1.3 Лабораторная работа № 3. Определение сроков схватывания.

Цель работы:

Изучить методику, определить сроки схватывания. Установить вид цемента в соответствии с требованиями ГОСТ.

Теоретическая часть:

Схватывание - это процесс, в течение которого цементное тесто постепенно теряет пластичность и "затвердевает", становясь твердым (в конце схватывания).

За начало схватывания принимают время, истекшее от момента затворения (момента приливания воды) до момента, когда игла прибора Вика не будет доходить до пластины-поддона на 1 мм.

Концом схватывания цементного теста считают время от начала затворения до момента, когда игла будет опускаться в тесто не более чем на 1 мм.

По ГОСТ в зависимости от сроков схватывания различают цементы:

• медленносхватывающиеся, с началом схватывания более 2 часов;

• нормальносхватывающиеся, с началом схватывания от 45 мин. до 1 часа 30 мин.;

• быстросхватывающиеся, с началом схватывания менее 45 мин.

По техническим требованиям для портландцемента и шлакопортландцемента начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин., а конец - не позднее 10 часов от начала затворения

Материалы оборудование:

• цемент (200 г), машинное масло, вода,

• прибор Вика для определения сроков схватывания (рис. 2.);

• сферическая чаша с лопаткой;

• весы технические, секундомер;

• мерный цилиндр на 250 мл.

Методика выполнения работы:

• сроки схватывания определяют на приборе Вика с иглой. Перед началом испытания пестик заменяют иглой, поверхность игла должна быть чистой, без искривлений. Проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое показание прибора с иглой. Кольцо прибора и пластину-поддон смазывают машинным маслом.

• определяют сроки схватывания (начало и конец) на цементном тесте нормальной густоты, приготовленном и уложенном в кольцо прибора Вика.

• кольцо с тестом нормальной густоты устанавливают под иглу прибора Вика, иглу доводят до соприкосновения с поверхностью теста, закрепляют стержень винтом, затем освобождают стержень, давая игле свободно погружаться в тесто.

• иглу погружают в тесто через каждые 10 мин., передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попадала в прежнее место. После каждого погружения иглу вытирают.

Лабораторный журнал:

Навеска цемента, г, Ц	Вода затворения, мл, В	Сроки схватывания, ч - мин
		опыт		стандарт
		начало	конец	начало	конец

Заключение:

Полученные результаты: начало схватывания мин., конец схватывания ч-мин. (не) входят в область стандартных значений. По срокам схватывания цемент (не) соответствует требованиям ГОСТ и относится к __________________.

1.4. Лабораторная работа № 4 Определение марки цемента

Цель работы:

Изучить методику, определить пределы прочности при изгибе и сжатии. Установить активность и марку цемента.

Теоретическая часть:.

Согласно ГОСТ 10178-85 прочность цемента характеризуют пределами прочности при сжатии и изгибе, маркой. По прочности цементы подразделяют на марки 300, 400, 500, 550, 600.

Марку цемента устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов - балочек 4x4x16 см и, при сжатии их половинок, изготовленных из цементного раствора нормальной консистенции при соотношении Ц:П = 1:3 в 28-суточном возрасте нормального твердения

Rизг = , кгс/см² (МПа) (1.4)

где: N - разрушающая нагрузка, кгс (Н);

l - расстояние между опорами 10 см;

b и h - ширина и высота балочки, см (b=h = 4 см).

Rсж = , кгс/см² (МПа), (1.5)

где: N - разрушающая нагрузка, кгс (Н);

F - рабочая площадь половинки балочки (площадь пластинки размером 40x62,5 равна 25 см²).

В соответствии с техническими требованиями при определении марки цемента предел прочности при сжатии и изгибе должен быть не менее величин, указанных в таблице 2 (см. приложение).

Предел прочности на сжатие половинок балочек в возрасте 28 суток называют активностью цемента. Если испытания проводят раньше, то необходим пересчет полученной прочности на 28-суточную

(1.6)

где: Rcж.28 - активность цемента в возрасте 28 суток, кгс/см² (МПа);

Rcж.т - предел прочности при сжатии в момент испытания, кгс/см² (МПа);

- временной коэффициент, зависящий от возраста твердения (для 7-суточной прочности 1,7, для 14-суточной прочности 1,26).

