WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH UWM
Kierunek
BUDOWNICTWO
Data
02.06.2013
TEMAT ĆWICZEŃ: Badanie właściwości technicznych cementu i ocena klasy cementu
Imię i nazwisko studenta: Damian Drężek
OCENA:

Cement – to hydrauliczne spoiwo mineralne, otrzymywane z surowców mineralnych (margiel lub wapień i glina) wypalonych na klinkier w piecu cementowym a następnie zmielenie otrzymanego spieku z gipsem, spełniającym rolę regulatora czasu wiązania. Stosowany jest do przygotowywania zapraw cementowych, cementowo-wapiennych i betonów. Wykorzystywany jest do łączenia materiałów budowlanych.

W zależności od składu klinkieru, sposobu produkcji, cementy dzielą się na:

cement pucolanowy, (CEM IV)

cement portlandzki,(CEM I) cement portlandzki wieloskładnikowy, (CEM II)

cement hutniczy, (CEM III)

cement wieloskładnikowy, (CEM V)

oraz cementy specjalne, np. cement kwasoodporny (otrzymywany z piasku kwarcowego z aktywną domieszką krzemionkową) – obecnie nie stosowany, cement wiertniczy, ekspansywny.

Ze względu na wytrzymałość na ściskanie znormalizowanych próbek zaprawy po 28 dniach (lub wcześniej 2 i 7 ) rozróżnia się następujące klasy cementu:

32,5 32,5 R 42,5 42,5 R 52,5 52,5 R

R- cement z przyśpieszonym twardnieniem.

Ćwiczenie 1

Badanie powierzchni właściwej cementu

Oznaczenie stopnia rozdrobnienia cementu dokonujemy przez wyznaczenie powierzchni właściwej próbki przy pomocy aparatu Blaine`a. Polega to na pomiarze czasu niezbędnego do przepływu określonej ilości powietrza przez sprasowaną warstwę cementu o danej wielkości porowatości. Jest to metoda porównawcza i dlatego aparat wymaga kalibrowania przy użyciu cementu wzorcowego o znanej powierzchni właściwej.

Po wykalibrowaniu aparatu należy przygotować naważkę cementu: m = q * V * (1 – e) 

Odważoną ilość cementu m wsypujemy do cylindra, prasujemy i umieszczamy w aparacie Blaine`a. Komorę umieszczamy w górnej części manometru, uszczelniając połączenie smarem. Otwieramy kran odcinający i doprowadzamy ciecz manometryczną do najwyższej kreski. Zamykamy kran odcinający i obserwujemy opadanie cieczy. Włączamy stoper, gdy ciecz osiąga drugą kreskę i wyłączamy gdy osiągnie trzecią kreskę na rurce manometru.Wynik badania będzie określał powierzchnię właściwą cementu.

Powierzchnia właściwa przeciętnych cementów wacha się od 3,5 do 4,5 tysiąca cm²/g.

Ćwiczenie 2

Badanie czasu wiązania cementu

Oznaczenie to przeprowadzamy przy użyciu aparatu Vicata z trzonem o powierzchni przekroju 1 cm². Aby wykonać oznaczenie należy wcześniej przygotować zaczyn cementowy składający się z 500 [g] cementu oraz wstępnie przewidywalnej ilości wody w mieszarce normowej (o określonych cyklach mieszania: 140 i 280 obrotów na minutę). Po wymieszaniu składników zaczyn należy przenieść do pierścienia Vicata, ustawionego na szklanej płytce o wymiarach 100x100 mm, następnie usunąć powietrze z zaczynu przez kilkakrotne wstrząśnięcie pierścienia. Pierścień wraz z płytką należy przetrzeć cienką warstwą oleju. Górną warstwę zaczyny wyrównujemy nożem i umieszczamy na podstawie aparatu Vicata tak aby koniec trzonu dotykał powierzchnię zaczynu. Po upływie 4 minut od rozpoczęcia mieszania należy zwolnić trzon i pozwolić mu na swobodne wniknięcie w zaczyn. Badany zaczyn ma normalną konsystencję wtedy, gdy po upływie 30 s od zwolnienia trzonu, zagłębił się on na odległość 6 + 1 [mm]. W przeciwnym wypadku oznaczenie należy powtórzyć zmieniając proporcje wody do cementu.  

W aparacie Vicata bolec zmieniamy na igłę o polu przekroju poprzecznego 1mm². Igłę opuszczamy co 10 minut. Jeżeli zatrzyma się na wysokości 4-8 mm od dna, czas ten przyjmujemy jako początek wiązania. Igłę zamieniamy na igłę ze stopką i badamy czas końca wiązania. Odwracamy formę z badanym materiałem i umieszczamy w aparacie Vicata. Jeśli stopka przestaje zostawiać ślad, czas ten przyjmujemy jako koniec wiązania.

Wyniki przeprowadzonego badania:

Przygotowanie zaczynu normowego:

1 próbka – 500g cementu, 125 cm³ wody destylowanej => konsystencja półsucha>>>>za mało wody

2 próbka – 500g cementu, 160 cm³ wody destylowanej => zaczyn zbyt suchy>>po 30 sekundach –zanurzenie 29mm od dna

3 próbka – 500g cementu, 180 cm³ wody destylowanej =>zanurzenie 3 mm od dna>>>zaczyn dobry

Badanie to przeprowadzamy aż do uzyskania czasu końca wiązania. Dla przeciętnych cementów czas wiązania wynosi mniej niż 10 godzin.

Ćwiczenie 3

Badanie wytrzymałości na ściskanie i zginanie cementowej zaprawy normowej

Przygotowujemy zaprawę normową składającą się z 450g cementu, 225 cm ³ wody destylowanej i 1350g piasku normowego w mieszarce automatycznej według ściśle określonej procedury. Przygotowaną zaprawę umieszczamy w formie trójdzielnej (do połowy) i zagęszczamy przez wstrząsanie (60 uderzeń). Uzupełniamy formę i ponownie zagęszczamy. Po wyrównaniu powierzchni przechowujemy próbki w warunkach wilgotnych ( 90% wilgotności ) przez 24 h. Po tym czasie rozformowujemy bloczki betonowe i umieszczamy w kąpieli wodnej aż do badania.

Wytrzymałość na zginanie:

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

Trzy betonowe bloczki umieszczamy w maszynie do przeprowadzania badania. Wytrzymałość obliczamy za pomocą wzoru:

$$R_{\text{zg}} = \frac{M}{W}$$

Gdzie :

$$M = \frac{1,5 \times F_{f} \times l}{b^{3}}$$

$$W = \frac{a \times b^{2}}{6}$$

b – długość boczna przekroju beleczki, mm;

F_f – obciążenie łamiące na środku beleczki, N;

l – odległość miedzy podporami, mm.

1. szerokość beleczki, mm

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

Wytrzymałość na zginanie

Po badaniu wytrzymałości na zginanie uzyskuje się 6 połówek beleczek, na których bada się wytrzymałość na ściskanie. Beleczki wkłada się pomiędzy płytki stalowe o powierzchni 25 cm² (wg. nowej normy 16) i ściska się w maszynie wytrzymałościowej do zniszczenia.

F ci = P / F = P / 0,0025 m² Uzyskuje się 6 wyników dla których liczy się średnią f_cm i odchylenie %.Dopuszcza się odchylenie 1 wyniku różniącego się od średniej o 10%, który należy odrzucić, a z pozostałych wyliczyć średnią.Klasa cementu może być co najwyżej równa lub na ogół niższa od uzyskanej średniej.

Tabela przedstawia wyniki przeprowadzonych badań na ściskanie i zginanie.

Nr próbki	Zginanie	Ściskanie
	Siła [kN]	Wytrzymałość [MPa]	Siła [kN]
1	2,67	6,26	54,15
			58,27
2	2,928	6,86	54,75
			52,75
3	2,77	6,51	58,4
			56,61
Śr.=6,54

Wnioski:

Wyniki badań które przeprowadziliśmy nie przekroczyłył 10%, przez co stwierdzamy wyniki za poprawne. Badany przez nas cement zaliczamy do klasy 32,5.Wynik jaki uzyskaliśmy dzięki badaniom jest zbliżony do wytrzymałości klasy cementu który badaliśmy. Po za tym udowodniliśmy iż wytrzymałość na ściskanie jest dużo większa od wytrzymałości na zginanie badanego przez nas materiału.

Bibliografia:

-notatki z ćwiczeń

-E.Szymański, Materiały budowlane

- http://www.zan.krakow.pl/av.html-aparat Vickata