SPRAWOZDANIE NR 4

TEMAT: Badanie podstawowych cech technicznych spoiw budowlanych.

1. Cechy fizyczne cementu ........................................

1.1. Oznaczenie właściwej ilości wody w zaczynie. Krótki opis oznaczenia.

1.2. Oznaczenie czasu wiązania dla cementu. Krótki opis oznaczenia (wraz ze szkicem

przyrządu Vickat' a - łącznie dla punktu 1.1. i 1.2. ) .

1.3. Oznaczenie powierzchni właściwej metodą Blaine'a. Szkic i krótki opis.

1.4. Badania zmiany objętości metodą Le Chatelier'a. Szkic i krótki opis.

1.5. Cechy wytrzymałościowe cementu. Opis wykonania próbek: skład jakościowy

i ilościowy na 3 beleczki; przygotowanie zaprawy: formowanie próbek: pielęgnacja:

ozn. wytrzymałości na zginanie i na ściskanie; terminy badania; szkic próbek z

wymiarami.

1.6. Ocena jakości cementu portlandzkiego.

2. Badania wybranych cech technicznych gipsu ..............................

2.1. Oznaczenie stopnia zmielenia - krótki opis.

2.2. Oznaczenie właściwej ilości wody do uzyskania normowej konsystencji zaczynu

gipsowe­go. Opis oznaczenia ze szkicem.

2.3. Oznaczenie czasu wiązania gipsu. Krótki opis wykonania oznaczenia ze szkicem.

2.4. Oznaczenie zmian liniowych świeżego zaczynu - krótki opis.

2.5. Oznaczenie zmian liniowych (skurczu) związanego zaczynu gipsowego - krótki opis

ze szkicem.

2.6. Oznaczenie cech wytrzymałościowych zaczynu gipsowego po 2 godz. oraz po 24

godz. i wysuszeniu w suszarce w temp. 5O°C. Skład i krótki opis wykonania; szkic

próbek z wymiarami.

3. Zestawienie normowych cech technicznych dla:

a) Cementów budowlanych - portlandzkich. portlandzkie mieszanych. hutniczych

i glinowych.

b) Gipsów - budowlanego. szybkowiążącego, szpachlowego. modelowego i tynkarskiego.

PROWADZĄCY: Data ćwiczeń laboratoryjnych: 27.11.2000r.

dr Maciejończyk Data przyjęcia: ...............................

Ad. 1.1

Do miski należy wlać 125cm³ wody, a następnie dosypać 500g cementu. Cement wraz z wodą mieszać na małych obrotach 140/min przez 90s . Następnie należy przełączyć mieszadełko na prędkość 285obrotów/min. i mieszać przez kolejne 3 min. Po wymieszaniu uzyskany zaczyn bez nadmiernego zagęszczania umieszcza się w pierścieniu Vicata. Urządzenie doprowadzamy do takiego położenia, aby trzon dotykał powierzchni zaczynu. Próbę zanurzenia bolca należy przeprowadzić po 4 min od zakończenia wsypywania cementu do mieszarki. Następnie pozwalamy na swobodne wnikanie trzonu w zaczyn. Zaczyn uznajemy za prawidłowy jeżeli bolec zanurzy się na odległość 6±1 mm od punktu zerowego.

Wyniki badania: cement - 500 g

Woda - 160 g

Odczyt z aparatu Vicata wyniósł 38 mm, z czego wnioskujemy że zaczyn normowy jest zbyt gęsty.

Ad. 1.2

Jako czas wiązania przyjmuje się okres, po którym igła zanurza się do określonej głębokości w zaczynie cementowym o konsystencji normowej. Czas wiązania określa się dwoma pojęciami: początkiem i końcem wiązania. Za początek wiązania (w minutach) uważa się czas, jaki upływa od momentu wymieszania cementu z wodą do chwili, gdy igła zanurza się w odległości 4± 1 mm od płytki szklanej, na której ustawiony jest pierścień z badanym zaczynem. Koniec wią­zania określa się na próbkach wykorzystywanych do oznaczania po­czątku wiązania, przy czym pierścień Vicata obraca się tak, aby oznaczenie końca wiązania mogło być przeprowadzone na powierzch­ni uprzednio przylegającej do płytki szklanej. Do określania końca wiązania stosuje się inną igłę niż przy oznaczaniu początku wiązania (wyposażona w pierścieniową nasadkę). Za koniec wiązania przyjmu­je się czas, jaki upłynął między wsypaniem cementu do wody a mo­mentem, gdy igła zanurza się tylko na głębokość 0,5 mm w twardnie­jącym zaczynie.

