Определение марки цемента в лаборатории

Обновлено: 05.05.2024

ЦЕМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ ЦЕМЕНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Методы химического анализа

Cements and materials for cement production. Chemical analysis methods

___________________________________________________________________
Текст Сравнения ГОСТ 5382-2019 с ГОСТ 5382-91 см. по ссылке;
- Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

Дата введения 1991-07-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственной ассоциацией "Союзстройматериалы"

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного строительного комитета СССР от 30.01.91 N 3

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ*

* Таблица ссылочных нормативно-технических документов в электронной версии документа соответствует таблице, приведенной в бумажном оригинале. - Примечание изготовителя базы данных.

Обозначение НТД,
на который дана ссылка

Обозначение НТД,
на который дана ссылка

8.5.1, 9.2.1, 9.3.1, 19.2.1

5.2.1, 6.3.1, 6.4.1, 8.6.1, 18.2.1

5.2.1, 6.3.1, 11.2.1, 14.2.1, 17.2.1,

5.2.1, 6.2.1, 6.3.1, 6.4.1, 7.2.1,

7.3.1, 8.2.1, 8.3.1, 8.6.1, 9.2.1,

10.2.1, 10.3.1, 11.2.1, 11.3.1,

Продолжение

Обозначение НТД,
на который дана ссылка

Номер пункта, приложения

Обозначение НТД,
на который дана ссылка

12.2.1, приложение 3

12.2.1, приложение 3

5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2002 г.

Настоящий стандарт распространяется на цементы, клинкер, сырьевые смеси, минеральные добавки и сырье, применяемые в цементном производстве, и устанавливает нормы точности выполнения анализов химического состава, а также методы определения массовой доли влаги, потери при прокаливании, нерастворимого остатка, оксидов кремния, кальция (в том числе свободного), магния, железа, алюминия, титана, серы, калия, натрия, марганца, хрома, фосфора, бария, хлор-иона, фтор-иона (далее - элементов).

Допускается применение других методов анализа, метрологически аттестованных и соответствующих нормам точности настоящего стандарта. При этом ошибка воспроизводимости методов не должна превышать двух ошибок повторяемости, установленных в стандарте для соответствующих элементов.

Пояснения к терминам, применяемым в настоящем стандарте, приведены в приложении 1.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Отбор проб цемента и других материалов - в соответствии с нормативно-технической или технологической документацией на эти материалы.

1.2. Отобранную пробу материала сокращают несколькими последовательными квартованиями до 25 г и подсушивают. Твердые зернистые материалы предварительно измельчают в металлической ступке до полного прохождения через сито 05 по ГОСТ 6613, после чего магнитом удаляют попавшие в пробу металлические частицы. Не допускается обработка магнитом, если материал содержит магнитные минералы. Дальнейшим квартованием отбирают для анализа среднюю аналитическую пробу массой около 10 г, которую растирают в агатовой, яшмовой или корундовой ступке до состояния пудры (при контрольном просеивании проба должна полностью проходить через сито 008 по ГОСТ 6613).

Подготовленную пробу хранят в стеклянном бюксе с притертой крышкой для защиты от воздействия окружающей среды.

Перед взятием навески пробу высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы при температуре (110±5) °С (за исключением случая, когда выполняют анализ по определению содержания влаги), охлаждают в эксикаторе и тщательно перемешивают. Массу считают постоянной, если разность двух последовательных взвешиваний после сушки не превышает 0,0004 г. Допускается производить анализ из воздушно-сухой навески с последующим пересчетом на сухую навеску. Массу сухой навески () в граммах вычисляют по формуле


, (1)

Снова приоткрываем двери лаборатории для наших читателей. На этот раз покажем как проходят испытания цемента на прочность.

Ни один серьезный производитель не запустит цемент в производство керамзитобетонных блоков без предварительной проверки его на соответствие заявленной марке. Естественно, что Чебоксарский Стройкомбинат проводит такие испытания, и вот как раз одному из них и будет посвящена наша статья. Мы расскажем вам, как проверяется цемент в лабораторных условиях, а также для чего нужно это делать.

Какой цемент будем исследовать

Под прицел попал цемент ЦЕМ I 42,5 Н двух производителей – ООО «Азия Цемент» из Пензы и ЗАО «Ульяновскцемент».

Азия Цемент
Современный красавец-завод, выстроенный с нуля с 2010-го по 2013-й год. Первая тонна цемента была выпущена в ноябре 2013 года, а через полгода завод вышел на полные производственную мощность
1 860 000 тонн цемента в год.

Ульяновскцемент
Завод ввели в эксплуатацию в 1961 году. На рубеже тысячелетий на заводе провели модернизацию и техническое переоснащение. Это одно из крупнейших предприятий промышленности с максимальной производственной мощностью –
2 400 000 тонн цемента в год.

ЦЕМ I 42,5 Н – новая маркировка того самого «пятисотого» цемента, соответствует ПЦ-500-Д0. Применяется для изготовления изделий из бетона, в монолитном домостроении и др.

  • Цифра I означает "бездобавочность" цемента (добавки улучшают некоторые технологические качества цемента, но имеют и свои минусы).
  • Цифра 42,5 указывает на устойчивость к осевому сжатию в 42,5 МПа.
  • Буква Н обозначает скорость твердения, в данном случае «нормальнотвердеющий».
  1. Тонкость помола
  2. Сроки схватывания
  3. Нормальная густота и водоотделение
  4. Активность при пропаривании
  5. Собственно прочность цемента

Тонкость помола цемента

Тонкость помола – характеристика дисперсности цемента. Именно от нее зависит скорость гидратации связующего материала керамзитоблоков.

Гидратация цемента – химическая реакция клинкерных составляющих цемента с водой (присоединение воды), причем образуются твердые новообразования (гидраты), которые заполняют первоначально залитый цементом и водой объём плотным наслоением гелевых частиц, вызывая тем самым упрочнение. Первоначально жидкий или пластичный, цементный клей превращается в результате гидратации в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием, или схватыванием, дальнейшая — упрочнением, или твердением.

Чем выше тонкость помола, тем быстрее будет нарастать прочность. Это важное свойство цемента, которое необходимо контролировать.

Сроки схватывания и нормальная густота цемента

Сроками схватывания цемента называют начало и конец этого процесса. За стартовую точку принимается начало потери подвижности (или же пластичности) цементного теста, за конечную точку – некоторое его затвердение. Сроки схватывания необходимо знать, поскольку применять свежеприготовленные растворы допускается лишь до начала схватывания. Можно, конечно, и не соблюдать это условие, но тогда схватившееся тесто утратит свою клеящую способность, а прочность раствора будет низкой.

Измеряем сроки схватывания. По ГОСТ начало схватывания цемента наступает не ранее 45 минут, конец схватывания должен наступить не позднее 10 часов. Чтобы измерить фактические значения используется специальный прибор под названием ВИКА (на фото).

Прибор Вика

В обойме станины прибора ВИКА свободно перемещается цилиндрический металлический стержень, а на концы его крепится либо игла, либо пестик (в зависимости от назначения испытаний).

Получаем нормальную густоту. Измерять сроки схватывания допускается лишь в цементном тесте нормальной густоты, поэтому необходимо сначала ее замерить. Это делается также на приборе ВИКА.

Цементное тесто для испытаний готовится так: в чашу засыпается 400 грамм цемента и 102 мл воды. Все это замешивается в течение 5 минут, после чего этим раствором заполняется специальное кольцо. Оно должно быть изготовлено из пластмассы, нержавеющей стали или другого материала, который не впитывает воду. Это кольцо устанавливается на специальную пластинку.

Кольцо прибора Вика

Поверхность цементного теста выравнивается с краями кольца, а излишки срезаются ножом. Сразу же после этого пестик прибора ВИКА соприкасают с поверхностью теста по центру кольца, закрепляя стержень стопорным устройством. Затем его освобождают, давая пестику погружаться.

Нормальной густотой считается та, при которой пестик, погружаясь в тесто, не доходит до пластинки (на которой стоит кольцо) на 5-7 мм. Если результат испытания показывает несоответствие консистенции цементного теста, то изменяется количество воды и эксперимент повторяется. Когда необходимая консистенция получена и пестик остановился на отметке 5-7 мм – можно приступать к измерению сроков схватывания.

Нормальная густота цемента – соотношение количества воды, которое необходимо для получения теста, к массе цемента, выражается в процентах.

Проверяем схватывание. Итак, для проверки требуется цементное тесто нормальной густоты, которое помещается в то же самое кольцо. Пестик на металлическом стержне заменяют иглой и доводят ее до соприкосновения с поверхностью. Момент начала схватывания определяется свободным опусканием иглы в цементное тесто. Погружение иглы происходит раз в 10 минут. После каждого раза ее протирают, а кольцо с тестом переставляют, так как игла не должна попадать в прежнее место.

Шкала прибора Вика

Началом схватывания считается время от начала затворения (момента приливания воды) до момента, когда игла прибора ВИКА не доходит до пластинки, на которой стоит кольцо, на 2-4 мм. А концом схватывания считается время от начала затворения до момента, когда игла погружается в тесто не более, чем на 1-2 мм.

Контролируем водоотделение цемента

Зачем нужно контролировать водоотделение цемента и на что оно влияет? Некоторые цементы во время схватывания прочно удерживают воду, взятую для затворения. Другие же отделяют некоторое количество воды в виде слоя определенной толщины.

Водоотталкивание не дает получить однородное бетонное тело и препятствует полноценному сцеплению твердеющего цемента с заполнителем. В конечном итоге, это снижает прочность готового изделия.

