Omskvorota.ru

Строим дом
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как посчитать активность цемента

ГЛАВА 9. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТОВ

Определение прочности и марки цемента. Важнейшим свойством портландцемента является его способность твердеть при взаимодействии с водой и переходить в камневидное состояние. Чем выше механическая прочность затвердевшего камневидного тела (раствора, бетона) и чем скорее она достигнута, тем выше качество цемента или иного вяжущего вещества. Различают конечную прочность, которая может быть достигнута цементом при твердении, и скорость твердения, характеризуемую интенсивностью роста прочности твердеющего цемента во времени.

В соответствии с этим цементы, отличающиеся быстрым ростом прочности, называют быстротвердеющими, а если при этом достигается большая прочность, то и высокопрочными.

Механическую прочность затвердевших цементов можно оценивать различными способами, например по пределу прочности при сжатии, изгибе, растяжении и скалывании образцов той или иной формы. При этом подбор состава смесей, изготовление, хранение и испытание образцов осуществляют, строго выполняя требования, устанавливаемые соответствующими стандартами на то или иное вяжущее вещество в той или иной стране. Возрастающее значение приобретают неразрушающие методы определения прочности цементов и бетонов с помощью ультразвуковых колебаний.

В СССР вещественный состав, прочность и другие свойства цементов регламентированы ГОСТ 10178—76 (с изм.) «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия». По вещественному составу цементы подразделяют на виды: портландцемент; портландцемент с минеральными добавками; шлакопортландцемент

Все добавки в цементы по своим свойствам должны соответствовать требованиям нормативных документов. В частности, гипсоангидритовый камень должен соответствовать требованиям ГОСТ 4013—82. Допускается применение фосфогипса и борогипса.

Допускается введение в портландцемент без изменения его наименования добавок, ускоряющих твердение или повышающих его прочность (кренты, сульфоалюминато- и сульфоферритосиликатные продукты, обожженные алуниты и каолины) в количестве не более 5 % по массе цемента. Эффективность применения добавок в цементе и бетоне должна быть подтверждена специальными опытами.

В портландцементе с минеральными добавками допускается содержание смеси различных минеральных добавок не более 15 % по массе цемента, в том числе добавок осадочного происхождения — не более 10 %.

По механической прочности цементы подразделяют на марки: 300, 400, 500, 550 и 600. Марки цементов определяют по пределу прочности при изгибе и сжатии образцов, изготовленных по ГОСТ 310.4—81 и испытанных через 28 сут с момента изготовления. Образцы из быстротвердеющих портландцемента и шлакопортландцемента испытывают через 3 и 28 сут (табл. 17).

Содержание ангидрида серной кислоты S03 в цементах должно быть не менее 1,5 и не более 3,5, а в порт-ландцементах и портландцементах с минеральными добавками марок 550 и 600—не менее 1,5 и не более 4 %.

Тонкость помола цементов должна характеризоваться остатком на сите № 008 не более 15 %. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец—не позднее 10 ч от начала затвореиия.

Для определения прочности при изгибе и сжатии по ГОСТ 310.1—76 и ГОСТ 310.4—81 готовят балочки размером 40X40X160 мм из раствора цемента с температурой 20±3°С с песком состава 1 :3 по массе с применением вибрации в течение 3 мин на площадке с амплитудой 0,35 мм и частотой колебаний 3000 в 1 мин. Для испытаний применяется стандартный песок по ГОСТ 6139—78. Растворы готовят при В/Ц = 0,А, при этом их консистенция по расплыву конуса после 30 встряхиваний на столике должна характеризоваться диаметром в пределах 106—115 мм. При меньшем расплыве конуса количество воды в растворе увеличивают до получения расплыва 106—108 мм. Если же расплыв окажется более 115 мм, то количество воды уменьшают до получения расплыва конуса 113—115 мм. Диаметр конуса после 30 встряхиваний на столике в течение 30 с измеряют по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлений и берут среднее значение.

Балочки из раствора хранят в формах над водой в течение 24±2 ч, помещая в ванну с гидравлическим затвором. Далее их расформовывают и хранят в воде (температура 20±2°С) в течение 27 сут. Через 28 сут с момента изготовления и не позднее 30 мин после извлечения из воды балочки испытывают на прочность при изгибе, а полученные половинки — на сжатие. Показатель предела прочности при сжатии, достигаемого через 28 сут стандартного твердения, вычисляют как среднее арифметическое четырех наибольших результатов испытания. Его называют активностью цемента. При этом образцы (балочки и их половинки) при испытании должны иметь предел прочности при изгибе и сжатии не ниже значений, приведенных в табл. 17.

Во все виды портландцемента (без добавок и с минеральными добавками) допускается по согласованию с потребителем введение при помоле пластифицирующих и гидрофобизирующих добавок в количестве не более 0,3 % по массе цемента в пересчете на сухое вещество добавки.

По ГОСТ 310.4—81 допускается определение прочности цемента при пропаривании образцов-балочек в закрытых формах по режиму: выдержка до пропаривания при 20±3°С в течение 2 ч; равномерный подъем температуры в камере с образцами до 85±5°С в течение 3 ч; изотермический прогрев при 85±5°С — 6 ч; остывание образцов при отключенном подогреве 2 ч. Через 25±2 ч с момента изготовления образцы расформовывают и сразу же испытывают.

