Metodyki oznaczeń właściwości substancji.

Oznaczenie konsystencji zaprawy w laboratorium.

Badanie polega na określeniu głębokości zanurzania stożka pomiarowego w zaprawie, mierzonej w centymetrach po tworzącej stożka. Oznaczenie przeprowadzone zgodnie w wymaganiami PN-85/B-04500 w załączniku nr.4

Urządzenie pomiarowe składa się ze statywu, stożka zagłębiającego się w zaprawie, wyskalowanej tarczy pomiarowej oraz naczynia stożkowego stanowiącego pojemnik na zaprawę.

Rysunek 2.1.1 – schematy stożka wymiarowego.

Na stojaku przymocowany jest uchwyt ruchomy i uchwyt nieruchomy utrzymujący w stanie położeniu wyskalowaną tarczę pomiarową. W uchwycie ruchomym znajduje się zacisk sprężynowy za pomocą którego można naciskać pręt stożka pomiarowego. W uchwycie umieszczony jest przesuwny pręt i tarcza ze skalą, na której odczytuje się głębokość zanurzenia stożka w badanej zaprawie. Masa stożka wraz ze śrutem stanowiącym obciążenie oraz prętem powinna wynosić 300 ± 2g. Długość tworzącej stożka powinna wynosić 15cm z podziałem co 1cm. Wszystkie części przyrządu pomiarowego powinny być wykonane z metalu nie ulegającego rdzewieniu.

Wykonując oznaczenie należy naczynie pomiarowe zdjąć z przyrządu i napełnić zaprawą w ilości 1dm³, do poziomu linii E. następnie należy lekko wstrząsnąć naczyniem w celu wyrównania powierzchni zaprawy. Po ustawieniu naczynia pomiarowego pod stożkiem przyrządu należy doprowadzić wierzchołek stożka do zetknięcia z powierzchnią zaprawy. Następnie należy opuścić pręt o zetknięcia się z trzonkiem stożka, unieruchomić go za pomocą zacisku i ustawić wskazówkę skali na liczbę 0. Przyciskając zacisk sprężynowy należy zwolnić stożek pomiarowy, który swobodnie zatrzyma się w zaprawie. Po upływie 10 s licząc od chwili zwolnienia stożka należy zaciskiem ponownie unieruchomić stożek, a następnie opuścić pręt skali do zetknięcia się z prętem stożka i odczytać wynik na tarczy pomiarowej z dokładnością do 0,1m. Przy powtórnym oznaczeniu konsystencji należy nałożyć nową porcję zaprawy, ponownie zagęścić, a stożek dokładnie wytrzeć.

Oznaczenie czasu wiązania cementu i stałości objętości:

Badanie polega na określeniu konsystencji normowej cementu oraz czasu wiązania. Oznaczenie przeprowadzane zgodnie z PN-EN 196-3 w załączniku nr.8

Rysunek 2.5.1 Aparat Vicata

Stosowany jest aparat igłowy wg Vicata z bolcem z nierdzewnego metalu, o kształcie prostego walca o długości roboczej 50±1mm średnicy 10,00±0,05mm. Całkowita masa ruchomych części przyrządu powinna wynosić 300±1g, części te powinny się poruszać pionowo bez większego tarcia. Ich oś powinna być zgodna z osią bolca.

Pierścień Vicata w którym bada się zaczyn cementowy powinien być wykonany z ebonitu. Ebonitowy pierścień powinien mieć kształt stożka o głębokości 40,0±0,2mm oraz zewnętrznej średnicy górnej 70±5mm i dolnej 80±5mm. Powinien być wystarczająco sztywny i wyposażony w płaska płytkę szklaną większą od średnicy pierścienia.

Igły i bolec do przeprowadzania badań powinny być wykonane z metalu nierdzewnego, proste, bez odchyleń od osi centralnej i zgodne z wymiarami przedstawionymi na rysunku.

Badanie konsystencji normowej

Przygotowanie zaczynu cementowego: odważyć 500g cementu. Określoną ilość wody należy odważyć w misce mieszarki albo wlewać ją z cylindra pomiarowego. Cement należy ostrożnie wsypywać do wody, alby uniknąć strat wody lub cementu. Czas wsypania cementu powinien wynosić co najmniej 5s i nie może przekroczyć 10 s. Moment po zakończeniu wsypywania cementu przyjmuje się w późniejszych pomiarach jako punkt zerowy (czas zerowy). Następnie należy uruchomić mieszarkę na wolnych obrotach 90s. Po 90s mieszarkę zatrzymać na 15s. W tym czasie zaczyn przyklejony do bocznych ścianek miski zdjąć odpowiednią łopatką i dołączyć do zaczynu. Na koniec ponownie uruchomić mieszarkę na niskich obrotach na dalsze 90s.

Wymieszany zaczyn cementowy należy natychmiast i bez nadmiernego zagęszczenia wlać z pewnym nadmiarem do pierścienia Vicata, który uprzednio został umieszczony na natłuszczonej płytce szklanej. Wyrównać powierzchnię zaczynu. Aparat Vicata wraz z wyregulowanym bolcem umieścić współśrodkowo nad zaczynem cementowym. Następnie bolec opuścić ostrożnie do powierzchni zaczynu cementowego. Aby uniknąć dodatkowego przyśpieszenia ruchomych części, powinien on pozostać w tym położeniu 1-2s. Następnie szybko zwolnić ruchome części tak, alby bolec zanurzał się pionowo w środku zaczynu cementowego. Próbę należy przeprowadzić po 4 min od zakończenia wsypywania cementu do mieszarki czyli od czasu zerowego. Na skali odczytać głębokość zanurzenia w momencie kiedy bolec przestanie zagłębiać się w zaczynie cementowym. Badanie zaczynów cementowych zawierające różne ilości wody powtarzać do momentu aż odstęp miedzy bolcem i płytką szklaną osiągnie 6±1mm. Zawartość wody w takim zaczynie cementowym podana w sprawozdaniu z badań w zaokrągleniu do 0,5% stanowi ilość wody niezbędnej do osiągnięcia konsystencji normowej.

Oznaczenie czasu wiązania.

Pierścień Vicata napełnić zaczynem cementowym o konsystencji normowej i wygładzić zgodnie z zasadami podanymi w normie. Umieścić pierścień pod wyregulowaną i oczyszczona igłą aparatu Vicata, którą następnie ostrożnie opuścić tak, aby dotknęła powierzchni zaczynu cementowego. Aby uniknąć dodatkowego przyśpieszenia ruchomych części, powinien on pozostać w tym położeniu 1-2s. Następnie szybko zwolnić ruchome części tak, aby igła zagłębiła się pionowo w zaczynie cementowym. Głębokość zanurzenia odczytać na skali w momencie gdy igła przestaje się już głębiej zanurzać. Próby zanurzenia powtórzyć na tej samej próbce zaczynu cementowego w odpowiednio wybranych odstępach czasu i odpowiednich miejscach które powinny być oddalone od siebie o co najmniej 10mm.

Czas który upłynął od wsypania cementu do mieszarki przyjmujemy jako czas zerowy. Czas który upłynął od czasu zerowego do chwili kiedy odległość igły od płytki szklanej wyniesie 4±1mm uznaje się za początek wiązania cementu i podaje się w sprawozdaniu. Jako czas wiązania podaje się okres, po którym igła zanurza się do określonej głębokości w zaczynie cementowym o konsystencji normowej.

5. Oznaczenie gęstości w kolbie La Chateliera

Rysunek 2.6.1

Oznaczenie polegało na obliczeniu stosunku masy próbki do jej całkowitej objętości określonej za pomocą kolby La Chateliera . obliczenie przeprowadzono zgodnie z PN-76/B-06714 w załączniku nr.9

Wymytą i wysuszoną kolbę Le Chateliera przepłukaliśmy alkoholem, a następnie napełniliśmy ją tą samą cieczą nieco powyżej działki zerowej, umieściliśmy w termostacie i zanurzyliśmy w zlewce z wodą o temp. 20 ±1 ^oC, w ten sposób, że cała wyskalowana część kolby była zanurzona. Po upływie 1 h usunęliśmy za pomocą ruloników z bibuły do sączenia, nadmiar cieczy z kolby, znajdującej się nad podziałką zerową, w celu osiągnięcia równego poziomu menisku wklęsłego cieczy z podziałką zerową. Następnie za pomocą łyżki porcelanowej wsypywaliśmy ostrożnie przez lejek do kolby La Chateliera próbkę cementu o ustalonej masie ( ), zwracając przy tym uwagę, aby sproszkowana próbka nie osiadała na ściankach szyjki kolby, powyżej górnego poziomu cieczy oraz na ściankach lejka. Gdy poziom cieczy podniósł się w pobliżu z kresek podziałki kolby odpowiadającej 19,5 cm³, przerwaliśmy wsypywanie próbki i usunęliśmy ewentualne pęcherzyki powietrza w cieczy, przez delikatne ostukiwanie kolby. Kiedy poziom cieczy osiągnął 19,2 cm³ na podziałce, zważyliśmy pozostałość część próbki.

