POLITECHNIKA GDA艃SKA
WYDZIA艁 IN呕YNIERII L膭DOWEJ I 艢RODOWISKA
KATEDRA KONSTRUKCJI BETONOWYCH I TECHNOLOGII BETONU
SPRAWOZDANIE
CEMENT
Opracowa艂:
Grupa laboratoryjna:
Sprawdzi艂a:
mgr in偶. Lucyna Grabarczyk
Gda艅sk, 05.06.2014 r.
Wst臋p teoretyczny
Cement jest to drobno zmielony materia艂 nieorganiczny, kt贸ry po zmieszaniu z wod膮 daje zaczyn, kt贸ry jest wykorzystywany, jako spoiwo. Zwany te偶 klinkierem portlandzkim, jest otrzymywany w procesie wypalania takich materia艂贸w jak kreda, margiel, wapie艅. Dzielimy cementy ze wzgl臋du na:
sk艂ad
nieorganiczne
organiczne (偶ywiczne, akrylowe, epoksydowe, bitumiczne, asfaltowe)
Na sk艂ad cementu wp艂ywa: sk艂adnik g艂贸wny (wi臋cej ni偶 5% masy), sk艂adniki drugorz臋dne (mniej ni偶 5%) oraz regulatory wi膮zania (gips, anhydryt, fosfogips).
spos贸b wi膮zania
powietrzne (wi膮偶膮 w warunkach suchych, dzi臋ki CO2 zawartemu w powietrzu, np. gips, wapie艅)
hydrauliczne (wi膮偶膮 w warunkach suchych oraz w 艣rodowisku wodnym)
Zaczyny cementowe mo偶na wzbogaca膰 r贸偶nymi dodatkami mineralnymi wp艂ywaj膮cymi na parametry cementu. Wyr贸偶niamy dodatki: hydrauliczne (np. 偶u偶el wielkopiecowy), pucolanowe
(popi贸艂), mieszane (艂upek palony) i oboj臋tne (wapie艅).
Wed艂ug normy PN-EN 197-1:2002 wyst臋puj膮 trzy klasy wytrzyma艂o艣ci cementu: 32.5, 42.5, 52.5 MPa. Przy oznaczaniu klasy cementu bierzemy pod uwag臋 tak偶e poziom wytrzyma艂o艣ci wczesnej (N - normalna wytrzyma艂o艣膰, R 鈥 wysoka wytrzyma艂o艣膰 wczesna).
Przebieg badania
Badanie polega艂o na sporz膮dzeniu zaprawy, z kt贸rej nast臋pnie wykonano trzy belki o wymiarach 4x4x16cm. Wykonana zaprawa nie by艂a normowa, gdy偶 dodano 45g popio艂u pochodz膮cego z biomasy z oczyszczalni 艣ciek贸w (zamiast 10% zak艂adanej ilo艣ci cementu). Po 24 godzinach pr贸bki zosta艂y rozformowane i zanurzone w wodzie, gdzie by艂y przechowywane przez 28 dni. G艂贸wnym celem do艣wiadczenia by艂o okre艣lenie wytrzyma艂o艣ci na zginanie i 艣ciskanie otrzymanych belek i por贸wnanie z oczekiwanymi wynikami.
Badana zaprawa cementowa sk艂ada艂a si臋 z:
405g - cement CEM I 32,5R
45g - popi贸艂
1350g - piasek normowy
225g - woda
Za pomoc膮 mieszarki sporz膮dzono zapraw臋 z wy偶ej wymienionych sk艂adnik贸w, gotow膮 do zalania form, uprzednio wysmarowanych olejem adhezyjnym w celu unikni臋cia zjawiska przywierania cementu do formy. Nast臋pnie wykorzystuj膮c wstrz膮sark臋 laboratoryjn膮 zag臋szczono pr贸bki zaprawy w formach.
BADANIE WYTRZYMA艁O艢CI NA ZGINANIE
Norma zak艂ada tylko badanie wytrzyma艂o艣ci na 艣ciskanie cementu. Ten parametr pozwala na przybli偶one okre艣lenie pozosta艂ych cech wytrzyma艂o艣ciowych i dlatego jest kluczowy w ocenie jako艣ci cementu. Mimo to wykonano r贸wnie偶 osobne badanie cementu pod k膮tem wytrzyma艂o艣ci na zginanie. Pos艂u偶y艂 do tego aparat Michaelisa: przy艂o偶ono si艂臋 skupion膮 na 艣rodek belki u艂o偶onej tak, aby obci膮偶enie przy艂o偶one by艂o prostopad艂e do kierunku uk艂adania warstw w cemencie. Si艂臋 stopniowo zwi臋kszano do momentu przerwania struktury belki cementowej.