Normowy czas wiązania dla cementu to początek nie wcześniej niż 60 min i nie później niż 10 godz.

Ad. 1.3

Zasadą oznaczenia jest zmierzenie czasu przepływu określonej objętości powietrza przez sprasowaną próbkę cementu. Powierzchnię właściwą cementu oblicza się ze wzoru:

gdzie:

S_W - powierzchnia właściwa wzorcowego cementu [cm²/g]

-gęstość wzorcowego cementu [g/cm³]

-gęstość badanego cementu [g/cm³]

t_W - czas opadania cieczy w manometrze dla warstwy cementu wzorcowego [s]

t - czas opadania cieczy w manometrze dla badanego cementu [s]

Oznaczenie powierzchni właściwej służy głównie do kontroli równomierności procesu mielenia w zakładzie produkcyjnym.

Ad. 1.4

Zasada oznaczenia polega na zmierzeniu rozszerzenia zaczynu cementowego pierścienia Le Chateliera po przygotowaniu zaczynem cementowym należy wypełnić dwa pierścienie ustawione na szklanej płytce. Górną powierzchnię zaczynu wyrównać z brzegami pierścienia i przykryć szklaną płytką. Następnie pierścienie z zaczynem i płytkami należy zanurzyć w wodzie. Po 24 godz. pierścienie należy wyjąć z wody, usunąć szklane płytki i zmierzyć odległość (a) między końcami igieł pomiarowych z dokładnością do 1mm. Następnie pierścienie z umieścić na siatce naczynia pomiarowego, do którego uprzednio należy nalać taką ilość wody, aby pokrywała ona pierścień z zaczynem. Wodę w naczyniu należy doprowadzić do wrzenia i utrzymywać w tej temperaturze przez 3 godziny. Po upływie tego czasu siatkę z pierścieniami należy wyjąć i ochłodzić do temp. Pokojowej. Po ochłodzeniu zmierzyć z dokładnością do 1mm, odległości (b) pomiędzy końcami igieł pomiarowych.

Za wynik oznaczenia zmiany objętości należy przyjąć różnicę odległości pomiędzy końcami igieł pomiarowych po gotowaniu (b) i przed gotowaniem (a) w mm . Różnica nie powinna przekraczać 10 mm .

Ad. 1.5

Metoda dotyczy oznaczania wytrzymałości na ściskanie (i jeśli to konieczne, wytrzymałości na zginanie) próbek w kształcie prostopad­łościanów o wymiarach 40 x 40 x 160 mm . Beleczki są wytwarzane z zaprawy o konsystencji plastycznej, zawie­rającej 1 część masy cementu (450g) i 3 części masy piasku normowego (1350g), przy stosunku wodno-cementowym 0,50 (225g). Do badań wytrzymałości można stosować piasek normowy z różnych źródeł i krajów pod wa­runkiem, że uzyskane wartości wytrzymałości cementu nie różnią się znacząco od wartości, jakie uzyskuje się stosując piasek wzorcowy. Zaprawa jest mieszana mechanicznie i zagęszczana w formie za pomocą znormalizowanej wstrząsarki. Inne aparaty zagęszczające oraz techniki zagęszczania mogą być stosowane pod warunkiem, że uzyskane wartości wytrzymałości cementu nie różnią się znacząco od wartości, jaką uzyskuje się stosując wstrząsarkę normową. Beleczki w formach są przechowywane przez 24 godz. w wilgotnym powietrzu, a następnie po rozformowaniu aż do chwili badań wytrzymałości są przechowywane w wodzie. Metoda stosowana jest do określenia wytrzymałości na ściskanie normowe po 28 dnia sezonowania próbek.

Wyniki badań:

Oznaczenie próbki		Wytrzymałość normowej zaprawy cementowej:
				Na zginanie [kN]	RZ [MPa]	Na ściskanie [kN]	RC [MPa]
1.	A	4,1	9,6	100	62,5
				B			98	61,25

Z powyższych wyników można określić klasę cementu na 52,5.

Ad. 1.6

Ze względu na różnorodność zastosowań, cementom stawia się wiele wyma­gań. Dotyczą one wytrzymałości i tempa jej narastania, czasu wiązania, ciepła hydratacji, zmian objętości, skurczu, odporności na działanie agresywnych środowisk siarczanowych, a także ograniczonej zawartości alkaliów, które przy pewnych uwarunkowaniach mogą być przyczyną destrukcji betonów czy za­praw cementowych.

Dla spełnienia tych wymagań sprecyzowane są normowe metody badań, obejmujące obok badań chemicznych cementu, badania podstawowych cech technicznych, takich jak: wytrzymałość, czas wiązania, stałość objętości, stopień zmielenia.

Ad. 2.1

Ze średniej próbki laboratoryjnej odważyć ok. 1kg spoiwa, suszyć w suszarce w temp. 40^oC przez 1h. Następnie należy odważyć 2 porcje po 50g spoiwa (z dokładnością do 0,1g) i przesiewać przez poszczególne sita. Pozostałość na sitach należy zważyć z dokładnością do 0,05g. Odsiew spoiwa na poszczególnych sitach (X) należy obliczyć w % masy, z dokładnością do 0,1g wg wzoru:

gdzie:

m₁ - masa odsiewu [g]

m - masa próbki [g]

Za wynik oznaczenia uziarnienia przyjąć średnią arytmetyczną dwóch wyników, nie różniących się od siebie więcej niż wartości bezwzględnej.

Ad. 2.2

Ze średniej próbki laboratoryjnej po przesianiu jej przez sito o boku oczka kwadratowego 1 mm i dokładnym wymieszaniu pobrać 300-350 g spoiwa. Do miski wlać wodę w ilości zależnej od rodzaju spoiwa, do niej w czasie 2-5 s wsypać odważone spoiwo i szybko mieszać mieszadłem przez 30 s (od czasu wsypania spoiwa do wody). Tak przygotowany zaczyn wlać do ustawio­nego na płytce szklanej cylindra (w czasie dalszych 15 s), wyrównać powierzchnię zaczynu z górną krawędzią cylindra, podnieść cylinder na wyso­kość około 20 cm i dokonać pomiaru rozpływu zaczynu w dwóch prostopa­dłych do siebie kierunkach z dokładnością do 5 mm . Rozpływ zaczynu o konsystencji normalnej powinien wynosić 180 ±5 mm .

Wynik badania: gips - 300g

woda - 185g

Rozpływ zaczynu wyniósł 180 mm, konsystencje zaczyn uważa się za prawidłową.

Ad. 2.3

Do pomiaru należy pierścień i szklaną płytkę przetrzeć olejem. Zaczyn gipsowy umieścić w pierścieniu Vicata ustawionym na szklanej płytce. Aby usunąć pęcherzyki powietrza płytkę i pierścień należy kilkakrotnie wstrząsnąć. Trzonek ruchomy przyrządu ustawić w takim położeniu, aby igła dotykała zaczynu. Aby oznaczyć czas wiązania należy igłę swobodnie zanurzać w różnych miejscach zaczynu, co 30 sekund. Po każdym zanurzeniu igłę należy dokładnie oczyścić. Za początek wiązania przyjmuje się czas, w którym igła zanurzona w zaczynie zatrzymała się w odległości 2
4 min nad płytką. Za koniec wiązania należy przyjąć czas, w którym igła zanurzy się w zaczynie na głębokość nie większą niż 1mm. Początek i koniec wiązania należy liczyć w minutach od chwili dodania spoiwa do wody.

Normy początek wiązania zaczynu gipsowege powinien nastąpić po upływie 5 min. , a koniec po upływie 10 - 40 min. w zalerzności od rodzaju gipsu.

Ad. 2.5

Po przygotowaniu normowego zaczynu gipsowego należy uformować 3 próbki beleczki zaopatrzone w czopki. Następnie przechowywać beleczki do czasu badania w temp 20^oC i wilgotności 65%. Pierwszy pomiar w aparacie Grafa-Kaufmana wykonać po 2godz. licząc od chwili dodania spoiwa do wody i oznaczyć wychylenie wskazówek czujnika l₁. Następnie próbki wysuszyć do stałej masy w temp 40^oC i wykonać pomiar l₄₀. Pomiary l₁ i l₄₀ wykonać z dokładnością do 0,01mm. Wielkość zmian liniowych X₁ należy obliczyć w % wg wzoru:

gdzie:

l₁- odczyt początkowy po 2h twardnienia [mm]

l₄₀- odczyt po wysuszeniu próbki [mm]

160- długość nominalna beleczki [mm]

Z trzech odczytanych wyników obliczyć średnią arytmetyczną z dokładnością do 0,01mm.

Ad. 2.6

Oznaczenie wytrzymałości na zginanie po 2 godzinach.

Z zaczynu gipsowego o konsystencji normalnej wykonuje się 3 beleczki (4 x 4 x 16 cm) usuwając ewentualne pęcherze powietrza, do oznaczenia cech wytrzymałościowych. Po 15 ± 5 min od zakoń­czenia wiązania beleczki należy wyjąć z formy, oznakować, a po upływie 2 godz. ± 10 min (licząc od momentu zarobienia zaczynu) poddać badaniu na zginanie w przyrządzie Michaelisa (bądź w prasie). Oblicza się wg wzoru:

gdzie:

m - masa naczynia ze śrutem [kg], a oznaczoną za pomocą prasy:

gdzie:

P - siła niszcząca [N],

l - odległość między podporami równa 10 cm,

W - wskaźnik wytrzymałości [cm³]

Za wynik oznaczania przyjmuje się średnią arytmetyczną trzech wyników pomiarów z dokładnością do 0,1 MPa (jeżeli jeden z wyników różni się od średniej o więcej niż 10%, należy go odrzucić i ponownie obliczyć średnią z pozostałych dwóch wyników; jeżeli dwa wyniki kwalifikują się do odrzuce­nia, badanie należy powtórzyć).

Badanie wytrzymałości na ściskanie po 2 godzinach.

Badanie wytrzymałości na ściskanie prze­prowadza się na połówkach beleczek otrzy­manych po oznaczeniu wytrzymałości na zginanie. Próbki należy ułożyć między płytkami wkładki tak aby kierunek działania siły był prostopadły do kierunku odlewania próbki, a powierzchnia zgniatania wynosiła 25 cm2. Szybkość przyrostu nacisku w pra­sie wynosi 0,02 -0,5 kN/s. Wytrzymałość pojedynczej próbki należy obliczyć wg wzoru:

gdzie:

P - siła niszcząca [N],

F - powierzchnia ściskania [cm²].

Za wynik oznaczania przyjmuje się średnią arytmetyczną sześciu wyników pomiarów z dokładnością do 0,1 MPa (jeżeli jeden z wyników różni się od średniej o więcej niż 10%, należy go odrzucić i ponownie obliczyć średnią z pozostałych pięciu wyników; jeżeli dwa wyniki kwalifikują się do odrzuce­nia, badanie należy powtórzyć).

Zasady oznaczania wytrzymałości wysuszeniu do stałej masy.

Próbki należy zaformować w sposób analogiczny, jak w przypadku badania wytrzymałości po 2 godz. Po wyjęciu z form belki należy wysuszyć do stałej masy w temperaturze 50 ±2°C. Pomiary wytrzymałości oraz obliczanie wyni­ków należy przeprowadzić jak podczas badań cech wytrzymałościowych po 2 godz.

---