Меню

Определение марки цемента ускоренным методом



Определение марки (активности) цемента

Активность цемента определяется как показатель фактической прочности образцов, специально изготовленных для анализа и испытанных в заданных условиях, определенных нормативными документами.

Существует два параметра, определяющих активность (марку) цемента – это определение прочности на разрыв и на изгиб. Для таких испытаний необходимы специально созданные образцы из цементного теста нормальной консистенции, размерами 40*40*160 мм. Все этапы их изготовления и испытания определяются ГОСТом 310.4-81.

Для определения активности цемента применяют как прямые, так и косвенные методы. Прямые методы, самые действенные, но требуют длительного времени (процесс определения основан на твердении цемента), так что для оперативных задач используют косвенные, более быстрые методы. Здесь подходы могут быть различные: кто-то использует контракцию, кто-то оценивает активность через электропроводность цементной суспензии. Оценка активности через электропроводность – простой путь, который при этом нельзя назвать надежным. Прогнозируемые результаты не имеют методологического обоснования и потому рекомендацию для использования в серьезных случаях получить не могут.

Действие контракциометров основано на установлении связи активности цемента с процессом уменьшения объема цемента в результате гидратации специально изготовленного цементного раствора. Это единственный вид приборов, который может быть признан эффективным для оперативного определения активности цемента.

Существуют приборы контракциометры КД-07 и ВМ-7.7, которые могут дать методологически обоснованный результат, однако в данном случае в процессе определения активности (марки) цементов требуется визуальное наблюдение за технологическим процессом, а также проведение подсчета результатов вручную в соответствие с установленной методикой.

Приготовление цементного раствора нормальной консистенции для определения марки цемента

Определение марки цемента предполагает приготовление цементно-песчаного раствора заданным образом. Для смешивания раствора в пропорции 1:3 понадобится:

  • 500 г цемента (непосредственно того образца, который назначен к исследованию).
  • 1,5 кг песка. Для получения точного результата важно выбрать правильный песок – чистый (мытый) кварцевый песок, с содержанием SiO2 не менее 98%. Влажность материала – менее 0,2 % с потерями при прокаливании менее 0,05%.

Если не соблюсти эти условия, то оценку марки цемента нельзя будет признать корректной.

Оба компонента высыпают в чашу, внутренняя часть которой протерта мокрой тканью. Срок для промешивания – 1 минута. Затем в смеси делается лунка, в которую вливают 200 г воды. Время, выделяемое на впитывание – 0,5 минут, а затем в течение минуты перемешивают вручную. Далее смесь помещают в мешалку (ее чашу протирают влажной тканью) и мешают в течение 2,5 минут.По окончанию процесса нужно оценить консистенцию получившегося раствора. Для этого применяют встряхиватель, на котором имитируют виброуплотнение раствора.

Смесь закладывается в два этапа слоями равной толщины в стандартную форму-конус, установленную на диск встряхивающего столика, а после этого штыкуется по ГОСТу:

  • нижний слой – 15 раз,
  • верхний слой – 15 раз.

Затем, в указанной последовательности, выполняются следующие действия:

  • Форму для загрузки снимают, излишки раствора срезают.
  • Цементный конус встряхивают 30 раз в течение 30 ± 5 секунд.
  • Основание конуса измеряют по перпендикулярным диаметрам и берут среднее значение.

Раствор нормальной консистенции и приемлем для измерений, если его расплыв 106-115 мм.

Изготовление образцов

Образцы для определения марки цемента изготавливают стандартных размеров в специальных формах. Формы должны быть разъемными и из прочного материала – к примеру, из чугуна или стали. Перед заполнением раствором форму смазывают машинным малом, а стыки – вазелином. Форму заполняют на 10 мм, устанавливают на вибростенд и после запуска установки форма заполняется окончательно – порционно в течение 2 минут. Через три минуты установка отключается, а излишки смеси снимают ножом, смоченным в воде. Образец сглаживают, маркируют и, оставляя его в форме, выдерживают в специализированной ванне с гидравлическим затвором 24 часа (в случае растрескивания образца, оставляют его в ванной еще на 48 часов). Затем их достают из ванны, извлекают из форм и укладывают в бассейн с водой. Вода должна быть 20 ± 2 градусов по Цельсию и накрывать образцы минимум на 20 мм. Воду в бассейне заменяют раз в две недели. И после 28 суток твердения их извлекают из ванной, испытания проводятся максимум за час.

Виды определения пределов прочности

В зависимости от особенностей дальнейшего использования цемента и бетона на его основе существует несколько различных подходов к определению активности. Рассмотрим несколько методик.

