Меню

Истинная плотность цемента как определяют



Плотность цемента – чем отличается истинная от насыпной

Физические значения параметров строительных материалов, одним из которых является удельный вес, необходимы для правильного выбора пропорций при смешивании. Нередко приходится учитывать плотность цемента в процессе расчетов. Для этого обращаются к специализированным справочникам или спецлитературе.

Содержание

Теоретические понятия

Цемент в сухом виде является сыпучим мелкофракционным материалом. Фактически он представляет собой не однородную массу, а насыпь из микроскопических элементов, между которыми располагается воздух. Если рассматривать его фактуру под микроскопом, то станут заметны дискретные твердые кусочки, увеличенные во множество раз.

Схема состава цементов

Единого значения плотность сухого цемента не имеет. Принято два основных понятия, которые используют по отношению к данному строительному материалу. Ими являются:

  • истинная плотность цемента;
  • насыпная плотность цемента.

Чтобы засчитать значение удельного веса берут отношение массы (кг) к объему (куб.м). Разделив один параметр на другой, получим необходимый результат. В первом случае в расчете принимает участие объем исключительно выбранного сырья (только крупинки строительного материала без учета воздуха между ними). Истинная плотность цемента – это физическая величина, которая участвует в школьных справочниках или научной литературе. При замерах вещество представляет собой монолит.

Насыпная плотность цемента важна для строителей. Объем минерального порошка берется с учетом пустот, имеющихся между частичками. Даже при теоретическом разборе очевидно, что у одного и того же материала, например, у марки М200 цифровые значения будут различными. Ведь в пространстве насыпь всегда будет занимать больше места, чем цельный монолит. Соответственно ее численное значение будет ниже.

Воздух составляет более половины объема в любой массе – порошкообразной, гранулированной и кусковой

Также на занимаемое место в пространстве влияет наличие статического электричества. В процессе соприкосновения между собой микрочастицы сыпучих материалов наэлектризовываются.

Трущиеся сухие частицы цемента получают постепенно статический одноименный заряд, что по законам физики вынуждает их отталкиваться друг от друга.

Во время пересыпания/ссыпания заряд постепенно повышается. Это способствует небольшому увеличению объема материала.

Наименьшее значение плотности имеет приготовленный только что портландцемент. Также сопоставимые параметры присутствуют у сыпучего вещества, которое недавно выгрузили при помощи автопродувки из автомобильной цистерны.

В период транспортировки происходит утряска материала за счет вибрации, что способствует уплотнению. Частицы находят положение, при котором максимально заполняются пустоты. Насыпной параметр плотности увеличивается. Это же происходит и во время длительного хранения. Статический заряд уходит и масса «слеживается», уплотняясь и занимая меньше места.

ВИДЕО: Определение истинной плотности материала

Активные факторы воздействия

В отличие от истинного значения насыпной параметр является не постоянной константой, а переменным значением. Это актуально как для плотности цемента М 400, так и для иных марок. Вариабельность обычно находится в пределах 1100-1600 кг/куб.м.

На параметр оказывают влияние различные факторы:

  • Марка строительного материала. Исходя из этого, плотность цемента М 500 будет выше, чем у «четырехсотого».
  • Производственная технология. В зависимости от способа изготовления микрочастицы имеют разнообразную форму и геометрические параметры. Фактор напрямую влияет на то, сколько места в пространстве будет занимать сыпучее вещество в итоге.
  • Химическая формула. Плотность цемента М 500 в чистом виде без различных гидрофобных присадок или глиноземных соединений будет значительно отличаться.
  • Условия и способ хранения. Герметичная упаковка способствует сохранению характеристик материала в течение длительного срока.
  • Давность изготовления. Плотность цемента М 400, который произведен недавно, будет существенно выше, чем у того, который выпущен достаточно давно и успел слежаться в плотную структуру.
Читайте также:  Активность цемента при изгибе

Примером определения параметров для «пятисотой» марки служит таблица.

Истинное значение, которое указано в справочниках, составляет 3100 кг/куб.м. Оно принимается в большинстве случаев для проведения химических или физических опытов.

Свежий насыпной состав приравнивают к 1100-1300 кг/куб.м. Для более слежавшихся масс принимают цифру из интервала 1500-1600 кг/куб.м.

Воспользоваться физическими характеристиками «четырехсотой» марки можно из приведенной таблицы.

В большинстве случаев на предприятиях, использующих в своих производственных процессах цемент в виде насыпи, в расчетах используется параметр 1300 кг/куб.м. Маркой или присадками, добавляемыми в состав, часто пренебрегают.

Самостоятельное определение

Для проведения опыта потребуется тарированная емкость, помогающая определить объем сыпучего вещества. В нее насыпаем через мерную воронку ровно 1 кг исследуемой марки цемента.

Переводим значение объема в куб.м. Делим 1 кг на полученный объем в куб.м. В результате опыта определим текущую плотность. Если нет под рукой тарированной емкости, то вычисляем объем самостоятельно. Для этого определяем площадь тары в квадратных метрах и умножаем на высоту насыпи в мерах. Главное разровнять поверхность порошкообразного средства, чтобы минимизировать погрешность. Рекомендуется проводить округления после всех вычислений для повышения точности результата.

