Меню

Определение плотности цементного раствора



Методика измерение плотности цементного раствора

В промысловой и лабораторной практике плотность измеряют ареометрами АГ-1, АГ-2 или АГ-ЗПЛ, позволяющими определять относительную плотность испытуемой жидкости. Для измерения используют следующие материалы и аппаратуру:

§ ареометр АГ-1 или подобный в комплекте с ведерком для воды.

Перед измерением плотности цементного раствора следует проверить правильность показаний ареометра путем измерения плотности пресной воды. Если прибор исправлен, в стакан и сосуд налита чистая пресная вода, ареометр погрузится в сосуд до отметки на шкале 1.00, что соответствует плотности воды 1000 кг/м 3 .

Для определения плотности необходимо приготовить 400 см 3 цементного раствора. Стакан прибора заполняют раствором, к нему присоединяют шкалу-поплавок. Выдавленный поплавком избыток цементного раствора смывают с поверхности прибора водой. Опустив прибор в ведро с пресной водой, по отметке на шкале ареометра против уровня воды в сосуде можно определить относительную плотность цементного раствора.

Снизу к стакану прикреплен съемный груз, ареометром можно пользоваться для измерения плотности раствора не более 1800 кг/м 3 . При более высокой плотности необходимо снять груз, а отсчет величины плотности брать по большей (правой) шкале.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4. ИЗМЕРЕНИЕ КОНСИСТЕНЦИИ И
СРОКА ЗАГУСТЕВАНИЯ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА

Для определения консистенции (меры подвижности) и срока загустевания цементного раствора используют консистометр КЦ-5, представляющий собой своеобразную механическую мешалку. Прибор позволяет измерять консистенцию раствора при непрерывном перемешивании и заданной температуре (до 90°С).

Техническая характеристика консистометра для цементного раствора КЦ-5:

Диапазон измерения консистенции, условные единицы консиотенции от 5 до 100
Максимальная температура пробы +90
Давление испытания Атмосферное
Частота вращения стакана с пробой, с -1
Потребляемая мощность, кВт 1,0
Приведенная погрешность измерения консистенции от конечного значения шкалы прибора, %, не более ±5

Методика выполнения работы. Для выполнения работы используют следующие материалы и аппаратуру: испытуемый цемент;

§ весы торговые циферблатные или чашечные с разновесом;

§ цилиндр стеклянный мерный емкостью 500 см 3 ;

§ сферическую чашку с лопаткой или механическую мешалку для приготовления раствора;

§ сито с размером ячейки 0,2-0,3 мм.

Консистометр КЦ-5 (рис. 15) состоит из стакана для цементного раствора, приводимого во вращение электродвигателем, а рамки с лопастями, помещаемой внутрь стакана. При вращении стакана, заполненного цементным раствором, между раствором и лопастями возникают силы трения, приводящие к повороту рамки и закручиванию калиброванной пружины.

Рис. 15. Консистометр КЦ-5

При подготовке консистометра к эксперименту следует провести его холостой пуск. В рабочем положении рамка с лопастями не должна касаться внутренней поверхности вращающегося стакана, что подтверждается нулевым отсчетом по шкале при включении двигателя и остановке. Цемент для удаления крупных частиц просеивают через сито.

Для испытания следует приготовить 650 см 3 цементного раствора и залить его в стакан до риски на его внутренней поверхности, Стакан фиксируется в рабочем положении с помощью байонетного замка. Затем снаружи устанавливают электронагревательное устройство, заполненное необходимым количеством воды. С момента затворения цементного раствора до момента пуска прибора должно пройти не более 5 мин.

Скорость нагревания контролируют по показаниям термометра и регулируют путем изменения напряжения питания электронагревателя. Интенсивность нагрева устанавливают в соответствии с заданием на испытание, обычно в пределах 0,5-2,0 °С в 1 мин.

После включения электродвигателя и системы нагрева необходимо через каждые 5 мин записывать температуру раствора и показания по шкале прибора (табл. 4).