Читайте также:  Цемент общестроительный портландцемент общего назначения марка 500 гост

Определение прочности на изгиб

Суть метода в постепенном увеличении нагрузки на образец посредством специального пресса (скорость нагружения — 50±10Н/с). При этом испытание образцов производится при их расположении поперечной гранью – продольно. Итоговый результат берут как среднее арифметическое между двумя самыми высокими показателями испытаний образцов из трех.

Определение прочности при сжатии

Этот метод требует равномерной нагрузки с предельной силой — 200-500кН. Для этого три образца, разделенных на половины, располагают между специальными полированными металлическими пластинами. Площадь соприкосновения образца в продольном положении и пластины – 25 см2. После центровки на опорной плите в качестве результата принимается среднее значения четырех самых высоких показателей.

Определение прочности цемента при пропаривании

Для изготовления конструкций из бетона или железобетона подчас необходимо сократить срок твердения. Для этого используют тепловлажную пропарку. Именно поэтому для таких случаев целесообразно использовать определение активности цемента при пропаривании.

Подготовка образцов и все процедуры проводятся в стандартных условиях, однако пропаривание необходимо производить в специализированной камере. Стандартизированная температура — 20±3 градусов по Цельсию при выключенном обогреве в течение 2 часов. Значение прочности определяется в соответствие с ГОСТом.

Однако все эти методы требуют очень длительного времени. Самый скорый метод определения марки цемента без потери точности измерений – контракциометрический. Он использует для оценки показатели уменьшения объема раствора при гидратации материала. Именно эти данные ложатся в основу расчетов активности цемента. Именноэтот метод лег в основу нового прибора предприятия «Интерприбор».

Этот прибор позволяет исследования по определению активности цемента проводить в ускоренном режиме – то есть фактически в течение 3 часов. Также «Цемент-прогноз» позволяет работать с такими измерениями как сроки схватывания цемента, морозостойкость, прочность и водонепроницаемость бетона.

Новый прибор для определения активности цемента

В 2009 году компания «Интерприбор» разработала и запатентовала прибор «Цемент-Прогноз», основанный на контракциометрическом методе измерений. Этот прибор автоматический. В его стандартную комплектацию входят: электронный блок, стакан для проб цементного образца, камера измерения и сервисное ПО, нацеленное на обработку данных по методике. Именно программное обеспечение позволяет все результаты перенести на компьютер, заархивировать и, при необходимости, конвертировать в Exсel.

Принцип работы прибора основан на регистрации изменения объема воды в герметичной камере, дополнительно можно фиксировать температуру пробы. Камера заполняется водой, а в нее помещается образец в специальном мерном стакане. Измерение занимает в минимальном варианте три часа, по факту которых все измерения переносятся в компьютер. Но существует и 7-суточный контракционный цикл измерений.

Электронный блок позволяет через соединительную коробку подключать и одновременно производить измерения в трех камерах, регистрируя результаты на дисплее прибора и компьютере. Сервисное ПО предлагает обширный объем функций по обработке результатов. Прибор внесен в Государственный реестр средств измерений.

Использование «Цемент-Прогноза» в рабочем процессе облегчит и другие технологические измерения, в частности оценку водоцементного отношения и прочность бетона (МИ 2488-98), морозостойкость (МИ 2489-98), водонепроницаемость бетона (МИ 2625-2000).

Популярные товары

БЕТОН-ФРОСТ ускоренно определяет морозостойкость бетона в соответствии с п.4.1 и Приложением Б ГОСТ 10060-2012 после определения коэффициента преобразования, по.

Ускоренное определение активности цемента за 3 часа по величине контракции цементного теста в соответствии с методиками измерения МИ 2486-98, МИ 2487-98.

Вакуумные измерители проницаемости ВИП-1 предназначены для определения водонепроницаемости бетона и сопротивления проникновению воздуха в соответствии с ГОСТ 12.

Источник

Определение марки цемента

Определение марки цемента проводят по ГОСТ 310.4-81 «ЦЕМЕНТЫ. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ ИЗГИБЕ И СЖАТИИ».

Марку цемента устанавливают по величине предела прочности при изгибе и сжатии образцов-балочек размером 40x40x160 мм 3 , изготовленных из пластичного цементного раствора состава 1:3 по массе (1 ч. цемента и 3 ч. эталонного монофракционного песка Привольского месторождения (Вольский песок), отвечающего требованиям ГОСТ 6139-2003 «ПЕСОК ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЦЕМЕНТА. Технические условия»).

Применяемая аппаратура: мешалка для перемешивания цементного раствора; чаша и лопатка; встряхивающий столик и форма-конус; штыковка; формы для изготовления образцов-балочек; насадка к формам; вибрационная площадка; прибор для испытания на изгиб образцов-балочек; пресс для определения предела прочности при сжатии; пластинки для передачи сжимающей нагрузки.

Для перемешивания (приготовления) цементного раствора применяют лопастную (рис. 4.11) или бегунковую (4.12) мешалку.

Читайте также:  Оштукатурить по сетке цементным раствором

Рис. 4.11 – Схема мешалки для приготовления цементного раствора

1 – чаша; 2 – ведомая лопасть; 3 – ведущая лопасть; 4 – лопасть-скребок

а) 1 – станина; 2 – смесительная чаша; 3 – откидная траверса; 4 – бегунок для перемешивания раствора б) 1 – станина; 2 – чаша; 3 – ось чаши; 4 – откидная траверса; 5 – бегунок для перемешивания раствора

Рис. 4.12 – Бегунковая мешалка (а) и ее схема (б)

Чаша и лопатка показаны на рис. 4.5.

Конструкция встряхивающего столика (рис. 4.13) должна обеспечивать плавный без перекосов подъем подвижной части на высоту 10 мм и ее свободное падение с этой высоты до удара о неподвижную преграду.

а) 1 — станина; 2 — вал; 3 — кулачок; 4 — ось; 5 – диск; 6 – лист стекла; 7 — форма-конус с насадкой; 8 — маховик б) 1 — кулачок; 2 — диск; 3 — шток; 4 — станина; 5 — форма-конус с центрирующим устройством; 6 -насадка

Рис. 4.13 – Встряхивающий столик с форма-конусом (а) и его схема (б)

Штыковка имеет размеры, показанные на рис. 4.14.

Рис. 4.14 – Штыковка

1 — стержень; 2 — рукоятка

Разъемная форма для изготовления балочек показана на рис. 4.15, а приспособления для их испытаний – на рис. 4.16.

Рис. 4.15 – Разъемная форма для изготовления балочек

а) б)

Рис. 4.16 – Схема опирания балочки при испытаниях на изгиб (б)

и пластин для испытаний половинок балочек на сжатие

Образцы-балочки испытывают на изгиб с помощью машины МИИ-100 (рис. 4.17) следующим образом. Стрелку 2 устанавливают на 0 шкалы 1, перемещая винте грузом 6 вдоль прорези 5. Образец-балочку 11 устанавливают на опоры 13 изгибающего устройства (расстояние между центрами опор 100 мм) и маховичком 12 создают первичное натяжение валика 10. При отклонении стрелки 2 до деления 4,5 шкалы натяжение прекращают. После этого, поднимая рукоятку управления 7, включают электродвигатель машины, который перемещает с постоянной скоростью по одному коромыслу рычага груз постоянной массы. Коромысло 9 этого рычага связано с серьгой изгибающего устройства. При перемещении груза плавно увеличивается усилие на испытываемую балочку.

Машина снабжена счетчиком 8, который автоматически, в зависимости от положения груза, показывает напряжение в бал очке в данный момент испытания. В момент разрушения образца коромысло, падая, ударяется о шайбу 4 амортизатора 3 и выключает машину. На счетчике остается показание предела прочности при изгибе (в кгс/см 2 ). Сняв половинки балочек, рукоятку управления опускают в крайнее нижнее положение. При этом машина возвращает груз в начальное положение, а счетчик сбрасывает показания до нуля.

Рис. 4.17 – Схема испытательной машины МИИ-100

Проведение испытаний. Сначала определяют консистенцию цементного раствора, которая требуется для изготовления образцов-балочек. Для этого отвешивают 1500 г песка и 500 г цемента и отмеряют 200 г воды (В/Ц = 0,4).

При использовании лопастной мешалки (рис. 4.11) компоненты загружают в предварительно протертую влажной тканью чашу мешалки в следующей последовательности: песок, вода, цемент. Чашу устанавливают на мешалку и производят перемешивание в течение (120±10) с.

При использовании бегунковой мешалки (рис. 4.12) отвешенные песок и цемент высыпают в предварительно протертую мокрой тканью сферическую чашу, перемешивают цемент с песком лопатой в течение 1 мин. Затем в центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее воду в количестве 200 г (В/Ц=0,40), дают воде впитаться в течение 0,5 мин и перемешивают смесь в течение 1 мин. Далее раствор переносят в предварительно протертую мокрой тканью чашу мешалки и перемешивают в последней в течение 2,5 мин (20 оборотов чаши мешалки).

По окончании перемешивания определяют консистенцию цементного раствора. Для этого используют встряхивающий столик и металлическую форму-конус (рис. 4.13). Встряхивающий столик состоит из чугунной станины 1 на валу 2 находится кулачок 3, который поднимает ось 4 сгоризонтальным диском 5 и закрепленным на нем листом зеркального стекла диаметром 300 мм. При вращении маховика 8 ось с укрепленным диском при помощи кулачка совершает возвратно-поступательное вертикальное движение. При этом столик поднимается на 10 мм, встряхивая форму 7.

Перед укладкой смеси в конус внутреннюю поверхность его и стеклянный диск слегка увлажняют. Растворную смесь укладывают в форму-конус двумя слоями равной толщины. Каждый слой уплотняют металлической штыковкой (рис. 4.14). Нижний слой штыкуют 15 раз, верхний – 10. Во время укладки и уплотнения раствора конус прижимают рукой к стеклянному диску. Излишек раствора срезают ножом и форму-конус медленно поднимают. Затем, вращая рукоятку маховика, встряхивают столик 30 раз в течение 30 с, при этом конус цементного раствора расплывается.

Читайте также:  Что такое дегидратация цемента

При помощи штангенциркуля или стальной линейки измеряют расплыв конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Консистенцию раствора считают нормальной, если расплыв конуса оказался равным 106-115 мм. Если расплыв конуса окажется менее 106 мм, количество воды увеличивают для получения расплыва конуса 106-108 мм. Если расплыв конуса окажется более 115 мм, количество воды уменьшают для получения расплыва конуса 113-115 мм.

Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106-115 мм, принимают для проведения дальнейших испытаний.Водопотребность раствора выражают в виде водоцементного отношения, при котором расплыв конуса составил нормируемую величину – 106-115 мм.

Образцы-балочки формуют в трехгнездовых металлических формах (см. рис. 4.15). Внутреннюю поверхность стенок и поддона слегка смазывают машинным маслом. На собранную форму надевают металлическую насадку и густой смазкой промазывают снаружи стык между формой и насадкой.

Цементный раствор нормальной консистенции для изготовления трех образцов-балочек приготовляют так же, как и для определения нормальной густоты раствора, т. е. из 500 г цемента и 1500 г песка. На каждый намеченный срок испытания изготовляют три образца.

Для уплотнения раствора подготовленную форму с насадкой прочно закрепляют на стандартной виброплощадке, создающей вертикальные колебания с амплитудой 0,35 мм и частотой 2800-3000 колебаний в 1 мин.

Готовый раствор укладывают в гнезда формы слоем приблизительно 1 см и включают виброплощадку. Затем в течение 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин (от начала вибрации) виброплощадку выключают и снимают форму. Затем смоченным ножом срезают излишек раствора, зачищают поверхность образцов вровень с краями формы и маркируют образцы.

Готовые образцы в формах хранят в ванне с гидравлическим затвором (см. рис. 4.7) в течение (24±1) ч. Затем образцы осторожно расформовывают и укладывают в горизонтальное положение в ванну с водой, где хранят до момента испытания. Образцы в воде не должны соприкасаться один с другим и вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см. Необходимо, чтобы объем воды в сосуде для хранения образцов был в 4 раза больше объема образцов. Температуру воды в ванне поддерживают (20±2) 0 С. Воду, в которой хранят образцы, рекомендуется менять через каждые 14 дней. Вынутые образцы испытывают, предварительно протерев, не позднее чем через 30 мин.

Для определения марки цемента образцы-балочки в возрасте 28 сут с момента их изготовления испытывают на изгиб, а затем каждую из полученных половинок – на сжатие.

При испытаниях на изгиб (в приборе МИИ-100, рис. 4.17) образец устанавливают на опорные элементы прибора таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении. Предел прочности при изгибе образцов цементного раствора вычисляют как среднее арифметическое из двух наибольших результатов испытания трех образцов-балочек.

Половинки балочек испытывают на сжатие на гидравлическом прессе. Для передачи нагрузки на половинки балочек применяют плоские стальные шлифованные пластинки площадью 25 см 2 (рис. 4.16б). Каждую половинку балочки помещают между двумя пластинками таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам формы, совпадали с рабочими поверхностями пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой стенке образца (рис. 4.18).

Рис. 4.18 – Схема испытаний половинок балочек на сжатие

1, 3 — нижняя и верхняя плиты пресса; 2 — пластинки

При испытании образца на сжатие скорость увеличения нагрузки должна быть около 5 кН/с.

Предел прочности при сжатии Rсж, МПа, определяют по формуле:

где Р разрушающая нагрузка, Н; S – рабочая площадь пластинки, мм 2 .

Предел прочности при сжатии образцов, изготовленных из испытываемого цементного раствора, вычисляют как среднее арифметическое четырех наибольших результатов шести испытанных образцов.

Полученные результаты испытаний сравнивают с требованиями ГОСТ 10178-85 для портландцемента, приведенными в табл. 4.2, и делают заключение о марке испытанного цемента.

Требования к маркам портландцемента и его разновидностей

Источник