Марки раствора цементно песчаного раствора: Марки цементно-песчаного раствора — Официальный сайт производителя сухих строительных смесей в Москве

Открытый журнал гражданского строительства Том 05 № 04 (2015 г.), идентификатор статьи: 61715, 7 стр.
10.4236/оф.2015.54037

Важность сортировки песка по прочности на сжатие и жесткости известкового раствора в исследованиях мелкомасштабных моделей Гражданское строительство, Университет Абубакара Тафава Балева, Баучи, Нигерия

² Кардиффский университет, Кардифф, Великобритания

Авторские права © 2015, авторы и Scientific Research Publishing Inc.

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution International License (CC BY).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Поступила в редакцию 8 ноября 2015 г.; принят 1 декабря 2015 г.; опубликовано 4 декабря 2015 г.

РЕЗЮМЕ

Строительные растворы обеспечивают непрерывность, необходимую для устойчивости и исключения погодных условий в кладочных конструкциях. Но из-за неоднородности раствора механизм его поведения при различных воздействиях нагрузки зависит от свойств составляющих раствор. Целью статьи является определение влияния фракций песка для различных марок цементно-песчано-известковых растворов (БС) и классов прочности (ЕС) на прочность на сжатие и жесткость раствора. Два кварцевых песка; ГСТ 95 и HST60 использовались для изготовления растворов трех классов прочности: М2, М4 и М6, соответствующих обозначениям растворов iv, iii и ii соответственно. Результаты показывают, что раствор, приготовленный из песка HST60 (более крупного помола), обычно дает раствор с более высокой прочностью на сжатие и жесткостью. Анализ одностороннего дисперсионного анализа как прочности на сжатие, так и жесткости при уровне значимости 5% влияния сортировки песка на два параметра также показывает, что они оба значимы. Имеются также убедительные доказательства линейной корреляции между жесткостью и прочностью на сжатие. Результаты показывают, что для того, чтобы воспроизвести поведение каменной кладки в масштабе модели в натуральную величину, градация мелкого заполнителя в моделях должна быть аналогичной, чтобы правильно моделировать поведение в натуральную величину.

Ключевые слова:

Известковый раствор, классификация песка, прочность, жесткость, кирпичная кладка, модель

1. Введение

Кирпичная кладка представляет собой композитный материал, компоненты которого обладают различными прочностными и деформационными характеристиками. Однако, несмотря на то, что каменная кладка использовалась в течение тысяч лет, она недостаточно хорошо изучена из-за различных свойств ее компонентов, а также механизмов ее разрушения.

Растворы используются для укладки и соединения каменных блоков, придавая им непрерывность, необходимую для устойчивости и исключения погодных условий [1] . Соотношение различных компонентов обычно определяется тем, как будет использоваться кладка, что зависит от требований к прочности, требуемой степени устойчивости к движению, требуемой степени морозостойкости и требуемой степени проникновения дождя и т. д.

Поскольку строительный раствор не является однородным материалом, механика его поведения под нагрузкой зависит от множества факторов, влияющих на каждый из составляющих его элементов. Эта статья направлена ​​на изучение влияния сортировки песка для различных назначений раствора на механические свойства раствора, такие как жесткость и прочность на сжатие, применительно к исследованиям мелкомасштабных моделей. Он представляет собой часть исследовательской программы, изучающей поведение кирпичной кладки в масштабе прототипа (в натуральную величину) и модели [2] . Это потребовало проведения различных испытаний различных минометов, используемых для испытаний прототипа и модельного масштаба.

Основным фактором, ответственным за схватывание и увеличение прочности цементных растворов, является процесс гидратации цемента. Следовательно, чем выше содержание цемента в растворе, тем выше его прочность. Но поскольку адекватная гидратация цемента происходит только при наличии достаточного количества воды, соотношение воды и цемента в растворе становится одним из наиболее важных факторов, влияющих на прочность растворов на сжатие [3].

