10 .03.2009 r.

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH 2

TEMAT: BADANIA CEMENTU

WYDZIAŁ: BUDOWNICTWA, ARCHITEKTURY I INŻYNIERII

ŚRODOWISKA POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ

GRUPA DZIEKAŃSKA: 5

ZESPÓŁ: KAMIL SZYMAŃSKI

DAMIAN SZNYCER

MACIEJ TRZCINKA

MICHAŁ WALCZAK

DAMIAN STRADOMSKI

WOJCIECH STYCZEŃ

ROBERT SZCZECHURA

1. Badanie wytrzymałości cementu

1. Przygotowanie zaprawy

• każda mieszanka dla 3 beleczek składa się z 450 ± 2 g cementu, 1350 ± 5 g piasku normowego i 225 ± 1 g wody

• cement, piasek, woda i aparat powinny mieć temperaturę laboratorium

• ważenie przeprowadzamy na wadze o dokładności ± 1g

• mieszankę otrzymujemy mechanicznie za pomocą mieszarki. W sposób następujący

a) wlewamy wodę i dodajemy cement

b) uruchamiamy mieszarkę z małą prędkością, po 30 s wsypujemy piasek równomiernie przez 30 s, po czym nastawiamy mieszarkę na dużą prędkość i kontynuujemy mieszanie przez następne 30 s

c) następnie ustawiamy urządzenie na 90 s, w czasie pierwszych 30 s zbieramy za pomocą gumowego skrobaka zaprawę ze ścianek misy i przenosimy ją na środek

• czasów poszczególnych etapów przestrzegamy z dokładnością do ± 2 s

1.2 Przygotowanie beleczek

• wymiary próbek: 40 mm x 40 mm x 160 mm

• próbki formujemy bezpośrednio po wymieszaniu zaprawy

• za pomocą kielni układamy dwie warstwy po ok. 300 g w przegrodach formy, każdą z nich wyrównując dużą łopatką, w taki sposób aby jej ramiona dotykały górnej krawędzi nakładki

• po nałożeniu pierwszej warstwy zaprawy należy zagęścić ją 60 wstrząsami na wstrząsarce, następnie nałożyć drugą warstwę i powtórzyć zagęszczanie

• następnie usuwamy nadmiar zaprawy za pomocą metalowej linijki zgarniającej, trzymanej prawie prostopadle, ruchem tnącym po jednym razie w każdym kierunku

• powierzchnie beleczek wygładzamy tą samą linijką trzymaną prawie płasko

• formy zaopatrujemy w opis lub etykiety

1.3 Dojrzewanie beleczek

• z krawędzi beleczek usuwamy wszystkie pozostałości po wyrównaniu

• na formie umieszczamy gładka płytkę z nieprzepuszczalnego materiału o wymiarach 210 mm x 185 mm x 6 mm

• przykryta formę umieszczamy w pomieszczeniu klimatyzowanym lub szafie klimatycznej, tak aby wilgotne powietrze maiło swobodny dostęp do każdej strony formy, oraz w taki sposób aby formy nie były umieszczone jedna na drugiej

• rozformowanie beleczek dokonuje się na 20 min przed badaniem gdy okres badania jest krótszy niż 24 h od momentu zagęszczenia, do badań po okresie dłuższym po 20 do 24 h po ich zagęszczeniu

• rozformowane i oznaczone beleczki umieszczamy pionowo lub poziomo w wodzie o temp. 20 ± 1 ^oC na rusztach nierdzewnych w takich odległościach aby woda miała swobodny dostęp do wszystkich ich powierzchni

• odstępy i poziom wody ≥ 5 mm

1.4 Badanie beleczek

1.4 a) wytrzymałość na zginanie

• beleczki umieszczamy w maszynie obciążającej na dwóch podporach w taki sposób, aby wałek obciążający był równoległy do próbki i umieszczony w połowie odległości między podporami, oraz w taki sposób aby powierzchnia która nie miała bezpośredniego kontaktu z formą odlewową była usytuowana z boku

• przykładamy obciążenie równomiernie zwiększając je o 50 ± 10 N/s aż do złamania beleczki, odnotowujemy wyniki

• obliczamy wytrzymałość na zginanie według wzoru

R_f = 1,5 x F_f x l / b³ = 0,0234 x F_f

gdzie: R_f - wytrzymałość na zginanie [N/mm²]

b - długość boczna przekroju beleczki [mm]

F_f - siła niszcząca [N]

l - odległość między podporami [mm]

• wynikiem jest średnia z 3 pomiarów

Tab. 1 Siła niszcząca oraz wytrzymałość próbek na zginanie

Nr próbki	siła niszcząca Ff [N]	Wytrzymałość na zginanie RF [N/mm^2]
1	4000	9,4
2	4300	10,1
3	3900	9,1
	średnia	9,5

