Испытание портландцемента

СОДЕРЖАНИЕ

 

Лабораторная работа № 1

Испытание портландцемента

1.Определение тонкости помола………………………………………………….

2.Определение нормальной густоты цементного теста……………….…………

3. Определение сроков  схватывания……….......…………………………………

4.Определение марки  цемента……………………………………………...………

Лабораторная работа № 2

Испытание строительного гипса

1. Определение тонкости  помола………………………………………………….

2.Определение нормальной густоты гипсового теста……………….……...……

3. Определение сроков  схватывания……….......…………………………………

4.Определение марки гипса……………………………………………...…………

Лабораторная работа № 3

Испытание строительной извести

1. Определение содержания активных оксидов кальция и магния (активности извести)……………………………………………………………………………

2. Определение скорости гашения…………………………………………………

3. Определение непогасившихся зерен…………………………………………….

Список литературы………………………………………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минеральные вяжущие вещества

 

Минеральными веществами называют искусственно получаемые  порошкообразные материалы, которые при затворении водой образуют пластичное тело, способное в результате физико-химических процессов затвердевать, т.е. переходить в камневидное состояние. Это свойство минеральных вяжущих веществ позволяет широко использовать их для приготовления строительных растворов и бетонов, а также для производства различных безобжиговых искусственных каменных материалов, изделий и деталей.

Качество минеральных вяжущих веществ определяют путем их лабораторных испытаний в соответствии с методикой, рекомендованной ГОСТами на эти вяжущие. Учебной программой предусмотрено испытание строительной воздушной извести, строительного гипса и портландцемента.

 

 

Лабораторная работа № 1

 

Испытание портландцемента

 

Цель работы: определение основных физических и механических свойств портландцемента, цементного теста и камня. Оценка их качества и марки цемента. Оценка правильности полученного результата.

 

Теоретическая часть

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного помола клинкера и гипса. Клинкер получают обжигом до спекания (при температуре 1450…1500º С) специально подобранной и приготовленной сырьевой смеси, состоящей из известняка, глины и корректирующих добавок. Клинкер состоит в основном из минеральных соединений, образовавшихся в результате взаимодействия при высокой температуре (спекания) оксида кальция известняка с алюмосиликатами и алюмоферритами глины. Эти высокотемпературные новообразования называют: трехкальциевый силикат или алит (3СаО·SiО2), двухкальциевый силикат или белит (2СаО·SiО2), трехкальциевый алюминат (3СаО·Al2O3) и четырехкальциевый алюмоферрит (4СаО·Al2O3·Fe2О3).

При взаимодействии клинкерных минералов и гипса с водой происходят процессы гидратации, которые приводит к формированию прочной кристаллической структуры цементного камня. Изменяя минеральный и химический состав, цементу придают определенные свойства, в соответствии с которыми он получает свое название: цветной, сульфатостойкий, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент и др.

Материалы: цемент, песок вольский, вода.

Приборы и приспособления: сито с сеткой № 008, весы лабораторные технические, прибор Вика, чаша и лопатка для перемешивания цементного теста, мерные емкости, встряхивающий столик, металлическая разъемная форма размером 40х40х160 мм, лабораторная виброплощадка, ванна с гидравлическим затвором, машина МИИ-100, гидравлический пресс.

 

1. Определение тонкости помола

Тонкость помола – характеристика дисперсности мелкозернистых материалов, в частности, неорганического гидравлического вяжущего - портландцемента.

Сущность метода заключается в определении массы остатка цемента после просеивания на сите № 008 в процентах к первоначальной массе навески. Отсеивают 50 г цемента и высыпают его на сито.

Сито закрывают крышкой и производят просеивание с использованием специального механизма или вручную. Просеивание осуществляется в течение 5…7 мин.

Операцию просеивания считают законченной, если при контрольном просеивании, выполненном вручную при снятом поддоне на бумагу, в течение минуты через сито проходит не более 0,05 г цемента.

Согласно ГОСТ 10178-85 при просеивании цемента остаток на сите 008 не должен превышать более 15 %.

 

2. Определение нормальной густоты цементного теста

Смесь цемента с водой называют цементным тестом.

Нормальная густота цементного теста характеризуется такой консистенцией, при которой пестик прибора Вика, погруженный в кольцо с цементным тестом, не доходит до пластины, на которой установлено кольцо, на 5…7 мм.

Нормальная густота выражается количеством воды затворения, вычисленное в процентах (или в долях единицы) ) к массе испытуемой навески цемента.

Сущность метода заключается в определении содержания воды затворения в цементном тесте, которое имеет консистенцию, обеспечивающую проникновение пестика прибора Вика на определенную глубину (рис. 1.1).

Рис. 1. 1. Прибор Вика для определения сроков схватывания: 1 – кольцо, 2 – стальная игла (или пестик), 3 – подвижный металлический стержень, 4 – указательная стрелка, 5 – шкала с делениями, 6 – зажимной винт, 7 – станина.

Масса подвижного стержня прибора Вика вместе с пестиком должна быть 300±2 г. Перед началом испытаний проверяют свободное падение подвижного стержня прибора, чистоту пестика, положение стрелки, которая должна стоять на 0 при соприкосновении пестика со стеклянной пластинкой, смазывают кольцо и пластинку тонким слоем машинного масла.

Для приготовления цементного теста отвешивают 400 г цемента, высыпают в чашу, предварительно протертую влажной тканью непосредственно перед высыпанием цемента. Затем делают в цементе углубление, в которое вливают в один прием воду в количестве, необходимом (ориентировочно 110…112 мл, т.е. 25-28 % по массе цемента) для получения цементного теста нормальной густоты. Осторожно перемешивают, а затем энергично растирают тесто лопаткой во взаимно перпендикулярных направлениях, в течение 5 мин.

После окончания перемешивания кольцо-конус наполняют в один прием цементным тестом и 5…6 раз встряхивают его, постукивая пластину о стол. Поверхность теста выравнивают ножом предварительно протертым влажной тканью, и ставят пластину с кольцом на прибор.

Приводят пестик в соприкосновение с тестом в центре кольца и закрепляют стержень стопорным устройством. Затем резко освобождают стержень, откручивая стопорный винт, и через 30 с определяют по шкале глубину погружения пестика в цементное тесто. Пестик не должен доходить до пластины 5…7 мм.

При несоответствующей консистенции цементного теста изменяют количество воды затворения (увеличивают или уменьшают) и повторяют опыт, добиваясь заданного погружения пестика.

Численно значение нормальной густоты, % с точностью до 0,1:

НГ=В/Ц×100, где

В – количество воды затворения, мл; Ц – масса цемента для испытания (400 г).

 

3. Определение сроков схватывания

Сроки схватывания (начало и конец) связаны с изменениями консистенции цементного теста, постепенной потерей им пластичности и превращением в камневидное тело. Эти изменения обусловлены физико-химическими процессами, протекающими в цементном тесте.

Сущность метода. Сроки схватывания определяются промежутками времени, протекающими от момента затворения водой до момента изменения консистенции цементного теста, измеряемого определенным образом. Для этой цели используется прибор Вика.

Перед испытанием проверяют свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое показание прибора, приведя иглу в соприкосновение с пластиной, на которой расположено кольцо, и передвигая в случае необходимости шкалу. Кольцо и пластину перед началом испытаний смазывают тонким слоем машинного масла.

Цементное тесто нормальной густоты заполняют кольцо, предварительно установленное на пластину. Тесто уплотняют 4…5 легкими ударами пластины о поверхность стола. Поверхность теста выравнивают, и иглу прибора Вика вводят в соприкосновение с поверхностью цементного теста.

Откручивая зажимной винт, иглу резко погружают в тесто через каждые 10 мин. Пластину каждый раз передвигают, чтобы игла погружалась в новое место поверхности. Иглу после погружения протирают влажной тканью.

Началом схватывания считают промежуток времени от момента затворения цемента водой до того момента, когда игла не доходит до пластины 2…4 мм. Отсчет ведут по шкале прибора.

Продолжая периодически погружать иглу в тесто устанавливают конец схватывания, который определяется временем, прошедшим от момента затворения цемента водой до того момента, когда игла входит в цементное тесто на глубину не более, чем на 1…2 мм.

 

4. Определение марки цемента

Марку цемента определяют по прочности на изгиб и  сжатие образцов-балочек размером 40х40х160 мм, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 нормальной консистенции и твердевших в соответствии с требованиями ГОСТ 310.4-85 во влажных условиях 28 сут при температуре (20±2)ºС.

I. П р и г о т о в л е н и е   ц е м е н т н о – п е с ч а н о г о   р а с т в о р а   н о р м а л ь н о й   к о н с и с т е н ц и и. Для изготовления трех образцов-балочек отвешивают 1500 г вольского песка и 500 г цемента, высыпают их в сферическую чашку и перемешивают лопаткой в сухом состоянии в течение минуты. Затем в центре сухой смеси делают воронку, вливают в нее 200 мл воды – В/Ц=0,4 и перемешивают смесь 3…5 мин. Приготавливаемая растворная смесь не является кладочным или штукатурным раствором, а представляет собой как бы модель бетона, поэтому она значительно менее пластична, чем традиционная растворная смесь, которой пользуются каменщики и штукатуры.

Рис. 1.2. Встряхивающий столик и форма-конус: : 1 – станина, 2 – столик, 3 – испытуемый раствор, 4 - эксцентрик

По окончании перемешивания определяют консистенцию полученной растворной смеси. Для этого используют встряхивающий столик и форму-конус с насадкой (рис. 1.2), смоченные влажной тканью. Конус с насадкой заполняют раствором наполовину и уплотняют штыкованием 15 раз, затем наполняют конус с небольшим избытком и штыкуют 10 раз. Штыкование ведут от периферии к центру, придерживая форму рукой. Излишек раствора срезается ножом вровень с краями конуса и металлическую форму-конус снимают вертикально вверх.  Полученный конус цементного раствора встряхивают 30 раз, вращая рукоятку с частотой 1с-1. Затем металлической линейкой (или штангенциркулем) измеряют диаметр основания расплывшегося конуса в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.

Консистенция раствора считается нормальной, если среднее значение расплыва конуса составляет 106…115 мм. При отклонениях от указанных пределов готовят новую смесь с большим или меньшим количеством воды. Погрешность в определении требуемого соотношения В/Ц должна быть не более 0,02, т.е. в пересчете на воду 10 г.

Рис. 1.3. Металлическая разъемная форма

II. И з г о т о в л е н и е  о б р а з ц о в. Из раствора требуемой консистенции формуют опытные образцы-балочки с помощью разъемных металлических форм (рис. 1.3), предварительно смазанных машинным маслом. Формы закрепляют на лабораторной виброплощадке, заполняют на 1 см раствором и включают виброплощадку. Заполняют все три гнезда формы раствором в 3 приема и вибрируют 3 раза по 1 минуте. После окончания формования отключают виброплощадку, форму снимают, убирают ножом излишек раствора, заглаживают поверхность образцов и маркируют их.

Рис. 1.4. Твердение цемента: а – рост цемента (Rсж) во времени (n); б – схема взаимодействия зерен цемента с водой в различные сроки; 1 – зерна цемента;  2 – вода; 3 – гидратные новообразования; 4 – воздушные поры

 

После изготовления образцы в формах хранят в течение первых суток (24±2 ч) на столике в ванне  с гидравлическим затвором или другом приспособлении, обеспечивающем влажность воздуха не менее 90 %. Затем образцы расформовывают и укладывают в ванны с водой на 27 сут  при (20±2)ºС. Испытание образцов на изгиб и сжатие после 28 сут (1+27) твердения производят по методике, изложенной в работе № 5 «Прочность строительных материалов» методических указаний «Основные свойства строительных материалов».

Процесс гидратации зерен портландцемента из-за малой их растворимости растягивается на длительное время (месяцы и годы) (рис. 1.4). Чтобы этот процесс мог протекать, необходимо постоянное присутствие воды в твердеющем материале. Однако нарастание прочности со временем замедляется. Поэтому качество цемента принято оценивать по прочности, набираемой им в первые 28 суток твердения.

Для определения марки цемента вычисляют среднее арифметическое из двух наибольших результатов, полученных при испытании на изгиб, и среднее арифметическое из четырех результатов (наибольший и наименьший отбрасывают), полученные при испытании на сжатие. На сжатие испытываю половинки балочек, оставшиеся после испытаний целых балочек на изгиб.

Полученные результаты сравнивают с требованиями ГОСТ 10178-85 для портландцемента, приведенными в табл. 1.1 и делают заключение о марке цемента.

Таблица 1.1

Требования к маркам портландцемента и его разновидностей