Измеряем водоотведение. Отвешивается 350 г цемента и воды (тоже 350 г). Воду выливают в стакан, после чего в течение 1-ой минуты туда высыпается навеска цемента при непрерывном помешивании. Получившееся цементное тесто размешивается еще 4 минуты, а затем переливается в градуированный цилиндр.

Этот цилиндр помещается на стол и отсчитывается объем цементного теста. Через 2 часа отмечается объем осевшего цементного теста, и замер производится каждые 30 минут. При совпадении результатов двух последних замеров, наблюдение останавливается.

Если говорить проще, то слой воды, который образуется в цилиндре над цементным тестом – это и есть величина водоотделения.

Изучить методику, определить пределы прочности при изгибе и сжатии. Установить активность и марку цемента.

Теоретическая часть:.

Rизг = , кгс/см 2 (МПа) (1.4)

где: N - разрушающая нагрузка, кгс (Н);

l - расстояние между опорами 10 см;

b и h - ширина и высота балочки, см (b=h = 4 см).

Rсж = , кгс/см 2 (МПа), (1.5)

где: N - разрушающая нагрузка, кгс (Н);

F - рабочая площадь половинки балочки (площадь пластинки размером 40x62,5 равна 25 см 2 ).

В соответствии с техническими требованиями при определении марки цемента предел прочности при сжатии и изгибе должен быть не менее величин, указанных в таблице 2 (см. приложение).

(1.6)

где: Rcж.28 - активность цемента в возрасте 28 суток, кгс/см 2 (МПа);

Rcж.т - предел прочности при сжатии в момент испытания, кгс/см 2 (МПа);

- временной коэффициент, зависящий от возраста твердения (для 7-суточной прочности 1,7, для 14-суточной прочности 1,26).

Материалы и оборудование:

- цемент 500 г, нормальный песок 1500 г;

- чаша и лопатка для перемешивания вручную;

- мешалка для перемешивания цементного раствора;

- весы технические или торговые с гирями;

- встряхивающий столик и форма-конус;

- форма для изготовления образцов - балочек, насадка к формам;

- прибор для испытания на изгиб образцов - балочек (рис. 3);

- пластинки для передачи нагрузки при испытании половинок балочек (рис.4.);

- пресс для определения предела прочности при сжатии и изгибе;

- ванна с гидравлическим затвором;

- бачок или емкость для хранения образцов - балочек;

- машинное масло для смазки форм.

Методика выполнения работы:

Определение активности и марки цемента проводят в следующем порядке: определение нормальной консистенции цементного раствора, изготовление образцов - балочек, выдержка образцов в течение 28 суток, испытание на изгиб и сжатие балочек, сравнение полученных результатов с требованиями ГОСТ.

Определение нормальной консистенции цементного раствора

- Отвешивают 1500 г нормального Вольского песка и 500 г цемента с точностью до 1 г, высыпают их в предварительно протертую влажной тканью сферическую чашу, перемешивают цемент с песком мастерком (лопаткой) в течение 1 мин. В центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее 200 мл воды (В/Ц =0,4), дают воде впитаться в течение 0,5 мин. и перемешивают смесь 1 минуту.

- Раствор переносят в предварительно протертую мокрой тканью чашу мешалки и перемешивают в течение 2,5 мин. (20 оборотов чаши мешалки).

- Форму-конус устанавливают в центре диска встряхивающего столика. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью.

- По окончании перемешивания форму-конус заполняют раствором на половину высоты и уплотняют 15 раз металлической штыковкой. Затем наполняют конус раствором с небольшим избытком и штыкуют 10 раз. После уплотнения верхнего слоя избыток раствора срезают ножом вровень с краями конуса и медленно снимают конус в вертикальном направлении.

- Раствор, сформованный в виде усеченного конуса, встряхивают на столике 30 раз за (30+5) сек., после этого штангенциркулем измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.

Консистенцию раствора считают нормальной, если расплыв его по основанию оказался равным 106 - 115 мм. Если основание конуса окажется менее 106 мм, количество воды увеличивают, а если более 115 мм – количество воды уменьшают при приготовлении новой пробы раствора.

Водоцементное отношение (В/Ц), полученное при достижении расплыва конуса 106 - 115 мм, характеризует водопотребность раствора, его принимают для проведения дальнейших испытаний.

Лабораторный журнал:

Показатели Опыт Требования ГОСТ
Навеска цемента, г Навеска песка, г Количество воды, мл Водопотребность В/Ц, % Диаметр расплыва (основание конуса), мм Консистенция раствора 106-115 Нормальная

Изготовление образцов - балочек

- Из раствора нормальной консистенции изготовляют три балочки размером 4x4x16 см. Образцы - балочки в трехгнездовых металлических формах с насадкой. Перед формованием форму смазывают машинным маслом и проверяют стягивающие болты.