• Wniosek: średnia wytrzymałość na zginanie wynosiła 9,5 [N/mm²]

1.4 b) wytrzymałość na ściskanie

• wykorzystujemy połówki beleczek z badania na wytrzymałość na zginanie

• próbki umieszczamy boczną powierzchnią na środku płytki z dokładnością ± 0,5 mm i w kierunku wzdłużnym, tak aby przednie powierzchnie próbek wystawały ok. 10 mm poza płytki

• przykładamy obciążenie równomiernie zwiększając je o 2400 ± 200 N/s aż do zniszczenia próbki, odnotowujemy wyniki

• obliczamy wytrzymałość na ściskanie według wzoru

R_C = F_C/1600

gdzie: R_c - wytrzymałość na ściskanie [N/mm²]

F_C - siła niszcząca [N]

1600 - powierzchnia płytek lub płytek pomocniczych (pow. ściskania) [mm²]

• wynikiem jest średnia arytmetyczna 6 wartości wytrzymałości na ściskanie, przy czym jeżeli jedna z nich odchyla się od średniej o więcej niż ± 10 % odrzucamy ją i liczymy dla pozostałych, gdy więcej niż jedna - badanie uznajemy za nieważne i powtarzamy

Tab.2 Siła niszcząca oraz wytrzymałość próbek na ściskanie

Nr próbki	siła niszcząca FC [N]	Wytrzymałość na ściskanie RC [N/mm^2]
1	83200	52,0
2	79100	49,4
3	71800	44,9
4	78200	48,9
5	74700	46,7
6	77100	48,2
średnia	77350	48,3

• w badanym przypadku wszystkie 6 próbek uzyskało wytrzymałości nie odbiegające od średniej o więcej niż ± 10 % - badanie uznajemy za ważne

• dla badanego cementu wytrzymałość normowa powinna wynosić ≥ 32,5 [N/mm²] oraz ≤ 52,5 [N/mm²]

• średnia wytrzymałość na ściskanie wynosi 48,3 [N/mm²]

Wniosek: badany cement spełnia wymagania normowe

2. badanie konsystencji normowej

2.1 przygotowanie zaczynu cementowego

• odważamy 500 ± 1 g cementu

• odważamy określoną ilość wody - w przypadku tego badania 153 g

• ostrożnie wsypujemy cement do wody przez co najmniej 5 s i nie dłużej niż 10 s

• moment zakończenia wsypywania cementu przyjmujemy do dalszych czynności jako czas zerowy

• następnie mieszamy ręcznie powstały zaczyn cementowy przez 3 min

1. napełnianie pierścienia

• po wymieszaniu niezwłocznie wlewamy zaczyn do pierścienia Vicata umieszczonego na lekko natłuszczonej szklanej płytce

• nadmiar zaczynu ściągamy łopatką tak aby uzyskać równą i gładką powierzchnię

2. próby zanurzania bolca

• regulujemy położenie aparatu Vicata wraz z bolcem - zerowanie skali przy pomocy bolca położonego na płytce szklanej

• pierścień wypełniony zaczynem umieszczamy współśrodkowo pod bolcem aparatu

• następnie bolec opuszczamy do powierzchni próbki,

• po 4 minutach od zakończenia wsypywania cementu zwalniamy uchwyt

• odczytujemy głębokość zanurzenia w momencie kiedy bolec przestaje zagłębiać się w naczynie, jednak nie później niż po 30 s

• jeżeli głębokość zanurzenia (odległość między płytką szklaną a bolcem) osiągnie poziom 6 ± 2 mm uznaje się że zaczyn ma konsystencję normową

• w badanym przypadku głębokość zanurzenia wyniosła 4,5 mm - zaczyn osiągnął konsystencję normową

• zawartość procentowa wody, wyrażona jako stosunek masy wody do masy cementu, wynosiła: 30,5 %

Wniosek: dla badanego cementu niezbędna do osiągnięcia konsystencji normowej

zawartość wody w zaczynie powinna wynosić 30,5 % masy cementu

3. Oznaczenie czasów wiązania

3.1 Oznaczenie początku wiązania

• regulujemy aparat Vicata upuszczając igłę na leżącą płytkę szklaną i ustawiamy wskazówkę w punkcie zerowym skali, następnie podnosimy igłę do pozycji wyjściowej

• Napełniamy pierścień zaczynem cementowym i wygładzamy

• Napełniony pierścień przechowujemy pod wodą , utrzymując temp(20±2)C

• Ustawiamy go pod igłą aparatu, którą opuszczamy tak aby dotykała powierzchni cementu

• Zwalniamy ruchome części aparatu tak aby igła zagłębiła się pionowo w zaczynie cementowym

• Odczytać głębokość zanurzenia igły najpóźniej po 30 sek.

