ВИПРОБУВАННЯ ЦЕМЕНТУ

Мета роботи: навчитися оцінювати якість цементу (марку) за стандартними методиками визначення його фізичних, фізико-хімічних та механічних властивостей.

Загальні відомості. Найбільш широко в будівництві застосовуються портландцемент, пуцолановий портландцемент і шлакопортландцемент.

Для оцінки якості цементу визначають його фізичні, фізико-хімічні і механічні властивості.

Методи фізичних, фізико-хімічних і механічних випробувань портландцементу, пуцоланового портландцементу, шлакопортландцементу, глиноземистого цементу і деяких інших видів гідравлічних в’яжучих речовин встановлені ДСТУ.

Постачання цементу одного найменування поділяється на партії по 500 т кожна. Для проведення випробувань цементу від кожної партії відбирається проба в 20 кг. Перед випробуванням пробу цементу просівають через сито N 09 (розмір вічок у світлі 0,9×0,9 мм).

Перед випробуванням усі матеріали (цемент, пісок, вода) витримують до прийняття ними температури повітря лабораторії, що повинна бути 20±5 °С.

Після виконання лабораторної роботи студент повинен:

- знати основні фізичні, фізико-хімічні та механічні властивості цементу, що характеризують його якість, активність та марку і стандартні методики їх визначення;

- вміти практично визначати основні властивості цементу, а також його активність та марку виходячи з результатів, отриманих при виконанні лабораторної роботи.

4.1 Фізичні та фізико-хімічні властивості цементу

4.1.1 Визначення нормальної густоти цементного тіста

Суміш цементу з водою без добавки піску являється цементним тістом. Кількість води в цій суміші дуже впливає на рухливість цементного тіста і міцність цементного каменю. Для одержання порівняних результатів випробувань необхідно спочатку визначити "нормальне" співвідношення між цементом і водою, і підтримувати його при подальших випробуваннях.

Нормальна густота цементного тіста - це така його консистенція, при якій товкачик приладу Віка не доходить до денця конічного кільця на 5-7 мм. Нормальну густоту тіста характеризують вмістом води у відсотках від маси цементу і для різних цементів вона знаходиться в межах 20-40 %.

Прилад Віка з товкачиком складається з металевої станини, у втулці якої вільно переміщується у вертикальному напрямку металевий стержень.

У нижній кінець стержня приладу закріплюють металевий циліндр діаметром 10 мм, довжиною 50 мм.

Стержень постачений стрілкою для відліку занурення за шкалою, закріплено на станині. Маса стержня з товкачиком – 300 г. На площадку під стержень на скляну пластинку встановлюють конічне кільце висотою 40 мм, у яке поміщають випробуване цементне тісто (рис. 4.1).

Нормальна густота цементного тіста визначається в наступному порядку: у порцеляновій чашці зважують 400 г цементу з точністю до 1 г, поміщують його в металеву чашку сферичної форми, протерту вологою тканиною, і роблять у цементі заглиблення, у яке в один прийом наливають воду, зважену з точністю до 0,5 г.

Судину для зважування води потрібно тарувати в змоченому водою стані. Після додавання води негайно заповнюють заглиблення цементом і через 30 с після цього спочатку обережно, а потім енергійно розтирають тісто лопаткою. При цьому розтирання повинне проводитись навперемінно у взаємно перпендикулярних напрямках. Тривалість перемішування цементу з водою 5 хв. із моменту додавання води. Перед проведенням визначення потрібно переконатися, чи вільно опускається стержень приладу, а також перевірити нульове показання приладу, привівши товкачик в зіткнення з пластинкою.

Наповнене в один прийом цементним тістом кільце п'ять-шість разів струшують, стукаючи скляною пластинкою об стіл. Потім поверхню тіста вирівнюють із краями кільця, зрізуючи надлишок тіста змоченим водою ножем.

Приводять товкачик в центрі конічного кільця в зіткнення з поверхнею тіста і закріплюють стержень гвинтом, після чого, швидко відгвинчуючи закріпний гвинт, звільняють стержень і дають товкачику вільно занурюватися в тісто. Через 30 с з моменту звільнення стержня відраховують занурення товкачика за шкалою.