- Форму с насадкой жестко закрепляют в центре виброплощадки и заполняют раствором примерно на 1 см по высоте. Включают виброплощадку и секундомер (засекают время). В течение первых двух минут вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин. от начала вибрации виброплощадку отключают, снимают насадку, срезают ножом излишек раствора вровень с краями и маркируют образцы (на каждой балочке следует поставить номер группы и бригады).

Хранение образцов - балочек

- После формования форму с образцами помещают на сутки в ванну с гидравлическим затвором. Затем образцы осторожно вынимают из формы и укладывают в горизонтальном положении в ванну с водой, где хранят до момента испытания.

- Вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см. Воду меняют через каждые 14 суток. Температура воды в ванне должна быть 20±2ºС.

- По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин. подвергают испытанию. Перед испытанием образцы насухо вытирают.

Определение предела прочности при изгибе

- Испытание балочек на изгиб производят на рычажном автоматическом приборе МИИ-100 или на гидравлическом прессе с помощью приспособления (рис. 3).


Рис. 3. Схема испытания образцов-балочек на растяжение при изгибе

- Образец - балочку устанавливают на опоры изгибающего устройства так, чтобы, его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении. Расстояние между центрами опорных элементов (валиков) 100 мм. Средняя скорость нарастания разрушающей нагрузки на образец должна быть 0,05±0.01 кН/с.

Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение двух наибольших результатов испытаний трех образцов.

Лабораторный журнал:

№ образца Ширина балочки b,см Высота балочки h, см Расстояние между опорами,L, см Разрушающая нагрузка, N, кг(Н) Предел прочности, Rизг= , кгс/см 2 (МПа) Средний предел прочности из 2-х наибольших, МПа

Определение предела прочности при сжатии

- Полученные после испытания на изгиб шесть половинок палочек сразу же испытывают на сжатие (на гидравлическом прессе). Для передачи нагрузки образцу применяют специальные пластинки из нержавеющей стали (рис.4).


- Половинки балочек помещают между двумя пластинками таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой плоскости образца (рис.4).

Образец с пластинками устанавливают точно по центру нижней плиты пресса и испытывают до разрушения. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть 2,0±0,5 МПа/с.

Предел прочности отдельного образца вычисляют как частное от деления величины разрушающей нагрузки (кгс) на рабочую площадь пластинки (см 2 ), т.е. на 25 см 2 .

Предел прочности при сжатии испытуемого цемента (вяжущего) вычисляют как среднее арифметическое значение четырех наибольших результатов испытания шести образцов.

Лабораторный журнал:

№ образца Разрушающая нагрузка, кгс (H), N Площадь пластинки, см 2 , 25 Предел прочности, кгс/см 2 (МПа), Rсж=N/F Средний предел прочности из 4-х наибольших, МПа, Rсж cp

Определение активности цемента

Активность цемента устанавливают по среднему арифметическому значе­нию четырех наибольших результатов испытаний на сжатие шести половинок балочек в возрасте 28 суток.

Определение марки цемента

Марку цемента устанавливают по средним значениям предела прочности при сжатии и предела прочности при изгибе образцов – балочек, испытанных в возрасте 28 суток. При отнесении цемента к той или другой марке средний предел прочности при сжатии и изгибе должен быть не ниже значении, приведенных в таблице 2 (см. приложение).

Обозначение марки принимают по величине гарантированной прочности при сжатии в кгс/см 2 .

Показатели Средний предел прочности, кгс/см 2 (МПа) Активность цемента, кгс/см 2 (МПа) Марка цемента, кгс/см 2 (МПа)
при сжатии при изгибе
Опыт
Стандарт

По полученным результатам: среднему пределу прочности при сжатии ______ МПа и среднему пределу прочности при изгибе ______ МПа испытанный цемент относится к марке ______________.

По пределу прочности при сжатии в возрасте 28 суток цемент имеет активность _________ кгс/см 2 .

Общее заключение

Определение марки цемента проводят по ГОСТ 310.4-81 «ЦЕМЕНТЫ. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ ИЗГИБЕ И СЖАТИИ».

Марку цемента устанавливают по величине предела прочности при изгибе и сжатии образцов-балочек размером 40x40x160 мм 3 , изготовленных из пластичного цементного раствора состава 1:3 по массе (1 ч. цемента и 3 ч. эталонного монофракционного песка Привольского месторождения (Вольский песок), отвечающего требованиям ГОСТ 6139-2003 «ПЕСОК ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЦЕМЕНТА. Технические условия»).

Применяемая аппаратура: мешалка для перемешивания цементного раствора; чаша и лопатка; встряхивающий столик и форма-конус; штыковка; формы для изготовления образцов-балочек; насадка к формам; вибрационная площадка; прибор для испытания на изгиб образцов-балочек; пресс для определения предела прочности при сжатии; пластинки для передачи сжимающей нагрузки.