• Próby powtarzamy na tej samej próbce w jednakowych odstępach czasu i miejscach oddalonych co najmniej o 10mm od poprzedniego nakłucia

• Czas który upłynął od momentu wsypania cementu(czas zerowy) do mieszarki do chwili kiedy odległość igły od płytki szklanej wyniesie (6±3)mm uznaje się za początek wiązania

• Czas zerowy godz. 11:10 , ostatnie badanie o godzinie 13:15

• W danym przedziale czasowym początek wiązania nie nastąpił

Wniosek: badany cement spełnia wymagania normowe - czas początku wiązania powyżej 75 min

3.2 Oznaczenie końca wiązania

• odwracamy pierścień Vicata tak aby oznaczenie końca wiązania mogło być przeprowadzone na powierzchni uprzednio przylegającej do płytki

• wykorzystujemy igłę z pierścieniową nasadką, dzięki której łatwiej i dokładniej można zaobserwować znikome głębokości zanurzenia

• Przeprowadzamy pomiary co 30min

• Czas który upłynął między wsypaniem cementu do mieszarki(czas zerowy) do momentu w którym igła zanurza się tylko na głębokość 0,5mm uznaję się za koniec czasu wiązania.

• Czas zerowy godz. 11:10 , ostatnie badanie o godzinie 13:15

• W danym przedziale czasowym koniec wiązania nie nastąpił.

4.Oznaczenie stopnia zmielenia

4.1 Metoda przepuszczalności powietrza (Blaine)

• Stopień zmielenia cementu jest wyrażony wielkością powierzchni właściwej, a do jej obliczenia wykorzystuję się pomiar czasu niezbędnego do przepływu określonej ilości powietrza przez sprasowaną warstwę cementu o danej wielkości i porowatości. W warunkach normowych powierzchnia właściwa cementu jest proporcjonalna do √t, przy czym t oznacza czas niezbędny do przepływu określonej ilości powietrza przez zagęszczoną warstwę cementu.

4.2 Warunki badania

• Badanie powinno być przeprowadzane w temp (20±2)C i wilgotności względnej powietrza nie większej niż 65%

4.3 Sprasowana warstwa cementu

4.3.1 Zasada metody

• Sprasowana warstwa cementu służy do powtarzalnego przygotowania warstwy cząstek cementu, zawierającej określoną objętość zamkniętego w niej powietrza. Ta objętość powietrza jest określana jako część całkowitej warstwy cementu i oznaczana jest jako porowatość e.

4.3.2 Przygotowanie próbki

• Próbkę cementu wstrząsać przez 2minuty w zamkniętym naczyniu

• Odstawić próbkę na 2 min.

• Próbkę mieszać suchym pręcikiem w celu dokładnego rozprowadzenia frakcji w cemencie.

4.3.3 Oznaczenie gęstości

• Dwukrotnie oznaczyć gęstość cementu a jako wynik podać średnią z dwóch pomiarów z dokładnością do 0,01g/cm³

4.3.4 Przygotowanie warstwy cementu

Odważyć taką ilość cementu(m1), aby sporządzić warstwę o porowatości e=0,500.

m=0,500*ρ*V

gdzie oznaczono:

ρ gęstość cementu(g/cm³)

V objętość warstwy cementu (cm³)

4.4 Badanie przepuszczalności powietrza

4.4.1 Zasada metody

Powierzchnię właściwą S oblicza się według równania:

S=(K/ρ)*(√e³/(1-e))*(√t/√0,1η)*(cm2/g)

W którym:

K stała aparatu

e porowatość warstwy cementu

t zmierzony czas(s)

ρ gęstość cementu(g/ cm³)

η lepkość powietrza przy temp. badania(Pa*s)

Przy danej porowatości e=0,500 i temp (20±2)C:

S=(524,2*K*√t)/ρ (cm2/g)

4.4.2 Sposób badania

• Stożkową powierzchnię tulei połączyć z górnym końcem manometru

• Górny koniec tulei zamknąć korkiem, kran odcinający zostaje otwarty

• Kran odcinający zamknąć, należy kontrolować poziom cieczy

• Otworzyć kran i doprowadzić ciecz manometryczną do najwyższej kreski

• Zamknąć kran odcinający i wyjąć korek z górnego końca tulei

• Ciecz manometryczna zaczyna opadać

• Włączyć sekundomierz, gdy ciecz osiągnie drugą kreskę i wyłączyć gdy osiągnie trzecią kreskę

• Czas t notuje się z dokładnością do 0,2s a temp do 1C

• Sporządzić nową warstwę cementu z drugiej próbki tego samego cementu i poddać ją badaniu.

---