VILNIAUS GEDIMINO TECHNIKOS UNIVERSITETAS

STATYBINIŲ MED�IAGŲ KATEDRA

A.Kičaitė, R.Mačiulaitis

NEORGANINIŲ RI�AMŲJŲ MED�IAGŲ IR U�PILDŲ TYRIMAS

LABORATORINIAI DARBAI

VILNIUS �Technika� 2001

2

A. Kičaitė, R. Mačiulaitis. Neorganinių ri�amųjų med�iagų ir u�pildų tyrimas. Laboratoriniai darbai. V.: Technika, 2001. 70 p.

Leidinyje pateikiami neorganinių ri�amųjų med�iagų ir u�pildų laboratorinių darbų metodiniai nurodymai. Prad�ioje pateikiami teoriniai pagrindai. Neorganinių ri�amųjų med�iagų ir u�pildų laboratoriniai darbai skirti studentams, studijuojantiems pagal statybos ir aplinkos in�inerijos studijų programas. Leidinį rekomendavo VGTU Statybos fakulteto studijų komitetas Recenzavo prof. habil. dr. A. Kaminskas, dr. E. Spudulis Redagavo A. Krutinienė VGTU leidyklos �Technika� 505 mokomosios metodinės literatūros knyga © A. Kičaitė, R. Mačiulaitis, 2001 © Leidykla �Technika�, 2001

3

TURINYS

Įvadas����������������������...4 Pagrindiniai terminai ir apibrė�imai�����������5 Neorganinės ri�amosios med�iagos�����������.7 1 laboratorinis darbas. Gipsinių ri�amųjų med�iagų tyrimas�..8 2 laboratorinis darbas. Orinių kalkių savybių tyrimas���...20 3 laboratorinis darbas. Cemento savybių tyrimas�����..27 4 laboratorinis darbas. Smėlio savybių tyrimas������.40 5 laboratorinis darbas. �virg�do (skaldos) tyrimas����...49 6 laboratorinis darbas. Mineralinių poringųjų u�pildų tyrimas.60 Literatūra��������������������...71

4

ĮVADAS Neorganinių ri�amųjų med�iagų ir u�pildų laboratoriniams darbams atlikti reikalingos �inios apie svarbiausias statybines med�iagas. Ypač svarbios fundamentinių mokslų �inios. Studentai laboratorinio darbo atlikimui turi pasiruo�ti, įsigilinti į tyrimo metodo esmę. Kiekvieno laboratorinio darbo pabaigoje yra pateiktos lentelės, kurias studentai privalo pasiruo�ti i� anksto ir darydami darbą įra�yti į jas nustatytų rodiklių vertes. Gynimui pateikiamas pagal reikalavimus įformintas darbas. Pirmuosius skyrelius (�Pagrindinius terminus�, �Neorganinės ri�amosios med�iagos�) ir pirmąjį, antrąjį bei trečiąjį laboratorinius darbus parengė vyr. asist. dr. A. Kičaitė; ketvirtąjį, penktąjį ir �e�tąjį laboratorinius darbus parengė prof. habil. dr. R. Mačiulaitis.

5

Pagrindiniai terminai ir apibrė�imai 1.1. Neorganinė ri�amoji med�iaga � mineraliniai milteliai, kurie sumai�yti su vandeniu (kartais druskų tirpalais) sudaro savaime kietėjančią plasti�ką te�lą, virstančią kietu akmeniu dėl vykstančių fizikinių ir cheminių procesų. 1.2. Orinė ri�amoji med�iaga � mineraliniai milteliai, kuriuos sumai�ius su vandeniu gaunama plasti�ka, tiktai ore savaime kietėjanti te�la, virstanti kietu akmeniu vykstant fizikiniams ir cheminiams procesams. 1.3. Hidraulinė ri�amoji med�iaga � mineraliniai milteliai, kuriuos sumai�ius su vandeniu gaunama plasti�ka te�la pradedanti kietėti drėgname ore, toliau savaime kietėjanti vandenyje drėgnoje aplinkoje. Vykstant fizikiniams ir cheminiams procesams virsta ji kietu akmeniu. 1.4. Normalaus tir�tumo te�la � te�la, kuri panaudojus reikalingą vandens kiekį įgyja standartuose nurodytais metodais nustatomą plasti�kumą ir slankumą. 1.5. Smulkumas � ri�amosios med�iagos malimo kokybės vertinamasis rodiklis, i�reik�tas likučiu ant standartinio sieto (%) arba granuliometrine malinio grūdelio sudėtimi. 1.6. Kietėjimas � ri�amosios med�iagos hidratacijos produktų kristalinimosi, persikristalinimo vyksmai, kurių metu hidratuojami gilesni grūdelių sluoksniai, didėja sankibos jėgos tarp ri�iklio naujadarų ir laipsni�kai tvirtėja ri�iklio struktūra bei jo sankiba su u�pildais. 1.7. Ri�imasis � ri�amosios med�iagos normalaus tir�tumo te�los plasti�kumo praradimas netenkant slankumo; apibūdinamas ri�imosi prad�ia ir pabaiga.

6

1.8. Ri�imosi prad�ia � trukmė (min, h) nuo vandens susilietimo su ri�amosios med�iagos milteliais iki tol, kol normalaus tir�tumo te�la pradeda standėti nustatant Viko (Vicat) prietaisu. 1.9. Ri�imosi pabaiga � trukmė (min, h) nuo vandens susilietimo su ri�amosios med�iagos milteliais iki tol, kol normaliai tir�ta te�la visi�kai praranda plasti�kumą ir pasidaro tir�ta drėgna mase. 1.10. Ankstyvasis stipris � standartinis cemento bandinių kietėjimo greičio vertinamasis stipris gniu�dant N/mm2 (MPa), nustatytas po 2 arba 7 parų nuo kietėjimo prad�ios. 1.11. Aktyvumas � standartinių cemento bandinių, 28 paras kietėjusių nustatytomis sąlygomis, stipris gniu�dant N/mm2 (MPa). 1.12. Stiprumo klasė � standartinių cemento bandinių, 28 paras kietėjusių nustatytomis sąlygomis, stipris gniu�dant N/mm2 (MPa), suapvalintas iki ma�esnės standarte numatyto dyd�io reik�mės (32,5; 42,5; 52,5). 1.13. Kalkių aktyvumas � kalcio ir magnio oksidų kiekis jose, i�reik�tas procentais. 1.14. Kalkių gesinimosi greitis � laikas (min) nuo negesintų kalkių miltelių susilietimo su vandeniu iki maksimalios temperatūros pasiekimo. 1.15. Kalkių te�los i�eiga � kalkių te�los kiekis kubiniais decimetrais, gautas gesinant 1 kilogramą negesintų kalkių. Pastaba. Dabartiniu metu naudojamas stiprio vienetas � N/mm2 (10 kgf/cm2 ∼ 1 MPa = 1 N/mm2). Jis yra 106 kartų didesnis u� Pa. Jei hidraulinių presų skalė sugraduota jėgos kilogramais (kgf), tai perskaičiuojant niutonais 1 kgf = 9,81 N. Tokiu atveju stiprio vertę gavus kgf/cm2 galima perskaičiuoti SI vienetais Pa (1 Pa = 1,02⋅10-5

kgf/cm2).

7

Neorganinės ri�amosios med�iagos Neorganinėmis ri�amosiomis med�iagomis vadinami milteliai, kuriuos sumai�ius su vandeniu susidaro plasti�kai klampi te�la, galinti savaime sukietėti vykstant fizikiniams-cheminiams procesams. Kietėjant ri�amoji med�iaga suri�a tarpusavyje smėlio, skaldos, �virg�do daleles. �i ri�amųjų med�iagų savybė naudojama gaminant betonus, silikatines plytas ir kitas nedegtas dirbtines med�iagas bei statybinius skiedinius. Neorganinės ri�amosios med�iagos skirstomos į orines ir hidraulines. Orinės ri�amosios med�iagos gali sukietėti ir ilgą laiką i�laikyti stiprumą tiktai ore. Pagal cheminę sudėtį jos skirstomos į keturias grupes: gipsinės ri�amosios med�iagos, kurių pagrindas yra kalcio sulfatas; magnezinės ri�amosios med�iagos, pvz., kaustinis magnezitas (pagrindą sudaro MgO); skystas stiklas (natrio arba kalio silikato vandeninis tirpalas); kalkinės ri�amosios med�iagos, pagrindą sudaro kalcio oksidas (CaO). Hidraulinės ri�amosios med�iagos kietėja ir ilgą laiką stiprumą i�laiko ne tiktai ore, bet ir vandenyje. Pagal cheminę sudėtį hidraulinė ri�amoji med�iaga yra sudėtinga sistema, susidedanti i� keturių oksidų: CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3. �ie junginiai sudaro tris pagrindines hidraulinių ri�amųjų med�iagų grupes: tai � silikatiniai cementai, da�niausiai sudaryti i� kalcio silikatų (75 %): jiems priklauso portlandcementis ir jo rū�ys; aliuminatiniai cementai, kurių pagrindas yra kalcio aliuminatas; hidraulinės kalkės ir romancementis. Minėtų ri�amųjų med�iagų savybės priklauso nuo �aliavos degimo temperatūros. Hidraulinis modulis HM i�rei�kia bazinio oksido CaO ir rūg�tinių oksidų santykį:

8

Kiekvienai ri�amajai med�iagai būdingas tam tikras hidraulinis modulis. Orinių kalkių hidraulinis modulis pats did�iausias (> 9), hidraulinių kalkių HM = 1,7 � 9, romancemenčio HM< 1,7. Portlandcemenčio hidraulinis modulis yra 1,7 � 2,3. Tačiau portlandcemenčio stipris daug kartų didesnis u� romancemenčio stiprį. Taip yra todėl, kad gaminant romancementį (bei hidraulines kalkes) �aliavos degamos ne iki sukepimo ( temperatūra apie 1000 oC) ir �iomis sąlygomis susidaro ma�o bazingumo silikatai ir aliuminatai, kurių mechaninis stipris nedidelis. Pagal portlandcemenčio gamybos technologiją mi�inio degimo temperatūra pakeliama iki 1450 oC (�ioje temperatūroje vyksta mi�inio dalinis i�silydymas) ir tik esant skystai fazei vyksta trikalcio silikato sintezė. Tai lemia portlandcemenčio stiprumo rodiklius ir hidraulines savybes. Kai kada, kaip atskira, i�skiriama autoklavinio kietėjimo ri�amųjų med�iagų grupė � tai med�iagos, galinčios sukietėti autoklavinės sintezės metu sočiųjų garų terpėje: susidaro tankus stiprus akmuo. Prie �ios grupės priskiriamos: kalkių - silicio oksido, kalkių - pelenų, kalkių - �lakų ri�amosios med�iagos ir kt. Jos taip pat yra ir hidraulinės ri�amosios med�iagos.

LABORATORINIS DARBAS Nr.1

GIPSINIŲ RI�AMŲJŲ MED�IAGŲ TYRIMAS Gipsinės ri�amosios med�iagos � tai orinės ri�amosios med�iagos, kurių pagrindą sudaro pushidratis gipsas arba anhidritas. Gaunamos termi�kai apdorojant �aliavas ir jas sumalant.

32322 %%%%

OFeOAlSiOCaOHM

++=

9

Gipsinių ri�amųjų med�iagų pagrindinė �aliava yra gamtinis gipsas (pagrindinis mineralas yra CaSO4⋅2H2O). Taip pat naudojamas anhidritas bei pramonės atliekos (fosfogipsas � perdirbant gamtinius fosfatus į superfosfatą ir pan.). Gipsinės ri�amosios med�iagos pagal apdirbimo temperatūrą skirstomos į dvi grupes: degtos �emoje temperatūroje ir degtos auk�toje temperatūroje. �emoje temperatūroje degtos gipsinės med�iagos gaunamos perdirbant gipsą (110 � 180 oC) temperatūroje. �aliavas dehidratuojant �ioje temperatūroje dihidratis gipsas virsta į pushidratį:

CaSO4⋅2H2O = CaSO4⋅0,5H2O+1,5H2O. �emoje temperatūroje degamas statybinis gipsas, auk�tavertis gipsas. Pagrindinės statybinio gipso gamybos operacijos yra �aliavos trupinimas, dehidratavimas ir �aliavos arba produkto malimas. Da�niausiai yra trys statybinio gipso gamybos schemos: malto gipso dehidratavimas; dehidratuoto gipso malimas; malamo gipso dehidratavimas. Statybinis gipsas sudarytas i� β CaSO4⋅0,5H2O modifikacijos kristalų. Auk�tavertis gipsas gaunamas termi�kai apdirbant gipso akmenį sandariuose aparatuose esant tam tikram vandens garų slėgiui. Jis sudarytas i� α-modifikacijos kalcio sulfato, kurio kristalai yra stambių adatų arba prizmės formos. Auk�taverčio gipso bandiniai stipresni u� statybinio gipso bandinius, nes vandens sąnaudos ma�esnės. Auk�taverčio gipso stipris gniu�dant 15 � 25 MPa. Degant auk�toje (600 � 900oC) temperatūroje gaunamos gipsinės ri�amosios med�iagos, kuriose yra anhidrito (CaSO4). I� dalies disocijavus CaSO4 susidaro CaO. Nedidelis kalcio oksido kiekis su�adina med�iagos ri�amąsias savybes.

