Uniwersytet Warmińsko - Mazurski

w Olsztynie

Wydział Nauk Technicznych

Temat: Badanie właściwości cementu.

KRYSTIAN CEKAŁA Gr.1B

1. Znalezienie konsystencji normowej.

Konsystencja - podatność do przemieszczania się pod wpływem siły przy zachowaniu jednorodności (w każdym miejscu zaczynu mamy do czynienia z taką samą zawartością poszczególnych składników).Siła może być wewnętrzna(ciężar zaczynu, mieszanki, zaprawy) zewnętrzna (zagęszczanie).

Cement - 500g

Woda - 125g

Będziemy mieszać w specjalnej mieszarce.

Mieszamy - wolnymi obrotami (140 obr./min.) i trwa to 90 sek. odmierzamy od momentu lania wody do cementu. Oczyszczamy mieszadło lub inne naczynie, w którym mieszaliśmy. Trwa to 15 sekund. Następnie mieszamy na wolnych obrotach przez 90 sekund. Po całych 4 minutach mierzymy konsystencję w aparacie Vicata.

Mieszamy badany cement w aparacie w specjalnej foremce. Badamy walcem o średnicy d = 1 mm w zależności od konsystencji walec zanurza się głębiej bądź płycej. Badamy na jaką głębokość zanurzy się walec w foremce po 4 minutach i 30 sekundach całego badania. Jeżeli zanurzy się na ok. 6mm plus, minus 1 mm od płytki szklanej, tzn. że mamy do czynienia z zaczynem normowym. Jeżeli walec zanurzy się głębiej to zaczyn nie jest normowy. Szukamy w tym przypadku konsystencji normowej. Należy zwiększyć w tym przypadku w proporcji ilość cementu(zwiększamy) lub wody(zmniejszamy). Powtarzamy badanie znowu przez 4 minuty i 30 sekund, aż do skutku otrzymania zaczynu normowego.

2. Badanie czasu wiązania.

Przeprowadzamy w aparacie Vicata. Z konsystencji normowej ustalamy konsystencję tak jak opisano powyżej, z tym, że bolec zastąpimy igłą o średnicy 1,13mm. Nakładamy na wierzch ruchomej części zanurzającej się do zaczynu (musi być taka sama) grzybek. Badanie wykonujemy co 10 minut. Polega ono na zanurzeniu igły do foremki. Czekamy znowu 10 minut uprzednio przesuwając zaczyn żeby igła nie zanurzyła się w to samo miejsce. Badanie kończymy, gdy igła zatrzyma się na wysokości 4mm plus, minus 1mm, czyli 3 - 5 mm. Wtedy podajemy czas w jakim to nastąpiło, podajemy z dokładnością do 5 minut. Jest to badanie początku czasu wiązania.

3. Badanie końca czasu wiązania.

Badamy tą samą próbkę zaczynu w aparacie Vicata, lecz zamieniamy końcówkę ruchomej części aparatu, również na igłę ale z tzw. kapturem i odwracamy w foremce.

Polega to na tym, jak głęboko zanurza się igła. Badanie to powtarzamy co 30 minut, ponieważ wiąże on dłużej. Kończymy je wtedy, gdy nasadka (kapturek) nie pozostawi śladu na zaczynie. Wcześniej polegało to na tym, czy igła nie zanurzy się głębiej niż 1mm. Podajemy z dokładnością do 15 minut.

4. Badanie zmiany stałości i objętości.

Wykonujemy to po to, aby dowiedzieć się jak działa zaczyn podczas zmian temperatury. Powodowane jest to występowaniem CaO i MgO. Tlenki wyżej wymienione odpowiedzialne są za zwiększanie objętości, występują one w śladowych ilościach. Badanie przeprowadzamy w pierścieniu

Le Chateliera.

Po wymieszaniu odstawiamy zaczyn do komory wilgotnościowej (stałe warunki temperaturowe ok. 20 ⁰C i wilgotności 96%). Po 24 godzinach odmierzamy odległość między dwoma prętami. Potem szkło, pierścień, zaczyn i pokrywę szklaną wkładamy do wody i podgrzewamy przez 30min. doprowadzając do wrzenia. Zaczyn przebywa w tej temperaturze przez 3 godziny (gotujemy przez 3 godziny).Po 3 godzinach wyjmujemy nasz pierścień i mierzymy odległość, a następnie studzimy do temperatury pokojowej i mierzymy odległość. Pomiar polega na zbadaniu różnicy pomiędzy tymi pomiarami. Różnica nie może być większa jak 10 mm.

5. Przygotowanie próbek do zaprawy normowej do badania wytrzymałości i ewentualnie skurczu.

Badania możemy wykonać na zaczynie, mieszance betonowej lub zaprawie. Norma mówi, że badanie powinno się wykonać na zaprawie. Kruszywo musi być normowe, tzn. zawierać dobre proporcje składników 1:2:6 (225g woda: 450g cement:1350g kruszywo). Woda musi być czysta - destylowana. Norma nie określa rodzaju ani gatunku cementu, jednak nie może on zawierać jakichkolwiek dodatków.

6. Czas mieszania i sposób mieszania składników.

Przez 30 sekund należy mieszać badany zaczyn na wolnych obrotach (140 obr./min.). Po upływie 30 sekund dodajemy kruszywa do badanego zaczynu nadal obracającego się 140 obr,/min. Kolejny etap badania , to mieszanie powstałej zaprawy na szybkich obrotach (ok..285 obr./min.) przez 30 sekund. Po wykonaniu tej części badania następuje przerwa technologiczna trwająca 90 sekund polegająca na oczyszczeniu i wysuszeniu mieszadła. Następnie po tym czasie zaprawę należy mieszać na szybkich obrotach przez 60 sekund należy uformować odpowiedni kształt próbki. Formę należy napełniać dwoma etapami. Najpierw napełniamy do połowy i zagęszczamy na stole wibracyjnym (60 zagęszczeń, stuków), następnie uzupełniamy formę i zagęszczamy (60 ruchów).Po tych czynnościach mamy przygotowaną zaprawę. Badana zaprawa musi znajdować się w komorze wilgotnościowej przez 24 godziny. Po upływie tego czasu próbki rozformowujemy i umieszczamy w wodzie, mają one tam przebywać do momentu badania. Badanie przeprowadzamy po 2 lub 7, lub po 28 dniach.

Wyniki badań:

Znalezienie konsystencji normowej

I próba

Cement - 500 g

Woda - 125 g

zanurzenie = 24 mm

II próba

Cement - 500 g

Woda - 130 g

zanurzenie = 14 mm

III próba

Cement - 500 g

Woda - 140 g

zanurzenie = 3 mm

IV próba

Cement - 500 g

Woda - 135 g

zanurzenie = 7 mm

Czas wiązania

po 10 minutach - igła spadła na samo dno foremki

po 20 minutach - igła spadła na samo dno foremki

wiązanie dłuższe od 20 minut

Określenie powierzchni właściwej [cm²/g] cementu

Powierzchnią właściwą nazywa powierzchnię ziaren cementu w odniesieniu do jednostki masy.

W przypadku cementu zaczyn wykonany z cementu o większej powierzchni właściwej będzie potrzebował więcej wody, czyli będzie tzw. wodorządnym - (ilość potrzebna do uzyskania określonej konsystencji).

Im drobniej jest sproszkowany cement tym szybciej będą zachodziły procesy twardnienia i wiązania, czyli wydzieli się więcej ciepła.

Badanie metodą sitową

Odmierzamy 10g cementu przeznaczonego do badań, próbkę wstrząsamy 2 minuty, a następnie przesiewamy przez sito o wymiarze boku oczka 90 μm.

Wszystkie ziarna, które przejdą przez sito odnosimy do masy początkowej. Takie badanie musimy przeprowadzać 2 razy i wyliczyć przy tym wartość średnią. Jeżeli wyniki składowe różnią się od wartości średniej o więcej niż 1% to powtarzamy badanie po raz trzeci i wtedy liczymy średnią wartość arytmetyczną.

