Прочностные характеристики портландцемента

Показатели	Марка портландцемента
Предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток, МПа, не менее
Предел прочности при изгибе в возрасте 28 суток, МПа, не менее	4,5	5,5		6,2	6,5

1. Приготовление растворной смеси

и определение ее консистенции

 

Содержание работы

Описание оборудования: 1. Сферическая чаша и лопатка.

2. Лабораторная растворомешалка.

3. Встряхивающий столик и форма-конус со штыковкой.

4. Штангенциркуль.

 

Порядок выполнения работы:

 

Отвешивают 500 г цемента и 1500 г стандартного песка и высыпают их в предварительно протертую мокрой тканью сферическую чашу Отмеряют 200 г воды (В/Ц = 0,4).

Перемешивание производят в три этапа:

вначале перемешивают цемент с песком вручную в течение 1 мин до одного цвета;

затем в центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее воду, дают воде впитаться в течение 0,5 мин и перемешивают смесь в течение 1 мин;

раствор переносят в лабораторную растворомешалку, предварительно протертую мокрой тканью, и перемешивают 2,5 мин.

 

Рис. 17. Встряхивающий столик: 1 – форма-конус; 2 – насадка к конусу; 3 – диск столика; 4 – эксцентрика; 5 – штыковка

Для определения консистенции растворной смеси используют встряхивающий столик (рис. 17).

Форму-конус устанавливают в центре встряхивающего столика. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью.

Форму-конус заполняют раствором до половины высоты и уплотняют 15-ю штыкованиями металлической штыковки. Затем наполняют конус раствором с небольшим избытком и штыкуют 10 раз. Снимают насадку, излишек раствора срезают ножом вровень с краями конуса, затем конус снимают в вертикальном направлении.

Раствор встряхивают на столике. При вращении рукоятки встряхивающего столика эксцентрик, укрепленный на валу, поднимает диск столика на 1 см, а затем дает ему возможность падать под действием собственного веса. При встряхивании раствор растекается в зависимости от своей консистенции. После 30 встряхиваний за 30±5 с штангенциркулем измеряют диаметр конуса по основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение. Расплыв конуса должен быть в пределах 106–115 мм. Если расплыв конуса окажется меньше 106 мм, количество воды увеличивают до получения расплыва 106– 108 мм; если расплыв конуса окажется более 115 мм, количество воды уменьшают до получения расплыва 113–115 мм.

Запись результатов определения консистенции раствора ведут в таблице.

 

Обработка результатов измерений

Показатели	Единицы измерения	Номер опыта
Навеска цемента	г
Навеска песка	г
Водоцементное отношение, В/Ц
Количество воды	г
Расплыв конуса	мм

 

Выводы: _____________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

2. Приготовление образцов и их хранение

 

Содержание работы

 

Описание оборудования: 1. Формы для изготовления образцов-балочек.

2. Ванна с гидравлическим затвором.

 

Порядок выполнения работы:

 

Для приготовления образцов-балочек размером 4x4x16 см используют металлические формы с тремя гнездами (рис. 18).

Перед изготовлением внутреннюю поверхность формы слегка смазывают машинным маслом, на форму устанавливают насадку. Форму с насадкой жестко закрепляют на виброплощадке (рис. 19).

Форму наполняют раствором примерно на 1 см по высоте и включают виброплощадку. В течение первых двух минут вибрирования все три гнезда формы равномерно, небольшими порциями заполняют раствором, По истечении трех минут от начала вибрирования – виброплощадку выключают. Форму снимают с виброплощадки, снимают, заглаживают поверхность образцов вровень с краями насадки, срезают ножом излишек раствора формы и маркируют их.

 

Рис. 18. Форма для изготовления образцов балочек.

Рис. 19. Виброплощадка.

Для каждого срока испытания изготавливают по три образца.

После изготовления образцы в формах хранятся 24 ± 2 ч в ванне с гидравлическим затвором (рис. 20) при относительной влажности воздуха 95–100 % и температуре 20 ± 2 °С. Затем образцы осторожно расформовывают (вынимают из формы) и укладывают в ванны с питьевой водой в горизонтальном положении так, чтобы они не соприкасались друг с другом. Вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см. Температура воды должна быть 20 ± 2 °С. Воду меняют каждые 14 суток.

 

 

Рис. 20. Ванна с гидравлическим затвором:

1 – ванна, 2 – герметичная крышка, 3 – столик.

 

3. Определение предела прочности

при изгибе и сжатии

Содержание работы

Описание оборудования: 1. Формы для изготовления

образцов-балочек.

2. Ванна с гидравлическим затвором.

Порядок выполнения работы:

 

По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и не позднее чем через 1 ч подвергают испытанию. Непосредственно перед испытанием образцы должны быть насухо вытерты.

Для испытания образцов – балочек на изгиб можно использовать приборы любой конструкции, соответствующие следующим требованиям, точность отсчета разрушающей нагрузки должна быть не менее 0,5 кгс, а скорость нарастания нагрузки – 0,5±0,05 кгс/см.