Otrzymano nast臋puj膮ce wyniki:
Badanie wytrzyma艂o艣ci na zginanie 鈥 aparat Michaelisa |
---|
nr beleczki |
I |
II |
III |
Obliczenie ko艅cowej wytrzyma艂o艣ci na zginanie poszczeg贸lnych beleczek:
Wariant I:
Rf = 1,17xP
Beleczka I 鈥 Rf = 1,17 x 4,953 = 5,795 MPa
Beleczka II 鈥 Rf = 1,17 x 4,485 = 5,247 MPa
Beleczka III 鈥 Rf = 1,17 x 5,507 = 6,443 MPa
Wariant II:
Rf = $\frac{1,5\ x\ F_{f}\ x\ l}{b^{3}}$ Ff 鈥 5x100xP , l = 100mm , b=40mm
Beleczka I 鈥 Rf = $\frac{1,5\ x\ 2476,5\ x\ 100}{40^{3}}$= 5,804 MPa
Beleczka II 鈥 Rf = $\frac{1,5\ x\ 2242,5\ x\ 100}{40^{3}}$= 5,256 MPa
Beleczka III 鈥 Rf = $\frac{1,5\ x\ 2753,5\ x\ 100}{40^{3}}$= 6,454 MPa
BADANIE WYTRZYMA艁O艢CI NA 艢CISKANIE
Jest to badanie uznawane przez norm臋. Na podstawie tego parametru mo偶na ustali膰 pozosta艂e wytrzyma艂o艣ci cementu. Badanie to robi si臋 na prasie hydraulicznej, wykorzystuj膮c po艂贸wki beleczek z艂amane wcze艣niej w aparacie Michaelisa. Podczas okre艣lania wytrzyma艂o艣ci na 艣ciskanie ka偶d膮 po艂贸wk臋 beleczki umieszcza si臋 na p艂ytce dociskowej (4x6,5cm) i obci膮偶a si艂膮 艣ciskaj膮c膮 N do momentu widocznego zmia偶d偶enia belki (pojawienie si臋 rys p臋kni臋膰 z boku).
Otrzymano nast臋puj膮ce wyniki:
Badanie wytrzyma艂o艣ci na 艣ciskanie 鈥 prasa hydrauliczna |
---|
Nr beleczki |
1/I |
2/I |
3/II |
4/II |
5/III |
6/III |
Obliczenie ko艅cowego parametru wytrzyma艂o艣ci na 艣ciskanie poszczeg贸lnych beleczek:
Rc = $\frac{N}{A}$
Beleczka 1/I 鈥 Rc = $\frac{33,0}{1600}$ = 20,625 MPa
Beleczka 2/I - Rc = $\frac{37,4}{1600}$ = 23,375 MPa
Beleczka 3/II - Rc = $\frac{41,5}{1600}$ = 25,938 MPa
Beleczka 4/II Rc = $\frac{38,6}{1600}$ = 24,125 MPa
Beleczka 5/III Rc = $\frac{34,5}{1600}$ = 21,563 MPa
Beleczka 6/III Rc = $\frac{41,4}{1600}$ = 25,875 MPa
Warto艣膰 艣rednia Rc = 23,6 MPa => spadek klasy = $\frac{32,5 - 23,6}{32,5}x100\% = 27,4\%$
Wnioski
Wytrzyma艂o艣ci na zginanie poszczeg贸lnych beleczek wysz艂y podobne w obu wariantach obliczeniowych. Wed艂ug normy PN-EN 196-1:1996 wytrzyma艂o艣膰 na zginanie dla cementu CEM I 32,5R powinna wynosi膰 minimalnie 6MPa. W badanych pr贸bkach tylko jedna belka spe艂ni艂a warunek, natomiast pozosta艂e dwie uzyska艂y wytrzyma艂o艣膰 minimalnie mniejsz膮 od normowej. G艂贸wnym powodem niedostatecznej odporno艣ci cementu na zginanie jest dodanie popio艂u do zaprawy.
Wytrzyma艂o艣ci na 艣ciskanie poszczeg贸lnych beleczek s膮 por贸wnywalne. Wed艂ug normy wytrzyma艂o艣膰 na 艣ciskanie dla CEM I powinna, co najmniej przekracza膰 32,5MPa. R贸wnie偶 w tym przypadku dodanie popio艂u spowodowa艂o nieuzyskanie oczekiwanego parametru.
Dodanie popio艂u do mieszanki obni偶y艂o parametr wytrzyma艂o艣ciowy, lecz w p贸藕niejszych etapach ma聽korzystny wp艂yw na wzrost odporno艣ci mechanicznej, chemicznej oraz dzia艂anie niskich temperatur.
Stosowanie popio艂贸w w wytwarzaniu beton贸w oraz cement贸w pozwala na obni偶enie koszt贸w materia艂owych produkcji, a tak偶e na poprawienie wielu cech technicznych uzyskiwanych materia艂贸w.