В декабре 2018 года в составе ООО «Спектр-Электро» образована испытательная лаборатория ИЛ «ТИАС». 25 декабря 2018 года лаборатория была аккредитована в качестве испытательной лаборатории разрушающих и других видов испытаний . Основными направлениями деятельности лаборатории являются проведение испытаний строительных материалов и конструкций, полевые испытания сваями, контрольные испытания свай. В настоящее время специалисты испытательной лаборатории проводят испытания на строительных объектах Яро-яхинское НГКМ, Утреннее (Ямал СПГ2), ПСП - Тазовский, Самбурское НГКМ.
По удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют на подвижные (пластичные) и жесткие. Подвижные смеси способны под действием собственной массы изменять приданную им форму. Жесткие смеси приданную им форму не изменяют.
Подвижные смеси
Подвижность бетонной смеси характеризуется величиной осадки конуса (ОК).
Подвижность |
Категория |
Осадка конуса, см |
П1 |
Малоподвижная |
1 – 4 |
П2 |
Подвижная |
5 - 9 |
П3 |
Сильноподвижная |
10 - 15 |
П4 |
Литая |
16 - 20 |
П5 |
Текучая |
Более 20 |
Применение:
- П1 - наиболее густой состав, который часто используется при изготовлении монолитных лестниц.
- П2 и П3 - применяют для стандартных построек.
- П4 - используется для работ с плотным армированием - высокий фундамент, колонны.
- П5 - заливаются исключительно в практически герметичные опалубки.
Жесткие смеси
В том случае, когда при определении подвижности бетонной смеси осадка стандартного конуса равна нулю, смесь признают не обладающей подвижностью и бетонная смесь должна характеризоваться жесткостью (Ж). Жесткость бетонной смеси характеризуется временем вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости. Измеряется в секундах.
Марка |
Жесткость, с |
Ж1 |
5-10 |
Ж2 |
11-20 |
Ж3 |
21-30 |
Ж4 |
31-60 |
Сверх жесткие смеси
Марка |
Жесткость, с |
СЖ1 |
Менее 50 |
СЖ2 |
51-100 |
СЖ3 |
Более 100 |
Среднюю плотность бетонной смеси характеризуют отношением массы уплотненной бетонной смеси к ее объему.
Виды плотности по марке и классу
Марка (М) |
Класс (В) |
Плотность (D) |
Особо легкие бетоны |
||
5—15 |
1—10 |
50—500 |
Легкие ячеистые |
||
15—150 |
3,5—12,5 |
500—1200 |
Легкие |
||
100—350 |
13—25 |
1400—1800 |
Облегченные |
||
350—500 |
25—40 |
1800—2200 |
Тяжелые |
||
500—800 |
40—45 |
2200—2500 |
Особо тяжелые |
||
800—1000 |
45—80 |
>2500 |
Легкие.Плотность таких веществ не превышает 1800 кг/м3.:
Особо легкие. Обладают теплоизоляционными качествами. В эту группу попадают ячеистые бетоны со значительной степенью пористости, в состав которых входят пористые легкие заполнители. Подобные смеси применяются для создания бетонных теплоизоляционных изделий. К данному классу относятся всем известные пено- и газобетон.
Легкие. Данная группа включает в себя бетоны с пористыми заполнителями, ячеистые смеси без заполнителей с большим количеством пор в бетоне. Сюда входят также смеси, включающие поризованный цементный камень и пористые заполнители. Бетон этого вида применяется для создания прочных теплоизоляционных конструкций, например, объектов частного строительства. Это арболит, керамзито- и пенобетоны.
Тяжелые.Плотность таких смесей превышает 1800 кг/м3.:
Тяжелые. Характеризуются высокой плотностью и прочностью. Заполнителем в таких смесях выступает щебень горных пород с высокой плотностью (гранита, диабаза, известняка). Такой бетон незаменим при создании надземных и подземных сооружений и несущих конструкций (фундамента, колонн, ферм, стен, балок и так далее).
Особо тяжелые.Обладают максимальной плотностью и стойкостью к радиации. Такие смеси включают в себя заполнители из рудосодержащих каменных пород (гематит, магнетит) или из стальных опилок, стружки, окалины, чугунной дроби. Бетон этого вида используется при необходимости возведения сооружений с антирадиационными качествами. Он применяется в ходе строительства атомных электростанций и при заполнении выработок (в таких случаях он выступает в качестве тампонажного бетона).
Пористость и плотность бетона относятся к тем характеристикам данного вещества, которые неразрывно связаны между собой.