Для перемешивания (приготовления) цементного раствора применяют лопастную (рис. 4.11) или бегунковую (4.12) мешалку.


Рис. 4.11 – Схема мешалки для приготовления цементного раствора

1 – чаша; 2 – ведомая лопасть; 3 – ведущая лопасть; 4 – лопасть-скребок

а)
1 – станина; 2 – смесительная чаша; 3 – откидная траверса; 4 – бегунок для перемешивания раствора		 б)
1 – станина; 2 – чаша; 3 – ось чаши; 4 – откидная траверса; 5 – бегунок для перемешивания раствора

Рис. 4.12 – Бегунковая мешалка (а) и ее схема (б)

Чаша и лопатка показаны на рис. 4.5.

Конструкция встряхивающего столика (рис. 4.13) должна обеспечивать плавный без перекосов подъем подвижной части на высоту 10 мм и ее свободное падение с этой высоты до удара о неподвижную преграду.

а)
1 - станина; 2 - вал; 3 - кулачок; 4 - ось; 5 – диск; 6 – лист стекла; 7 - форма-конус с насадкой; 8 - маховик		 б)
1 - кулачок; 2 - диск; 3 - шток; 4 - станина; 5 - форма-конус с центрирующим устройством; 6 -насадка

Рис. 4.13 – Встряхивающий столик с форма-конусом (а) и его схема (б)

Штыковка имеет размеры, показанные на рис. 4.14.


Рис. 4.14 – Штыковка

1 - стержень; 2 - рукоятка

Разъемная форма для изготовления балочек показана на рис. 4.15, а приспособления для их испытаний – на рис. 4.16.


Рис. 4.15 – Разъемная форма для изготовления балочек

а)
б)

Рис. 4.16 – Схема опирания балочки при испытаниях на изгиб (б)

и пластин для испытаний половинок балочек на сжатие

Образцы-балочки испытывают на изгиб с помощью машины МИИ-100 (рис. 4.17) следующим образом. Стрелку 2 устанавливают на 0 шкалы 1, перемещая винте грузом 6 вдоль прорези 5. Образец-балочку 11 устанавливают на опоры 13 изгибающего устройства (расстояние между центрами опор 100 мм) и маховичком 12 создают первичное натяжение валика 10. При отклонении стрелки 2 до деления 4,5 шкалы натяжение прекращают. После этого, поднимая рукоятку управления 7, включают электродвигатель машины, который перемещает с постоянной скоростью по одному коромыслу рычага груз постоянной массы. Коромысло 9 этого рычага связано с серьгой изгибающего устройства. При перемещении груза плавно увеличивается усилие на испытываемую балочку.

Машина снабжена счетчиком 8, который автоматически, в зависимости от положения груза, показывает напряжение в бал очке в данный момент испытания. В момент разрушения образца коромысло, падая, ударяется о шайбу 4 амортизатора 3 и выключает машину. На счетчике остается показание предела прочности при изгибе (в кгс/см 2 ). Сняв половинки балочек, рукоятку управления опускают в крайнее нижнее положение. При этом машина возвращает груз в начальное положение, а счетчик сбрасывает показания до нуля.


Рис. 4.17 – Схема испытательной машины МИИ-100

Проведение испытаний. Сначала определяют консистенцию цементного раствора, которая требуется для изготовления образцов-балочек. Для этого отвешивают 1500 г песка и 500 г цемента и отмеряют 200 г воды (В/Ц = 0,4).

При использовании лопастной мешалки (рис. 4.11) компоненты загружают в предварительно протертую влажной тканью чашу мешалки в следующей последовательности: песок, вода, цемент. Чашу устанавливают на мешалку и производят перемешивание в течение (120±10) с.

При использовании бегунковой мешалки (рис. 4.12) отвешенные песок и цемент высыпают в предварительно протертую мокрой тканью сферическую чашу, перемешивают цемент с песком лопатой в течение 1 мин. Затем в центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее воду в количестве 200 г (В/Ц=0,40), дают воде впитаться в течение 0,5 мин и перемешивают смесь в течение 1 мин. Далее раствор переносят в предварительно протертую мокрой тканью чашу мешалки и перемешивают в последней в течение 2,5 мин (20 оборотов чаши мешалки).




По окончании перемешивания определяют консистенцию цементного раствора. Для этого используют встряхивающий столик и металлическую форму-конус (рис. 4.13). Встряхивающий столик состоит из чугунной станины 1 на валу 2 находится кулачок 3, который поднимает ось 4 сгоризонтальным диском 5 и закрепленным на нем листом зеркального стекла диаметром 300 мм. При вращении маховика 8 ось с укрепленным диском при помощи кулачка совершает возвратно-поступательное вертикальное движение. При этом столик поднимается на 10 мм, встряхивая форму 7.