Цементы, которым присвоен Государственный Знак качества, должны удовлетворять дополнительным требованиям; обладать стабильными показателями прочности на сжатие с коэффициентом вариации для цемента марок 300 и 400 не более 5 %, а для цементов марок 500, 550 и 600 —не более 3%. ‘ Коэффициент вариации v рассчитывают по результатам испытаний цемента, произведенного за квартал

Цементы с Государственным Знаком качества не должны иметь признаков ложного схватывания и температуру при отгрузке потребителю выше 95 °С.

Образцы для определения прочностных показателей необходимо изготовлять из цементов с температурой в пределах 20+3 °С. В. А. Вознесенский и Ю. П. Должи-ков прогнозируют активность цемента по результатам ранних испытаний с применением математического моделирования по разработанной ими формуле.

Отношение прочности насыщенных водой образцов к

прочности высушенных, одинаковых по составу и усло

виям твердения, называется коэффициентом размягче

ния. Для цементных образцов это отношение обычно ко

леблется в пределах 0,8—0,9, а для гипсовых — 0,3—0,4.

Значение этого отношения характеризует водостойкость

того или иного материала. Коэффициент размягчения

зависит от вида материала и плотности испытываемых

Как посчитать активность цемента

Вопрос оценки и выбора цементов для бетонов, подвергаемых тепловой обработке (ТВО), являлся предметом многочисленных исследований. Эффективность цементов для ТВО ранее связывали с их маркой, вещественным и минералогическим составами. В нормативных документах по ТВО указывалось, что цементы должны быть алитовыми, тонкомолотыми, а по содержанию минерала С3А делиться на три группы: низко-, средне- и высокоалюминатные. Последние не рекомендовались для использования.

Читайте так же:
Как укрепить цементный фундамент

Необходимо отметить, что в СССР в связи с большими объемами производства сборного железобетона, в котором ТВО была неотъемлемым и самым длительным технологическим процессом, неоднократно ставился вопрос о производстве специальных цементов для ТВО бетонов. Однако эти требования не были реализованы.

В то же время при пересмотре стандартов на методы испытания цементов ГОСТом 310.4-76 было предусмотрено определение прочности цемента при пропаривании по стандартному режиму, которое действует и по сей день. Было установлено, что каждый цементный завод для выпускаемых им цементов имеет свою активность при пропаривании (Rft) и свой коэффициент эффективности, который определяется из формулы

В настоящее время характеристики Rn и К,, являются информационными и указываются в качестве приложения.

В 80-х годах пошлого столетия ежегодно выпускался сборник «Качество продукции цементной промышленности СССР», в котором приводился комплекс сведений по каждому цементному заводу: минералогический и вещественный составы цемента, его активность при нормальном твердении в разном возрасте, активность цемента при пропаривании и др. Составителями этого сборника являлись Гипроцемент и НИИцемент.

Данные этих сборников были использованы аспирантом НИИЖБ А.Н.Мокрушиным в качестве первичного фактического материала для статистического анализа свойств цементов различных заводов СССР. Все цементы в зависимости от вещественного состава были разделены на 4 группы:

портландцементы без минеральных добавок (ПЦДО);

портландцементы с минеральными добавками (ПЦ-Д5 и ДОО);

быстротвердеющие портландцементы (БТЦ); шлакопортландцементы.

Анализ полученных статистических характеристик показал следующее. Средние значения активности цементов при пропаривании и коэффициентов эффективности при пропаривании не прямо пропорциональны марке даже для одного вида и близкого минералогического состава цемента. На одних цементных заводах высокой марке цемента могут соответствовать низкие значения активности и коэффициента эффективности при пропаривании; на других заводах, наоборот, низкой марке цемента — высокие значения активности и коэффициента эффективности при пропаривании.

Цементы разных видов (например, БТЦ и ШПЦ) при одной и той же марке, но изготовленные на разных заводах, могут иметь близкие или даже одинаковые значения активности и коэффициента эффективности при пропаривании. Активность при пропаривании и коэффициент эффективности при пропаривании изменяются по заводам страны почти в два раза даже для цементов одного вида и марки — от 18 до 41 МПа, а коэффициент эффективности при пропаривании — от 0,40 до 0,86 [1,2]. Приведенные данные свидетельствуют о том, что между активностью цемента при пропаривании и активностью при нормальном твердении нет единой, достаточно тесной, корреляционной зависимости.

Важным результатом анализа является вывод о том, что среднегодовые значения коэффициента эффективности при пропаривании для конкретного за- вода-изготовителя являются величиной, мало изменяющейся во времени и незначительно зависящей от марочности цементов и их вещественного состава. Внутризаводской коэффициент вариации коэффициента эффективности при пропаривании изменяется от 2 до 8% для цементов одного вида и марки.

На основании этих исследований все цементы, выпускаемые по ГОСТ 10178-85, были классифицированы на три группы:

Установить причины столь неоднозначного поведения цементов при твердении практически одинакового расчетного минералогического состава пытались многие известные ученые ещё в 30-х годах прошлого века. В.Н. Юнг [3] писал, что, кроме основных соединений, по которым ведется расчет минералогического состава клинкера, в сырье содержится более 2% второстепенных веществ. К ним относятся щелочные окиси, двуокиси титана, окиси марганца, фосфаты и др. В последующие годы о влиянии малых примесей в цементной шихте на формирование минералов клинкера и их свойства указывали Ю.М. Бутт, В.В. Тима- шев, Ю.С. Малинин и др.

