Dziennik praktyki przemysłowej w Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Opolu

21 lipca 2014 r :

Zapoznanie z zasadami pracy w laboratorium inżynierii materiałowej (m.in. odpowiednia temperatura ,a także wilgotność powietrza w pomieszczeniach laboratoryjnych).

Zapoznanie z techniką zginania (automatycznego oraz manualnego) oraz ściskania próbek.

Pierwszym zadaniem było zbadanie wytrzymałości na ściskanie gotowych próbek cementu (o wieku 90 dni) na prasie 2 kolumnowej. Na podstawie uzyskanej wartości siły [kN] dobierano z odpowiedniej tabeli wytrzymałość w [MPa]. Podczas badania przestrzegano pewnych procedur: pamiętano o tym aby ściskające powierzchnie były regularnie oczyszczane. Następie wykonano podobne badanie oraz pomiar zginania kształtek na 4 kolumnowej prasie do zginania i ściskania. Program tajże pracy generował wykres zależności obciążenia [kN] od czasu [s]. Wszystkie 3 rodzaje kształtek zginano po 1 razie oraz ściskano po 2 razy. Zadanie laboratoryjne było wykonywane zgodnie z normą PN-EN 196-1 która mówi między innymi o tym iż próbki muszą być kodowane oraz przechowywane w odpowiednich warunkach – wody o temperaturze 20 ± 1 ^oC. Bloczki poddawane obu wymienionym operacjom posiadają wymiary 40 mm x 40 mm x 160 mm i są przechowywane przez 24 h wilgotnym otoczeniu ,a po rozformowaniu pod wodą do osiągnięcia odpowiedniej wytrzymałości. Wiek po którym bada się próbki wynosi 2 godziny, 2 dni, 7dni, 28 dni, 56 dni oraz 90 dni. Wilgotność względna przy przechowywaniu beleczek wynosi co najmniej 90%.

Kolejnym etapem naszej pracy była wizyta w Strzelcach Opolskich celem pobrania próbek do badań laboratoryjnych.

Ostatnim etapem było przygotowanie kształtek do pomiaru wskaźnika aktywności pucolanowej.

Wskaźnik aktywności pucolanowej wg normy PN-EN 196-1 to stosunek w procentach, wytrzymałości na ściskanie beleczek ze znormalizowanej zaprawy, wykonanych z użyciem mieszaniny 75% masy cementu porównawczego i 25% masy popiołu lotnego ,do wytrzymałości na ściskanie badanych beleczek ze znormalizowanej zaprawy ,będących w tym samym wieku ,wykonanych z użyciem 100% cementu porównawczego.

Wskaźnik ten mówi nam o obniżeniu cementu na rzecz popiołu. Dzięki niemu stwierdzamy jak bardzo przydatny lub nieprzydatny jest dany cement, a obliczamy z następującej proporcji (obliczenie przykładowe):

100% --------------------------- > 51,3 [MPa]

X --------------------------- > 42,7 [MPa]

gdzie wartość 51,3 [MPa] odnosi się do cementu porównawczego, a więc gdy:

• x < 75 % cement słabej jakości

• x > 75 % cement dobrej jakości

• x > 100 % cement bardzo wysokiej jakości

Podczas obliczania tegoż składnika przygotowujemy próbkę o następującym składzie: 75 % cementu i 25 % popiołu – w naszym przypadku w przeliczeniu na udziały masowe: 337,5 g cementu oraz 112,5 g popiołu. Przygotowano 2 takie same próbki ,a składniki dobrano na podstawie zlecenia wykonania badania. Przygotowane mieszaniny badano pojedynczo w pierwszej kolejności przesypując je do wilgotnego pojemnika i zalewając odstaną wodą. Mieszano (automatycznie) dwukrotnie z dodatkiem piasku niemieckiego – w pierwszej kolejności przy obrotach mieszadła rzędu 140 obr/min po czym nastąpiła przerwa technologiczna o długości 90 s mająca na celu korektę mieszania. Następnie mieszano z prędkością 285 obr/min. Formowanie kształtek miało miejsce w naoliwionych formach w 2 warstwach. Dla każdej warstwy w celu nadania odpowiedniego kształtu urządzenie (Wstrząsarka) generowało po 60 uderzeń na minutę. Kolejnym etapem było usunięcie nadmiaru materiału i wstawieniu surowych próbek do szafy o odpowiedniej temperaturze i wilgotności które to parametry opisuje norma PN-EN 196-1. Końcowym etapem było opisanie próby w sprawozdaniu i kalendarzu. Norma dla popiołu to PN-EN 450-1.

22 lipca 2014 r :

Kurs BHP z zakresu sprzętu laboratoryjnego, ogólnych zasad udzielania pierwszej pomocy, stanowiska pracy oraz ogólnych zasad przeciwpożarowych.

Ściskanie bloczków betonowych na prasie 4 kolumnowej i generowanie wykresów zależności obciążenia [kN] od czasu [s] na podstawie normy PN-EN 12390-3.

Zapoznanie z metodą najbardziej efektywnego usuwania gotowych kształtek z formy oraz sposobami jej oczyszczania ,a następnie praktyczne ćwiczenie tegoż zagadnienia.

Sprawdzenie dotychczas nabytej wiedzy poprzez wykonanie 36 kształtek cementu z dodatkiem popiołu z elektrowni pod nadzorem prowadzącego.

Wyznaczenie czasu wiązania zaprawy wykonanej z cementu niemieckiego i popiołu z elektrowni – sumaryczna masa to 400g. Do pomiaru tegoż parametru użyto aparatu Vicata. Należało zmierzyć początek i koniec czasu wiązania. Aby osiągnąć zamierzony efekt należało dobrać odpowiednią ilość wody. Celem uzyskania poprawnego wyniku wskaźnik musiał wychylić się o 6 ± 2 mm. Próba użyta do określenia czasu wiązania znajdowała się przez ok. 2 h w wodzie.

23 lipca 2014 r :

Ciąg dalszy badania wytrzymałości na ściskanie dla betonu wg normy PN-EN 12390-3.

Rozformowanie wcześniej przygotowanych 36 kształtek mieszanki popiołu z cementem w stosunku masowym 1:3. Ze względu na awarię wentylatora próbki należało przenieść do osobnych zbiorników z wodą albowiem woda w laboratorium przekroczyła o ponad 3 ^oC wartość znormalizowaną. Ciecz użyta do tychże kształtek musiała być wodą z tzw. zaczynem.

Ostatnim etapem było przygotowanie kolejnych 24 kształtek wykonanych z różnych rodzajów substratów jednak zawsze w stosunku masowym cementu do popiołu równym 3:1.

Przydatną informacją uzyskaną pod koniec pracy było to iż próbki np. popiołu są przechowywane w laboratorium 3 miesiące ,a następnie usuwane.

24 lipca 2014 r :

Obserwacja powstawania zaczynów cementu glinowego o temperaturze pracy do 1700 ^oC o barwie białej.

Rozformowanie 24 kształtek cementu z popiołem. Błędy z pomiaru wytrzymałości na ściskanie mogą wynikać z faktu iż kształtki betonowe pozyskane z terenu budowy nie są odpowiednio przechowywane przez pierwsze 2 dni – w naszym przypadku zamiast w temperaturze ok. 20 ^oC były one narażone na temperaturę >30 ^oC.

Obserwacja wyznaczania gęstości wg instrukcji badawczej oznaczania gęstości ziaren popiołu lotnego ,która jest załącznikiem normy PN-EN 196-6:2011. Gęstość ziaren popiołu lotnego oznaczono przy użyciu piknometru cieczowego i nafty o znanej gęstości.

Obserwacja przygotowywania próbki do badania promieniotwórczości naturalnej kamienia wapiennego wg. poradnika ITB 455/2010. Mas próbki do badania powinna wynosić 2500 g – nasza była zbliżona gdyż miała 2318 g. Uziarnienie wyniosło <5mm. Badane składniki to stężenia potasu, radu i toru wyrażone w $\left\lbrack \frac{\text{Bq}}{\text{kg}} \right\rbrack$. Przed przystąpieniem do pomiaru należy uszczelnić pojemnik z badaną próbką przed stratą radonu która zaburzyłaby odczyt. Próbkę przed pomiarem przetrzymuje się 14 dni. W trakcie pomiaru otrzymujemy wykres w formie dyfraktogramu zależności liczby zderzeń od energii. Jednostkowy pomiar wynosi 2000s ,a wykonuje się ich 12 tak więc całkowity czas pomiary wynosi 24000 s. Następnie zliczamy impulsy, szumy i odejmujemy tło. Poza stężeniami poszczególnych składników mierzymy również wskaźniki f₁ i f₂ ,które są przydatne w budownictwie.

Zapoznanie się z teorią dotyczącą pielęgnacji próbek oraz normą PN-EN 196-1. Zapoznanie się z działaniem łamacza do kruszywa. Zaobserwowanie przykładowego granulatora oraz młyna kulowego.

25 lipca 2014 r :

Pomiar czasu wiązania – wykazanie niemożliwości napełnienia pierścienia za jednym razem ,należy robić to dwukrotnie który to fakt nie jest zamieszczony w normie PN-EN 196-3 + A1 dotyczącej tegoż zagadnienia. Pierścień z materiałem należy umieścić wodzie po pewnym czasie od przygotowania by nie doszło do zmian na powierzchni. Powyższa norma mówi ,iż należy robić 2 próby jednak w praktyce nie ma na to czasu.

Zasada metody pomiaru czasu wiązania opiera się na obserwacji zagłębienia igły do określonej głębokości (6 ± 2 mm) ,w zaczynie cementowym. Laboratoryjne warunki do przeprowadzenia pomiaru to T = 20 ± 2 ^oC, wilgotność względna ≥ 50%. Nie powinno się umieszczać próbki w wodzie ,a wilgotnej szafie.

Zapoznanie z automatem do pomiaru czasu wiązania. Mimo wysokiego standardu i jakości jaką prezentuje urządzenie wymienione powyżej jest ona raczej pomocnicze albowiem ogromny problem stanowi ustawienie odpowiednich parametrów pracy.

Wyznaczanie powierzchni cementu wg normy PN-EN 196-6 oraz zapoznanie z metodą pomiaru miałkości ,zasadami ważenia na wadze analitycznej jak i praktyczne odważanie naważek materiałów sypkich.

28 lipca 2014 r :

Zapoznanie z metodą wyszukiwania poszczególnych próbek w zbiorze innych.

Przygotowywanie 3 próbek do badania zawartości chromu (kationu chromu VI – Cr⁶⁺) .W tym celu do odpowiedniej masy mieszaniny cementu z popiołem dodaje się wodę destylowaną. Cement do tegoż badania musi przebywać w worku do 28 dni. Do pomiaru wykorzystywany jest przesącz z powyższej mieszaniny.

Ściskanie bloczków betonowych oraz cementowych o wieku 28 dni na prasie 4 kolumnowej i generowanie wykresów zależności obciążenia [kN] od czasu [s] na podstawie normy PN-EN 12390-3 oraz normy PN-EN 196-1.

Ściskanie bloczków cementowych na prasie 2 kolumnowej i obserwacja wypełniania formularzy z wynikami oraz zasadami ich obliczania.

Zapoznanie się z teorią dotyczącą wpływu temperatury na właściwości betonów.

29 lipca 2014 r :

Ściskanie bloczków betonowych oraz cementowych o wieku 28 dni na prasie 4 kolumnowej i generowanie wykresów zależności obciążenia [kN] od czasu [s] na podstawie normy PN-EN 12390-3 oraz normy PN-EN 196-1.

Wykonanie 39 kształtek mieszanki popiołu z cementem w stosunku masowym 1:3.

30 lipca 2014 r :

Rozformowanie wcześniej przygotowanych 39 kształtek oraz obserwacja ściskania bloczków cementowych na prasie 4 kolumnowej o wieku 28 dni.

Zapoznanie się z teorią i obserwacja badań betonu. Dodatkami do betonu są najczęściej: żużel, popiół lub pył krzemionkowy. Przed samymi badaniami wykonuje się beton wzorcowy który służy jako wzorzec wartości fizykochemicznych. Naczynia do wykonywania badań powinny być zwilżone aby zmniejszyć przyczepność betonu do ścianek ich naczyń. Metoda badania betonu obserwowana przez nas była metodą opadu stożka. Służy ona do badania konsystencji betonów towarowych. Naczyniami do badań są oczywiście metalowy stożek oraz podkładka wykonana z tego samego materiału. Kiedy stożek jest uzupełniany należy ubijać każdą warstwę 25 razy metalowym prętem. Parametrami badanymi obserwowanymi przez nas były również gęstość oraz zawartość powietrza. W przygotowanej próbie poprzez uderzanie młotkiem po ściankach naczynie usuwa się nadmiar powietrza. Należy również zapewnić szczelność naczynia pomiarowego. Kiedy spełnimy te wymagania czekamy 30-40 sekund na wynik który jest procentową zwartością powietrza w próbie. Następnie próbę należy wyrzucić. Badane na prasie próbki betonu nie przechowuje się tak jak cementowych w pomieszczeniu o wysokiej wilgotności ,a czeka na ich stwardnienie i wstawia do wody na odpowiednio długi okres czasu. Kształtki cementowe zaś wstawiane są do pomieszczenia klimatycznego celem zajścia procesów hydratacji.

Przykładowe oznaczenie betonu: C25/30 S3 XO. Poszczególne numery oznaczają:

• C – wytrzymałość [MPa] na ściskanie dla 25 – walców, 30 – kostek

• S3 – klasa gęstości

• XO – klasa ekspozycji

Do badań przygotowano również beton składający się z następujących

komponentów:

• BS – cement portlandzki żużlowy o zawartości 20-35% granulowanego żużla wielkopiecowego.

• Popiół lotny – pochodzący z odpylania spalin w elektrowniach węglowych. Najlepszy popiół to popiół z węgla kamiennego. Służy do upłynniania mieszanki.

• Pył krzemionkowy – pochodzący z produkcji żelazokrzemu. W tym procesie krzemionka paruje i jest wyłapywania na filtrach. Jego rola to przyśpieszanie hydratacji oraz zwiększenie zawartości CSH.

• Plastyfikator – służy do uplastycznienia mieszanki. Upłynniający powoduje zwiększenie lepkości. Redukuje również ilość wody oraz polepsza jakość betonów. Kiedy jego stężenie jest małe nie musimy dbać o dużą dokładność jego odmierzania

• Kruszywo którym jest żwir

• Piasek

Po dodaniu dodatku chemicznego zawartość powietrza w betonie spadła.

31 lipca 2014 r :

Ściskanie bloczków betonowych oraz cementowych o wieku 28 dni na prasie 4 kolumnowej i generowanie wykresów zależności obciążenia [kN] od czasu [s] na podstawie normy PN-EN 12390-3 oraz normy PN-EN 196-1.

Na każdym sprzęcie laboratoryjnym znajdują się 2 numery – jeden na zielonym pasku, drugi na żółtym. Zielony numer oznacza numer zakładu, żółty zaś jest normą dopuszczenia.

Zapoznanie ze zautomatyzowanym systemem mieszarki do mieszania mieszanin cementu z popiołem. Wstrząsarka o której była moa wcześniej może powodować przesunięcie rzadkiego materiału w jedno miejsce i tworzenie nieregularności, które skutkują zwiększeniem lub zmniejszeniem wytrzymałości na ściskanie.

Rozformowanie 24 kształtek oraz zapoznanie się z zasadą działania oraz czyszczenia młynka pierścieniowego. Czyszczenie polega na wsypaniu do młynka piasku o małej średnicy, włączenie go ,a następnie usunięciu piasku przez polerowanie ściereczką. Przygotowane w takim młynie próby mają wagę do 100 g. Posiada bardzo szeroki zakres zastosowań – nie może być stosowany do mielenia żelaza. Materiał umieszczany w takim młynku musi być suchy.

Wyznaczanie gęstości nasypowej wg normy PN-EN 1097-3:2000. Do badania tejże wartości fizykochemicznej należy sporządzić 3 próbki ,które następnie są poddawane suszeniu temperaturze 105 ± 5 ^oC. Stosuje się nadmiar materiału tj. od 120% do 150%. Gęstość w stanie suchym liczymy ze wzoru:

$$\mathbf{\rho}\mathrm{0}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{m}\mathrm{2}\mathbf{- m}\mathrm{1}}{\mathbf{V}}$$

gdzie:

ρ0 - gęstość nasypowa $\left\lbrack \frac{\text{Mg}}{m\mathrm{3}} \right\rbrack$

m₂ – masa pojemnika i próbki [kg]

m₁ – masa pustego pojemnika [kg]

V – objętość pojemnika [l]

Dla kruszywa o średnicy ziaren do 4 [mm] stosuje się pojemniki o objętości V = 1[l].

1 sierpnia 2014 r :

Zapoznanie się z zasadą wysypywania materiału podczas przygotowania próbki – jego spadek powinien być swobodny i równomierny. Nie należy wstrząsać ani uderzać próbką o podłoże celem regulacji ułożenia materiału. Nadmiar materiału zgarnia się przygotowanym do tego celu prętem.

Ściskanie bloczków betonowych oraz cementowych o wieku 28 dni na prasie 4 kolumnowej i generowanie wykresów zależności obciążenia [kN] od czasu [s] na podstawie normy PN-EN 12390-3 oraz normy PN-EN 196-1.

Obserwacja badania mrozoodporności betonów wg normy PN-B-06250:1998. W badaniu tym przygotowuje się 12 kształtek betonowych o wymiarach 150 x 150 x 150 mm o odpowiednim składzie. 6 z nich zostaje zamrożonych ,a pozostałe są tzw. ,,świadkami’’. Kształtki te ulegają na zmianę zamrożeniu i odmrażaniu do ustalonej temperatury w określonej liczbie cykli która w naszym badaniu wyniosła 150 dni (1 doba = 3,5 cyklu). Kształtki należy zważyć przed schłodzeniem. Po zakończeniu wszystkich cykli należy je odmrozić i ponownie zważyć ,a następnie poddać procesowi ściskania na prasie 4 kolumnowej. W doświadczeniu liczony jest ubytek masy oraz wytrzymałości . Temperatura w której kostki są mrożone wynosi T = - 18 ± 2 ^oC, a temperatura którą osiągają po ogrzaniu T = 18 ± 2 ^oC. Kryterium którym jest ubytek masy nie powinien być mniejszy niż 5%. W doświadczeniu wykonanym przez zespół pracowników laboratorium instytutu dla pierwszych 6 kostek wykazano bardzo wysokie wytrzymałości na ściskanie rzędu 1800 [kN] (typowe badane przez nas kostki miały co najwyżej 800 [kN]), a dla kolejnych zdecydowany spadek wytrzymałości wynoszący do 800 [kN]. Domniemano iż wpływ na to miały siatki spękań powstałe prawie na wszystkich 6 badanych próbach. Kierownik laboratorium wysunął propozycję iż mogło to byś spowodowane zbyt dużą ilością alkalii.

4 sierpnia 2014 r :

Wykonanie 36 kształtek mieszanki popiołu z cementem w stosunku masowym 1:3. W czasie wyrabiania kształtek doszło do awarii pomieszczenia o zadanych wielkościach parametrów – temperatury oraz wilgotności. Mianowicie temperatura która nie powinna przekraczać 21 ^oC osiągnęła aż 34 ^oC co skutkowało tym iż należało natychmiast zaprzestać prac i zbadać przyczynę tegoż faktu. Przygotowano również 3 próby do badań zawartości chromu (kationu chromu VI – Cr⁶⁺).

Obserwacja badania mrozoodporności betonów wg normy PN-B-06250:1998

5 sierpnia 2014 r :

Wykonanie 24 kształtek mieszanki popiołu z cementem w stosunku masowym 1:3.

Obserwacja wyznaczania stałej objętości popiołu lotnego do badań betonu. Naczynie do badania tejże wartości stanowiło metalowy walec bez podstaw rozcięty na boku. Do rozcięcia równolegle do siebie ustawione są 2 ramiona. Do środka walca umieszczamy materiał do badań ,mierzymy odległość między ramionami, umieszczamy w wilgotnym środowisku ,a następnie gotujemy i znów sprawdzamy odległość między ramionami.

Obserwacja wyznaczania czasów wiązania wg normy PN-EN 196-3 + A1: Metody badania cementu. Część 3: Oznaczanie czasów wiązania i stałości objętości

6 sierpnia 2014 r :

Rozformowanie 24 kształtek mieszanki popiołu z cementem w stosunku masowym 1:3.

Zapoznanie się z zasadą przemywania kruszyw – w naszym przypadku bazaltu o uziarnieniu 2-8 [mm] na sicie o wielkości oczek równej 2 [mm] oraz bazaltu o uziarnieniu poniżej 2 [mm]. Zapoznanie z zasadą homogenizacji prób i sprzętem potrzebnym do tegoż procesu.

Wykonanie 24 kształtek mieszanki popiołu z cementem w stosunku masowym 1:3

7 sierpnia 2014 r :

Rozformowanie 24 kształtek mieszanki popiołu z cementem w stosunku masowym 1:3.

Zapoznanie się z zasadą przemywania

SPIS NORM:

• PN-EN 196-1: Metody badania cementu Część 1: Oznaczanie wytrzymałości.

• PN-EN 450-1: Popiół lotny do betonu Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności.

• PN-EN 196-6: Metody badania cementu Część 6: Oznaczanie stopnia zmielenia.

• PN-EN 196-3 + A1: Metody badania cementu. Część 3: Oznaczanie czasów wiązania i stałości objętości.

• PN-EN 1097-3:2000 – Badanie mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw. Oznaczanie gęstości nasypowej i jamistości.

• PN-B-06250:1998 – Badanie odporności betonu na działanie mrozu.

• PN-EN 196-10: Metody badania cementu. Część 10: Oznaczanie w cemencie zawartości chromu (VI) rozpuszczalnego w wodzie.