Материалы и оборудование:

• цемент 500 г, нормальный песок 1500 г;

• чаша и лопатка для перемешивания вручную;

• мешалка для перемешивания цементного раствора;

• весы технические или торговые с гирями;

• встряхивающий столик и форма-конус;

• штыковка, линейка;

• форма для изготовления образцов - балочек, насадка к формам;

• вибрационная площадка;

• прибор для испытания на изгиб образцов - балочек (рис. 3);

• пластинки для передачи нагрузки при испытании половинок балочек (рис.4.);

• пресс для определения предела прочности при сжатии и изгибе;

• ванна с гидравлическим затвором;

• бачок или емкость для хранения образцов - балочек;

• машинное масло для смазки форм.

Методика выполнения работы:

Определение активности и марки цемента проводят в следующем порядке: определение нормальной консистенции цементного раствора, изготовление образцов - балочек, выдержка образцов в течение 28 суток, испытание на изгиб и сжатие балочек, сравнение полученных результатов с требованиями ГОСТ.

Определение нормальной консистенции цементного раствора

• Отвешивают 1500 г нормального Вольского песка и 500 г цемента с точностью до 1 г, высыпают их в предварительно протертую влажной тканью сферическую чашу, перемешивают цемент с песком мастерком (лопаткой) в течение 1 мин. В центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее 200 мл воды (В/Ц =0,4), дают воде впитаться в течение 0,5 мин. и перемешивают смесь 1 минуту.

• Раствор переносят в предварительно протертую мокрой тканью чашу мешалки и перемешивают в течение 2,5 мин. (20 оборотов чаши мешалки).

• Форму-конус устанавливают в центре диска встряхивающего столика. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью.

• По окончании перемешивания форму-конус заполняют раствором на половину высоты и уплотняют 15 раз металлической штыковкой. Затем наполняют конус раствором с небольшим избытком и штыкуют 10 раз. После уплотнения верхнего слоя избыток раствора срезают ножом вровень с краями конуса и медленно снимают конус в вертикальном направлении.

• Раствор, сформованный в виде усеченного конуса, встряхивают на столике 30 раз за (30+5) сек., после этого штангенциркулем измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.

Консистенцию раствора считают нормальной, если расплыв его по основанию оказался равным 106 - 115 мм. Если основание конуса окажется менее 106 мм, количество воды увеличивают, а если более 115 мм – количество воды уменьшают при приготовлении новой пробы раствора.

Водоцементное отношение (В/Ц), полученное при достижении расплыва конуса 106 - 115 мм, характеризует водопотребность раствора, его принимают для проведения дальнейших испытаний.

Лабораторный журнал:

Показатели	Опыт			Требования ГОСТ
	1	2	3
Навеска цемента, г Навеска песка, г Количество воды, мл Водопотребность В/Ц, % Диаметр расплыва (основание конуса), мм Консистенция раствора	500 1500 225 0,45 114 норм			500 1500 200 40 106-115 Нормальная

Изготовление образцов - балочек

• Из раствора нормальной консистенции изготовляют три балочки размером 4x4x16 см. Образцы - балочки в трехгнездовых металлических формах с насадкой. Перед формованием форму смазывают машинным маслом и проверяют стягивающие болты.

• Форму с насадкой жестко закрепляют в центре виброплощадки и заполняют раствором примерно на 1 см по высоте. Включают виброплощадку и секундомер (засекают время). В течение первых двух минут вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин. от начала вибрации виброплощадку отключают, снимают насадку, срезают ножом излишек раствора вровень с краями и маркируют образцы (на каждой балочке следует поставить номер группы и бригады).

Хранение образцов - балочек

• После формования форму с образцами помещают на сутки в ванну с гидравлическим затвором. Затем образцы осторожно вынимают из формы и укладывают в горизонтальном положении в ванну с водой, где хранят до момента испытания.

• Вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см. Воду меняют через каждые 14 суток. Температура воды в ванне должна быть 20±2ºС.

• По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин. подвергают испытанию. Перед испытанием образцы насухо вытирают.

Определение предела прочности при изгибе

• Испытание балочек на изгиб производят на рычажном автоматическом приборе МИИ-100 или на гидравлическом прессе с помощью приспособления (рис. 3).

Рис. 3. Схема испытания образцов-балочек на растяжение при изгибе

• Образец - балочку устанавливают на опоры изгибающего устройства так, чтобы, его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении. Расстояние между центрами опорных элементов (валиков) 100 мм. Средняя скорость нарастания разрушающей нагрузки на образец должна быть 0,05±0.01 кН/с.

Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение двух наибольших результатов испытаний трех образцов.