Существует множество параметров, влияющих на прочность раствора, помимо водоцементного отношения, и они включают в себя: объем цемента, удобоукладываемость и классификация песка. Влияние сортировки песка на прочность на сжатие показало более высокую прочность в растворах с крупнозернистым песком. Андерсон и Хелд [4] обсуждали влияние зернистости песка на свойства сцепления растворов при растяжении, которые обнаружили, что чем мельче зернистость песка, тем ниже прочность сцепления каменной кладки. Это говорит о том, что, поскольку в относительно небольших моделях кирпичной кладки приходится использовать очень мелкий песок из-за тонких швов, по этой причине прочность сцепления таких моделей может быть ниже, чем у сопоставимого прототипа. И, как правило, чем выше содержание цемента в растворе, тем прочнее сцепление, в то время как обратное верно для отношения воды к цементу.

Свойства жесткости раствора также важны, поскольку они сильно влияют на свойства жесткости кирпичной кладки, а также на ее прочность [1] . Соотношение напряжение/деформация в строительных растворах обычно имеет отчетливые пластические характеристики.

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

При выборе соответствующего строительного раствора для испытаний предполагалось, что наиболее подходящим будет строительный раствор, который наилучшим образом соответствует тому, что использовался в настоящее время и в прошлом для каменных конструкций. Первое соображение заключалось в том, использовать ли цементно-песчаный раствор или цементно-песчано-известковый раствор. Традиционно известь использовалась в растворе для улучшения его удобоукладываемости и водоудерживающих свойств. Считалось, что оба эти свойства желательны, учитывая возможные трудности с адекватным нанесением раствора в стыки модельных образцов и быстрое всасывание воды из стыков модельных кроватей из-за их небольшой толщины. Поэтому для испытаний был принят цементно-песчано-известковый раствор.

В этом исследовании использовались три типа песка. Обычный строительный песок использовался для испытаний полномасштабных образцов, а кварцевые пески Congleton HST95 и HST60 использовались для модельных испытаний. Чтобы обеспечить использование одних и тех же песков на протяжении всего исследования, все пески были куплены одной партией и в количестве, достаточном для продолжительности программы. Кривые классификации для модельного песка и обычного строительного песка показаны на рисунке 1, он показывает, что песок HST 60 и строительный песок находятся в пределах норм классификации, но ближе к тонкому пределу. Строительный песок чуть крупнее песка HST 60. В то время как другая модель песка, HST 95, имеет более высокую градацию, чем предел штрафа, установленный кодом. Классификация всех песков показывает, что они находятся в пределах, установленных BS EN 13139:2002 [5] для заполнителей, используемых в строительных растворах.

Используемый цемент соответствует BS EN 197-1:2000 [6] . Он был приобретен различными партиями, чтобы гарантировать, что свежие качества цемента, необходимые для наращивания прочности, сохраняются в течение всей программы испытаний. Гашеная известь, соответствующая стандарту BS EN 459-1:2001 [7], была приобретена одной партией и использовалась повсеместно.

Три обозначения раствора согласно BS 5628; ii, iii и iv использовались для кварцевых песков (использовавшихся для модельных испытаний небольшого масштаба), в то время как обычный строительный песок использовался при приготовлении только одного типа раствора с обозначением iii для полномасштабных испытаний. Подробная информация о различных строительных растворах, использованных для исследования, представлена ​​в Таблице 1.

Таблица 1. Свойства растворов прототипа и модели (COV в скобках). 9Класс прочности 0003

— это новая номенклатура, используемая в Еврокоде 6 (EC 6) для дифференциации типов строительных растворов. Класс прочности М6, М4 и М2 соответствует обозначениям раствора (ii), (iii) и (iv) соответственно. Дозирование компонентов сухих строительных смесей осуществлялось в соответствии с указаниями, приведенными в BS 4551 [8] для дозирования по весу трех выбранных наименований строительных растворов.