Gęstość badanego cementu obliczyliśmy ze wzoru:

Gdzie:

m- masa całej próbki, w g ()

m₁-masa części próbki pozostałej po wsypaniu do kolby, w g

V –objętość części próbki wsypanej do kolby, odpowiadająca objętości zajmowanej przez nią cieczy, w cm³

Oznaczenie wytrzymałości cementu

Oznaczenie przeprowadzone zgodnie z PN-EN 196-1:2006 w załączniku nr.10

Metoda dotyczy oznaczenia wytrzymałości na ściskanie i zginanie beleczek do badań w kształcie prostopadłościanu o wymiarach 40x40x160mm. Beleczki wytworzone były z 450g cementu, 225ml wody, 1350g piasku normowego.

Mieszane w mieszarce składającej się z misy i mieszadła, 30s na obrotach wolnych, 30s na obrotach wolnych z wsypywaniem piasku, 30s na obrotach szybkich, 90s przerwy na zgarniecie masy ze ścianek miski i 60s na obrotach szybkich.

Rysunek 2.7.1

Rysunek 2.7.2

Formy składają się z trzech poziomych przegródek. Powinna być wykonana ze stali. Forma nie powinna powodować odkształceń i deformacji próbek. Przy rozprowadzaniu nadmiaru zaprawy należy zapewnić łopatki i linijkę zgarniającą.

Rysunek 2.7.3

Formy z zaprawą powinny zostać umieszczone w wytrząsarce, aby zagęścić zaprawę. Wytrząsarka powinna składać się z prostokątnego stolika, który dwoma lekkimi ramionami jest na sztywno połączony z osią oddaloną o 800mm od jego środka. Osadzenie i zderzak powinny być wykonane z utwardzonej stali o twardości co najmniej 500HV. W czasie pracy stolik wraz z formą zostaje podniesiony na około 15cm i swobodnie opada. Nasze próbki poddane zostały 60 uderzeniom.

Beleczki przechowuje się w formach przez 24godziny w wilgotnym otoczeniu, a następnie po rozformowaniu przechowuje się pod wodą do chwili badania wytrzymałości. Po określonym czasie beleczki wyjmowane są z kąpieli wodnej i poddawana badaniom.

Badanie wytrzymałości na rozciąganie.

Beleczka została ułożona w aparacie do badań powierzchnia boczną na rolkach podporowych tak, aby jej oś podłużna była prostopadła do rolek podporowych. Za pomocą rolki obciążającej przenoszone było obciążenie pionowo na przeciwległa powierzchnię boczną beleczki i równomiernie zwiększany był nacisk 50±10 N/s, aż do momentu złamania beleczki.

Rysunek 2.8.3

Wyniki badania odczytywane były w dN, zaś wytrzymałość na zginanie R_t obliczyliśmy wg. wzoru:

Gdzie:

R_t –wytrzymałość na zginanie w N/mm²

b –długość boczna przekroju beleczki w mm

F_t –obciążenie łamiące na środku beleczki, w N,

l –odległość między podporami w milimetrach (dla użytego aparatu l= )

Badanie wytrzymałości na ściskanie

Badaniu wytrzymałości na ściskanie poddane zostały połówki beleczek. Umieszczone zostały one w aparacie powierzchnią boczna na środku płytki z dokładnością ± i w kierunku wzdłużnym tak, aby czołowe powierzchnie beleczki wystawały około poza równomiernie z przyrostem nacisku 2400±200 N/s, do momentu zgniecenia próbki.

Wyniki badania odczytywane były w dN, zaś wytrzymałość na ściskanie R_c obliczyliśmy wg. wzoru:

gdzie:

R_c –wytrzymałość na ściskanie w N/mm²,

F_c –najwyższe obciążenie przy zgnieceniu próbki w N,

1600 –powierzchnia płytek w mm²