Свойства портландцемента, методы их оценки.
Средняя плотность 900 – 1000 кг/м 3 , размер зёрен 20 – 40 микрон, удельная поверхность S = 1800 – 2000см 2 ,марки: 400, 500, 550, 600 начало схватывания 25 мин. конец – 12 часов. Характеристики: минеральный состав выражает содерж. в клинкере главных минералов. Минеральный состав рассчитывают на основании данных хим. анализа. Вещественный состав выражает в содерж. в цементе: клинкера, гипса, минеральных добавок. Тонкость помола оценивается по стандарту путем просеивания высушеной пробы цемента через сито. Плотность составляет 3,05 – 3,15. Объемная масса зависит от уплотнения. Водопотребность опред. количеством воды в процентах которые необходимы для получения цементного теста нормальной густоты. Сроки схватывания опред. с помощью прибора «вика» путем погружения иглы в тесто нормальной густоты. Началом схватывания считают время, прошедшее от нач. затворения до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 1-2мм. Конец схватывания – время от нач. затворения до того момента, когда игла погружается в тесто не более чем на 1-2 мм. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45мин., а конец схватывания – не позднее 10 час. от нач. затворения.
36. Твердение ПЦ При затворении портландцементного порошка водой образуется пластичное цементное тесто, кот-ое затем нач. загустевать. Период времени о нач. затворения до потери тестом пластичности наз. Периодом схватывания цементного теста. Затем следует период твердевания, в течении кот-го прочность цементного камня постепенно нарастает. Схватывание цементного теста завершается относительно быстро в течении нескольких часов, твердение же цементного камня продолжается длительное время. В процессе схватывания и твердения минеральных вяжущих в-в различают 3-и периода 1.подготовительный или период затворения(насыщение растворов, образование зародышей эттрингита ) 2.Коллойдация(характеризуется прямым присоединением воды в твёрдой фазе) вяжущего, в результате образуется коллоидная масса) 3.Кристализация(хар-ся превращением гелий в кристаллические сростки)
37. . Коррозия цементного камня и методы защиты от неё. Причины коррозии:1.Разложение составных цементного камня(растворение и вымывание). 2. образование легкорастворимых солей в результате взаимодействия цементного камня с огрессивными веществами. 3.Образование в порах цементного камня новых соединений которые занимают больший объём по сравнению с исходными компонентами что вызывает появление внутренних напряжений и растрескиваний.Коррозия 1-го вида: выщелачивание(идёт интенсивно при действии мягкой воды на бетон, хар-ся появлением белых потёков). Для снижения вероятности такой коррозии ограничивают содержание С3S до 50% ; применяют минеральные добавки которые связывают гидроксид кальция в малорастворимые соединенияе; предварительно выдерживают на воздухе(карбонизация).
Коррозия 2-го рода: возникают в результате обменных реакций с компонентами цементного камня при этом образуется легкорастворимые соединения или аморфные в-ва, не обладающие связывающими свойствами кот. потом вымываются водой. Коррозия 3-го рода(сульфаминатная): возникает при действии на цемент проточных вод содержащих сульфат ионы(морская вода, грунтовая или сточная). В этом случае в цементном камне образуется гидросульфаталлюминат кальция (эттрингит). Это оказывает разрушающее воздействие на цементный камень, т.к. образование нового в-ва идёт с увеличением объёма. Общие меры борьбы с коррозией: 1. Минимальное водоцементное отношение 2.устройство водоотвода и дренажей 3. Введение активных минеральных добавок 4. Применение защитных облицовок и покрытий из керамического стекла, битума и др. мат-ов уменьшающих водопроницаемость и увеличение плотности.
38. – 41. Шлакопортландцемент– гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Он получается путем совместного тонкого помола клинкера и гранулированного доменното (или электротермофосфорного) шлака с необходимым количеством гипса. Допускаются раздельный помол компонентов и их последующее смешение. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21 и не более 80% (массы цемента). Допускается замена до 10 % шлака трепелом или другой активной минеральной добавкой.
Доменные шлаки по своему химическому составу напоминают цементный клинкер. В них преобладают оксиды, %: СаО 30 – 50; SiO2 28 – 30; А120з 8 – 24; МnО 1 –3; МдО 1 – 18; их общее содержание составляет 90 – 95 %. Гидравлическая активность шлаков характеризуется модулями основности (М,) и активности (М,).
