| ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СВОЙСТВ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И НЕКОТОРЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ
Теплоизоляционными называют такие строительные материалы, которые имеют малую теплопроводность и используются благодаря этому для тепловой изоляции строительных конструкций зданий, а также горячих и холодных поверхностей различного оборудования и трубопроводов.
Выпускают большое количество различных видов теплоизоляционных материалов, отличающихся друг от друга строением, свойствами, назначением. Их изготовляют из различных видов сырья, применяя различные способы получения высокопористого их строения. В зависимости от этого поры в материалах могут быть ячеистого строения, волокнистого, пластинчатого, смешанного и т. п.
Высокая пористость теплоизоляционных материалов— основное отличие их от других видов строительных материалов.
Многообразие видов теплоизоляционных материалов, в значительной степени отличающихся друг от друга строением и свойствами, предопределяет и многообразие методов определения их качественных показателей. Например, среднюю плотность (объемную массу) минеральной ваты определяют методом, отличающимся от метода, с помощью которого находят эту же характеристику ячеистого бетона или другого твердого (жесткого) теплоизоляционного материала.
Аналогичные различия существуют в методах определения и других показателей свойств. Имеются и такие определения, которые производятся только для одного вида материала (например, содержание «корольков» в минеральной вате).
В данной части лабораторного практикума приводятся наиболее распространенные методы определения свойств теплоизоляционных материалов, регламентированные ГОСТами, а также новые методы, разработанные и применяющиеся в научно-исследовательских институтах и вузах.
К основным показателям свойств теплоизоляционных материалов относят среднюю плотность, пористость, теплопроводность, прочность, влажность, морозостойкость, биостойкость, температуростойкость и некоторые другие показатели свойств, характерные для определенных видов теплоизоляционных материалов, как, например, огнеупорность, деформация под нагрузкой при высоких температурах, дополнительная усадка (рост), термическая стойкость и др.
Согласно ГОСТ 17177—71, при проведении испытаний по определению показателей свойств теплоизоляционных материалов и изделий необходимо выполнять следующие общие требования:
1. Температура помещения, в котором проводят испытания материалов, должна быть 20+2° С. Перед началом испытания материалы должны быть выдержаны в помещении в течение 3 ч.
2. Размеры образцов-изделий или образцов, изготовленных из изделий, определяют с точностью до 1 мм.
3. Образцы высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 105—110° С (для изделий или образцов из пенопластов или содержащих в своем составе гипс эта температура должна находиться в пределах 50—60°С). Высушивание продолжают до тех. пор, пока разница в массе между двумя последующими взвешиваниями не будет превышать 0,1%.
§ 1. Средняя проба
Для определения свойств сырья или изделий от партии отбирают среднюю пробу. Правильный отбор средней пробы во многом влияет на достоверность показателей свойств испытываемых материалов.
Средней пробой называют относительно небольшое количество материалов, которое по своему химическому составу и физическим свойствам полностью соответствует партии этого материала.
Среднюю пробу отбирают непосредственно перед испытаниями партии сырьевых материалов или готовых изделий.
Размер партии определяется соответствующими ГОСТами или ТУ. Если размер партии не оговорен ГОСТом, то за партию материала принимают количество однородного материала, поступившего на производство или на склад единовременно. Если испытание того или иного материала проводят непосредственно в карьере, то среднюю пробу отбирают по всем выработкам, пересекающим полезную толщу.
При отборе средней пробы кусковых материалов (известняк, мергель, шлак и т. п.) следует иметь в виду, что крупные куски по своим свойствам и химическому составу могут отличаться от мелких кусков и пыли, поэтому рекомендуется отбирать все фракции примерно в том же соотношении, в каком они находятся в данной партии материала. При транспортировке кусковых и сыпучих материалов навалом мелкие куски и пыль скапливаются внизу вагона, баржи или контейнера. Среднюю пробу в этом случае следует отбирать в виде отдельных порций на разной глубине.
Среднюю пробу мелкозернистых материалов (цемента, песка и т. п.) отбирают с помощью специальных пробоотборников-щупов (рис. 1).
Отбор средней пробы жидких и полужидких материалов (шлама, суспензии, эмульсии и т. п.) производят, пользуясь пипетками, стеклянными трубками или специальными пробоотборниками. Например, для отбора пробы шлама или шликера используют специальные кружки (рис. 2). Кружку опускают на определенную глубину и тянут вверх веревку, прикрепленную к верхней крышке. Крышка поднимается, открывая загрузочное отверстие, и кружка заполняется шламом или шликером. При ослаблении веревки крышка под действием собственной массы падает вниз, закрывая отверстие. С помощью такого приспособления среднюю пробу шликеров или любой другой суспензии можно брать с любой глубины емкости.
Для проведения испытания обычно требуется относительно небольшое количество материала, значительно меньшее, чем его содержится в отобранной средней пробе, поэтому исходную среднюю пробу сокращают, доводя ее величину до требуемой. Одновременно с сокращением средней пробы материал измельчают дроблением или размалыванием.
Наименьшее количество измельченной средней пробы, взятой для испытаний, называют лабораторной средней пробой. Эту пробу хранят в специальной таре, обычно предохраняющей материал от изменения его состава и влажности. Часть пробы предназначается для испытаний или анализа, а другая часть является резервной и используется при повторных испытаниях или арбитражном анализе.
