Для студентов обучающихся по специальности «Производство строительных изделий и конструкций»

Минеральные вяжущие вещества

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

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

образцов.