Густота цементного тіста вважається нормальною, якщо товкачик не доходить до скляної пластинки на 5-7 мм. Якщо товкачик занурюється глибше, кількість води взято більше, ніж необхідно для нормальної густоти. При меншому зануренні товкачика води узято недостатньо. У цих випадках необхідно зробити повторні замішування доти, доки буде знайдена нормальна густота тіста.

Отримані результати заносять до лабораторного журналу (табл. 6.1).

Таблиця 4.1 - Визначення нормальной густоти цементного тіста

Опис роботи

Висновок про нормальну густоту цементного тіста:

Нормальна густота цементного тіста ______ % (від маси цементу).

4.1.2 Визначення термінів тужавіння цементного тіста

Замішаний водою цемент, втрачаючи пластичність, поступово загусає (що відповідає початку тужавіння) і переходить в каменеподібний стан (настає кінець тужавіння). Терміни тужавіння цементу мають важливе значення для проведення робіт, тому що регламентують можливі терміни перевезення і укладання розчинної або бетонної суміші.

Для визначення термінів тужавіння цементу потрібне обладнання, зазначене в попередній роботі, але в прилад Віка, замість товкачика, у стержень закріплюється голка площею перетину 1,1 мм і на верхню частину стержня закріплюється додатковий вантаж, щоб зберегти загальну масу стержня з голкою 300 г (рис. 4.2). Терміни тужавіння цементу визначають у наступній послідовності.

У сферичній металевій чашці готують цементне тісто нормальної густини: 400 г цементу і відповідна кількість води; раніше описаним способом заповнюють кільце тістом і встановлюють його на столик приладу під голку. Голку приладу Віка доводять до зіткнення з поверхнею тіста, закріплюють стержень гвинтом, після чого, відгвинчуючи гвинт, звільняють стержень і дають голці вільно занурюватися в тісто. Голку занурюють у тісто через кожні 10 хв., пересуваючи кільце після кожного занурення, щоб голка щоразу потрапляла в інше місце.

Після кожного занурення голку потрібно витирати ганчірочкою.

Початком тужавіння цементного тіста вважають час від початку замішування, тобто доливання води, до моменту, коли голка не буде доходити до дна на 1-2 мм.

Кінцевим моментом тужавіння цементного тіста вважають час від початку замішування до моменту, коли голка буде занурюватися в тісто не більше, ніж на 1-2 мм.

Відповідно до стандарту початок тужавіння цементу має наставати не раніше 45 хв., а кінець тужавіння - не пізніше 10 ч від початку замішування.

Оскільки визначення термінів тужавіння цементу подібно визначенню термінів тужавіння гіпсу, з огляду на тривалість проведення випробування (2-8 годин), ця робота студентами не виконується. До журналу лабораторних робіт заносять необхідні дані і виконують опис роботи. Результати випробування заносять до лабораторного журналу (табл. 4.2).

Таблиця 4.2 - Визначення термінів тужавіння цементного тіста

Норма ДСТУ Б В.2.7 – 185:2009. Цемент. Методи визначення нормальної густоти, термінів тужавіння та рівномірності зміни об’єму:

а) початок тужавіння не раніше 45 хв.

б) кінець тужавіння не пізніше 10 год.

Опис роботи

Висновок:

4.1.3 Визначення рівномірності зміни об’єму цементу під час твердіння

При недостатній тонкості помелу, неправильному збереженні і наявності в різних кількостях домішок СаО, Mg, CaSO₄ може спостерігатися нерівномірна зміна об’єму цементу у процесі твердіння цементного тіста.

Рівномірність зміни об’єму цементу визначається в наступному порядку.

З тіста нормальної густоти вручну роблять чотири кульки (діаметром близько 5 см), що укладаються на скляну пластинку, протерту машинною олією. Потім пластинку струшують до розливання кульок у коржі діаметром 7-8 см і товщиною в середині близько 1 см (рис.4.3).

Для одержання гладкої поверхні коржі згладжують від зовнішніх країв до центра ножем, змоченим водою. Виготовлені коржі протягом 24 (±2) год. з моменту виготовлення зберігають за температури 20 + 5° у ванні з гідравлічним засувом, а потім випробовують.

