Испытание и определение марки портландцемента

Тема: «Гидравлические вяжущие вещества. Портландцемент и его разновидности».

Цель работы: изучить методику определения свойств цемента.

1 Определение тонкости помола цемента

Приборы: механическое сито № 0,08, технические весы

Ход работы: 50 г высушенного цемента просеять сквозь сито № 0,08. Остаток на сите взвесить. По ГОСТ он не должен превышать 15%.

Остаток на сите 17 г

∆=(17/50)*100% = 34%, где ∆ - доля цемента, оставшегося на сите.

Вывод: цемент по остатку на сите не соответствует ГОСТ.

2 Определение нормальной густоты цементного теста

Приборы: мензурка, прибор Вика с иглой, фарфоровая чаша, технические весы

Ход работы: 300 г цемента перемешать с 75 мл воды, выложить тесто в кольцо прибора Вика, отпустить иглу на 30 с, замерить глубину погружения. Если игла не доходит до дна на 5÷7 мм – тесто нормальной густоты. Определить водоцементное отношение.

В/Ц = 75 / 300 = 0,25%

Вывод: цементное тесто нормальной консистенции при водоцементном отношении 0,25%.

3 Определение марки цемента

Цель: изучить методику определения марки портландцемента.

Материалы: портландцемент – 0,5 кг, песок кварцевый стандартный с модулем крупности Мк = 2,5÷2,7 – 1,5 кг, вода водопроводная.

Приборы: технические весы, мензурка, форма-балочка 40x40x160 мм, гидравлический пресс 2ПГ-125, вибростол (лабораторная виброплощадка), встряхивающий столик, штыковка, сферическая чаша для приготовления цементного раствора, круглая лопаточка, трёхгнездная форма для изготовления образцов-балочек, ёмкость с гидравлическим затворителем.

Ход работы: марка цемента определяется по пределу прочности при сжатии и изгибе образцов-балочек размером 40x40x160 мм, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 нормальной консистенции и твердевших во влажных условиях 28 суток при температуре 20 (±2) °C. Балочки изготавливают при В/Ц = 0,25%, предварительно проверяется густота цементного теста. Для этого 300 г цемента перемешивают с 900 г песка, сделав лунку, влить 180 мл воды, перемешивать в течение 5 минут.

Выложить раствор в металлический конус на встряхивающем столике в два слоя, уплотняя каждый слой 10-15 раз, излишки раствора снять металлической линейкой. Конус поднять и повернуть ручку столика 30 раз в течение 30 с. Измерить расплыв цементной лепёшки. Расплыв должен быть d = 106÷115 мм.

Работа по определению марки цемента складывается из следующих операций: приготовления цементно-песчаного раствора и проверки его консистенции, формования образцов, их влажного твердения и испытания на прочность спустя 28 суток после формования.

3.1 Приготовление цементно-песчаного раствора нормальной консистенции

Для изготовления трёх образцов-балочек отвешивают 500 г цемента и 1500 г стандартного песка (стандартным песком считается чистый кварцевый песок с модулем крупности Мк = 2,5÷2,7).

Цемент и песок высыпают в протёртую влажной тканью сферическую чашу и перемешивают 1 минуту. Затем в центр сухой смеси заливают 200 г воды – В/Ц = 0,4.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9	С2-4к
Выполнил	Пухов Д.Е.	ТГКСТ	Лист
Проверил	Прохоров А.С.

Воде дают впитаться в сухую смесь и затем тщательно перемешивают с перетиранием всей массы в течение 5 минут. Приготавливаемая растворная смесь не является кладочным или штукатурным раствором, а представляет собой как бы модель бетона, поэтому она значительно менее пластична, чем традиционная растворная смесь, которой пользуются каменщики и штукатуры.

По окончании перемешивания определяют консистенцию растворной смеси. Для этого раствор в коническую форму с воронкой, установленную на встряхивающем столике в два приёма (слоями равной толщины) 106÷115 мм

Каждый слой уплотняют штыковкой диаметром 20 мм и массой около 400 г. Нижний слой штыкуют 15 раз, верхний – 10. Штыкование ведут от периферии к центру, придерживая форму рукой. Излишек раствора срезают ножом, и металлическую форму-конус снимают вертикально вверх.

Полученный конус цементного раствора встряхивают на столике 30 раз, вращая рукоятку с частотой 1с. Затем металлической линейкой (или штангенциркулем) измеряют диаметр конуса раствора по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.

Консистенция раствора считается нормальной, если среднее значение измеренного диаметра составляет 106÷115 мм. Если расплыв менее 106 мм или конус при встряхивании рассыпается, приготавливают новую порцию раствора с увеличенным количеством воды. Если расплыв более 115 мм, то новую порцию раствора готовят с меньшим содержанием воды. Погрешность в определении требуемого соотношения В/Ц должна быть не более 0,02, т.е. в пересчёте на воду 10 г.

3.2 Изготовление образцов

Приготовленный раствор нормальной консистенции используют для изготовления образцов. Перед заполнением металлической формы опалупки растворной смесью её внутренние поверхности протирают машинным маслом. Подготовленную форму закрепляют в центре лабораторной виброплощадки.

Сначала форму заполняют на 1÷2 см растворной смесью и включают виброплощадку. Затем в течение 2 минут вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. Через 3 минуты от начала вибрации виброплощадку отключают и снимают с неё форму. Возможно заполнение формы полностью заранее с послойным штыкованием и последующей вибрацией также 3 минуты.

Излишек раствора срезают смоченным водой ножом, поверхность образцов заглаживают и затем каждый образец маркируют.

Образец в формах хранят в течение первых суток 24 (±2) ч на столе в ёмкости с гидравлическим затворителем, обеспечивающем влажность воздуха не менее 90%

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9	С2-4к
Выполнил	Пухов Д.Е.	ТГКСТ	Лист
Проверил	Прохоров А.С.

Через сутки образцы осторожно вынимают из форм и помещают на 27 суток в воду при 20 (±2)°С. Спустя 28 суток твердения образцы испытывают на изгиб и сжатие по соответствующей методике.

Для определения марки цемента вычисляют среднее арифметическое из двух наибольших результатов, полученных при испытании на изгиб, и среднее арифметическое из четырёх наибольших результатов, полученных при испытании на сжатие. Вычисленные таким образом значения Rизг и Rсж сравнивают с требованиями ГОСТ для определения марки цемента. Оба значения должны быть не ниже требуемых.

Таблица Марки портландцемента (ПЦ) и шлакопортландцемента (ШПЦ).

Вид цемента	Марка	Предел прочности, МПа, не менее
при изгибе	при сдатии
ШПЦ		4,4 (45)	29,4 (300)
ПЦ, ШПЦ		5,4 (55)	39,2 (400)
ПЦ, ШПЦ		5,9 (60)	49,0 (500)
ПЦ		6,1 (62)	53,9 (550)
ПЦ		6,4 (65)	58,8 (600)

Тесто выложить в форму-балочку, провибрировать в течение 2 минут. Через сутки образец вынуть из формы, положить в воду и через 28 суток испытать на изгиб, а потом половинки на сжатие. Определить предел прочности при изгибе и при сжатии по формулам:

Rизг = (3 * P * l) / (2 * b * h2)

Rсж = P / S

Где P – разрушающая нагрузка, кгс

l – расстояние между опорами, см

b – ширина поперечного сечения образца, см

h – высота поперечного сечения образца, см

S – площадь поперечного сечения образца, см2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9	С2-4к
Выполнил	Пухов Д.Е.	ТГКСТ	Лист
Проверил	Прохоров А.С.

Rизг = (3 * 1000 * 10) / (2 * 4 * 42) = 59 кгс/см2 = 5,9 МПа

Rсж = 1600 / 32 = 500 гкс/см2 ≈ 49 МПа

Марка цемента М 500

Вывод: изучена методика определения марки портландцемента.

4 Определение сроков схватывания цементного теста

Приборы: прибор Вика с иглой, металлическая линейка, стеклянная пластинка.

Ход работы: сразу после приготовления цементного теста помещают в кольцо прибора Вика, установленное на стеклянной пластинке, и встряхивают 5÷6 раз для удаления воздуха. Избыток теста снимают и поверхность выравнивают. Кольцо с цементным тестом устанавливают на столик прибора. Иглу погружают в тесто через каждые 5 минут до начала схватывания и через каждые 15 минут в последующее время до конца схватывания. Место погружения иглы в тесто меняют, передвигая кольцо, иглу вытирают тканью или фильтровальной бумагой.

За начало схватывания принимают время с момента затворения цемента водой до момента, когда игла не дойдет до стеклянной пластинки на 1÷2 мм. За конец схватывания принимают время от начала затворения цементного теста до момента, когда игла будет опускаться в тесто не более чем на 1÷2 мм.

Начало схватывания портландцемента не ранее 45 минут, конец – не позднее 10 часов с момента затворения цементного теста.

Начало схватывания 45 минут

Конец схватывания 120 минут.

Вывод: цемент схватывающийся.