Определение марки цемента

Цель работы - определить активность и устано­вить марку цемента путем испытания образцов-балочек из цемент­ного раствора на изгиб и половинок балочек на сжатие.

Общие сведения

Предел прочности цемента при изгибе и сжатии характеризует его марку. Марка цемента определяется на стандартных образцах-балочках, формуемых из цементно-песчаного раствора состава Ц : П = I : 3 (цемент : песок) при водоцементном отношении В/Ц =0,4. Соотношение Ц : П принимается по массе.

Балочки имеют размеры 40 х 40 х 160 мм.

Испытания проводят через 28 суток после формования образ­цов.

Хранят образцы в закрытом ящике с водой сначала в формах в течение первых суток после их изготовления, а затем со снятой опалубкой (формой).

После набора прочности образцы-балочки испытывают на из­гиб. Нагрузку прикладывают строго посредине между опорами пер­пендикулярно оси балочки. После разрушения балочек их половин­ки испытывают на сжатие.

Предел прочности при изгибе:

, (1)

где Р_и - разрушающая нагрузка, Н; l - расстояние между опо­рами балочки, l = 10 см; b и h - ширина и высота поперечно­го сечения образца-балочки, b = h = 4 см.

Предел прочности цементного раствора при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение из двух наибольших резуль­татов испытания трех образцов. Предел прочности при сжатии половинок балочек:

, (2)

где F - площадь образца, см², F = bl₁ ; l₁ - длина половинки балочки, воспринимающей сжимающую нагрузку.

Порядок проведения работы

Для выполнения работы необходимы следующее оборудование, инструменты и материалы: технические весы с разновесами, фар­форовая чашка емкостью 250 мл, металлическая сферическая чаш­ка, лопатка для перемешивания раствора, секундомер, лаборатор­ный растворосмеситель, форма-конус, встряхивающий столик, шты­ковка, лабораторный нож, стандартные формы для изготовления образцов-балочек, насадка к форме, виброплощадка, ванна с гид­равлическим затвором, ванна для хранения образцов в воде, штангенциркуль, прибор или испытательная машина для испытания балочек на изгиб, стальные пластинки с упором для испытания половинок балочек на сжатие, колба с водой, нормальный кварце­вый песок, испытуемый цемент.

В связи с тем, что прочность стандартно изготовленных об­разцов зависит от В/Ц, перед приготовлением образцов опреде­ляют нормальную густоту (водопотребность) цементного раствора. Водопотребность цементного раствора - это количество воды, необходимое для получения растворной смеси стандартной консис­тенции.

Для определения водопотребности цементного раствора взве­шивают 1500 г нормального песка и 500 г цемента, помещают их в предварительно протертую влажной тканью сферическую чашку и перемешивают лопаткой в течение I мин. В центре сухой смеси делают лунку и вливают в нее воду массой 200 г (В/Ц = 0,4). После предварительного впитывания воды в течение 0,5 мин пере­мешивают смесь в течение 1 мин. вручную. Затем растворную смесь перемещают в предварительно протертую влажной тканью чашу лабо­раторной растворомешалки, где смесь перемешивают в течение 2,5 мин. (20 оборотов чаши-мешалки).

Консистенцию растворной смеси определяют на встряхивающем столике, на стеклянную пластинку которого устанавливают метал­лическую форму-конус. До этого внутреннюю поверхность конуса и стеклянную пластинку увлажняют. Приготовленной смесью запол­няют форму-конус на половину ее высоты с 15-кратным уплотнением металлической штыковкой. Далее форма-конус заполняется раствор­ной смесью с избытком и штыкуется вторично 10 раз, насадка сни­мается, избыток смеси срезается ножом вровень с краями конуса, а форму-конус медленно поднимают вертикально вверх. Вращением рукоятки встряхивающего столика производят 30 встряхиваний в течение 305 с, при этом конус цементного раствора расплы­вается. С помощью штангенциркуля или металлической линейки из­меряют расплыв конуса по нижнему основанию в двух взаимно пер­пендикулярных направлениях. Консистенция раствора считается нормальной, если расплыв конуса оказывается равным 106-115 мм и для дальнейших испытаний принимают В/Ц =0,4 (берут 40 % во­ды от массы цемента). Если расплыв конуса окажется меньше 106 мм, количество воды увеличивают, а при расплыве конуса бо­лее 115 мм количество воды уменьшают, добиваясь расплыва в пределах 106-115 мм; при соответствующем водоцементном от­ношении в последующем готовят образцы-балочки.

Определение предела прочности растворной смеси на балочках

Номер образ­ цов	Размеры, см			Разрушаю­щая нагруз­ка при из­гибе Pи , кН	Предел прочности при изги­бе Rи, МПа	Площадь F, см2	Разру­шающая нагруз­ка при сжатии P, кН	Предел прочнос­ти при сжатии Rсж , МПа
	b	h	l1
1
2
3

Для изготовления образцов-балочек используют трехгнездо­вые металлические формы. Форму собирают и внутреннюю поверх­ность стенок и поддона смазывают машинным маслом. Для каждого установленного срока испытаний изготовляют по три образца (одна форма). Для уплотнения растворной смеси металлическую форму с насадкой жестко закрепляют на стандартной виброплощад­ке. Растворную смесь укладывают в гнезда формы слоем около 1 см и включают виброплощадку. В течение первых 2 мин. вибрации все три гнезда формы равномерно заполняют растворной смесью. По ис­течении 3 мин. от начала вибрации виброплощадку отключают. Форму снимают с виброплощадки, смоченным водой ножом срезают излишки растворной смеси, заглаживают поверхность образцов вровень с краями формы и маркируют образцы. Формы с образцами помещают на 24 ч в ванну с гидравлическим затвором. Затем образцы расформовывают и укладывают в горизонтальном положении в ванну с водой, где их хранят до момента испытания. Образцы в воде не должны соприкасаться друг с другом. Продолжительность хране­ния образцов в воде составляет 27 суток. Перед испытанием об­разцы извлекают из ванны, насухо вытирают и измеряют размеры поперечного сечения балочки. Результаты измерений записывают в таблицу.

Испытание образцов-балочек на изгиб (рис.1) производят при таком положении образца, чтобы грани балочки, которые были горизонтальными при изготовлении, находились в вертикальном положении. Нагрузку увеличивают со скоростью 0,5-1 МПа/с, доводя ее до разрушения образцов. Результаты эксперимента и расчета по формуле (I) заносят в таблицу.

Полученные при испытании на изгиб шесть половинок балочек подвергают испытанию на сжатие. Половинку балочки помещают меж­ду двумя стальными пластинками так, 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.2). Площадь стальных на­кладок составляет 25 см² (40 х 62,5 мм). Предел прочности при сжатии образца вычисляют по формуле (2) и как среднее арифме­тическое по четырем максимальным значениям по результатам ис­пытаний шести образцов.

По средним значениям пределов прочности при изгибе и сжа­тии, округляя до ближайшего стандарта, устанавливают марку це­мента, руководствуясь следующими данными:

Rи, МПа	3,5x	4,5	5,5	6,0	6,5xx
Rсж, МПа	20x	30	40	50	60xx
Марка	200	300	400	500	600

^x – Пуццолановый и шлакопортландцемент

^xxПортландцемент