Лабораторный журнал:

№ образца	Ширина балочки b,см	Высота балочки h, см	Расстояние между опорами,L, см	Разрушающая нагрузка, N, кг(Н)	Предел прочности, Rизг= , кгс/см2 (МПа)	Средний предел прочности из 2-х наибольших, МПа
1	4	4	10	370	86,7
2	4	4	10	300	70,32	78,52
3	4	4	10	260	60,94

Определение предела прочности при сжатии

• Полученные после испытания на изгиб шесть половинок палочек сразу же испытывают на сжатие (на гидравлическом прессе). Для передачи нагрузки образцу применяют специальные пластинки из нержавеющей стали (рис.4).

Рис. 4. Испытание половинок балочек на сжатие.

1-верхняя плита пресса;

2- пластинки;

3-половина образца;

4- нижняя плита пресса.

• Половинки 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.4).

Образец с пластинками устанавливают точно по центру нижней плиты пресса и испытывают до разрушения. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть 2,0±0,5 МПа/с.

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

Предел прочности при сжатии испытуемого цемента (вяжущего) вычисляют как среднее арифметическое значение четырех наибольших результатов испытания шести образцов.

Лабораторный журнал:

№ образца	Разрушающая нагрузка, кгс (H), N	Площадь пластинки, см2, 25	Предел прочности, кгс/см2 (МПа), Rсж=N/F	Средний предел прочности из 4-х наибольших, МПа, Rсж cp
1	5480	25	219,2
2	5900	25	236
3	4780	25	191,2	221,2
4	4910	25	196,8
5	4940	25	197,6
6	5800	25	232

Определение активности цемента

Активность цемента устанавливают по среднему арифметическому значе­нию четырех наибольших результатов испытаний на сжатие шести половинок балочек в возрасте 28 суток.

Определение марки цемента

Марку цемента устанавливают по средним значениям предела прочности при сжатии и предела прочности при изгибе образцов – балочек, испытанных в возрасте 28 суток. При отнесении цемента к той или другой марке средний предел прочности при сжатии и изгибе должен быть не ниже значении, приведенных в таблице 2 (см. приложение).

Обозначение марки принимают по величине гарантированной прочности при сжатии в кгс/см².

Заключение:

Показатели	Средний предел прочности, кгс/см2 (МПа)		Активность цемента, кгс/см2 (МПа)	Марка цемента, кгс/см2 (МПа)
	при сжатии	при изгибе
Опыт	279(27,9)	99(9,9)	27,9	-
Стандарт	-	-	-	-

По полученным результатам: среднему пределу прочности при сжатии __279,01____ МПа и среднему пределу прочности при изгибе ___99,04___ МПа испытанный цемент относится к марке ___-___________.

По пределу прочности при сжатии в возрасте 28 суток цемент имеет активность ___27,9_____ кгс/см².

Общее заключение

Результаты физико-механических испытаний исследуемого цемента заносят в сводную таблицу, сравнивают с требованиями ГОСТ 10178-85 и делают заключение о соответствии показателей испытания требованиям ГОСТ

Наименование испытаний	Ед.изм.	Результаты	Требования ГОСТ
Вид цемента		п/ц	п/ц
Нормальная густота цементного теста	%	29	28-32
Сроки схватывания: - начало - конец	ч.-мин. ч.-мин.	-	-
Тонкость помола (остаток на сите № 008)	%	38,8	Не более 15
Прочность на 28-е сутки: - при изгибе - при сжатии	МПа МПа	9,9 27,9	- -
Активность цемента	МПа	27,9	-
Марка цемента		-	-

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Требования ГОСТ 10178-85 к портландцементу и шлакопортландцементу

1. Виды и марки.

1.1 По вещественному составу цементы подразделяют на следующие виды:

• портландцемент, в том числе портландцемент без добавочный;

• портландцемент с минеральными добавками;

• шлакопортландцемент.

1.2. По механической прочности цемент подразделяют на марки:

• портландцемент - 400, 500, 550, 600;

• шлакопортландцемент - 300, 400, 500; .

• портландцемент быстротвердеющий - 400 и 500;

• шлакопортландцемент быстротвердеющий - 400.

Допускается выпускать портландцемент с минеральными добавками марки 300.

Условное обозначение цемента должно состоять из обозначения вида цемента - ПЦ, ШПЦ. Марки цемента по п. 1.2.

Обозначения максимального содержания добавок в портландцементе по п. 1.4: Д0; Д5; Д20.

1.3. Обозначения быстротвердеющего цемента - Б.

Обозначения пластификации и гидрофобизации цемента - ПЛ; ГФ.

Обозначения цемента, полученного на основе клинкера нормированного состава - Н.

Обозначения настоящего стандарта.

Пример условного обозначения портландцемента марки 400, с добавками до 20 % , быстротвердеющего пластифицированного: