МЕТОД ИСПЫТАНИЙ ЛИНЕЙНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ТЕСТА ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО В РАННЕМ ВОЗРАСТЕ

TEST METHOD FOR LINEAR DEFORMATIONS OF MINERAL BINDER DOUGH AT EARLY AGE

Zhigalov Maxim Aleksandrovich

Master's Student, Department of Building Materials Technology and Metrology, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Saint Petersburg

Kunshchikov Aleksandr Pavlovich

Master's Student, Department of Building Materials Technology and Metrology, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Saint Petersburg

Bogza Alina Sergeevna

Master's Student, Department of Building Materials Technology and Metrology, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Saint Petersburg

Malinovskaya Alina Evgenievna

Student, Department of Building Materials Technology and Metrology, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Saint Petersburg

АННОТАЦИЯ

В статье описывается конструкция установки, разработанной специально для проведения испытаний деформаций теста из минерального вяжущего, развивающихся в раннем возрасте – несколько часов от момента начала затворения вяжущего водой. Разработанная установка предназначена для определения деформации гидратирующего вяжущего – усадки или расширения. Использование разработанной методики и установки может способствовать развитию научных исследований в области контроля качества безусадочных, расширяющихся, напрягающих цементов и сухих смесей на их основе, изучению деформаций пенобетона при схватывании и твердении, а также контролю динамики образования эттрингита при гидратации гипсоцементно-пуццоланового вяжущего.

ABSTRACT

This article describes the design of a setup specifically developed for testing deformations of mineral binder pastes that develop early—several hours after the binder is mixed with water. The setup is designed to determine the deformation of a hydrating binder, whether shrinkage or expansion. The use of the developed method and setup can contribute to the development of scientific research in the areas of quality control of shrinkage-compensating, expansive, and self-stressing cements and dry mixes based on them, the study of foam concrete deformations during setting and hardening, and the monitoring of ettringite formation dynamics during the hydration of gypsum-cement-pozzolanic binders.

Ключевые слова: расширение; усадка; индикатор, установка, вяжущее, тесто, гидратация.

Keywords: expansion; shrinkage; indicator, setting, binder, dough, hydration.

В настоящее время на кафедре технологии строительных материалов и метрологии Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета продолжаются научные исследования, в том числе, в области вяжущих веществ и сухих смесей [1-3]. В рамках выполнения таких исследований возникла задача контролировать динамику деформационных изменений при гидратации минеральных вяжущих.

Литературный обзор показал, что для этого есть стандартная методика - ГОСТ 23789- 2018 «Вяжущие гипсовые. Методы испытаний.». Как видно из названия, методика предназначена для испытаний гипсового вяжущего, и позволяет определить объемное расширение [4]. Методика указанного ГОСТа регламентирует следующий порядок: необходимо заполнить металлический цилиндр (высота 100мм, внутренний диаметр 50мм) гипсовым тестом нормальной густоты, закрыть сверху крышкой и упереть в крышку головку индикатора часового типа. За объемное расширение гипса принимают выраженную в процентах разность между начальным и максимальным отсчетом индикатора.

Хорошо известно, что гипсовое вяжущее расширяется при схватывании и твердении. Это значит, что крышка цилиндра в ходе испытаний будет только подниматься, то есть такой метод конструктивно исключает возможность контроля усадки, поскольку крышка не может опуститься. Кроме того, указанный нормативный документ указывает на необходимость использование стрелочного индикатора, что ограничивает возможность контролировать деформационные изменения во времени.

Также существует Британский стандарт BS 1191-1:1973 «Specification for Gypsum building plasters. Part 1: Excluding premixed lightweight plasters», который устанавливает требования к строительным гипсовым штукатуркам. Следует отметить, что в настоящее время указанный документ утратил актуальность. Указанный документ регламентирует порядок измерений линейных деформаций гипсовой штукатурной смеси, для этого необходимо использовать специальный прибор, показанный на рисунке 1.

Рисунок 1. Устройство для испытаний гипсовой штукатурной смеси по методике BS 1191-1:1973

Показанное на рисунке устройство включает V-образную ванну, со торцевыми стенками, одна из которых подвижная. При этом перемещение подвижной стенки происходит вместе со штоком индикатора, что и обеспечивает контроль расширения. Величину этого расширения определяют, как разность между начальным и конечным расчетом. Конечный отсчет снимается через 24 часа после начала эксперимента.