ВИДЕО: Определение насыпной плотности материала

Влияние состава на значение

Разные сорта цементов отличаются по своему химическому составу, что отражается на итоговой массе партии. В состав входят оксидные соединения:

  • кальциевые;
  • кремниевые;
  • алюминиевые;
  • железные и пр.

Единая формула у вещества отсутствует. Процентный состав каждого из оксидов оказывает непосредственное влияние на физико-химические характеристики продукта.

Востребованным значение плотности является для нескольких популярных групп:

  • глиноземный класс;
  • шлаковая группа;
  • портландцемент;
  • пуццолановая группа.

Глиноземы относятся к быстродействующим вяжущим материалам. Состав имеет разнообразные включения, оказывающие влияние на эксплуатационные характеристики в целом. Востребованными являются марки от ГЦ40 до ГЦ60. Разница между ними заключается в скорости затвердевания.

Насыпной удельный вес для глиноземистых марок в отличие от портландцемента ниже и составляет 950-1150 кг/куб.м. Истинное значение не превышает 3100 кг/куб.м.

На массу портландцемента влияет химический состав, в котором преобладают силикаты. Их процентное содержание зависит от марки материала. В некоторых случаях оксиды кремния составляют до 80% от общего состава. Данный тип продукта является наиболее востребованным на всех континентах мира. Популярные марки его имеют удельный вес до 1300 кг/куб.м.

Шлаковая группа насыщена активными минеральными добавками из гранулированных доменных шлаков. Это позволяет самостоятельно быстро твердеть веществу. Обогащение сульфатно-шлаковыми компонентами снижает удельный вес. Он составляет для группы в насыпном значении 1000-1250 кг/куб.м.

Цемент со шлаком

Плотность пуцолланового цемента составляет 800-1000 кг/куб.м. Это значение он имеет в рыхлом состоянии. Для слежавшейся массы параметр будет в пределах 1200-1600 кг/куб.м.

Интересные нюансы

В зависимости от времени, прошедшего от производства до использования цемента в растворах показатель его плотности постоянно изменяется. Если речь идет о свежем продукте, то она составляет порядка 1100-1200 кг/куб.м, у слежавшегося – доходит до 1600 кг/куб.м. Средний показатель при соблюдении норм хранения — 1300 кг/куб.м в течение первых двух лет с момент производства.

Истинная плотность, как было сказано, ранее более чем в 2 раза выше – у того же самого продукта при правильном хранении она составляет 3200 кг/куб.м.

Этот парадокс разницы в показателях объясняется присутствием воздуха между частицами. Даже в слежавшейся сухой массе он (воздух) составляет более половины объема. Это касается не только насыпной, но и гранулированной, и кусковой массы.

Читайте также:  Расписание моу сош поселка цементный

Если истинный показатель – понятие теоретической, то насыпной – чистая практика. Именно его принимают во внимание, когда определяют количество компонентов при подготовке бетонных растворов. Так, например, если зерно крупное, оно займет весь объем, а пространство между ними заполнится песком. Сочетание разных размеров позволяет добиваться максимально плотной структуры и, соответственно, наиболее мощных показателей. Именно по такому принципу делают фундаменты, дороги и другие конструкции, на которые приходится высокая нагрузка.

Освоение теории в вопросах плотности и расчета показателей позволяет даже несведущему человеку правильно определять состав бетонной смеси и соотношение компонентов для определенных видов работ.

ВИДЕО: Как понять – хороший цемент или плохой

Источник

4.4. Определение истинной плотности цемента

Это определение выполняют с помощью объемомера – прибора Ле Шателье (рис. 4.3). Объемомер закрепляют в штатив и помещают в стеклянный сосуд с водой так, чтобы вся его градуированная часть была погружена в воду. Необходимо, чтобы при отсчетах уровня жидкости в приборе температура воды в сосуде соответствовала температуре, при которой производили градуировку прибора. Прибор наполняют обезвоженным керосином до нижней черты по нижнему мениску. После этого часть прибора (выше нулевой черты), свободную от керосина, тщательно протирают тампоном из фильтровальной бумаги.

Рис. 4.3. Объемомер ЛЕ ШАТЕЛЬЕ

1 – объемомер; 2 – сосуд с водой; 3 – термометр

Для испытания используют пробу цемента, предварительно высушенную в сушильном шкафу при температуре 105-110 °С в течение 2 ч и охлажденную в эксикаторе. От этой пробы с точностью до 0,01 г отвешивают 65 г и высыпают в прибор через воронку небольшими порциями. После того как вся проба цемента засыпана в прибор, уровень жидкости в приборе поднимается до одного из делений в пределах верхней градуированной части. Для удаления пузырьков воздуха, которые могут удерживаться на частицах цемента, прибор вынимают из сосуда с водой и в наклонном положении поворачивают в течение 10 мин на гладком резиновом коврике. После этого прибор снова помещают в сосуд с водой. Затем производят отсчет уровня жидкости в приборе.