2.2. Методы

Испытание на прочность при сжатии и модуль упругости.

Процедура, описанная в BS EN 1015-11:1999 [9]. Испытание проводили при контроле нагрузки со скоростью в диапазоне 0,06 — 0,1 кН/с. Три призмы размером 75×75×200 мм использовали для определения упругих свойств опытного и модельного раствора, модулей упругости и испытаний на их прочность на сжатие. К каждому образцу были прикреплены четыре LVDT, как описано для образцов кирпича. Образцы были испытаны в течение двух циклов нагружения до одной трети ожидаемой максимальной нагрузки для некоторых испытаний, но большинство испытаний было проведено без циклического нагружения после того, как было видно, что нет заметной разницы в нагрузке и разгрузке. циклов в предыдущих тестах. Все расчеты жесткости были определены при трети максимального напряжения, достигаемого в виде секущего модуля.

3. Результаты и обсуждение

Типичный отказ образцов раствора был трещины сдвига в направлении нагрузки. Он имел тенденцию быть треугольной формы, исходящей от сторон образца вверху с наклоном внутрь, к центру на средней высоте и снова расходящимся к сторонам образца внизу. Конечным результатом этого является масса пирамидальной формы при разрушении, которое, как считается, связано с ограничением плиты.

3.1. Прочность на сжатие

Среднее значение прочности на сжатие для разных партий растворов-прототипов 1:1:6 (строительный раствор МП) составило 4,4 Н/мм ² , как видно из Таблицы 1, которая дает сводку результатов испытаний строительного раствора. Это значение прочности на сжатие выше, чем минимальная прочность на сжатие 3,6 Н/мм ² , как указано в BS 5268 [10] для раствора с обозначением (iii), что указывает на то, что использованные условия дозирования, смешивания и отверждения были подходящими. для достижения заданной минимальной прочности.

Из рисунка 2, на котором показано изменение прочности на сжатие модельного раствора по мере увеличения класса прочности раствора, видно, что растворы, изготовленные с использованием песка HST 60, неизменно имеют более высокую прочность на сжатие, чем растворы, изготовленные с использованием HST 9.5 песок. Класс прочности был заменен на обозначения раствора по оси X, так как он лучше иллюстрирует увеличение прочности.

Как и ожидалось, из рисунка 2 видно, что связь между прочностью на сжатие и классом прочности является линейной зависимостью. Для обозначения ii (класс M6) разница в прочности на сжатие минометов M60 и M95 составляет 60%. В то время как для обозначения iv (класс М2) также имеется аналогичная разница около 58%. Из-за более крупного гранулометрического состава песка HST 60 он имеет более высокую объемную плотность и, следовательно, более низкое водоцементное отношение (в/ц), чем эквивалентный вес песка HST 9.5, что впоследствии увеличивает прочность на сжатие растворов М60. Более широкое расхождение при более высоких сортах раствора может быть связано с большим количеством цемента, доступного для приготовления более связной смеси в случае раствора HST 60, который имеет более крупнозернистый песок. Поэтому между крупными зернами песка и более мелкими зернами цемента сцепление лучше. Исследование Андерсона и Хелда [4] влияния градации на свойства строительного раствора также дало аналогичные результаты; песок с самой крупной фракцией в соответствии с BS EN 13139[5] ограничение дало более высокую прочность на сжатие в результате более низкого отношения В/Ц.

Так как песок прототипа более крупный, чем песок модели, существует вероятность того, что полномасштабные испытания могут показать более высокую прочность раствора. Однако влияние этого на прочность каменной кладки может быть не очень значительным, как предполагает Хендри [11]; что уменьшение вдвое прочности куба раствора приводит только к снижению прочности кладки на 12% для кирпича средней прочности. Но различная фракция песка все еще может оказывать влияние на испытания на прочность сцепления при изгибе и прочность на сдвиг, которые более восприимчивы к изменениям характеристик сортности песка в растворе, как сообщают Андерсон и Хелд [4].