Перед укладкой смеси в конус внутреннюю поверхность его и стеклянный диск слегка увлажняют. Растворную смесь укладывают в форму-конус двумя слоями равной толщины. Каждый слой уплотняют металлической штыковкой (рис. 4.14). Нижний слой штыкуют 15 раз, верхний – 10. Во время укладки и уплотнения раствора конус прижимают рукой к стеклянному диску. Излишек раствора срезают ножом и форму-конус медленно поднимают. Затем, вращая рукоятку маховика, встряхивают столик 30 раз в течение 30 с, при этом конус цементного раствора расплывается.

При помощи штангенциркуля или стальной линейки измеряют расплыв конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Консистенцию раствора считают нормальной, если расплыв конуса оказался равным 106-115 мм. Если расплыв конуса окажется менее 106 мм, количество воды увеличивают для получения расплыва конуса 106-108 мм. Если расплыв конуса окажется более 115 мм, количество воды уменьшают для получения расплыва конуса 113-115 мм.

Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106-115 мм, принимают для проведения дальнейших испытаний.Водопотребность раствора выражают в виде водоцементного отношения, при котором расплыв конуса составил нормируемую величину – 106-115 мм.

Образцы-балочки формуют в трехгнездовых металлических формах (см. рис. 4.15). Внутреннюю поверхность стенок и поддона слегка смазывают машинным маслом. На собранную форму надевают металлическую насадку и густой смазкой промазывают снаружи стык между формой и насадкой.

Цементный раствор нормальной консистенции для изготовления трех образцов-балочек приготовляют так же, как и для определения нормальной густоты раствора, т. е. из 500 г цемента и 1500 г песка. На каждый намеченный срок испытания изготовляют три образца.

Для уплотнения раствора подготовленную форму с насадкой прочно закрепляют на стандартной виброплощадке, создающей вертикальные колебания с амплитудой 0,35 мм и частотой 2800-3000 колебаний в 1 мин.

Готовый раствор укладывают в гнезда формы слоем приблизительно 1 см и включают виброплощадку. Затем в течение 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин (от начала вибрации) виброплощадку выключают и снимают форму. Затем смоченным ножом срезают излишек раствора, зачищают поверхность образцов вровень с краями формы и маркируют образцы.

Готовые образцы в формах хранят в ванне с гидравлическим затвором (см. рис. 4.7) в течение (24±1) ч. Затем образцы осторожно расформовывают и укладывают в горизонтальное положение в ванну с водой, где хранят до момента испытания. Образцы в воде не должны соприкасаться один с другим и вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см. Необходимо, чтобы объем воды в сосуде для хранения образцов был в 4 раза больше объема образцов. Температуру воды в ванне поддерживают (20±2) 0 С. Воду, в которой хранят образцы, рекомендуется менять через каждые 14 дней. Вынутые образцы испытывают, предварительно протерев, не позднее чем через 30 мин.

Для определения марки цемента образцы-балочки в возрасте 28 сут с момента их изготовления испытывают на изгиб, а затем каждую из полученных половинок – на сжатие.

При испытаниях на изгиб (в приборе МИИ-100, рис. 4.17) образец устанавливают на опорные элементы прибора таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении. Предел прочности при изгибе образцов цементного раствора вычисляют как среднее арифметическое из двух наибольших результатов испытания трех образцов-балочек.

Половинки балочек испытывают на сжатие на гидравлическом прессе. Для передачи нагрузки на половинки балочек применяют плоские стальные шлифованные пластинки площадью 25 см 2 (рис. 4.16б). Каждую половинку балочки помещают между двумя пластинками таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам формы, совпадали с рабочими поверхностями пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой стенке образца (рис. 4.18).


Рис. 4.18 – Схема испытаний половинок балочек на сжатие

1, 3 - нижняя и верхняя плиты пресса; 2 - пластинки

При испытании образца на сжатие скорость увеличения нагрузки должна быть около 5 кН/с.

Предел прочности при сжатии Rсж, МПа, определяют по формуле:

где Р – разрушающая нагрузка, Н; S – рабочая площадь пластинки, мм 2 .

Предел прочности при сжатии образцов, изготовленных из испытываемого цементного раствора, вычисляют как среднее арифметическое четырех наибольших результатов шести испытанных образцов.

При оценке свойств цементов испытывают как само по себе вяжущее (в виде порошка), так и составы, в которые вяжущее входит в качестве одного из компонентов (тесто = цемент + вода или цементный раствор = цемент + вода + песок). Чтобы по ре­зультатам испытания раствора (или теста) оценить качество це­мента, влияние всех других факторов (количества и качества пес­ка, густоты теста или раствора, условий изготовления, хранения и испытания образцов, их возраста) нужно исключить. С этой целью установлены государственные стандарты на методы изго­товления, хранения и испытания образцов. В настоящее время дей­ствуют два российских стандарта: ГОСТ 310.1 — 5 (используемый для внутреннего рынка) и ГОСТ 30744—2001, соответствующий европейским стандартам.

