исследование свойств портландцемента

Порядок выполнения работы

Нормальную густоту определяют на приборе Вика с пестиком (рис.1). Прибор состоит из металлической станины 1, в обоймах которой свободно передвигается в вертикальном направлении стержень 2. Стержень снабжен стрелкой для отсчета перемещения его относительно миллиметровой шкалы 3, закрепленной на станине.

Рис. 1. Прибор Вика: 1 – станина; 2 – стержень; 3 – шкала измерений; 4 – пестик; 5 – коническое кольцо.

Для определения нормальной густоты в нижнюю часть стержня вставляют пестик 4. Масса подвижной части с пестиком равна 300 г, диаметр пестика 10 мм, длина 50 мм. На предметный столик устанавливают коническое кольцо 5.

Перед испытанием необходимо проверить свободно ли перемещается стержень, а также показания прибора, приведя пестик в соприкосновение со стальной пластиной, на которой расположено коническое кольцо. Кольцо и пластину перед началом испытаний смазывают тонким слоем машинного масла.

Для приготовления цементного теста отвешивают 400 г цемента, высыпают в чашу, предварительно протертую влажной

11

тканью. Затем делают в цементе углубление, в которое вливают

водин прием воду в количестве, необходимом (ориентировочно) для получения цементного теста нормальной густоты. Углубление засыпают цементом и через 30 с после приливания воды сначала осторожно перемешивают, а затем энергично растирают тесто лопаткой. Продолжительность перемешивания и растирания составляет 5 мин с момента приливания воды.

После окончания перемешивания кольцо быстро наполняют

водин прием цементным тестом и 5–6 раз встряхивают его, постукивая пластину о твердое основание. Поверхность теста выравнивают с краями кольца, срезая избыток теста ножом, протертым влажной тканью. Немедленно после заполнения кольца тестом приводят пестик прибора в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца и закрепляют стержень зажимным винтом. Затем, быстро отвинчивая зажимной винт, освобождают стержень и предоставляют пестикусвободно погружаться в тесто. Через 30 с от момента освобождения стержня производят отсчет погружения по шкале.

Нормальной густотой цементного теста считается такая его консистенция, при которой пестик прибора Вика, погружаемый в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5– 7 мм до пластины, на которой установлено кольцо.

При несоответствующей консистенции цементного теста изменяют количество воды и вновь приготавливают тесто, добиваясь погружения пестика на глубину 5–7 мм. Результаты испытаний заносят в табл. 3.

Таблица 3

Опытные данные по определению нормальной густоты цементного теста

Номер	Масса		Количество		Пестик не	Нормальная
опыта	цемента,		воды		доходит до	густота, %
	г	г		%	пластины, мм
1
2
3

12

6.ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКОВ СХВАТЫВАНИЯ ЦЕМЕНТНОГО ТЕСТА

Схватывание – необратимая потеря пластичности цементного теста.

Необходимое оборудование:

–сферическая чаша;

–лопатка для перемешивания;

–стеклянный мерный цилиндр ёмкостью 250 мл;

–весы лабораторные;

–прибор Вика с иглой;

–стальной нож.

Порядок выполнения работы

Для определения сроков схватывания служит стандартный прибор Вика (рис.1), у которого пестик заменяется иглой. При пользовании прибором масса перемещающейся части прибора при замене пестика иглой сохраняется с помощью дополнительного груза, который устанавливается сверху стержня. Перед испытанием следует проверить, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое показание прибора. Кроме того, проверяют чистоту и отсутствие искривлений иглы.

Для приготовления цементного теста отвешивают 400 г цемента, высыпают в чашу, предварительно протертую влажной тканью, и затворяют водой в количестве, необходимом для получения теста нормальной густоты. Внимание! Зафиксируйте время в момент приливания воды. Приготовление теста и уклад-

ку в кольцо ведут по п.5. Иглу прибора доводят до соприкосновения с поверхностью теста и, опуская закрепляющий винт, предоставляют игле возможность свободно погружаться в тесто. Иглу погружают в тесто через каждые 10 минут, передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попадала в прежнее место. После каждого погружения иглу вытирают.

13

Различают начало и конец схватывания. Началом схваты-

вания цементного теста считают время, прошедшее от начала затворения (момента приливания воды) до того момента, когда игла не доходит до пластины на 2–4 мм. Концом схватывания цементного теста считают время от начала затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на 1–2 мм.