10

Auk�toje temperatūroje i�degtas gipsas (skirtingai nuo statybinio gipso) kietėja lėtai, bet jo stipris gniu�dant gali būti 10 �20 MPa ir didesnis. Vienas i� svarbiausių procesų, vykstančių gipsinei ri�amąjai med�iagai sąveikaujant su vandeniu, yra kietėjimas. Kietėjant statybiniam gipsui vyksta vandens prisijungimo ir dihidračio kalcio sulfato susidarymo cheminė reakcija:

CaSO4⋅0,5H2O+1,5H2O= CaSO4⋅2H2O, kadangi pushidračio gipso tirpumas vandenyje 7 g/l, o dihidračio gipso � 2,05 g/l. Taigi statybinį gipsą sumai�ius su vandeniu persotintame tirpale susidaro sąlygos dihidračio gipso kristalo u�uomazgoms atsirasti. Gipsinės te�los ri�imasis (tir�tėjimas) prasideda susidarant puriai koaguliacinei struktūrai, kurioje dihidračio gipso kristalus sieja silpnos van der Valso (van der Waals) molekulinio sukibimo jėgos. Po sukibimo prasideda kietėjimas dėl naujos fazės kristalų augimo, jų sukibimo ir kristalinės struktūros susidarymo. Pagaminti gipsiniai gaminiai d�iovinami (60-70 oC) temperatūroje, tai padidina kristalų suaugimo ir pačių gaminių stiprumą dėl vandens i�garavimo. Gipsinės ri�amosios med�iagos naudojamos gipsinėms detalėms ir gipsbetonio gaminiams � plok�tėms, kurios vartojamos pertvaroms, sausam tinkui, taip pat tinkavimo skiediniams ir gipsinėms cementinėms pucolaninėms ri�amosioms med�iagoms gaminti ir kt. Kietėjant gipsiniam skiediniui tūris nedaug padidėja, tai ypač patogu gaminant architektūrines detales liejimo būdu. Gipsinių ri�amųjų med�iagų svarbiausios savybės ir parametrai: malinio smulkumas, vandens sąnaudos, normalios konsistencijos te�la, ri�imosi laikas, kietėjimas, stipris gniu�dant bei stipris lenkiant.

11

1.1. Gipsinės ri�amosios med�iagos smulkumo nustatymas Metodo esmė: Gipsinės ri�amosios med�iagos, likusios ant 0,2 mm akučių sieto, masės nustatymas. Naudojama įranga: d�iovinimo spinta; techninės svarstyklės; 0,2 mm akučių sietas; termometras.

Bandymo eiga. 50 g ri�amosios med�iagos bandinys, pasvertas 0,1 g tikslumu, i�d�iovinamas d�iovinimo spintoje (50±5) oC temperatūroje, i�beriamas ant sieto ir sijojamas rankiniu būdu. Sijojama tol, kol per sietą per 1 min i�krinta ne daugiau kaip 0,05 g med�iagos. Liekana apskaičiuojama taip:

1001 ⋅=mmS ; (1.1)

čia m1 � likusios gipsinės ri�amosios med�iagos masė ant sieto tinklelio, g; m � gipsinės ri�amosios med�iagos masė prie� sijojimą, g. Gipsinės ri�amosios med�iagos pagal susmulkinimo laipsnį skirstomos: į stambaus malimo (malimo indeksas I) � kai maksimali liekana ant sieto, kurio akučių dydis 0,2 mm, yra ne didesnė kaip 23 %; vidutinio malimo (malimo indeksas II) � kai maksimali liekana ant sieto, kurio akučių dydis 0,2 mm, yra ne didesnė kaip 14 %; smulkaus malimo (malimo indeksas III) � kai maksimali liekana ant sieto, kurio akučių dydis 0,2 mm, yra ne didesnė kaip 2 %. 1.2. Te�los normalaus tir�tumo nustatymas Metodo esmė: Reikalinga vandens masė normalaus tir�tumo gipso te�lai paruo�ti nustatoma Sutardo (Suttard) viskozimetru, kai ant stiklo pasklidusio gipso paplotėlio skersmuo lygus 180 mm.

12

Naudojama įranga: sferinis indas, kurio talpa didesnė kaip 500 cm3; rankinė mai�yklė; stiklo lak�tas, kurio skersmuo > 240 mm. Ant jo kas 10 mm pa�ymėti 150 − 220 mm skersmens apskritimai, ir kas 5 mm 170 − 190 mm skersmens apskritimai (apskritimus galima nubrai�yti ant balto popieriaus lapo ir padėti tarp dviejų stiklo plok�telių); Sutardo viskozimetras; liniuotė; svarstyklės; sekundmatis. Bandymo eiga. Atsveriama nuo 300 g iki 350 g gipsinės ri�amosios med�iagos (bandinys) ir 40 % vandens (viso med�iagos kiekio). Į vandenį įpilama atsvertoji gipsinė ri�amoji med�iaga ir 30 s rankine mai�ykle mai�oma. Laikas pradedamas skaičiuoti nuo gipsinės ri�amosios med�iagos supylimo į vandenį. Cilindras pastatomas stiklo lak�to centre ir pripildomas gipso te�los, perteklius nubraukiamas liniuote. Po 45 s, skaičiuojant nuo gipsinės ri�amosios med�iagos supylimo į vandenį, arba po 15 s nuo mai�ymo pabaigos cilindras

1 pav. Te�los normalaus tir�tumo nustatymo įranga 1 � Sutardo viskozimetras; 2 � stiklo lak�tas su su�ymėtais apskritimais.

13

greitai pakeliamas statmenai auk�tyn ir padedamas �one. Pasklidusio paplotėlio skersmuo i�matuojamas liniuote dviem statmenomis kryptimis su 5 mm paklaida ir apskaičiuojama vidutinė aritmetinė reik�mė. Jeigu skersmuo nelygus 180±5 mm, bandymas atliekamas keičiant vandens kiekį. 1.3. Ri�imosi trukmės nustatymas Metodo esmė: Trukmės nuo gipsinės ri�amosios med�iagos sąlyčio su vandeniu iki ri�imosi prad�ios ir pabaigos nustatymas. Naudojama įranga: Sekundmatis; kūgi�kas �iedas i� korozijai atsparios med�iagos; Viko prietaisas su 300±2 g judamąja dalimi; poliruota plok�telė i� korozijai atsparios med�iagos, ne ma�esnė kaip 100x100 mm. Bandymo eiga. �iedas i�tepamas alyva ir po juo padėjus poliruotą plok�telę pripildomas te�los. Oras, pakliuvęs į te�lą, pa�alinamas tokiu būdu: �iedas su plok�tele 4-5 kartus sudau�iamas pakeliant per 10 mm ir nuleid�iant. Po to te�los perteklius nubraukiamas liniuote ir pripildytas �iedas padedamas po Viko prietaiso adata.

Prietaiso judamoji dalis su adata nustatoma tokioje padėtyje, kad adata liestų gipso te�los pavir�ių, ir po to adatai leid�iama laisvai smigti į te�lą. Tai kartojama periodi�kai kas 30 s. Po kiekvieno įsmigimo adata i�traukiama ir nuvaloma. �iedas su te�la perstumiamas į kitą vietą.

Ri�imosi pad�ia yra trukmė (min, h) nuo ri�amosios med�iagos supylimo į vandenį iki momento, kai laisvai paleista adata nepasiekia plok�telės pavir�iaus, ir pabaiga - kai laisvai paleista adata įsminga į te�lą ne daugiau kaip 1 mm gyliu. Ri�imosi prad�ios ir pabaigos trukmė skaičiuojama minutėmis.

14

2 pav. Viko prietaisas ri�imosi trukmei nustatyti

1 � plok�telė; 2 � kūgi�kas ebonito �iedas; 3 � adata; 4 � skridinėlis slankiklio masei koreguoti.

Pagal Lietuvoje galiojančius standartus pushidratis gipsas

skirstomas į tris atmainas : 1) greitai kietėjantį gipsą (A) , kurio ri�imosi prad�ia ≥ 2 min, o ri�imosi pabaiga ≤ 15 min; 2) normaliai kietėjantį gipsą (B), kurio ri�imosi prad�ia ≥ 6 min, o ri�imosi pabaiga ≤ 30 min; 3) lėtai kietėjantį gipsą (C), kurio ri�imosi prad�ia ≥ 20 min, o ri�imosi pabaiga neribojama.

15

1.4. Gipsinių ri�amųjų med�iagų stiprio lenkiant ir gniu�dant nustatymas Metodo esmė: Minimalių apkrovų, suardančių bandinius, nustatymas. Bandinių, pagamintų i� normalaus tir�tumo te�los, stipris gniu�dant nustatomas po 2 h nuo gipsinės ri�amosios med�iagos sąlyčio su vandeniu. Naudojama įranga ir priemonės: sferinis indas; 250 mm ilgio liniuotė; 1 l talpos matavimo cilindras; svarstyklės; 40x40x160 mm dyd�io bandinių ruo�imo formos; prietaisas atsparumui gniu�dant nustatyti, susidedantis i� dviejų metalinių plok�telių; presas bandinių stipriui gniu�dant nustatyti.

3 pav. Formos 40x40x160 mm dyd�io bandiniams ruo�ti

16

Bandymo eiga. Bandiniams ruo�ti imama nuo 1000 g iki 1600 g gipsinės ri�amosios med�iagos. Gipsinė ri�amoji med�iaga per 5 � 20s supilama į vandenį, kurio masė parinkta normalaus tir�tumo te�lai padaryti. Ri�amosios med�iagos ir vandens mi�inys intensyviai mai�omas 60 s tol, kol gaunama vienalytė masė, kuri supilama į formas (3 pav.). Prie� tai metalinių formų vidus i�tepamas tepalu. Formos dalys pripildomos vienu metu. Po ri�imosi prad�ios gipsinės te�los perteklius nubraukiamas metaline liniuote. 15±5 min po ri�imosi pabaigos bandiniai i�imami i� formos ir laikomi patalpose.

Atliekant bandymą bandinys į bandymo įrenginį dedamas ant atraminių ritinėlių taip, kad jo i�ilginė a�is būtų statmena atramoms (4 pav.). Vertikali apkrova perduodama per ritinėlį, u�dėtą ant bandinio vir�aus. Apkrova didinama tolygiai, kol bandinys perlū�ta. Stipris lenkiant (Rl) nustatomas pasinaudojus �ia formule :

3

5,1b

FlRl = ; (1.2)

čia F � ardomoji lenkimo jėga, N; l � atstumas tarp atramų, mm; b � bandinio kvadratinio skerspjūvio kra�tinės matmuo (kra�tinių ilgių aritmetinis vidurkis), mm.

4 pav. Bandinio lenkimo apkrovos schema

17

Po stiprio lenkiant nustatymo bandymo gaunamos trijų bandinių �e�ios puselės. Stipris gniu�dant nustatomas, kai apkraunamos 2500 mm2 plok�telės. Bandiniai dedami tarp dviejų plok�telių (5 pav.) ir gniu�domi. Laikas nuo pradinio tolygaus bandinio apkrovimo iki jo suirimo turi būti nuo 5 iki 30 s.

Stipris gniu�dant apskaičiuojamas kaip �e�ių bandymų rezultatų (be did�iausių ir ma�iausių verčių) aritmetinis vidurkis.

5 pav. Stiprio gniu�dant nustatymo schema 1 − vir�utinė preso plok�tė; 2 � plok�telės; 3 � bandinio puselė; 4 � apatinė preso plok�tė. Gipsinių ri�amųjų med�iagų stipris gniu�dant (Rc) apskaičiuojamas pagal tokią formulę:

2500

cc

FR = ; (1.3)

čia Fc � ardomoji gniu�dymo jėga, N; Ag � gniu�domasis plotas, mm2. �iuo atveju gniu�domasis plotas lygus 2500 mm2.

18

1 lentelė. Pushidračio gipso stipris gniu�dant ir lenkiant Stipris, N/mm2, ne ma�esnis kaip Atmaina �ymuo gniu�dant lenkiant

1 2 3 4 Pushidratis gipsas 2 G � 2 2 1,2 Pushidratis gipsas 3 G � 3 3 1,8 Pushidratis gipsas 4 G � 4 4 2,0 Pushidratis gipsas 5 G � 5 5 2,5 Pushidratis gipsas 6 G � 6 6 3 Pushidratis gipsas 7 G � 7 7 3,5 Pushidratis gipsas 10 G � 10 10 4,5 Pushidratis gipsas 16 G � 16 16 6,0 Pushidratis gipsas 19 G � 19 19 6,5 Pushidratis gipsas 22 G � 22 22 7,0 Pushidratis gipsas 25 G � 25 25 8,0 Rezultatai 2 lentelė. Gipso smulkumo nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo, matavimo vienetai 1 2 3 4

Gipsinės ri�amosios med�iagos masė prie� sijojimą

m, g

Gipsinės ri�amosios med�iagos masė ant sieto

m1, g

Smulkumas S, %

19

3 lentelė. Normalaus tir�tumo gipso te�los bandymo rezultatai Bandiniai Rodiklio pavadinimas Matavimo vienetai 1 2 3

Gipsinės ri�amosios med�iagos masė

g

Vandens kiekis ml Vandens kiekis % Gipso te�los paplotėlio skersmuo

mm

4 lentelė. Ri�imosi trukmės nustatymo rezultatai

Laikas Rodiklio pavadinimas h min

Gipso susilietimo su vandeniu trukmė

Gipso supylimo į vandenį laikas

Ri�imosi prad�ia

Ri�imosi pabaiga 5 lentelė. Gipso stiprio lenkiant nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2 3

Atstumas tarp atramų l, mm 100 100 100 Bandinio kvadratinio skerspjūvio kra�tinės matmuo

b, mm

Ardomoji lenkimo jėga Fl, N Gipso stipris lenkiant Rf, MPa

Gipso stiprio lenkiant vidurkis

Rf vid, MPa

20

6 lentelė. Gipso stiprio gniu�dant nustatymo rezultatai Bandiniai Rodiklio

pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2 3 4 5 6

Ardomoji gniu�dymo jėga

Fg, N

Bandinio gniu�domasis plotas

Ag, mm2 2500

Gipso stipris gniu�dant

Rc, MPa

Gipso stiprio gniu�dant vidurkis

Rc vid, MPa

I�VADA: ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ Kontroliniai klausimai 1. Kaip skirstomos ri�amosios med�iagos? 2. Kokias �inote gipsines ri�amąsias med�iagas ? 3. Palyginkite α-modifikacijos ir β-modifikacijos gipsinių ri�amųjų med�iagų cheminę sudėtį ir struktūrą ? 4. Gipsinių ri�amųjų med�iagų naudojimo galimybės.

LABORATORINIS DARBAS Nr. 2

ORINIŲ KALKIŲ SAVYBIŲ TYRIMAS

Kalkės (kaip ir gipsas) yra seniausia ri�amoji med�iaga. Orinės kalkės � karbonatingų uolienų degimo produktas: kreidos, klinties, dolomitizuotos klinties. Klinties ar kreidos pagrindinė sudedamoji dalis yra kalcio karbonatas (CaCO3). Klintis

21

degama 900 � 1200 oC temperatūroje iki visi�ko CO2 pa�alinimo �ia reakcija:

CaCO3=CaO+CO2. Degimo produktas, be CaO (pagrindinės sudedamosios dalies), taip pat turi ir �iek tiek magnio oksido, susidariusio dėl magnio karbonato terminės disociacijos:

MgCO3=MgO+CO2 . Kuo didesnis kiekis bazinių oksidų (CaO+MgO) kalkėse, tuo plasti�kesnė kalkių te�la ir tuo auk�tesnė jų rū�is. Nepasigesinusių dalelių, kurioms priklauso nevisi�kai i�degtos ir perdegtos, kiekis pablogina kalkių kokybę. Kalkės da�niausiai degamos �achtinėse arba sukamosiose krosnyse.

