Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Lądowej Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych
Przedmiot: Materiały budowlane
Temat: Badania spoiw cementowych				Zespół: Karolina Kulągowska Maciej Komorowski Mariusz Felczuk
R.A. 2006/07	Grupa: 2/I	Semestr: III	Ocena:	Nr Ćwiczenia 2	Prowadzący: Dr inż. Elżbieta Gantner
						Rodzaj studiów: dzienne

Spis treści:

1.	SPOIWA CEMENTOWE.......................................................................................	3
a) Klasy cementu……………………………………………………………………………………………………		3
2.	WYKONYWANE OZNACZENIA………………………………………………………………………..	3
b) Oznaczenie czasu wiązania………………………………………………………………………………….		3
c)	Oznaczenie konsystencji normowej………………………………………………………………………	3
d)	Badanie wytrzymałości na zginanie………………………………………………………………………	4
e)	Wytrzymałość na ściskanie………………………………………………………………………………….	5
3.	Wyniki…………………………………………………………………………………………………………....	6
4.	Wnioski…………………………………………………………………………………………………………...	7

SPOIWA CEMENTOWE

Spoiwa cementowe należą do spoiw hydraulicznych, które mogą wiązać i twardnieć zarówno na powietrzu jak i pod wodą. Hydrauliczne twardnienie cementu następuje głównie przez hydratację krzemianów wapnia. W procesie twardnienia mogą uczestniczyć także inne związki chemiczne, np. gliniany.

Według normy PN-EN 197-1 „Cementy powszechnego użytku” w zależności od ilości głównych składników dzieli się na pięć rodzajów cementów:

1. CEM I - cement portlandzki

2. CEM II - cement portlandzki wieloskładnikowy

3. CEM III - cement hutniczy

4. CEM IV - cement pucolanowy

5. CEM V - cement wieloskładnikowy

Klasy cementu

W zależności od wytrzymałości na ściskanie normowej i wczesnej, rozróżnia się 6 klas cementu:

1. 32,5 N

2. 32,5 R

3. 42,5 N

4. 42,5 R

5. 52,5 N

6. 52,5 R

Symbol R jest wyróżnikiem klasy o wysokiej wczesnej wytrzymałości

Symbol N jest wyróżnikiem klasy o normalnej wczesnej wytrzymałości.

WYKONYWANE OZNACZENIA

Oznaczenie czasu wiązania (wg PN-EN-196-3:1996)

Czas wiązania, jest to czas podany w minutach, po którym igłą pod określonym obciążeniem (300g) zanurza się do określonej głębokości w zaczynie cementowym

o konsystencji normowej. Jako wynik przyjmuje się średnią z dwóch oznaczeń. Początek wiązania jest to czas od chwili rozpoczęcia mieszania cementu z wodą do chwili, kiedy swobodnie opuszczona igła po zanurzeniu w naczyniu nie dochodzi do dna na odległość

2 mm. Natomiast koniec wiązania określa się jako czas od chwili rozpoczęcia dodawania cementu do wody aż do chwili gdy swobodnie opuszczona igła zanurzy się w zaczynie nie głębiej niż 1 mm. Badanie przeprowadza się w urządzeniu zwanym aparatem Vicata.

Oznaczenie konsystencji normowej

Badanie konsystencji normowej polega na wyznaczeniu odpowiedniego współczynnika w/c. Początkowo zazwyczaj przyjmuję się 125 g na 500 g wody (w/c=0,25). Wodę wlewa się do mieszarki i wsypuje cement. Zaczyn mieszany jest wedle odpowiedniej procedury (90 sek mieszania - 15 sek przerwy na oczyszczenie ścianek naczynia i mieszadłą z osiadłych grudek - 90 sek mieszania na wolnych obrotach). Zaczyn następnie wlewa się do pierścienia Vicata, wyrównuje powierzchnię i opuszcza bolec. W zależności od odległości na jakiej zatrzyma się bolec od szkła umieszczonego pod pierścieniem ocenia się czy zaczyn jest normowy (6±1 mm).

Badania wytrzymałościowe ( wg PN-EN 196-1: 1996)

Przygotowanie próbek

Do mieszarki wlewa się 225 g wody i wsypuje 450 g cementu, uruchamia się mieszarkę z małą prędkością, po 30 sekundach dodaje się 1350 g piasku normowego

i miesza 30 sek. Mieszarkę należy zatrzymać na 1 min i 30 sek. W tym czasie oczyszcza się mieszarkę. Następnie kontynuuje się mieszanie przez 1 min przy dużej prędkości.

Przygotowaną zaprawę wlewa się do form do połowy ich wysokości, zagęszcza 60 wstrząsami uzupełnia zaprawą do pełna i ponownie zagęszcza w ten sam sposób. Nadmiar zaprawy usuwa się linijką zgarniającą.

Przygotowane beleczki umieszcza się w klimatyzowanym pomieszczeniu w pozycji poziomej. Po 24 godzinach rozformowuje się beleczki i poddaje badaniu po upływie łącznie 28 dni.

Wytrzymałość na zginanie:

Określa się stosunkiem momentu zginającego próbkę (M) do wskaźnika wytrzymałości przekroju (W). Wytrzymałość na zginanie (R_g) określa się

ze wzoru:

,

gdzie:

M - moment zginający [Nm],

W - wskaźnik wytrzymałości przekroju [m³].

Oznaczenie wytrzymałości na zginanie można wykonać w prasie hydraulicznej (w przypadku materiałów o wysokiej wytrzymałości) lub w aparacie Michealisa (dla mniej wytrzymałych materiałów).

Dla badanych próbek stosujemy wzór:

,

W zależności od używanego urządzenia wytrzymałość obliczamy ze wzoru:

Aparat Michaelita - R_zg=0,0234∙P∙2 [MPa]

Gdzie P - siła łamiąca wyrażona w KG

Prasa hydrauliczna - R_zg=0,34∙P [MPa]

Gdzie P - siła łamiąca wyrażona w KN

Oznaczenie wytrzymałości na zginanie można wykonać w prasie hydraulicznej (w przypadku materiałów o wysokiej wytrzymałości) lub w aparacie Michealisa (dla mniej wytrzymałych materiałów).

Wytrzymałość na ściskanie:

Jest to największe naprężenie jakie przenosi próbka badanego materiału podczas zgniatania. Wytrzymałość na ściskanie (R_c) oblicza się według wzoru:

[Mpa]=[
],

Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie można wykonać w prasie hydraulicznej.

Jeżeli jedno z oznaczeń różni się od pozostałych pięciu o ±10% to należy dany pomiar odrzucić, a wartość ostateczną obliczyć z pozostałych pięciu próbek.

Wyniki

Lp.

Oznaczenie

Rodzaj materiału

Urządzenie, aparatura

Dane do obliczeń

Obliczenia i wyniki z oznaczeń

Próbka do badań

1

Konsystencja normowa

cement

Aparat Vicata

Masa cementu

500 g

500 g

Objętość wody

115 cm^3

120 cm^3

Stosunek w/g

0,23

0,24

Wynik

26mm

3mm

2

Wytrzymałość na zginanie, Rg, [MPa]

beton

Aparat Michealisa

P = P = P =

Rg=0,0234 ∙ P ∙ 2 Pśr= Rg= MPa

Belka 40x40x160 mm

3

Wytrzymałość na ściskanie, Rc [Mpa]

Beton

Prasa hydrauliczna

P1= P2= P3= P4= P5= P6= Pśr = F =

∙10 Rc= MPa

Połówki belki umieszczone między metalowymi płytkami o polu równym 25 cm^2

4

Czas wiązania

Zaprawa betonowa

Aparat Vicata

Początek wiązania

min

Koniec wiązania

min

Czas wiązania

min

Wnioski:

1. Badane współczynniki w/c (0,23 i 0,24) nie dały wyniku zgodnego z normą, badanie należałoby kontynuować do czasu znalezienia odpowiedniego współczynnika.

Badania spoiw cementowych

Strona 6

gdzie:

P_n - to siła statyczna niszcząca próbkę [kN],

F - pole powierzchni ściskanej [cm²].

gdzie:

P - siła niszcząca [N],

l - rozstaw podpór (100mm)

h - wysokość równa szerokości poprzecznej próbki (40mm).

---