Главная / Строительные материалы / Исследовать влияние вида и количества активной минеральной добавки

Исследовать влияние вида и количества активной минеральной добавки

Практическая часть.

Цель работы: Исследовать влияние вида и количества активной минеральной добавки на прочность характеристики вяжущих на основе извести.

Исходные данные: Известь молотая негашеная, трепел, шлак, гипс двуводный, вода водопроводная.

Методика испытаний:

1. Определение суммарного содержания активных.

СаО+MgO при содержании в извести MgO до 5%. От пробы извести отбирают 4-5 г и растирают в течение 5 мин в фарфоровой или агатовой ступке. Навесу растертой извести, взятую на аналитических весах и равную для негашеной извести 1г, а для гашеной — 1-1,2г помещают в коническую колбу емкостью 250 мл, наливают 150 мл дистиллированной воды, добавляют 15-20 стеклянных бус или оплавленных стеклянных палочек (длиной 5-7 мм), закрывают стеклянной воронкой или часовым стеклом и нагревают в течении 5 мин, не доводя до кипения. По остывании смывают стенки колбы и стеклянную воронку кипяченой дистиллированной водой, добавляют 2-3 капли 1%-ного спиртового раствора фенолфталеина и титруют при постоянном взбалтывании 1н раствором соляной кислоты до полного обесцвечивания содержимого.

Титрование считают законченным, если по истечении 5 мин. содержимое колбы станет бесцветным.

Титрование следует проводить медленно, добавляя кислоту по каплям.

Содержание CaO+MgO (X) в процентах по массе для комовой негашеной извести вычисляют по формуле:

Х=У 2,804 K/G

Где: У — кол-во 1н раствора соляной кислоты, израсходованное на титрование, в мл

К — поправка к титру 1н раствора соляной кислоты

2,804 — количество оксида кальция, соответствующее 1 мл 1н раствора соляной кислоты, умноженное на 100

G — навеска извести, в г

Содержание CaO+MgO (XI) в процентах по массе для гидратной извести (пушонки) вычисляют по формуле:

Х1= У 2,804 K/G (100-W)

Где W — влажность гидратной извести (пушонки) в %

2.Определение тонкости помола порошкообразной извести.

Пробу порошкообразной извести в количестве 50г, предварительно высушенную при 105-1100С до постоянной массы, просеивают сквозь сито с сетками № 02 и № 008 по ГОСТ 3584-53. Просеивание считают законченным, если при дополнительном просеивании в течении 1 мин сквозь указанные сита проходит не более 0.1 г извести. Остаток на сите в граммах, умноженный на 2, соответствует содержанию в извести зерен данной крупности в процентах.

3.Определение времени гашения извести.

Берут сосуд Дьюара емкостью 0,5 л и помещают его в сосуд с размерами на 40-60 мм, превышающими размеры сосуда Дьюара.

Пространство между стенками и дном сосуда Дьюара и внешнего сосуда заполняют термоизоляционным материалом (асбестовой мелочью, минеральной ватой и т. п.)

Измельченную известь в количестве 10 г помешают в сосуд Дьюара, вливают в него 20 мл воды, имеющей температуру 200С, и закрывают сосуд пробкой, в которой плотно установлен термометр со шкалой до 1500С и длиной нижней части 100-150 мм, наблюдая при этом, чтобы ртутный шарик термометра был погружен в реагирующую смесь которую затем взбалтывают и оставляют в покое. Через каждые 30 сек, начиная с момента добавления воды, отмечают температуру реагирующей смеси и до тех пор, пока она не начнет падать.

За время гашения принимают время от момента добавления воды в известь до начала снижения максимальной температуры

Сводная таблица.

№ бригады

Состав вяжущего

В %

В/В

Предел прочности при сжатии в МПа

1.

Известь: трепел: гипс

20:75:5

54,0

4,9

2.

30:65:5

57,5

6,1

3.

40:55:5

58,0

8,5

4.

Известь: шлак: гипс

20:75:5

42,5

6,2

5.

30:65:5

45,0

9,0

6.