Песок и вода по составу и качеству также должны удовлетво­рять требованиям стандартов. Согласно ГОСТ 6139 — 2003 стан­дартный песок для испытаний цемента должен быть кварцевым, содержать Si02 не менее 96 % и иметь допустимое количество гли­нистых, илистых и органических примесей. Он может быть моно­фракционным, состоящим из одной фракции 0,5 — 0,9 мм, или полифракционным, состоящим из следующих фракций: 0,08. 0,16; 0,16. 0,50; 0,50. 1,00 и 1,00. 1,60 мм.

Монофракционный песок предназначен для определения мар­ки цемента по ГОСТ 310.4 — 81. Он должен иметь сертификат со­ответствия эталонному песку — песку Привольского месторожде­ния, удовлетворяющему требованиям ГОСТ 6139 — 2003.

Полифракционный песок предназначен для определения клас­са цемента по ГОСТ 30744 — 2001. Полифракционный песок дол­жен иметь сертификат соответствия эталонному песку, удовлет­воряющему требованиям европейского стандарта EN 196-1. Со­держание воды подбирают таким образом, чтобы и тесто, и ра­створная смесь имели стандартную консистенцию (нормальную густоту). Количество воды, необходимое для получения смеси нормальной густоты, называется водопотребностъю теста (цемен­та) или раствора.

Определение водопотребности цемента.Водопотребность цемента определяют с помощью прибора Вика (см. рис. 8.2). Иглу 6 прибо­ра Вика заменяют металлическим цилиндром — пестиком 1, пе­реставляя их местами (чтобы масса перемещающейся части оста­валась равной 300 г).

По ГОСТ 310.3 — 76 тесто перемешивают вручную в течение 5 мин и заполняют им в один прием коническое кольцо 5 прибора Вика, постукивая подставкой 4 кольца о стол 5 — 6 раз. Избыток теста срезают и поверхность заглаживают. Пестик немедленно приводят в соприкосновение с тестом и сразу же дают ему возможность погружаться в течение 30 с.

По ГОСТ 30744 — 2001 тесто перемешивают в специальном сме­сителе по режиму (90 + 5 + 90) с (перемешивание — остановка— перемешивание) и переносят в один прием в коническое кольцо 5 без уплотнения и вибрации. Время с начала затворения до начала погружения пестика в цементное тесто должно состав­лять 4 мин. Фиксируют глубину погружения также за 30 с.

Нормальной (в обоих стандартах) считается густота, при кото­рой пестик не доходит до дна на 5. 7 мм.

Определение сроков схватывания цемента.Пестик 1 прибора Вика (см. рис. 8.2) заменяют иглой 6, переставляя их местами. Го­товят тесто нормальной густоты и заполняют им кольцо прибора Вика. Иглу 6 прибора доводят до соприкосновения с поверхнос­тью теста и фиксируют стопорным винтом 7(верхним). Отпуская винт, дают игле возможность погружаться в тесто. Погружения иглы производят с интервалом 10 мин, каждый раз — в новое место. Перед погружением иглу протирают влажной тканью. Сро­ки схватывания считают от начала затворения.

Начало схватывания наступает, когда игла не доходит до дна: по ГОСТ 310.3-76 - на 1 . 2 мм, а по ГОСТ 30744-2001 - на 3. 5 мм. Конец схватывания наступает, когда игла погружается в тесто: по ГОСТ 310.3 — 76 —не более чем на 1 . 2 мм, а по ГОСТ 30744-2001 - на 0,5 мм.

При определении конца схватывания по ГОСТ 30744 — 2001 длинную иглу в приборе Вика заменяют на короткую с кольцеоб­разной насадкой, фиксирующей глубину погружения иглы 0,5 мм (рис. 8.2, б), и кольцо с цементным тестом переворачивают ши­роким основанием вверх.

Определение равномерности измерения объема цемента.При твердении цементного теста иногда наблюдается искривление из­делий, их растрескивание или полное разрушение. Причиной это­го является наличие свободной (не связанной в соединения с дру­гими оксидами) извести.




При затворении цемента водой происходит гашение свобод­ной извести [СаО + Н20 = Са(ОН)2], которое сопровождается уве­личением объема твердой фазы. В отличие от быстрогасящейся воздушной извести, получаемой при температуре 900. 1 100°С, известь в портландцементе, обжигаемом при температуре 1 450 °С, представляет собой «пережог» и гасится медленно. При испытани­ях этот процесс ускоряют кипячением образцов в воде.

