POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

LABORATORIUM Z PRZEDMIOTU

BUDOWNICTWO I KONSTRUKCJE INŻYNIERSKIE

SPRAWOZDANIE Nr 2

Temat ćwiczenia: BADANIE SPOIW GIPSOWYCH I ZAPRAW CEMENTOWYCH

Prowadzący: Wykonał:

Data wykonania ćwiczenia

Data oddania sprawozdania

Pierwsza część ćwiczenia: badanie zapraw cementowych

Cele:

Celem wykonywanych przez nas czynności było zbadanie praktyczne zapraw cementowych. W laboratorium poznaliśmy i korzystaliśmy z niezbędnych do wykonania ćwiczenia i pomiaru -urządzeń. Wykonywaliśmy zaprawy o określonym składzie, dzięki czemu mogliśmy zbadać zaprawy pod kątem konsystencji, gęstości i składu.

Teoria:

Beton to sztuczny kamień, otrzymywany przez związanie i stwardnienie zagęszczonej mieszaniny materiału wiążącego i kruszywa. Spośród materiałów wiążących używanych do betonów największe zastosowanie mają spoiwa mineralne, szczególnie cementy. Cementy dzielimy na dwie grupy:

- cementy powszechnego użytku;

- cementy specjalne.

Skład mieszanki betonowej dobiera się na podstawie analiz laboratoryjnych i obliczeń (receptura betonu), tak aby otrzymać beton o oczekiwanej wytrzymałości, odporności na działanie czynników zewnętrznych (np. o odpowiedniej ścieralności, wodoszczelności, kwasoodporności, żaroodporności, izolacyjności cieplnej).

Bardzo ważne jest przechowywanie cementu, najlepiej przechowywac je w miejscach, w których nie występuje wilgoć. Cement wraz z czasem staje się coraz gorszy, dlatego ważne jest, aby zużyć go jak najszybciej. W naszym doświadczeniu użyliśmy cementu normowego: cement portlandzki, CEM I 32.5R

Do końcowego wiązania mieszankę składników nazywamy mieszanką betonowa. Mieszaninę spoiwa z wodą tworzy zaczyn. Po dodaniu do zaczynu kruszywa ( w ćwiczeniu używaliśmy piasku normowego: piasek normowy CEN PN-EN 196-1),zaczyn zaczyna twardnieć i tworzy beton.

Opis urządzeń potrzebnych do wykonania ćwiczenia:

- Urządzenie służące do wykonania zaprawy - jest to urządzenie, które automatycznie miesza składniki zaprawy w sposób normowy: w określonym czasie i w określonych proporcjach. W skład tego urządzenia wchodzą: miska ,mieszadło , cześć nieruchoma oraz dozownik składników.

-Metalowy stożek, służący do badania konsystencji betonu, który spuszczaliśmy z górnej warstwy betonu i mierzyliśmy jego zagłębienie.

-Aparat Vicata- Przyrząd do badania konsystencji zaprawy betonowej. Składa się on z metalowego bolca poruszającego się w płaszczyźnie pionowej swobodnie po zwolnieniu dźwigni. Wielkość jego przemieszczenia odczytuje się z podziałki na ramieniu. Głębokość, na jaką zanurzył się on w zaprawie świadczy o jej konsystencji

- urządzenie służące do wytrząsania zapraw cementowych- składa się z trzech beleczek pozwalające pozbyć się pęcherzyków powietrza.

Przebieg ćwiczenia:

a) wykonanie zaprawy normowej w odpowiednim urządzeniu do przygotowania zaprawy

Zaprawa normowa składała się z :

- piasek normowy CEN PN-EN 196-1, waga netto 1350 ± 5 [g]

- cement portlandzki CEM I 32.5 R, waga 450 [g]

- woda: 225 [cm³]

- w/c = 0.50

Na początku do naczynia została wlana woda następnie cement. Połączony cement i wodę ustawiamy na wolne mieszanie, trwa to około 30 sekund. Przez następne 30 sekund dozowany jest piasek do naczynia i włączają się szybsze obroty mieszania składników w naczyniu. Po upływie około 60 sekund mieszanie zatrzymuje się - jest to czas na zgarnięcie piasku ze ścianek naczynia do środka( do 90 sekund). Następnie włącza się szybkie mieszanie, które trwa 90 sekund.