Degant klintį pa�alinamas anglies dvideginis, sudarantis 44% CaCO3 masės, todėl susidaro poringi negesintų kalkių gabalai, kurie aktyviai reaguoja su vandeniu. Orinių kalkių gesinimas yra kalcio oksido hidratavimas veikiant vandeniu negesintas kalkes:

CaO+H2O =Ca(OH)2 . Gesinimosi metu i�siskiria didelis �ilumos kiekis � 950 kJ/kg. Svarbiausi orinių kalkių parametrai yra kalkių aktyvumas, kalkių te�los i�eiga, nepasigesinusių dalelių kiekis, gesinimosi greitis. 2.1. Kalkių aktyvumo nustatymas Metodo esmė: Magnio ir kalcio oksido bendro kiekio kalcitinėse kalkėse nustatymas. Naudojamos med�iagos ir priemonės: 1 N druskos rūg�tis; TCaO � titras 1 N druskos rūg�ties, i�reik�tas CaO g; 1% spiritinis fenolftaleino tirplas; kolba; biuretė; 0,63 mm akučių sietas. Bandymo eiga. Orinės kalkės susmulkinamos į miltelius, persijojamos per sietą Nr. 063. Atsveriamas 1 g bandinys, kuris suberiamas į 250 ml talpos kolbą, įpilama 150 ml distiliuoto vandens ir kaitinama 5 � 7 min, kol mi�inys u�verda. Tirpalas at�aldomas iki 20 � 30 oC,

22

įla�inami 2 � 3 1% spiritinio fenolftaleino tirpalo la�ai ir titruojama 1N druskos rūg�timi, kol tirpalas tampa bespalvis. Titravimas baigtas, jeigu per 8 min periodi�kai mai�ant tirpalas i�lieka bespalvis. Aktyvių kalcio ir magnio oksidų kiekis procentais (A %) negesintose kalkėse apskaičiuojamas naudojantis �ia formule:

m

VTA 100CaO= ; (2.1)

čia V � 1N druskos rūg�ties, sunaudotos titravimui, tūris, ml; TCaO � 1 N druskos rūg�ties titras, i�reik�tas CaO gx100. TCaO=2,804; m � negesintų kalkių kiekis, g. 7 lentelė. Orinių kalkių atmainos Kalkių atmaina �ymuo CaO+MgO, % MgO, % Kalcitinės kalkės CL 90 ≥ 90 ≤ 5 Kalcitinės kalkės CL 80 ≥ 80 ≤ 5 Kalcitinės kalkės CL 70 ≥ 70 ≤ 5 Dolomitinės kalkės DL 85 ≥ 85 ≥ 30 Dolomitinės kalkės DL 80 ≥80 ≥ 5 Dolomitinės kalkės DL 70 ≥ 70 ≥ 5 2.2. Kalkių te�los i�eiga Metodo esmė: kalkių te�los i�eigos kubiniais decimetrais nustatymas, kai 1 kg negesintų kalkių gesinama vandeniu. Naudojamos priemonės: Metalinis indas. Bandymo eiga. Imama 1000 g (arba 250 g) negesintų kalkių ir u�pilama vandeniu, kurio kiekis 3 � 4 kartus didesnis. Po 24 valandų vanduo nupilamas ir i�matuojamas tūris bei apskaičiuojamos tūrinė (IV) ir masinė (IM) i�eiga pagal �ias formules:

23

m

VI 1000V

⋅= , (2.2)

m

mI 10001M

⋅= ; (2.3)

čia V � kalkių te�los tūris, cm3; m � paimtų gesinti kalkių kiekis, g; m1 � kalkių te�los masė, g. Kalkės gali būti riebiosios arba liesosios. Riebiosios yra tokios kalkės, kai gesinant 1 kg kalkių gaunama daugiau kaip 2,5 dm3 te�los; liesosios, kai gaunama ma�iau kaip 2,5 dm3. 2.2.2. Nepasigesinusių dalelių kiekio nustatymas Metodo esmė: Nepasigesinusių dalelių kiekio gesintoje kalkių te�loje nustatymas. Naudojamos priemonės: Metalinis indas; 0,63 mm akučių dyd�io sietas; svarstyklės; d�iovykla. Bandymo eiga. Į metalinį 8 � 10 l talpos indą įpilama 3,5 � 4 l iki 85 � 90 oC temperatūros įkaitinto vandens ir 1 kg kalkių; nepertraukiamai mai�oma iki galutinio intensyvaus garų i�siskyrimo (virimo). Gauta te�la u�dengiama dangčiu ir i�laikoma 2 h, po to praskied�iama iki kalkių pieno konsistencijos ir praplaunama per 0,63 mm akučių sietą nenutrūkstama srove lengvai pertrinant lazdele su guminiu antgaliu. Likutis ant sieto i�d�iovinamas 140 � 150 oC temperatūroje. Nepasigesinusių dalelių kiekis (n.d.) procentais apskaičiuojamas pagal �ią formulę:

1000

100.. s ⋅=

mdn ; (2.4)

čia ms� liekana ant sieto po d�iovinimo, g.

24

2.3. Maltų kalkių smulkumo nustatymas Metodo esmė: Nustatyti kalkių bandinio liekaną ant sieto, kurio akelių dydis nurodytas standartuose. Naudojamos priemonės. D�iovykla; svarstyklės; 0,2 ir 0,08 mm akučių dyd�io sietai. Bandymo eiga. 50 g bandinys i�d�iovinamas 105 � 110 oC temperatūroje, sijojamas per 0,2 ir 0,08 mm akučių sietus. Tariama, kad sijojimas baigtas, jeigu per 1 min per nurodytus sietus nei�byra daugiau kaip 0,1 g kalkių. Smulkumas apskaičiuojamas pagal �ią formulę:

50100⋅= mS ; (2.5)

čia m � liekana ant sieto, g. 2.3. Kalkių gesinimosi laiko ir temperatūros nustatymas Metodo esmė. Nustatyti laiką, per kurį kalkės pasigesina, t.y. pasiekiama maksimali temperatūra ir ji pradeda kristi. Naudojamos priemonės. Specialus u�daras indas; termometras; sekundmatis Bandymo eiga. Orinių kalkių masė gramais apskaičiuojama pagal �ią formulę:

A

G 1000= ; (2.4)

čia A � aktyvių kalcio ir magnio oksidų kiekis kalkėse. Orinių kalkių bandinio masė pasveriama ir supilama į specialų indą, įpilama 25 ml vandens, kurio temperatūra 20 oC, ir viskas sparčiai permai�oma lazdele. Indas u�daromas kam�čiu, kuriame įstatytas termometras. Termometras panardinamas į reaguojantį mi�inį. Juo kas 30 s matuojama besigesinančių kalkių temperatūra. Bandymas baigtas, jeigu per 4 min temperatūra nepakyla daugiau negu 1oC.

25

Kalkės pagal gesinimosi greitį skirstomos į tris grupes: 1) greitai besigesinančios kalkės, kurių gesinimosi trukmė iki 8 min; 2) vidutini�ku greičiu besigesinančios kalkės, kurių gesinimosi trukmė ne ilgesnė kaip 25 min; 3) lėtai besigesinančios kalkės, kurių gesinimosi trukmė ilgesnė kaip 25 min. Rezultatai 8 lentelė. Kalkių aktyvumo nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2

Negesintų kalkių kiekis m, g Titravimui sunaudotas 1N HCl kiekis

V, ml

1 N HCl titras, i�reik�tas CaO kiekiu, gx100

TCaO, g 2,804

Aktyvaus (CaO+MgO) kiekis kalkėse

A, %

9 lentelė. Kalkių te�los i�eigos ir nepasigesinusių dalelių nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2 3

Gabalinių kalkių kiekis m, g Kalkių te�los masė m1, g Kalkių te�los tūris V, g Masinė kalkių te�los i�eiga IM, kg/m3 I�d�iovintų nepsigesinusių dalelių masė

ms, g

Nepasigesinusių dalelių kiekis

n.d. , %

26

10 lentelė. Kalkių smulkumo nustatymo rezultatai Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir

matavimo vienetai 1 2 3 Liekana ant sieto m, g Smulkumas S, % Vidurkis Svid, % 11 lentelė. Kalkių gesinimosi greičio bandymo rezultatai Laikas, min Temperatūra, oC Laikas, min Temperatūra, oC

6 pav. Kalkių gesinimosi kreivė I�VADA. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

0102030405060708090

100

0 2 4 6 8 1012 14161820 22242628 303234

Laikas, minutėmis

Tem

pera

tūra

,laip

snia

is

27

Kontroliniai klausimai 1. Kokioms ri�amosioms med�iagoms priklauso orinės kalkės? 2. Kuo skiriasi orinės kalkės nuo hidraulinių kalkių? 3. Kokiu pavidalu kalkės naudojamos statyboje ?

LABORATORINIS DARBAS Nr. 3

CEMENTO SAVYBIŲ TYRIMAI Portlandcemenčiu vadinama hidraulinė ri�amoji med�iaga, kurios sudėtyje vyrauja kalcio silikatai (70�80 %). Portlandcementis gaunamas sumalus klinkerį ir tam tikrą kiekį gipso. Klinkeris yra med�iaga, gauta 1450 oC temperatūroje sukepinant �aliavos mi�inį, sudarytą i� kalcio karbonato (įvairių rū�ių klinčių) ir aliumosilikatų (molio ir kt.). Nedidelis gipso priedas reguliuoja portlandcemenčio ri�imosi laiką.

Klinkerio gamybos �aliavos yra klintis, kurioje yra didelis kiekis kalcio karbonato ir molingos uolienos, kuriose yra SiO2, Al2O3 ir Fe2O3. Į �aliavos mi�inį dedama priedų, koreguojančių cheminę sudėtį, reguliuojančių mi�inio sukepimo temperatūrą ir klinkerio mineralų kristalizaciją. Pav., SiO2 kiekį padidinamas pridedant į �aliavos masę trepelio, opokos.

Portlandcemenčio gamyba � sudėtingas technologinis ir daug energijos naudojantis procesas, jungiantis kasimą radimvietėje ir �aliavų (klinties, molio) tiekimą į gamyklą, �aliavų mi�inio ruo�imą, �aliavų mi�inio sukepinimą � klinkerio gavimą, klinkerio malimą su gipso priedu � portlandcemenčio gavimą.

Klinkerio kokybė lemia visas portlandcemenčio savybes. Priedai tiktai reguliuoja jo savybes. Klinkerio kokybė priklauso nuo jo cheminės ir mineralinės sudėties, jo degimo sąlygų ir klinkerio au�inimo re�imo.

Klinkerio cheminę sudėtį apibūdina pagrindinių jo oksidų � CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 � kiekis. Klinkeryje būna 63�66 % CaO, 21

28

�24 % SiO2 , 4�8 % Al2O3, 2�4 % Fe2O3. Jie sudaro 95�97 % klinkerio masės.

Pagrindiniai klinkerio oksidai degimo proceso metu sudaro tam tikrus junginius. Pagrindinis klinkerio mineralas yra alitas 3CaO⋅SiO2 (C3S), kuris lemia kietėjimo greitį, stiprumą ir kitas portlandcemenčio savybes. Jo klinkeryje yra 45�60 %.

Belitas 2CaO⋅SiO2 (C2S) � antrasis pagal svarbą ir kiekį (20�30 %) klinkerio mineralas. Jis kietėja lėtai, bet lemia didelį portlandcemenčio stiprumą jam ilgiau kietėjant.

Trikalcio aliuminatas (C3A) � klinkeryje jo yra 4�12 %. Tai pats aktyviausias klinkerio mineralas, greitai sąveikaujantis su vandeniu. Jis yra sulfatinės korozijos prie�astis, todėl sulfatams atspariame portlandcementyje C3A turi būti ne daugiau kaip 5 %.

Tetrakalcio aliumoferito (C4AF) klinkeryje yra 10�20 %. Jam būdingu vidutini�ku �ilumos i�siskyrimu ir greitu kietėjimu u�ima tarpinę vietą tarp C3S ir C2S.

Portlandcemenčio charakteristikas sąlygoja klinkerio mineralų sudėtis, malimo smulkumas, normalus tir�tumas, ri�imosi trukmė, klasė pagal stiprumą ir kitos techninės savybės.

Cemento malimo smulkumas nustatomas standartiniu būdu sijojant i�d�iovintą cementą per sietą, kurio kvadratinių akučių kra�tinė yra 90 µm.

Portlancemenčio tankis (be mineralinių priedų) yra 3,05 � 3,15 g/cm3. Jo piltinis tankis priklauso nuo sutankinimo, pvz.; nesutankinto cemento piltinis tankis yra 1,10 g/cm3, labai sutankinto � 1,60 g/cm3, vidutini�kai sutankinto � 1,30 g/cm3.

Vandens sąnaudos lygios vandens kiekiui (skaičiuojami % nuo visos cemento masės), kuris sunaudojamas normalaus tir�tumo te�lai gauti. Normalaus tir�tumo cementinė te�la yra tokio slankumo, kai tarp Viko prietaiso strypelio, panardinto į �iedą, pripildyto te�los, ir plok�telės, ant kurios padėtas �iedas, lieka 5�7 mm. Portlandcemenčio vandens sąnaudos yra nuo 22 iki 28%. Pridėjus aktyvių mineralinių nuosėdinių uolienos kilmės (diatomito, trepelio, opokos) priedų vandens sąnaudos padidėja ir gali siekti 32�37 %.

29

Ri�imosi laikas nustatomas Viko prietaisu smingant adatai į normalaus tir�tumo te�lą. Ri�imosi prad�ia yra laikas nuo te�los u�mai�ymo iki to momento, kai tarp adatos ir plok�telės lieka 1 � 2 mm tarpelis. Ri�imosi pabaiga � laikas nuo u�mai�ymo prad�ios iki to momento, kai adata įsminga ne daugiau kaip 1 � 2 mm gyliu. Cemento ri�imosi prad�ia turi būti ne anksčiau kaip 45 min, o ri�imosi pabaiga � ne vėliau kaip 10 h nuo u�mai�ymo prad�ios. Normaliam ri�imuisi gauti malant į klinkerį yra dedama dihidračio gipso.