Чотири цементні коржі через 24 + 2 год. після замішування знімають із пластинок, виймають з ванни і поміщують у бачок з водою на решітку. Воду в бачку доводять до кипіння, що підтримують протягом 4 ч, після чого коржі в бачку охолоджують і оглядають негайно після випробування. Цемент визнається доброякісним, якщо на поверхні коржів не виявляються радіальні тріщини, що доходять до країв зразка, або сітки дрібних тріщин, видимих у лупу чи неозброєним оком, а також якщо не виявляються скривлення коржів.

Результати випробувань заносять до лабораторного журналу (табл. 4.3).

Таблиця 4.3 - Визначення рівномірності зміни об’єму цементного тіста при твердінні

Опис роботи

Висновок:

4.2 Механічні властивості цементу

Механічні властивості цементу характеризуються міцністю при стиску та при вигину, на підставі визначення яких отримують значення активності та марки цементу. Випробуванням піддають балочки, виготовлені з цементно- піщаного розчину нормальної консистенції. Нормальна консистенція визначається лабораторно підібраним співвідношенням цементу і води.

4.2.1 Визначення консистенції цементно - піщаного розчину

Прилади, обладнання і матеріали: металева чаша сферичної форми, лопатка, мірний циліндр з водою, струшувальний столик, скляна пластинка, конусне кільце, штихова, розчино змішувач стандартний, шпатель, лінійка, ваги з важками, металеві стандартні форми 40х40х160 мм, мінеральна олія для змащування форм, пісок, цемент, вода.

Для визначення консистенції цементно - піщаного розчину зважують 1500 г піску і 500 г цементу, висипають їх у сферичну металеву чашу і перемішують суху суміш протягом 1 хв. Потім роблять лунку і виливають у неї пробну кількість води (в/ц=0,4-0,6). Після того, як вода всмокчеться, суміш ще раз перемішують 1,5 хв. Розчин переносять у змішувач, де суміш перемішується протягом 2,5 хв. (20 обертів чаші). Після закінчення перемішування форму-конус, встановлену в центрі скляного диска струшувального столика заповнюють у два прийоми шарами різної товщини.

Внутрішня поверхня конуса і диск столика перед проведенням випробувань повинні бути злегка зволожені.

Розчин ущільнюють металевим стержнем: нижній шар - 15 штикуваннями, верхній - 10. Під час укладання і ущільнення розчину конус притискають рукою до скляного диска.

Після ущільнення верхнього шару розчину надлишок його зрізують ножем врівень із краями конуса; далі конус повільно знімають у вертикальному напрямку. Потім розчин струшують на столику 30 разів за 30 с і вимірюють розливання конуса за нижньою основою штангенциркулем у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Якщо консистенція розчину виявиться нижче

105 мм, тоді необхідно повторити замішування, збільшивши кількість води так, щоб розливання конуса після 30 струшування на столику знаходилося в межах 106-115 мм.

Потрібну кількість води, виражену у вигляді водоцементного відношення, заносять до лабораторного журналу, а також записують діаметр (розливання) конуса за нижньою основою.

Отримані результати заносять до лабораторного журналу (табл. 4.4).

Таблиця 4.4 - Визначення консистенції цементного розчину

Опис роботи:

Висновок: Нормальна консистенція цементного розчину при В/Ц_____________

4.2.2 Виготовлення зразків-балочок

Визначивши водоцементне відношення для даного цементу, готують розчин на 3 балочки: цементу 500 г, піску - 1500 г і потрібну кількість води. Готують розчинну суміш так само, як і в попередній роботі. Металеву роз’ємну форму змазують мастилом і встановлюють на віброплощадці.

Форми наповнюють приблизно на 1 см розчином і включають вібраційну площадку, а потім протягом 2 хв. вібрації всі три гнізда форми рівномірно, невеликими порціями остаточно заповнюють розчином. Після закінчення 3 хв. (від початку вібрації) вібрація зразків закінчується. Форму знімають з віброплощадки, зрізують змоченим водою ножем надлишок розчину, зачищають поверхню зразків врівень із краями форми. Зразки у формах зберігають 24±2 год. у ванні з гідравлічним засувом. Після закінчення цього часу зразки обережно розкривають і укладають у воду, де їх зберігають 27 діб.

Випробують зразки в 28-добовому віці. Перед випробуванням вони повинні бути насухо витерті.

Отримані результати заносять до лабораторного журналу (табл. 4.5).

