WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH

KIERDUNEK

BUDOWNICTWO

DATA

04.04.2011

TEMAT ĆWICZEŃ: CEMENT - BADANIA

IMIĘ I NAZWISKO STUDENTA:

Cement

Podstawowy materiał we wszystkich rodzajach budownictwa. Stosowany jest do wykonania zaprawy betonowej, do produkcji betonowych elementów prefabrykowanych, jest spoiwem hydraulicznym; tj. drobno zmielony materiał mineralny mający tę własność, że po zmieszaniu z wodą tworzy zaczyn wiążący i twardniejący w wyniku hydratacji.

1. Podstawowe surowce do otrzymania:

• wapienie

• gliny

• margle

2) w/w wypalone razem dają klinkier portlandzki

3) Cement portlandzki = klinkier + 3 – 5 % gipsu

Skład cementu:

• Składniki główne, których udział w stosunku do sumy wszystkich składników przekracza 5% (klinkier portlandzki)

• Składniki drugorzędne, ich udział w stosunku do sumy wszystkich składników nie przekracza 5%

Klinkier cementu portlandzkiego (5 - 95% masy cementu) powinien składać się w $\frac{2}{3}$ masy z krzemianów wapnia i w $\frac{1}{3}$ z pozostałości zawierających glin i żelazo.

1	Kreda Margiel	53,42% 46,58%
2	Kamień wapienny Iłołupek Mułek żelazonośny	88,67% 10,06% 1,27%
3	Kamień wapienny Iłołupek Mułek żelazonośny	87,23% 5,01% 7,76%

Skład cementu oprócz klinkieru (składniki główne):

• Żużel granulowany wielkopiecowy, materiał o utajonych właściwościach hydraulicznych (wiążących)

• Pucolana naturalna, materiał pochodzenia wulkanicznego lub skał osadowych

• Pucolana przemysłowa

• Popiół lotny krzemiankowy (SiO₂ , Al₂O₃, Fe₂O₃)

• Popiół lotny wapienny (CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃)

• Wapień (CaCO₃)

• Pył krzemiankowy, zawiera krzemionkę bezpostaciową (min. 85%)

• Gips dwuwodny ( CaSO₄∙2H₂O) jest dodawany do cementów podczas mielenia w ilości 2 – 4% jako regulator czasu początku wiązania. Regulacja czasu początku wiązania polega na reakcji gipsu C₃A:

- dwuwodny

- syntetyczny

- fosfogips

- anhydryt

- gipsy odpadowe

Skład mineralogiczny:

• 3CaO∙SiO₂ – alit (C₃S) 30 – 65% wagi całkowitej; krzemian trójwapniowy

• 2CaO∙SiO₂ – belit (C₂S) 15 – 45% wagi całkowitej; krzemian dwuwapniowy

• 3CaO∙Al₂O₃ – (C₃A) 5 – 15% wagi całkowitej; glinian trójwapniowy

• 4CaO∙Al₂O₃∙Fe₂O₃ – braunmileryt (C₄AF) 5 – 15% wagi całkowitej; glino żelazian czterowapniowy

• CaSO₄ – gips surowy (CSH₂) 2 – 5% wagi całkowitej; siarczan wapniowy dwuwodny

Wiązanie:

- zaczyn cementowy = cement + H₂O

- hydratacja cementu

Klasyfikacja

1. Ze względu na rodzaje (w zależności od składu mineralnego i chemicznego):

• CEM I – cement portlandzki

• CEM II – cement portlandzki mieszany

• CEM III – cement hutniczy

• CEM IV – cement pucolanowy

• CEM V – cement wieloskładnikowy

Normy dotyczące cementu:

PN – EN 196 – 1 (Oznaczanie wytrzymałości)

PN – EN 196 – 2 (Analiza chemiczna)

PN – EN 196 – 3 (Czasy wiązania, stałości i objętości)

PN – EN 195 – 5 (Pucolanowość)

PN – EN 196 – 6 (Stopień zmielenia)

PN – EN 196 – 7 (Sposoby pobierania i przygotowywania próbek)

1. Ze względu na klasę (wytrzymałość na ściskanie)

32,5 N 32,5 R

42,5 N 42,5 R

52,5 N 52,5 R

Wymagania

Klasa	Wytrzymałość na ściskanie (MPa)	Czas wiązania	Stałość objętości
	Wczesna	Normowa	Początek
	po 2 dniach	po 7 dniach	po 28 dniach
32,5 N 32,5 R	- ≥10	≥16 -	≥32, 5
42,5 N 42,5 R	≥10 ≥20	- -	≥42, 5
52,5 N 52,5 R	≥20 ≥30	- -	≥52, 5

Wytrzymałość na ściskanie polega na badaniu próbek prostopadłościennych o wymiarach 40 × 40 × 160 mm

Składniki zaprawy normowej:

• Piasek normowy CEN – min. 98% SiO₂

o uziarnieniu:

Wymiar oczka 2,00 1,60 1,00 0,50 0,16 0,08

Pozostałość na sicie 0 7 – 5 35 – 5 65 – 5 87 – 5 99 – 5

• Woda dejonizowana lub destylowana

• Cement

Skład zaprawy normowej:

Piasek normowy CEN 1350g ± 5g

Woda 225g ± 1g

Cement 450g ± 2g

Mieszanie zaprawy normowej:

	Czas	Obr/min
Start	0s	0
Zaczyn	30s	140
Wsypywanie piasku	30s	140
Zaprawa	30s	285
Stop	90s	0
Zaprawa	60s	285

Formowanie beleczek z zaprawy normowej:

• w formach trójdzielnych

• bezpośrednio po wykonaniu zaprawy normowej w dwóch warstwach

• obie warstwy zagęszczone na wstrząsarce po 60 uderzeń

Przechowywanie beleczek:

• przykryć formę płytką szklaną lub innym nieprzepuszczalnym materiałem

• umieścić w komorze wilgotnościowej (wilgotność względna 90%)

• rozformowanie po 24 godzinach (20 min przed badaniem)

• umieścić beleczki w kąpieli wodnej, aż do badania

Wytrzymałość na zginanie

f_b = $\frac{M}{W}$

f_b = $\frac{1,5 \bullet P_{b}\ \bullet d}{h\hat{}3}$

Korzystamy z wkładki, która zapewnia rozłożenie nacisku.

f_c =$\frac{P_{c}}{1600}$ ; [$\frac{N}{\text{mm}^{2}}$ ]

• Wyniki z dokładnością do 0,1 MPa

• Średnia arytmetyczna z 6 pomiarów (po 2 wyniki z każdej z 3 beleczek)

• Jeśli jeden z 6 różni się o więcej niż 10% od średniej należy go odrzucić i obliczyć nową średnią ( jeśli sytuacja się powtórzy badanie trzeba powtórzyć)

Oznaczanie czasów wiązania:

Pomiar czasów wiązania ( początku i końca) wykonuje się na zaczynie o konsystencji normowej przy użyciu aparatu VICATA.

Przygotowanie zaczynu o konsystencji normowej:

• cement 500g

• woda destylowana 125g

Mieszanie w mieszarce automatycznej:

1. Połączenie cementu z wodą (Czas 0s).

2. Mieszanie przez 90s z 185 obr/min.

3. Przerwa 30s.

4. Ponowne Mieszanie przez 90s na niskich obrotach.

Wykonany zaczyn umieścić w pierścieniu VICATA, lekko stukając usunąć nadmiar powietrza. Badanie czasu wiązania wykonuje się zastępując bolec igłą. Igłę opuszcza się co 10 minut( w innych miejscach) i odnotowuje się wysokość na jakiej zatrzyma się po zagłębieniu w zaczynie. Za początek czasu wiązania przyjmuje się Czas, jaki upłynął od czasu zero do czasu, w jakim igła zatrzyma się 6 – 3mm od dna. Natomiast za koniec czasu wiązania przyjmuje się Czas, w którym igła zakończona stopką zagłębi się na 0,5mm w zaczynie.