2.3 Определение сроков схватывания

Под сроками схватывания цементного теста понимают время в часах и минутах от момента затворения цемента водой до появления признаков его загустевания.

Сроки схватывания определяют на приборе Вика при помощи иглы. Началом схватывания цементного теста считают время, прошедшее от начала затворения (момента прилипания воды) до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 1-2 мм. Концом схватывания цементного теста считают время от начала затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на 1-2 мм.

Цементное тесто готовится так же, как и при определении нормальной густоты. Перед началом испытания проверяют, свободно ли опус­кается стержень прибора Вика, а также нулевое отклонение при­бора. Кроме того, проверяют чистоту поверхности и отсутствие искривлении иглы. Иглу прибора доводят до соприкос­новения с поверхностью цементного теста и 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 5 мин до начала схватывания и через каждые 15 мин в последующее время до конца схватывания, передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попа­дала в прежнее место.

После каждого погружения иглу вытира­ют. Во время испытания прибор должен находиться в затененном месте, где нет сквозняков, и не должен подвергаться сотрясениям.

2.4 Определение равномерности изменения объема цемента

Для испытания на равномерность изменения объема це­мента берут 400г цемента, готовят тесто нормальной густоты. Две навески теста массой 75 г каждая, приготовленные в виде шариков, помещают на стеклянную пластинку, предварительно протертую машинным маслом. Постукивают ею о твердое основа­ние до образования из шариков лепешек диаметром 7-8 см и тол­щиной в середине около 1 см. Лепешки заглаживают смочен­ным водой ножом от наружных краев к центру до образования острых краев и гладкой закругленной поверхности.

Приготовленные лепешки хранят в течение (24±2) ч с момента изготовления в ванне с гидравлическим зат­вором, а затем подвергают испытанию кипячением. По истечении времени хранения две цемент­ные лепешки вынимают из ванны, снимают с пластинок и поме­щают в бачок, с водой на решетку. Воду в бачке доводят до кипе­ния, которое поддерживают в течение 3 часов, после чего лепешки в бачке охлаждают и производят их внешний осмотр немедленно после извлечения из воды.

Цемент соответствует требованиям стандарта в отноше­нии равномерности изменения объема, если на лицевой стороне лепешек не обнаружено радиальных, доходящих до краев, трещин или сетки мелких трещин, видимых невооруженным глазом или в лупу, а также каких-либо искривлений и увеличения объема лепешек. Искривления обнаруживают при помощи линейки, при­кладываемой к плоской поверхности лепешки, при этом обнару­живаемые искривления не должны превышать 2 мм на краю или в середине лепешки. Допускается в первые сутки после испытаний появление трещин усыхания, не доходящих до краев лепешек, при условии сохранения звонкого звука при постукиваний лепешек одна о другую.

Образцы лепешек, выдержавших и не выдер­жавших испытание на равномерность изменения объема, приведе­ны на рисунке 2.

Лепешки, выдержавшие испытания Лепешки, не выдержавшие испытания

на равномерность изменения объема на равномерность изменения объема

Рисунок 2 - Лепешки, выдержавшие и не выдер­жавшие испытание на равномерность изменения объема

2.5 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 во влажных условиях 28 суток при температуре (20±2)ºС.

Приготовление цементно – песчаного раствора нормальной консистенции. 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 лунку, вливают в нее 200 мл воды (В/Ц=0,4) и перемешивают смесь в течение 1 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.

а) – встряхивающий столик; б) – форма - конус

1 – станина, 2 – столик, 3 – испытуемый раствор, 4 - эксцентрик

Рисунок 3 - Встряхивающий столик и форма-конус

По окончании перемешивания определяют консистенцию полученной растворной смеси. Для этого используют встряхивающий столик и форму-конус с насадкой (рис. 3), 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.

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.

Рисунок 4 – Разъёмная металлическая форма

Из раствора требуемой консистенции (500 г цемента и 1500 г песка) формуют опытные образцы-балочки с помощью разъемных металлических форм (рис.4), 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.

После изготовления образцы в формах хранят в течение первых суток (24±2 ч) на столике в ванне с гидравлическим затвором, обеспечивающем влажность воздуха не менее 90 %. Затем образцы расформовывают и укладывают в ванны с водой на 27 суток при (20±2)ºС.

Цементные балочки в возрасте 28 суток испытывают на изгиб по схеме балок на двух опорах с одним сосредоточенным грузом посредине.

Образец устанавливают на опорные элементы прибора таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани на­ходились в вертикальном положении. Схема расположения образ­ца на опорных элементах показана рисунке 5.

Рисунок 5 - Схема расположения образца на опорных элементах

Испытание на изгиб производят на испытательной машине МИИ-100 или 2170 П-6. Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифме­тическое значение двух наибольших результатов испытания трех образцов.

1-нижняя плита пресса; 2 -пластинки; 3 - верхняя плита пресса

Рисунок 6 - Положение образца между нажимными пластинками при испытании на сжатие

Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие. Половинку 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. 6). Образец вместе с пластинами центрируют на опорной плите пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть (2,0±0,5) МПа/с.

Предел прочности при сжатии отдельного образца вы­числяют как частное от деления величины разрушающей нагрузки (в кгс) на рабочую площадь пластинки (в см²) т. е. на 25 см²

R_cж = , [МПа] (1)

где F - разрушающая нагрузка, кг;

S - площадь рабочей поверхности нажимной пластинки, см².

За прочность на сжатие принимают среднеарифметическое значение результатов испытаний шести половинок образцов-балочек. Результаты вычисления округляют до 0,1 МПа.

Если один из шести результатов отличается более чем на 10 % от среднеарифметического значения.

Если еще один результат отличается более чем на 10 % от среднеарифметического значения оставшихся пяти результатов, испытания считают выполненными неудовлетворительно, в этом случае все результаты.

Полученные результаты сравнивают с требованиями ГОСТ 10178, для портландцемента, приведёнными в таблице 1

3 Результаты эксперимента

Таблица 2 – Определение нормальной густоты цемента

Наименование материала	m, г	Кол-во H2O		Показания прибора Вика, мм	НГ, %
		%	мл
Цемент	400 400	26 28	104 112	3 45	28

Таблица 3 – Определение нормальной консистенции цементно-песчаного раствора

Расход материалов			В/Ц		Диаметр нижнего основания, мм		ГОСТ, мм
Ц	П	В
500 625	1500 1500	200 250	0,4	101 110		106 - 115

Таблица 4 – Определение марки и активности цемента

N п.п.	l, см.	Размеры, см		Pизг, кгс	S, см2	Pсж, кгс	Rизг, МПа	Rсж, МПа	Марка	Актив-ность
		b	h
1	10	4	4	250	25	10300 10375 10425 10400 10475 10325	58,59	41,2 41,5 41,7 41,6 41,9 41,3	М400	415
2	10			250	25		58,59
3	10			280	25		65,63

ср=60,27 ср=41,53

Вывод: таким образом, мы определили основные физические и механические свойства портландцемента, цементного теста и камня. Произвели оценку их качества и узнали марку.

Нормальной густотой цементного теста считают такую консис­тенцию его, при которой пестик прибора Вика, погружен­ный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5-7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо. Нормальную густоту цементного теста характеризуют количе­ством воды затворения, выраженным в процентах от массы це­мента.

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.

Лабораторная работа № 9

«Изучение свойств песка»

Цель работы: Изучить методики определения основных показателей качества песка, уметь анализировать полученные экспериментальные данные, оценивать качество заполнителей и устанавливать возможность их использования для бетонов и растворов.