В таблице 2 показан однофакторный дисперсионный анализ всех результатов прочности при уровне значимости 5%. Из таблицы видно, что существует значительная разница в средних значениях прочности на сжатие, судя по очень низкому значению P, что означает, что существует реальное влияние различных фракций песка на прочность раствора.

Изменение прочности на сжатие в зависимости от водоцементного отношения, как показано на рисунке 3, показывает снижение прочности на сжатие с увеличением водоцементного отношения. Из графика также видно, что при прочности на сжатие около 3,5 Н/мм ² (строительный раствор класса iii) два раствора имеют одинаковое значение водоцементного отношения около 2. График также показывает, что растворы с более крупным песком (M60) больше подвержены изменениям водоцементного отношения, чем растворы с более мелкий песок (М95)

Рис. 2. Изменение прочности на сжатие в зависимости от класса прочности для модельных растворов.

Таблица 2. Свойства растворов прототипа и модели (COV в скобках).

Рисунок 3. Изменение прочности на сжатие модельных растворов в зависимости от водоцементного отношения.

минометы. Это означает, что испытания прототипа могут быть более чувствительными к изменениям водоцементного отношения, чем испытания модели, из-за более крупного песка в первом.

3.2. Жесткость

На Рисунке 4 и Рисунке 5, где сравниваются кривые напряжения/деформации для осевой деформации и поперечной деформации соответственно, видно, что растворы M60-ii и M95-ii были самыми жесткими и продемонстрировали более хрупкую реакцию, чем растворы M60-ii и M95-ii. менее жесткие M95-iv и M60-iv. Однако из Таблицы 1 было установлено, что жесткость M60-iv и MP-iii одинакова, даже несмотря на то, что MP-iii является минометом с обозначением (iii).

Из графика жесткость/прочность на рис. 6 и графика жесткость/класс прочности на рис. 7 видно, что существует гораздо большая разница в жесткости между классами прочности в миномете М60, чем в миномете М95. Например, процентное увеличение жесткости между M95-iv и M95-ii составляет 51%, а процентное увеличение жесткости между M60-iv и M60-ii составляет 150%. Это показывает, что более грубая фракция песка в строительных растворах M60 более восприимчива к увеличению содержания цемента, как обсуждалось ранее. По классам прочности видно, что для класса прочности М2 средняя жесткость раствора М60 составляет 2300 Н/мм 9 .0009 2 выше, чем у соответствующего строительного раствора M95. В то время как для класса прочности М6 средняя жесткость строительного раствора М60 на 4100 Н/мм ² больше, чем соответствующая жесткость строительного раствора М95. Это свидетельствует о том, что даже для подходящих модельных песков жесткостно-прочностные свойства для одного и того же наименования раствора могут быть разными. Было определено, что жесткость MP-iii составляет 6300 Н/мм ² ; что примерно на 3% менее жесткое, чем у миномета M95-iii, и на 86% менее жесткое, чем у миномета M60-iii.

Односторонний дисперсионный анализ всех результатов жесткости при уровне значимости 5% показан в таблице 3. Он показывает, что существует значительная разница в средних значениях жесткости, о чем свидетельствует низкое значение P, что позволяет предположить что существует реальное влияние различных фракций песка на жесткость раствора.

Таким образом, при моделировании поведения прототипа в масштабе модели сортность модельного песка должна быть такой же, как у прототипа, даже если средний размер зерна меньше.

3.3. Корреляция жесткости/прочности

График жесткости/прочности на рисунке показывает очень хорошую линейную корреляцию между жесткостью и прочностью на сжатие для строительных растворов M95 и M60. Уравнения регрессии для минометов M95 и M60 показаны в уравнениях (1) и (2) соответственно. Соответствующие значения R2 отображаются на графике. Из значений R2 для обоих типов строительных растворов есть убедительные доказательства линейной корреляции между жесткостью и прочностью на сжатие.

