Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
WST
P
Współczesne budownictwo stawia coraz wyższe wymagania materiałom budowlanym. Wznoszone
budowle muszą być bezpieczne, trwałe, przyjazne dla środowiska, równocześnie muszą spełniać
odpowiednie kryteria ekonomiczne. Te wymagania spełnia beton dobrze zaprojektowany i wykonany.
Bardzo często beton traktuje się jako nieskomplikowany materiał budowlany, którego technologia jest
bardzo prosta. Takie podejście w praktyce prowadzi do wielu błędów technicznych. Beton jak każdy
produkt wysokiej klasy powinien być wykonany z odpowiednio wyselekcjonowanych składników z
zachowaniem ustalonych zasad technologicznych.
Podstawowe składniki betonu to: kruszywo, cement, woda (oraz dodatki i domieszki chemiczne)
I CEMENT
PN-EN 197-1 Część i. Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku.
Cement jest to spoiwo hydrauliczne, tj. drobno zmielony materiał nieorganiczny, który po zmieszaniu z wodą daje
zaczyn, wiążący i twardniejący w wyniku reakcji i procesów hydratacji, który po stwardnieniu pozostaje
wytrzymały i trwały także pod wodą.
Cement zgodny z EN 197-1, nazwany cementem CEM, odpowiednio odmierzony i zmieszany z kruszywem i
wodą, powinien tworzyć beton lub zaprawę, które wystarczająco długo zachowują urabialność i po określonym
czasie powinny uzyskać ustalony poziom wytrzymałości, jak również powinny zachować długotrwałą stałość
objętości.
Hydrauliczne twardnienie cementu CEM następuje głównie przez hydratację krzemianów wapnia, a także innych
związków chemicznych, które mogą brać udział w procesie twardnienia, np. glinianów. Suma udziałów
reaktywnego tlenku wapnia (CaO) i reaktywnego dwutlenku krzemu (SiO2) w cemencie CEM powinna wynosić co
najmniej 50 % masy, gdy udziały te są oznaczane zgodnie z EN 196-2.
Cementy CEM składają się z różnych materiałów, lecz pod względem składu są statystycznie jednorodne poprzez
zapewnienie jakości w procesach produkcji i postępowania z materiałem. Związek pomiędzy tymi procesami
produkcji i postępowania z materiałem a zgodnością cementu z EN 197-1 jest szczegółowo opisany w EN 197-2.
UWAGA Występują również cementy, których twardnienie jest powodowane głównie przez inne związki, np.
przez glinian wapnia w cemencie glinowo-wapniowym.
W zależności od użytych surowców oraz zastosowanych dodatków, zgodnie z normą PN-B-19701
wyróżnia się następujące rodzaje cementów
W tablicy 1 normy podano 27 wyrobów stanowiących grupę cementów powszechnego użytku objętych przez EN
197-1 oraz ich nazwy. Są one podzielone na pięć następujących głównych rodzajów:
- CEM l Cement portlandzki
- CEM II Cement portlandzki wieloskładnikowy
- CEM III Cement hutniczy
- CEM IV Cement pucolanowy
- CEM V Cement wieloskładnikowy
Skład każdego z 27 wyrobów z grupy cementów powszechnego użytku powinien być zgodny z tablicą 1.
UWAGA Dla jasności definicji - wymagania dotyczące składu odnoszą się do sumy wszystkich składników
głównych i drugorzędnych. Gotowy cement jest rozumiany jako składniki główne i składniki drugorzędne oraz
niezbędny siarczan wapnia i wszystkie dodatki.
1
Opracowała: Marzena Kurpińska
Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
Składniki główne
specjalnie wybrany materiał nieorganiczny, którego udział w stosunku do sumy masy wszystkich składników
głównych i składników drugorzędnych przekracza 5 % masy.
1. Klinkier cementu portlandzkiego (K)
Klinkier cementu portlandzkiego jest wytwarzany przez spiekanie dokładnie zestawionej mieszaniny surowców
(mÄ…ka surowcowa, zaczyn lub szlam) zawierajÄ…cych elementy przedstawiane zwykle jako tlenki CaO, SiO2 ,
AI2O3, Fe2O3 i niewielkie ilości innych materiałów. Mąka surowcowa, zaczyn lub szlam są, drobno zmielone,
dokładnie wymieszane i przez to ujednorodnione.
Klinkier cementu portlandzkiego jest to materiał hydrauliczny, który powinien składać się w co najmniej dwóch
trzecich masy z krzemianów wapnia (3CaO " SiO2 i 2CaO " SiO2) i pozostałości zawierającej glin i żelazo
związane w fazach klinkierowych i z innych związków. Stosunek masy (CaO)/( SiO2) powinien wynosić nie mniej
niż 2,0. Zawartość tlenku magnezu (MgO) nie powinna przekraczać 5,0 % masy.
2. Granulowany żużel wielkopiecowy (S)
Granulowany żużel wielkopiecowy jest wytwarzany przez gwałtowne chłodzenie płynnego żużla o odpowiednim
składzie, otrzymywanego przy wytapianiu rudy żelaza w wielkim piecu i który zawiera co najmniej dwie trzecie
masy żużla zeszklonego oraz wykazuje właściwości hydrauliczne przy odpowiedniej aktywacji.
Granulowany żużel wielkopiecowy powinien składać się co najmniej w dwóch trzecich masy z sumy tlenku wapnia
(CaO), tlenku magnezu (MgO) i dwutlenku krzemu (SiO2). Pozostałość zawiera tlenek glinu (Al^) razem z
niewielkimi ilościami innych związków. Stosunek masy (CaO + MgO)/(SiOa) powinien przekraczać 1,0.
3 Pucolany (P, Q)
3.1 Postanowienia ogólne
Pucolany są to naturalne materiały krzemionkowe lub glino-krzemianowe lub kombinacja obydwu. Pucolany same
nie twardnieją po zmieszaniu z wodą, lecz drobno zmielone i w obecności wody reagują w normalnej
temperaturze otoczenia z rozpuszczonym wodorotlenkiem wapnia (Ca(OH)2), tworzące związki krzemianów
wapnia i glinianów wapnia o rosnącej wytrzymałości. Związki te są podobne do związków, które tworzą się
podczas twardnienia materiałów hydraulicznych, Pucolany zawierają, zasadniczo, reaktywny dwutlenek krzemu
(SiO2) i tlenek glinu (Al2 O3). Pozostałość zawiera tlenek żelaza (Fe2O3) i inne tlenki. Udział reaktywnego tlenku
wapnia nie jest istotny dla twardnienia. Zawartość reaktywnego dwutlenku krzemu nie powinna być mniejsza
niz.25,0 % masy.
Pucolany powinny być prawidłowo przygotowane, tj. wyselekcjonowane, ujednorodnione, wysuszone lub poddane
obróbce termicznej i rozdrobnione, w zależności od stanu, w jakim są produkowane lub dostarczane .
3.2 Pucolana naturalna (P)
Pucolany naturalne są to zwykle materiały pochodzenia wulkanicznego lub skały osadowe o odpowiednim
składzie chemiczno-mineralogicznym i które powinny być zgodne z 5.2.3.1.
3.3 Pucolana naturalna wypalana (Q)
Pucolany naturalne wypalane są to materiały pochodzenia wulkanicznego, gliny, łupki lub skały osadowe,
aktywowane przez obróbkę termiczną.
4 Popiół lotny (V, W)
4.1 Postanowienia ogólne
Popiół lotny jest otrzymywany przez elektrostatyczne lub mechaniczne osadzanie pylistych cząstek spalin z
palenisk opalanych pyłem węglowym. Popiół otrzymywany innymi metodami nie powinien być stosowany w
cemencie zgodnym z niniejszÄ… normÄ….
2
Opracowała: Marzena Kurpińska
Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
Popiół lotny może być z natury krzemionkowy lub wapienny. Pierwszy wykazuje właściwości pucolanowe, drugi
może wykazywać dodatkowo właściwości hydrauliczne. Strata prażenia popiołu lotnego, oznaczana
zgodnie z EN 196-2, lecz przy czasie prażenia wynoszącym 1 h, nie powinna przekraczać 5,0 % masy.
4.2 Popiół lotny krzemionkowy (V)
Popiół lotny krzemionkowy jest to bardzo drobny pył, złożony głównie z kulistych cząstek, mający właściwości
pucolanowe. Składa się, zasadniczo, z reaktywnego dwutlenku krzemu (SiO2) i tlenku glinu (AI2O2). Pozostałość
zawiera tlenek żelaza (Fe2O3) i inne związki.
Udział reaktywnego tlenku wapnia powinien być mniejszy niż 10,0 % masy a zawartość wolnego tlenku wapnia,
oznaczana metodą opisaną w EN 451-1, nie powinna przekraczać 1,0 % masy. Dopuszcza się popiół lotny, w
którym zawartość wolnego tlenku wapnia jest wyższa niż 1,0 % masy, lecz niższa niż 2,5 % masy, pod
warunkiem że spełnia on wymaganie dotyczące rozszerzalności (stałości objętości), która, badana zgodnie z EN
196-3 z użyciem mieszaniny 30 % masy popiołu lotnego krzemionkowego i 70 % masy cementu CEM l zgodnego
z niniejszÄ… normÄ… nie przekracza 10 mm.
Zawartość reaktywnego dwutlenku krzemu powinna wynosić nie mniej niż 25,0 % masy.
4.3 Popiół lotny wapienny (W)
Popiół lotny wapienny jest to bardzo drobny pył, mający właściwości hydrauliczne i/lub pucolanowe. Składa się
zasadniczo z reaktywnego tlenku wapnia (CaO), reaktywnego dwutlenku krzemu (SiO2) i tlenku glinu (Al2O3).
Pozostałość zawiera tlenek żelaza (Fe2O3) i inne związki. Udział reaktywnego tlenku wapnia nie powinien być
mniejszy niż 10,0 % masy. Popiół lotny wapienny zawierający między 10,0 % a 15,0 % masy reaktywnego tlenku
wapnia powinien zawierać nie mniej niż 25,0 % masy reaktywnego dwutlenku krzemu.
Odpowiednio zmielony popiół lotny wapienny, zawierający więcej niż 15,0 % masy reaktywnego tlenku wapnia,
powinien osiągać wytrzymałość na ściskanie co najmniej 10,0 MPa po 28 dniach, badaną zgodnie z EN 196-1.
Popiół lotny powinien być przed badaniem rozdrobniony, a stopień zmielenia, wyrażony jako udział masy
pozostałości popiołu po przesianiu na mokro przez sito 40 źm, powinien wynosić między 10 % a 30 % masy.
Zaprawę do badania należy sporządzić tylko ze zmielonego popiołu lotnego wapiennego zamiast cementu.
Beleczki z zaprawy powinny być rozformowane po 48 h od zarobienia i pielęgnowane do momentu badania w
wilgotnej atmosferze o wilgotności względnej co najmniej 90 %.
Rozszerzalność (stałość objętości) popiołu lotnego wapiennego, badana zgodnie z EN 196-3 przy zastosowaniu
mieszaniny 30 % masy zmielonego, jak powyżej, popiołu lotnego wapiennego i 70 % masy cementu CEM l
zgodnego z EN 197-1, nie powinna przekraczać 10 mm.
UWAGA Jeżeli zawartość siarczanu (SiO2)w popiele lotnym przekracza dopuszczalną górną granicę dla
zawartości siarczanu w cemencie, należy to uwzględnić przy wytwarzaniu cementu poprzez odpowiednie
zmniejszenie zawartości składników zawierających siarczan wapnia.
5. A
upek palony (T)
A
upek palony, w szczególności łupek palony bitumiczny, wytwarzany jest w specjalnym piecu w temperaturze
okoÅ‚o 800 ºC. Ze wzglÄ™du na skÅ‚ad materiaÅ‚u naturalnego i procesu wytwarzania, Å‚upek palony zawiera fazy
klinkierowe, głównie krzemian dwuwapniowy oraz glinian jednowapniowy. Zawiera również, oprócz niewielkich
ilości wolnego tlenku wapnia i siarczanu wapnia większe ilości tlenków o reaktywności pucolanowej, szczególnie
dwutlenek krzemu. W konsekwencji, w drobno zmielonym stanie, Å‚upek palony wykazuje wyraz
ne właściwości
hydrauliczne podobnie jak cement portlandzki oraz, dodatkowo, właściwości pucolanowe.
Odpowiednio zmielony łupek palony powinien osiągnąć co najmniej 25,0 MPa wytrzymałości na ściskanie po 28
dniach, badanej zgodnie z EN 196-1. Zaprawę do badania należy przygotować tylko z drobno zmienionego łupka
palonego zamiast cementu. Beleczki z zaprawy powinny być rozformowane po 48 h od zarobienia i pielęgnowane
do momentu badania w wilgotnej atmosferze o wilgotności względnej co najmniej 90 %.
3
Opracowała: Marzena Kurpińska
Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
Rozszerzalność (stałość objętości) łupka palonego, badana zgodnie z EN 196-3 z zastosowaniem mieszaniny 30
% masy drobno zmielonego Å‚upka palonego i 70 % masy cementu CEM l zgodnego z niniejszÄ… normÄ…, nie
powinna przekraczać 10 mm.
UWAGA Jeżeli zawartość siarczanu (SiO2) w łupku palonym przekracza dopuszczalna, górną granicę
zawartości siarczanu w cemencie, należy to uwzględnić przy wytwarzaniu cementu poprzez odpowiednie
zmniejszenie zawartości składników zawierających siarczan wapnia.
6. Wapień (L, LL)
Wapień powinien spełniać następujące wymagania:
a) Zawartość węglanu wapnia (CaO3), obliczona z zawartości tlenku wapnia, powinna wynosić co najmniej 75 %
masy.
b) Zawartość gliny, oznaczana błękitem metylenowym zgodnie z EN 933-9, nie powinna przekraczać 1,20 g/100
g. Wapien do tych badań powinien być rozdrobniony do stopnia zmielenia około 5 000 cm2/g,oznaczanego
jako powierzchnia właściwa zgodnie z EN 196-6.
c) Całkowita zawartość węgla organicznego (TOC), badana zgodnie z PN EN 13639:1999, powinna spełniać
jedno z następujących kryteriów:
- LL: nie powinna przekraczać 0,20 % masy;
- L: nie powinna przekraczać 0.50 % masy.
7 Pył krzemionkowy (D)
Pył krzemionkowy powstaje podczas redukcji kwarcu wysokiej czystości za pomocą węgla w elektrycznych
piecach łukowych przy produkcji krzemu lub stopów żelazokrzemu i składa się z bardzo drobnych kulistych
czÄ…stek zawierajÄ…cych co najmniej 85 % masy bezpostaciowego dwutlenku krzemu.
Pył krzemionkowy powinien odpowiadać następującym wymaganiom:
a) Strata prażenia, oznaczana zgodnie z EN.196-2, lecz przy czasie prażenia 1 h, nie powinna przekraczać 4.0 %
masy.
b) Powierzchnia właściwa (BET) niespreparowanego pyłu krzemionkowego, oznaczana zgodnie z ISO 9277,
powinna wynosić co najmniej 15,0 m2/g.
Do wspólnego mielenia z klinkierem i siarczanem wapnia pył krzemionkowy może być zastosowany w swoim
pierwotnym stanie lub ubity, lub zbrylony (z wodÄ…).
Składniki drugorzędne
składnik drugorzędny: specjalnie wybrany materiał nieorganiczny, którego udział w stosunku do sumy masy
wszystkich składników głównych i składników drugorzędnych nie przekracza 5 % masy
Składniki drugorzędne są to specjalnie wyselekcjonowane naturalne mineralne materiały nieorganiczne,
mineralne materiały nieorganiczne pochodzące z procesu produkcji klinkieru lub inne składniki jeżeli nie są one
głównymi składnikami cementu.
Składniki drugorzędne, po odpowiednim przygotowaniu oraz uwzględnieniu rozkładu wymiarów ziaren, ulepszają
fizyczne właściwości cementu (takie jak urabialność lub wodożądność). Mogą, one być obojętne lub mieć nie
znaczące właściwości hydrauliczne, utajone hydrauliczne lub pucolanowe. Niemniej jednak nie stawia się im
wymagań pod tym względem.
Składniki drugorzędne powinny być odpowiednio przygotowane, czyli wyselekcjonowane, ujednorodnione,
wysuszone i rozdrobnione w zależności od postaci, w jakiej są uzyskiwane lub dostarczane. Nie powinny one
4
Opracowała: Marzena Kurpińska
Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
zwiększać wodożądności cementu, osłabiać w żaden sposób trwałości betonu lub zaprawy lub obniżać
odporności na korozję zbrojenia.
Siarczan wapnia
Siarczan wapnia jest dodawany do innych składników cementu podczas jego wytwarzania w celu regulacji czasu
wiÄ…zania.
Siarczan wapnia może występować jako gips (dwuwodny siarczan wapnia. (CaSO4- 2H2O), półhydrat (CaSO4 1/2
H2O) lub anhydryt (bezwodny siarczan wapnia, CaSO4), lub jako ich mieszanina. Gips i anhydryt występują, jako
materiały naturalne. Siarczan wapnia jest również dostępny jako produkt uboczny pewnych procesów
przemysłowych.
Dodatki
Dodatki, w rozumieniu EN 197-1, są to składniki nie wymienione w punktach od 5.2 do 5.4, dodawane w celu
poprawy wytwarzania bÄ…dz
właściwości cementu.
Całkowita ilość dodatków nie powinna przekraczać 1,0 % masy cementu (z wyjątkiem pigmentów). Ilość
dodatków organicznych w przeliczeniu na stan suchy nie powinna przekraczać 0.5 % masy cementu. Dodatki
takie nie powinny powodować korozji zbrojenia lub pogarszać właściwości cementu lub betonu czy zaprawy
wykonanej z cementu. Gdy do cementu dodaje się domieszki stosowane do betonu, zaprawy lub zaczynów
zgodne z serią norm EN 934, na workach lub w dokumencie dostawy należy podać znormalizowaną nazwę
domieszki.
Tablica 1  27 wyrobów grupy cementów powszechnego użytku
5
Opracowała: Marzena Kurpińska
Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
II Wymagania mechaniczne, fizyczne, chemiczne i dotyczące trwałości
1 Wymagania mechaniczne
1.1 Wytrzymałość normowa
Wytrzymałość normowa cementu Jest to wytrzymałość na ściskanie oznaczana po 28 dniach zgodnie
z EN 196-1 i powinna odpowiadać wymaganiom według tablicy 2.
Rozróżnia się trzy klasy wytrzymałości normowej: klasa 32,5, klasa 42,5 i klasa 52,5 (tablica 2).
1.2 Wytrzymałość wczesna
Wytrzymałość wczesna cementu Jest to wytrzymałość na ściskanie albo oznaczana po 2, albo po 7 dniach
zgodnie z EN 196-1 i powinna spełniać wymagania podane w tablicy 2.
Dla każdej klasy wytrzymałości normowej rozróżnia się dwie klasy wytrzymałości wczesnej, klasę o normalnej
wytrzymałości wczesnej oznaczona, przez N, oraz klasę o wysokiej wytrzymałości wczesnej oznaczoną przez R
(tablica 2).
Tablica 2 - Wymagania mechaniczne i fizyczne podane jako wartości charakterystyczne
2. Wymagania fizyczne
2.1 PoczÄ…tek czasu wiÄ…zania
Początek czasu wiązania, oznaczany zgodnie z EN 196-3, powinien spełniać wymagania według tablicy 2.
2.2 Stałość objętości
Rozszerzalność, oznaczana zgodnie z EN 196-3, powinna spełniać wymagania według tablicy 2.
3. Wymagania chemiczne
Właściwości cementów w zależności od rodzaju i klasy wytrzymałości cementu, podane w tablicy 3, odpowiednio,
w kolumnach 3 i 4, badane zgodnie z normą powołaną w kolumnie 2, powinny spełniać wymagania wymienione w
kolumnie 5 tej tablicy.
UWAGA Niektóre kraje europejskie maja, dodatkowe wymagania dotyczące zawartości chromu
sześciowartościowego rozpuszczalnego w wodzie (patrz załącznik informacyjny A).
6
Opracowała: Marzena Kurpińska
Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
Tablica 3 - Wymagania chemiczne podane jako wartości charakterystyczne
4. Wymagania dotyczące trwałości
W wielu zastosowaniach, szczególnie w surowych warunkach środowiskowych, wybór cementu ma wpływ na
trwałość betonu, zaprawy i zaczynów, tj. mrozoodporność, odporność chemiczną i ochronę zbrojenia.
Wybór cementu z EN 197-1, szczególnie pod względem rodzaju i klasy wytrzymałości dla różnych zastosowań i
klas ekspozycji, powinien uwzględniać odpowiednie normy i/lub przepisy dotyczące betonu lub zaprawy przyjęte
w miejscu stosowania.
III Oznaczenie normowe
Cementy CEM powinny być identyfikowane przez, co najmniej, nazwę rodzaju cementu według tablicy 1 oraz
liczby 32,5, 42,5 lub 52,5 wskazujące klasę wytrzymałości. W celu wskazania klasy wytrzymałości wczesnej
powinna być dodana, odpowiednio, litera N lub litera R.
PRZYKA
AD 1
Cement portlandzki odpowiadający EN 197-1, o klasie wytrzymałości 42,5 i wysokiej wytrzymałości wczesnej
jest identyfikowany przez:
Cement portlandzki EN 197-1 - CEM I 42,5 R
PRZYKA
AD 2
Cement portlandzki wapienny, zawierający między 6 % a 20 % masy wapienia, o zawartości TOĆ nie
przekraczającej 0,50 % masy (L), o klasie wytrzymałości 32,5 i normalnej wytrzymałości wczesnej jest
identyfikowany przez:
Cement portlandzki wapienny EN 197-1 - CEM ll/A-L 32,5 N
PRZYKA
AD 3
Cement portlandzki wieloskładnikowy zawierający granulowany żużel wielkopiecowy (S), popiół lotny krze-
mionkowy (V) i wapień (L) w łącznej ilości między 6 % a 20 % masy o klasie wytrzymałości 32,5 i o wysokiej
wytrzymałości wczesnej jest identyfikowany przez:
Cement portlandzki wieloskładnikowy EN 197-1 - CEM ll/A-M (S-V-L) 32,5 R
PRZYKA
AD 4
Cement wieloskładnikowy zawierający między 18 % a 30 % masy granulowanego żużla wielkopiecowego (S) i
między 18 % a 30 % masy popiołu lotnego krzemionkowego (V), o klasie wytrzymałości 32,5 i normalnej
wytrzymałości wczesnej jest identyfikowany przez:
Cement wieloskładnikowy EN 197-1 - CEM V/A (S-V) 32,5 N
7
Opracowała: Marzena Kurpińska
Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
BADANIA CEMENTÓW
Ogólne wymagania dotyczące warunków w jakich wykonuje się badania cementów.
·ð Temperatura pomieszczenia +20°ð Ä…ð 2°ðC
·ð Wilgotność wzglÄ™dna powietrza ok.65%
·ð W przypadku wystÄ…pienia w cemencie grudek, należy przesiać go przez sito o boku oczka
2mm
·ð Do badaÅ„ należy używać wody wodociÄ…gowej. Jeżeli woda pochodzi z innych z
ródeł,
powinna być wcześniej przebadana pod względem zawartości związków organicznych.
Podział badań laboratoryjnych:
1. Badania pełne-obejmują badania wszystkich cech fizycznych, chemicznych i
wytrzymałości cementu.
2. Badania skrócone-badania cech fizycznych i wytrzymałości cementu.
3. Badania doraz
ne-bada się wybraną cechę cementu. Najczęściej jest to czas wiązania
cementu i wytrzymałość.
OPIS BADAC

Oznaczanie wytrzymałości cementu.
1. Wykonanie i przechowywanie próbek
2. Badanie wytrzymałości na zginanie(aparat Michaelisa)
3. Badanie wytrzymałości na ściskanie (prasa).
Ad.1
·ð SprzÄ™t potrzebny do badaÅ„:
- mieszarka do zapraw
- forma trójdzielna do beleczek (4x4x16cm)
- wstrzÄ…sarka laboratoryjna
- wanna z pokrywÄ… i rusztem (z wodÄ…)
Rys. Misa i mieszadło; wymiary w milimetrach
SporzÄ…dzenie zaprawy normowej (450g cementu, 1350g piasku normowego, 225g wody)
Badanie plastyczności zaprawy
Wykonanie beleczek.
Przechowywanie form z beleczkami trwa 24godz. Po rozformowaniu beleczki należy opisać i
przechowywać w aż do terminu badania, zanurzone w wodzie. Termin badania 1,3,7,28,90 dni
przyjmuje się w zależności od przeznaczenia cementu.
8
Opracowała: Marzena Kurpińska
Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
Ad.2
Wytrzymałość na zginanie bada się za pomocą aparatu Michaelisa. Zasada działania
aparatu polega na obciążeniu beleczki (4x4x16cm) siłą skupioną, przyłożoną w środku
rozpiętości beleczki. Siła ta wywołana jest przez śrut , sypiący się ze zbiornika do naczynia
wiszÄ…cego na ramieniu dz
wigni. Przekładnie dz
wigni 1/5 i 1/10 zamieniają ciężar naczynia ze
śrutem (P) na siłę łamiącą beleczkę (P ).
Badanie polega na wyjęciu beleczek z wody, powierzchniowym osuszeniu, umieszczeniu na
podporach aparatu, zawieszeniu naczynia na ramieniu dzwigni i otwarciu dopływu śrutu.
Równomierny strumień śrutu obciąża stopniowo beleczkę, aż do jej złamania. Z chwilą
złamania beleczki naczynie ze śrutem (o łącznej masie P) spada i zamyka dalszy dopływ
śrutu. P
3 10 3
8 8
Schemat obciążenia beleczki.
Wytrzymałość na zginanie oblicza się ze wzoru: Rzg=1,17 *P
(P  ciężar naczynia ze śrutem w [kg])
Ad.3
Badanie wytrzymałości na ściskanie wykonuje się na prasie hydraulicznej na połówkach
beleczek złamanych wcześniej w aparacie Michaelisa. Podczas badania połówkę beleczki
umieszcza się na płytce dociskowej (4x6,5cm) i obciąża siłą ściskającą P aż do zniszczenia
próbki,
Wynik oblicza się jako iloraz siły niszczącej próbkę (P) z manometru prasy (kN) i powierzchni
próbki F=0,0025m2
Rc = P/ F [MPa]
Zarówno wytrzymałość na zginanie jak i na ściskanie można badać, w zależności od potrzeb,
w następujących terminach: 2,7 i 28 dniach. 28-dniowa wytrzymałość na ściskanie pozwala
przypisać badanemu cementowi jego podstawową cechę : klasę cementu
Oznaczanie normalnej konsystencji i czasu wiÄ…zania.
Badanie warunków wiązania cementu składa się z dwóch części: wstępnej, w której metodą
prób określa się skład zaczynu normowego, oraz zasadniczej, w której określa się początek
i koniec wiÄ…zania cementu,
Sprzęt wykorzystywany w obu częściach to; mieszarka, waga, aparat Vicata wraz z płytką
szklaną i ebonitowym pierścieniem o wysokości 40mm.
Aparat Vicata składa się z podstawy i ruchomego trzonu wraz ze wskazówką dającą odczyt na
skali .
W dolnej części trzonu umocowuje się wymienną końcówkę w postaci stalowej igły lub bolca
o takiej samej długości co igła. Ponieważ masa części ruchomej aparatu (trzon+wymienna
końcówka) ma być stała, w przypadku stosowania igły w górnej części trzonu należy umieścić
dodatkowy ciężarek. Przed przystąpieniem do badania należy aparat wyzerować poprzez
doprowadzenie trzonu z bolcem do zetknięcia się z powierzchnią szklanej płytki i ustawienie
wskazówki w poz.  0 .
9
Opracowała: Marzena Kurpińska
Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
Rys. Aparat Vicata
Oznaczanie normalnej konsystencji.
W tej części badania wymienną końcówkę stanowi bolec. Badanie polega na doświadczalnym
(metodą prób) ustaleniu receptury zaczynu normowego. W pierwszej próbie należy do miski
mieszarki wlać ok. 130g wody, następnie wsypać 500g cementu i uruchomić mieszadło na 1
minutę z małą prędkością. Jeżeli po 1 min. Okaże się że zaczyn jest zbyt gęsty, należy dodać
odmierzoną ilość wody, przełączyć mieszadło na dużą prędkość i mieszać ponownie przez
minutę. Po zatrzymaniu mieszarki zaczyn należy umieścić w pierścieniu ustawionym na
szklanej płytce, usunąć pęcherzyki powietrza (poprzez parokrotne wstrząśnięcie o krawędz

stołu), wyrównać powierzchnię i ustawić współśrodkowo pod bolcem aparatu. Następnie
doprowadza się do zetknięcia bolca z powierzchnią zaczynu i swobodnie opuszcza część
ruchomą aparatu w zaczyn. Po 30 sek. należy dokonać na skali odczytu głębokości wniknięcia
bolca.
Wartość pomiarową , stanowiącą odległość pomiędzy dolnym końcem bolca i płytką szklaną,
oraz zawartość wody w zaczynie cementowym, wyrażona w procentach w odniesieniu do
masy cementu, podać w sprawozdaniu z badań.
10
Opracowała: Marzena Kurpińska
Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
Zaczyn ma normalnÄ… konsystencjÄ™, jeżeli bolec zatrzyma siÄ™ na wysokoÅ›ci 5¸ð7 mm
ponad poziomem szklanej płytki.
Opisane postępowanie należy powtarzać aż do uzyskania pożądanego zagłębienia bolca.
Oznaczanie czasu wiÄ…zania.
W badaniu tym wymienną końcówką jest igła. W górnej części trzonu należy umieścić
dodatkowy ciężarek. Badanie polega na sporządzeniu zaczynu o normalnej konsystencji, tj. o
recepturze ustalonej wcześniej metodą prób, a następnie wypełnieniu pierścienia w sposób
opisany w poprzednim punkcie. Wypełniony pierścień należy ustawić centrycznie pod igłą
aparatu Vicata, doprowadzić do zetknięcia trzonu z igłą z powierzchnią zaczynu, a następnie
swobodnie opuścić część ruchomą aparatu w zaczyn.
W celu oznaczenia czasu wiązania igłę należy zanurzać w różnych miejscach zaczynu nie
rzadziej niż co 10 minut w odległościach między zagłębieniami igły ok. 1cm . Początkowo
igła, o przekroju poprzecznym znacznie mniejszym niż bolec, będzie dochodzić do poziomu
szklanej płytki, póz
niej  w miarę upływu czasu  będzie zatrzymywać się coraz wyżej nad
płytką.
Czas zerowy- wsypanie cementu do wody
Za początek wiązania przyjmuje się czas po którym igła zanurzana w zaczyn zatrzyma się
3¸ð5 mm nad powierzchniÄ… szklanej pÅ‚ytki.
Za koniec wiązania przyjmuje się czas, po którym igła zanurzy się w zaczyn na głębokość
nie większą niż 0,5mm.
Przykład:
Jeśli zaczyn sporządzono o godz. 10:00 (wsypanie cementu do wody), początek wiązania
stwierdzono o godz. 13:10, a koniec wiÄ…zania o 19:40, to poczÄ…tek wiÄ…zania badanego
cementu nastąpił po 3 godz i 10 minutach., koniec wiązania po 9 godz. i 40 min. Wynik ten
należy odnieść do wymagań normowych właściwych badanemu cementowi.
Badania zmian objętości
- badanie skurczu
- badanie pęcznienia: metoda Le Chateliera
Badanie skurczu
Skurcz jest zjawiskiem technologicznym prowadzącym do zmniejszenia w czasie objętości
ciała próbnego. Skurcz cementu bada się na beleczkach (4x4x16cm) wykonanych z zaprawy
normowej. Beleczki te zaopatrzone są w bolce umożliwiające pomiar ich długości. Jedyną
różnicę w usprzętowieniu stanowi fakt, że płyty czołowe form trójdzielnych muszą mieć otwory,
w których, za pomocą plasteliny, osadza się metalowe czopy.
Warunki przechowywania beleczek:
- 2 pierwsze doby beleczki przechowuje siÄ™ w formach w pomieszczeniu o wysokiej
wilgotności względnej powietrza min. 98%
- po rozformowaniu  przez 5 dni zanurzone w wodzie
- po 7 dniach od wykonania wyjmuje siÄ™ beleczki z wody, powierzchniowo osusza i za
pomocą aparatu Graf-Kaufmana wykonuje się pierwszy pomiar ich długości (l1)
- następnie umieszcza się je w szczelnie zamkniętej wannie, w której-pod rusztem, na
którym spoczywają beleczki- znajduje się przesycony roztwór węglanu potasowego
- w kolejnych terminach badania (w zależności od wymagań  np. po 28 lub 180 dniach)
wykonuje się kolejne pomiary długości beleczek (ln).
Wielkość skurczu oblicza się z następującego wzoru:
Sn=[(l1-ln)/160]*1000 [mm/m]
gdzie 160  długość beleczki wzorcowej w [mm]
11
Opracowała: Marzena Kurpińska
Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiÅš, rok II, semestr 4
Oznaczanie pęcznienia.
Metoda Le Chateliera.
W oznaczaniu wykorzystuje się pierścień ze sprężystej taśmy blaszanej ze stopu miedziowo-
cynkowego i zgodne z wymiarami normowymi (rys.).
Sprawdzenie sprężystości pierścienia: spręzystość pierścienia powinna być tak duża, aby pod
wpływem masy 300g umocowanej na jednej z igieł, końce rozsunęły się do (15 do 20 mm) bez
trwałego odkształcenia.
Rolę dna i pokrywki pełnią szklane płytki o masie co najmniej 75g. Całość spinana jest klamrą.
W badaniu wykorzystuje się również naczynie służące do kąpieli próbek we wrzącej wodzie.
Wymiary w milimetrach
Rys. Pierścień Le'Chateliera; 1 - szczelina, 2 - płytka szklana
Pierścień Le Chateliera
Oznaczenie rozpoczyna siÄ™ od sporzÄ…dzenia zaczynu o konsystencji normalnej. Zaczynem
tym wypełnia się pierścień LeChateliera i zamyka szklanymi płytkami. Całość na 1 dobę
umieszcza siÄ™ w komorze klimatycznej w temperaturze 20ºÄ…ð1ºC i wilgotnoÅ›ci wzglÄ™dnej min
98%, po czym wykonuje się pierwszy pomiar rozstawu igieł (l1) z dokladnością do 0,5mm. Po
wykonaniu pomiaru pierścień wraz z zaczynem ogrzewa się w łaz
ni wodnej przez 30 min do
temperatury wrzenia wody. W Å‚az
ni wodnej temperatura powinna być utrzymywana przez 3
godziny. Po wyjęciu z wody i ostudzeniu wykonuje się drugi pomiar rozstawu igieł (l2). Miarą
pęcznienia jest różnica pomiarów (l2-l1). Dla polskich cementów różnica ta nie może być
mniejsza niż 10 mm.
12
Opracowała: Marzena Kurpińska