Полученные значения начала и конца схватывания заносят в лабораторную тетрадь по форме:

Начало затворения: __ч.__мин.

Игла не доходит до пластинки на 2–4 мм: __ч.__мин. Игла опускается в тесто не более чем на 1–2 мм: __ч.__мин. Начало схватывания___ мин; конец схватывания___мин.

7.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАВНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЁМА

Твердеющий цемент должен обладать равномерным изменением объема. Однако иногда происходят неравномерные изменения объема портландцемента при твердении. Такое наблюдается, если в нем содержатся свободный оксид кальция, оксид магния либо гипс в количествах, превышающихдопустимыезначения.

Необходимое оборудование:

–сферическая чаша;

–лопатка для перемешивания;

–стеклянный мерный цилиндр ёмкостью 250 мл;

–весы лабораторные;

–две стеклянные пластины размером 10 10 см;

–стальной нож;

–ванна с гидравлическим затвором;

–бачок для испытания кипячением.

14

Порядок выполнения работы

Для испытания приготовляют тесто нормальной густоты по п.5. Из приготовленного теста отвешивают 2 навески по 75 г и помещают каждую навеску в виде шарика на стеклянную пластинку, предварительно протертую машинным маслом. Затем постукивают пластинкой о твердое основание до момента расплыва шариков в лепешки диаметром 7–8 см и толщиной в середине около 1 см. Для получения острых краев и гладкой закругленной поверхности лепешки заглаживают от наружных краев к центру смоченным водой ножом.

Приготовленные лепешки маркируют и хранят в течение 24 ± 2 часов с момента изготовления в ванне с гидравлическим затвором, а затем снимают с пластин и помещают в бачок с водой на решетку. Воду в бачке доводят до кипения, которое поддерживают в течение 3 ч, после чего лепешки в бачке охлаждают и проводят их внешний осмотр немедленно после извлечения из воды.

Цемент считается соответствующим требованию равномерности изменения объема, если на лицевой стороне лепешек, подвергнутых испытанию, не обнаружится радиальных, доходящих до краев трещин или сетки мелких трещин, видимых невооруженным глазом или в лупу, а также каких-либо искривлений и увеличения объема лепешек. Образцы лепешек, выдержавших испытание на равномерность изменения, приведены на рис. 2, а не выдержавших испытания – на рис. 3.

Рис.2.Лепешки,выдержавшиеиспытаниенаравномерностьобъема

15

Рис.3. Лепешки,невыдержавшиеиспытаниенаравномерностьобъема

По окончании осмотра в лабораторную тетрадь вписывают заключение о равномерности изменения объема при твердении.

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ, МАРКИ, КЛАССА

Активность– способностьцемента твердеть и даватьвысокую прочность к заданному сроку твердения. Количественной характеристикой активности служит фактическая прочность при сжатии образцов из стандартного цементного раствора, изготовленных и испытанных в стандартных условиях, установленных нормативным документом. В зависимости от активности цементу назначают марку (по ГОСТ 10178–85) или класс (по ГОСТ 31108–2003). Марка, класс – условные показатели прочности.

Для проведения прочностных испытаний необходимо приготовить стандартный цементно-песчаный раствор с соотношением цемента и песка 1:3 и отформовать из него стандартные призматические образцы-балочки размером 40 40 160 мм. Чтобы исключить влияние качества песка на прочность испытуемого цемента, используют стандартный песок.

Существуют некоторые различия в методах испытания и обработке результатов испытаний при определении марки и класса цемента.

16

8.1. Определение марки цемента

Необходимое оборудование:

–сферическая чаша;

–лопатка для перемешивания;

–стеклянный мерный цилиндр ёмкостью 250 мл;

–весы лабораторные;

–встряхивающий столик и форма-конус;

–штыковка;

–металлическая линейка;

–бегунковая мешалка;

–трёхгнёздная форма для изготовления образцов-балочек;

–насадка к форме;

–вибрационная площадка;

–ванна с гидравлическим затвором;

–ванна с водой для хранения образцов-балочек;

–машина для испытания образцов-балочек на изгиб;

–пресс для определения предела прочности при сжатии;

–прижимные пластинки для передачи нагрузки.

