WSTĘP

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.

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 (mąka surowcowa, zaczyn lub szlam) zawierających 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 niniejszą normą.

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 niniejszą normą 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 μm, 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. Łupek palony (T)

Łupek palony, w szczególności łupek palony bitumiczny, wytwarzany jest w specjalnym piecu w temperaturze około 800 ºC. Ze względu na skład materiału naturalnego i procesu wytwarzania, łupek 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, łupek palony wykazuje wyraźne 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 %.

Rozszerzalność (stałość objętości) łupka palonego, badana zgodnie z EN 196-3 z zastosowaniem mieszaniny 30 % masy drobno zmielonego łupka palonego i 70 % masy cementu CEM l zgodnego z niniejszą normą, 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 cząstek zawierających 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 wodą).

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 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 wiązania.

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 bądź 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

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 Początek czasu wiązania

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).

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.

PRZYKŁAD 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

PRZYKŁAD 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

PRZYKŁAD 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

PRZYKŁAD 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

BADANIA CEMENTÓW

Ogólne wymagania dotyczące warunków w jakich wykonuje się badania cementów.

• Temperatura pomieszczenia +20° ± 2°C

• Wilgotność względna powietrza ok.65%

• W przypadku wystąpienia w cemencie grudek, należy przesiać go przez sito o boku oczka 2mm

• Do badań należy używać wody wodociągowej. Jeżeli woda pochodzi z innych źródeł, 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 doraźne-bada się wybraną cechę cementu. Najczęściej jest to czas wiązania cementu i wytrzymałość.

OPIS BADAŃ

Oznaczanie wytrzymałości cementu.

1. Wykonanie i przechowywanie próbek

2. Badanie wytrzymałości na zginanie(aparat Michaelisa)

3. Badanie wytrzymałości na ściskanie (prasa).

Ad.1

• Sprzęt potrzebny do badań:

• mieszarka do zapraw

• forma trójdzielna do beleczek (4x4x16cm)

• wstrząsarka laboratoryjna

• wanna z pokrywą i rusztem (z wodą)

Rys. Misa i mieszadło; wymiary w milimetrach

Sporządzenie 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.

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 wiszącego na ramieniu dźwigni. Przekładnie dźwigni 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

Schemat obciążenia beleczki.

Wytrzymałość na zginanie oblicza się ze wzoru: R_zg=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

R_c = 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 wiązania.

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 wiązania 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”.

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 krawędź 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.

Zaczyn ma normalną konsystencję, jeżeli bolec zatrzyma się na wysokości 5÷7 mm ponad poziomem szklanej płytki.

Opisane postępowanie należy powtarzać aż do uzyskania pożądanego zagłębienia bolca.

Oznaczanie czasu wiązania.

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, później - 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÷5 mm nad powierzchnią szklanej płytki.

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 wiązania o 19:40, to początek wiązania 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 się 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 się 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]

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 się od sporządzenia zaczynu o konsystencji normalnej. Zaczynem tym wypełnia się pierścień LeChateliera i zamyka szklanymi płytkami. Całość na 1 dobę umieszcza się w komorze klimatycznej w temperaturze 20º±1ºC i wilgotności względnej 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 łaźni wodnej przez 30 min do temperatury wrzenia wody. W łaźni 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.

Politechnika Gdańska Laboratorium z Technologii Betonu

Katedra Konstrukcji Betonowych i Technologii Betonu WILiŚ, rok II, semestr 4

7

Opracowała: Marzena Kurpińska

---