Также существует ГОСТ Р ИСО 6873 – 2020 «Стоматология. Гипсовые материалы. Технические требования и методы испытаний (ISO 6873:2013, Dentistry — Gypsum products, IDT)». Этот документ также регламентирует проведение испытаний линейных деформаций гипсового вяжущего, стоматологического назначения [5]. Используемое при этом оборудование аналогично описанному в BS 1191-1:1973, но устроено таким образом, что нет конструктивных ограничений контроля деформаций усадки, поскольку одна их торцевых стенок ванны может свободно перемещаться вдоль этой ванны. Важно отметить, что конечный отсчет следует снимать через 2 часа после начала эксперимента.

Авторами настоящей статьи была разработана установка, сочетающая преимущества указанных методик. При этом была предпринята попытка сократить трудоемкость выполняемых испытаний с помощью реализации автоматической системы регистрации показаний индикатора.

Разработанная установка представлена на рисунке 2, а.

Рисунок 2. Разработанная установка: а – общий вид установка; б – анкерное устройство.

Разработанная установка состоит из жесткой металлической станины, на которой неподвижно закреплена U-образная ванна из полимерного материала. Длина рабочей части ванны составляет 500мм. Для ванны предусмотрена крышка, изготовленная также из полимерного материала. В закрытом положении внутренний объем ванны представляет собой цилиндр диаметром 50мм и длиной 500мм. После завершения испытаний затвердевший образец можно извлечь из ванны и применить в других испытаниях: усадка или расширение (другим методом), прочность, влажность, плотность и др. Одна из стенок ванны остается неподвижной, а другая – перемещается вместе со штоком индикатора часового типа. Перемещения этой стенки не ограничены конструктивно, то есть имеется возможность измерять как усадку, так и расширение. Контроль перемещений боковой смеси (линейная усадка или расширение) контролируются автоматически с помощью цифрового индикатора часового типа. Дискретность показаний индикатора 0,001мм. Специально для использования в указанной установке цифровой индикатор был дополнен несложным схемотехническим решением, которое автоматически передавало его показания в компьютер, 2 раза в минуту. Для исключения перемещений твердеющей смеси относительно неподвижной торцевой стенки ванны, к обеим ее стенкам надежно прикреплялись специальные анкерные устройства, показанные на рисунке 2.

Испытание производится следующим образом. В начале готовится тесто из вяжущего вещества или растворная смесь нужной консистенции, после чего укладывается в ванну, а затем уплотняется ручным или механизированным способом, после этого закрывается крышка. Крышку необходимо закрывать с усилием, для ее заполнения и формирования цилиндрического объема внутри ванны. Затем, на станине закрепляется цифровой индикатор часового типа и обнуляется. С этого момента начинается автоматическая запись перемещений боковой стенки ванны.

Список литературы:

1. Плотникова, А. А. Оценка стойкости стеклянных волокон в среде гидратирующего портландцемента / А. А. Плотникова, О. В. Косарикова, В. И. Бокарев // Молодой ученый. – 2021. – № 20(362). – С. 117-123.
2. Результаты подбора состава гипсоцементно-пуццоланового вяжущего / М. И. Жаворонков, Д. А. Пантелеев, Е. С. Желнина, А. Е. Малиновская // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. – 2025. – № 1-3(100). – С. 125-131.
3. Определение характеристик трещиностойкости стеклофибробетона на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем / М. И. Жаворонков, Д. А. Пантелеев, А. Козуб [и др.] // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. – 2022. – № 8-2(71). – С. 31-35.
4. ГОСТ 23789-2018. Вяжущие гипсовые. Методы испытаний : межгосударственный стандарт : дата введения 2019-05-01. — Текст : электронный // Меганорм : [сайт]. — URL: https://meganorm.ru/Index2/1/4293734/4293734318.htm (дата обращения: 15.06.2026).
5. ГОСТ Р 56930-2016 (ИСО 6873:2013). Стоматология. Гипсовые материалы : национальный стандарт Российской Федерации : дата введения 2017-01-01. — Текст : электронный // Меганорм : [сайт]. — URL: https://meganorm.ru/Data2/1/4293719/4293719462.pdf (дата обращения: 15.06.2026).