Cemento tūrio pastovumas. Tūris gali kisti dėl cheminių reakcijų, fizikinių procesų, aplinkos temperatūros pokyčio, sukietėjusio cemento d�iūvimo, vandens įgėrio ir kitų prie�asčių. Pavojinga, jei tūris kinta netolygiai, nes tada atsiradę įtempiai gali suardyti cemento akmenį.

Pagrindinė cemento mechaninė savybė yra jo stiprumas, nusakomas standartinio skiedinio stipriu po 28 parų kietėjimo. Pagal �į rodiklį cementas skirstomas į tris pagrindines klases: 32,5; 42,5; 52,5. �ie skaičiai rodo cemento bandinių gniu�dymo stiprį ne kgf/cm2, bet MPa. Cemento stipris gniu�dant yra daug didesnis u� stiprį lenkiant ir stiprį tempiant. Cemento stipris didėja netolygiai: po trijų parų jis įgauna 40�50 % stiprumo, po 7 parų � 60 �70 %, vėliau stipris didėja lėčiau.

Greitai kietėjančiam portlandcemenčiui stipris normuojamas ne tik po 28 parų, bet ir 3 parų.

Cemento akmuo sudarytas i� gelio bei kristalinių cemento hidratacijos produktų ir daugelio nehidratuotų klinkerio grūdelių intarpų.Veikiant cementą vandeniu pagrindinė susidariusių naujadarų dalis yra kaip gelio masė, sudaryta i� submikroskopinių hidrosilikatų dalelių. Gelyje yra ir stambių kalcio hidrosilikatų kristalų.Tokia savita mi�ri struktūra, lemianti savitas cemento akmens savybes, labai skiriasi nuo kitų med�iagų - metalo, stiklo, granito ir kt.

Cemento akmens korozija vyksta agresyvioms dujoms ir skysčiams veikiant sukietėjusio portlandcemenčio sudedamąsias dalis, t.y. Ca(OH)2 ir 3CaO⋅Al2O3⋅6H2O. Daugelio med�iagų poveikis cemento akmeniui kenksmingas. Nepaisant agresyvių med�iagų įvairovės, pagrindines korozijos prie�astis galima sugrupuoti �itaip: cemento akmens sudedamųjų suskilimas, tirpimas ir kalcio hidroksido

30

i�plovimas; tirpių druskų susidarymas, kalcio hidroksidų ir kitų cemento akmens sudedamųjų dalių sąveika su agresyviomis med�iagomis ir tokių druskų i�plovimas (rūg�tinė, magnezinė korozija); naujų junginių, kurie u�ima didesnį tūrį negu pradiniai reakcijos produktai, susidarymas porose; tai sukelia vidinius įtempius betone ir vėliau jo įtrūkius (sulfoaliuminatinė korozija).

3.1 Portlandcemenčio smulkumo nustatymas Metodo esmė. Liekanos ant standartinio sieto nustatymas. Naudojamos priemonės ir įranga. Sietas, kurio kvadratinių akučių kra�tinė yra 90 µm; svarstyklės. Bandymo eiga. Pasveriami po du 10 g cemento bandiniai. Pirmas bandinys supilamas ant sieto tinklelio. Po to paskleid�iamas ir sietas u�dengiamas dangteliu. U�dengtas sietas su cemento bandiniu sukamaisiais ir linijiniais judesiais judinamas horizontaliai. Bandymas baigiamas, kai per sieto tinklelį nebebyra cementas. Cementas, likęs ant tinklelio, pasveriamas ir apskaičiuojama liekana R1 procentais. Po to sijojamas kitas cemento bandinys ir apskaičiuojama liekana R2. Liekanos apskaičiuojamos naudojantis �ia lygtimi:

1001 ⋅=mmR ; (3.1)

čia m1 � cemento masė, likusi ant sieto tinklelio, g; m � cemento masė prie� sijojimą, g. 3.2. Cemento normalaus tir�tumo te�los nustatymas Metodo esmė: Normalaus tir�tumo te�lai padaryti reikalingo vandens kiekio nustatymas. Normalaus tir�tumo te�la, t.y. tokios konsistencijos cemento te�la, į kurią standartinio prietaiso strypelis įsminga 33 � 35 mm gyliu. Naudojamos priemonės ir prietaisai. Svarstyklės; matavimo indai ir biuretės; Viko prietaisas (7 pav.) su strypeliu (suminė

31

slankiojančiosios dalies masė turi būti 300 g); mai�yklė (8 pav.); kūgi�kas �iedas gaminamas i� ebonito. Bandymo eiga. Pirmiausia ruo�iama cemento te�la. Į mai�yklę (8 pav.) supilama 125 g vandens. Pasveriama 500 g cemento ir per 7 s suberiama į mai�yklėje jau esantį vandenį, pa�ymint laiką. Subėrus cementą, mai�yklė (8 pav.) įjungiama I re�imu (mai�iklio sukimosi greitis140±5 min-1, planetinio sukimosi greitis 62±5 min-1) ir mai�oma 90 s. Sustabdoma 15 s, kad būtų galima nugramdyti cemento te�lą nuo mai�yklės sienelių, nugramdyta te�la sukrečiama į jos vidurį. Po to tuo pačiu re�imu dar mai�oma 90 s.

Laboratorinio darbo metu galima naudotis ir rankiniu mai�ymo būdu.

7 pav. Viko prietaisas normaliam te�los tir�tumui nustatyti 1 � plok�telė; 2 � kūgi�kas ebonito �iedas; 3 � strypelis; 4 � skridinėlis slankinklio masei koreguoti.

32

8 pav. Indas ir mai�iklis (matmenys milimetrais)

�iedas, padėtas ant stiklo plok�telės, su kaupu pripildomas

paruo�tos cemento te�los. �iedas turi būti gerai u�pildytas, nenaudojant bet kokių intensyvių tankinimo būdų. Te�los perteklius pa�alinamas metaline liniuote taip, kad �iedas būtų pilnas, o te�los pavir�ius būtų lygus.

Nustatoma nulinė strypelio padėtis. Po to slankiklis pakeliamas į vir�utinę padėtį ir u�fiksuojamas.

Stiklo plok�telė su �iedu i�tepami tepalu ir padedami ant prietaiso pagrindo plok�tės. Strypelis nustatomas taip, kad liestųsi su �iede esančia cemento te�la ir fiksuojamas. Praėjus 4 min nuo bandymo prad�ios, strypeliui leid�iama 30 s laisvai smigti į cemento te�lą. U�ra�omas strypelio galo atstumas iki stiklo plok�telės pagal prietaiso skalės rodmenį. Bandymas kartojamas didinant arba ma�inant vandens kiekį, kol gaunama tokio tir�tumo cemento te�la, į kurią strypelis įsminga tiek, kad tarp jo ir stiklinės plok�telės lieka 6±1 mm tarpelis.

33

3.3.Ri�imosi prad�ios ir pabaigos nustatymas Metodo esmė: Nustatyti laiką nuo portlandcemenčio sąlyčio su vandeniu iki ri�imosi prad�ios ir pabaigos. Naudojama įranga: sekundmatis; kūgi�kas �iedas; Viko prietaisas (2 pav); poliruota plok�telė. Bandymo eiga. Paruo�iama normalaus tir�tumo cemento te�la ir jos pripildomas �iedas, kuris su stiklo plok�tele dedamas po adata. Adata nuleid�iama tiek, kad liestų �iede esančią te�lą, ir fiksuojama. Kas 10 min adata staigiai atleid�iama ir po 30 s u�ra�omas jos įsmigimo gylis. Bandymo prad�ioje, adata sminga iki stiklo plok�telės ir gali smarkiai atsitrenkti, todėl ji �iek tiek prilaikoma. Po kiekvieno dūrio adata �variai nuvaloma. Smaigstoma kas 10 min ir kiekvieną kartą į kitą vietą, bet ne arčiau kaip 10 mm nuo �iedo kra�to ir ankstesnės vietos. Bandymo pabaigoje laiko intervalas tarp adatos dūrių sutrumpinamas. Bandymas tęsiamas tol, kol adata įsmigdama nebesiekia plok�telės ir iki jos nuo adatos galo lieka 4 ± 1 mm. �is momentas laikomas cemento ri�imosi prad�ia.

Nustačius ri�imosi prad�ią, �iedas su te�la apverčiamas ir su plok�tele vėl dedamas ant prietaiso pagrindo plok�tės. Į prietaiso slankiklį įstatoma adata su įsmigimo ribotuvu. Bandymo metodika pana�i kaip ir ri�imosi prad�ios nustatymo, tik smeigimo intervalai pailginami iki 30 min.

Ri�imosi pabaiga laikomas momentas, kai adata įsminga tik į 0,5 mm gylį ir kai ribotuvas bandinio pavir�iuje pirmą kartą nebepalieka pėdsako. Ri�imosi pabaiga nustatoma 15 min tikslumu. Reikalingas tikslumas gaunamas bandymo pabaigoje trumpinant intervalus tarp adatos smeigimo momentų. 3.4. Tūrio pastovumo nustatymas Metodo esmė: Portlandcemenčio tūrio pastovumo nustatymas. Kartu įvertinamas cemento akmens irimas, kai vėliau gesinasi perdegę laisvi CaO ir MgO.

34

Naudojama įranga ir priemonės: Le �atelje (Le Chatelier) prietaisas; vandens vonelė; bandinių laikymo kamera.

9 pav. Le �atelje �iedas (matmenys milimetrais) 1 � ply�ys; 2 � stiklo plok�telės.

10 pav. Le �atelje prietaisas tūrio pastovumui nustatyti; Kilpos padėtis (matmenys milimetrais).

35

Bandymo eiga. �iedas, padėtas ant plok�telės, pripildomas normalaus tir�tumo te�los. Pavir�ius nulyginamas metaline liniuote. �iedą reikia prilaikyti pir�tais, kad neprasiskirtų. Paskui jis u�dengiamas vir�utine stiklo plok�tele ir 24 h laikomas drėgnoje aplinkoje. I�matavus atstumą tarp �iedo ūsų galų (A), bandiniai dedami į vonelę. Vanduo u�verdamas per pusę valandos ir bandiniai virinami 3 h. Po virinimo vėl i�matuojamas atstumas tarp ūsų galų (B). Bandiniui atau�us iki 20 oC dar kartą matuojamas atstumas tarp ūsų galų (C). Apskaičiuojami C-A skirtumai. Jei galima įrodyti, kad (B) ir (C) yra tokie pat, bandymą galima baigti ir tenkintis rezultatu (B). 3.5. Cemento savitojo tankio nustatymas Metodo esmė: Sauso cemento dalelių masės ir jų u�imamo tūrio santykio nustatymas. Naudojamos priemonės: Piknometras (arba kitas įtaisas cemento savitajam tankiui nustatyti; �ibalas (ar kita �inomo tankio med�iaga, nereaguojanti su cementu). Bandymo eiga. Atsveriama 3 g cemento bandinys ir supilamas į piknometrą, kuriame jau yra tam tikras kiekis �ibalo. Piknometras pavartomas, kad i�eitų pakliuvęs oras, ir 10 min leid�iama nusistovėti. Nustatomas �ibalo tūrio padidėjimas, kuris atitinka cemento bandinio tūrį. Savitasis tankis (ρs, g/cm3) apskaičiuojamas pagal �ią formulę:

Vm=sρ ; (3.2)

čia m � cemento bandinio masė, g; V � cemento bandinio tūris , cm3. 3.6. Cemento piltinio tankio nustatymas Metodo esmė: Laisvai supilto cemento masės ir jo u�imamo tūrio santykio nustatymas.

36

Naudojamos priemonės ir įranga: Standartinis cilindri�kas matavimo indas; svarstyklės; laboratorinis samtelis; metalinė liniuotė. Bandymo eiga. Pasveriamas standartinis indas ir pastatomas ant horizontalaus pavir�iaus. Cementas į indą pilamas laboratoriniu samteliu i� ne didesnio kaip 5 cm auk�čio nuo indo vir�aus. Pilamas tol kol pradeda byrėti per indo kra�tus. Cementas pilamas tolygiai į visą indą. Po to kaupas nubraukiamas metaline liniuote. Indas su cementu pasveriamas ir apskaičiuojamas piltinis tankis (ρp, g/cm3) naudojantis �ia formule:

V

mm −= 1

pρ (3.3)

čia m1 � indo su cemento bandiniu masė, g; m � tu�čio indo masė, g; V � cemento bandinio tūris, cm3. 3.7. Cemento stiprumo nustatymas Metodo esmė : Minimalių apkrovų, suardančių bandinius, nustatymas. Naudojama įranga ir priemonės: mai�yklė (sudaryta i� taurės pavidalo indo ir mai�iklio) (8 pav.); formos (3 pav.); prietaisas stipriui gniu�dant nustatyti; stiprio lenkiant nustatymo įrenginys; gniu�dymo presas; kratomasis staliukas. Bandymo eiga. Prad�ioje ruo�iamas skiedinys. Bandiniai daromi i� plasti�ko cementinio skiedinio su standartiniu smėliu imant vieną dalį bandomojo cemento, tris dalis smėlio ir pusę dalies vandens. Taigi trijų bandinių mai�iniui imama 450 ± 2 g cemento, 1350± 5 g smėlio ir 225± 1 g vandens. Į mai�yklę prad�ioje supilamas vanduo ir cementas. I� karto I re�imu (mai�iklio sukimosi greitis 140 ±5 min-1, o jo planetinio sukimosi greitis 62±5 min-1) įjungus mai�yklę per 30 s turi būti subertas smėlis. Po to nustatomas II mai�ymo re�imas (mai�iklio sukimosi greitis 285 ±10 min-1, o jo planetinio sukimosi greitis 125±10 min-1). Sustabdoma 90 sekund�ių, kad būtų galima

37

pa�alinti skiedinį, prilipusį prie sienelių. Mai�ymas tęsiamas II re�imu dar 60 s.