Истинную плотность цемента ρ, кг/м 3 , определяют по формуле:

где т масса цемента, засыпанная в прибор, г; V объем жидкости (цемента), вытесненной цементом (определяют как разность отсчетов по шкале после засыпки и до засыпки), см 3 .

Для определения истинной и насыпной плотности проводят два испытания одного и того же цемента и из полученных результатов вычисляют среднее арифметическое. Расхождение между определениями не должно превышать 0,02 г/см 3 . При большей разнице испытания повторяют до тех пор, пока это условие не будет выполнено

4.5. Определение нормальной густоты цементного теста

Цементным тестом называется однородная пластичная подвижная смесь цемента с водой.

Пластичность цементного теста характеризуется его нормальной густотой.

Нормальной густотой цементного теста считают такую его консистенцию (водоцементное отношение В/Ц, выраженное в процентах), при которой пестик прибора Вика, погруженный в заполненное цементным тестом кольцо, не доходит на 5-7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо конической формы.

За нормальную густоту цементного теста принимают количество воды затворения, выраженное в процентах от массы цемента, при котором достигается нормированная консистенция цементного теста.

Читайте также:  Как очистить цемент от дерева

Для цементов на разных заводах-производителях нормальная густота может колебаться от 20 до 35 %. Знание нормальной густоты цементного теста необходимо для дальнейших испытаний цемента (определения сроков схватывания, равномерности изменения объема (расширения) цемента). Чем меньше значение нормальной густоты цементного теста, тем более плотный бетон можно изготовить (большая подвижность бетонных и растворных смесей при меньшем содержании воды).

От величины нормальной густоты зависит расход воды при изготовлении бетонных и растворных смесей заданной пластичности и, следовательно, плотность, прочность, морозостойкость готовых материалов и изделий.

Нормальная густота зависит от вещественного состава цемента, количества и вида гидравлических или инертных добавок, тонкости помола цемента и фазового состава клинкера.

Определение нормальной густоты цементного теста проводят по п.1 ГОСТ 310.3-76 «ЦЕМЕНТЫ. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ ГУСТОТЫ, СРОКОВ СХВАТЫВАНИЯ И РАВНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА» на приборе Вика (рис. 4.4) с использованием металлического пестика диаметром 10 мм и длиной 50 мм.

Масса подвижного стержня прибора вместе с пестиком должна быть 300+2 г.

Перед началом испытания проверяют свободное падение подвижного стержня прибора, чистоту пестика, положение стрелки, которая должна стоять на 0 при соприкосновении пестика со стеклянной пластинкой, смазывают кольцо и пластинку тонким слоем машинного масла.

Рис. 4.4 – Прибор Вика по ГОСТ 310.6-76

1 — цилиндрический металлический стержень; 2 — обойма станины;

3 — стопорное устройство; 4 — указатель; 5 — шкала; 6 — пестик; 7 – игла

Для приготовления цементного теста отвешивают 400 г испытываемого цемента, высыпают его в сферическую металлическую чашу (рис. 4.5а), предварительно протертую влажной тканью. Затем в цементе делают углубление, куда в один прием вливают предварительно отмеренную воду в количестве, необходимом для получения цементного теста нормальной густоты. Количество воды для первого пробного затворения цемента может быть ориентировочно принято 110-112 см 3 , т. е. 25-28 % от массы цемента.

Углубление, в которое была налита вода, с помощью стальной лопатки (рис. 4.5б) заполняют цементом и через 30 с после этого осторожно перемешивают, а затем энергично растирают тесто лопаткой во взаимно перпендикулярных направлениях, периодически поворачивая чашку на 90°. Продолжительность перемешивания и непрерывного растирания с момента затворения цемента водой – 5 мин.

Рис. 4.5 – Чаша (а) и лопатка для перемешивания (б)

После окончания перемешивания цементное тесто укладывают в один прием в кольцо, которое пять-шесть раз встряхивают, постукивают пластинкой с прижатым к ней кольцом о поверхность стола. Избыток цементного теста срезают ножом, предварительно протертым влажной тканью. Кольцо на стеклянной пластинке ставят под стержень прибора Вика, пестик приводят в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца и закрепляют его в таком положении зажимным винтом. Затем быстро отвинчивают зажимной винт, и стержень вместе с пестиком свободно погружается в тесто. Через 30 с с момента освобождения стержня по шкале прибора фиксируют глубину погружения пестика.

Густота цементного теста считается нормальной, если пестик не доходит до стеклянной пластинки на 5-7 мм. Если он, погружаясь в цементное тесто, остановится выше, то опыт повторяют с большим количеством воды, а если ниже – с меньшим, добиваясь погружения пестика на глубину, соответствующую нормальной густоте теста. Количество добавляемой воды для получения теста нормальной густоты, % от массы цемента, определяют с точностью до 0,25 %.

Источник