Модуль основности- – отношение содержащихся в шлаке основных оксидов к сумме кислотных. В зависимости от модуля основности различают основные шлаки; их М, =>1, и кислые, имеющие М 10 крупнозернистые
43. М-лы для тяжёлого бетона
Вяжущие. Применяют все виды вяжущих, отвечающих требованиям стандарта. Вид вяжущего выбирают исходя из условий работы к-ции. Марка цемента должна в 1,5 – 2 раза превышать марку изготовляемого бетона.
Вода. Применяют без ограничения питьевую воду без вредных примесей, препятствующих нормальному твердению цемента. Проверяется значение pH≥4. Общее содержание солей допускается не более 5000 мг на 1 л, в т. ч. сульфат-ионов не более 2700 мг на 1 л. Не допускается использование болотных, сточных вод и промышленных неочищенных отходов.
Мелкий заполнитель. В тяж. бетоне применяют прир. и иск. пески из кварца. Кач-во песка, применяемого для изготовления бетона, опр-ся минеральным, зерновым составом и сод-ем вредных примесей. К вредным примесям мелкого наполнителя относят в-ва, вызывающие коррозию цем. камня (органические, сульфаты и сульфиды, зёрна слабых пород, глинистые ч-цы).
Крупный заполнитель (щебень, гравий). Щебень получают дроблением массивных г. п. на куски размерами 5 – 70 мм. Зёрна щебня имеют сильно шероховатую пов-ть, поэтому щебень предпочтительно применять для изг-я высокопрочных бетонов. Для крупного заполнителя (как и для мелкого) сущ-т требования отн-но степени его очищенности от вредных примесей, глин. частиц, органики, зёрен слабых пород. Прочность крупного заполнителя х-ся дробимостью:
,
где m1 – масса исходной пробы, m2 – масса пробы, оставшейся на сите.
По дробимости щебень (гравий) делят на 7 марок (кгс/см 2 ): 1200, 1000, 800, 600, 400, 300, 200. По морозостойкости: 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300.
44. Свойства бетонной смеси. Влияние на эти свойства различных факторов. Способы уплотнения бетонной смеси. Уход за бетоном.
Прочный и долговечный бетон можно получить только при тщательном уплотнении бетонной смеси. Формовочная способность бетонной смеси определяется двумя показателями: пластичность – х-ет внутреннюю связность смеси, способность ее формоваться, приобретая заданную форму без разрывов и расслаивания на отдельные составляющие. Подвижность бетонной смеси с максимальной крупностью зерен заполнителя до 70 мм оценивают по осадке под действием собственной массы или при вибрации конуса. На подвижность бетонной смеси влияют вид цемента, содержание воды, песка, крупность заполнителей и форма их щерен. К наиболее трудоемким процессам относят укладку бетонной смеси и ее уплотнение. В наст. Время эти операции производят при помощи бетоноукладчиков. Возможны так же и другие способы уплотнения жестких смесей: трамбование, прессование, прокат. Подвижные смеси легко уплотняются вибрированием. Литые смеси уплотняются под действием собственной массы.
Источник
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
Пределы прочности цемента при изгибе и сжатии по ГОСТ 10178-85
| Обозначение вида цемента | Гарантированная марка цемента | Предел прочности, МПа (кгс/см 2 ) | ||
| при изгибе в возрасте, сут | при сжатии в возрасте, сут | |||
| ПЦ-Д0, ПЦ-Д5, ПЦ-Д20, ШПЦ | — | 4,4 (45) | — | 29,4 (300) |
| — | 5,4 (55) | — | 39,2 (400) | |
| — | 5,9 (60) | — | 49,0 (500) | |
| — | 6,1 (62) | — | 53,9 (550) | |
| — | 6,4 (65) | — | 58,8 (600) | |
| ПЦ-Д20-Б | 3,9 (40) | 5,4 (55) | 24,5 (250) | 39,2 (400) |
| 4,4 (45) | 5,9 (60) | 27,5 (280) | 49,0 (500) | |
| ШПЦ-Б | 3,4 (35) | 5,4 (55) | 21,5 (220) | 39,2 (400) |
Физико-механические свойства цементов определяют по ГОСТ 310.1, ГОСТ 310.2, ГОСТ 310.3, ГОСТ 310.4. При испытании всех видов цементов определяют показатели:
— определение истинной и насыпной плотности цемента (необходимы для расчета состава бетонной смеси);
— тонкости помола цемента (ГОСТ 310.2-76);
— нормальной густоты и сроков схватывания цементного теста (ГОСТ 310.3-76);
— равномерности изменения объема цемента (ГОСТ 310.3-76);
— предела прочности при изгибе и сжатии образцов-балочек, изготовленных из цементного раствора (ГОСТ 310.4-81).
Процедура отбора и подготовки проб выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 30515-97, ГОСТ 10178-85. Из объединенной пробы получают две-три лабораторные пробы массой около 8 кг каждая. Пробу цемента, отобранную для испытаний, доставляют в лабораторию в плотно закрывающейся таре, защищающей цемент от увлажнения и загрязнения посторонними примесями. Пробы цемента до испытания следует хранить в сухом помещении. Перед испытанием каждую пробу цемента просеивают через сито с сеткой N 09 по ГОСТ 3584-73. Остаток на сите взвешивают и отбрасывают. Массу остатка в процентах, а также его характеристику (наличие комков, кусков дерева, металла и пр.) заносят в рабочий журнал. После просеивания пробу цемента перемешивают.
Рекомендации по проведению испытаний. Испытания следует проводить в помещениях с температурой воздуха (20±2)°C и относительной влажностью не менее 50%. Температура воздуха и влажность должны ежедневно отмечаться в рабочем журнале. Перед испытанием цемент, песок и воду выдерживают до принятия ими температуры помещения. Для приготовления и хранения образцов применяют обычную питьевую воду. Сосуд для отвешивания или отмеривания воды тарируют в смоченном состоянии. Температура помещения влажного хранения образцов и воды в ваннах должна быть (20±2)°С и ежедневно отмечаться в рабочем журнале. Цемент и песок отвешивают с точностью до 1 г, воду отвешивают или отмеривают с точностью до 0,5 г или 0,5 мл. Применение алюминиевых и цинковых форм, чаши, лопаток и т.п. не допускается.
Определение истинной плотности цемента
Необходимое оборудование: прибор Ле-Шателье (рис. 1).
Истинная плотностьпортландцемента (без минеральных добавок) составляет 3,05…3,15 г/см 3 .
Проведение испытаний. Прибор Ле-Шателье, закрепленный в штативе, помещают в стеклянный сосуд с водой так, чтобы вся его градуированная часть была погружена в воду. Необходимо, чтобы при отсчетах уровня жидкости в приборе температура воды в сосуде соответствовала температуре, при которой производили градуировку прибора.
Прибор наполняют обезвоженным керосином до нижней нулевой черты по нижнему мениску. После этого свободную от керосина часть прибора (выше нулевой черты) тщательно протирают тампоном из фильтровальной бумаги.
От лабораторной пробы цемента отвешивают 65 г цемента с точностью до 0,01 г и высыпают его в прибор ложечкой через воронку небольшими равномерными порциями до тех пор, пока уровень жидкости в приборе не поднимется до одного из делений в пределах верхней градуированной части прибора.
Для удаления пузырьков воздуха прибор с содержимым вынимают из сосуда с водой и поворачивают его в наклонном положении в течение 10 мин на гладком резиновом коврике. После чего прибор снова помещают в сосуд с водой не менее чем на 10 мин и производят отсчет уровня жидкости в приборе.
Плотность цемента 
(г/см 3 ) вычисляют по формуле
, (1)
где 
— навеска цемента, г; 
— объем жидкости, вытесненный цементом, см 3 .
Результаты опытов приводят в табл. 2.
Данные о зерновом составе фракции песка
| Фракция песка | Диапазон размеров зерен, мм | |
| Трехфракционный песок | Четырехфракционный песок | |
| Тонкая I | — | 0,08. 0,16 |
| Тонкая II | — | 0,16. 0,5 |
| Тонкая | 0,08. 0,5 | — |
| Средняя | 0,5. 1,0 | 0,5. 1,0 |
| Крупная | 1,0. 2,0 | 1,0. 2,0 |
Литература
1. Микульский В.Г. Строительные материалы (материаловедение и технология): учебное пособие. – М.: ИАСВ, 2002. – 536 с.
2. Белов В.В., Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. Лабораторные определения свойств строительных материалов: учебное пособие. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2004. – 176 с.
3. Попов К.Н., Каддо М.Б., Кульков О.В.Оценка качества строительных материалов / Под ред. К.Н. Попова. — М., Изд-во АСВ, 1999
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
Целью работы является определение физико-механических свойств портландцемента, изучение методов его испытания в соответствии с требованиями ГОСТ.
Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее и длительное время, сохраняющее прочность на воздухе и в воде, являющееся продуктом тонкого измельчения портландцементного клинкера с добавкой гипса (3..5%), а также минеральных добавок (до 20%).
Клинкер представляет собой зернистый материал, полученный обжигом до спекания (при 1450°С) сырьевой смеси, состоящей в основном из углекислого кальция (известняки различного вида) и алюмосиликатов (глины, мергеля, доменного шлака и др.). Небольшая добавка гипса регулирует сроки схватывания портландцемента.
В среднем на 1 т цемента расходуется около 1,5 т минерального сырья; примерное соотношение между карбонатным и глинистым составляющими сырьевой смеси 3:1 (т.е. берется около 75% известняка и 25% глины).
Химический состав клинкера выражают содержанием оксидов (% по массе): 
— 63…66%, 
— 21…24%, 
— 4…8% и 
— 2…4%, суммарное количество которых составляет 95…97%. В небольших количествах имеются различные соединения: 
.
По вещественному составу цемент подразделяют на следующие типы:
— портландцемент (без минеральных добавок);
— портландцемент с активными минеральными добавками не более 20 %;
— шлакопортландцемент с добавками гранулированного шлака более 20 %.
По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте цемент подразделяют на марки: портландцемент — 400, 500, 550 и 600; шлакопортландцемент — 300, 400 и 500; портландцемент быстротвердеющий — 400 и 500; шлакопортландцемент быстротвердеющий — 400.
ГОСТ 10178-85 устанавливает условное обозначение цемента, которое состоит из наименования вида цемента – портландцемент (ПЦ), шлакопортландцемент (ШПЦ); марки цемента — 300, 400, 500, 550, 600; обозначения максимального содержания добавок в портландцементе — Д0, Д5, Д20; обозначения цемента: быстротвердеющего — Б; пластифицированного – ПЛ; гидрофобного — ГФ; полученного на основе клинкера нормированного состава, — Н, а также обозначения стандарта. Пример условного обозначения портландцемента марки 400, с добавками до 20 %, быстротвердеющего, пластифицированного: Портландцемент 400-Д20-Б—ПЛ ГОСТ 10178-85или допускается обозначение: ПЦ 400-Д20-Б-ПЛ ГОСТ 10178-85.
Для этих изделий по согласованию с потребителем необходимо поставлять один из следующих видов цемента:
ПЦ 400-Д0-Н, ПЦ 500-Д0-Н — для всех изделий;
ПЦ 500-Д5-Н — для труб, шпал, опор, мостовых конструкций независимо от вида добавки;
ПЦ 400-Д20-Н, ПЦ 500-Д20-Н — для бетона дорожных и аэродромных покрытий при применении в качестве добавки гранулированного шлака не более 15 %.
Цемент должен показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде, а при содержании 
в клинкере более 5 % — в автоклаве.
По скорости твердения общестроительные цементы подразделяют на:
— нормальнотвердеющие — с нормированием прочности в возрасте 2 (7) и 28 сут;
— быстротвердеющие — с нормированием прочности в возрасте 2 сут, повышенной по сравнению с нормальнотвердеющими, и 28 сут.
По срокам схватывания цементы подразделяют на:
— медленносхватывающиеся — с нормируемым сроком начала схватывания более 2 ч;
— нормальносхватывающиеся — с нормируемым сроком начала схватывания от 45 мин до 2 ч;
— быстросхватывающиеся — с нормируемым сроком начала схватывания менее 45 мин.
Конец схватывания цемента должно наступать не позднее 10 ч от начала затворения. Начало схватывания портландцемента для бетона дорожных и аэродромных покрытий должно наступать не ранее 2 ч, портландцемента для труб — не ранее 2 ч 15 мин от начала затворения цемента. По согласованию изготовителя с потребителем допускаются иные сроки схватывания.
По прочности на сжатие цементы подразделяют на классы: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5 (ГОСТ 30515-97). В нормативных документах на цементы конкретных видов могут быть установлены дополнительные классы прочности. Для некоторых специальных видов цементов с учетом их назначения классы прочности не устанавливают. Для цементов конкретных видов, выпускаемых по ранее утвержденным нормативным документам до их пересмотра или отмены, сохраняется подразделение цементов по прочности на сжатие по маркам.
Предел прочности цемента при изгибе и сжатии по ГОСТ 10178-85 должен быть не менее значений, указанных в табл. 1.
Источник