Bandiniai (40x40x160 mm prizmės) formuojami i� ką tik paruo�to skiedinio. Forma u�dedama ant kratomojo staliuko. Pirmas i� dviejų sluoksnių kraunamas mentele i� mai�yklės į visus tris formos lizdus. Po to pirmasis sluoksnis sutankinamas 60 krestelėjimų. Įdedamas antrasis skiedinio sluoksnis, paskleid�iamas ma�esniuoju skleidikliu ir sutankinamas dar 60 krestelėjimų. Forma nukeliama nuo kratytuvo stalelio ir metaline liniuote nubraukiamas skiedinio perteklius.

Bandiniai, skirti bandyti vėliau kaip po 24 h, i� formų i�imami praėjus 20 � 24 h po suformavimo.Vėliau bandiniaitam tikrą laiką laikomi reikiamą laiko periodą vandenyje.

Po 28 parų i�laikymo bandiniai lenkiant sulau�omi pusiau ir nustatomas kiekvienas gautos puselės stipris gniu�dant. Prad�ioje nustatomas bandinių stipris lenkiant ir vėliau stipris gniu�dant (kaip ir 1.4 skyriuje) bei apskaičiuojamos jų vertės naudojantis 1.2 ir 1.3 formulėmis. Rezultatai 12 lentelė. Cemento normalaus tir�tumo te�los nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai

1 2 3

Cemento bandinio masė m, g Vandens kiekis V, ml Vandens kiekis V, % Strypelis nepasiekė dugno mm

38

13 lentelė. Cemento smulkumo nustatymo rezultatai Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir

matavimo vienetai 1 2 3 Cemento masė m1, g Ant sieto tinklelio likusio cemento masė

m, g

Liekana R, % 14 lentelė. Cemento ri�imosi prad�ios ir pabaigos nustatymo rezultatai

Laikas Rodiklio pavadinimas h min

Cemento susilietimo su vandeniu trukmė

Cemento supylimo į vandenį laikas

Ri�imosi prad�ia Ri�imosi pabaiga 15 lentelė. Cemento savitojo tankio tyrimo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2 3

Cemento miltelių masė m, g Cemento miltelių tūris V,cm3 Cemento savitasis tankis ρs, g/cm3 Vidurkis ρsvid, g/cm3 16 lentelė. Cemento piltinio tankio tyrimo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2 3

Tu�čio indo masė m, g Indo su cemento bandiniu masė

m1, g

Indo tūris V, g/cm3 Cemento piltinis tankis ρp , g/cm3 Vidurkis ρp vid, g/cm3

39

17 lentelė. Cemento stiprio lenkiant nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai

1 2 3

Atstumas tarp atramų l, mm 100 100 100 Bandinio kvadratinio skerspjūvio kra�tinės matmuo

b, mm

Ardomoji lenkimo jėga Fl, N Cemento stipris lenkiant Rf, MPa

Cemento stiprio lenkiant vidurkis

Rf vid, MPa

18 lentelė. Cemento stiprio gniu�dant nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas

Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2 3 4 5 6

Ardomoji gniu�dymo jėga

Fg, N

Bandinio gniu�domasis plotas

Ag, mm2 2500

Cemento stipris gniu�dant

Rc, MPa

Cemento stiprio gniu�dant vidurkis

Rc vid, MPa

I�VADA. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

40

Kontroliniai klausimai 1. Kokie yra pagrindiniai klinkerio mineralai ? 2. Kokias �inote cemento rū�is. 3. Kaip struktūra sąlygoja cemento akmens savybes: stiprumą, atsparumą �alčiui, slankumą ir pan. ? 4. Kokias �inote cemento korozijos rū�is ? 5. Cemento akmens pirminiai apsaugos metodai nuo korozijos, sukeltos agresyvių aplinkų.

LABORATORINIS DARBAS Nr. 4

SMĖLIO SAVYBIŲ TYRIMAS

Smulkus u�pildas. Kaip smulkus u�pildas sunkiajam betonui naudojamas smėlis, kurio dalelės yra 0,125 (0,16) � 4 (5) mm, o jų tankis didesnis kaip 1,8 g/cm3. Betonų gamybai naudojamas gamtinis smėlis, susidaręs yrant gamtinėms uolienoms, taip pat dirbtinis, gaunamas smulkinant gamtines uolienas ir atsijas.

Gamtinis smėlis yra įvairių mineralų grūdelių (daugiausia kvarco, feld�patų, kalcito, �ėručių ir kt.) mi�inys

Smėlio, naudojamo betono gamybai, kokybė priklauso nuo dalelių sudėties ir kenksmingų priemai�ų.

U�pildas turi būti sudarytas i� įvairaus dyd�io dalelių (įvairių frakcijų), be to, stambių, vidutinių ir smulkių dalelių kiekis (t.y. u�pildo dalelių sudėtis) nustatomas naudojantis patikrintomis rekomendacijomis tokiu būdu, kad ma�esnės dalelės būtų tu�tumose tarp stambių dalelių. Kuo tankiau sudėtos u�pildo dalelės, tuo ma�esnis tu�tumų tūris.

Smėlio granuliometrinė sudėtis nustatoma prasijojant i�d�iovintus (1000 g) bandinius per standartinių sietų rinkinius 4 (5); 2 (2,5); 1 (1,25); 0,5 (0,63); 0,25 (0,315); 0,125 (0,16) mm. Smėlyje, kuris naudojamas kaip u�pildas, gali būti ne daugiau kaip 5% nuo 4

41

(5) iki 8 (10) mm �virg�do dalelių , o didesnių negu 8 (10) mm dalelių neturi būti.

Prad�ioje apskaičiuojamos dalinės liekanos ant kiekvieno sieto (%). Paskui nustatoma pilnoji liekana (%) ant kiekvieno sieto, kaip dalinės liekanos ant �ito sieto ir didesnių sietų dalinių liekanų suma.

Stambumo moduliui nustatyti naudojamas bedimensis dydis, kuris apskaičiuojamas kaip pilnųjų liekanų suma, padalyta i� 100.

Pagal stambumo modulį smėlis skirstomas į labai stambų, stambų, vidutinį, smulkų ir labai smulkų.

Smulkios dalelės (dulkis, dumblas, molis) padidina vandens sąnaudas betono mi�iniams ir cemento kiekį betonui. Todėl smėlyje dalelių, praeinančių pro 0,125 (0,16) mm sietą, turi būti ne daugiau kaip 10%, be to, dulkių, dumblingų ir molingų dalelių, nustatomų plaunant, kiekis turi nevir�yti 3 %. Molis i�brinksta drėkinant ir jo tūris padidėja �ąlant, kartu suma�inamas atsparumas �alčiui. Todėl molio kiekis smėlyje stipriai ribojamas, be to, neturi būti molio grumstelių ir priemolio.

Smėlis nuo smulkių dalelių apvalomas jį praplaunant. Gamtiniame smėlyje ir skaldoje gali būti organinių priemai�ų

(pavyzd�iui, augalų liekanų skilimo produktų), organinių humusinių rūg�čių, kurios suma�ina betono stiprumą ir net suardo cementą. Organinės priemai�os nustatomos kalorimetriniu metodu. Smėlis yra tinkamas betonui, jeigu skystis � 3 % NaOH tirpalas vir� smėlio � nenusida�o arba jo spalva būna �viesesnė u� etalono.

4.1. Smėlio piltinio tankio nustatymas

Metodo esmė. Tankio nustatymas sveriant sausą smėlį

standartiniame �inomo tūrio inde. Naudojama įranga ir priemonės: standartinis cilindri�kas

matavimo indas, svarstyklės; laboratorinis samtelis; metalinė liniuotė; metalinis badymo strypas (16 mm skersmens ir apie 600 mm ilgio).

Bandymo eiga.1) Piltinis tankis nustatomas netankinant. Standartinis indas pastatomas ant horizontalaus pavir�iaus. Smėlis į indą pilamas

42

laboratoriniu samteliu i� ne didesnio kaip 5 cm auk�čio nuo indo vir�aus.Smėlis pilamas tol kol pradeda byrėti per indo kra�tus. U�pildas pilamas į visą indą tolygiai. Bandomi ne ma�iau kaip du bandiniai. Piltinis tankis apskaičiuojama naudojantis 3.3 formule. 2) Nustatomas piltinis tankis tankinant. Ma�daug vienas trečdalis 1 l talpos indo pripilamas smėlio. Pavir�ius i�lyginamas ranka ir smėlis 20 kartų badomas strypu. Indas pripildomas iki dviejų trečdalių, pavir�ius vėl nulyginamas ir 20 kartų badomas strypu. Ir pagaliau pripildomas su kaupu ir vėl badomas. Badant pirmąjį sluoksnį negalima stipriai smūgiuoti indo dugno. Badant antrąjį ir trečiąjį sluoksnį naudojama tokia jėga, kad strypas, kuriuo badoma, prasiskverbtų į �emiau esantį smėlio sluoksnį. Piltinis tankis apskaičiuojamas pagal 3.3 formulę.

4.2. Smėlio dalelių tankio ir tu�tymėtumo nustatymas

Metodo esmė: Smėlio dalelių tankis nustatomas pagal tam tikros masės sauso smėlio tūrį piknometre. Tariama, kad dalelių poringumas labai ma�as ir jos vandens neįgeria.

Naudojama įranga ir priemonės: 100 ml tūrio piknometras; stiklinis piltuvėlis; svarstyklės; smėlio arba vandens vonia piknometrui �ildyti; sietas su 4 mm dyd�io kvadratinėmis akutėmis (arba 5 mm dyd�io apvaliomis akutėmis).

Bandymo eiga. Atsveriama apie 30 g masės smėlio bandinys. Jis sijojamas pro 4(5) mm sietą, i�d�iovinamas d�iovinimo spintoje 110±5 oC temperatūroje.Į piknometrą supilama (apie 15 g) smėlio ir distiliuoto vandens, �is mi�inys u�ima trečdalį piknometro tūrio. Piknometras pasvirai statomas į smėlio arba vandens vonią. Piknometro turinys virinamas 15 � 20 min, kad būtų pa�alinti oro burbuliukai. Tada į piknometrą iki �ymės pripilama distiliuoto vandens ir jis su smėliu ir vandeniu pasveriamas. Tai atlikus turinys i� piknometro i�pilamas ir jis i�plaunamas. Į piknometrą iki �ymės pripilama distiliuoto vandens ir pasveriama.

Dalelių tankis (ρds, g/cm3) apskaičiuojamas pagal �ią formulę:

43

32

1ds

)(mmmm

mm v

−+−−

=ρ

ρ ; (4.1)

čia m � piknometro su u�pildu masė, g; m1 � tu�čio piknometro masė, g; m2 � piknometro su vandeniu masė, g; m3 � piknometro su u�pildu ir vandeniu masė, g; ρv � vandens tankis (1 g/cm3).

Nustačius ir apskaičiavus smėlio dalelių tankį bei piltinį tankį, galima apskaičiuoti ir smėlio tu�tymėtumą (T, %):

100ds

psds ⋅−

=ρ

ρρT ; (4.2)

čia ρps � smėlio piltinis tankis, g/cm3; ρds � smėlio dalelių tankis, g/cm3.

4.3. Smėlio granuliometrinės sudėties ir stambumo modulio nustatymas

Metodo esmė: Smėlio granuliometrinė sudėtis nustatoma pagal liekanas ant sietų sijojant sausą smėlį per standartinių sietų rinkinį. Naudojama įranga ir priemonės: d�iovinimo spinta; svarstyklės; sietai su apskritomis arba kvadratinėmis akutėmis: Apskritųjų akučių skersmuo, mm

0,16 0,315 0,63 1,25 2,5

Kvadratinių akučių kra�tinės ilgis, mm

0,125 0,25 0,5 1 2

Bandymo eiga. Smėlio bandinys i�d�iovinamas (110±5) oC temperatūroje ir atsveriama 1000 g smėlio. Atsvertas smėlis rankomis arba mechaniniu sijotuvu sijojamas per standartinių sietų kolonėlę. Sietai su stambesnėmis akutėmis dedami vir�uje, o su smulkesnėmis � apačioje. Sijoti baigiama, kai per 1 min pro kiekvieną sietą

44

persijojama ne daugiau kaip 0,1 % bandinio masės. Dalinės liekanos ant kiekvieno sieto ai, (%) apskaičiuojamos pagal �ią formulę:

100ii ⋅=

mma ; (4.3)

čia mi � liekanos ant skaičiuojamo sieto masė, g; m � bandinio masė, g.

Suminės liekanos ant kiekvieno sieto Ai (%) skaičiuojamos kaip suma dalinių liekanų ant skaičiuojamo sieto ir stambesnių sietų. I�biros per kiekvieną sietą Bi, (%) nustatomos pagal �itokią formulę: ii 100 AB −= ; (4.4)

Smėlio stambumo modulis Ms skaičiuojamas pagal �ią formulę:

100125,025,05,012

s

AAAAAM

++++= ; (4.5)

čia A2, A1, A0,5, A0,25, A0,125 � suminės liekanos ant sietų, kurių akelių dydis 2 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm, 0,125 mm arba ant sietų, kurių akelių dydis 2,5 mm, 1,25 mm, 0,63 mm, 0,315 mm, 0,16 mm.

4.4. Smėlio drėgnio nustatymas

Metodo esmė: Smėlyje esančio vandens masės nustatymas. Naudojama įranga ir priemonės: Indas; d�iovinimo spinta; svarstyklės.

Bandymo eiga. 1000 g smėlio bandinys supilamas į indą ir i�d�iovinamas (110±5) oC temperatūroje.

Kiekvieno bandinio drėgnis Wsm (%) apskaičiuojamas �itaip:

1001

1sm ⋅

−=

mmmW ; (4.6)

čia m � smėlio bandinio ir indo masė, g; m1 � i�d�iovinto bandinio ir indo masė, g.

Tiriami ma�iausiai du bandiniai.

45

4.5. Molio ir dulkio kiekio smėlyje nustatymas

Metodo esmė: U�pildo masės suma�ėjimo nustatymas nuplovus nuo jo molio, dulkio daleles ir kitas i�siplaunančias priemai�as. Naudojama įranga ir priemonės: plovimo indas; d�iovinimo spinta; svarstyklės, medinis strypas.