Читайте также:  Правила выбора качественного цемента

Форма записи результатов измерения консистенции и срока загустевания цементного раствора

№ отчета Время испытания, мин* Отсчет по шкале КЦ-5 Консистенция, условные единицы Температура раствора, °С Напряжение электронагревателя, В Задание на испытание и результаты измерений
и т.д. Дата: «___»_____ 20_ г Вид цемента: _______________ Количество цемента: _______________ Вид жидкости затворения: _______________ Водоцементное отношение: _______________ Скорость нагрева раствора, градус/мин: _______________ Максимальная температура раствора: _______________ РЕЗУЛЬТАТЫ: Начальная консистенция: _______________ Срок загустевания, ч-мин _______________

* Нулевой отсчет берется в момент начала вращения стакана, когда одновременно с включением двигателя КЦ-5 включается секундомер.

Цементный раствор считается достаточно подвижным (прокачиваемым), если его начальная консистенция не превышает 10-15 единиц консистенции. Опыт прекращают, когда консистенция раствора возрастает до 50 единиц.

По данным табл. 4 строят кривую изменения консистенции во времени, называемую кривой загустевания. По графику определяют начальную консистенцию, характеризующую подвижность раствора через 20 мин испытания, и срок загустевания, который отсчитывают от момента включения Прибора до момента, когда консистенции достигает 30 единиц.

РУБЕЖНЫЙ КОНТРОЛЬ

Преподаватель выдает каждому студенту 2 вопроса из перечня вопросов к защите лабораторной работы №3, 4. Правильный ответ оценивается определенной суммой баллов и засчитывается преподавателем как защита выполненной лабораторной работы.

Вопросы для предварительной подготовки к защите лабораторной работы №3, 4:

1. Цели цементирования обсадных колонн.

2. Свойства цементного камня.

3. Прямое и обратное цементирование, преимущества и недостатки.

4. Одноступенчатый способ цементирования.

5. Многоступенчатый способ цементирования, область применения.

6. Манжетный способ цементирования.

7. Практическое значение определения плотности цементного раствора Добавки для регулирования плотности. Области применения облегченных и утяжеленных цементных растворов.

8. Практическое значение определения плотности цементного раствора.

9. Методы регулирования плотности цементного раствора.

10. Методы регулирования растекаемости цементного раствора.

11. Зависимость плотности цементного раствора от водоцементного отношения.

12. Устройство ареометра. Методика определения относительной плотности цементного раствора.

13. Устройство конуса АЗНИИ. Методика определения растекаемояти цементного раствора.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. ИЗМЕРЕНИЕ СРОКОВ
СХВАТЫВАНИЯ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА

Срок начала и конца схватывания определяют с помощью прибора Вика путем периодического измерения глубины погружения в образец твердеющего раствора иглы стандартного размера под действием постоянной нагрузки.

Используемое оборудование. Прибор Вика (рис. 16) состоит из металлического стержня 1, свободно перемещающегося в вертикальной обойме станины 2. Для закрепления стержня на требуемой высоте служит зажимной винт или специальный стопор 3. В нижнюю часть стержня 1 ввинчивается стальная игла 4. На станине укреплена шкала 6 с делениями от 0 до 40 мм. В коническое кольцо 7, установленное на пластинке, заливают цементный раствор.

Рис. 16. Прибор Вика.

Методика выполнения работы. Для выполнения этой работы используются следующие материалы и аппаратура:

§ прибор Вика; кольцо для раствора;

§ сферическая чашка с лопаткой или механическая мешалка для приготовления цементного раствора;

§ весы технические или торговые с разновесом;

§ мерный цилиндр вместимостью 250 см 3 ;

§ линейка металлическая или деревянная;

§ ванна с гидравлическим затвором и нагревателем (электронагреватель или газовая горелка);

Перед началом испытания следует проверить, свободно ли опускается стержень прибора и совпадает ли при опускании иглы на донную пластину нулевое деление шкалы с риской на стержне. В случае их несовпадения проводят регулировку прибора либо учитывают выявленное отклонение при измерениях.

Читайте также:  Снип для цементных растворов

Для определения сроков схватывания следует приготовить 300 см 3 цементного раствора, который после 3-минутного перемешивания заливают в коническое кольцо. Стенки кольца и донную пластинку смазывают машинным маслом, иначе схватившийся Образец будет трудно удалить из кольца. В протоколе испытания (табл. 1) необходимо зафиксировать момент затворения (по часам), то есть момент вливания вода в цемент, так как от него ведется отсчет сроков схватывания.

Дата измерения «___»____________ 20___ г
Наименование цемента Тампонажный портландцемент
Вид жидкости затворения Питьевая вода
Количество цемента, г
Количество жидкости затворения, г
Водоцементное отношение 0,5
Время начала затворения, ч-мин
Время, когда игла не дошла до дна кольца на 1 мм, ч-мин
Время, когда игла погрузилась в раствор на 1 т, ч-мин
Cрок начала схватывания, ч-мин
Срок конца схватывания, ч-мин

Раствор заливают в кольцо с некоторым избытком, который сразу же срезают линейкой. Затем кольцо накрывают металлической или стеклянной пластинкой, смазанной маслом. Пластинку прижимают к кольцу специальным приспособлением. Закрытое кольцо немедленно погружают в водный термостат с заданной в пределах 30-90 °С температурой. При определении сроков схватывания при комнатной температуре иглу погружают в образец через каждые 15 мин, при повышенных температурах – через каждые 5 мин.

Перед погружением иглу следует установить вровень с поверхностью образца раствора и закрепить стержень. Отпускают винт и дают игле возможность свободно погружаться в раствор. После каждого погружения иглу следует вытирать, а кольцо смещать, чтобы игла погружалась каждый раз в новое место. Во время опыта нужно оберегать кольцо с раствором от толчков и сотрясений, а иглу от искривления при возможных ударах ее о донную пластинку, пока образец не начал схватываться.

Промежуток времени от момента затворения до момента, когда игла при погружении в образец не доходит до дна кольца с раствором на 1-2 мм, называют сроком начала схватывания. Промежуток времени от момента затворения до момента, когда игла погружается в раствор не более чем на 1 мм, называют сроком конца схватывания.

Источник

Как рассчитать плотность цемента марки м300, м400 и м500?

Невозможно найти человека, который бы ни разу в жизни не сталкивался с цементом или бетоном. Любой знает, что он представляет собой изготовленный из минеральных добавок порошок – строительный материал. Смешиваясь с водой, состав приобретает пластичность и является основой цементного раствора, который впоследствии затвердевает.

Этот материал незаменим при строительстве, используется как самостоятельно, так и в составе смесей. А знакомы ли вы с особенностями составления рецептуры, свойствами? Известно ли вам, что насыпная плотность цемента со временем изменяется?

Для составления рецептуры при изготовлении смеси, организации условий хранения, необходимо знать, как влияет на них плотность насыпная, которая со временем изменяется. Это является особенностью данной продукции. Попробуем разобраться.

Структура цемента

Состав не отличается повышенной плотностью, представляет собой смесь мельчайших частиц, между которыми имеются воздушные прослойки. Их доля в общем объеме может занимать до 50%. Этот параметр определяет плотность сухого цемента, которая при транспортировке и выгрузке увеличивается, так как материал уплотняется.

Средние показатели составляют:

  • для свежего состава – 1100-1200 кг на кубический метр;
  • для слежавшейся смеси – 1500-1600 кг на кубический метр.
Читайте также:  Как развести стоматологический цемент

Что является основой портландцементов? Основными ингредиентами смеси являются:

  • Измельченные глина и известняк, обожженные при температуре порядка 1450 градусов Цельсия.
  • Гипс, после добавления которого, хлопья цемента приобретают размер от 1 до 100 микрон.
  • Добавки, придающие цементу определенные свойства, в том числе устойчивость к отрицательным температурам, эластичность, влагопоглощение.

От чего зависит плотность?

Вначале рассмотрим, что представляет собой насыпная плотность цемента. Этот параметр – удельный вес разрыхленного материала, который измеряется в килограммах на 1 м3 и составляет от 1100 до 1600. Прочность будущего цементного состава зависит от этого значения.

Рассмотрим, какие моменты определяют плотность цемента М400? Она зависит от следующих факторов:

  • даты выпуска. Свежеприготовленная продукция более легкая, имеет плотность 1100 кг/м3, а после доставки и складского хранения она уплотняется с увеличением параметра до 1600 кг на метр кубический;
  • особенностей производственного цикла, определяющих крупность фракции. Размер частиц зависит от степени дробления материала в процессе производства. Для выполнения расчётов рецептуры принимается величина – 1300 кг на метр кубический, соответствующая марке продукции;
  • типа продукции, связанного с его маркой, влияющей на твердость. Среди множества представленных в торговой сети цементов (глиноземных, гидрофобных, портландцемента, пластифицированных материалов) выбирается необходимый состав, в соответствии с требуемой твердостью.
  • особенностей складского хранения. Отсутствие вентиляции, повышенная концентрация влаги способствуют увеличению массы.

В зависимости от особенностей состава плотность насыпная может отличаться увеличенным значением и пониженным. Конкретизируем:

  • Повышенное значение, 1300 кг на метр кубический, характерно для составов, к которым относятся распространенный портландцемент, не содержащий специальных добавок.
  • Уменьшенная величина удельного веса – 1100-1200 килограмм на м3 свойственна строительным материалам, содержащим присадки для повышения морозоустойчивости, специальные пластификаторы.

Применение составов с добавками обеспечивает экономию за счет меньшего удельного веса, но снижает прочность.

Как определить плотность цемента М500? Возьмите мерную емкость. Через направляющую воронку всыпьте порцию цемента весом 1 килограмм. Вычтите из массы брутто вес сосуда, значение разделите на внутренний объем тары. Полученная величина, приведенная к объему, равному, 1 м3 – насыпная плотность материала.

Если уплотнить или увлажнить материал, то реальное значение удельного веса составит увеличенную величину порядка 3 тонн на один кубический метр.

Особенности цемента

Наиболее распространенный цементный состав – материал, имеющий марку М400. Он отличается антикоррозионными характеристиками, повышенной прочностью, что позволяет его применять при производстве железобетонных изделий, гражданском строительстве, возведении промышленных объектов.

Технология изготовления, состав, плотность цемента М400 обеспечивают способность выдерживать усилия порядка 400 килограмм на 1 квадратный сантиметр. Состав с маркой М500 выигрывает по характеристикам и применяется, когда необходимо обеспечить увеличенную прочность.

Преимуществами цемента М400 являются:

  • надежное твердение состава;
  • возможность применения для строительства фундаментов, штукатурных работ, кладки;
  • отсутствие растрескивания при соблюдении технологии;
  • дешевизна, позволяющая достичь экономии финансовых ресурсов.

Рекомендации по выбору смеси

Отдавая предпочтение материалу, обратите внимание на следующее:

  • Изучите сведения о производителе.
  • Отдавайте предпочтение составам отечественного производства.
  • Изучите упаковочную тару, на которой указана насыпная плотность цемента.
  • Ориентируйтесь на маркировку, с возрастанием которой увеличивается прочность.
  • Проанализируйте затраты, на приобретении которых нецелесообразно экономить. Можно приобрести некачественный продукт, а в результате получить конструкцию с недостаточной прочностью.

Итоги

Подводя итоги, отметим, что плотность материала определяет сферу использования, прочностные характеристики объекта строительства и ресурс эксплуатации.

Источник