Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny

Katedra Konstrukcji Żelbetowych i Technologii Betonu

Wydział Budownictwa i Architektury

Budownictwo grupa 7

Sprawozdanie z doświadczenia laboratoryjnego nr 1:

Obliczenie wytrzymałości cementu na zginanie i ściskanie, oznaczenie konsystencji normowej i czasu wiązania zaczynu oraz badanie zmiany objętości

Wykonali:

Katarzyna Smentek

Grzegorz Skorupiński

1. Oznaczenie cech wytrzymałościowych cementu.

Cechy wytrzymałościowe cementu to jego odporność na ściskanie i zginanie. Pozwalają nam określić klasę wytrzymałościową cementu. Klasę cementu natomiast możemy ustalić dzięki badaniu na ściskanie połówek beleczek wykonanych z zaprawy normowej. Wykonuje się ja w stosunkach wagowych 1(spoiwo): 3(kruszywo): 0,5(woda). W laboratorium przygotowaliśmy zaprawę 450g:1350g:225g i wykonaliśmy beleczki normowe o wymiarach 4x4x16cm. Następnie włożyliśmy uzyskaną zaprawę do formy, którą napełniliśmy do połowy wysokości. Zagęściliśmy wszystko w zagęszczarce, która pracowała z szybkością 60 uderzeń/min. Na tą warstwę nałożyliśmy drugą, wyrównaliśmy powierzchnię, ponownie zagęściliśmy całość i umieściliśmy w komorze klimatycznej o wilgotności ponad 90%.

(?)Po 24h należy beleczki wyjąć z komory i pod folią przechowywać w kąpieli wodnej na ruszcie w wannie laboratoryjnej do czasu badania. Pomiary przeprowadza się po upływie 2, 7 i 28 dni.

1. Aby oznaczyć wytrzymałość na zginanie kładziemy beleczkę na podporach o rozstawie 10cm i obciążamy siłą skupioną w środku rozpiętości. Wartości naprężeń niszczących wyliczamy ze wzoru:

gdzie:

M=P*l/4

W=b*h²/6

M – moment zginający [N*m]

W – wskaźnik wytrzymałości [m³]

P – siła niszcząca [N]

l = 0,1m – rozstaw podpór

b,h = 0,04m – wymiary poprzeczne beleczki

1. Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie przeprowadza się na połówkach beleczek. Siłę niszczącą przekazuje się przy użyciu podkładek metalowych. Wytrzymałość na ściskanie obliczamy ze wzoru:

gdzie: P – siła niszcząca [N]

A = 0,0016m²

Jako wynik pomiaru wytrzymałości na zginanie oraz na ścinanie przyjmuje się średnią arytmetyczną otrzymanych wyników.

• Badanie wytrzymałości na zginanie:

Badanie przeprowadziliśmy na maszynie wytrzymałościowej przy rozstawie podpór a =100 [mm].

Wartości sił niszczące poszczególne próbki:

P₁ = 2,935 [kN]

P₂ = 3,248 [kN]

P₃ = 2,272 [kN]

Stąd: R₁ = 6,88 MPa

R₂ = 7,61 MPa

R₃ = 5,33 MPa

Wartość średnia:

R_śr = (6,88+7,61+5,33) /3 = 6,61 MPa

Jeżeli jeden z wyników różni się od średniej o więcej niż o 10% należy go odrzucić i ponownie obliczyć średnią z pozostałych dwóch wyników. Jeżeli dwie próbki kwalifikują się do odrzucenia, badanie w całości powtórzyć.

• Badanie wytrzymałości na ściskanie:

Do oznaczenia wytrzymałości na ściskanie wykorzystujemy połówki beleczek z powyższego oznaczenia na zginanie. Gotową próbkę należy umieścić w maszynie wytrzymałościowej, jednak w ten sposób by ścianka, która w formie była górną teraz była boczną (obrót o 90^o).

Przyrost siły nacisku na daną beleczkę powinien wynosić 2,0 ± 0,5 MPa na sekundę.

Po zniszczeniu próbki należy odczytać wartość siły niszczącej P.