11 pav. Specialus indas su atvamzd�iais smėliui plauti Bandymo eiga. Imamas 0,5 kg smėlio bandinys, kuris gerai i�d�iovinamas. Po to supilamas į plovimo indą ir u�pilamas vandeniu tiek, kad vir� smėlio būtų 20 cm vandens. Smėlis vandenyje laikomas tol, kol sumink�tėja ant grūdelių pavir�iaus esančio molio ir dulkio plėvelės bei molio gabalėliai. Smėlis plovimo inde su vandeniu permai�omas mediniu strypu ir paliekamas 2 min, kad nusėstų. Po 2 min nuo mai�ymo pabaigos drumzlinas vanduo nupilamas per atvamzd�ius taip, kad vir� u�pildų liktų ne ma�esnio kaip 3 cm storio vandens sluoksnis.Vėliau vėl smėlis taip pat plaunamas, nusodinamas, vanduo nupilamas. Tai daroma tol, kol vanduo po plovimo pasidaro skaidrus. Smėlio bandinys po plovimo vėl d�iovinamas (110±5) temperatūroje ir pasveriamas. Molio ir dulkio kiekis M (%) apskaičiuojamas pagal formulę:

46

1001 ⋅−=m

mmM ; (4.7)

čia m � smėlio masė prie� bandymą, g; m1 � smėlio masė po bandymo, g. 4.6. Organinių priemai�ų smėlyje nustatymas Metodo esmė: Organinių priemai�ų (puvenų ir kt.) kiekio nustatymas pagal natrio �armo tirpalo, u�pilto ant smėlio, nusida�ymo intensyvumą. Naudojama įranga ir priemonės: svarstyklės; graduoti stikliniai cilindrai; vandens vonelė; 3% natrio �armo tirpalas; etaloninis spalvotas tirpalas arba spalvotas etalonas. Bandymo eiga. Pirmiausia pasveriami du ma�daug 250 g smėlio bandiniai. Į bespalvio stiklo (250 � 300 ) cm3 talpos graduotus cilindrus, kurių skersmenys (60 � 70 ) mm, pripilama u�pildo iki 130 ml padalos ir jis u�pilamas 3% koncentracijos natrio �armo tirpalu iki 200 ml padalos. Cilindruose esantis turinys permai�omas ir paliekamas stovėti. Praėjus 4 h dar kartą permai�oma ir paliekama stovėti dar 20 h. Tada vir� u�pildo nusistovėjusio tirpalo spalva lyginama su etaloninio skysčio spalva. Smėlis tinka betono ir skiedinio gamybai, jei �armo tirpalas stikliniame cilindre vir� smėlio lieka bespalvis arba �iek tiek pagelsta, tačiau yra �viesesnis u� etalono spalvą. Kai cilindre vir� u�pildo esančio �armo spalva nedaug �viesesnė u� etalono spalvą, tai stiklinis cilindras su turiniu �ildomas vandens vonelėje 60 � 70 oC temperatūroje 2 � 3 h. Tada vėl �armo tirpalo spalva lyginama su etalonu ir jei ji vienoda arba tamsesnė u� etalono spalvą, apie tokių u�pildų tinkamumą sprend�iama atlikus betono ar skiedinio, pagaminto su tokiu smėliu, specialius bandymus.

47

Rezultatai

19 lentelė. Smėlio piltinio tankio tyrimo rezultatai Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir

matavimo vienetai 1 2 3 Tu�čio indo masė m, g Indo su smėlio bandiniu masė

m1, g

Indo tūris V, g/cm3 Smėlio piltinis tankis ρps , g/cm3 Vidurkis ρps vid, g/cm3

20 lentelė. Smėlio dalelių tankio nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2

Piknometro su u�pildu masė m, g Tu�čio piknometro masė m1, g Piknometro su vandeniu masė m2, g Piknometro su u�pildu ir vandeniu masė

m3, g

Smėlio dalelių tankis

ρ ds , g/cm3

Vidurkis ρ ds vid, g/cm3

48

12 pav. Smėlio granuliometrinė sudėtis 21 lentelė. Smėlio dalinių, suminių liekanų ir i�birų nustatymo rezultatai Sieto akelių dydis, mm

Smėlio liekana ant sieto m, g

Dalinė liekana a, %

Suminė liekana A, %

I�bira, B, %

4 (5)

2 (2,5) 1 (1,25) 0,5 (0,63) 0,25 (0,315) 0,125 (0,16) 0,063 (-) Masė P ant sieto dugno, g Bandinio masė m, g Σmi + P Stambumo modulis Ms 100[m �(Σmi + P)/m]< 1% Pastabos

49

22 lentelė. Smėlio drėgnio nustatymo rezultatai Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir

matavimo vienetai 1 2 Smėlio bandinio masė m, g I�d�iovinto smėlio masė m1, g Smėlio drėgnis W, %

23 lentelė. Molio ir dulkio kiekio smėlyje nustatymas Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir

matavimo vienetai 1 2 Smėlio masė prie� bandymą

m, g

Smėlio masė po bandymo m1, g Molio ir dulkio kiekis M, % I�VADA. ________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________ Kontroliniai klausimai 1. Kokios pagrindinės smėlio savybės? 2. Pateikite smėlio dalelių tankio ir piltinio tankio vertes. Palyginkite jas. 3. Koks turi būti smėlis, kad būtų tinkamas u�pildas betonams ir skiediniams ?

LABORATORINIS DARBAS Nr. 5

�VIRG�DO (SKALDOS) TYRIMAS

Stambus u�pildas. Kaip stambus u�pildas betonui naudojamas �virg�das, skalda, kurių dalelės 4 (5) � 63 (70) mm. Betonuojant

50

masyvias kontrukcijas galima naudoti skaldą, kurios dalelių dydis siekia 150 mm.

�virg�das paprastai yra apgludintos formos ir lygaus pavir�iaus. Da�niausiai �virg�das turi �iek tiek smėlio, taip pat kenksmingų priemai�ų � molio, dulkio, �ėručio, humusinių med�iagų (organinių priemai�ų).

Skalda gaunama skaldant tankias ir vandeniui atsparias uolienas (klintį, smiltainį, dolomitą ir kt.). Skaldos dalelės yra pailgos formos, pageidautina, kad forma būtų kubinė. �iurk�tesnė, negu �virg�das, jos pavir�ius geriau sukimba su cemento akmeniu, todėl gaminant labai stiprų betoną paprastai naudojama skalda, o ne �virg�das.

Stambiojo u�pildo kokybę lemia jo mineralinė sudėtis ir uolienos savybės (stiprumas, atsparumas �alčiui), u�pildo dalelių sudėtis, dalelių forma ir kenksmingų priemai�ų kiekis. Uolienos stipris gniu�dant turi ne ma�iau kaip 1,5 � 2 kartus vir�yti betono projektuojamąjį stiprį.

Skaldos ir �virg�do atsparumas �alčiui suteikia galimybę gauti projektinės klasės �alčiui atsparų betoną. Skaldos ir �virg�do atsparumas �alčiui turi būti nuo 15 iki 300 ciklų. Atsparumas �alčiui t.y . pakaitom �aldant ir at�ildant susidarę masės nuostoliai turi būti ne didesni kaip 5% (15 ir 25 atsparumo �alčiui markės skaldos ir �virg�do leid�iamieji nuostoliai gali siekti 10 %).

Stambaus u�pildo dalelių sudėtis nustatoma atsi�velgiant į did�iausią D ir ma�iausią d dalelių dyd�ius. Did�iausias dalelių dydis betonuojant gel�betonines sijas ar kolonas turi sudaryti ne daugiau kaip 3/4 ma�iausio atstumo tarp armatūros strypų, o denginio ir perdangos plok�tėms � ne daugiau kaip 1/2 plok�tės storio.

Ma�iausias stambumas atitinka ma�iausią sieto akelių dydį, per kurį i�byra ne daugiau kaip 5% sijojamo bandinio.

Pagal dalelių stambumą �virg�das ir skalda skirstomi į keturias frakcijas : 4(5) � 8 (10) mm, 8 (10) � 16 (20 ) mm, 16 (20) � 31,5 (40) mm ir 31,5 (40) � 63 (70) mm. Gali būti tiekiami dviejų arba daugiau frakcijų �virg�das ir skalda.

Yra ribojamas u�pildo plok�čių pailgų dalelių, kurių ilgio ir storio santykis didesnis kaip 3:1, kiekis. Skaldoje, kurios did�iausių

51

dalelių skersmuo didesnis kaip 4 mm, pailgų ir plok�čių dalelių gali būti iki 20 % (masės), tačiau, jei cemento betone nėra per daug, tai tokių dalelių gali būti iki 50 % (masės).

Dulkių ir dumblingų dalelių leid�iamas kiekis priklauso nuo uolienos rū�ies ir skaldos arba �virg�do stiprumo pagal skalumą. Leid�iamas dulkių, dumblingų ir molingų dalelių kiekis, nustatomas nusodinant, �virg�de ir skaldoje gali siekti ne daugiau kaip 1 %.

Organinių priemai�ų kiekis stambiame u�pilde tikrinamas tokia pačia metodika, kuri taikoma ir smėliui. Skalda ir �virg�das paveikus juos natrio �armo tirpalu neturi būti tamsesnės spalvos negu etalonas.

5.1. �virg�do (skaldos) piltinio tankio nustatymas

Metodo esmė: U�pildo piltinis tankis nustatomas sveriant sausą u�pildą standartiniame �inomo tūrio inde. Naudojama įranga ir priemonės: standartinis cilindri�kas matavimo indas (indo vidinio skersmens santykis su vidiniu jo auk�čiu turi būti tarp 0,5 ir 1). Minimalus standartinio indo tūris nustatomas pagal u�pildo dalelių skersmenį Dmax : jeigu u�pildo dalelių Dmax yra 4(5) , tai standartinio indo tūris 1 dm3; kai u�pildo dalelių Dmax � 31,5(40), tai standartinio indo tūris 10 dm3; kai u�pildo dalelių Dmax � 63(70), tai standartinio indo tūris 20 dm3. Svarstyklės; laboratorinis samtelis; metalinė liniuotė; 16 mm skersmens ir ~ 600 mm ilgio metalinis badymo strypas. Bandymo eiga. Bandomi skirtingos masės bandiniai − jų masė priklauso nuo u�pildo dalelių did�iausio skersmens Dmax. Piltinis tankis nustatomas dviem būdais: pirmuoju atveju − netankinant ir antruoju atveju − tankinant u�pildą (4.1). Skaičiavimai atliekami pagal 3.3 formulę. Kai u�pildo piltinis tankis nustatomas tankinant u�pildą, sluoksnio badymo kartų skaičius parenkamas pagal u�pildo dalelių did�iausią vardinį dydį. Jeigu Dmax yra 5 mm arba 20 mm � tai vienas sluoksnis badomas 20 kartų, kai Dmax � 31,5, � tai vienas sluoksnis

52

badomas 30 kartų, kai Dmax � 80, �tai vienas sluoksnis badomas 50 kartų. 5.2 �virg�do (skaldos) dalelių tankio ir tu�tymėtumo nustatymas Metodo esmė. Stambaus u�pildo dalelių tankis apskaičiuojamas pagal tam tikros masės sauso u�pildo dalelių tūrį, kuris nustatomas hidrostatinėmis svarstyklėmis. Įranga ir naudojamos priemonės: hidrostatinės svarstyklės su perforuotu indu u�pildams supilti; svarstyklės; indas u�pildui mirkyti; sietai su 4 mm ir 31,5 mm dyd�io kvadratinėmis akelėmis (arba 5 mm ir 40 mm dyd�io apvaliomis akelėmis); d�iovinimo spinta. Bandymo eiga. Kai stambiausiųjų u�pildo dalelių matmuo siekia 31,5 (40) mm, bandyminė imtis � 2,5 kg, kai stambiausiųjų u�pildo dalelių matmuo vir�ija 31,5 (40) mm, tai imtis � 5 kg. Stambesnes kaip 31,5 (40) mm u�pildo daleles galima sutrupinti ir imtį suma�inti du kartus. I� jos atsveriami du bandiniai po 1000 g.

Bandinys i�d�iovinamas d�iovinimo spintoje (110±5) oC. Po to bandiniai merkiami į indą su vandeniu, kad vir� u�pildo pavir�iaus būtų ne plonesnis kaip 2 cm storio vandens sluoksnis. U�pildas mirkomas 2 h.

Po to u�pildas i�imamas i� vandens ir tuoj pat sveriamas svarstyklėmis ir vėliau hidrostatinėmis svarstyklėmis. U�pildo dalelių tankis ρdSt(g/cm3) apskaičiuojamas pagal �ią formulę:

21dSt mm

mv

−⋅

=ρ

ρ ; (5.1)

čia m � sauso �virg�do (skaldos) masė, g; m1 − įmirkyto �virg�do (skaldos) masė ore, g; m2 − įmirkyto �virg�do (skaldos) masė vandenyje, g; ρv � vandens tankis (1 g/cm3).

53

Nustačius ir apskaičiavus stambaus u�pildo piltinį ir u�pildo dalelių tankį naudojantis 4.2 formule galima apskaičiuoti stambaus u�pildo tu�tymėtumą.

5.3. �virg�do (skaldos) granuliometrinės sudėties

nustatymas Metodo esmė. U�pildo granuliometrinė sudėtis nustatoma pagal liekanas ant sietų, susidariusios sijojant sausą u�pildą per standartinių sietų rinkinį. Naudojama įranga ir priemonės: d�iovinimo spinta; sietai su apskritomis arba kvadratinėmis akelėmis; svarstyklės.

Ekvivalenti�ki sietai su apskritomis ir kvadratinėmis akutėmis

Apskritųjų akučių skersmuo, mm 1,25 2,5 5 20 40 70 Kvadratinių akučių kra�tinės ilgis, mm 1 2 4 16 31,5 63

Bandymo eiga. Bandinio masė parenkama pagal stambaus u�pildo dalelių did�iausią dydį. Kai bandinio Dmax yra 63(70), imamas 40 kg bandinys; kai Dmax yra 32,5(40), tai - 20 kg; kai Dmax yra 16(20), tai - 10 kg; kai Dmax yra 8(10) tai - 5 kg ir kai Dmax yra 4(5), tai - 1 kg.

Bandymo eiga tokia pati, kaip ir tiriant smėlį, tik naudojamas kitoks sietų rinkinys. Dalinės liekanos apskaičiuojamos pagal 4.3 formulę, i�biros − pagal 4.4. formulę.