Badanie konsystencji otrzymanej zaprawy odbywa się metodą mniej dokładna, w której metalowy stożek jest wypuszczany z ręki, a zagłębienie mierzymy linijką. W celu otrzymania większej dokładności pomiar wykonujemy kilka razy. Drugą metodą bardziej dokładną jest badanie otrzymanej zaprawy za pomocą Aparat Vickat'a. 90 g trzpień urządzenia zanurza się w świeżej zaprawie, która wcześniej została nałożona po brzegi do nawilżonego pojemnika i wygładzona.

W celu określenia klasy cementu szykujemy 3 beleczki w wymiarze4x4x16 po 320 g. Następnie napełniamy formę zaprawą i wstawiamy do urządzenia wytrząsającego w celu usunięcia pęcherzyków powietrza. Jeżeli na powierzchni pokazuje się woda przestajemy wstrząsać, ścinamy i wygładzamy wypływającą zaprawę. Tak wykonane próbki pozostawimy na 28 dni, po których wykonamy badania wytrzymałościowe otrzymanych próbek.

Obliczenia dla zaprawy normowej

Zagłębienie stożka w zaprawie- Metoda polowa (wyniki odczytane po 10 sekundach):

1.70 mm

2.70 mm

3.72 mm

średnia:70.67 mm

Zagłębienie bolca aparatu Vickat'a - Metoda laboratoryjna :

1.odczyt ze sworzni :85 mm odczyt przez okular: 42.6 mm

2. odczyt ze sworzni: 72 mm odczyt przez okular: 55,5 mm

Różnica ze sworzni :13 mm Różnica przez okular : 13.1 mm

b) badanie zapraw cementowych wykonanych przez oba zespoły

Badanie zaprawy cementowej C:P 1:3 zespół 1

Skład:

-piasek : 3975 g

-cement CEM I 32,5R( portlandzki popiołowy rok 2005 ): 1550 g

-woda : 770 g

czyli → W/C = 770/1550 = 0,49

Konsystencja (metodą opadu stożka)- Metoda polowa ( wyniki odczytane po 10 sekundach ):

1.55mm

2 60 mm

3.58mm

Średnia : 57,66 mm

Konsystencja (metodą bolca aparatu Vickat'a )- Metoda laboratoryjna :

1.odczyt ze sworzni : 105 mm odczyt przez okular : 22 mm

2. odczyt ze sworzni: 98 mm odczyt przez okular : 29 mm

Różnica ze sworzni :7 mm Różnica przez okular : 7 mm

Gęstość zaprawy:

- teoretyczna waga składników: 4,426+1,023+0,650 = 6,099 kg

- masa naczynia (m₂): 9,8 kg

- masa naczynia z zaprawa (m₁) : 15,85 kg

-otrzymana masa składników po zmieszaniu : 15,85 -9,8 = 6,05kg

- objętość zaprawy (V) : 2,95 dm³

-gęstość objętościowa (ρ₀) :

ρ_{0= 6,05/2,95=2,05}

Badanie zaprawy cementowej C:P 1:5 grupa 2

Skład:

-piasek : 4426 g

-cement CEM II / B-V 32,5R( portlandzki popiołowy rok 2007 ): 1023 g

-woda : 650 g

czyli → W/C = 650/1023 = 0,64

Konsystencja (metodą opadu stożka)- Metoda polowa ( wyniki odczytane po 10 sekundach ):

1.44 mm

2 45 mm

3.44mm

Średnia : 44,33 mm

Konsystencja (metodą bolca aparatu Vickat'a )- Metoda laboratoryjna :

1.odczyt ze sworzni : 98 mm odczyt przez okular : 30 mm

2. odczyt ze sworzni: 90 mm odczyt przez okular : 37,5 mm

Różnica ze sworzni :8 mm Różnica przez okular : 7,5 mm

Gęstość zaprawy:

- teoretyczna waga składników: 3,975+1,550+0,770 = 6,295 kg

- masa naczynia (m₂): 9,8 kg

- masa naczynia z zaprawa (m₁) : 16,095 kg

-otrzymana masa składników po zmieszaniu : 15,7 -9,8 = 5,9kg

- objętość zaprawy (V) : 3,19 dm³

-gęstość objętościowa (ρ₀) :

Wnioski:

Największą wartość zagłębienia stożka pomiarowego zaobserwowano dla zaprawy normowej, a najmniejszą dla zaprawy zespołu2. Na konsystencję zaprawy ma wpływ wartość w/c (im więcej wody, tym rzadsza zaprawa), a także rodzaj kruszywa użytego do wykonania zaprawy. Zaprawa, do której użyto piasku kopanego jest bardziej gęsta. Może to wynikać z faktu, że piasek kopany zawiera też części pylaste i ma zróżnicowaną frakcję, a tym samym jest kruszywem niższej klasy.

Zaprawa zespołu2 ma mniejsza gęstość, niż zaprawa zespołu1. Ponieważ masy poszczególnych składników obu zapraw są różne,jak również rodzajem dobranego cementu. Jednocześnie można zauważyć, że przy zastosowaniu wiekszej ilości piasku zaprawa jest mniej wydajna i tym samym mniej ekonomiczna.

Druga część ćwiczenia: Badanie Spoiw Gipsowych

Cele:

Celem wykonywanego przez nas ćwiczenia było określenie, po jakim czasie gips zacznie wiązać oraz zbadanie jego konsystencji. Próbki, które wykonaliśmy posłużą nam do badań wytrzymałościowych oraz do określenia gęstości objętościowej.

Teoria:

Kamień gipsowy stosowany w budownictwie przed użyciem należy wypalić w temperaturze 150-190°C. Otrzymany produkt to przede wszystkim tzw. gips półwodny (CaSO₄×0,5H₂O), resztę tworzy gips bezwodny - anhydryt (CaSO₄) i zanieczyszczenia ze złoża. Produkt wypalania w zmielonej postaci to gips budowlany.

W zależności od zawartości składu i sposobu produkcji otrzymuje się różniące właściwościami odmiany gipsu, z których najczęściej spotyka się: gips budowlany (zwykły), gips szpachlowy (gips wolniej wiążący) i gips tynkarski.

W praktyce różnią się między sobą przede wszystkim czasem wiązania i stopniem zmielenia. Wiązanie gipsu polega na jego ponownym połączeniu się z wodą i przejściu w gips dwuwodny (uwodniony siarczan wapnia). Jakość wyrobu zależy od dokładności wymieszania z wodą (bez grudek i wtłoczonego powietrza) i ilości dodanej wody (woda nie związana chemicznie wyparowuje pozostawiając po sobie puste pory).

Najczęściej w budownictwie można się spotkać z użyciem do wykonania:

• Tynków wewnętrznych,

• ozdobnych detali architektonicznych, stiukówi i sztukaterii, posągów,

• płyt na ścianki działowe, płyt gipsowo-kartonowych,

• posadzek pod wykładziny podłogowe,

• form do odlewów,

• drobnych napraw tynku lub jako gładzi na tynkach cementowo-wapiennych (tzw. szpachlowania)

Opis urządzeń potrzebnych do wykonania ćwiczenia:

- naczynie nierdzewne

- mieszadło ręczne z trzema lub więcej pętlami wykonanego z drutu nierdzewnego

- cylinder wykonany z metalu nierdzewnego o polerowanej wewnętrznej powierzchni

- płytka szklana o średnicy powyżej 240 mm

- miarka

- przyrząd Vicata wraz z igłą i pierścieniem. Igła powinna być wykonana ze stali nierdzewnej, a jej powierzchnia wypolerowana, pierścień powinien być wykonany z ebonitu lub innego materiału nie ulegającego korozji

- płytka szklana o wymiarach 100x100 mm

- packa gumowa

- forma o wymiarach 4x4x16 cm wykonanej ze stali

Przebieg ćwiczenia:

Przygotowujemy wodę w ilości zależnej od ilości gipsu. Nabieramy wodę do menzurki i sprawdzamy jej wagę na wadze, uprzednio sprawdzając wagę samej menzurki. Określamy, jaki przyjmiemy stosunek W/G (woda/gips) i z niego wyliczamy, ile gipsu należy wziąć do naszego doświadczenia. Gips również ważymy na wadze, sprawdzając wcześniej wagę miski, do której go wsypujemy. Po przygotowaniu powyższych składników wsypujemy gips do wody (w tym samym momencie włączamy stoper) - czynność ta nie może trwać dłużej niż 3 sekundy, szybko mieszamy zawartość miski (przez 30 sekund).