Таблиця 4.5 - Виготовлення зразків-балочок

4.2.3 Визначення границі міцності при вигину

Зразок установлюють на опори приладу «МИИ-100» або іншого згинаючого пристрою таким чином, щоб ті його грані, що були горизонтальними при виготовленні, знаходилися у вертикальному положенні. Зразки випробують на вигин на машині МИИ-100.

Границю міцності на вигин цементного розчину обчислюють як середнє арифметичне значення з двох найбільших результатів випробування трьох зразків. Дані, отримані під час випробування, заносять до лабораторного журналу (табл. 4.6).

Таблиця 4.6 - Визначення границі міцності при вигину

Опис роботи

Середнє значення границі міцності на вигин складає _____

4.2.4 Визначення границі міцності при стиску

Отримані після випробування на вигин у результаті зламу шість половинок-балочок відразу ж випробовують на стиск. Кожну половинку балочок розміщують між двома пластинками таким чином, щоб бічні грані, що при виготовленні прилягали до подовжніх стінок форми, знаходилися на площинах пластинок, а упори пластинок щільно прилягали до торцевої гладенької стінки зразка. Зразок разом із пластинками піддають стиску на пресі.

Границя міцності при стиску окремого зразка обчислюється як частка від розподілу величини руйнівного навантаження, (у Н чи кгс) на робочу площу пластинки (м² чи см²), тобто на 25 см².

Границю міцності при стиску зразків обчислюють як середнє арифметичне чотирьох зразків, що отримали найбільші результати із шести випробуваних зразків. Дані, отримані під час випробування, заносять до лабораторного журналу (табл. 4.7).

Таблиця 4.7 - Визначення границі міцності при стиску

Опис роботи

Висновок: середнє значення границі міцності при стиску складає ______.

4.2.5 Визначення активності і марки цементу

Найважливішою властивістю цементу є його міцність, що характеризується активністю і маркою.

Активність цементу є фактично взята за безпосередніми випробуваннями з точністю до 1 кгс/см границя міцності на стиск зразків, виготовлених, витриманих і випробуваних відповідно до умов ДСТУ Б В.2.7 – 46:2010.

Марку цементу встановлюють за границею міцності на вигин зразків балочок розміром 40х40х160 мм і стиску їхніх половинок у віці 28 діб з моменту виготовлення.

Залежно від міцності цемент поділяють на такі види:

1. Портландцемент, портландцемент із мінеральними добавками, шлакопортландцемент чотирьох марок "400", "500", "550", "600".

2. Портландцемент сульфатостійкий, портландцемент із мінеральними добавками сульфатостійкий, шлакопортландцемент сульфатостійкий, портландцемент пуцолановий трьох марок "300", "400" і "500".

На підставі випробувань відповідно до ДСТУ студенти визначають активність цементу і його марку, роблять загальний висновок про якість цементу.

Висновок про марку й активність цементу повинний бути занесений до журналу лабораторних робіт.

Контрольні питання:

1. Що називається нормальною густотою цементного тіста? Визначення її?

2. Які терміни тужавіння у цементу та як їх визначають?

3. Що може спричинити нерівномірність зміни об’єму цементу при твердінні?

4. Що називається нормальною консистенцією цементного розчину та як її визначити?

5. Як визначається міцність при стиску та вигину цементних зразків?

6. Як визначаються активність і марка цементу? Які марки цементу існують?

Рекомендована література:

1. ДСТУ Б В.2.7 – 46:2010. Будівельні матеріали. Цементи загально будівельного призначення, технічні умови. – К.: Будстандарт, 2011 – 35 с.

2. ДСТУ Б В.2.7 – 185:2009. Будівельні матеріали. Цементи. Методи визначення нормальної густоти, термінів тужавіння та рівномірності зміни об’єму. – К.: Будстандарт, 2010 – 25 с.

3. ДСТУ Б В.2.7 – 187:2009. Будівельні матеріали. Цементи. Методи визначення міцності при стиску та вигину. – К.: Будстандарт, 2010 – 31 с.

4. «Матеріалознавство (для архітекторів та дизайнерів)»: Підручник /Пушкарьова К.К., Кочевих М.О., Гончар О.А., Бондаренко О.П. – К.:

Видавництво «Ліра-К», 2012. – 592

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: