Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»

Кафедра «Строительные материалы и специальные технологии»

И КАМНЯ ИЗ НЕГО

Методические указания к лабораторной работе

Омск • 2017

ВВЕДЕНИЕ

Портландцемент является продуктом тонкого измельчения клинкера с добавкой природного гипсового камня (3 – 5%). Степень измельчения цемента определяют по тонкости помола, которую оценивают путем просеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито с сеткой № 008. Тонкость помола должна быть такой, чтобы остаток на сите составлял менее 15% от массы просеиваемой пробы [1]. Другим показателем степени измельчения является удельная поверхность, т.е. суммарная поверхность всех частиц цемента в единице массы или объема. Средний размер частиц цемента

твердения, активность, тепловыделение и другие свойства цемента.

составляет 15 – 20 мкм, а удельная поверхность 250 – 300 м2/кг [2]. Тонкость помола и зерновой состав цементаИвлияют на скорость

При длительном хранении цемента, Дособенно во влажных условиях,

цемент слеживается и теряет свою активность. Для восстановления физико-химической активности, а также для получения цементов с заданными специальными свойствами проводят дополнительный помол цемента в мельницах.

зависимостей между удельнойАповерхностью цемента, водопотребностью цемента и прочностьюицементного камня, а также определение

Результаты сследованбя могут быть использованы при определении:

Целью настоящей лабораторной работы является установление

рационального времени дополнительного помола цемента. С

а) необходимой и достаточной удельной поверхности данного цемента для наиболее эффективной реализации его вяжущих свойств;

б) разработке или уточнении норм тонкости помола цемента; в) необходимости учета удельной поверхности цемента для дос-

тижения заданных свойств теста и камня из него.

Лабораторная работа рассчитана на два занятия по 4 часа. На первом занятии предусмотрено выполнение следующих работ:

–провести дополнительный помол цемента при разной продолжительности помола;

–определить тонкость помола и удельную поверхность исходного цемента и дополнительно измельченных партий цемента;

–определить нормальную густоту исходного цемента и дополнительно измельченных партий;

1

– из теста нормальной густоты каждой партии цемента изготовить образцы для определения прочности цементного камня, которые после распалубки следует хранить в нормальных условиях в течение 14 суток.

На втором занятии определяют предел прочности при сжатии образцов цементного камня, производят вычисления, анализируют результаты эксперимента и делают выводы.

Защита лабораторной работы проводится путем письменного опроса по контрольным вопросам и заданиям.

1. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЮ

1.1.При выполнении лабораторной работыИнеобходимо выполнить большой объем экспериментальныхДисследований. Поэтому особое внимание необходимо уделить организации работы студентов в лаборатории.

1.2.Студенту следует предварительноА подготовиться к выполнению лабораторной работы. Для этого он должен знать тему предстоящей работы. Подготовкабстудента к лабораторной работе предполагает: а) детальное ознакомление с методикой эксперимента, ее конспектирование в рабочейитетради; ) подготовку в рабочей тетради форм таблиц для зап си результатов экспериментов и расчетов; в) наличие карандашаСл нейки для построения графиков по результатам эксперимента; г) нал ч е м крокалькулятора для выполнения необ-

ходимых расчетов. Такая подготовка сокращает объем вводных пояснений преподавателем, оставляя больше времени на эксперимент.ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1.3.Студенческая группа (около 25 чел.) делится на две подгруппы, работающие в разных лабораториях под руководством двух преподавателей. Каждая подгруппа делится на бригады по 3 – 4 человека с учетом числа рабочих мест.

1.4.Работа в лаборатории организовывается таким образом, чтобы общее число разновидностей исследуемых материалов было равно числу бригад и чтобы каждая бригада выполнила самостоятельно полный цикл исследований одной разновидности материала.

1.5.При подготовке и выполнении лабораторных работ каждый студент ведет рабочую тетрадь, в которой составляет отчет по выполненной лабораторной работе по следующему плану:

2

–цель и задачи работы;

–краткие теоретические основы выполняемого исследования;

–рабочие гипотезы;

–используемые материалы и реактивы;

–используемые приборы и оборудование;

–порядок выполнения работы;

–результаты эксперимента и их интерпретация;

–общие выводы и заключение.

1.6.Преподаватели кафедры, проводящие занятие, должны позаботиться о том, чтобы: а) студенты точно соблюдали методику данного исследования и использовали приборы в соответствии с правилами их эксплуатации; б) результаты экспериментов и расчетов, вы-

полненных каждой бригадой, были занесены в сводную таблицу на доске и оттуда перенесены студентами в своиИрабочие тетради; г) если были получены новые результаты, представляющие теоретический

ипрактический интерес, был подготовленДдоклад на студенческую конференцию и публикация в сборнике материалов конференции.А

УДЕЛЬНОЙбПОВЕРХНОСТИ ЦЕМЕНТА

МЕТОДОМ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТИ

2.1. Степень измельчен я (дисперсность или раздробленность) порошкообразного матер ала (цемента) характеризуют следующие по-

где SV, Sm – удельная поверхность зерен соответственно в единице объема и массы, м2/м3 и м2/кг; Sобщ – площадь поверхности всех частиц

дисперсного материала, м2; m – масса материала; кг; V – объем материала, м3.

Дисперсность – величина, обратная среднему размеру зерен

3

где D – дисперсность, м-1; d – средний размер зерен, м.

Если общие поверхность и объем дисперсных частиц выразить через поверхность и объем отдельных частиц (средние значения), то в числитель и знаменатель уравнения (1) будет входить число частиц. Таким образом, удельную поверхность дисперсного материала можно определить, зная только размеры отдельной частицы. Например, для кубических и сферических частиц соответственно имеем:

Из формулы (6) следует, что удельная поверхность дисперсного материала обратно пропорциональна размеру частиц a и прямо пропорциональна дисперсности D (рис. 1).

2.2. Тонкость помола цемента – остаток на сите с сеткой № 008, выраженный в процентах к первоначальной массе цемента [3]

4

верхности, т.к. расширяется фронт химических реакций, и они протекают быстрее; 2) увеличения свободной поверхностной энергии.

Сповышением степени измельчения цемента растет его удельная поверхность, рост удельной поверхности сопровождается увеличением водопотребности цемента, которая характеризуется нормальной густотой цементного теста. Поэтому следует установить зависимость между удельной поверхностью цемента и нормальной густотой цементного теста.

Сповышением удельной поверхности увеличивается степень гидратации цемента, следовательно, можно ожидать уменьшения пористости и повышения прочности цементного камня при использовании цементного теста нормальной густоты.

2.5.При возрастании водопотребности цемента увеличивается количество свободной (химически не связаннойИ) воды, которая расходуется на смачивание поверхности зерен вяжущего и на образование на зернах водяных пленок, толщинаДкоторых обеспечивает нормальную густоту цементного теста. Этому явлению сопутствует рост пористости цементного камняАи, следовательно, снижение его прочности. Поэтому следует установить зависимость между удельной по-

верхностью цемента, водопотребностью цемента и прочностью цементного камня. б

2.6.Удельная поверхность цемента определяется методом воздухопроницаемости. Воздухопроницаемостьи порошкообразного материала выражается коэфф ц ентом фильтрации через пористую среду и зависит: а) от характерСст ки газа (давление, температура, молекулярная масса, вязкость); б) характер стик порового (межзернового) пространства (пористости, среднего размера и формы пор, распределения пор по размерам, степени уплотнения), что связано с формой и размером зерен порошка и, следовательно, с его удельной поверхностью.

2.7.При использовании воздуха как газа, фильтрующегося через пористую среду, его характеристики (молекулярная масса, плотность, вязкость) становятся константами, а нормирование давления и температуры газа при исполнении методики тоже делает их константами опыта. Тогда коэффициент фильтрации газа через пористую среду оказывается зависящим от характеристик порового пространства, которые определяются формой и средним размером зерна. Но именно от этих параметров зерна зависит удельная поверхность испытуемого порошка (см. формулу (6)).

6