По ГОСТ 310.3 — 76 две навески теста нормальной густоты по 75 г каждая скатывают в шарики, кладут на стеклянные пластин­ки и, постукивая о стол, превращают в лепешки. Первые 24 ч эти лепешки хранят во влажной среде (в ванне с гидравлическим зат­вором) (рис. 8.3), затем кипятят в воде в течение 3 ч, после чего осматривают. Признаками неравномерности изменения объема являются:

1) коробление лепешек;

2) появление сетки мелких трещин;

3) наличие радиальных трещин;

4) полное разрушение лепешек.

По ГОСТ 30744-2001 два кольца Ле Шателье уста­навливают на пластинки 3 и наполняют в один прием цементным тестом нормальной густоты без уплотнения или вибрации. Избы­ток теста срезают, накрывают кольца пластинками с пригрузом 4 и помещают в камеру влажного хранения на 24 ч. После этого измеряют штангенциркулем расстояние dмежду кон­цами индикаторных игл 2 сточностью до 0,5 мм, освобождают от пластинок и пригруза и кипя­тят в воде в течение 3 ч. Затем кольца извлекают, охлаждают и измеряют расстояние между концами игл. После этого вычис­ляют разность z=f-d для каж­дого кольца.

Определение активности, марки и класса цемента.Прочност­ные свойства цемента при изгибе и сжатии определяют на об-разцах-балочках размерами 40x40x160 мм, приготовленных из стандартного цементного раствора состава 1 : 3 (цемент: стандарт­ный песок).

По ГОСТ 310.4—81 растворную смесь готовят на монофракци­онном песке в стандартной лопастной или бегунковой растворо­мешалке и определяют ее водопотребность по расплыву (диаметру нижнего основания) отформованного из смеси конуса после 30 па­дений с высоты 10 мм встряхивающего столика (рис. 8.6).

При В/Ц = 0,40 нормальной считается густота, при которой расплыв конуса РК = 106. 115 мм. Если РК < 106 мм, то В/Ц увеличи­вают до получения значения РК = 106. 108 мм. Если РК >115 мм, то В/Ц уменьшают до получения значения РК = 113. 115 мм.



Растворную смесь нормальной густоты укладывают в трехсекционную форму (рис. 8.7), закрепленную на стандартной виброплощадке, и уплотняют вибрированием в течение 3 мин. По оконча­нии вибрирования форму снимают, избыток смеси срезают и по­верхность образцов заглаживают. Образцы хранят в течение 24 ч в формах во влажном пространстве (см. рис. 8.3), затем освобождают от форм и хранят до испытания в воде при температуре (20 + 2) °С.

Испытание образцов проводят в возрасте 28 сут сначала на из­гиб (рис. 8.8), а полученные шесть половинок балочек — на сжа­тие с помощью стандартных пластин (рис. 8.9) с рабочей площа­дью 25 см 2 (40x62,5 мм). Предел прочности на сжатие определяют как частное от деления разрушающей нагрузки на рабочую пло­щадь пластины. Полученное по шести образцам среднее значение предела прочности при сжатии называется активностью цемента и обозначается Rn.

По ГОСТ 30744 — 2001 растворную смесь готовят на полифрак­ционном песке с В/Ц = 0,50. Перемешивают в стандартном лопа­стном растворосмесителе сначала цемент с водой на малой ско­рости в течение 30 с, затем добавляют песок и перемешивают на большой скорости по режиму: 30 с перемешивание; 90 с останов­ка; 60 с перемешивание.

Смесь укладывают двумя слоями в трехсекционную форму (рис. 8.7, а), закрепленную с насадкой на платформе встряхивающего устройства. Сначала укладывают приблизительно по 300 г смеси в каждую секцию. Уложенную смесь разравнивают лопаткой / (рис. 8.7, б) для первого слоя и уплотняют 60 ударами (падениями с высоты 15 мм) встряхивающего стола. Затем отсеки заполняют оставшейся смесью, которую разравнивают лопаткой 2 для второго слоя и уплотняют циклом из 60 ударов. Затем поступают так же, как и при испытании по ГОСТ 310.4—81, однако рекоменду­ются нажимные пластины размерами 40x40 мм, но допустимы и пластины размерами 40,0x62,5 мм.

Технические требования к цементам.Согласно ГОСТ 10178 — 85 по прочности цементы подразделяются на марки (табл. 8.6).


Начало схватывания цемента должно наступать не ранее чем через 45 мин, а конец — не позднее чем через 10 ч с начала затворения. Цементы должны показать равномерность измерения объе­ма. Остаток на сите № 008 не должен превышать 15 % от массы пробы.

Согласно ГОСТ 31108 — 2003 по прочности цементы подраз­деляются на классы: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5, а по скорости тверде­ния — на два подкласса: Н — нормально твердеющий; Б — быст­ро твердеющий.

Читайте также: