Определение нормальной густоты и сроков схватывания цементного теста

 

Цель работы: освоить методику определения нормальной густоты и сроков схватывания цементного теста при помощи прибора Вика, охарактеризовать соответствие этих показателей исследуемого цемента требованиям ГОСТ 10178-85.

 

Теоретические сведения

 

Цементным тестом называется однородная пластичная смесь цемента с водой.

Под водопотребностью цементного теста понимают такое количество воды, которое необходимо ввести в него для получения теста нормальной густоты.

Под нормальной густотой цементного теста понимают такую его консистенцию, при которой пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5…7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо. Тесто нормальной густоты имеет хорошую подвижность и удобообрабатываемость, позволяющую плотно укладывать его в форму.

Нормальную густоту цементного теста характеризуют количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы цемента. Нормальная густота портландцемента составляет обычно 23…28%.

Для протекания химических реакций гидратации клинкерных минералов требуется значительно меньше воды, чем для получения теста нормальной густоты. В результате вводимая в тесто избыточная вода повышает пористость цементного камня, что отрицательно сказывается на его прочности. Поэтому, чем меньше водопотребность вещества, тем выше его качество.

По сравнению с другими вяжущими материалами портландцемент обладает наиболее низкой водопотребностью. Так, водопотребность строительного гипса составляет 50…70%, пуццоланового портландцемента – 30…40%.

Водопотребность портландцемента зависит от многих факторов – минералогического состава клинкера, тонкости помола цемента, наличия добавок. Из портландцементных минералов наибольшей водопотребностью обладает трехкальциевый алюминат, а наименьшей – двухкальциевый силикат. Водопотребность повышается с увеличением содержания трехкальциевого алюмината, с повышением тонкости помола, с увеличением содержания активных минеральных добавок осадочного происхождения.

Водопотребность цементов можно регулировать с помощью добавок поверхностно-активных веществ (например, сульфитно-спиртовой барды или сульфитно-дрожжевой бражки в количестве 0,1…0,3%), вводимых в цементы при помоле. Они оказывают разжижающее действие и уменьшают водопотребность цементов.

Определение нормальной густоты цементного теста должно предшествовать определению сроков схватывания, равномерности изменения объема и механической прочности вяжущих материалов.

Большое практическое значение при использовании вяжущих веществ имеет скорость их схватывания. Схватыванием называется процесс, при котором относительно подвижная смесь цемента с водой постепенно густеет и приобретает такую начальную прочность, при которой ее механическая переработка становится затруднительной (в начале схватывания) и даже невозможной (в конце схватывания).

Вяжущие вещества должны характеризоваться такими сроками схватывания, которые дают возможность приготовления и использования растворных и бетонных смесей. Как слишком быстрое, так и чересчур медленное схватывание – существенный недостаток цемента. Если цемент схватывается очень быстро, то он превращается в камневидное тело прежде, чем его успеют употребить в дело. При работе с такими цементами необходимо быстро их транспортировать и укладывать после затворения водой, что трудно. Использование медленно схватывающихся цементов замедляет темпы строительства. Вяжущее тем ценнее, чем быстрее нарастает его прочность после начала схватывания и, следовательно, чем меньше разрыв во времени между началом и концом его схватывания.

Различают начало и конец схватывания цементного теста. Условно в соответствии со стандартами сроки схватывания определяют на тесте нормальной густоты при температуре °C по глубине погружения в него иглы Вика.

В соответствии с ГОСТ 10178-85 (см. прил.) начало схватывания портландцемента должно наступать не ранее 45 мин, конец схватывания – не позднее 10 ч от начала затворения.

Сроки схватывания цементов зависят от многих факторов. Большое значение имеет минералогический состав. Цементы с повышенным содержанием трехкальциевого алюмината характеризуются короткими сроками схватывания, белитовые цементы схватываются медленнее.

С увеличением тонкости помола ускоряется схватывание портландцемента. Повышенное количество воды при затворении цемента замедляет его схватывание, а уменьшенное – ускоряет. Поэтому для получения сравнимых результатов сроки схватывания цемента определяют в тесте нормальной густоты. С увеличением температуры окружающей среды процесс схватывания ускоряется, а с понижением – замедляется.

Для замедления сроков схватывания портландцемента к клинкеру добавляют двуводный гипс. Согласно ГОСТ 30515-97 (см. прил.) количество гипса в пересчете на SO₃ для цементов на основе портландцементного клинкера должно быть не менее 1 и не более 4%. Роль гипса в цементе рассматривается в лабораторной работе № 5. К замедлителям схватывания наряду с гипсом относятся сахар, ацетат кальция, фосфат натрия и др. Добавками, ускоряющими сроки схватывания, являются: хлористый кальций CaCl₂, углекислый натрий Na₂CO₃ (сода), углекислый калий К₂СО₃ (поташ), растворимое стекло Na₂SiO₃ и др. Эти добавки вводят в количестве 1…2% от массы цемента.

При хранении цемента на складе на него воздействуют пары воды и СО₂, содержащиеся в воздухе. При этом на поверхности цементных частичек образуются пленки гидратных новообразований, а также карбоната кальция, способствующие замедлению реакций цемента с водой и скорости его схватывания.

Определение нормальной густоты и сроков схватывания портландцемента производят по ГОСТ 310.3-76 (см. прил.).

 

Приборы и материалы

 

Исследуемый цемент; машинное масло; прибор Вика с иглой и пестиком; кольцо к прибору Вика; металлическая или стеклянная пластинка; чаша сферической формы; лопатка для перемешивания теста, технические весы с чашечками и разновесами к ним; мерный цилиндр; часы; нож.

 

Для определения нормальной густоты и сроков схватывания цемента используется прибор Вика (рис. 10).

Прибор Вика имеет цилиндрический металлический стержень 1, свободно перемещающийся в обойме станины 2. Для закрепления стержня на требуемой высоте служит стопорное устройство 3. Стержень снабжен указателем 4 для отсчета перемещения его относительно шкалы 5 с ценой деления 1 мм.

При определении нормальной густоты цементного теста в нижнюю часть стержня вставляют металлический цилиндр-пестик 6. При определении сроков схватывания пестик заменяют иголкой 7.

Пестик должен быть изготовлен из нержавеющей стали с полированной поверхностью. Игла – из стальной жесткой нержавеющей проволоки с полированной поверхностью и не должна иметь искривлений. Поверхность пестика и иглы должна быть чистой.

Массу перемещающейся части прибора сохраняют взаимной перестановкой пестика и иглы. Отдельные детали перемещающейся части прибора подбирают таким образом, чтобы их общая масса находилась в пределах (300±2) г.

 

Задание 1. Определение нормальной густоты цементного теста

 

Порядок выполнения работы

Подготовку пробы цемента для испытания выполняют по ГОСТ 310.1-76. Общие положения указаны в лабораторной работе № 6.

Перед началом испытания проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика (рис. 10), а также нулевое показание прибора, доводя пестик до соприкосновения с пластинкой, на которой расположено кольцо. При отклонении от нуля шкалу прибора соответствующим образом передвигают. Кольцо и пластинку перед началом испытаний смазывают тонким слоем машинного масла.

Для приготовления цементного теста отвешивают 400 г цемента с точностью до 1 г, высыпают в чашу, предварительно протертую влажной тканью. Затем делают в цементе углубление, в которое вливают в один прием воду с точностью до 0,5 мл, необходимую (ориентировочно) для получения цементного теста нормальной густоты. Для первого определения добавляют 25% воды от массы цемента. Углубление засыпают цементом и через 30 с после приливания воды сначала осторожно перемешивают, а затем энергично растирают тесто лопаткой в течение 5 мин.

После окончания перемешивания кольцо быстро наполняют в один прием цементным тестом и 5…6 раз встряхивают его, постукивая пластинку о твердое основание. Поверхность теста выравнивают с краями кольца, срезая избыток теста ножом, протертым влажной тканью. Немедленно приводят пестик прибора в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца и закрепляют стержень стопорным устройством, затем быстро освобождают его и предоставляют пестику свободно погружаться в тесто. Через 30 с от момента освобождения стержня производят отсчет погружения пестика по шкале. При несоответствующей консистенции цементного теста изменяют количество воды и вновь затворяют тесто, добиваясь погружения пестика на необходимую глубину. Количество добавляемой воды для получения теста нормальной густоты определяют с точностью до 0,25%.

Результаты испытаний заносят в табл. 16.

 

Таблица 16

Результаты определения нормальной густоты цементного теста

№ определения	Количество, г	Высота опускания пестика (по левой шкале), мм	Нормальная густота, %
цемента	воды

 

Задание 2. Определение сроков схватывания

 

Порядок выполнения работы

 

Перед началом испытаний проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, нулевое показание прибора, чистоту поверхности и отсутствие искривлений иглы.

Иглу прибора доводят до соприкосновения с поверхностью цементного теста нормальной густоты, приготовленного и уложенного в кольцо. В этом положении закрепляют стержень стопором, затем освобождают стержень, давая игле свободно погружаться в тесто. В начале испытания, пока тесто находится в пластичном состоянии, во избежание сильного удара иглы о пластинку допускается слегка ее задерживать при погружении в тесто. Как только тесто загустеет настолько, что опасность повреждения иглы будет исключена, игле дают свободно опускаться. Момент начала схватывания определяют при свободном опускании иглы.

Иглу погружают в тесто через каждые 10 мин, передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попала в прежнее место. После каждого погружения иглу вытирают.

Началом схватывания цементного теста считают время, прошедшее от начала затворения (момента приливания воды) до того момента, когда игла не доходит до пластинки 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.

Результаты испытаний заносят в табл. 17.

Таблица 17

Результаты определения сроков схватывания цементного теста

№ определения	Время затворения, ч-мин	Время схватывания, ч-мин	Сроки схватывания, ч-мин
начала	конца	начало	конец

В заключение дать оценку нормальной густоты и сроков схватывания цементного теста.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Что называют цементным тестом?

2. Что принимают за водопотребность цемента?

3. Что понимают под нормальной густотой цементного теста?

4. В чем выражают нормальную густоту (водопотребность) цементного теста?

5. Чему равна нормальная густота портландцемента и других вяжущих материалов?

6. От каких факторов зависит водопотребность цемента?

7. Какие цементы характеризуются повышенной (пониженной) водопотребностью?

8. Что используют для снижения водопотребности портландцемента?

9. Как определяется нормальная густота цементного теста?

10. Для чего необходимо определять нормальную густоту цементного теста?

11. Что представляет собой процесс схватывания цементного теста?

12. С какой целью и как определяют сроки схватывания цемента?

13. Что принимают за начало и конец схватывания цементного теста?

14. Каковы требования ГОСТ 10178-85 к срокам схватывания портландцемента?

15. От каких факторов зависят сроки схватывания цементов? Как эти факторы влияют на сроки схватывания портландцемента?

 

 

Лабораторная работа № 8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАРКИ ЦЕМЕНТА

 

Цель работы: освоить методику определения марки цемента, определить марку цемента.

 

Теоретические сведения

 

Свойства цементов, а также способы их определения регламентированы ГОСТ 10178-85, ГОСТ 31108-2003 и ГОСТ 310.1-76 – 310.3-76, 310.4-81 (см. прил.).

Марка цемента – предел прочности при сжатии стандартных образцов в 28-суточном возрасте.

Портландцемент подразделяют на марки: 400, 500, 550 и 600. Предел прочности при изгибе и сжатии должен быть не менее значений, указанных в табл. 18.

Таблица18

Требования к прочности цементов различных марок

Обозначение цемента *	Гаранти-рованная марка	Предел прочности, МПа (кгс/см2)
при изгибе в возрасте, сут	при сжатии в возрасте, сут
ПЦ-Д0, ПЦ-Д5, ПЦ-Д20, ШПЦ		– – – – –	4,4 (45) 5,4 (55) 5,9 (60) 6,1 (62) 6,4 (65)	– – – – –	29,4 (300) 39,2 (400) 49,0 (500) 53,9 (550) 58,8 (600)
ПЦ-Д20-Б		3,9 (40) 4,4 (45)	5,4 (55) 5,9 (60)	24,5 (250) 27,5 (280)	39,2 (400) 49,0 (500)
ШПЦ-Б		3,4 (35)	5,4 (55)	21,5 (220)	39,2 (400)

 

*– Расшифровка условного обозначения цемента приведена в лабораторной работе № 5.

Пример: для цемента марки 500 предел прочности при сжатии в возрасте 28 сут должен быть не менее 500 кг/см² (49,0 МПа) при соответствующем пределе прочности при изгибе не менее 60 кг/см² (5,9 МПа).

Для предварительной оценки качества цемента образцы испытывают в возрасте 3-х и 7-ми суток твердения.

Прочность цемента зависит от целого ряда факторов.

Влияние минералогического состава. Трехкальциевый силикат твердеет быстро, набирая высокую прочность к 28 сут. Двухкальциевый силикат твердеет медленно, набирая высокую прочность примерно к году. Трехкальциевый алюминат при твердении в чистом виде характеризуется низкими показателями прочности, но в сочетании с другими составляющими клинкера способствует быстрому росту прочности в первые сутки твердения. Довольно активно ведет себя четырехкальциевый алюмоферрит.

Влияние водоцементного отношения (В/Ц) на прочность портландцемента. Чем меньше В/Ц, тем интенсивнее рост прочности и выше ее конечная величина. При увеличении водоцементного отношения цементный раствор медленнее схватывается и твердеет, прочность цементного камня уменьшается. Это происходит потому, что избыточное количество воды увеличивает пористость цементного камня или бетона, таким путем снижая их плотность и прочность.

Влияние тонкости помола и гранулометрического состава цемента. Чем тоньше измельчен цемент, тем интенсивнее он гидратируется и твердеет. Прочность цемента и скорость твердения повышаются с увеличением тонкости помола, но лишь до показателей удельной поверхности 700…800 м²/кг.

Активность цемента связана с гранулометрией (количеством в цементе фракций различного размера). Цемент полидисперсного гранулометрического состава позволяет получить более плотный цементный камень. Повышенное содержание тонких фракций в цементе обеспечивает быстрое нарастание прочности. Повышенное содержание частиц размером 30…50 мкм положительно сказывается на прочностных показателях на 28-е сутки.

Влияние температуры. Большое влияние на твердение портландцемента оказывает температура. От 0 до 8 °C скорость твердения значительно меньше, чем при 15…25 °С. Повышение же температуры твердеющих растворов и бетонов сопровождается большим ускорением роста прочности.

С увеличением температуры твердеющей цементной массы в пределах от 15 до 100 °C и более скорость гидратации цемента возрастает. При этом увеличивается и скорость выделения собственного тепла гидратации цемента. Следствием ускоренного процесса гидратации вяжущего является более интенсивный рост прочности цементного камня, чем в случае твердения его при нормальных условиях. Это обстоятельство широко используется на практике для интенсификации твердения бетонов при использовании методов пропаривания и автоклавирования изделий. При повышенных температурах механизм гидратации минералов остается таким же, как и при 15 °C.

Условия твердения – фактор, от которого также зависит прочность цемента. Быстрее всего цемент твердеет в воде или атмосфере, насыщенной водяными парами. Если относительная влажность воздуха падает до 40%, то твердение практически прекращается. На активность цемента влияют условия и продолжительность хранения на складе, поскольку на цемент воздействуют водяные пары Н₂О и углекислый газ СО₂, образуя на поверхности частичек новообразования, снижающие его активность. Так, хранение в течение месяца быстротвердеющего тонкоизмельченного цемента переводит его в разряд обычных. Устойчивость цементов при хранении повышают гидрофобные вещества (добавки асидол-мылонафта, мылонафта и других в количестве до 0,25%).

Определение предела прочности при изгибе и сжатии проводят по ГОСТ 310.4-81 (см. прил.).

 

Задание 1. Определение консистенции цементного раствора

Приборы и реактивы

Испытуемый цемент; стандартный вольский песок; вода. Мешалка для перемешивания цементного раствора; встряхивающий столик; металлическая чаша сферической формы; форма-конус; штыковка; мерный цилиндр на 250 мл; весы чашечные с разновесами к ним, штангенциркуль.

 

Мешалка для перемешивания цементного раствора. Цементный раствор следует перемешивать в лопастной мешалке, допускается применять бегунковую мешалку (рис. 11). Для этого в чашу 2 закладывают раствор, который разминается бегунком 5, причем частота вращения чаши и бегунка неодинаковы, что обеспечивает лучшее перемешивание.

5

4

3

Частота вращения чаши должна быть (8 ± 0,5) об/мин, а бегунка (72 ± 5) об/мин. При перемешивании каждой пробы чаша совершает 20 оборотов, после чего мешалка автоматически отключается. Загружать мешалку массой и опускать бегунок можно только во время остановок.

6

2

1

 

Рис. 11. Мешалка для перемешивания цементного раствора:

1 – основание; 2 – чаша; 3 – ось чаши;

4 – ось бегунка; 5 – бегунок; 6 – опора бегунка

 

Встряхивающий столик и форма-конус (рис. 12). При помощи кулачка 2, получающего движение от привода, перемещающаяся часть 3 с диском 4 столика диаметром 300 мм поднимается на заданную высоту и затем совершает свободное падение до упора.

5

Конструкция столика обеспечивает подъем подвижной части на (10 ± 0,5) мм. Масса перемещающейся части столика (3500 ± 100) г. Число встряхиваний за рабочий цикл определения расплыва должно составлять 30 с периодичностью одно встряхивание в секунду. Столик устанавливают строго горизонтально на фундаменте или на металлической плите массой 30 кг. Крепление столика к фундаменту должно быть жестким. Форму-конус изготавливают из нержавеющей стали. Высота конуса (60 ± 0,5) мм, нижний внутренний диаметр (100 ± 0,5) мм, верхний (70 ± 0,5) мм.

2

1

3

4

Рис. 12. Встряхивающий столик и форма-конус:

1 – станина; 2 – кулачок; 3 – перемещающаяся часть; 4 – диск; 5 – форма-конус

 

1

2

Штыковка (рис.13) для уплотнения раствора в форме-конусе изготовлена из нержавеющей стали. Масса штыковки (350 ± 20) г.

Рис. 13. Штыковка:

I – стержень; 2 – рукоятка

Порядок выполнения работы

 

Подготовку пробы цемента для испытания выполняют по ГОСТ 310.1-76. Общие положения описаны в лабораторной работе № 6.

Для определения консистенции цементного раствора отвешивают на технических чашечных весах 1500 г нормального вольского песка по ГОСТ 6139-91 (см. прил.) и 500 г цемента. Высыпают их в предварительно протертую мокрой тканью сферическую чашу, перемешивают цемент с песком лопаткой с течение 1 мин. Затем в центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее воду в количестве 200 г (водоцементное отношение В/Ц = 0,40), дают воде впитаться в течение 0,5 мин и перемешивают смесь 1 мин. После этого раствор переносят в предварительно протертую мокрой тканью чашу мешалки (рис. 11) и перемешивают в течение 2,5 мин (20 оборотов чаши мешалки).

Форму-конус устанавливают в центре стеклянного диска встряхивающего столика (рис. 12). Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью. По окончании перемешивания заполняют раствором форму-конус на половину высоты и уплотняют 15 раз металлической штыковкой (рис. 13). Затем наполняют конус раствором с небольшим избытком и штыкуют 10 раз. Во время укладки и уплотнения раствора конус прижимают рукой к стеклянному диску.

После уплотнения верхнего слоя избыток раствора удаляют ножом, расположенным под небольшим углом к торцовой поверхности конуса, заглаживая с нажимом раствор вровень с краями конуса. Затем конус снимают в вертикальном направлении. Нож предварительно протирают влажной тканью.

Раствор встряхивают на столике 30 раз за (30 ± 5) с, после чего штангенциркулем измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.

Расплыв конуса при В/Ц = 0,40 должен быть в пределах 106…115 мм. Если при В/Ц = 0,40 расплыв конуса окажется меньше 106 мм, то следует повторить определение с более высоким водоцементным отношением по описанной методике так, чтобы расплыв конуса находился в пределах 106…108 мм. В том случае, если расплыв конуса окажется больше 115 мм, уменьшают количество воды для приготовления раствора таким образом, чтобы расплыв конуса получился 113…115 мм.

Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106...115 мм, принимают для проведения дальнейших испытаний.

Результаты испытаний заносят в табл. 19.

Таблица 19

Результаты определения консистенции цементного раствора

№ определения	Количество, г	В/Ц	Диаметр расплыва конуса, мм
цемента	песка	воды	1-й отсчет	2-й отсчет	Средний

Задание 2. Изготовление образцов и определение предела прочности при изгибе и сжатии

 

Приборы и реактивы

 

Испытуемый цемент; стандартный вольский песок; вода; (или цементный раствор нормальной консистенции); машинное масло. Формы для изготовления образцов-балочек; стальная лопатка для перемешивания раствора; насадка к формам; вибрационная площадка; кисточка с тушью; ванна с гидравлическим затвором; ванна для водного хранения; прибор для испытаний на изгиб образцов-балочек; пресс для определения предела прочности при сжатии; пластинки для передачи нагрузки.

Разъемные формы (рис. 14, а) для образцов-балочек изготавливают из стали или чугуна. Отдельные детали формы для удобства сборки нумеруют. Продольные и поперечные стенки отшлифованы сверху и снизу и плотно прилегают к отшлифованной поверхности поддона. Поперечные стенки формы вместе с продольными стенками закрепляют нажимным винтом таким образом, чтобы они плотно прилегали к поверхности поддона. Угол между стенками и дном формы должен быть (90 ± 0,5)°.

Рис. 14. Форма для изготовления образцов-балочек (а) и насадка к формам балочек (б)

 

Насадка к формам-балочкам (рис. 14, б) должна плотно прилегать к верхним краям стенок формы.

Вибрационная площадка для уплотнения цементного раствора в формах балочек совершает вертикальные колебания с амплитудой (0,35 ± 0,03) мм и частотой 3000_–200 в минуту. Она укомплектована реле времени.

Ванну с гидравлическим затвором (рис. 15) для хранения образцов изготавливают из оцинкованной стали. В ваннах устанавливают решетки для размещения на них образцов. Под решеткой всегда должна быть вода. Температура воды должна быть (20 ± 2) °C.

Прибор для испытания на изгиб. Для испытания образцов-балочек 4×4×16 см на изгиб могут быть использованы приборы любой конструкции, удовлетворяющие следующим требованиям. Средняя скорость нарастания нагрузки на образец должна быть (0,05 ± 0,01) кН/с [(0,12 ± 0,02) МПа/с в пересчете на единицу площади приведенного сечения балочки].

В лабораторной работе применяется разрывная машина МИИ-100, сконструированная в Гипроцементе Д.А. Рояком. Предел прочности при изгибе балочки на пролете 100 мм фиксируется счетчиком. Цена деления последнего цифрового барабана счётчика 0,1 кгс/см².

Прибор для испытания на сжатие. Для определения предела прочности образцов при сжатии могут быть использованы прессы любой конструкции с предельной нагрузкой до 500 кН. Для компенсации пространственной непараллельности опорных граней образца пресс должен иметь подвижную шаровую опору. Пресс должен быть снабжен приспособлением для центрированной установки нажимных пластинок, передающих нагрузку на образец.

Пластинки для передачи нагрузки на половинки образцов-балочек должны быть изготовлены из нержавеющей стали и иметь плоскую шлифованную поверхность размером 40×62,5 мм, рабочей площадью – 25 см².

Порядок выполнения работы

 

Непосредственно перед изготовлением образцов внутреннюю поверхность стенок форм и поддона слегка смазывают машинным маслом. Стыки наружных стенок друг к другу и с поддоном формы промазывают тонким слоем солидола или другой смазкой.

На собранную форму (рис. 14, а) устанавливают насадку (рис. 14, б) и промазывают снаружи густой смазкой стык между формой и насадкой.

Для определения прочностных характеристик цементов изготавливают образцы-балочки размером 40×40×160 мм из цементного раствора. Раствор готовят по описанной выше методике с полученным в результате определения водоцементным отношением. Можно использовать раствор нормальной консистенции, приготовленный в задании 1. Для каждого намеченного срока испытаний изготавливают по три образца.

Для уплотнения раствора форму балочек с насадкой закрепляют в центре виброплощадки, плотно прижимая ее к плите. Форму по высоте наполняют приблизительно на 1 см раствором и включают вибрационную площадку. В течение первых 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. Через 3 мин от начала вибрации виброплощадку отключают. Форму снимают с виброплощадки, удаляют избыток раствора ножом, расположенным под небольшим углом к поверхности укладки, заглаживают с нажимом раствор вровень с краями формы. Нож предварительно должен быть протерт влажной тканью. Образцы маркируют.

После изготовления образцы в формах хранят (24 ± 1) ч в ванне с гидравлическим затвором (рис. 15) или в шкафу, обеспечивающем относительную влажность воздуха не менее 90%. По истечении указанного времени образцы осторожно расформовывают. Затем их укладывают в ванну с питьевой водой в горизонтальном положении так, чтобы они не соприкасались друг с другом.

Вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см. При малом количестве воды концентрация продуктов выщелачивания достигает значительной величины, что отражается на условиях твердения. Воду меняют через каждые 14 сут. Температура при ее замене должна быть (20 ± 2) °C, как и при хранении образцов.

Образцы, имеющие через (24 ± 1) ч прочность, недостаточную для расформовки их без повреждения, допускается вынимать из формы через (48 ± 2) ч, указывая этот срок в рабочем журнале.

По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин подвергают испытанию. Непосредственно перед испытанием образцы должны быть насухо вытерты.

Предел прочности при изгибе определяют на разрывной машине МИИ-100. Образец устанавливают на опорные элементы прибора таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении.

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

Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие. Половинку балочки 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 торцовой гладкой плоскости образца (рис. 16). Образец вместе с пластинками центрируют на опорной плите пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть (2,0 ± 0,5) МПа/с. Рекомендуется использовать приспособление, автоматически поддерживающее стандартную скорость нагружения образца.

 

 

Предел прочности при сжатии одного образца вычисляют как частное от деления величины разрушающей нагрузки на рабочую площадь пластинки:

,

где R_i – предел прочности при сжатии одного образца, кгс/см²; Р_i – показание манометра пресса, количество делений; К – цена одного деления манометра, кгс/дел.; S – рабочая площадь пластинки, см², S = 25 см².

Предел прочности при сжатии данного цемента вычисляют как среднее арифметическое четырех наибольших результатов испытания шести образцов.

Результаты испытаний заносят в табл. 20 и определяют марку цемента.

Таблица 20

Результаты испытаний

Дата изготовления образца	Дата испытания образца	Возраст образца, сут	Предел прочности	Марка цемента
при изгибе	при сжатии
кгс/см2	МПа	количество делений	кгс/см2	МПа

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Что такое марка цемента?

2. На какие марки подразделяется портландцемент?

3. От каких факторов зависит марка цемента?

4. Как влияет количество воды на прочность цемента?

5. Влияние минералогического состава клинкера на прочность и скорость твердения портландцемента?

6. Как влияют тонкость помола и гранулометрический состав портландцемента на прочность и скорость твердения?

7. Влияние условий твердения на прочность цемента.

8. Влияние условий и продолжительности хранения на активность цемента.

9. Какой песок и в каком соотношении с цементом применяется при определении марки цемента?

10. Как определяется консистенция цементного раствора?

11. Чему равен расплыв конуса при определении марки цемента?

12. Каковы размеры образцов для определения марки цемента?

13. Условия твердения образцов-балочек: температура и количество воды, сроки замены воды.

14. В каком возрасте определяется марка цемента? В каком возрасте испытывают образцы для предварительной оценки качества цемента?

15. Как производится обработка результатов испытаний на изгиб и сжатие при определении марки цемента?

 

 

Лабораторная работа № 9