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
Навеска цемента, г Навеска песка, г Количество воды, мл Водопотребность В/Ц, % Диаметр расплыва (основание конуса), мм Консистенция раствора				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

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).

- 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

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
Стандарт

По полученным результатам: среднему пределу прочности при сжатии ______ МПа и среднему пределу прочности при изгибе ______ МПа испытанный цемент относится к марке ______________.

По пределу прочности при сжатии в возрасте 28 суток цемент имеет активность _________ 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
Нормальная густота цементного теста	%
Сроки схватывания: - начало - конец	ч.-мин. ч.-мин.
Тонкость помола (остаток на сите № 008)	%
Прочность на 28-е сутки: - при изгибе - при сжатии	МПа МПа
Активность цемента	МПа
Марка цемента