3. Дослідження властивостей цементу.

Завдання1. Дослідження впливу добавок на властивості цементу.

Необхідне обладнання і матеріали : лабораторний млин, сушильна шафа, термостат, прилад Віка, сито № 008, форми-призми 4х4х16, гідравлічний прес, прилад МИИ-100, клінкер, двоводний гіпс, ПЦ І, ЩПЦ ІІІ/А , ПЦ ІІ/А-Ш ; пластифікуючи гідрофілізуючі і гідрофібізуючі добавки, С-3, Вольський нормальний пісок.

а). Встановити влив дозувань гіпсу, температури тіста на строки тужавлення, а також появу хибного тужавлення при застосуванні гарячих цементів і можливість його усунення.

б). Встановити вплив поверхнево-активних добавок на властивості цементу.

Методичні вказівки.

Для дослідження впливу добавок гіпсу на строки тужавлення ПЦ готують серію цементів на клінкері, який заздалегідь подрібнений, з різними дозуваннями двоводного гіпсу ( наприклад 0 ; 1; 2; 2,5; 3; 3,5; 4 % маси менту в перерахунку на ). Для цього їх старанно зміщують у лабораторному кульовому млину або вручну. Потім відповідно до ГОСТ 310.1 – ГОСТ 310.4 визначають тонкість помелу, нормальну густоту, термін тужавлення. Масова частка ангідриту сірчаної кислоти (SO₃) в цементі повинна відповідати величинам, наведеним у таблиці 3.1.

Таблиця 3.1.

Масова частка SO₃ в цементі, %

Тип цементу	Марки цементу	Вміст SO3
		не менше	не більше
І,ІІ.ІУ,У	300,400,400Р,500	1,0	3,5
І,ІІ.ІУ,У	500Р,550,600	1,0	4,0
ІІІ	Всі марки	1,0	4,0

Для дослідження впливу температури тіста на термін тужавлення готують тісто нормальної густоти на звичайному ПЦ. Кожна бригада студентів визначає термін тужавлення при різних температурах ( наприклад, при кімнатній температурі, 40, 60, 80^о С – вказує викладач ). Для проведення випробувань при підвищених температурах тісто в кільці ставлять у сушильну шафу ( або термостат ) при заданих температурах і витягують з них лише для визначення занурення голки у тісто кожні 5 хвилин до початку тужавлення і через 10-15 хвилин до кінця тужавлення .

Отримані результати зображають на графіку 3.1, відкладаючи на осі абсцис температуру тіста, на осі ординат – початок і кінець тужавлення, аналізують та роблять висновки.

Як відомо, хибне тужавлення спостерігається при використанні гарячих цементів або цементів, при помелі яких відзначалось підвищення темпера-тури більше 100^о С ( 130…160^о С). Пояснюється це переходом при підвищених температурах у цементах двоводного гіпсу у напівводний гіпс і обезвожені напівгідрати.

Для дослідження хибного тужавлення рекомендується взяти рядовий ПЦ із звичайними термінами тужавлення і нагрівати протягом1…1,5 години у сушильній шафі при температурах , наприклад 120, 140, 160^о С. Після охолодження цементу до кімнатної температури необхідно його перевірити на хибне тужавлення по методиці, яка розроблена М.О.Астаховою , вимірюючи глибину занурення пестика приладу Віка у розчин складу 1:1 при В/Ц =0.35. Перемішують 200г цементу і 200г вольського нормального піску на протязі 1.5 хвилин, потім додають 70г води і суміш знову перемішують на протязі 1 хвилини. Суміш швидко вкладають у кільце Віка і ущільнюють, стукаючи форму об поверхню стола. Надлишок суміші зрізують, поверхню загладжують і вимірюють заглиблення пестика Віка у різних місцях через 3, 5, 8, 11 і 15 хвилин від моменту змішування. Якщо через 15 хвилин пестик опускається у суміш не більше як на 10 мм, то припускається хибне тужавлення. Потім суміш розвантажують у чашу, знову перемішують на протязі 1 хвилини та знову заповнюють кільце, вимірюють глибину занурен- ня пестика через 1, 5, 15, 25 і 45 хвилин від початку повторного перемішування. Якщо глибина буде однакова, то констатують хибне тужавлення.

Одночасно готують другий заміс з добавкою ЛСТ і визначають глибину занурення через 1, 5, 15, 25 і 45 хвилин. Якщо занурення весь час однакове, то роблять висновок, що добавка ліквідує хибне тужавлення.

Результати дослідів заносять у табл. 3.2.

Таблиця 3.2.

№	Дослід 1		Дослід 2		Дослід 3
	Час вимірюван-ня, хвилин	Глибина занурен- ня тов- качика, мм	Час вимірю-вання, хвилин	Глибина Занурен-ня товкачи-ка, мм	Час вимірю-вання, хвилин	Глиби-на зану-рення товка-чика, мм
1	3		1		1
2	5		5		5
3	8		15		15
4	11		25		25
5	15		45		45

Для визначення впливу пластифікуючих поверхнево-активних добавок на властивості цементу визначають нормальну густоту, термін тужавлення, границі міцності при стиску та при вигині, середню густину свіжосформованого розчину, гідрофобність, ступінь пластифікуючого ефекту. Результати дослідів заносять у табл. 3.3,будують графіки 3.2 і 3.3. та роблять висновки про вплив добавок на властивості портландцементу.

Таблиця 3.3

Вплив пластифікуючих добавок на основні властивості ПЦ.

Вид до- бав- ки	%	Нор- мальна густота %	Зменшен-ня вит-рати води, %, мл	Нор-мальна густота роз-чину,%	Строки тужавлення, год.хв.		Границя міцності, МПа		ρ0 розчи-ну, кг/м3
					початок	Кі-нець	при згині	при стис-ку
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Контрольний

ЛСТ 0.1

0.2

ЛСТ 0.3

олеїнова 0.08

кислота 0.1

τ,хв.год. R_{зг. , МПа} R_{зг. , МПа}

Т⁰С Д,% Д,%

Рис. 3.1 Рис. 3.2 Рис. 3.3

Завдання 2. Визначення ефективності цементу при пропарюванні.

Необхідне обладнання і матеріали : форми – призми 4х4х16 см, форми – куби 2х2х2 см, струшуючий столик, форма – конус, камера або бачок для пропарювання, ванна з гідравлічним затвором, прилад МИИ-100, гідравлічний прес, шлакопортландцемент, портландцемент, шиферний цемент, пісок вольський нормальний.

а). Визначити марку і активність цементу по ефективності пропарювання.

б). Визначити активність цементу прискореним методом (метод “ЦНИПС-2”).

Для виконання першого завдання необхідно пам′ятати, що марка цементу – це десятикратне значення активності, яке округлене в менший бік до значень, які приведені в відповідних документах. Активність цементу – це границя міцності при стиску в мегапаскалях, яка визначена за ГОСТ 310. Крім

марки цементу іншою важливою характеристикою, яка має велике значення для технологічного цементу є група цементу по ефективності пропарювання і коефіцієнт ефективності цементу при пропарюванні. Один і той же вид цементу по ефективності пропарювання можливо віднести до різних груп і таким чином розпалубочна міцність бетонів буде досягнута у різний час (табл.3.4.Коефіцієнт ефективності портландцементів при пропарюванні дорівнює відношенню границі міцності на стиск зразків, які підлягають

тепловій обробці, до міцності зразків, які тверднуть у нормальних умовах і коливається в межах 0.54 … 0.69.

Таблиця 3.4.

Група по ефек-тив- ності пропа-рюван-ня	Вид цементу	Границя міцності при стиску після пропарювання цементу для марок, МПа
		300	400	500	550…600
1	ПЦ	>23	>27	>32	>38
	ШПЦ	>21	>25	>30	-
2	ПЦ	20…23	24…27	28…32	33…38
	ШПЦ	18…21	22…25	26…30	-
3	ПЦ	<20	<24	<28	<33
	ШПЦ	<18	<22	<26	-

Для визначення марки і групи цементу за ефективністю пропарювання готують з розчину стандартної консистенції по стандартній методиці : 6 зразків – призм, які маркують. Три зразки – призми зберігають до випробування в стандартних умовах твердіння. Другу форму з зразками кладуть у бачок або камеру для пропарювання. Після 2 годин витримування включають плитку і пропарюють по режиму : рівномірне підвищення температури до 85 ^оС – 180 хвилин, ізотермічне прогрівання при температурі 85 ^оС – 360 хвилин, охолодження зразків – 120 хвилин. Після цього необхідно відчинити кришку бачка і через 24 години з моменту виготовлення зразки розформувати і зразу же випробувати на згин і на стиск по стандартній методиці. Через 28 діб з дня виготовлення аналогічно випробувати зразки – призми водного тверднення. За одержаними даним визначають марку цементу і групу за ефективністю, а також коефіцієнт ефективності цементу при пропарюванні Кпр=Rст.пр/Rст.н.у. , де Rст.пр і Rст.н.у. – середнє значення границі міцності на стиск зразків, які тверднуть відповідно при пропарюванні і у нормальних умовах. Результати дослідів записують у табл. 3.5 роблять висновки.

Таблиця 3.5.

Умови твердіння	Номер зразка	Границя міцності, МПа
		при згині	при стиску

Для визначення активності цементу прискореним методом можливо також використовувати метод ЦНИПС-2. З кожного цементу готують по 12 зразків розмірами 2х2х2 см, які виготовляють з цементного тіста нормальної густоти. Після заповнення форм цементним тістом кожну комірку штикують 10 разів металевим стержнем діаметром 3…4 мм, потім форму з цементним тістом на струшуючому столику 25 разів струшують. Перші 30 годин після виготовлення усі зразки тверднуть в приміщенні при t = 20 2 ^оС і відносній вологості повітря 95…100%. Потім одну форму (шість зразків) розташовують на решітку бачка для пропарювання і підлягають прогріванню над киплячою водою на протязі 4 годин, після чого зразки повинні охолонути на протязі 1 години. Форми розкривають, заміряють розміри зразків, зважують їх і випробовують на пресі. Для кожної серії з шести зразків обчислюють середню міцність при стиску з чотирьох найбільших для даної серії результатів. - для кубів після пропарювання і - для кубів, яких не пропарювали.

Потім визначають коефіцієнт ефективності пропарювання за формулою і по графіку 2.1. визначається перехідний коефіцієнт К від результатів прискореного визначення активності цементу до результату стандартних 28 – добових випробувань та вираховують активність цементу.

Результати визначення активності цементу, які одержали прискореним методом, порівнюють з результатами, які одержали при визначенні активності по стандартній методиці і роблять висновки.

З авдання 3. Одержання і вивчення основних властивостей гіпсоцементнопуцоланового в'яжучого (ГЦПВ).

Необхідне обладнання і матеріали : прилад Суттарда, прилад Віка з голкою, гідравлічний прес, прилад МИИ-100, форми – призми 4х4х16 см, гіпс будівельний, портландцемент, мінеральна ( пуцоланова ) добавка.

а). Встановити вплив гіпсоцементнопуцоланового в′яжучого на його властивості.

Рис. 3.1. Графік визначення перехідного коефіцієнту від результатів прискореного метода до стандартних випробувань.

.

1.2

0.8

0.4

0 4 8 12 16 20

. Методичні вказівки

Для одержання ГЦПВ підготовлену активну мінеральну добавку старанно змішують (вручну або в мішалці ) з напівводним гіпсом та пуцолановою добавку, які наведено в табл. 3.6.

Таблиця 3.6.

Компоненти в'яжучого	Кількість компонентів в'яжучого, %
	1бригада	2 бригада	3 бригада
Напівводний гіпс	75	65	50
Портландце-мент	15	20	25
Пуцоланова добавка	10	15	25

Потім кожна бригада студентів визначає таки властивості ГЦПВ одного складу : тонину помелу, нормальну густоту, термін тужавлення, границі міцності при стиску і при вигину, водовбирання і водостійкість по стандартній методиці. Результати дослідів записують у табл. 3.7.та табл. 3.8. будують графіки рис. 3.1…3.4. і роблять висновки про основні властивості гіпсоцементнопуцоланового в'яжучого.

Таблиця 3.7.

Властивості гіпсоцементнопуцоланового в'яжучого.

Компоненти в'я-жу-чого	Кількість-ть, %	Нормальна гус-тота%	Строки тужавлення		Во-допогли-нан- ня, %	Границя міцності, МПа				Во-дос-тійкість, Кр
			початок	кінець		при згині		при стиску
						сухого	водонасиченого	сухого	Водо насиченого

Напівводний

гіпс ( Г )

Портландцемент

( ПЦ )

Пуцоланова добавка

( Д )

Таблиця 3.8

№ брига-ди	Г, %	Д, %	Нормальна густота,%	Водопогли-нання,%	Границя міцності, МПа		Кр
					при згині	при стиску
1	2	3	4	5	6	7	8

R_зг R_ст

МПа МПа

Д,% Д,%

Рис.3.2 Рис.3.3

W, % К_р

Рис. 3.4 Д,% Рис. 3.5 Д,%

Висновки :

Список літератури:

1. Буров Ю.С.,Колокольников В.С. Лабораторный практикум по курсу “Минеральные вяжущие вещества”-М.: Стройиздат,1974.

2. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества.-М.: Стройиздат,1986.

3. Дворін Л.Й., Двойкін О.Л. Мінеральні в’яжучі матеріали.Рівне: РДТУ,2000.