Вяжущие вещества (90
..pdf
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 2.2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
2 |
50 |
25 |
25 |
10 |
50 |
40 |
10 |
3 |
50 |
30 |
20 |
11 |
60 |
30 |
10 |
4 |
55 |
30 |
15 |
12 |
60 |
25 |
15 |
5 |
60 |
20 |
20 |
13 |
60 |
35 |
5 |
6 |
70 |
20 |
10 |
14 |
70 |
20 |
10 |
7 |
70 |
15 |
15 |
15 |
70 |
25 |
5 |
8 |
75 |
15 |
10 |
16 |
75 |
10 |
15 |
Тонкость помола вяжущего, нормальную густоту ГЦПВ-теста и сроки схватывания определяют по ГОСТ 23789-79 [10].
За нормальную густоту ГЦПВ-теста принимается водовяжущее отношение, необходимое для получения теста стандартной консистенции, характеризующейся расплывом теста до диаметра (120±5) мм.
Предел прочности при изгибе и сжатии образцов из вяжущего определяют в следующей последовательности.
Из теста нормальной густоты изготавливают шесть образцов-балочек размером 4x4x16 см. Для чего берут 2,4 кг вяжущего и насыпают в чашку с водой, взятой в количестве, соответствующем нормальной густоте теста, и быстро перемешивают до получения однородной массы. Затем её немедленно заливают в подготовленные металлические формы, которые после их заполнения слегка потряхивают и поверхность образцов заглаживают.
Через 2-4 часа после начала затворения все образцы расформовывают и оставляют на сутки для твердения на воздухе при температуре (20±4) оС. Затем образцы помещают на шесть суток для твердения во влажных условиях в камеру над водой с относительной влажностью воздуха не менее 95 %, температурой (20±4) оС.
Через 7 суток после затворения водой все образцы высушивают до постоянной массы при температуре (55±5) оС.
Все высушенные образцы охлаждают при температуре (20±4) оС и испытывают на прочность при изгибе по ГОСТ 310.4-81 [11].
За предел прочности при изгибе в высушенном состоянии принимают среднее арифметическое значение пределов прочности четырёх образцов, имеющих наибольшие значения прочности.
Полученные после испытания на прочность при изгибе шесть половинок образцов-балочек испытывают на прочность при сжатии в сухом состоянии по ГОСТ 310.4-81, остальные шесть половинок погружают на 2 часа в воду с температурой (20±4) оС, после чего также испытывают на прочность при сжатии. Предел прочности при сжатии сухих и насыщенных образцов вы-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
числяют как среднее арифметическое значение четырёх наибольших значений прочности из шести. Вычисляют коэффициент размягчения.
2.3 Обработка результатов. Выводы
Все полученные результаты представляются в виде таблиц [7]. Проводится анализ экспериментальных данных и делается заключение о
качестве строительного гипса и ГЦПВ, сравнивается их водостойкость.
2.4Контрольные вопросы
1.Виды гипсовых вяжущих.
2.Технические требования к строительному гипсу.
3.Состав ГЦПВ, его свойства.
4.Процесс твердения ГЦПВ.
5.Объясните повышенную водостойкость ГЦПВ.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3 Лабораторная работа №3
Влияние степени измельчения цемента на его свойства
Цель работы: изучить влияние тонкости помола цемента на его основные свойства.
Продолжительность работы – 8 часов.
3.I Общие положения
На основные свойства цемента (водопотребность, сроки схватывания, кинетика твердения, прочность) влияют химико-минералогические и технологические факторы. К технологическим факторам следует отнести тонкость помола цемента и его гранулометрический состав. Тонкость помола цемента характеризуется остатком на сите 008 и удельной поверхностью. По ГОСТ 10178-85 [12] для рядового цемента проход через сито 008 должен быть не менее 85 %. При этом удельная поверхность цемента составляет 2800-3000 см2/г.
Увеличение тонкости помола до 4000-4500 см2/г приводит к ускорению набора прочности, что используется в технологии изготовления быстротвердеющих цементов. Однако при увеличении тонкости помола возрастает водопотребность, поэтому на кривой активности цемента, как функции его удельной поверхности, имеется максимум. Активность цемента связана не только с его тонкостью помола, но и гранулометрией. Цемент полидисперсного гранулометрического состава позволяет получить более плотный цементный камень. Повышенное содержание тонких фракций в цементе обеспечивает быстрое нарастание прочности. Повышенное содержание частиц «средних» размеров 30-50 мкм положительно сказывается на прочностных показателях на 28 сутки [1].
Размол клинкера с добавками – энергоемкая операция: на 1 т цемента расходуется 325-550 МДж. Увеличение удельной поверхности цемента до 4000-5000 см2/г вызывает резкое падение производительности мельницы. Поэтому технологические схемы и помольные установки должны проектироваться исходя из возможности получения высокой производительности при обеспечении достаточной тонкости помола.
Изменение производительности мельницы и активности цемента в зависимости от дисперсности материала представлено на рисунке 3.1 [1].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Прочность при сжатии Производительность мельницы
2
1
2000 3000 4000 5000 6000
Удельная поверхность материала, Sуд. см2/г
1 – производительность мельницы;
2 – прочность цементного камня
Рисунок 3.1 – Влияние дисперсности портландцемента на его активность и производительность мельницы
3.2 Порядок выполнения работы
Приборы и материалы: поверхностемер, сито № 008, лабораторная мельница, прибор Вика с пестиком и иглой, встряхивающий столик с конусом, формы-ба- лочки, виброплощадка, камера нормального твердения, МИИ-100, пресс П-10, пластинки для испытания половинок-балочек, технические весы с разновесами, чаша для затворения с лопатками, мерные цилиндры, клинкер, гипсовый камень, доменный гранулированный шлак, зола ТЭС, опока, песок для испытания цемента.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.2.1 Получение цементов различной тонкости помола
Бригаде студентов выдаётся индивидуальное задание, определяющее вещественный состав цемента. Возможные варианты заданий приведены в приложении А. Исходя из условия задания, рассчитывается количество компонентов по массе для получения 6 кг цемента. Затем исходные компоненты (клинкер, гипсовый камень, добавка) смешиваются в расчётном количестве. При необходимости предварительно материал дробится. Полученную смесь подвергают помолу. Помол осуществляется таким образом, чтобы получилось 3 пробы по 2 кг с различной величиной удельной поверхности (2, 4 и 6 тыс. см2/г). При введении интенсификатора помола соблюдается его одинаковая дозировка.
Полученные пробы цемента подвергают испытаниям.
3.2.2 Изучение свойств цементов
Бригада разделяется на три малые бригады (по 2 чел.), каждая из которых исследует цемент заданного состава с определённой тонкостью помола.
Определяется тонкость помола (остаток на сите 008, удельная поверхность), нормальная густота и сроки схватывания цементного теста, нормальная консистенция цементного раствора, прочность при сжатии и изгибе по ГОСТ 310.1-76 – ГОСТ 310.4-81 [11,13].
Испытание образцов на цементах различного состава проводится через одинаковый срок твердения не ранее 7 и не позднее 28 суток.*
Примечание: *При наличии учебных часов целесообразно проследить кинетику набора прочности цементов различной тонкости помола на образцах 1, 3, 7 и 28-суточного твердения.
3.3 Обработка результатов. Выводы
Полученные экспериментальные данные представляются в виде таблицы (приложение Б) и графических зависимостей прочности цемента от его тонкости помола для различных составов.
Делается заключение о влиянии степени измельчения цемента на его основные свойства, а также сравниваются полученные зависимости для различных составов цемента.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.4 Контрольные вопросы
1.Назовите химико-минералогические и технологические факторы, определяющие основные свойства цемента.
2.Объясните причины влияния тонкости помола цемента на его основные свойства.
3.Методика определения основных свойств портландцемента.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4 Лабораторная работа №4
Влияние состава цемента и условий твердения на его свойства
Цель работы: изучение зависимости основных свойств цемента от его вещественного состава и условий твердения.
Продолжительность – 24 часа.
4.I Общие положения
Портландцемент бездобавочный – продукт тонкого помола клинкера и гипсового камня (около 5 %). Для придания портландцементу специальных свойств и с целью экономии клинкера изменяют вещественный состав цемента. Кроме клинкера и гипса в состав цемента входят один или более компонентов в различных количествах. Это могут быть минеральные вещества (активные и инертные) и химические добавки, в том числе органические.
Специальные портландцементы, полученные изменением его вещественного состава: шлакопортландцемент, пуццолановый, песчанистый, карбонатный, пластифицированный, гидрофобный и др. [1-5].
Изменение вещественного состава цемента приводит к изменению его строительно-технических свойств. Так, пуццолановые портландцементы отличаются несколько замедленным твердением при нормальной температуре в первые сроки (до 28 суток). Пропаривание ускоряет твердение бетонов на пуццолановом портландцементе. Мягкие, рыхлые добавки – трепел, диатомит, опока увеличивают нормальную густоту цементного теста до 36 %, добавки вулканического происхождения и искусственные (зола-унос) повышают нормальную густоту в меньшей степени. По срокам схватывания пуццолановые цементы не отличаются от портландцемента.
В отличие от пуццолановых портландцементов шлакопортландцемент не вызывает повышение водопотребности растворных и бетонных смесей. При несколько замедленном росте прочности в первый после затворения период он интенсивно наращивает её в последующем. Особенно хорошо влияет на твердение шлакопортландцемента тепловлажностная обработка. Исследования показали, что пропаривание интенсивно ускоряет процессы гидратации, кристаллизации и уплотнения структуры шлакопортландцемента.
На основании результатов испытаний цементов при пропаривании определяют группу цемента по эффективности пропаривания в соответствии с таблицей 4.1 [12].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 4.1 - Распределение цементов по эффективности пропаривания
Группы по эф- |
Вид |
Предел прочности при сжатии, МПа после |
||||
фективности |
пропаривания для марок цемента |
|||||
цемента |
||||||
пропаривания |
300 |
400 |
500 |
550-600 |
||
|
||||||
ПЦ |
Более 23 |
Более 27 |
Более 32 |
Более 38 |
||
1 |
||||||
ШПЦ |
Более 21 |
Более 25 |
Более 30 |
|
||
|
|
|||||
2 |
ПЦ |
От 20 до 23 |
От 24 до 27 От 28 до 32 От 33 до 38 |
|||
ШПЦ |
От 18 до 21 |
От 22 до 25 |
От 26 до 30 |
|
||
|
|
|||||
3 |
ПЦ |
Менее 20 |
Менее 24 |
Менее 28 |
Менее 33 |
|
ШПЦ |
Менее 18 |
Менее 22 |
Менее 26 |
|
||
|
|
|||||
Отличительной особенностью песчанистого цемента в нормальных условиях твердения является пониженное тепловыделение при гидратации. Другие строительно-технические свойства зависят от характеристик клинкера и песка и содержания последнего в цементе. При обычной тонкости помола прочностные показатели песчанистого портландцемента снижаются в размере, равном примерно проценту содержания песка. Тонкоизмельченные кварцевые микронаполнители обладают некоторой химической активностью, значительно возрастающей в условиях автоклавного твердения.
Известны методы улучшения некоторых свойств цемента путем использования добавок органических веществ, являющихся поверхностно-активны- ми (ПАВ). Главная особенность пластифицированного цемента заключается в повышении пластичности бетонной смеси, что даёт возможность снизить водоцементное отношение, но при этом наблюдаются несколько замедленные сроки схватывания. Установлено, что превышение дозировки ПАВ может значительно замедлить твердение цемента [5].
4.2 Порядок выполнения работы
Приборы и материалы: прибор Вика с пестиком и иглой, чаша и лопатка для приготовления цементного теста, весы технические с разновесами, секундомер, термометр, мерный цилиндр, сито № 008, сушильный шкаф, поверхностемер, встряхивающий столик с формой-конусом, штыковка, разъёмная форма для образцов-балочек, испытательная машина МИИ-100, гидравлический пресс, пластинки для передачи нагрузки на половинки образцов-бало-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чек, стандартная лабораторная виброплощадка, пропарочная камера, ванна для хранения балочек, нож, линейка, мягкая ткань, машинное масло; портландцемент (или клинкер и гипсовый камень), стандартный песок, молотые минеральные компоненты: гранулированный доменный шлак, зола ТЭС, опока, кварцевый песок, известняк; химические компоненты: СДБ, мылонафт, суперпластификаторы.
4.2.1 Получение заданного состава цемента
Бригаде (студенту) выдается индивидуальное задание, характеризующее вещественный состав цемента в процентах. Каждый исследуемый состав цемента необходимо получить в количестве 4-5 кг.
Исходя из условий задания, рассчитывается количество компонентов по массе для каждого варианта. Если проводится исследование состава с минеральным компонентом, то последний размалывают до удельной поверхности около 3000 см2/г и в расчетном количестве смешивают до однородности с исходным цементом.
При изучении составов с химической добавкой последнюю вводят в
необходимом количестве с водой затворения (сверх 100 %).
4.2.2 Определение основных свойств цемента
Для каждого исследуемого состава, включая контрольный, проводятся стандартные испытания основных свойств: тонкости помола, нормальной густоты, сроков схватывания, нормальной консистенции и прочности по ГОСТ 310.1-76 ÷ 310.4-81 [11, 13].
4.2.3 Определение прочности цемента в различных условиях твердения
Стандартные образцы-балочки по ГОСТ 310.4-81 готовятся в количестве 18 штук по 3 для каждого испытания. 9 образцов подвергают твердению в нормальных условиях (1 сутки в воздушно-влажных, остальные – в воде) и испытывают через 3, 7 и 28 суток.
Вторую партию из 9 образцов* подвергают твердению в пропарочной камере по трем различным режимам каждые три образца.
Примечание: *При использовании метода математического планирования (приложение В) количество образцов уменьшается.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Формы с образцами закрывают крышкой и помещают в пропарочную камеру, где выдерживают в течение (120±10) мин. при температуре (20±3) 0С (при отключенном подогреве).
По первому режиму твердения пропарку ведут по специальной схеме: равномерный подъем температуры до (60±5) 0С - (180±10) мин.; изотермический прогрев при температуре (60±5) 0С - (360±10) мин.; остывание образцов при отключенном подогреве (120±10) мин. Затем открывают крышку камеры.
Через (24±2) ч с момента изготовления образцы расформовывают и сразу же испытывают.
По второму и третьему режиму температуру изотермического прогрева доводят до (75±5) ºС и (90±5) ºС
4.3 Обработка результатов. Выводы
Все полученные результаты представляются в виде таблиц Г.1, Д.1 (приложения Г и Д). Проводится анализ экспериментальных данных и делается заключение о влияние вещественного состава цемента, а также условий твердения на его свойства.
4.4 Варианты заданий
Исследование может проводиться на различных видах портландцемента (шлакопортландцемент, пуццолановый, трехкомпонентный пуццолановый, песчанистый, карбонатный, пластифицированный, гидрофобный), а также на глиноземистом цементе, шлаковых (в частности, шлакощелочном) вяжущих, многокомпонентных (смешанных) цементах.
4.5 Контрольные вопросы
1.Виды цементов.
2.Разновидности портландцемента.
3.Химический, минералогический, фазовый, вещественный состав цемента.
4.Специальные цементы, получаемые изменением вещественного состава.
5.Кинетика твердения цемента в нормальных условиях и при тепловлажностной обработке. Влияние на характер твердения вещественного состава цемента.
6.Зависимость прочности цемента от режима тепловлажностной обработки.
7.Основные строительно-технические свойства цемента. Требования к ним, методика определения.