К числу фундаментальных исследований этого вопроса с применением самых современных инструментальных методов следует отнести работы, проводимые в течение многих лет в институте химии силикатов РАН д.х.н., профессором А.И. Байковой [4, 5].

По её данным, в исходных клинкерных композициях, составляемых из природных материалов (известняка, глины) и техногенных отходов различных производств (шлаков, зол и др.), всегда присутствуют до 12-15 элементов. Лишь четыре из них — Са, Al, Fe, Si

— образуют с кислородом матричные соединения, являющиеся основой реальных клинкерных фаз — элита, белита, алюмината и алюмоферрита. Примесные элементы, которые часто называются «второстепенными», играют неоценимую роль в процессе клинке- рообразования. Так, если бы цемент состоял только из чистых силикатов C3S и C2S, то температура его обжига должна быть порядка 2000‘С. Лишь присутствие в сырьевой шихте примесных компонентов (Na, К, Mg, Zn, Sr, Ва, Al, Fe, Cr, Ti, P, S и вероятных других) делают возможным вести обжиг клинкера в промышленных условиях при более низких температурах (- 1450°С). Поскольку примеси остаются в многофазной клинкерной системе, неизбежна проблема их взаимодействия с матричными соединениями. Однако каждое из последних может разместить в своей кристаллической решётке лишь определенное количество примесей. Наибольшее их количество сосредоточивается в алюминатной и алюмоферритной фазах, а наименьшее — в структуре C3S (алите). Группы главных и второстепенных (в скобках) изоморфных примесей в матричных соединениях следующие [4]:

3Ca0Si02 — Mg, Al, Fe (Na, К, Cr, Ti, P, S и др.);

2Ca0Si02 — К, Mg, Al, Fe, P, S (Na, Mn, Cr и др.);

4CaOAI203Fe203 — Mn, Mg, Ti, Si (Na, K, Cr и др.);

3Ca0AI203 — Na, К, Fe, Si (Mg, Mn, Cr, Ti, и др.).

Эти данные свидетельствуют о том, что наличие примесей в структурах реальных клинкерных фаз приводит к несоответствию расчетного и фактического содержания их в клинкере, так как количественный минералогический состав клинкера, как правило, определяется исходя из «чистых» (матричных) соединении C3S, C2S, С3А, C4AF.

Количество и набор примесей в цементной шихте может изменяться при разработке новых месторождений, а также при использовании различных техногенных отходов, особенно таких, как шлаки и золы, содержащих большой набор микроэлементов и являющихся полноправными участниками формирования клинкерных фаз. К сожалению, следует отметить недостаточность исследований в этом направлении вследствие их большой сложности. Практически отсутствуют данные о влиянии вида микропримесных соединений на гидравлическую активность цементов, особенно при их твердении при различных температурах. Поэтому при оценке эффективности цементов для тепловой обработки бетонов при температурах до 100°С единственно приемлемыми являются прямые методы оценки их гидравлической активности при испытании по ГОСТ 310.481 с последующим делением их на три группы, которые приведены в ГОСТ 10178.85. В соответствии с ГОСТ 30515-97 (приложение Д) каждый цементный завод должен давать документ на поставляемый цемент, в мотором приводится его средняя активность при пропаривании.

Читайте так же:
Компрессор для скачивания цемента

В настоящее время в нашей стране действуют два стандарта на цементы: ГОСТ 10178.85 (ТУ) и ГОСТ 310.481 на методы испытаний, а также новый ГОСТ 31108-2003 (ТУ) и ГОСТ 30744-2001 на методы испытаний, гармонизированные с Евростандартами EN 197-1 и EN 196. В этих ГОСТах отсутствуют какие- либо сведения об активности цемента при тепловой обработке — очень важная для строителей России характеристика цемента, так как весь сборный, а также и монолитный бетоны, подвергаются различным видам ТВО.

Как посчитать активность цемента

Понятие марки цемента связано с определением прочности образцов, приготовленных стандартным методом из смеси цемента, песка стандартного качества и воды. Деление цемента на марки в СССР введено в 1930 г. За прошедший период несколько раз изменялись методы испытания для определения прочности цемента и классификация марок, что связано с рядом причин. Наиболее существенной причиной надо считать систематическое совершенствование технологии производства цемента, резко повысившей свойства портландцемента, в частности его прочность. Кроме указанной причины в изменении методов испытания и классификации цемента существенное значение имел опыт применения цемента в строительном производстве.

При разработке методов испытания цемента должны быть обеспечены: определение прочности без испытания цемента в бетонах с помощью переходных коэффициентов и количества цемента (расход ) при подборе состава бетона; выявление степени однородности партий цемента; оперативное осуществление массовых регулярных испытаний на цементном заводе и контрольные испытания на строительной площадке.

Опыт показал, что перечисленные условия ввиду их сложности решены лишь частично. Как отмечалось выше, цемент является полиминеральным и полидисперсным порошком, в который при помоле клинкера вводят гипс для обеспечения процесса с оптимальными результатами схватывания и упрочнения цементного теста. Указанные особенности цемента по разному влияют на упрочнение и в конечном итоге приобретение той прочности, которая заносится в паспорт на цемент. Любые, самые незначительные изменения химико-минералогического состава цемента, его гранулометрии, качества воды затворения, условий приготовления растворной смеси и образцов из нее, продолжительности твердения изменяют прочность цемента.

Не имея точных сведений, в данном случае о прочности цемента, нельзя решить вопрос о его пригодности для строительного раствора, бетона (железобетона) заданной прочности. Надо всегда помнить, что выбор цемента только по показателю прочности практически недопустим. Назначению цемента по прочности предшествует анализ условий работы сооружения (конструкции). Попутно отметим, что правильное назначение цемента позволяет создавать бетонные (железобетонные) сооружения, конструкции и детали исключительно высокой долговечности. Недолговечность некоторых конструкций связана, в частности, с использованием цементов, которые не следовало бы применять в этих конкретных условиях.

В различных странах существуют разнообразные методы определения прочности и классификации цементов по прочности. Может возникнуть вопрос о целесообразности испытания цемента для определения его прочности непосредственно в бетоне, исключая испытание стандартных образцов. Однако такое решение невозможно по причинам исключительного разнообразия строительных песков, гравия и щебня и такого же разнообразия составов бетонов. Цемент в стандартных растворах и в бетоне на разных материалах покажет различную прочность.

При таком методе испытания цемента цементные заводы лишаются возможности оценивать свою продукцию и контполировать ее качество в ходе технологического процесса. Сказанное объясняет причину появления и применения условных методов испытания. В силу того что песок влияет на прочность цемента, в СССР за эталон принимают кварцевый песок у г. Вольска на р. Волге. Этот песок подвергается рассеву на специальном заводе, после чего он поступает в лаборатории цементных заводов и предприятий, где производят испытания цемента.

Прочность стандартных растворных образцов после 28-суточного твердения называют активностью цемента. В СССР для классификации цемента по прочности полученный показатель средней прочности образцов принято округлять до сотен килограммов. Допускается округлять в большую сторону только в том случае, когда активность цемента после округления отличается не более чем на 5%. Такая цифра прочности цемента названа его маркой. В СССР выпускается портландцемент М 300, 400, 500 и 600.

Классификация цемента на марки с интервалом в 100 кГ (10-1 Н) прочности также условна и у ряда специалистов вызывает возражение.

Классификацию цемента нельзя рассматривать в отдельности от технологии его производства и потребления. Совершенствование производства способствует увеличению выпуска цемента высоких марок, что в первую очередь позволяет повысить производство и качество бетона.

Прогресс в области изготовления вяжущих материалов влечет за собой совершенствование в области конструирования, расчета и проектирования железобетонных конструкций и технологии их изготовления. Развитие производства цементов высоких марок, однородных по своим свойствам, позволяет перейти к широкому применению бетонов на легких каменных материалах и конструкций меньших сечений, что резко снизит собственный вес конструкции. Применение цементов высоких марок и с ускоренными сроками твердения в большинстве случаев позволит упростить изготовление конструкций, исключить дополнительный технологический передел — тепловлажностную обработку.

Для наиболее полного использования прочности оптимальным вариантом является классификация цемента по активности. Разбивка цементов по маркам с интервалом в 100 кГ/см2 (10-1 МПа) наиболее близка к оптимальному варианту. Членение цемента по прочности через 50 кг/см2 (10-1 МПа), приближающееся к членению по активности, в данное время реализовать трудно, так как при поступлении цемента разной активности из-за ограниченности складских помещений на строительстве хранить его раздельно не удается. Уменьшение числа марок возможно за счет выпуска в основном цемента наиболее высоких марок (преимущественно 500 и 600, а с течением времени 700 и 800) при ограниченном количестве выпуска цемента М 400 и в случае прикрепления всех строительных объектов к определенным цементным заводам.

В данное время такое прикрепление заводов может быть реализовано, чему способствует улучшение географии размещения цементных заводов, обеспечившее значительное сокращение перевозок цемента. Например, если в 1950 г. среднее расстояние перевозки цемента составляло 680 км, то в 1966 г. оно сократилось до 494 км. Кроме повышения марочности цемента, особое значение имеет и совершенствование других его свойств.

Надо отметить, что впервые в СССР в гидротехническом строительстве, начиная с 1935 г., обращено внимание на необходимость нормировать кроме прочности другие свойства цементов, позволяющие получать бетоны для ответственных инженерных сооружений с проектными водонепроницаемостью, морозостойкостью, экзотер-мичностью и химической стойкостью при разных случаях агрессии В частности, уже в 1934 г. на строительстве канала им. Москвы осуществлено проектирование бетона на разные сроки твердения — короче 28 сут. и более продолжительные (вплоть до одного года л больше). В течение ряда лет создавались и совершенствовались локальные технические требования на цемент для многочисленных гидротехнических сооружений (ГЭС на р. Волге, Волго-Донской канал им. В. И. Ленина, Саратовская ГЭС, Братская ГЭС, Красноярская ГЭС и многие другие гидротехнические сооружения).

Читайте так же:
Очистка алюминия от цемента

Следует учитывать, что в гидротехническом строительстве применяется несколько сортов цемента, различающихся по свойствам, что связано с условиями работы бетона сооружений. По этой причине цемент, применяемый в гидротехнике, не следует называть гидротехническим, так как подобные условия работы бетона возникают и в других сооружениях (промышленных, мостовых, дорожных и др.). Все цементы, выпускаемые промышленностью, надо каталогизировать; что позволит от теоретических положений перейти к применению цементов со свойствами, отвечающими условиям работы. Такое коренное изменение сведений о свойствах цемента, несомненно, обеспечит минимальный их расход и высокую долговечность сооружений, конструкций и деталей.

  • 1 |
  • 2 |
  • 3 |
  • 4 |
  • 5 |
  • 6 |
  • 7 |
  • 8 |
  • 9 |
  • 10 |
  • 11 |
  • 12 |
  • 13 |
  • 14 |
  • 15 |
  • 16 |
  • 17 |
  • 18 |
  • 19 |
  • 20 |
  • 21 |
  • 22 |
  • 23 |
  • 24 |
  • 25 |
  • 26 |
  • 27 |
  • 28 |
  • 29 |
  • 30 |
  • 31 |
  • 32 |
  • 33 |
  • 34 |
  • 35 |
  • 36 |
  • 37 |
  • 38 |
  • 39 |
  • 40 |
  • 41 |
  • 42 |
  • 43 |
  • 44 |
  • 45 |
  • 46 |
  • 47 |
  • 48 |
  • 49 |
  • 50 |
  • 51 |
  • 52 |
  • 53 |
  • 54 |
  • 55 |
  • 56 |
  • 57 |
  • 58 |
  • 59 |
  • 60 |
  • 61 |
  • 62 |
  • 63 |
  • 64 |
  • 65 |
  • 66 |
  • 67 |
  • 68 |
  • 69 |
  • 70 |
  • 71 |
  • 72

Для кого выпускается наша продукция и меры ее эксплуатации.

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Ускоренные методы определения активности и алюминатности цемента

Для наиболее полного использования возможности цемента и получения при минимальных его расходах бетона по высшими показателями качества необходимо знание строительно-технологических свойств применяемых цементов — не только его марки, но и содержания С3А, влияющего на скорость гвердения, отношение к тепловой обработке, экзотермию, морозо- и сульфатостойкость.

Данные на поставляемые цементы, содержащиеся в заводских паспортах, недостаточны, и зачастую требуют проверки. Использование цемента с неизвестными свойствами приводит или к его перерасходу, или к снижению качества бетона. Поэтому рациональное использование цемента непосредственно связано с разработкой и внедрением методов ускоренных испытаний, которые не подменяя стандартных, могут дать надежную информацию о его свойствах.

В основу методов ускоренного определения активности цемента и его алюминатности положено представление об истинном минералогическом составе поверхности зерен клинкера в момент затворения цемента водой [1]. В этом понятии выражен целый комплекс свойств цемента: тонкость помола и гранулометрия зерен, петрография и с-руктура клинкера, а также его фактическая гидратационная активность.

Известно, Нто кристаллы активных минералов в клинкерах могут экранироваться пленками менее активных соединений, а сами кристаллы обладать различной степенью искажения решетки л содержать различные количества других компонентов в виде твердых растворов. Все это существенно влияет на активность цемента, четко отражается на действующем составе. Гак как гидратация идет на поверхности цементных зерен, не затрагивая сердцевину более крупных частиц, действующее количество минералов в цементе всегда меньше валового. Предлагаемые методы предназначены для ускоренного определения активности и алюмииатности всех портландцементов, регламентируемых ГОСТ 10178—76, за исключением шлакопортландцемента.

Метод определения активности (марки) цемента основан на выявлении действующего количества силикатных фаз — главных носителей его прочности. В качестве показателя этого количества принята концентрация гидролизной извести Са(ОН)2, выделяемой цементом после первых 5 ч гидратации в суспензии (В/Ц е20) при температуре 20°С; так как, кроме силикатов кальция, другие минералы клинкера извести не выделяют.

Согласно данным, гидролиз силикатов в цементном тесте за 5 ч происходит достаточно глубоко, а в разбавленных суспензиях ход его значительно ускоряется. По нашим данным, портландцемент Вольского завода марки М 400 за б ч гидратации выделяет в разбавленной суспензии около 27% всей извести, которая выделяется к 28-м сут. Аналогичные данные получены и для других портландцементов.

По интенсивности гидролиза силикатов в суспензии можно судить о действующем их количестве и истинном химическом потенциале силикатных фаз в данном цементе. В работе также отмечается, что, по мнению многих исследователей; свойства цементного камня в большой степени определяются в первые минуты и часы гидратации трехкальциевого силиката, поэтому отобранную по ГОСТ 22236—76 от поступившей партии цемента среднююю пробу перед испытанием обрабатывают, согласно указаниям ГОСТ 310.1—76, для устранения возможной неоднородности цемента в пределах партии — определяются нормальная густота теста, сроки схватывания и равномероность изменения объема. Затем в стеклянную колбу с притертой пробкой отмеряют В (мл) дистиллированной воды, рассчитанной по эмпиричеокой формуле:

От средней пробы отвешивают 10 г цемента и всыпают в воду, отметив в журнале время затворения. Колбу закрывают и при постоянном взбалтывании гидратируют цемент в течение 5 мин, после чего в течение следующих 5 мин суспензии дают отстаяться. Осветленную жидкость осторожно сливают в мерный цилиндр объемом 250 мл. Замечают количество слитой жидкости, удаляют ее, отмеряют в колбу такое же количество дистиллированной воды и добавляют 0,5 г тонкомолотого полуводного гипса. Колбу плотно закрывают и гидратируют цемент в течение 5 ч с момента затворения. Суспензия должна иметь температуру 20±1°С, каждые 15 мин ее Необходимо взбалтывать. Отступления от режима испытания искажают его результаты. Описанная операция способствует быстрому удалению растворившихся щелочей и свободной извести, поэтому необходимо стараться слить как можно больше жидкости, не допуская потери цемента. Через 5 ч часть суспензии (60—70 мл) быстро пропускают через бумажный фильтр, пипеткой отбирают 25 мл фильтрата, переносят в коническую колбу с 25 мл дистиллированной воды, добавляют 2— 3 капли метилоранжа и сразу титруют точно 0,1 н. раствором HC1 до перехода окраски из желтой в оранжевую. Отмечают объем в мл кислоты.

Активность цемента А, МПа, рассчитывают по формуле

Эмпирическая формула получена путем обработки экспериментальных данных по одновременному определению фактической активности портландцементов по ГОСТ 310.4.76 и показателя и для каждого из испытанных цементов. Сопоставление результатов испытаний портландцементов разных заводов, выполненных по ГОСТ 310.4.76 и по предлагаемому методу, показывает, что расхождение между ними не превышает 4—6% (см. таблицу).

Сущность метода определения алюминат ности заключается в селективной гидратации алюминатных фаз при одновременном блокировании силикатов кальция. Последнее достигается введением в цементное тесто с водой затворения свекловичного сахара в количестве 1% массы цемента. Исследования показали, что сахароза тормозит гидролиз силикатов, но значительно ускоряет гидратацию алюминатов и связывание их с гипсом в эттрингит. Вскоре после затворения цемента раствором сахара наблюдается рост температуры теста—оно схватывается и затвердевает. Можно предположить, что прочность затвердевшего теста в этих условиях является индикатором действующего числа фаз в данном цементе, так как только они и участвуют в твердении.

Читайте так же:
Как цементом закрепить дюбеля

Проверка качества цемента, как проверить марку цемента

Существует два параметра, определяющих активность (марку) цемента – это определение прочности на разрыв и на изгиб. Для таких испытаний необходимы специально созданные образцы из цементного теста нормальной консистенции, размерами 40*40*160 мм. Все этапы их изготовления и испытания определяются ГОСТом 310.4-81.

Для определения активности цемента применяют как прямые, так и косвенные методы. Прямые методы, самые действенные, но требуют длительного времени (процесс определения основан на твердении цемента), так что для оперативных задач используют косвенные, более быстрые методы. Здесь подходы могут быть различные: кто-то использует контракцию, кто-то оценивает активность через электропроводность цементной суспензии. Оценка активности через электропроводность – простой путь, который при этом нельзя назвать надежным. Прогнозируемые результаты не имеют методологического обоснования и потому рекомендацию для использования в серьезных случаях получить не могут.

Действие контракциометров основано на установлении связи активности цемента с процессом уменьшения объема цемента в результате гидратации специально изготовленного цементного раствора. Это единственный вид приборов, который может быть признан эффективным для оперативного определения активности цемента.

Существуют приборы контракциометры КД-07 и ВМ-7.7, которые могут дать методологически обоснованный результат, однако в данном случае в процессе определения активности (марки) цементов требуется визуальное наблюдение за технологическим процессом, а также проведение подсчета результатов вручную в соответствие с установленной методикой.

Приготовление цементного раствора нормальной консистенции для определения марки цемента

Определение марки цемента предполагает приготовление цементно-песчаного раствора заданным образом. Для смешивания раствора в пропорции 1:3 понадобится:

  • 500 г цемента (непосредственно того образца, который назначен к исследованию).
  • 1,5 кг песка. Для получения точного результата важно выбрать правильный песок – чистый (мытый) кварцевый песок, с содержанием SiO2 не менее 98%. Влажность материала – менее 0,2 % с потерями при прокаливании менее 0,05%.

Если не соблюсти эти условия, то оценку марки цемента нельзя будет признать корректной.

Оба компонента высыпают в чашу, внутренняя часть которой протерта мокрой тканью. Срок для промешивания – 1 минута. Затем в смеси делается лунка, в которую вливают 200 г воды. Время, выделяемое на впитывание – 0,5 минут, а затем в течение минуты перемешивают вручную. Далее смесь помещают в мешалку (ее чашу протирают влажной тканью) и мешают в течение 2,5 минут.По окончанию процесса нужно оценить консистенцию получившегося раствора. Для этого применяют встряхиватель, на котором имитируют виброуплотнение раствора.

Смесь закладывается в два этапа слоями равной толщины в стандартную форму-конус, установленную на диск встряхивающего столика, а после этого штыкуется по ГОСТу:

  • нижний слой – 15 раз,
  • верхний слой – 15 раз.