Siła potrzebna do zniszczenia poszczególnym połówek próbek (w [kN]):

P₁ = 74,57

P₂ = 71,29

P₃ = 71,47

P₄ = 74,10

P₅ = 69,41

P₆ = 63,31

Wytrzymałość na ściskanie obliczymy ze wzoru:

gdzie:

F – przekrój ściskanej próbki = 1600 [mm²]

P – siła niszcząca próbkę [N]

Stąd:

R₁ = 46,61 MPa

R₂ = 44,56 MPa

R₃ = 44,67 MPa

R₄ = 46,31 MPa

R₅ = 43,38 MPa

R₆ = 39,57 MPa

Wartość średnia: R_śr = 44,18 MPa

• Wnioski:

Z podanych powyżej wyników wytrzymałości na zginanie nie możemy określić czy cement, który badaliśmy jest wstanie przenieść obciążenia na które został zaprojektowany. Badanie należy powtórzyć, gdyż wszystkie wyniki odbiegają o więcej niż 10% od średniej. Ciężko stwierdzić co spowodowało taką różnice w wynikach, ale mógł być to jakiś błąd przy wykonywaniu beleczki lub zbyt duże zabrudzenie pod bezpośrednia powierzchnią ściskaną (fragment poprzedniej próbki) co mogło popsuć badanie.

Natomiast z wyników wytrzymałości na ściskanie możemy stwierdzić, że wytrzymałość ta wynosi R_śr=44,18 MPa

2. Oznaczenia normowej konsystencji zaczynu.

Oznaczenie to przeprowadza się przy użyciu aparatu Vicata z trzonem o powierzchni przekroju 1 cm². Aby wykonać oznaczenie należy wcześniej przygotować zaczyn cementowy składający się z 500 g cementu oraz wstępnie przewidywalnej ilości wody w mieszarce normowej -o określonych cyklach mieszania: 140 i 280 obrotów na minutę. Po wymieszaniu składników zaczyn należy przenieść do pierścienia Vicata, ustawionego na szklanej płytce o wymiarach 100x100 mm, następnie usunąć powietrze z zaczynu przez kilkakrotne wstrząśnięcie pierścienia. Pierścień wraz z płytką należy przetrzeć cienką warstwą oleju. Górną warstwę zaczynu należy wyrównać nożem i umieścić na podstawie aparatu Vicata tak, aby koniec trzonu dotykał powierzchni zaczynu. Po upływie 4 minut od rozpoczęcia mieszania należy zwolnić trzon i pozwolić mu na swobodne wniknięcie w zaczyn. Badany zaczyn ma normową konsystencję wtedy, gdy po upływie 30 s od zwolnienia trzonu, zagłębił się on na odległość 6 + 2 mm. W przeciwnym wypadku oznaczenie należy powtórzyć zmieniając proporcje wody do cementu. Aby uzyskać zaczyn, do naszego badania użyliśmy 500g cementu i 125g wody.

3. Oznaczenie czasu wiązania cementu.

Do oznaczania czasu wiązania stosujemy zaczyn cementowy (o sprawdzonej normowej konsystencji), który wraz z pierścieniem ustawia się na podstawie przyrządu Vicata wyposażonego w igłę o przekroju poprzecznym 1 mm². Oznaczenie przeprowadza się analogicznie jak w oznaczaniu normowej konsystencji zaczynu cementowego. Igłę należy zanurzyć swobodnie w różnych miejscach zaczynu co 10 minut. Początek wiązania jest to czas liczonych od chwili wymieszania cementu z wodą, do chwili, gdy igła zanurzona w zaczynie zatrzyma się w odległości 4 ± 1 mm nad powierzchnią płytki. Koniec wiązania jest to czas liczonych od chwili wymieszania spoiwa z wodą do chwili, gdy igła zanurzy się w zaczynie tylko na głębokość 0,5 mm.

4.Oznaczenie stałości objętości cementu w pierścieniu La Chatelier’a.

Zmiany objętości zaczynów są spowodowane wyparowaniem wody podczas zastygania- wtedy zmniejszają one swój rozmiar, oraz pęcznieniem w warunkach wilgotnych, co prowadzi do zwiększenia objętości. Musimy zatem znaleźć sposób na ustalenie pewnej stałości objętości. Oznaczenie stałości objętości przeprowadzamy przy użyciu zaczynu normowego, który umieszczamy w pierścieniu Le Chatelier’a z drutami pomiarowymi. Po napełnieniu pierścienia, całość przechowujemy w temperaturze 20⁰C i wilgotności względnej powietrza około 98% przez czas 24h. Po upływie 1 dnia należy zmierzyć odległość X pomiędzy igłami. Następnie pierścień z zaczynem ogrzewamy do temperatury wrzenia wody i trzymamy go w tych warunkach 3h. Na zakończenie chłodzimy pierścień do temperatury 20⁰C i mierzymy odległość Y między igłami. Różnica Y-X jest miarą stałości objętości i jest w normie, jeśli nie przekracza 10mm.