Свойство, обратное средней плотности бетона, — пористость — есть отношение объема пор к общему объему материала, т.е. пористость “дополняет” среднюю плотность бетона до 100%.
Пористость бетонной смеси оценивают следующими показателями: объемом воздуха или газа, содержащегося в уплотненной бетонной смеси, и объемом межзерновых пустот.
Объем воздуха или газа определяют в бетонной смеси на плотных и пористых заполнителях; объем межзерновых пустот - в бетонных смесях на пористых заполнителях.
Объем воздуха или газа определяют экспериментальным или расчетным методом.
Объем воздуха или газа в смеси на плотном заполнителе определяют объемным или компрессионным методом (с помощью объемомера или поромера соответственно), на пористом заполнителе - только объемным методом.
При внимательном рассмотрении классификации бетонной смеси по удобоукладываемости, можно заметить, что одинаковые показатели могут иметь сверхжесткие и жесткие бетонные смеси, что позволяет отнести одну и ту же бетонную смесь к нескольким маркам по удобоукладываемости.
Марка |
Жесткость, с |
|
Марка |
Жесткость, с |
Ж1 |
5-10 |
СЖ1 |
Менее 50 |
|
Ж2 |
11-20 |
СЖ2 |
51-100 |
|
Ж3 |
21-30 |
СЖ3 |
Более 100 |
|
Ж4 |
31-60 |
В таких случаях для разрешения данного противоречия и окончательного назначения марки необходимо учитывать не только удобоукладываемость, но и расслаиваемость бетонной смеси.Расслаиваемость характеризуется водоотделением и раствороотделением.
Раствороотделение бетонной смеси, характеризующее ее связность при динамическом воздействии, определяют путем сопоставления содержания растворной составляющей бетонной смеси в нижней и верхней частях свежеотформованного образца размерами 200×200×200 мм.
Марка по удобоукладываемости |
Расслаиваемость, %, не более |
||
|
водоотделение |
раствороотделение |
|
|
|
тяжелых |
легких |
СЖ3-СЖ1 |
До - 0,1 |
2 |
3 |
Ж4-Ж1 |
До - 0,2 |
3 |
4 |
П1-П2 |
До - 0,4 |
3 |
4 |
ПЗ-П5 |
До - 0,8 |
4 |
6 |
Схемы приборов для определения реологических свойств цементного теста и бетонной смеси: а – по изменению скорости истечения смеси через отверстие; б – по измерению глубины проникания конуса; в – по скорости погружения шарика; г – по усилию выдергивания; д – по усилию вращения коаксиальных цилиндров.
Схватывание бетона – это процесс, в течение которого происходит переход бетонной смеси из подвижного состояния в твердое. Сразу после этого наступает затвердение материала, в результате которого он набирает проектную прочность. Время схватывания для всех марок составляет в среднем от 2 до 24 часов. Пока длится процесс на бетонную смесь можно оказывать физическое воздействие, например, производить выравнивание, формование.
Полное отвердевание бетона может продолжаться многие месяцы, но во время строительных работ нужны определенные ориентиры, которых можно придерживаться.
Преждевременная нагрузка на бетонную конструкцию может разрушитьне набравший достаточной прочности бетон, а передерживание бетона в опалубке удорожает строительные работы и увеличивает продолжительность строительства.
Именно для этого и определяются сроки схватывания бетонной смеси.
Сущность метода состоит в том, что в растворную часть бетонной смеси, бетонную смесь мелкозернистого бетона или в строительный растворпенетрируют пестики различного сечения и фиксируют время, необходимое для их проникания на глубину (25±2) мм, при двух значениях сопротивления пенетрации (4,0 и 24,0 МПа), соответствующих времени начала и конца схватывания.
1 - цилиндрический металлический стержень; 2 - обойма станины;
3 - стопорное устройство; 4 - указатель; 5 - шкала; 6 - пестик; 7 - игла
Подвижность растворной смеси – это показатель позволяющий определить технологические параметры продукта при его использовании, и как следствие определить область применение данного раствора.
Прибор для определения подвижности растворной смеси
1- сосуд для растворной смеси; 2- эталонный конус; 3- стопорный винт; 4-шкала;
5 -штанга;6- штатив; 7- направляющие держатели; 8 -растворная смесь
Основное назначение раствора |
Глубина погружения конуса, см |
Марка по подвижности П |
А Кладочные: |
||
- для бутовой кладки: |
||
вибрированной |
1-3 |
П1 |
невибрированной |
4-6 |
П2 |
- для кладки из пустотелого кирпича или керамических камней |
7-8 |
П2 |
- для кладки из полнотелого кирпича; керамических камней; бетонных камней или камней из легких пород |
8-12 |
П3 |
- для заливки пустот в кладке и подачи растворонасосом |
13-14 |
П4 |
- для устройства постели при монтаже стен из крупных бетонных блоков и панелей; расшивок горизонтальных и вертикальных швов в стенах из панелей и крупных бетонных блоков |
5-7 |
П2 |
Б Облицовочные: |
||
- для крепления плит из природного камня и керамической плитки по готовой кирпичной стене |
6-8 |
П2 |
- для крепления облицовочных изделий легкобетонных панелей и блоков в заводских условиях |
||
В Штукатурные: |
||
раствор для грунта |
7-8 |
П2 |
раствор для набрызга: |
||
при ручном нанесении |
8-12 |
П3 |
при механизированном способе нанесения |
9-14 |
П4 |
раствор для накрывки: |
||
без применения гипса |
7-8 |
П2 |
с применением гипса |
9-12 |
ПЗ |
Плотность растворной смеси характеризуется отношением массы уплотненной растворной смеси к ее объему и выражается в г/см.
По плотности в сухом состоянии растворы делят:
- тяжелые с плотностью 1500 кг/м3 и более, для их изготовления применяют тяжелые кварцевые или другие пески. С увеличением плотности растворов пропорционально растут водонепроницаемость и морозостойкость.
- легкие растворы, имеющие плотность менее 1500 кг/м3, заполнителями в них являются легкие пористые пески из пемзы, туфов, шлаков, керамзита и других легких мелких заполнителей. Применение легких растворов для кладки наружных стен имеет большое преимущество по сравнению с применением тяжелых растворов. Легкие растворы обладают меньшим коэффициентом теплопроводности, что позволяет уменьшить толщину кирпичной стены.
Расслаиваемость растворной смеси, характеризующую ее связность при динамическом воздействии, определяют сопоставлением содержания заполнителя в нижней и верхней частях свежеотформованного образца размером 150х150х150 мм. Процесс расслаиваемости сопровождается разделением растворной смеси на твердую и жидкую фракции: твердая фракция — песок и вяжущее вещество — опускается вниз, жидкая фракция — вода — собирается вверху. Для предупреждения расслоения растворных смесей необходимо правильно подобрать их состав. Если в растворе соотношение заполнителя и вяжущего материала подобрано правильно, то вяжущий материал заполняет все пустоты между зернами заполнителя и обволакивает равномерным слоем каждую его частицу; такая растворная смесь, обладая водоудерживающей способностью, не расслаивается. Пластифицирующие добавки также повышают водоудерживающую способность растворных смесей и уменьшают их расслаиваемость. Расслаиваемость свежеприготовленной растворной смеси не должна превышать 10%.
Схемы приборов для определения реологических свойств цементного теста и бетонной смеси: а – по изменению скорости истечения смеси через отверстие; б – по измерению глубины проникания конуса; в – по скорости погружения шарика; г – по усилию выдергивания; д – по усилию вращения коаксиальных цилиндров.
Водоудерживающая способность раствора — способность удерживать или, наоборот, отдавать избыточную воду при наличии отсоса. Это свойство предохраняет растворную смесь от потери большого количества воды при укладке на пористые основания, а также при ее транспортировании. Для повышения подвижности и водоудерживающей способности цементных растворов в их состав вводят добавки — неорганические дисперсные (известь, глину, золу) и органические пластифицирующие (мылонафт, омыленный древесный пек).
Водоудерживающую способность определяют путем испытания слоя растворной смеси толщиной 12 мм, уложенного на промокательную бумагу.
Схема прибора для определения водоудерживающей способности растворной смеси
1 - металлическое кольцо с раствором; 2 - 10 слоев промокательной бумаги;
3 - стеклянная пластина; 4 - слой марлевой ткани
Прочность раствора на сжатие должна определяться на образцах-кубах размерами 70,7х70,7х70,7 мм в возрасте, установленном в стандарте или технических условиях на раствор данного вида. На каждый срок испытания изготавливают три образца.
По величине прочности при сжатии строительные растворы подразделяют на восемь марок: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200. Растворы М4 и 10 изготовляют на местных вяжущих (воздушной и гидравлической извести и др.).
Влажность раствора определяют испытанием образцов или проб, полученных дроблением образцов после их испытания на прочность или извлеченных из готовых изделий или конструкций.
Подготовленные образцы или пробы взвешивают и высушивают до постоянной массы при температуре (105 ± 5)°С. Гипсовые растворы высушивают при температуре 45.55 °С. Постоянной считают массу, при которой результаты двух последовательных взвешиваний отличаются не более чем на 0,1 %. При этом время между взвешиваниями должно быть не менее 4 ч.
Водопоглощение раствора определяют испытанием образцов. Размеры и количество образцов-кубов принимают с ребром 70,7 мм, изготовленных из растворной смеси рабочего состава, либо пластин размером 50х50 мм, взятых из швов конструкций. Толщина пластин должна соответствовать толщине шва.
Классификация материалов в зависимости от пористости
- А) пористые – с водопоглощением более 5 %
- Б) плотные (спекшиеся) - с водопоглощением менее 5 %
Раствор на морозостойкость испытывают путем многократного попеременного замораживания образцов-кубов с ребром 70,7 мм в состоянии насыщения водой при температуре минус (15-20)°С и оттаивания их в воде при температуре (15-20)°С.
По степени морозостойкости в циклах замораживания растворы имеют девять марок морозостойкости: от F10 до F 300.
- До F50. Это низкий уровень устойчивости к знакопеременным температурам. Такая смесь применяется для внутренних работ, в подготовительных строительных мероприятиях.
- F50-F150. Этот материал со средним уровнем морозоустойчивости широко применяется в рядовом строительстве объектов, расположенных в регионах с умеренным, устойчивым климатом.
- F150-F300. Такие растворы востребованы при строительстве в регионах с холодным климатом.
- Выше F300. Смеси с высокой стойкостью к температурным перепадам применяются для сооружения объектов специального назначения, а также сооружений, эксплуатируемых в тяжелых климатических условиях.
Прочность раствора взятого из швов кладки определяют путем испытания на сжатие кубов с ребрами 2-4 см, изготовленных из двух пластинок, взятых из горизонтальных швов кладки или стыков крупнопанельных конструкций. Для получения кубов пластинки кладки склеивают при помощи тонкого слоя гипсового теста. Прочность раствора определяется как среднее арифметическое пяти испытанных образцов. Для определения прочности в зависимости от времени года изготовления раствора результаты необходимо умножать на коэффициент
Вид раствора |
Размер ребра куба, см |
||
|
2 |
3 |
4 |
|
Коэффициент |
||
Летние растворы |
0,56 |
0,68 |
0,8 |
Зимние растворы, отвердевшие после оттаивания |
0,46 |
0,65 |
0,75 |
Известно, что помол клинкера с добавкой гипса является одним из последних этапов в производстве цемента. Так как гидратация начинается с поверхности цементных частиц, то суммарная площадь их поверхности будет определять количество материала, способного прогидратироваться. Таким образом, скорость гидратации зависит от тонкости помола цемента, и для быстрого нарастания прочности необходима высокая тонкость помола.
С другой стороны, затраты на тонкий помол цемента весьма велики, к тому же чем выше тонкость помола цемента, тем быстрее он снижает свою активность при хранении на воздухе. Тонкомолотый цемент характеризуется ускоренной реакцией щелочей с реакционноспособными заполнителями, вызывает в тесте повышенную усадку и больше предрасположен к трещинообразованию. Однако тонкомолотый цемент имеет меньшее водоотделение, чем грубомолотый.
С повышением тонкости помола увеличивается требуемое количество гипса для регулирования сроков схватывания, так как в тонкомолотом цементе большее количество С3А способно к ранней гидратации. Содержание воды в тесте стандартной консистенции больше в случае тонкомолотого цемента, но увеличение тонкости помола цемента повышает удобоукладываемость бетонной смеси.
Способы определения тонкости помола:
- Определение тонкости помола по остатку на сите с применением сита из контрольных сеток различных номеров;
- Определение тонкости помола по удельной поверхности с применением прибора ЛеШателье;
От подвижности раствора в первую очередь зависит всасывающая способность насоса. Считается, что удовлетворительное всасывание обеспечивается при растекаемости не менее 17 — 18 см. Подвижность тампонажных составов определяется не только рецептурой, но и временем и интенсивностью перемешивания при приготовлении. Особенно это актуально для растворов на основе вяжущих добавок. Поэтому растекаемость как критерий подвижности — очень условный параметр.
На практике подвижность оценивают по растекаемоститампонажного раствора, которая определяется на конусе АзНИИ. Этот прибор состоит из усеченного конуса-кольца Массой 300 г, имеющего внутренние диаметры верхнего основания 36мм и нижнего 64мм, высоту 60 мм, объем 120 см3. Конус устанавливается на съемное стекла.Которое, в свою очередь, помещают на круглую плиту, расчерченную концентрическими окружностями. С помощью регулировочных винтов 3, Служащих одновременно и опорами прибора, плита со стеклом предварительно по уровню устанавливается в горизонтальное положение. Конус ставится в центре круга.