Затем, в указанной последовательности, выполняются следующие действия:

  • Форму для загрузки снимают, излишки раствора срезают.
  • Цементный конус встряхивают 30 раз в течение 30 ± 5 секунд.
  • Основание конуса измеряют по перпендикулярным диаметрам и берут среднее значение.

Раствор нормальной консистенции и приемлем для измерений, если его расплыв 106-115 мм.

Лабораторный анализ качества цемента

Методика проверки на соответствие цементного вяжущего заявленной марке регламентируется двумя ГОСТами. Для цемента, промаркированного в соответствии со старым стандартом (маркировка вида ПЦ400Д20, ПЦ500Д0 и т.п.) – это ГОСТ 310.4-81. Для нового стандарта (ЦЕМ II-32,5, ЦЕМ I-42.5 и т.п) – ГОСТ 30744-2001, требования которого сходны с действующими европейскими стандартами серии EN 196. В этих документах детально расписана процедура создания образцов, сроки и условия выдерживания образцов до начала проверок, требования к оборудованию и процессу испытания.
Новым ГОСТом 30744-2001 предусмотрены следующие процедуры проверки качества цемента:

  • определение тонкости помола цемента
  • определение сроков начала и окончания схватывания
  • определение равномерности изменения объема
  • определение прочности на изгиб и сжатие

Первые 3 процедуры выполняются с чистым цементом, без добавления песка и не требуют значительного времени. Последняя проверка длится 28 суток, она начинается с создания образцов, которые хранятся в лаборатории в специальных условиях до полного набора прочности. Для создания образцов используется нормированный песок по ГОСТ 6139, состоящий из смеси песка трех фракций: мелкой, средней и крупной, влажностью не более 0.2%. Нормированный цементо-песчаный раствор готовится в пропорции 1:3 по массе компонентов при водоцементном отношении 0,5. Образцы выдерживают 28 суток (за исключением специальных видов цементов, требующих иного промежутка времени на полное отвердение), после чего подвергают испытаниям. Усредненные результаты испытания (испытывается всегда несколько образцов) дают реальные показатели прочности проверяемой партии цемента.
В СПбГТУ лабораторные испытания цемента проводят на образцах в виде балочек 40х40х160 мм или кубиков 30х30х30 мм, отлитых из цементного теста нормальной густоты по ГОСТ 310.3. Отлитые в формы контрольные образцы в течение суток выдерживают над сосудом с водой при t примерно 20°С и влажности воздуха около 95%. Спустя сутки балочки или кубики вынимают из форм и сразу испытывают их прочность на сжатие. Таким образом определяется активность вяжущего. Для этого используется следующая формула: R-суточная=P / S * 98 (МПа), где R-суточная — прочность при сжатии прессом в мегапаскалях; P — усилие в кг/с, S — площадь поверхности образца в кв/см. Для проведения полноценной проверки основных характеристик цемента используется целый арсенал приборов таких как:

  • Гранулометр, с помощью которого определяется фракционный состав.
  • Прибор Блейна, служащий для определения удельной поверхности «цементных зерен».
  • Различные вибростолы и лабораторные мешалки
  • Специальные прессы
  • Камеры влажного хранения контрольных образцов
  • Аппараты для проверки активности цементного вяжущего: приборы типа ИАЦ-04М, контракциометры.
  • Прибор Вика
  • и т.д.

Далеко не всякий бетонный завод или цех по производству сухих строительных смесей может позволить себе приобрести и содержать подобное оборудование. Что уж говорить о частных мини-предприятиях, использующих цементное вяжущее на своем производстве. Как говорится: «Не до жиру….» Именно поэтому в большинстве случаев производители, не способные проверить и проконтролировать портландцемент самостоятельно вынуждены верить сопроводительным накладным и паспортам качества на получаемое сырье. Им лишь остается надеяться, что поставщик надежный, и цементный завод не подкачал. В противном случае производство бетона, сухих смесей или ЖБИ из неконтролируемого сырья может принести огромные проблемы как самим производителям, так и потребителям их продукции.

Читайте так же:
Условия работы с цементными растворами

В заключение хотелось бы добавить, что наша компания предоставляет полный пакет сопроводительной документации на поставляемый нами портландцемент. Начиная с сертификатов и паспортов, заканчивая заводскими накладными на груз. Максимально прозрачные условия поставки: честный вес, реальная марка и всегда в наличии продукция крупнейшего российского производителя — холдинга Евроцемент груп.

Изготовление образцов

Образцы для определения марки цемента изготавливают стандартных размеров в специальных формах. Формы должны быть разъемными и из прочного материала – к примеру, из чугуна или стали. Перед заполнением раствором форму смазывают машинным малом, а стыки – вазелином. Форму заполняют на 10 мм, устанавливают на вибростенд и после запуска установки форма заполняется окончательно – порционно в течение 2 минут. Через три минуты установка отключается, а излишки смеси снимают ножом, смоченным в воде. Образец сглаживают, маркируют и, оставляя его в форме, выдерживают в специализированной ванне с гидравлическим затвором 24 часа (в случае растрескивания образца, оставляют его в ванной еще на 48 часов). Затем их достают из ванны, извлекают из форм и укладывают в бассейн с водой. Вода должна быть 20 ± 2 градусов по Цельсию и накрывать образцы минимум на 20 мм. Воду в бассейне заменяют раз в две недели. И после 28 суток твердения их извлекают из ванной, испытания проводятся максимум за час.

Определение

Точное определение активности цемента (АЦ) – это абсолютная прочность эталонного испытуемого образца из цементного теста. На её основании вяжущему присваивается марка, после чего о понятии АЦ упоминаний в технической документации нет. Не секрет, что прочностные характеристики корректируются различными присадками, они оказывают влияние на активность, но не всегда на марку, поэтому понятия не связаны тесно. Например, ускоритель твердения лишь уменьшает срок набора прочности, но не повышает значение твердости камня.

Другими словами активность цемента – это поведение структуры материала в течение срока службы изделия. На каждом этапе процессы гидрации частиц вяжущего разные:

  • В срок 28 суток происходит набор проектной прочности камня, основной объем структуры уже вступил в реакцию и кристаллизовался;
  • В течение эксплуатации внутри камня по-прежнему может происходить кристаллизация, также может отсутствовать и активность в состоянии покоя;
  • К концу срока службы изделия, когда минералы в кристаллах вступают в реакцию с водой, что приводит к коррозии материала.

Таким образом, активность цемента – это динамика его твердения и набора, а также потери прочности.

Виды определения пределов прочности

В зависимости от особенностей дальнейшего использования цемента и бетона на его основе существует несколько различных подходов к определению активности. Рассмотрим несколько методик.

Определение прочности на изгиб

Суть метода в постепенном увеличении нагрузки на образец посредством специального пресса (скорость нагружения — 50±10Н/с). При этом испытание образцов производится при их расположении поперечной гранью – продольно. Итоговый результат берут как среднее арифметическое между двумя самыми высокими показателями испытаний образцов из трех.

Определение прочности при сжатии

Этот метод требует равномерной нагрузки с предельной силой — 200-500кН. Для этого три образца, разделенных на половины, располагают между специальными полированными металлическими пластинами. Площадь соприкосновения образца в продольном положении и пластины – 25 см2. После центровки на опорной плите в качестве результата принимается среднее значения четырех самых высоких показателей.

Определение прочности цемента при пропаривании

Для изготовления конструкций из бетона или железобетона подчас необходимо сократить срок твердения. Для этого используют тепловлажную пропарку. Именно поэтому для таких случаев целесообразно использовать определение активности цемента при пропаривании.

Подготовка образцов и все процедуры проводятся в стандартных условиях, однако пропаривание необходимо производить в специализированной камере. Стандартизированная температура — 20±3 градусов по Цельсию при выключенном обогреве в течение 2 часов. Значение прочности определяется в соответствие с ГОСТом.

Однако все эти методы требуют очень длительного времени. Самый скорый метод определения марки цемента без потери точности измерений – контракциометрический. Он использует для оценки показатели уменьшения объема раствора при гидратации материала. Именно эти данные ложатся в основу расчетов активности цемента. Именноэтот метод лег в основу нового прибора предприятия «Интерприбор».

Этот прибор позволяет исследования по определению активности цемента проводить в ускоренном режиме – то есть фактически в течение 3 часов. Также «Цемент-прогноз» позволяет работать с такими измерениями как сроки схватывания цемента, морозостойкость, прочность и водонепроницаемость бетона.

Условная классификация

Активность цемента в бетоне в течение срока эксплуатации несколько меняется, в зависимости от этого ее условно можно разделить на 3 вида:

  • Активная, когда все компоненты бетона вступают в реакцию и перестают кристаллизоваться через 28 суток с момента формовки;
  • Перспективная, когда цемент набирает часть прочности в течение 28 суток, а 100% проектного состояния и даже свыше наступает в течение года в процессе монтажа конструкций перед вводом объекта в эксплуатацию;
  • Комплексная (частично гидратированная), в таком случае крупные части (негидратированные) остаются в составе камня в качестве наполнителя.

Это условная классификация, которую удобно использовать при определении состава цементного вяжущего для затворения бетонных растворов и их выбора при проектировании.

Новый прибор для определения активности цемента

В 2009 году разработала и запатентовала прибор «Цемент-Прогноз», основанный на контракциометрическом методе измерений. Этот прибор автоматический. В его стандартную комплектацию входят: электронный блок, стакан для проб цементного образца, камера измерения и сервисное ПО, нацеленное на обработку данных по методике. Именно программное обеспечение позволяет все результаты перенести на компьютер, заархивировать и, при необходимости, конвертировать в Exсel.

Принцип работы прибора основан на регистрации изменения объема воды в герметичной камере, дополнительно можно фиксировать температуру пробы. Камера заполняется водой, а в нее помещается образец в специальном мерном стакане. Измерение занимает в минимальном варианте три часа, по факту которых все измерения переносятся в компьютер. Но существует и 7-суточный контракционный цикл измерений.

Электронный блок позволяет через соединительную коробку подключать и одновременно производить измерения в трех камерах, регистрируя результаты на дисплее прибора и компьютере. Сервисное ПО предлагает обширный объем функций по обработке результатов. Прибор внесен в Государственный реестр средств измерений.

Использование «Цемент-Прогноза» в рабочем процессе облегчит и другие технологические измерения, в частности оценку водоцементного отношения и прочность бетона (МИ 2488-98), морозостойкость (МИ 2489-98), водонепроницаемость бетона (МИ 2625-2000).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector