Исследование влияния количества и вида добавок на водопотребность цементного теста

Цель работы – определить водопотребность цементного теста с данным видом и заданным количеством добавки. Затем сравнивается водопотребность цементного теста без добавки и с добавкой и делается заключение о влиянии вида и количества добавки на водопотребность.

Общие сведения

При изготовлении растворных и бетонных смесей важно затворять их точно определенным количеством воды.

Если воды в цементном тесте меньше оптимального количества, то некоторые частицы цемента не будут участвовать в химической реакции и прочность цементного камня будет меньше проектной.

Избыточное количество воды в цементном тесте приводит к тому, что в теле цементного камня остается вода, которая, испаряясь или мигрируя, снижает механическую прочность камня, уменьшает его морозостойкость, повышает водопроницаемость.

Количество воды затворения принято выражать в % от веса цемента и обычно указывается для растворных и бетонных смесей, например В:Ц = 0.4; 0.5; 0.6.

Введение в цемент различных добавок меняет характеристики цементного теста, в том числе и водопотребность. Оптимальное количество воды затворения цемента с добавками можно определить экспериментальным путем, описываемым в данной работе.

Суть работы сводится к тому, чтобы методом проб приготовить из цемента без добавки тесто такой густоты, в котором пестик Тейтмайера прибора Вика, погружаясь в это тесто под действием веса подвижных частей, останавливался, не доходя до дна кольца на 5-7 мм.

Количество воды, израсходованное для затворения теста такой густоты в % по отношению к весу цемента, называется водопотребностью, а само тесто такой густоты называется тестом нормальной густоты.

Водопотребность цементного теста необходимо знать для того, чтобы определить количество воды затворения для приготовления из конкретных цементов высококачественных цементных растворов.

При введении добавок водопотребность цементного теста меняется в зависимости от вида и количества добавки.

Количество и вид добавки в процентном отношении к весу цемента обычно зависит от преследуемых целей и указывается в задании.

Водопотребность некоторых цементов без добавок указана в таблице 1.

Таблица 1

Названия цементов	Портландцемент	Пуццолановый портландцемент	Цветной портландцемент	Шлакопортландцемент	Глиноземистый цемент	Романцемент	Известково-пуццолановый цемент
Водопотребность,%	24-30	30-45	27-33	26-30	31-32	30-50	30-60

Порядок проведения работы

Для выполнения данной работы необходимо иметь следующие приборы, инструменты и материалы:

1.Прибор Вика с пестиком Тетмайера (устройство прибора приведено в работе № 3).

2. Весы технические, позволяющие взвешивать грузы до 1 кг с точностью  1 г.

3. Мерный цилиндр емкостью до 250 мл с ценой деления до 1 мл, или стакан емкостью до 250 мл.

4. Часы песочные на 5 мин, либо часы с сигналом, либо реле времени для измерения интервала времени 5 мин.

5. Герметически закрывающаяся емкость для хранения цементов на 20 л по одной на каждый вид цемента.

6. При затворении цементного теста вручную сферическая чаша (рис.2) с круглой лопаткой (рис.3, лаб. раб.№ 3).

7. В случае механизированного приготовления цементного теста – механическая мешалка– в этом случае сферическая чаша не нужна.

8. Секундомер.

9. Нож и совок для цемента.

10. Исследуемый цемент, каждого вида не менее 5 кг.

11. Вода для затворения (годна питьевая) примерно по 3 л на каждый цмент.

12. Масло машинное для смазки оборудования и инструмента 0.5 л.

13. Ветошь для чистки инструмента и оборудования 0.5 кг.

Для проведения работы следует предварительно подготовить приборы к последующим исследованиям.

1. Прибор Вика зарядить пестиком Тетмайера. Подвижная часть прибора должна легко перемещаться. При касании пестиком дна конусного кольца показания по шкале прибора должны быть равны 0. В случае отклонения от нуля шкала прибора соответствующим образом передвигается и в новом поло­жении фиксируется.

Конусное кольцо и его дно перед началом испытаний смазыва­ется тонким слоем машинного масла.

2. При ручном приготовлении цементного теста сферическую чашу и лопатку протирают влажной ветошью.

3. Если цементное тесто приготовляется в механической мешалке, то проверяют её исправность.

4. Проверяется действие песочных часов или другого устройства, отмеряющего 5 минутный интервал времени.

5. Проверяется исправность секундомера.

6. Проверяется чистота и действие весов.

7. Проверяется чистота совка и смазывается машинным маслом нож.

После проверки исправности применяемых приборов готовят цементное тесто для его последующих исследований.

По ГОСТ 310.1-76 цементное тесто разрешается приготовлять пере­мешиванием вручную в сферической чаше или в механической мешалке.

Для взвешивания цемента рекомендуется пользоваться весами с ценой деления 1 г. Тесто приготовляют из порции цемента весом 4001 г.

Вода для затворения цемента должна быть пресная (годна пить­евая вода). Воду следует отвешивать на весах с точностью 0,5 г. Воду можно мерить по объему при помощи мерных цилиндров, емкостью не более 250 мл. В процессе отмеривания воды цилиндр необходимо держать в строго вертикальном положении, а отсчет производить по нижнему мениску, подняв цилиндр на уровень глаза.

При изготовлении первой порции цементного теста 4001 г цемента затворяют 1000,5 г воды. После определения густоты получившегося теста при необходимости понемногу добавляют воду и снова определяют густоту теста и так до тех пор, пока не опре­делят водопотребность теста без добавок. Затем проделывают то же самое, но с цементным тестом, в котором имеются добавки.