40:55:5

47,5

10,8

Частный вывод: Известково-шлаковое вяжущее имеет остаток на сите №008 — 2%, что удовлетворяет требованиям ГОСТ. Активность составляет 16,8%, что говорит о небольшой пластичности известкового теста.

Водовяжущее отношение равно 32,5. Предел прочности на сжатие — 5,6МПа.

Общий вывод: С увеличением количества добавки предел прочности на сжатие уменьшается (для известково-шлакового с 10,8 до 5,6 МПа; для трепела с 8,5 до 3,6 МПа) и водовяжущее отношение увеличивается.

Теоретическая часть

Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.

Клинкер получают обжигом до спекания однородной тонко дисперсной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины и некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и т. д.). При этом обеспечивается преимущественное содержание в нем высокоосновных силикатов кальция (70—80 %). Гипс в портландцемент добавляют для регулирования скорости схватывания и некоторых других свойств. Клинкерный порошок без гипса при смешивании с водой быстро схватывается и затвердевает в цементный камень, который характеризуется пониженными техническими свойствами.

По составу (ГОСТ 10178—76с изм.) различают портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент.

В портландцемент с минеральными добавками разрешается вводить гранулированные доменные и электротермофосфорные шлаки в количестве до 20% массы вяжущего, активные добавки осадочного происхождения не более 10%. Другие активные добавки (вулканического происхождения) допускается вводить до 15% массы получаемого цемента. Шлакопортландцемент должен еще содержать доменные или электротермофосфорные шлаки не менее 21 и не более 80% массы вяжущего. При производстве цемента для интенсификации процесса помола допускается введение специальных добавок в количестве до 1% массы вяжущего.

Свойства портландцемента

Свойства портландцемента определяются, прежде всего, качеством клинкера. Вводимые в портландцемент добавки предназначены для их, регулирования.

Истинная плотность портландцементов без добавок в зависимости от химического и фазового состава, а также различных добавок колеблется в пределах 3,1-3,2 г/см2.

Схватыванием называется процесс, при котором относительно подвижная смесь цемента с водой постепенно густеет и приобретает такую начальную прочность, прдкоторой ее механическая переработка становится практически затруднительной и даже невозможной (в конце схватывания). .Поэтому вяжущие вещества, в том числе и цементы, должны характеризоваться такими сроками схватывания, которые дают возможность приготовлять растворные и бетонные смеси и использовать их в деле. Различают начало и конец схватывания теста из того или иного вяжущего. Условно в соответствии со стандартами эти сроки схватывания, определяют на тесте нормальной густоты при температуре 20±2°С по глубине погружения в него иглы прибора Вика. По ГОСТ 10178-76 (изм.) начало схватывания теста из, этого вяжущего должно наступать не ранее 45 мин., а конец схватывания не позднее 10 ч считая от момента смешения цемента с водой.

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 скалывания 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.

Тонкость помола цемента должна характеризоваться остатком на сите 0,08 не более 15,%.

Для определения прочности при изгибе и сжатии по, ГОСТ 310.1-76 и ГОСТ,,ц 310.4-81 готовят балочки размером 40х40х160 мм из раствора цемента с температурой 20±3°С с песком состава 1:3 по массе, с применением вибрации в течении 3 минут на площадке с амплитудой 0,35 мм и частотой колебаний 3000 в 1 минуту. Для испытаний применяется стандартный песок по ГОСТ 6139-78. Растворы готовят при В/Ц=0,4, при этом их консистенция по расплыву конуса после; 30 встряхиваний на столике должна характеризоваться диаметром в пределах 106-115 мм.

Область применения

Портландцемент и его разновидности — основной материал в современное строительстве. Из него возводят бетонные и железобетонные конструкции самых разнообразных зданий и сооружений. Жилищно-гражданское, промышленное, сельскохозяйственное, гидротехническое, горное, дорожное, ирригационное — вот неполный перечень видов строительства, где с успехом применяют бетон и железобетон на портландцементе.

Определение нормальной густоты теста

Цементным тестом нормальной густоты условно принято называть такую консистенцию его, при которой металлический цилиндр диаметром 10+0,1 мм и высотой 50 мм под нагрузкой 300 г допускается в него за 30 с на глубину от 33 до 35 мм или не доходит до дна кольца на 5—7 мм.

Обычно нормальная густота цементного теста характеризуется тем количеством воды, выраженным в % к массе цемента, какое ‘необходимо для получения теста. Для различных цементов величина нормальной густоты цементного теста колеблется в некоторых пределах и составляет для портландцемента 21—27, пуццоланового портландцемента 30—45, шпакопортландцемента 26—30, глиноземистого 31—33, романцемента 30—50% и т. д.

Значение нормальной густоты цементного теста опытным путем принято определять прибором, называемым иглой Вика. Этим же прибором или другими, более механизированными, определяют и сроки схватывания его.

Конструктивные особенности прибора иглы Вика (см. рис. 1.) Основным различием является то, что суммарная масса подвижной части прибора составляет не 127 г, как для испытания гипса, а 300 г. Для этого на верхнюю площадку подвижного стержня кладут добавочный груз. Нормальную густоту цементного теста определяют не иглой, а металлическим стерженьком, называемым стержнем Тетмайера, закрепляющимся винтом в подвижной части прибора вместо иглы.

Чтобы определить нормальную густоту цементного теста, на технических весах отвешивают цемента. Навеску переносят в круглодонную металлическую чашу, разравнивают по дну и в середине его делают небольшое углубление для воды. Воду отмеривают мерным цилиндром с точностью до 0,5 мл либо отвешивают с точностью 0,5 г, а затем вливают ее в чашку, стараясь заполнить углубление в цементе. В воду насыпают цемент, находящийся на бортах чаши. В это же время, включают секундомер. Через 30 с смесь воды с цементом в чаше сначала медленно, а затем быстрее в течение 5 мин перемешивают стальной лопаткой во взаимно перпендикулярных направлениях. После этого порцию полученного цементного теста лопаткой в один прием укладывают в кольцо прибора . Избыток теста снимают вровень с краями кольца, влажным шпателем, после чего помещают под пестик на станину точно вертикально установленного прибора. Открывая винт, осторожно опускают пестик до соприкосновения с поверхностью теста и затем в таком положении закрепляют его. После этого включают секундомер и одновременно отпускают винт. При этом пестик свободно погружается в тесто и через 30 с по шкале прибора отмечают глубину его погружения.

Если стрелка-указатель находятся между 5-ми 7-м делениями шкалы, это значит что пестик Тетмайера погрузился на глубину 33-35 мм и густота такого теста нормальна. Если за указанное время пестик до такой глубины не опустился — тесто слишком густо, если он опустился ниже или раньше 30 с — тесто слишком жидко. В обоих случаях нужно изменить количество воды. Для этого готовят новую порцию теста с измененным водоцементным отношением. Так поступают до тех пор, пока не будет найдена нормальная густота цементного теста. Найденное значение водоцементного отношения в «нормальном цементном тесте выражают в % по отношению к массе цемента.

Определение сроков схватывания цемента

Начало и конец схватывания вяжущего вещества в строительной технике имеет большое значение для технологии производства строительных работ. Минеральные вяжущие вещества, в том числе и цемент, обычно используют в виде теста, состоящего из вяжущего и воды, причем вода является химическим реагентом, превращающим тесто в соответствующий камень. Этот процесс .условно можно разделять на два этапа — схватывание и твердение, которые должны протекать только после того, как тесто будет приготовлено, доставлено к месту укладки и уложено в бетонную конструкцию. В связи с этим при исследовании свойств вяжущих веществ всегда определяют сроки их схватывания. По ГОСТ 10172-62 сроки схватывания для цементов составляют по началу схватывания 45 мин и по концу схватывания 12 ч. для глиноземистого цемента. Начало должно быть не ранее 30 мин и конец не позже 12 ч.

Началом схватывания цементного теста условно называют промежуток времени от начала затворения вяжущего вещества водой до момента плавного погружения стандартных размеров иглы Вика в тесто на глубину 38-39 мм.

Концом схватывания называют время от момента затворения цемента водой до момента проникания той же иглы в тесто на глубину не более 1 мм. Чтобы практически определить начало и конец схватывания цементного теста, пользуются иглой Вика, применяющейся для определения нормальной густоты цементного теста, с той лишь разницей, что в этом приборе пестик Тетмайера заменяют стандартной иглой толщиной 1,1 мм и длинной 50 мм, устанавливаемой на месте пестика.

Определение площади удельной поверхности портландцемента

Удельной площадью поверхности зернистого вещества называют сумму поверхностей всех зерен, содержащихся в 1 г. вещества. Значение этой характеристики цемента в настоящее время является до некоторой степени практическим мерилом тонкости помола, а следовательно, отчасти, и его реакционной способности. Ситовой анализ не удовлетворяет поставленным требованиям, так как им можно определить лишь количественное соотношение зерен размером больше 0,04 мм. Главная же масса цемента мельче 0,04 мм проходит через самое густое сито и ситовым анализом состав ее определить нельзя. В связи с этим практическое определение площади удельной поверхности цемента при его исследовании в контроле производства становится актуальным и имеет технический смысл.

Одним из наиболее распространенных и рекомендованных ГОСТ 310-60 способом является определение при помощи поверхностемера. Это прибор, в основу работы которого положено измерение сопротивления воздуху, просасываемому под постоянным давлением через уплотненный слой цемента определенной толщины и определенной площади поперечного сечения. Для определения удельной площади поверхности цемента ГОСТ 310-60 рекомендует пользоваться поверхностемером. Он состоит из четырех основных частей: гильзы, манометра аспиратора 5, регулятора разрежения 8 и груши 11. Эти части соединены резиновыми 3 и стеклянными 10 трубками с краном 9.

Во время опыта испытуемая порция цемента находится в гильзе 7. которая представляет собой стальную трубу с внутренним сечением 5 см и внутренним диаметром 25,2±0,1 мм. Нижняя часть гильзы плотно закрыта донышком. Гильза имеет отводную трубку, к которой присоединена резиновая трубка от прибора. Выше отводной трубки внутри гильзы выточены заплечики 3, на которых, во время опыта, находится перфорированная металлическая пластинка и виде кружка толщиной 2 мм и диаметром 25,2±1 мм с 88 сквозными отверстиями в ней диаметром 1,2 мм каждое. Во время опыта на эту пластинку помещают навеску, массу которой определяют взвешиванием с точностью 0,01 г.

Вторую и наиболее ответственную часть прибора составляет манометр-аспиратор 5, который служит для того, чтобы создать соответствующее разрежение и тем самым обеспечить присасывание воздуха через находящийся в гильзе цемент. Манометр-аспиратор изготовлен из стекла, высота ею 250 мм.

Третьей частью прибора является гидравлический регулятор разряжения 8, состоящий из стеклянного вытянутого продолговатого баллона с впаянной в него стеклянной трубкой, сообщающей внутреннюю часть баллона с наружной средой. Сбоку этого баллона находится тройник, с манометром-аспиратором с одной стороны и с грушей с другой.

Среднюю пробу испытуемого цемента сначала просеивают через сито № 09, высушивают в сушильном шкафу при 105-110°С в течение 2 ч и затем помещают в бокс с притертой пробкой.

Навеску помещают в гильзу на закрытый одним кружком фильтровальной бумаги металлический диск и затем прикрывают сверху вторым кружком фильтровальной бумаги. На эту бумагу в гильзу вставляют плунжер и нажимая на него рукой, уплотняют цемент до упора опорного кольца с гильзой. Затем плунжер вынимают. Грушей или водоструйным насосом создают в приборе разрежение и, открыв кран 9 между манометром-аспиратором и регулятором разрежения, поднимают воду в манометре-аспираторе до рисок над баллоном манометра, после чего кран закрывают. Вследствие того, что при закрытом кране наружный воздух все же просасывается в манометр-аспиратор через спрессованный в гильзе цемент, уровень воды в манометре падает. Когда он достигнет риски над верхним баллоном манометра, включают секундомер и останавливают его тогда, когда этот уровень снизится до риски между первым и вторым баллоном аспиратора, после чего по секундомеру отмечают время Т сек. Опыт повторяют три раза и из полученных трех значений Т находят среднее арифметическое, которое затем и подставляют в формулу S = А7 см, для вычисления площади удельной поверхности цемента. Если уровень воды во время опыта снижается в верхнем баллоне слишком быстро, секундомер включают в тот момент, когда уровень достигнет риски между верхним и нижним баллонами, и выключают секундомер, когда уровень опустится до риски, расположенной под нижним баллоном.

Определение прочностных характеристик цементов

Прочностные характеристики цементов устанавливают значениями предела прочности при сжатии и при изгибе стандартных образцов, приготовленных из испытуемых цементов и хранившихся при определенных условиях в течение 28 суток.

Прочностные характеристики цементов, согласно ГОСТ 310-60, определяют на балочках размером 40х40х160 мм, изготовленных из одной части испытуемого цемента по массе и трёх частей, по массе нормального песка.

Нормальным песком, согласно ГОСТ 6139-70, считается ВОЛЬСКИЙ кварцевый песок округлой формы, зернистостью 0,5-0,8 мм. Можно также использовать другой песок обязательно соответствующий требованиям ГОСТ 6139-70. Водоцементное отношение устанавливают опытным путем, он должно быть таким, чтобы расплывание конуса из смеси цемента, песка, и воды после 30 встряхиваний на стандартном столике по нижнему основанию составило 105-110 мм в диаметре.

Изготовленные из такой смеси образцы-балочки хранят в течение 28 суток в нормальных условиях, после чего испытывают на изгиб, а получившиеся при этом половинки балочек — на сжатие.

Таким образом, для определения предела прочности цемента при изгибе и при сжатии необходимо:

1. установить цементно-водное отношение растворной смеси и приготовить ее

2. отформовать из растворной смеси образцы в виде балочек стандартных размеров

3. выдержать до испытаний изготовленные образцы в определенных условиях (ГОСТ 310-60)

4. определить предел прочности при изгибе образцов

5. испытать на сжатие половинки балочек.

Определение предела прочности присжатии

В результате определения величины предела прочности при изгибе балочек получается 6 половинок, которые служат образцами для определения величины предела прочности при сжатии. Каждую половинку балочки испытывают на прессе отдельно. Для этого ее помещают между двумя металлическими пластинками, изготовленными из нержавеющей стали. Обе поверхности пластинок пришлифованы, с удлиненной стороны они имеют опорные бортики, в которые упирается зажатая между ними половинка балочки. Каждую половинку балочки укладывают так, чтобы к пластинкам прилегали те поверхности ее, которые при изготовлении балочки были обращены к продольным стенкам.

Предел прочности при сжатии определяют на гидравлическом прессе: Половинку балочки, зажатую между пластинками, укладывают в центре нижней опорной плиты гидравлического пресса. Затем опускают верхнюю опорную плиту до соприкосновения с образцами, и к образцу прилагают нагрузку со скоростью 2±0,5 МПа в 1 с, вплоть до полного разрушения образца. Момент разрушения образца и величину давления в Маслопроводе пресса отмечают по отклонению стрелки манометра.

Сводная таблица

Бригады

Вид

Вяжущего

Удельная

Поверхность

Sуд в см2/г

Вид добавки

Количество

В %

В/П

Предел прочности Rсж в МПа

1

Портландцемент № 1

2500

——

——

25

52,55

2

Портландцемент №1

2500

СДБ

0,1

24

35,10

3

Портландцемент № 1

2500

СДБ

0,2

23

24,55

4

Портландцемент № 1

2500

СЛБ

0,3

22

12,20

5

Портландцемент №2

3000

——

——

27

56,80

6

Портландцемент №2

3000

СДБ

0,1

26

32

7

Портландцемент №2

3000

СДБ

0,2

25

44,15

8

Портландцемент №2

3000

СДБ

0,3

24

55,3

Вывод по бригаде: при исследовании портландцемента № 1 с В/Ц – 24 и добавкой СДБ в количестве 0,1% Rеж = 35,10 мПа.

Общий вывод: при добавлении в портландцемент добавки СДБ, В/Ц отношение снижается с увеличением вводимой добавки, предел прочности понижается.

Оставить комментарий