6.5. Определение равномерности изменения объема

Основные предпосылки

Сущность метода заключается в определении качественных характеристик деформаций усадки цементного камня (трещин и искривлений поверхности) при ускоренной термообработке (кипячении) изготовленных из теста нормальной густоты образцов путем внешнего осмотра их поверхности.

Основная аппаратура

Бачок для испытания кипячение (рис. 6.4), ванна с гидравлическим затвором и другая аппаратура, указанная в п. 6.3.

Рис. 6.4. Бачок для кипячения лепешек:

1 – регулятор уровня воды; 2 – шланг; 3 – кран; 4 – решетка

Проведение испытания

Изготовление лепешек. Две навески цементного теста нормальной густоты в форме шариков массой по 75±1 г помещают на стеклянную пластинку, предварительно смазанную тонким слоем машинного масла. Постукиванием стекла о твердое основание получают из шариков лепешки диаметром 7-8 см и толщиной в середине около 1 см. Их поверхность заглаживают от наружных краев к центру смоченным водой ножом до образования острых краев и гладкой закругленной поверхности. Хранят лепешки в ванне с гидравлически затвором в течение 24±2 ч от момента изготовления или в среде насыщенного пара.

Испытание лепешек. По истечении времени хранения лепешки снимают с пластины и помещают на съемную решетку в бачок для кипячения. Съемную решетку устанавливают не ниже 5 см от дна бачка. Уровень воды должен быть выше лепешек на 4-6 см в течение трехчасового кипячения (время доведения воды до кипения составляет 30-45 мин). Затем лепешки в бачке охлаждают и после извлечения из воды немедленно подвергают внешнему осмотру.

Цемент считается выдержавшим испытание на равномерность изменения объема, если на лицевой стороне образцов отсутствуют доходящие до краев радиальные трещины, сетка мелких трещин, видимых при помощи увеличительного стекла, а также какие-либо искривления или увеличения объема (рис. 6.5).

Допускаются искривления, не превышающие 2 мм на краю или в середине лепешки, и трещины усыхания, не доходящие до краев, если при постукивании сохраняется чистый звук. Вид лепешек, не выдержавших испытания на равномерность изменения объема, приведен на рис. 6.6.

Рис. 6.5. Лепешки, выдержавшие испытания на равномерность изменения объема:

а – дефектов нет; б – трещины усадки

Рис. 6.6. Лепешки, не выдержавшие испытания на равномерность изменения объема:

а – разрушение; б – радиальные трещины; в – искривление

При оценке качества цемента (п. 6.5), который был изготовлен из клинкера, имевшего содержание оксида магния MgO свыше 5%, дополнительно проводят испытание на равномерность изменения объема в автоклаве согласно п. 3.2.5 ГОСТ 310.3-76^*.

6.6. Определение предела прочности при изгибе и сжатии

Основные предпосылки

Сущность метода испытания заключается в определении средних наибольших нагрузок, разрушающих стандартные образцы-балочки, изготовленные на однофракционном стандартном песке из цементного раствора определенного состава и стандартной консистенции (106-115 мм) в установленном возрасте.

Основная аппаратура

Мешалка для перемешивания цементного раствора (рис. 6.7), сферическая чаша, лопатка (см. рис. 6.2 и 6.3), штыковка (рис 6.8), разъемные формы с насадкой для изготовления образцов-балочек (рис. 5.5 и 6.9), встряхивающий столик и форма-конус (рис. 6.10), вибрационная площадка, прибор для испытания образцов-балочек на изгиб, пресс типа ПСУ-20 для определения предела прочности при сжатии, нажимные пластинки.

Рис. 6.7. Мешалка для перемешивания цементного раствора:

1 – чаша; 2 – шарнир; 3 – бегунок; 4 – зубчатое колесо; 5 – зубчатый венец; 6 – коническая шестерня

Рис. 6.8. Штыковка из нержавеющей стали

Продольные и поперечные стенки разъемных форм, не превышающие допускаемого износа, должны быть пронумерованы, плотно прилегать друг к другу и к поддону, не допускать вытекания цементного молока при вибрации.

Проведение испытания

Определение консистенции цементного раствора. Целью испытания является уточнение водоцементного отношения при изготовлении цементного раствора определенного состава и требуемой консистенции. Для этого отвешивают 1500±1 г однофракционного стандартного песка по ГОСТ 6139-2003 и 500±1 г цемента, всыпают их в сферическую чашу, предварительно протертую влажной тканью, и перемешивают в течение 1 мин лопаткой. Затем в смеси делают лунку, вливают 200±0,5 г воды () и через 30 с снова перемешивают 1 мин. Из сферической чаши раствор загружают в лабораторную растворомешалку, где окончательно перемешивают в течение 2,5 мин за 20 оборотов ее вращения.

Приготовленный раствор испытывают на встряхивающем столике, перед этим диск столика и внутреннюю поверхность конуса протирают влажной тканью. Форму-конус заполняют цементным раствором двумя равными по высоте слоями и уплотняют нажимами круглой металлической штыковки (нижний слой 15, верхний 10 раз). Избыток раствора удаляют протертым влажной тканью ножом с небольшим наклоном и заглаживают вровень с краями с некоторым нажимом. После центрирования форму-конус вертикально поднимают.

Рис. 6.9. Насадка к формам для изготовления цементных балочек

Рис. 6.10. Встряхивающий столик и форма-конус:

1 – чугунная станина; 2 – вал; 3 – кулачок; 4 – ось; 5 – диск столика; 6 – форма-конус; 7 – съемная воронка

Отформованный растворный конус встряхивают на столике 30 раз за 30±5 с, после чего штангенциркулем в двух взаимно перпендикулярных направлениях измеряют диаметр расплыва его нижнего основания и вычисляют среднее значение.

Если расплыв растворного конуса при окажется менее установленных стандартом пределов 106-115 мм, то увеличивают расход воды, доведя значение расплыва до 106-108 мм. Если он будет более 115 мм, то уменьшают количество воды, чтобы получить расплыв в пределах 113-115 мм.

Для цементного раствора, из которого изготавливают образцы-балочки, принимают водоцементное отношение, вычисленное с учетом корректировки расхода воды.

Изготовление образцов-балочек. Из цементного раствора, состав которого был уточнен при определении его консистенции, для каждого установленного срока испытаний изготовляют по три образца (одна форма).

Форму с насадкой, слегка смазанную внутри машинным маслом, а снаружи по стыкам тонким слоем густой смазки (например, солидолом), закрепляют в центре виброплощадки и плотно прижимают к плите (допускается симметричная установка двух форм при условии одновременного их заполнения).

Цементный раствор укладывают в формы слоем около 1 см, затем включают виброплощадку, имеющую реле времени и обеспечивающую амплитуду колебаний 0,35±0,03 мм и частоту 50_-3,3 Гц. В течение первых 2 мин вибрации все гнезда форм равномерно небольшими порциями заполняют раствором, при этом общее время вибрации должно составлять 3 мин. Избыток раствора удаляют протертым влажной тканью ножом под небольшим углом к поверхности, заглаживая ее с нажимом. Образцы маркируют.

Условия хранения образцов. Формы с образцами на 24±1 ч помещают в ванну с гидравлическим затвором или в шкаф, имеющий относительную влажность воздуха не менее 90%. Остальные 27 сут образцы хранят следующим образом: их осторожно извлекают из форм и укладывают в ванны с питьевой водой (температура 20±2⁰С) в горизонтальном положении, не допуская соприкосновения друг с другом. Вода должна покрывать верх образцов не менее чем на 2 см. Через 14 сут ее следует поменять. По истечении 28 сут образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин, насухо вытерев, подвергают испытанию.

Испытание образцов на изгиб. Образцы поочередно устанавливают на опорные элементы прибора так, чтобы его продольные противоположные грани, образованные стенками формы, находились в горизонтальном положении (см. рис. 3.6). Испытывают образцы в соответствии с инструкцией, приложенной к прибору. При этом скорость нагружения должна быть 0,05±0,01 кН/с.

Предел прочности при изгибе вычисляют по среднему арифметическому значению нагрузки из двух наибольших результатов испытания трех образцов по формуле ,

которая может быть преобразована следующим образом:

Па,

где - среднее арифметическое значение разрушающей нагрузки из двух наибольших результатов, Н.

Испытания половинок образцов-балочек на сжатие. Полученные после определения прочности при изгибе шесть половинок балочек сразу же испытывают на сжатие. Их поочередно помещают между двумя нажимными пластинками для передачи нагрузки и центрируют на опорной плите пресса.

Рекомендуется использовать приспособление, автоматически поддерживающее стандартную скорость нарастания напряжений в образцах при сжатии 2,0±0,5 МПа/с.

Предел прочности при сжатии вычисляют по среднему арифметическому значению нагрузки:

Па,

где - среднее арифметическое значение нагрузки из четырех наибольших результатов испытаний шести образцов, Н;

А – рабочая площадь нажимной пластинки, А=2,5∙10^-3 м².

По результатам испытания образцов-балочек с учетом п. 6.8 делают заключение о гарантированной марке цемента.