Условно все цементы разделяются на разновидности с пониженной и повышенной плотностью, к первой группе относятся марки с минеральными добавками, удешевляющими стоимость. Завышенное значение показателя не является однозначным признаком качества, составы с противоморозными и упрочняющими примесями уступают чистому ПЦ. Средний удельный вес при марке прочности М500 в свежем состоянии у них не превышает 1200 кг/м3. Более наглядное представление о материале дает истинная плотность, определяемая в лабораторных условиях. Ее нет смысла учитывать при подборе пропорций, но она напрямую влияет на прочность возводимых конструкций. Ее величина полностью определяется химическим составом и свойствами клинкера. Истинная плотность портландцемента М500 достигает 3200 кг/м2, у смесей с примесями шлаков – 2900-3000, пуццолановых с добавками гипса – не превышает 2900.
После определения массы чистого сухого пикнометра его заполняют цементным тестом и закрывают его крышкой, при этом цементное тесто должно заполнить канал в крышке пикнометра. Избыток теста, выступивший из отверстия в крышке, удаляют влажной тканью.
Принцип работы пикнометра основан на взвешивании его до и после заполнения исследуемым веществом до специальной метки на горловине при определенной температуре. Плотность определяется путем деления массы исследуемого вещества на его объем.
Консистенция цементного теста - свойство, функционально связанное с вязкостью цементного теста и характеризующее его подвижность и способность проникать в затрубное пространство скважин.
Нормальной густотой цементного теста считают такую консистенцию, при которой персти прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5-7 мм. до пластинки, на которой установлено кольцо.При несоответствующей консистенции цементного теста изменяют количество воды.
Количество воды при этом выражают в процентах по отношению к массе цемента с точностью до 0,25 %.
Прибор Вика
1 - цилиндрический металлический стержень; 2 - обойма станины;
3 - стопорное устройство; 4 - указатель; 5 - шкала; 6 - пестик; 7 – игла
Термином «схватывание» характеризуют процесс загустевания цементного теста. Хотя во время схватывания тесто приобретает некоторую прочность, для практических целей целесообразно отличать схватывание от твердения, которое приводит к росту прочности схватившегося цементного теста.
На практике термины начало и конец схватывания используются для характеристики произвольно выбранных стадий схватывания.
Считают, что наряду со скоростью образования кристаллогидратов процесс схватывания определяется развитием оболочек вокруг цементных зерен и взаимной коагуляцией составляющих цементного теста.
Определение времени загустевания в соответствии с требованиями стандартов API/ISO предполагает использование консистометра, работающего под давлением.
Установка включает вращающийся цилиндрический контейнер для цементного раствора, оснащенный стационарной лопастной мешалкой в сборе и помещенный вместе с ней в сосуд для работы под давлением, обеспечивающий возможность выдерживать давления и температуры, имитирующие условия в скважине.
Схема измерительного узла консистометра: 1 - лопастное устройство; 2 - стакан
В процессе изготовления растворов и бетонов на стройках наблюдается водоотделение, величина которого различна. Одни цементы прочно удерживают во время схватывания взятую для затворения воду, другие же отделяют некоторое ее количество в виде слоя той или иной толщины. С уменьшением количества воды затворения уменьшается и водоотделение цементов. Однако даже при определении сроков схватывания цементного теста, когда водоцементное отношение составляет в среднем 0,25, можно заметить, что некоторые цементы дают в кольце прибора для определения сроков схватывания довольно заметный отстои воды. Это явление еще более заметно в бетоне.
Водоотделение препятствует получению однородного бетонного тела и полноценному сцеплению твердеющего в бетоне цемента с крупным заполнителем и стальной арматурой. Отделяющийся от бетона слой воды скапливается над последовательно укладываемыми слоями бетона. Это мешает сцеплению слоев и вызывает образование между соседними слоями более слабой по прочности прослойки с относительно большим содержанием воды. Такое расслаивание нарушает однородность бетонного монолита и в конечном счете ослабляет его прочность.
Повышение тонкости помола, а следовательно, и удельной поверхности уменьшает водоотделение цементов. Влияет также увеличение содержания в цементе С3А, который, быстро гидратируясь и взаимодействуя с гипсом, ускоряет, структурообразование. Введение ряда добавок (трепел, глина, бентонит, известняк, доломит и ряд других) уменьшает водоотделение цементов, причем наиболее эффективно действуют трепел, глина, бентонит. Добавка доменного шлака, наоборот, несколько увеличивает водоотделение цементов.
Емкость для определения водоотделения растворов