5.4. �virg�do (skaldos) drėgnio nustatymas

Metodo esmė: �virg�do (skaldos) drėgnis nustatomas pagal drėgno u�pildo masės suma�ėjimą jį i�d�iovinus. Naudojama įranga ir priemonės: svarstyklės; d�iovinimo spinta; metalinis indas u�pildui d�iovinti. Bandymo eiga. Bandinio masė priklauso nuo stambaus u�pildo maksimalaus dalelių dyd�io. Jeigu u�pildo dalelių Dmax yra 63(70), tai

54

bandinio masė yra 5 kg; kai Dmax − 31,5(40), tai � 2,5 kg; jei Dmax − 16(20), tai � 1,5 kg ; kai Dmax − 8(10), tai � 1 kg. Paimtas bandinys d�iovinamas 110±5 oC temperatūroje.

Kiekvieno bandinio drėgnis W (%) apskaičiuojamas pagal 4.6 formulę.

5.5. �virg�do (skaldos) vandens įgeriamumo nustatymas Metodo esmė: �virg�do (skaldos) įgeriamumas nustatomas įmirkant u�pildą vandenyje ir apskaičiuojant įgerto vandens kiekį. Naudojama įranga ir priemonės: svarstyklės; d�iovinimo spinta; metalinis indas u�pildui laikyti. Bandymo eiga. �virg�do (skaldos) bandinio masė priklauso nuo u�pildo dalelių maksimalaus dyd�io. Bandinio masė parenkama taip pat, kaip darant 5.4 bandymą. I�d�iovintas �virg�do (skaldos) bandinys (110±5) oC temperatūroje merkiamas į vandenį. Vandens sluoksnis vir� bandinio turi būti ne plonesnis kaip 2 cm. Bandinys laikomas vandenyje 48 h. Po to i�imamas i� vandens ir pasveriamas bei apskaičiuojama �virg�do (skaldos) vandens įgeriamumas Wi ,% pagal �ią formulę:

100ii ⋅−=

mmmW ; (5.2)

čia m � sauso �virg�do (skaldos) bandinio masė, g; mi � įmirkyto �virg�do (skaldos) bandinio masė, g. 5.6. �virg�do (skaldos) stiprumo nustatymas

Metodo esmė: Sutrupėjimo laipsnio įvertinimas gniu�dant bandinį standartiniame cilindre nustatyto didumo jėga. Naudojama įranga ir priemonės: 100 � 500 kN galios hidraulinis presas; standartiniai 75 ir 150 mm skersmens cilindrai; laboratorinių u�pildų trupintuvas; svarstyklės; standartiniai sietai; d�iovinimo spinta

55

Bandymo eiga. Pagal skaldos (�virg�do) frakciją parenkamas cilindro skersmuo ir bandinio masė (jei frakcija 4/8 (5/10), bandymo cilindro skersmuo 75 mm ir bandinio masė 500 g; jei frakcija 8/16 (10/20), bandymo cilindro skersmuo 150 mm ir bandinio masė 4000 g; jei frakcija 16/32 (20/40), bandymo cilindro skersmuo 150 mm ir bandinio masė 4000 g). Paruo�tas bandinys pilamas į cilindrą i� 50 mm auk�čio taip, kad i�lyginus u�pildo pavir�ių jis būtų 15 mm �emiau vir�utinės cilindro briaunos. Tada į cilindrą ant u�pildo įstatomas stūmoklis (plun�eris). Cilindras su stūmokliu dedamas ant apatinės preso plok�tės. Skalda (�virg�das) gniu�doma 1 � 2 kN/s intensyvumu, kol pasiekiama 50 kN jėga, veikianti 75 mm skersmens cilindrą arba 200 kN jėga, veikianti 150 mm skersmens cilindrą. Po to bandiniai sijojami per sietą, kurio akutės 4 kartus ma�esnės u� frakcijos apatinio sieto akutes. 4/8 (5/10) mm frakcija sijojama per sietą, kurio akučių matmuo 1(1,25) mm; 8/16 (10/20) mm vidurinioji frakcija per sietą, kurių akučių matmuo 2(2,5) mm; 16/32 (20/40) mm stambiausioji frakcija per sietą, kurių akučių matmuo 4(5) mm. Skalumas Msk (%) apskaičiuojamas pagal �ią formulę:

1001sk ⋅−=

mmmM ; (5.3)

čia m � gniu�dyto bandinio masė, g; m1 � liekanos ant kontrolinio sieto, persijojus gniu�dytą bandinį masė, g. U�pildo, sudaryto i� dviejų ar daugiau frakcijų, skalumo rodiklis Msk apskaičiuojamas pagal svertinį skalumo rodiklį

321

33sk322sk211sk1sk aaa

aMaMaMM++

++= ; (5.4)

Naudojama ir kita lygtis:

56

i21

iiski22sk11sk1sk fff

fMfMfMM+⋅⋅⋅++

+⋅⋅⋅++= ; (5.5)

čia Msk � vidutinis frakcijos mi�inio skalumo rodiklis,%; M1sk⋅⋅⋅ Misk � kiekvienos frakcijos skalumo rodiklis, %; f1⋅⋅⋅fi - kiekvienos frakcijos masės dalis mi�inyje, %. 5.7. Molio ir dulkio kiekio �virg�de (skaldoje) nustatymas Metodo esmė: �virgdo (skaldos) masės suma�ėjimo nustatymas nuplovus nuo jo molio, dulkio daleles ir kitas i�plaunamąsias priemai�as. Naudojama įranga ir priemonės: plovimo indas; d�iovinimo spinta; svarstyklės, medinis strypas. Bandymo eiga. Bandinio masė parenkama pagal u�pildo dalelių dydį. Jeigu Dmax � 4(5), imamas 0,5 kg masės bandinys; jei Dmax � 8(10), imama 2 kg; jei Dmax � 10(20), imama 3,5 kg; jei Dmax � 32(40), imama 5 kg; jei Dmax � 63(70), imama 10 kg. Bandymui atlikti naudojamas plovimo indas pana�us į indą, pavaizduotą 11 pav. (smulkiam u�pildui), bet jo skersmuo 230 mm, o auk�tis 350 mm. Eiga tokia pat kaip 4.5 bandymo, o molio ir dulkio kiekis apskaičiuojamas naudojantis 4.7 formule. 5.8. Organinių priemai�ų kiekio �virg�de(skaldoje) nustatymas Metodo esmė: Organinių priemai�ų (puvenų ir kt.) kiekis nustatomas pagal natrio �armo tirpalo, u�pilto ant �virg�do (skaldos), nusida�ymo intensyvumą. Naudojama įranga ir priemonės: svarstyklės; graduoti stikliniai cilindrai; vandens vonelė; 3% natrio �armo tirpalas; etaloninis spalvotas tirpalas arba spalvotas etalonas. Bandymo eiga. Bandymas atliekamas su smulkesniais kaip 8 mm dalelių dyd�io u�pildais. �virg�do (skaldos) organinių priemai�ų kiekis nustatomas taip kaip apra�yta 4.6 poskyryje.

57

Rezultatai 24 lentelė. �virg�do (skaldos) piltinio tankio tyrimo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas

Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai

1 2 3

Tu�čio indo masė m, g Indo su �virg�do (skaldos) bandiniu masė

m1, g

Indo tūris

V, cm3

�virg�do (skaldos) piltinis tankis ρpSt , g/cm3 Vidurkis ρpSt vid, g/cm3 25 lentelė. �virg�do (skaldos) dalelių tankio nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2

Sauso �virg�do (skaldos) masė m, g Įmirkyto �virg�do (skaldos) masė ore

m1, g

Įmirkyto �virg�do (skaldos) masė vandenyje

m2, g

�virg�do (skaldos ) dalelių tankis ρd St, g/cm3 Vidurkis

ρd St vid , g/cm3

26 lentelė. �virg�do (skaldos) drėgnio nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2

�virg�do (skaldos) bandinio masė m, g I�d�iovinto �virg�do (skaldos) bandinio masė

m1, g

�virg�do (skaldos) drėgnis W, %

58

27 lentelė. �virg�do (skaldos) granuliometrinės sudėties nustatymo rezultatai Sieto akelių dydis, mm

�virg�do (skaldos) liekana ant sieto mi, g

Dalinė liekana ai, %

Suminė liekana Ai, %

I�bira, %

63 (70) 31,5 (40) 16 (20) 8 (10) 4 (5) 2 (2,5) Masė P ant sieto dugno, g Bandinio masė m, g Σmi+ P 100[m-(Σmi+ P)/m]<1%

Pastabos

13 pav. �virg�do (skaldos) granuliometrinė sudėtis

59

28 lentelė. �virg�do (skaldos) vandens įgeriamumo nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2

Sauso �virg�do (skaldos) bandinio masė

m, g

Įmirkusio vandenyje �virg�do (skaldos) bandinio masė

mi, g

�virg�do (skaldos) įgeriamumas Wi , % 29 lentelė. �virg�do (skaldos) skalumo nustatymo rezultatai

Bandymai 4/8(5/10) 8/16(10/20) 16/32 (20/40)

Rodiklio pavadinimas

Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai

1 2 1 2 1 2

Gniu�dyto bandinio masė

m, g

�virg�do (skaldos) liekana ant sieto

m1, g

�virg�do (skaldos) skalumo rodiklis

Msk, %

Vidurkis

30 lentelė. Molio ir dulkio kiekio �virg�de (skaldoje) nustatymas

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2

�virg�do (skaldos) masė prie� bandymą

m, g

�virg�do (skaldos) masė po bandymo

m1, g

Molio ir dulkio kiekis M, %

60

I�VADA. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Kontroliniai klausimai 1. I�vardykite svarbiausius stambius u�pildus? 2. Kokios svarbiausios stambiųjų u�pildų savybės? 3. Pateikite �virg�do (skaldos) dalelių tankio ir piltinio tankio vertes. Palyginkite jas. 4. Kokie keliami reikalavimai �virg�dui (skaldai), kad jis būtų tinkamas u�pildas betonams?

LABORATORINIS DARBAS Nr. 6

MINERALINIŲ PORINGŲJŲ U�PILDŲ TYRIMAS

�iai grupei priskiriami natūralieji poringieji u�pildai i� pemzos, vulkaninio tufo, poringųjų karbonatinių ir kitų uolienų bei dirbtiniai, gaunami perdirbant gamtines uolienas arba pramonės atliekas, pvz.: keramzitas, agloporitas, perlitas ir pan. Keramzitinis �virg�das gaunamas degant granules, pagamintas i� lengvai lydaus molio. Tai lengvas ir stiprus u�pildas, kurio piltinis tankis 250 �800 kg/m3. Sukepusi luobelė, dengianti granulę, lemia didelį granulės stiprumą. Degant (iki 1200 oC) lengvai lydūs moliai pereina į piroplastinę būseną ir i�sipučia dėl dujinių produktų i�siskyrimo kiekvienoje granulėje. Jie susidaro dėl molio mineralų dehidratavimo ir organinių priemai�ų i�degimo. Keramzitas, pasi�ymintis stiprumu ir lengumu, yra vienas i� pagrindinių poringų u�pildų rū�ių. Keramzitinis smėlis (grūdeliai iki 4 (5) mm) gaunamas gaminant keramzitinį �virg�dą (nedideliais kiekiais), taip pat degant molio granules pakibusiame sluoksnyje, smulkinant stambias keramzitinio �vyro granules.

61

I�pūstas perlitas gaminamas degant vandens turinčias vulkanines uolienas (perlitus ir pan.). 950 � 1200 oC temperatūroje i�siskiria vanduo ir perlito tūris padidėja 10 � 20 kartų. I�pūstas perlitas naudojamas lengvųjų betonų ir termoizoliacinių gaminių gamyboje. I�pūstas vermikulitas − poringa biri med�iaga, gaunama degant vandens turinčius �ėručius. �is u�pildas naudojamas termoizoliacinio lengvojo betono gamybai. Agloporitas gaminamas aglomeruojant molio turinčias �aliavas ardyniniame aglomeratoriuje. Degant įmai�ytam kurui �aliavų granulės aglomeruojasi į korytą luitą. Po to luitai trupinami ir frakcionuojami. Akmens anglis i�dega, o �aliavos dalelės sukepa. Naudojama lengvai lyd�ios molio ir lioso uolienos, taip pat gamybos atliekos. Agloporitas gali būti gaminamas kaip smėlis, skalda ar �virg�das.

Gali būti ir kitokių lengvųjų u�pildų: granuliuotas metalurginis �lakas, kuro atliekos (kuro �lakai ir pelenai) ir pana�iai.

Pagal dalelių formą stambieji poringieji u�pildai skirstomi į �virg�dą ir skaldą ( dalelės 4 (5) � 31,5 (40) mm) bei smėlį (dalelės ne didesnės kaip 4 (50 mm). Skaldą ir �virg�dą skirsto į frakcijas � 4 (5) � 8 (10), 8 (10) � 16 (20), 16 (20) � 31,5 (40) mm.

Pagal tankį poringiesiems u�pildams priskiriamos tam tikros markės: 250 �1100.

Poringojo u�pildo stipris nustatomas pagal standartinę metodiką gniu�dant plieniniame cilindre ir pagal stiprį jam priskiriama tam tikra markė.

Lengvųjų betonų tankio, �ilumos laidumo, stiprumo bei cemento sunaudojimo rodikliai tinkamiausiai suderinami tada, kai poringojo u�pildo dalelės tolygiai pasiskirsto visame betono tūryje ir poringojo u�pildo kiekis yra did�iausias. �iuo atveju cemento akmens, kuris yra lengvojo betono sunkioji dalis, kiekis bus ma�esnis o armatūra bus apsaugota nuo korozijos. Geriausiai betoną u�pildyti poringuoju u�pildu galima tik teisingai parinkus smulkaus ir stambaus poringojo u�pildo mi�inį bei naudojant technologinius veiksnius (tankinimo intensyvumą, plastifikatorius ir pan.).

62

6.1. Mineralinio poringojo u�pildo piltinio tankio nustatymas Metodo esmė: Mineralinio poringojo u�pildo piltinis tankis nustatomas sveriant sausą u�pildą standartiniame �inomo tūrio inde. Naudojama įranga ir priemonės: standartinių matavimo indų (1 l, 2 l, 3 l, 5 l ir 10 l) komplektas; svarstyklės; d�iovinimo spinta; metalinė liniuotė. Bandymo eiga. Mineralinio poringojo u�pildo bandinio tūris imamas pagal u�pildų frakcijos stambumą. 0/4 frakcijos bandinio tūris 1,5 l (ma�iausias matavimo indo tūris 1 l ); 4/8 frakcijos bandinio tūris 3 l (ma�iausias matavimo indo tūris 2 l); 8/16 frakcijos bandinio tūris 6,5 l (ma�iausias matavimo indo tūris 5 l); 16/31,5 frakcijos bandinio tūris 12 l (ma�iausias matavimo indo tūris 10 l). Bandiniai prie� bandymą i�d�iovinami (110±5) oC temperatūroje.

�is bandymas atliekamas taip pat kaip 4.1 bandymas. Tik imama skirtinga bandinio masė pagal u�pildo dalelių Dmax. Piltinis tankis apskaičiuojamas pagal 3.3 formulę. 6.2. Mineralinio poringojo u�pildo dalelių tankio nustatymas Metodo esmė. Mineralinio poringojo u�pildo dalelių tankis nustatomas pagal tam tikro masės sauso u�pildo dalelių tūrį, kuris nustatytas hidrostatinėmis svarstyklėmis. Įranga ir naudojamos priemonės: hidrostatinės svarstyklės su perforuotu arba tinkliniu indu u�pildams supilti; svarstyklės; d�iovinimo spinta; sietai. Bandymo eiga. Bandiniai i�d�iovinami (110±5 ) oC temperatūroje ir atau�inami. Sausas perforuotas indas su dangteliu u�pildams prispausti pasveriamas ore ir vandenyje (hidrostatinėmis svarstyklėmis). Į i�d�iovintą indą supilamas 1 l tiriamųjų u�pildų bandinys ir pasveriamas. Indas su u�pildu palengva panardinamas į vandenį ir vandenyje pakratomas, kad nuo u�pildų pasi�alintų oras. Indas su bandiniu panardinamas tiek, kad vir� jo būtų ne plonesnis kaip 2 cm storio vandens sluoksnis ir jame laikomas 1 h. Po to indas su u�pildais

63

pasveriamas hidrostatinėmis svarstyklėmis. Vėliau indas su u�pildais i�traukiamas i� vandens ir 10 min palaikius ore pasveriamas. U�pildų dalelių tankis ρd g/cm3 apskaičiuojamas naudojantis �ia formule :

2415

13d mmmm

mm+−−

−=ρ ; (6.1)

čia m1 � indo masė ore, g; m2 � indo masė vandenyje, g; m3 � indo su sausu bandiniu masė ore, g; m4 � indo su įmirkytu bandiniu masė vandenyje, g; m5 � indo su įmirkytu bandiniu masė ore, g. 6.3. Poringojo u�pildo savitojo tankio nustatymas Metodo esmė. Poringojo u�pildo savitasis tankis nustatomas pagal tam tikros masės sauso poringojo u�pildo tūrį piknometre. Įranga ir naudojamos priemonės: piknometras; stiklinis piltuvėlis; svarstyklės; ketinė arba porcelianinė grūstuvė; eksikatorius; d�iovinimo spinta; smėlio arba vandens vonia; sietai 1 mm ir 4 mm akutėmis (arba 1,25 mm ir 5 mm apvaliomis akutėmis). Bandymo eiga. Bandinys susmulkinamas iki 1 mm ir persijojamas per 1 mm sietą. Paimama 30 g med�iagos, kuri susmulkinama ir persijojama per 008 (arba 009) sietą. Milteliai i�d�iovinami (110±5) oC temperatūroje ir atau�inami. Atsveriama 10 g u�pildo miltelių, jie supilami į piknometrą, įpilama distiliuoto vandens. Toliau bandymas atliekamas taip, kaip apra�yta 4.2 poskyryje. Poringojo u�pildo savitasis tankis apskaičiuojamas pagal 4.1. formulę. 6.4. Mineralinio poringojo u�pildo granuliometrinės sudėties nustatymas Metodo esmė. Poringojo u�pildo granuliometrinė sudėtis nustatoma pagal liekanas ant sietų sijojant sausą u�pildą per standartinių sietų rinkinį.

64

Naudojama įranga ir priemonės: d�iovinimo spinta; sietai su apskritomis arba kvadratinėmis akutėmis; svarstyklės. Bandymo eiga. Bandinio tūris parenkamas pagal u�pildo dalelių maksimalų dydį. Jeigu u�pildo dalelių Dmax yra 31,5, tai bandinio tūris � 20 l; kai Dmax � 16, tai tūris 10 l; kai Dmax � 8, tai tūris 5 l; kai Dmax � 4, tai tūris 2 l.

Bandinys sijojamas per standartinių sietų kolonėlę dalimis, kad med�iagos sluoksnis būtų ne storesnis kaip 1/3 kra�telio auk�čio. Sijoti baigiama, kai per sietą po kelių krestelėjimų u�pildo dalelės nebebyra. Sijojimo trukmė turi nevir�yti 15 min. Dalinės liekanos apskaičiuojamos pagal 4.3. formulę, i�biros pagal 4.4. formulę. 6.5. Mineralinio poringojo u�pildo drėgnio nustatymas Metodo esmė: U�pildo drėgnis nustatomas pagal drėgno u�pildo masės suma�ėjimą jį i�d�iovinus iki pastovios masės. Naudojama įranga ir priemonės: svarstyklės; d�iovinimo spinta; metalinė vonelė; eksikatorius. Bandymo eiga. Imama 2 l arba 3 l mineralinio poringojo u�pildo ir padalijama į 3 arba 2 bandinius. Bandinys supilamas į �inomos masės d�iovinimo vonelę, pasveriamas, i�d�iovinamas (110±5) oC temperatūroje ir atau�inamas. Bandinio drėgnis W (%) apskaičiuojamas pagal formulę:

1001

⋅−−

=o

o

mmmm

W ; (6.2)

čia mo � vonelės masė, g; m � drėgno bandinio ir vonelės masė, g; m1 � sauso bandinio ir vonelės masė, g.

65

6.6. Mineralinio poringojo u�pildo vandens įgėrio nustatymas Metodo esmė: Mineralinio poringo u�pildo vandens įgėrio nustatymas per tam tikrą laiką. Naudojama įranga ir priemonės: svarstyklės; d�iovinimo spinta; sietas su 4 mm akutėmis; perforuotas arba tinklinis indas. Bandymo eiga. Bandinys supilamas į perforuotą indą ir lėtai įmerkiamas į vandenį, kelis kartus krestelima, kad oras pasi�alintų nuo u�pildo dalelių. Indas su bandiniu vandenyje laikoma 1 h. I�trauktas i� vandens indas 10 min laikomas pakabintas. I� indo bandinys i�pilamas ir pasveriamas. Vandens įgėris WI (%) apskaičiuojamas naudojantis �ia formule:

100ii ⋅−=

mmmW ; (6.3)

čia m � sauso bandinio masė, g; mi � įmirkyto bandinio masė, g. 6.7 . Mineralinio poringojo u�pildo stiprio cilindre nustatymas Metodo esmė: Minimalios apkrovos, suardančios bandinį, nustatymas. Naudojama įranga ir priemonės: hidraulinis (50-250) kN galios presas; standartinis cilindras; svarstyklės; d�iovinimo spinta; standartiniai sietai; metalinė liniuotė; samtelis. Bandymo eiga. Paimama 6 l bandomosios u�pildų frakcijos, kuri buvo naudojama piltiniam tankiui nustatyti, ir i�d�iovinama (110±5) oC temperatūroje. Pasveriama 2 l i�d�iovintos bandomosios frakcijos u�pildų ir supilama į cilindrą i� 100 mm auk�čio. Pavir�ius nulyginamas metaline liniuote. Ant pripildyto cilindro pastatomas antdėklas ir į jį įstatomas stūmoklis. �ymė ant stūmoklio turi sutapti su andėklo vir�umi. U�pildų likutis, netilpęs į cilindrą, pasveriamas.

66

U�pildų ir likučio masių skirtumą dalijant i� cilindro tūrio (1770 cm3) apskaičiuojamas bandomosios frakcijos piltinis tankis cilindre. Cilindras su stūmokliu statomas ant preso apatinės plok�tės, centre, ir u�pildai per stūmoklį spaud�iami tiek, kad stūmoklis į cilindrą būtų įspaustas 20 mm � iki antros �ymės. U�pildų frakcijos stipris cilindre fcil N/mm2 apskaičiuojamas taip:

AFf =cil ; (6.4)

čia F � preso skalės rodmenys, N, A � cilindro skerspjūvio plotas (17700 mm2). Rezultatai

31 lentelė. Mineralinio poringojo u�pildo piltinio tankio tyrimo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2 3

Tu�čio indo masė m, g Indo su mineraliniu poringuoju u�pildu bandinio masė

m1, g

Indo tūris V, g/cm3 Mineralinio poringojo u�pildo piltinis tankis

ρp mpu , g/cm3

Vidurkis ρp m,pu vid, g/cm3

67

32 lentelė. Mineralinio poringojo u�pildo dalelių tankio nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2

Sauso mineralinio poringojo u�pildo masė

m, g

Įmirkyto mineralinio poringojo u�pildo masė ore

m1, g

Įmirkyto mineralinio poringojo u�pildo masė vandenyje

m2, g

Mineralinio poringojo u�pildo dalelių tankis

ρd mpu , g/cm3

Vidurkis

ρd mpu vid , g/cm3

33 lentelė. Mineralinio poringojo u�pildo savitojo tankio nustatymas

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2

Piknometro su u�pildu masė m, g Tu�čio piknometro masė m1, g Piknometro su vandeniu masė m2, g Piknometro su u�pildu ir vandeniu masė

m3, g

Mineralinio poringojo u�pildo savitasis tankis

ρ s mpu , g/cm3

Vidurkis ρ s mpu vid, g/cm3

68

34 lentelė. Mineralinio poringojo u�pildo granuliometrinės sudėties nustatymo rezultatai Sieto akelių dydis, mm

Mineralinio poringojo u�pildo liekana ant sieto mi, g

Dalinė liekana ai, %

Suminė liekana Ai, %

I�bira Bi, %

31,5 (40) 16 (20) 8 (10) 4 (5) 2 (2,5) 1 (1,25) Masė P ant sieto dugno, g Bandinio masė m, g Σmi+ P 100[m-(Σmi+ P)/m]<1%

Pastabos

Pastaba.. Jei u�pildas stambus. Jei u�pildas smulkus kaip smėlis, jo granuliometrinė sudėtis nustatoma kaip smulkiam u�pildui (21 lentelė). 35 lentelė. Mineralinio poringojo u�pildo drėgnio nustatymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2

Vonelės masė mo, g Drėgno mineralinio poringojo u�pildo su vonele masė

m, g

Sauso mineralinio poringojo bandinio su vonele masė

m1, g

Mineralinio poringojo u�pildo drėgnis

W, %

69

36 lentelė. Mineralinio poringo u�pildo įgėrio nustatymo rezultatai Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir

matavimo vienetai 1 2 I�d�iovinto mineralinio poringojo u�pildo bandinio masė

m, g

Įmirkyto (1 h) mineralinio poringojo u�pildo bandinio masė

m1, g

Mineralinio poringojo u�pildo įgėris

Wį, %

37 lentelė. Mineralinio poringojo u�pildo gniu�dant cilindre bandymo rezultatai

Bandiniai Rodiklio pavadinimas Rodiklio �ymuo ir matavimo vienetai 1 2

I�d�iovinto mineralinio poringojo 2 l bandinio masė

m1, g

Poringojo u�pildo likutis m2, g Mineralinio poringojo u�pildo masė cilindre

m, g

Mineralinio poringojo u�pildo piltinis tankis

ρp mpu , g/cm3

Gniu�domojo mineralinio poringojo u�pildo apkrova

F, N

Cilindro skerspjūvio plotas A, mm2 Stipris gniu�dant cilindre fcil,, N/mm2 Vidutinis stipris gniu�dant cilindre fcil v, N/mm2 I�VADA. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Kontroliniai klausimai 1. I�vardykite kai kuriuos mineralinius poringuosius u�pildus. 2. Kokios svarbiausios mineralinių poringųjų u�pildų savybės ?

70

Literatūra 1. LST 1472:1997 Neorganinės ri�amosios med�iagos. Klasifikacija. Bendrieji techniniai apibrė�imai 2. LST 1476.2:1997 Betono ir skiedinio u�pildai. Bandymo metodai. Piltinio tankio, dalelių tankio ir savitojo tankio nustatymas 3. LST 1476.3:1997 Betono ir skiedinio u�pildai. Bandymo metodai. Granuliometrinės sudėties nustatymas 4. LST 1476.5:1997 Betono ir skiedinio u�pildai. Bandymo metodai. Drėgnumo ir vandens įgeriamumo nustatymas 5. LST 1476.7:1997 Betono ir skiedinio u�pildai. Bandymo metodai. Stiprumo nustatymas 6. LST 1476.9:1997 Betono ir skiedinio u�pildai. Bandymo metodai. Molio, dulkio ir organinių priemai�ų kiekio nustatymas 7. LST 1576.1:1999 Betono ir skiedinio u�pildai. Mineraliniai poringieji u�pildai. Bandymo metodai 8. LST 1576:1999 Betono ir skiedinio u�pildai. Mineraliniai poringieji u�pildai. Techniniai reikalavimai 9. LST EN 196 � 3:2000 Cementas. Bandymo metodai 3 dalis. Ri�imosi trukmės ir tūrio pastovumo nustatymas 10. LST ENV 196 � 4 :2000 Cementas 2 dalis. Atitikties nustatymas 11.LST EN 197 � 1 :2000 Cementas 1 dalis. Įprastinės cementų sudėties techniniai reikalavimai ir atitikties nustatymas 12. LST EN 196-6:1996. Cementas. Bandymo metodai. Smulkumo nustatymas. 13. ГОСТ 23789. Вяжущие гипсовые. Методы испытания. 14. ГОСТ 22688. Известь строительная. Методы испытания. 15. A. Gailius, D. Daunoravičiūtė. Statybinės keramikos tyrimai. Vilnius: Technika, 1998. 20 p. 16. V. Stanaitis ir kt. Med�iagotyra. Laboratoriniai darbai. Vilnius: Technika, 2000. 68 p. 17. A. A. Navickas ir kt. Med�iagotyros ir statybinių med�iagų laboratoriniai darbai. Kaunas : Technologija, 2001.109 p.