(1)

(2)

4. Заключение

Результаты показывают важность и влияние сортировки песка на прочность и жесткость раствора даже для песка

Рисунок 4. Сравнение типичного напряжения/осевой деформации участок для прототипа и модели минометов.

Рисунок 5. Сравнение типичного графика напряжение/поперечная деформация для растворов прототипа и модели.

Рисунок 6. Изменение жесткости в зависимости от прочности модельных растворов.

Рис. 7. Изменение жесткости в зависимости от класса прочности модельных растворов.

Таблица 3. P-значения испытаний строительного раствора, показывающие влияние сортировки песка на жесткость строительного раствора при уровне значимости 5%.

с аналогичным размером зерна. Выяснилось, что раствор, приготовленный из песка HST60 (более крупного помола), обычно дает раствор с более высокой прочностью на сжатие и жесткостью. Анализ одностороннего дисперсионного анализа как прочности на сжатие, так и жесткости при уровне значимости 5% на влияние сортировки песка также показывает, что существует значительная разница в их средних значениях, подразумевая, что существует реальное и заметное влияние сортировки песка на оба параметра. Имеются также убедительные доказательства линейной корреляции между жесткостью и прочностью на сжатие. Соответственно, чтобы воспроизвести полномасштабное поведение каменной кладки в модельном масштабе, градация мелкого заполнителя в моделях должна быть аналогичной, чтобы правильно моделировать полномасштабное поведение.

Процитировать эту статью

AbbaganaMohammed,Tim G.Hughes,AliyuAbubakar, (2015) Важность сортировки песка по прочности на сжатие и жесткости известкового раствора в маломасштабных модельных исследованиях. Открытый журнал гражданского строительства , 05 , 372-378. doi: 10.4236/ojce.2015.54037

Ссылки

1. 1. Lenczner, D. (1972) Элементы несущей кирпичной кладки. Пергамон Пресс, Оксфорд.


2. 2. Мохаммед, А. (2006) Экспериментальное сравнение поведения кирпичной кладки в масштабах прототипа и модели. Кардиффский университет, Кардифф.


3. 3. Хендри А.В., Синха Б.П. и Дэвис, С.Р. (1997) Проектирование каменных конструкций. 3-е издание, E & FN Spon, Лондон.
   http://dx.doi.org/10.4324/9780203362402


4. 4. Андерсон, К. и Хелд, Л.К. (1986) Влияние сортировки песка на свойства раствора и прочность на растяжение образцов кирпичной кладки. Труды Британского масонского общества, № 1, Сток-он-Трент.


5. 5. Британский институт стандартов (2002 г.) Заполнители для строительного раствора. (BSI), B.S.I., BS EN 13139: 2002. Британский институт стандартов, Лондон.


6. 6. Британский институт стандартов (2000 г. ) Цемент. Состав, технические характеристики и критерии соответствия обычных цементов. (BSI), B.S.I., BS EN 197-1:2000. Британский институт стандартов, Лондон.


7. 7. Британский институт стандартов (2001 г.) Строительная известь. Определения, спецификации и критерии соответствия. (BSI), B.S.I., BS EN 459-1:2001. Британский институт стандартов, Лондон.


8. 8. Британский институт стандартов (1998) Методы испытаний растворов, стяжек и штукатурок. (BSI), BSI, BS 4551: Часть 1:1998. Британский институт стандартов, Лондон.


9. 9. Британский институт стандартов (1999 г.) Методы испытаний раствора для каменной кладки. Часть 11: Определение прочности на изгиб и сжатие затвердевшего раствора. (BSI), B.S.I., BS EN 1015-11:1999. Британский институт стандартов, Лондон.


10. 10. Британский институт стандартов (1995 г.) Кодекс практики использования каменной кладки: Часть 2: Конструктивное использование неармированной каменной кладки. (BSI), BSI, BS 5628.