Если тесто готовится в сферической чаше, то все 400 г цемента высыпаются в середину чаши, в цементе делается углубление, и в него вливаются 100 г воды. Ей дают в течение 30 с. впитать­ся в цемент, а затем 2-3 мин. интенсивно перемешивают цемент с водой во взаимно-перпендикулярных направлениях металлической лопаткой. В случае недостаточной пластичности цементно­го теста к нему добавляют воду, отмечая общее количество воды, израсходованной на затворение.

Общая длительность перемешивания теста, считая с момента затворения, не должна превышать 5 мин.

Длительность этого периода удобно контролировать при помощи песочных часов (5 мин), либо специальных часов с звуковым сигна­лом, либо при помощи реле времени, отключающим сигнальную лампу через 5 мин.

В случае приготовления цементного теста при помощи механичес­кой мешалки порция цемента распределяется совком равномерно по окружности чаши. Затем острием ножа в цементе по окружности делается канавка и в нее вливается вода. На вертикальном валу мешалки закрепляется горизонтальный вал с лопастя­ми в приподнятом положении. После включения двигателя первые 30 с. цемент перемешивается с водой боковыми ножами. Через 30 с. лопасти из верхнего положения автоматически переводятся в нижнее, и начинается перемешивание - растирание цемента с водой.

По окончании цикла перемешивания мешалка автоматически выключается. С нее снимают горизонтальный вал с лопастями, а при­готовленное тесто подвергают испытаниям.

Тесто, приготовленное без добавок, в один прием перекладывают в коническое кольцо стандартных размеров, установлен­ное на пластину - дно. Для удаления из теста воздуха кольцо встряхивают 5-6 раз, постукивая о стол. Затем поверхность теста выравнивают с краями кольца, срезая ножом избыток теста.

Кольцо с тестом устанавливают в приборе Вика так, чтобы пестик был точно над центром кольца. Погружение пестика в тесто не в центре дает искаженные результаты, так как поверхностное натяжение теста в центре и на периферии кольца различно.

Пестик прибора Вика приводят в соприкосновение с поверхностью теста и в таком положении стержень фиксируют. Затем освобождают подвижную часть прибора и по шкале прибора наблюда­ют за глубиной погружения пестика в течение 30 с.

Если пестик погрузится в тесто менее чем на 33 мм, то в тес­то необходимо добавить воды, перемешать его и снова определять густоту.

Густота цементного теста считается нормальной, если пестик за 30 с. погрузится в него на 33-35 мм.

Если же пестик за указанное время погрузится до дна кольца, то это означает, что в тесте избыток воды. В таком случае необ­ходимо новую порцию цемента (4001 г) затворить меньшим коли­чеством воды, перемешать и определить густоту теста.

После того, как определена водопотребность цементного теста без добавок, необходимо приготовить цементное тесто нормальной густоты, затворяя его количеством воды, определенным в результа­те предыдущих опытов, и ввести в это тесто заданное количество указанной преподавателем добавки.

Исследование густоты полученного теста сразу же укажет, как влияет на водопотребность теста введение добавки.

Если тесто окажется повышенной пластичности, это значит, что добав­ка уменьшает водопотребность, а если густота такого теста окажется повышенной, следовательно, добавка увеличивает водопотребность.

Остается экспериментально методом подбора составов опреде­лить, насколько увеличивается или уменьшается водопотребность теста. Для этого приготавливается тесто из 4001г цемента и заданного количества добавки, но с различными количествами во­ды и делается это до тех пор, пока не будет получено тесто нор­мальной густоты.

В заключении работы производится обработка и оценка результатов выполненных исследований.

В процессе исследований меняют количество воды затворения, замеряют глубину погружения пестика и вычисляют водоцементное от­ношение. Результаты опытов записывают в табличной форме.

Таблица 2

Результаты опытов по исследованию влияния добавок

на водопотребность цементного теста

Номер			Количество		В/Ц	Глубина погружения пестика, мм	Кол-во и вид добавки	Густота теста	Заключение
цемента	опыта		Цемента	воды
1	1		400
	2		400
	3		400
Среднее значение
2		1	400
		2	400
		3	400
Среднее значение
Контрольные испытания
1			400
2			400
Эксперименты с добавками
Контрольные испытания с добавками

После того, как удастся получить тесто нормальной густоты, результаты эксперимента следует подвергнуть контрольной прове­рке.

Для этого порцию цемента затворяют количеством воды, которое, согласно результатам исследований, соответствует водопотребности данного цемента.

После перемешивания густота такого теста должна быть нор­мальной. Результаты контрольных проверок также заносятся в табл. 2. Для каждого вида цемента выполняется не менее трех замесов теста и проверки его густоты. Если хотя бы в одном из трех контроль­ных замесов густота теста будет отличаться от нормальной, то следует уточнить водопотребность цемента, сделав дополнительно несколько опытов.

Если во всех трех контрольных замесах получается тесто нор­мальной густоты, водопотребность цемента определена пра­вильно, а её численное значение равно среднеарифметическому водоцементному отношению контрольных замесов.

После завершения работы необходимо очистить приборы и инстру­менты от цементного теста, все протереть ветошью, а цементное тесто выбросить в специальный контейнер для мусора (но не в мойку).

РАБОТА 5.