Politechnika Warszawska - Wydział Inżynierii Lądowej Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych
Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu Materiały Budowlane
Temat: Badania spoiw cementowych
Nr ćwiczenia: 2	Data wykonania ćwiczenia: 15.10.2008r
Zespół nr 1: 1) Pękała Anna 2) Pawłowska Edyta 3) Fiuczek Łukasz 4) Rochala Daniel	Rodzaj studiów: DZIENNE	Prowadzący: mgr inż. Anna Chudan
		Grupa 4/1	Semestr 3	Ocena:

Spis treści:

1. Przedmiot badania

2. Charakterystyka przedmiotu

3. Informacje ogólne:

1. Rodzaje cementów

2. Klasy cementów

3. Otrzymywanie cementu

4. Przeprowadzone badania

1. Wyznaczanie konsystencji normalnej zaczynu

2. Czas wiązania

1. Początek wiązania

2. Koniec wiązania

3. Stałość objętości

4. Cechy wytrzymałościowe

1. Wytrzymałość na zginanie

2. Wytrzymałość na ściskanie

5. Przykłady innych badań

6. Wyniki i ocena przeprowadzonych badań oraz wymagania normowe tych oznaczeń

.

1.Przedmiot badania :

Przedmiotem badania jest cement CEM I o klasie wytrzymałości 32,5R

2.Charakterystyka przedmiotu:

Jest to cement portlandzki o dużej zawartości klinkieru portlandzkiego (95% - 100% udziału w procentach masy). Badany materiał klasyfikuje się w klasie wytrzymałości 32,5R. Badania przeprowadza się Zgodnie z normą PN-EN 197-1 ”Cementy powszechnego użytku”

3.Informacje ogólne:

1. Rodzaje cementu:

1. CEM I - Cement portlandzki o dużej zawartości klinkieru (95 - 100).

2. CEM II - (Cement portlandzki żużlowy, krzemionkowy, pucolanowy, popiołowy, łupkowy, wapienny, wieloskładnikowy. Jest to cement o różnej zawartości klinkieru i dodatków.

3. CEM III - Cement hutniczy (z dużą zawartością żużlu wielkopiecowego).

4. CEM IV - Cement pucolanowy.

5. CEM V - Cement wieloskładnikowy.

2. Wyróżnia się 6 klas cementów ze względu na wytrzymałość na ściskanie normowej i wczesnej wytrzymałości. Symbol R - jest wyróżnikiem dla cementów o wysokiej wczesnej wytrzymałości i N - dla normalnej wczesnej wytrzymałości.

1. 32,5N

2. 32,5R

3. 42,5N

4. 42,5R

5. 52,5N

6. 52,5R

3. Cement wytwarza się z Klinkieru cementowego i innych dodatków takich jak kamień gipsowy, żużel wielkopiecowy, pył krzemionkowy, puculany, popiół lotny, wapień. Klinkier poddaje się mieleniu a następnie wypala się go w temperaturze 1450^oC

4.Przeprowadzone badania:

1. Wyznaczanie konsystencji normalnej zaczynu:

Pomiaru konsystencji zaczynu dokonuje się w aparacie Vicata z bolcem (wymiary bolca: wysokość 50 mm ± 1mm i średnica 10 mm ± 0,05mm) Wszystkie części ruchome powinny łącznie ważyć 300g. Zaczyn przygotowuje się z 500g cementu i z założonej ilości wody np.125g . Cement i wodę w mieszarce którą uruchamia się na wolnych obrotach przez 90 sekund. Po tym czasie należy przerwać mieszanie na 15s i w tym czasie należy zabrać zaczyn przyczepiony do ścianek naczynia i dołączyć do zaczynu po czym należy mieszać jeszcze przez 90 min na wolnych obrotach, tak, że całkowity czas miesznia wynosi 3min.. Natychmiast po wyjęciu zaczyn należy umieścić w pierścieniu Vicata pod którym znajduje się wcześniej umieszczona natłuszczona płytka szklana. Nadmiar mieszaniny należy zebrać ostrożnie nożem tak aby utworzyć gładką powierzchnię. Próbkę umieścić w wcześniej wyzerowanym aparacie Vicata. Po ustawieniu bolca na powierzchni zaczynu należy go zwolnić. Czas od zmieszania cementu z wodą do wykonania próby nie może być większy niż 4 minuty. Według normy PN-EN-196-3:2005 odległość między bolcem i płytka szklana powinna wynosić 6 ± 2mm, by uzyskać konsystencję normową.