Приготовление стандартного раствора нормальной консистенции

Образцы изготавливают из стандартного цементного раствора, состоящего из цемента и стандартного песка в соотношении 1:3 по массе при водоцементном отношении, равном 0,40. В качестве стандартного используют нормальный Вольский монофракционный кварцевый песок с содержанием зерен фракции 0,5–0,9 мм не менее91% (ГОСТ 6139–78).

Для приготовления раствора взвешивают 500 г цемента, 1500 г песка и отмеривают 200 г воды. Песок и цемент высыпают в предварительно протертую мокрой тканью сферическую чашу и перемешивают в течение 1 мин. Затем в центре сухой смеси дела-

17

ют лунку, вливают в нее воду в количестве 200 мл (В/Ц = 0,40), дают воде впитаться в течение 0,5 мин и тщательно перемешивают смесь в течение 1 мин. Приготовленную смесь переносят в бегунковую мешалку, в которой ее перемешивают еще в течение 2,5 мин (20 оборотов чаши мешалки). Как исключение смесь можно перемешивать вручную не менее 5 мин круглым шпателем в сферической чаше. После окончания перемешивания раствор выгружают из мешалки и определяют его консистенцию, проводя испытание на встряхивающем столике (рис.4).

Рис. 4. Встряхивающий столик: 1 – станина; 2 – вал; 3 – кулачок; 4 – ось; 5 – горизонтальный диск

На диск столика устанавливают форму-конус с загрузочной воронкой. Внутреннюю поверхность конуса и диск предварительно протирают влажной тканью. Приготовленный раствор для определения его консистенции укладывают в форму-конус в два приема слоями равной толщины. При этом раствор уплотняют металлической штыковкой: нижний слой – 15 штыкованиями, а верхний – 10. Во время укладки и уплотнения растворной смеси конус следует прижимать рукой к диску. После уплотнения снимают воронку и срезают ножом излишек смеси вровень с краями формы. Снимают форму-конус. Раствор встряхивают на столике 30 раз за (30±5) с, после чего штангенциркулем

18

измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.

Расплыв конуса с В/Ц = 0,40 должен быть в пределах 106–115 мм. Если расплыв конуса окажется менее 106 мм или раствор при встряхивании рассыпается, приготовляют новый замес, увеличив количество воды для получения расплыва конуса 106–115 мм. Если расплыв конуса окажется более 115 мм, количество воды соответственно уменьшают для получения расплыва конуса 106–115 мм. Все опытные данные заносят в табл. 4.

Таблица 4

Определение нормальной консистенции цементно-песчаного раствора

	Масса	Масса	Масса		Расплыв	Нормальная
Номер	цемента,	песка,	воды,	В/Ц	конуса,	консистенция
опыта	г	г	г		мм	раствора, В/Ц
1
2
3

Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106–115 мм, принимают для проведения дальнейших испытаний. Из приготовленного раствора нормальной консистенции формуют образцы-балочки.

Формование образцов

Перед формованием образцов внутреннюю поверхность трехгнёздной формы смазывают машинным маслом. Форму устанавливают на виброплощадку. Сверху формы устанавливают насадку и наполняют форму раствором по высоте приблизительно на 1 см. Затем включают виброплощадку и в течение двух первых минут равномерно небольшими порциями окончательно заполняют все три гнезда формы. По истечении 3 мин от начала вибрации виброплощадку отключают. Форму снимают, срезают излишек раствора металлической линейкой, смоченной

19

водой, заглаживают поверхность образцов вровень с краями формы и маркируют их.

Хранение образцов

Форму с образцами помещают на сутки (24±2 ч) в ванну с гидравлическим затвором, где обеспечивается относительная влажность воздуха не менее 90 %. Через сутки образцы осторожно извлекают из формы и укладывают на 27 суток в ванну с водой в горизонтальном положении, так чтобы они не соприкасались друг с другом. Вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см. Воду меняют через каждые 14 сут. Температура воды должна быть (20±2) °С.

Определение предела прочности образцов при изгибе и сжатии

По истечении 28 суток образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30мин подвергают испытанию. Непосредственно перед испытанием с поверхности образцов удаляют капли воды. Сначалаобразцыиспытываютнаизгиб, азатем половинкинасжатие.

Определение прочности при изгибе производят на испытательной машине. При испытании образец устанавливают на опоры прибора так, чтобы его грани, расположенные при изготовлении горизонтально, находились при испытании в вертикальном положении, а поверхность с маркировкой была обращена к испытателю (рис. 5).

Рис. 5. Схема расположения образцов-балочек на опорных валиках

20