Гидравлические вяжущие вещества

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет»

(ЮЗГУ)

Кафедра проектирования, строительства зданий и линейных сооружений

УТВЕРЖДАЮ Первый проректор-

проректор по учебной работе

________________Е.А. Кудряшов «______»_______________2012 г.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальностей 270100, 270102, 270105, 270109 и

270112

Курск 2012

2

УДК 519.6.502(075)

Составители: В.М. Кретова, Е.Г. Пахомова

Рецензент Кандидат технических наук, доцент кафедры

проектирования, строительства зданий и линейных сооружений А.А. Сморчков

Гидравлические вяжущие вещества методические указания по выполнению лабораторных работ / сост.: В.М. Кретова, Е.Г. Пахомова; Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2012. 16с.: ил. 3, табл. 6. Библиогр.: с.16.

Излагаются методы определения основных свойств гидравлических вяжущих веществ.

Методические указания соответствуют требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования 653500 «Строительство».

Предназначены для студентов специальностей 270100, 270102, 270105, 270109 и 270112 дневной и заочной форм обучения.

Текст печатается в авторской редакции

Подписано в печать . Формат 60х84/1/16.

Усл. печ. л.0,9. Уч.-изд. л.0,8. Тираж 50 экз. Заказ . Бесплатно. Юго-Западный государственный университет.

305039, Курск, ул.50 лет Октября, 94.

3

Лабораторная работа № 4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

4.1 Общие сведения

Цемент – обобщенное название группы гидравлических вяжущих веществ, главной составной частью которых являются высокоосновные силикаты кальция (70…80 %), образовавшиеся при высокотемпературном обжиге (до спекания) природной или специально подготовленной сырьевой смеси.

В настоящее время наиболее широко применяются в строительстве цементы на основе портландцементного клинкера:

портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, быстротвердеющий портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент и глиноземистый цемент.

Портландцемент получается совместным помолом портландцементного клинкера и необходимого количества природного гипса. Гипс вводится для регулирования сроков схватывания (замедления) и для повышения коррозионной стойкости. Количество гипса не менее 3,5 % в пересчете на SO3.

Клинкер получается в результате обжига до спекания дисперсной смеси глины (30…25 %) и известняка (75…80 %) или природного мергеля. Кроме того, в состав шихты вводятся мел и корректирующие добавки.

Тонкий порошок портландцемента при затворении водой образует пластичное тесто, которое постепенно густеет, превращаясь в камневидное тело. Твердение портландцемента обусловлено сложными химическими и физико-химическими процессами взаимодействия клинкерных минералов с водой, в результате которых образуются новые гидратные соединения, практически нерастворимые в воде.

Косновным свойствам портландцемента относят:

тонкость помола, характеризуемая остатком на сите 008 ≤ 15 %, что соответствует Sуд = 2500…3000 см2/г;

водопотребность цементного теста, оцениваемая количеством воды (% от массы цемента), необходимым для

4

получения цементного теста нормальной (стандартной) густоты: обычно бывает в пределах 21…28 %;

сроки схватывания, определяемые на цементном тесте нормальной густоты; Нсхв ≥ 45 мин, Ксхв ≤ 10 час;

прочность, являющаяся главным показателем качества портландцемента и определяемая по показателям пределов прочности при изгибе и при сжатии через 28 суток нормального твердения. По этим показателям устанавливается марка портландцемента;

цвет – серый с зеленоватым оттенком;

плотность 3,0…3,2 г/см3.

Регулировать свойства портландцемента можно различными способами, одним из приоритетных направлений является введение добавок.

4.2 Цель работы. Изучить основные свойства портландцемента, используя методы оценки их качества показателей. Определить марку портландцемента по прочности.

4.3Определение тонкости помола цемента по ГОСТ 310.2-76*

4.3.1Оборудование, приборы, инструменты: весы технические по ГОСТ 24104-88 с погрешностью взвешивания не более 0,05 г, сито №008 по ГОСТ 6613-86, сушильный шкаф, прибор для механического просеивания цемента.

4.3.2 Материалы: цемент.

4.3.3 Порядок проведения работы. Тонкость помола определят ситовым анализом на приборе для механического или пневматического просеивания цемента или вручную.

Для испытания отвешивают 50 г цемента, предварительно высушенного в сушильном шкафу в течение 2 час при температуре 105…110 оС, и высыпают его на сито с размером отверстий 0,08 мм.

Процесс просеивания занимает 5…7 минут. Затем проводят контрольное просеивание вручную на лист глянцевой бумаги.

5

Просеивание считается законченным, если в течение 1 минуты контрольного просеивания через сито проходит не более 0,05 г цемента. По окончанию просеивания остаток на сите взвешивают с погрешностью 0,01 г.

Тонкость помола вычисляют по формуле (1.1) с точностью до

0,1%:

		m m0	(1.1)
	m		100%
		m

где m – первоначальная навеска, г. m0 – остаток на сите № 008, г;

Результаты эксперимента заносят в табл. 1.

Таблица 1 Результаты определения тонкости помола цемента

Номер	Масса навески	Масса остатка,	Тонкость
опыта	цемента, m, г	на сите, m0, г	полола, ∆m, %
1.
2.

Тонкость помола определяют как остаток на сите 0,08 в процентах от первоначальной массы просеиваемой пробы, который должен быть ≤ 15 %.

4.4 Определение нормальной густоты цементного теста

4.4.1 Оборудование, приборы, инструменты: весы технические по ГОСТ 24104-88 с погрешностью взвешивания не более 0,05 г, сферическая чаша для приготовления цементного раствора, круглая лопаточка, секундомер, мерный цилиндр вместимостью 500 или 250 см3, ручная мешалка, прибор Вика с пестиком, кольцо к прибору Вика.

4.4.2 Материалы: цемент, водопроводная вода.

6

4.4.3 Порядок проведения работы. Нормальную густоту цементного теста характеризуют количеством воды затворения, выраженной в процентах от массы цемента. Нормальной густотой цементного теста считают такую его консистенцию, при которой пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит 5...7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо. Кольцо и пластинку перед началом испытания смазывают тонким слоем машинного масла.

Отвешивают 400 г цемента, высыпают	его в чашку,
предварительно протертую влажной тканью.	Делают в цементе

углубление и вливают туда воду в количестве, необходимом для получения теста нормальной густоты. Обычно для первого пробного затворения берут 25…26 % воды от массы цемента, т.е. около 100 мл. Воду отмеряют с погрешностью не более 0,5 мл. Углубление заполняют цементом с помощью стальной лопатки и через 30 с после приливания воды сначала осторожно перемешивают, а затем энергично перемешивают тесто лопаткой в течение 5 мин с момента приливания воды. После перемешивания кольцо прибора Вика наполняют в один прием цементным тестом и 5...6 раз встряхивают, постукивая пластинку о твердое основание. Поверхность теста выравнивают вровень с краями кольца, срезая избыток теста увлажненным ножом. Затем кольцо на стеклянной пластине ставят под стержень прибора Вика и пестик приводят в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца. Закрепляют стержень стопорным винтом, после чего быстро освобождают его и дают возможность стержню с пестиком свободно погружаться в тесто. Через 30 с от начала погружения производят отсчет глубины погружения пестика по шкале прибора.

Если пестик не доходит до стеклянной пластины на 5...7 мм, густота теста считается нормальной. В том случае, если пестик погружается на большую или меньшую глубину, то опыт повторяют, изменяя количество воды затворения. Количество добавленной воды для получения теста нормальной густоты определяют с точностью до 0,25 %.

Результаты эксперимента заносят в табл. 2.

								7
									Таблица 2
	Результаты		определения			нормальной густоты		цементного
теста
Номер		Масса цемента,		Количест		В/Ц	Глубина погружения		Нормальная
опыта		г		во воды, г			пестика, мм		густота, %
1.
2.

Величина нормальной густоты в первую очередь зависит от вида цемента, тонкости его помола, количества введенной в

цемент добавки, минерального состава цемента. Регулировать нормальную густоту можно добавками поверхностно-активных веществ (ПАВ).

4.5 Определение сроков схватывания цементного теста

4.5.1 Оборудование, приборы, инструменты: весы технические по ГОСТ 24104-88 с погрешностью взвешивания не более 0,05 г, сферическая чаша для приготовления цементного раствора, круглая лопаточка, секундомер, мерный цилиндр вместимостью 500 или 250 см3, ручная мешалка, прибор Вика с иглой, кольцо к прибору Вика.

4.5.2 Материалы: цемент, водопроводная вода.

4.5.3 Порядок проведения работы. Схватывание цемента –

процесс загустевания цементного теста вследствие взаимодействия цемента с водой. Определение производят с помощью прибора Вика, но вместо пестика на конце стержня закрепляют иглу, а пестик устанавливают сверху. Приготовление теста нормальной густоты производят так же, как и при непосредственном его определении. Иглу прибора доводят до соприкосновения с поверхностью цементного теста нормальной густоты, уложенного в кольцо. Стержень закрепляют стопором, затем его освобождают, давая свободно погружаться в тесто. Масса стержня с иглой составляет (300 ±2) г. Иглу погружают в тесто каждые 5 мин до начала схватывания и через каждые 25 мин в последующем.

8

Перед каждым погружением передвигают кольцо и протирают иглу.

Началом схватывания цементного теста считают время, прошедшее от начала приливания воды до момента, когда игла не доходит до пластинки на 1...2 мм. Концом схватывания считают время от начала затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на 1...2 мм.

Для большинства цементов на основе портландцементного клинкера (кроме быстротвердеющего) начало схватывания наступает не ранее чем через 45 мин, а конец схватывания - не позднее 10 ч.

Начало схватывания характеризует потерю тестом пластичности, конец схватывания – превращение его в камень.

Результаты экспериментов сроков схватывания цементного теста заносят в табл. 3.

Таблица 3 Результаты экспериментов сроков схватывания цементного теста

Номер	Масса	Количество	Начало	Конец	Заключение
опыта	цемента,	воды, мл	схватывания	схватывания	по результатам
	г		цемента, мин	цемента, мин	эксперимента
1.
2.
4.6 Определение равномерности изменения объема
цемента

4.6.1Оборудование, приборы, инструменты: бачок для испытания кипячением, ванна с гидравлическим затвором, металлическая линейка по ГОСТ 427-75, весы технические по

ГОСТ 24104-88 с погрешностью взвешивания не более 0,05 г, мерный цилиндр вместимостью 500 или 250 см3, стеклянная пластина, нож, лупа.

4.6.2Материалы: цемент, водопроводная вода, машинное

масло.

						9
	4.6.3 Порядок	проведения	работы.	Для	испытания
предварительно готовят тесто нормальной густоты,					из	которого
		отбирают две навески массой 75 г каждая
		и делают вручную два шарика и
		помещают их на стеклянную пластинку,
		предварительно смазанную			машинным
	Рис.1. Определение	маслом. Постукивая		пластинками о
		твердое основание, из шариков получают
	равномерности изменения
	объема цемента	лепешки диаметром 7...8 см и				толщиной
		посередине	около 1	см.	Поверхность

лепешек заглаживают смоченным водой ножом от наружных краев к центру до образования острых краев и гладкой закругленной поверхности.

Отформованные (приготовленные) лепешки хранят (24±2) ч с момента изготовления в ванне с гидравлическим затвором, а затем подвергают кипячению. Для этого лепешки помещают в бачок с водой на решетку (рис. 1). Затем воду в бачке за 30…45 мин доводят до кипения, которое поддерживают в течение 3 ч, после чего лепешки в воде охлаждают и сразу производят их внешний осмотр.

Цемент соответствует требованиям стандарта (ГОСТ 310.3- 76*) в отношении равномерности изменения объема, если на лицевой стороне лепешки не обнаружено радиальных, не доходящих до краев трещин или сетки мелких трещин, видимых невооруженным глазом или в лупу, а также каких-либо искривлений и увеличения объема лепешек. Искривления обнаруживают при помощи линейки, прикладываемой к плоской поверхности лепешки. При этом обнаруженные искривления не должны превышать 2 мм на краю или в середине лепешки. Допускается в первые сутки после испытаний появление трещин усыхания, не доходящих до краев лепешки, при условии сохранения звонкого звука при постукивании лепешек одна о другую.

Неравномерность изменения объема цемента вызывается присутствием в нем свободных СаО и МgО в количестве, превышающем 1,5...2 % в клинкере, а также присутствием в

10

клинкере медленно гасящейся части - периклаза. Это приводит к увеличению объема уже затвердевшего цементного камня, неравномерности деформаций и образованию трещин в твердеющих растворах и бетонах.

На рис. 2 изображены лепешки, испытанные на равномерность изменения объема.

Рис. 2. лепешки, испытанные на равномерность изменения объема:

а, б – выдержавшие испытания (а – дефектов нет, б – трещины усадки); в – д – не выдержавшие испытания (в – разрушение, г – радиальные трещины, д – искривление).

Результаты экспериментов заносят в табл. 4.

Таблица 4 Результаты экспериментов равномерности изменения

объема цемента при твердении

Результаты визуального осмотра	Выводы о соответствии цемента
лепешек после кипячения	требованиям равномерности
	изменения объема цемента при
	твердении

1.

2.

3.

4.