Użyty gips w doświadczeniu: PN-86/B-04360 (budowlany syntetyczny )

1. oznaczenie normalnej konsystencji:

Otrzymany zaczyn wlewamy do cylindra (w ciągu 15 sekund) stojącego na płytce szklanej, nadmiar wystający ponad cylinder zbieramy nożem. Następnie podnosimy cylinder do góry, w wyniku czego nasz zaczyn rozlewa się po płytce. Mierzymy umowną średnicę powstałego “placka” w dwóch różnych miejscach i określamy średnią wartość.

Zaczyn: 300g gipsu 210 ml wody

w/g =210/300= 0,7

Średnica placka :270 mm

2. oznaczenie czasu wiązania:

Przelewamy zaczyn do pierścienia na aparacie Vicata. Pierścień i płytka znajdująca się pod nim muszą być posmarowane olejem. Na tym przyrządzie określamy początek oraz koniec wiązania gipsu. Za początek wiązania należy przyjąć czas, w ktorym igła zanurzona w zaczynie zatrzyma się w odległości 2-4 mm nad powierzchnią szklanej płytki. Za koniec wiązania przyjmujemy czas, w którym igła zanurzy się w zaczynie na głębokość nie większą niż 1 mm. Początek i koniec wiązania liczymy w minutach od chwili dodania spoiwa do wody. Notujemy czasy, w których nastąpił początek i koniec wiązania ( w chwili końca wiązania możemy wyłaczyć stoper)

Zaczyn : 200g gipsu 130 ml wody

w/g=130/200=0,65

Początek wiązania : po 3 minutach

Koniec wiązania : po 5 minutach

3. przygotowania beleczek gipsowych do badań wytrzymałościowych:

Następnie wykonujemy przygotowania do badań wytrzymałościowych. Odmierzamy 1000g gipsu, wodę w ilości zależnej od dobranej wartości W/G oraz szykujemy formę do wykonywania beleczek. Mieszamy zaczyn w taki sam sposób, jak poprzednio. Mieszaninę wlewamy do form na beleczki i czekamy aż stwardnieją. Po stwardnieniu wykonujemy rozformowanie próbek. Próbki ważymy, mierzymy, numerujemy i opisujemy.

Zaczyn zespołu1: g gipsu ml wody

w/g =

Zaczyn zespołu2 : 1000 g gipsu 625ml wody

w/g = 625/ 1000=0,625

Wnioski:

Konsystencja zaczynu gipsowego zależy od stosunku w : g. Im więcej wody się zastosuje, tym rzadszy zaczyn się otrzyma. Miarą konsystencji jest średnica placka otrzymanego po rozlaniu zaczynu wykonanego z 300g gipsu. Dla stosunku w/g = 0,70 otrzymaliśmy średnicę 270 mm, co świadczy o dość rzadkiej konsystencji i zaczyn powinien być powtórzony ze zmieniona ilością wody.

Czas wiązania zależy od ilości wody zastosowanej w danej zaprawie (a więc stosunku w/g). Im więcej wody, tym dłuższy czas wiązania, dlatego gips o mniejszej zawartości wody zaczął wiązać w momencie, gdy gips bardziej rozwodniony jeszcze mógł być wyrabiany.

Oprócz tego czas wiązania zależy od temperatury dodanej wody (im chłodniejsza woda, tym dłuższy czas wiązania). Niewłaściwe przechowywanie, pozwalające na zawilgocenie gipsu, a także niedokładne czyszczenie narzędzi i naczyń używanych do przygotowania zaprawy powodują skrócenie czasu wiązania.

Zmierzony czas wiązania badanego gipsu jest bardzo krótki i w warunkach roboczych taka zaprawa właściwie nie nadaje się do wykorzystania. Aby go wydłużyć stosuje się odpowiednie dodatki do zapraw

---