Сокращение средней пробы кусковых и сыпучих материалов производят методами вычерпывания, квартования или с помощью специальных делительных аппаратов.
При сокращении средней пробы квартованием материал тщательно перемешивают и насыпают на ровную поверхность в виде конуса. Затем доской или совком выравнивают таким образом, чтобы получился усеченный конус, который сверху делят двумя взаимно перпендикулярными линиями на четыре равные части. Две противоположные части отбрасывают, а две оставшиеся снова подвергают квартованию. Эту операцию продолжают до тех пор, пока средняя проба не достигнет необходимой величины.
Метод вычерпывания состоит в том, что небольшую по величине среднюю пробу сыпучего материала распределяют тонким слоем на стальном или фанерном листе и придают ей форму квадрата или прямоугольника. Затем квадрат или прямоугольник делят линейкой на девять, пятнадцать или двадцать квадратиков. Из каждого квадратика (или из каждого второго квадратика) шпателем или совочком отбирают определенную порцию материала.
Отобранные порции ссыпают вместе и хорошо смешивают.
Методом вычерпывания сокращают небольшую по величине среднюю пробу. Обычно среднюю пробу вначале сокращают квартованием или с помощью делительного аппарата, а затем, когда она достигает небольшой величины, применяют метод вычерпывания.
Применение специальных аппаратов — делителей позволяет значительно ускорять процесс сокращения средней пробы. Существует большое число различных конструкций делительных аппаратов. Один из таких аппаратов (рис. 3) представляет собой бункер с несколькими равными по объему делениями. В бункер постепенно загружают среднюю пробу, которая равномерно распределяется по его отделениям. Часть пробы из одного или двух отделений подвергают дальнейшему сокращению, а остальную часть отбрасывают и т. д.
Среднюю пробу готовых изделий в зависимости от величины партии отбирают в виде определенного количества изделий следующим образом. Партию изделий, Например диатомитового кирпича, укладывают в клетки с примерным размером 1 X 1 и высотой 1,8—2,0 м (по 250 шт.). Из каждой клетки отбирают определенное количество кирпичей (обычно из разных мест клетки пять кирпичей).
Отобранная средняя проба готовых изделий проходит внешний осмотр. После этого отбирают минимальное количество изделий для проведения соответствующих испытаний. Оставшиеся изделия присоединяют к товарной партии.
Если готовые изделия подвергают физико-химическим испытаниям или химическому анализу, то от части образцов средней пробы откалывают куски, которые затем измельчают до необходимой величины частиц. Например, при химическом анализе огнеупорных легковесных материалов куски откалывают от всех изделий, освидетельствованных по внешнему виду, или от всех образцов, прошедших испытание на прочность при сжатии.
Подготовка образцов для испытаний. При испытании крупноразмерных теплоизоляционных изделий на прочность, среднюю плотность, теплопроводность, морозостойкость, влажность и т. д. из них обычно выпиливают, высверливают или вырезают образцы определенных размеров и формы. Форма и размеры образцов зависят от вида теплоизоляционного материала и характера испытаний.
Испытание изделий из ячеистых бетонов производят на образцах, выпиливаемых из отобранных для испытания плит или панелей. Обычно испытание на прочность при сжатии, морозостойкость, водопоглощение и среднюю плотность производят на образцах размером 10 X 10 Х 10 или 7X7X7 см. Образцы выпиливают в количестве трех штук для каждого вида испытания из разных частей изделия. Выпиливание образцов следует производить таким образом, чтобы поверхность изделия не являлась поверхностью образца. Это делается потому, что при изготовлении изделий в местах соприкосновения с формой ячеистый бетон уплотняется и на расстоянии 7—10 мм от поверхности его свойства отличаются от свойств внутренних слоев изделия.
Определение средней плотности минераловатных плит производят на целых изделиях, а для определения прочности при разрыве из них (вдоль волокон) вырезают по три образца размером 260X50 мм.
Величину уплотнения плит под нагрузкой определяют на образцах размером 100 X 100 мм, которые вырезают по три штуки из каждой отобранной для испытания плиты по диагонали.
Влажность плит и содержание связующего вещества в изделиях определяют на образцах в виде цилиндров диаметром 10 мм, которые высверливают пробочным сверлом в количестве 12 шт. из разных мест изделия.
Испытание всех жестких и полужестких теплоизоляционных материалов на теплопроводность производят на образцах-дисках диаметром 250 мм и толщиной не менее 10 мм.
Контроль качества древесноволокнистых плит путем определения их физико-механических свойств производят на образцах, которые вырезают из плит по схеме, показанной на рис. 4.
Образцы в виде квадрата предназначены для определения средней плотности, влажности, водопоглощения, теплопроводности; образцы в виде балочек — для определения прочности плит при изгибе в продольном и поперечном направлениях.
Все мелкоразмерные теплоизоляционные материалы в виде кирпича, небольших плит и блоков испытывают в основном на целых изделиях, а сыпучие (перлит, вермикулит и т. п.) и рыхлые (комовая минеральная вата, распушенный асбест и т. п.)—путем отбора и испытания средней пробы.
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ТЕХНОЛОГИЯМ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Ю.П.ГОРЛОВ
1982 |
