояния раствора.

7) Сложить замешанный раствор в контейнер (уровень раствора должен быть точно по верхнему уровню контейнера). Если объёма замешанного раствора не хватило для заполнения контейнера, то следует замешать недостающее количество дополнительно в заданной пропорции.

8) Поставить контейнер на полку для затвердевания раствора.

9) Вымыть инвентарь и сдать преподавателю или лаборанту.

10) Вымыть руки с мылом.

Занятие 2

(2 часа)

1) Изучить и усвоить правила техники безопасности при работе с испытательным стендом МИ-40У (смотри Приложение).

2) Ознакомиться с правилами работы на стенде МИ-40У (смотри Приложение).

3) Взять с полки свой контейнер с образцом.

4) Аккуратно освободить образец от контейнера (можно разрезать картон шпателем или ножом, но так, чтобы не поцарапать образец). Измерить размеры поперечного сечения (мм) образца линейкой с точностью до 0,5 мм, зарисовать образец и записать размеры в таблицу.

5) Включить стенд МИ-40У и установить свой образец на испытательный круглый столик стенда, предварительно подложив под образец лист любой бумаги форматом не менее А4 для сбора раскрошившихся кусочков разрушенного образца.

6) Испытать образец на сжатие (приложение Б).

7) Зафиксировать величину разрушающей силы Р_Р (Н) на мониторе компьютера и записать её в таблицу.

8) Определить величину временного сопротивления (прочности, Н/мм²) материала образца сжатию по формуле:

R_C= Р_Р / F ,

где F – площадь поперечного сечения образца, мм². Её рассчитать по значениям размеров поперечного сечения образца, записанных в пункте 4) занятия 2.

8) Занести полученное значение прочности в таблицу в графу, соответствующую вашему варианту заданной пропорции цемента и песка в растворе.

9) Если с такими же долями цемента и песка есть образцы, с которыми занимались другие студенты, то записать в эту же графу их результаты, найти среднее значение прочности и занести его в эту же графу таблицы.

10) Используя значения испытаний образцов с другими долями цементно-песчаной смеси, с которыми занимались другие студенты, построить график изменения прочности цементного раствора в зависимости от соотношения долей цемента и песка в растворе. По оси ординат (вертикальная) откладывают прочность образцов (Н/мм²), по оси абсцисс (горизонтальная) – варианты долей объёма цемента и песка согласно таблице.

R_C, МПа

1/10 ... ... ... Доли цемента/песка

Рисунок 4.11 – График прочности цементно-песчаных смесей

Вывод

Анализируя график, построенный на основании опытных данных, занесённых в таблицу, сделать вывод: как влияет на прочность цементно-песчаной смеси долевое содержание в ней цемента?

7 Результаты измерений и расчётовоформляются в виде таблицы.

Таблица – Данные по лабораторной работе

Пояснения к таблице (в строке 5 ):

«1» и «2» – значения для образцов двух студентов с одинаковыми долями объёма песка и цемента (ставится в столбец со своим вариантом цементно-песчаной смеси);

Ср. – среднее значение, которое рассчитывается по измерениям для образцов с одинаковыми долями объёма песка и цемента;

Др. – значения измерений, полученные другими студентами;

Д., Ш., Пл. – длина, ширина и площадь поперечного сечения образца соответственно (записывается только для своего варианта цементно-песчаной смеси).

8 Содержание отчёта по пунктам

Пункт 1: Цель работы.

Пункт 2: Перечень принадлежностей.

Пункт 3: Порядок выполнения работы.

Пункт 4: Исходные данные для работы и расчётов.

Пункт 5: Рисунок 1 – Эскиз внешнего вида и размеров испытываемого образца.

Пункт 6: Таблица записи результатов измерений и расчётов.

Пункт 7: Рисунок 2 – График изменения прочности образцов.

Пункт 7: Вывод.

Контрольные вопросы

1 Что такое «материал»?

2 Что называют прочностью материала?

3 Что из себя представляет портландцемент?

4 Что такое бетон?

5 Что такое тяжёлый бетон?

6 Что такое лёгкий бетон?

7 Что такое раствор?

8 Как влияет на прочность цементно-песчаного раствора количество долей содержания в нём цемента?

9 В каких единицах измеряются прочностные характеристики бетонных строительных материалов?

ПРИЛОЖЕНИЕ А

к лабораторной работе №3