4.3. Оборудование, инструменты и материалы:

1. Скоростной лабораторный смеситель роторного типа с вертикальным валом.

2. Емкость для приготовления поризованной смеси.

3. Формы-кубы (101010 см).

4. Мерные цилиндры на 10, 100, 500 и 1000 мл.

5. Весы торговые с пределами взвешивания до 10 кг.

6. Секундомер.

7. Пресс гидравлический – УММ-20.

10. Минеральное вяжущее вещество (портландцемент, гипс или др.).

11. Мелкий заполнитель (кварцевый песок или т.П.).

12. Поверхностно-активная добавка воздухововлекающего действия.

4.4. Рабочее задание

Произвести оценку пористости и прочности поризованного бетона различной средней плотности. В качестве матрицы принимается мелкозернистый бетон оптимального состава (по данным лабораторной работы №2), включениями являются макропоры – поры, создаваемые при помощи воздухововлечения при перемешивании. На основании полученных результатов работы проводится анализ влияния объемного содержания макропор на прочность композиционного материала и использование потенциала прочности матрицы в прочности композита.

4.5. Порядок выполнения работы

Подгруппа студентов разбивается на 3 звена. Каждое звено производит расчет состава мелкозернистой смеси, на основе заданной степени поризации, которая указывается преподавателем. Состав смеси по массовым соотношениям цемента, песка и воды во всех сериях должен быть одинаковым и принимается по данным лабораторной работы №2. Степень поризации (заданная средняя плотность) бетонной смеси изменяется за счет варьирования дозировки добавки ПАВ воздухововлекающего действия, которая указывается преподавателем.

Расчет составов на 1 м³ непоризованной бетонной смеси производится следующим образом:

(4.1)

(4.2)

(4.3)

где V_вяж - объем вяжущего вещества в 1 м³ смеси,

V_МЗ – объем мелкого заполнителя в 1 м³смеси,

V_в - объем воды в 1 м³ смеси.

m_вяж - масса вяжущего вещества, кг;

m_МЗ - масса мелкого заполнителя, кг;

m_в - масса воды, кг;

_вяж - истинная плотность вяжущего вещества, кг/м³;

_МЗ - истинная плотность зерен мелкого заполнителя, кг/м³;

_в – истинная плотность воды, кг/м³.

Расход воздухововлекающей добавки М_д рассчитывают по формуле

, (4.4)

где Д – массовая доля добавки, % от массы цемента;

С_д – концентрация добавки, %;

_д – плотность добавки, кг/м³.

После проведения расчетов каждое звено формует 1 серию из шести образцов-кубов с размером ребра 10 см. Серии образцов отличаются степенью поризации (объемным содержанием макропор).

После твердения (образцы твердеют в нормальных условиях при t=205 ⁰С, W100%) образцы высушивают до постоянной массы и подвергают техническим испытаниям: их измеряют, взвешивают, а затем испытывают на прочность при сжатии.

4.6. Содержание и результаты работы

Результаты экспериментов статистически обрабатывают с вероятностью 0,95 (см. лабораторную работу №1) и заносятся в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Результаты испытаний

Задаваемая степень поризации серии образцов	Масса образца, кг	Геометрические размеры образца, м	Средняя плотность образца, кг/м3	Среднее значение плотности образцов в серии, кг/м3	Разрушающая нагрузка при сжатии, Н	Предел прочности при сжатии образца, МПа	Результаты статистической обработки значений предела прочности при сжатии образцов
							R, МПа	S, МПа	Cv, %

Для анализа полученных результатов для каждой серии образцов рассчитывается объемная доля макропор. Объемную долю макропор V_мп рассчитывают по формуле

, (4.5)

где _к - средняя плотность композита, кг/м³;

_м - средняя плотность матрицы, кг/м³. Используют данные лабораторной работы №2.

По результатам испытаний определяется коэффициент использования потенциала прочности матрицы К_ипп.

Результаты расчетов заносят в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Характеристика параметров структуры и свойств поризованного бетона

Средняя плотность поризованного бетона, кг/м3	VМП, м3/м3	Предел прочности при сжатии, МПа	Коэффициент использования потенциала прочности матрицы (Кипп)