Badanie metodą przepuszczalności powietrza.

Polega ono na przepuszczeniu określonej ilości powietrza przez próbkę cementu o znanej masie, gęstości. Porównujemy tu czas przepływu przez badaną próbkę z czasem przepływu takiej samej ilości cementu tyle, że musi to być cement wzorcowy zgodny z normą o znanej gęstości, określonej masie i znanej powierzchni właściwej.

Badanie przeprowadzamy w aparacie Blaine'a. Na prawej odnodze aparatu znajdują się cztery kreski. Naczynie zaś wypełnione jest olejem do kreski pierwszej. To stan początkowy. Tulejkę blokujemy korkiem i zawór otwieramy. Gruszką zasysamy powietrze, przez co nasza ciecz podnosi się do kreski czwartej.

Wtedy zamykamy zawór i następnie poziom cieczy powinien się utrzymać. Wyjmujemy korek (udrażniamy naczynie). Przez cement przechodzi powietrze, więc ciecz opada. Stoper włączamy gdy ciecz osiągnie poziom kreski trzeciej. Wyłączamy natomiast gdy ciecz zejdzie do poziomu 2.

Musimy pamiętać, że przed badaniem powinniśmy odmierzyć masę cementu oraz wyznaczyć jego gęstość.

Wysypujemy cement z rurki i powtarzamy badanie dla cementu wzorcowego.

Porównujemy wtedy czasy obu badań.

Badanie wytrzymałości na zginanie.

Wytrzymałość na zginanie to maksymalne naprężenie jakie może przenieść próbka przy działaniu momentu zginającego.

gdzie:

M - moment zginający

W - wskaźnik wytrzymałości

W badaniu ustalamy, że l = 10 cm = 0,10 m

h = 4 cm = 0,04 m

b = 4 cm = 0,04 m

Wyniki badań

P₁ =3 kN

= 2344x 3 = 7,0[MPa]

P₂ = 2,85 kN

= 2344x 2,85 = 6,68 [MPa]

P₃ = 2,7 kN

= 2344x 2,7 = 6,3 [MPa]

stąd

Średnia= 6,6

Badanie na ściskanie

Przeprowadzamy na połówkach beleczek za pomocą płytek o polu 16 cm² (w tym jednak przypadku użyjemy blaszek o powierzchni 25cm²).

Wytrzymałość na ściskanie to maksymalne naprężenie jakie może wytrzymać próbka przy działaniu siły ściskającej.

f_ci= F/s

gdzie:

F- siła niszcząca

s- pole powierzchni przekroju, w którym działa siła

Wyniki badań:

Nr próby	Siła niszcząca [kN]	Wytrzymałość [MPa]	Odchylenie od średniej
1	93,5	37,4	1,4
2	84	33,6	8,0
3	97	38,8	5,0
4	100	40	8,4
5	97	38,8	5,0
6	82	32,8	11,1

F_cm= 36,9

f”_cm=37,3MPa

Różnica nie może się różnić więcej bądź mniej niż 10%. Wtedy odrzucamy jedną próbkę i liczymy średnią arytmetyczną dla pięciu próbek. Gdy nadal różnica składowych jest powyżej lub poniżej 10% średniej arytmetycznej to musimy badanie powtórzyć.

Odrzucamy próbkę nr 6= 32,8 MPa

Klasy cementu

Lp.	Klasa	Po 2 dniach	Po 7 dniach	Po 28 dniach	Początek	Koniec	Stałość objętościowa
1	32,5	-	>16 MPa	32,5 - 32,5 MPa	mm	h	mm
2	32,5R	> 10 MPa	-	32,5 - 52,5 MPa
3	42,5	> 10 MPa	-	42,5 - 62,5 MPa
4	42,5R	> 20 MPa	-
5	52,5	> 20 MPa	-					52,5 MPa	mm	h
6	52,5R	> 30 MPa	-

Wniosek:

Badany cement można zaliczyć do klasy 32,5.

---