Рис. 21. Схема расположения балочки на опорах

Схема установки образца на опорных элементах показана на рис. 21. Образец устанавливают таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении.

Опорные и передающие нагрузку валики устанавливают строго параллельными. Расстояние между опорными валиками должно быть 10 см, передеющий нагрузку валик располагается посередине между опорными валиками.

Испытание проводится до разрушения балочки. Предел прочности при изгибе R_изг определяется по формуле:

 

, Мпа, (кгс/см²), (5.1)

 

где Р – разрушающее давление, Н, (кгс);

l – расстояние между опорами, равное 10 см;

b – ширина образца, равная 4 см;

h – высота образца, равная 4 см.

Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение из двух наибольших результатов испытания трех образцов. Запись результатов балочек на изгиб ведут в таблице.

Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же испытывают на сжатие. При испытании на сжатие используют стальные пластинки для передачи (рис. 22), имеющие площадь 25 см (4x6, 25 см). Каждую половинку балочки помещают между двумя пластинками так, чтобы горизонтальные при изготовлении грани при испытании находились в вертикальном положении.

Образец вместе с пластинками помещают на опорную плиту пресса (рис. 23) и подвергают сжатию. Скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть 20 ± 5 кгс/см² в секунду.

 

Рис. 22. Стальные пластинки для передачи нагрузки на половинки балочек.

Рис. 23. Положение образца между пластинками при испытании на сжатие: 1 – верхняя плита пресса, 2 – половинка балочки; 3 – пластинки; 4 – нижняя плита пресса.

Предел прочности при сжатии R_сж отдельного образца вычисляют по формуле

 

, Мпа, (кгс/см²), (5.2)

 

Р – разрушающее давление, Н (кгс);

F – рабочая площадь, равная 25 см².

Предел прочности при сжатии вычисляют как среднее арифметическое четырех наибольших результатов испытания шести образцов. Если испытания балочек проводились не через 28 сут., а в другие сроки, то для перевода 7- или 14-суточной прочности образцов в 28-суточную прочность могут быть приняты ориентировочные переводные коэффициенты, равные для 7-суточной прочности – 1,5, для 14-суточной прочности – 1,25.

Запись результатов испытаний ведут в таблице.

По значениям предела прочности при сжатии и изгибе после 28 суток твердения определяют марку цемента (см. табл. 5).

Обработка результатов измерений

 

Определение предела прочности при изгибе

 

Количество образцов-балочек _____________________________

Навеска цемента ________________________________________

Навеска песка ___________________________________________

Продолжительность перемешивания ________________________

Продолжительность вибрации образцов ______________________

Даты: изготовления_______________ испытания______________

№№	Размеры	Расстояние между опорами, м	Разрушающая нагрузка, Мн	Предел прочности при изгибе, МПа
ширина, м	высота, м

 

Выводы: _____________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

 

Определение предела прочности при сжатии

№	Рабочая площадь пластинок, м^2	Разрушающая нагрузка, Мн	Предел прочности при сжатии, МПа

 

Выводы: _____________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

 

Контрольные вопросы:

 

1. Что называют маркой цемента?
2. Как оценивают консистенцию цементного раствора?
3. Почему образцы для определения марки цемента хранят первые сутки на воздухе, а последующие 27 суток в воде?
4. По какой формуле определяют предел прочности при изгибе?
5. По какой формуле определят предел прочности при сжатии?

Заполнители для бетонов и растворов

 

Заполнителями для бетона и растворов называют природные или искусственные сыпучие материалы. Они являются основной частью бетонов и растворов. Занимая в бетоне 80–85 % его объема, заполнители образуют жесткий скелет бетона и этим уменьшают его усадку и предотвращают образование усадочных трещин. Качество заполнителей в значительной мере влияет на технические свойства тяжелого бетона. В зависимости от размера зерен заполнитель делят на мелкий (песок) и крупный (щебень и гравий).

 

Раздел VI

 

1. Испытание песка

 

В качестве мелкого заполнителя для приготовления тяжелого бетона и раствора применяют природный песок, который представляет собой рыхлую смесь зерен крупностью 0,14–5 мм, образовавшуюся в результате естественного разрушения твердых горных пород. Природные пески в зависимости от условий залегания могут быть речные, морские и горные (овражные). Речные и морские пески имеют округлую форму зерен, горные пески содержат остроугольные зерна, что обеспечивает их лучшее – сцепление с бетоном. Однако горные пески обычно больше загрязнены вредными примесями, чем речные и морские. Искусственные пески получают дроблением твердых и плотных горных пород. Форма зерен дробленных песков остроугольная, а поверхность шероховатая. Дробленые пески имеют высокую стоимость и поэтому их применяют для обогащения мелкого природного песка, используемого в производстве высокопрочных бетонов.

Для оценки качества песка, предназначенного для тяжелого бетона и раствора, в лаборатории определяют его истинную плотность, насыпную плотность, пустотность, зерновой состав и модуль крупности.

 

Лабораторная работа № 10