2. Badanie czasu wiązania cementu.

I. Początek wiązania

Początek wiązania bada się w aparacie Vicata z igłą. (wymiary: walec o wysokości 50 mm ± 1mm i średnicy 1,13 mm ± 0,05mm) Masa części ruchomych powinna wynosić 300g. Zaczyn o konsystencji normalnej należy umieścić w pierścieniu Vicata. i wygładzić nożem. Próbkę umieścić w aparacie. Następnie ustawić igłę na powierzchni zaczynu, zwolnić i odczytać odległość od powierzchni płytki. Czynność tą powtarzać przez ustalone odstępy czasu np. 10 min.. Nakłucia muszą być dokonywane w miejscach oddalonych 10 mm od brzegów pierścienia i wcześniejszych nakłuć. Zgodnie z normą PN-EN-196-3:2005 za początek wiązania cementu uznaje się czas, który upłynął od momentu wsypania cementu do mieszarki do chwili, gdy odległość igły od płytki szklanej wyniesie 4± 1mm. Wyniki badania podaje się z dokładnością do 5min jako czas mierzony od chwili dolania wody do cementu.

II. Koniec wiązania

Badanie końca wiązania dokonuje się na tej samej próbce użytej do badania początku wiązania z tym że teraz należy ją odwrócić tak aby szersza część pierścienia była skierowana ku górze. Badanie przeprowadza się w aparacie Vicata igłą ze specjalną nasadką. Igłę ze specjalną nasadką umieścić na powierzchni zaczynu i zwolnić. Czynność tą powtarzać przez pewne ustalone odstępy czasu np. 30 min. aż do momentu w którym igła zanurzy się tylko na 0,5 mm co uznaje się za chwilę w którym następuje koniec wiązania. Wynik podaje się w zaokrągleniu do 15 min.

3. Stałość objętości

Badanie przeprowadza się w pierścieniu Le Chateliera. Przyrząd jest wykonany ze stopu miedziowo cynkowego i ma wymiaru jak na rys. nr 1.

Rys.nr 1. Przyrząd Le Chateliera do oznaczania stałości objętości cementu (wymiary w cm ).

Oznaczenie stałości objętości cementu przeprowadza się przy użyciu zaczynu normowego. Zaczyn o konsystencji normowej umieszcza się w pierścieniu de Chateliera z igłami pomiarowymi. Po napełnieniu pierścienia należy całość przechowywać w temp. 20°C i wilgotności względnej powietrza co najmniej 98% przez 24 h. Po upływie 24 h należy zmierzy odległość A między poziomem igieł. Następnie pierścień z zczynem ogrza do temp. wrzenia wody i przetrzymać przez 3 h w tych warunkach. Na zakończenie pierścień należy ochłodzić do temp. 20°C i zmierzyć odległość C. C-A mm jest miarą stałości objętości. Badanie ma ocenić podatność stwardniałego cementu na rozszerzanie się pod wpływem hydratację wolnego tlenku wapnia i wolnego tlenku magnezu.

4. Cechy wytrzymałościowe

Do badań wytrzymałościowych należy przygotować odpowiednie beleczki o wymiarach 40mm x 40mm x 160mm. Należy je wykonać w odpowiedni sposób zgodnie z normą PN-EN 196-1. Zaprawa na beleczki wykonywana jest z 450g cementy, 1350g piasku normowego i 225g wody(w/c=0,5).

Wykonanie zaprawy na beleczki

Zaprawę wykonuję się kilku etapowo. Najpierw należy umieścić zaczyn w normowej mieszarce i przez 30 minut mieszać go na małych obrotach. Kolejną czynnością jest dodawanie piasku normowego przez 30 sekund poczym 30 sekund mieszać zaprawę na dużych obrotach. Następnie wstrzymać mieszarkę na 90 sekund i przez pierwsze 15s zebrać zaprawę która przykleiła się do ścianek naczynia i dna misy oraz przenieść ją na środek misy. Mieszać jeszcze przez 60 sekund dużą prędkością.

Formowanie beleczek

Bezpośrednio po przyrządzeniu zaprawy włożyć pierwszą warstwę zaprawy do formy umieszczonej na normowej wstrząsarce i zagęścić 60 wstrząsami i nałożyć kolejną warstwę i zagęścić 60 wstrząsami. Nadmiar zaczynu usunąć wyrównując beleczki.

Dojrzewanie beleczek

Formę z zaprawą umieścić w pomieszczeniu klimatyzowanym tak aby wilgotne powietrze miało dostęp do każdej strony formy. po 20 - 24 godzinach należy rozformować beleczki. następnie oznaczone beleczki umieścić w wodzie o temperaturze 18^oC - 20^oC na nierdzewnych rusztach w sposób taki aby woda miała swobodny dostęp do wszystkich ścian beleczek. po 28 dniach belki są poddawane próbom wytrzymałościowym

I. Badanie wytrzymałości na zginanie.

Beleczki kolejno są umieszczanie na podporach aparatu do badań i są obciążane pośrodku aż do złamania. Gdy badanie przeprowadza się w aparacie Michaelisa wytrzymałość oblicza się ze wzoru R_zg = 0,0234*P*2. Natomiast gdy wykonuje się je w prasie hydraulicznej według wzoru R_zg = 2,34*P

II. Wytrzymałość na ściskanie

Oznacza się je na połówkach beleczek, stosując nakładki metalowe 4cm x 4cm (F = 16cm²). wytrzymałość na ściskanie wylicza się wykorzystując wzór
. Jeżeli jedna wartość badania różni się o 10% od średniej arytmetycznej sześciu badań to odrzuca się to wartość a średnią liczy z reszty oznaczeń. A gdy po odrzuceniu nadal jest wartość która jest różni się o 10% od średniej z pięciu badań wtedy odrzuca się cały wynik badania.

5.Przykłady innych badań:

Oznaczenie stopnia rozdrobnienia cementu :

Pomiar powierzchni właściwej metodą Blaine'a (przepuszczalności powietrza) polega na zmierzeniu czasu przepływu określonej objętości powietrza przez sprasowaną próbkę cementu. Podstawowym przyrządem służącym do pomiaru jest powierzchniomierz, zwany aparatem Blaine'a. Na podstawie wyników pomiarów przeprowadzonych w sposób opisany w PN-88/B-04300 oblicza się powierzchnię właściwą cementu. Przez pow. właściwą rozumiemy sumaryczną pow. zewnętrzną wszystkich ziaren cementu w masie 1g. Im pow. właściwa jest większa, tym cement jest bardziej rozdrobniony i odwrotnie.

Oznaczenie powierzchni właściwej służy do kontroli równomierności procesu mielenia w zakładzie produkcyjnym.

6.Wyniki i ocena przeprowadzonych badań oraz wymagania normowe tych oznaczeń:

Wyznaczanie konsystencji normalnej zaczynu:

I. Pomiar (wyniki przedstawia tabela nr 1.):

Tab. Nr 1

Wyniki pierwszego pomiaru badania konsystencji normalnej

Skład zaczynu
masa cementu	500 g
masa wody	130 g
w/c	0,26
odległość bolca od płytki szklanej	9 mm
wymagania normy PN-EN-196-3:2005	6 ± 2mm

Wniosek:

Według powyższej normy nie uzyskaliśmy konsystencji normalnej, gdyż bolec aparatu Vicata wbił się w badaną próbkę zbyt płytko. Oznacza to, że przygotowana próbka była zbyt gęsta dlatego też w celu uzyskania konsystencji normowej należało przygotować kolejną próbkę o większym stosunku w/c, czyli zwiększy ilość wody.

II. Pomiar (wyniki przedstawia tabela nr 2.):

Tab. Nr 2

Wyniki drugiego pomiaru badania konsystencji normalnej

Skład zaczynu
masa cementu	500 g
masa wody	131 g
w/c	0,262
odległość bolca od płytki szklanej	5 mm
wymagania normy PN-EN-196-3:2005	6 ± 2mm

Wniosek:

Tym razem przy zawartości wody 26,2% wody w masie cementu bolec zagłębił się na odległość 5mm od płytki szklanej - spełniającą warunki podanej wyżej normy, co wskazuje na to że konsystencja jest normowa.

Początek wiązania:

Dane podane przez prowadzącego zajęcia: Początek wiązania nastąpił po czasie 172 min.

Wniosek: Porównując otrzymany wynik z wymaganiami w tabeli nr3 można stwierdzić, że badany cement spełnia wymagania.

Tab. Nr 3

Wymagania mechaniczne i fizyczne podane jako wartości charakterystyczne

(Norma: PN-EN 197-1:2002)

Klasy	Wytrzymałość na ściskanie MPa				Początek czasu wiązania min	Stałość objętości (rozszerzalność) mm
		Wytrzymałość wczesna		normowa
		2 dni	7 dni	28 dni		≥75	≤10
32,5	-	≥ 16	≥32,5	≤ 52,5
32,5 R	≥10	-
42,5	≥10	-			≥42,5	≤62,5		≥60
42,5 R	≥20	-
52,5	≥20	-			≥52,5	-		≥45
52,5 R	≥20	-

Stałość objętości:

Dane podane przez prowadzącego zajęcia: rozszerzalność wyniosła 4mm.

Wniosek: Badany cement spełnia wymagania normowe przedstawione w tabeli 3.

---