Физико механические характеристики цемента

Физико-механические свойства вяжущих, цементного теста и раствора

Влияние добавки суперпластификатора на технологические и

ЦЕМЕНТЫ С ДОБАВКАМИ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРОВ

Цементы с добавками суперпластификаторов 2

Тюмень, 2001

Часть 2

Методические указания к выполнению лабораторных работ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ

с элементами исследования по курсу «Вяжущие вещества»

для студентов дневного обучения, специальности ПСК

Определение активности органических и минеральных компонентов. Методические указания для проведения лабораторных работ с элементами исследования по курсу «Вяжущие вещества» для студентов дневного обучения, специальности ПСК. Часть 2.

Тюмень: ТюмГАСА, 2001 г., 28 с.

Авторы: к.т.н. Рожкова Г.А., доцент кафедры СМ,

Хафизова Э.Н., ассистент кафедры СМ.

Рецензент: Хабибрахманова В.А., преподаватель кафедры СМ

Методические указания утверждены на заседании кафедры,

протокол № 22 от «6 » ноября 2001 г.

Утверждено на УМС академии

протокол №____ от «___»_________ 2001 г.

Тираж 30 экземпляров.

Содержание

1.1. Влияние добавки суперпластификатора на технологические и физико-механические свойства вяжущих, цементного теста и раствора 2

1.2. Определение водоотделения цементного теста с добавлением пластификаторов 4

1.3. Определение степени пластификации цементного геля (теста) 6

1.4. Определение водопотребности и сроков схватывания цементного теста с добавками 7

1.5. Определение предела прочности при сжатии и изгибе 8

2. Влияние вида цемента и тонкодисперсных наполнителей на долговечность бетонов. 10

3. Цементы с активными минеральными добавками 13

3.1. Определение конца схватывания и водостойкости 14

3.2. Ускоренный метод определения активности гидравлических добавок 16

4. Определение дисперсности сыпучих материалов 18

4.I. Ситовой анализ 19

4.2. Определение удельной поверхности дисперсных материалов 22

Цель работы: 1. Определение влияния добавки суперпластификатора (0,1-0,6 % от массы цемента) на физико-механические свойства цементного теста, растворной смеси и раствора.

2. Освоение методики модификации СДБ.

3. Определение влияния модифицированной СДБ на реологические и физико-механические свойства цементного теста и раствора.

I. Теоретические основы.

СДБ и другие препараты на основе солей лигносульфоновых кислот являются широко распространенными пластифицирующими химическими добавками в цементы, растворы и бетоны. Технические лигносульфонаты являются отходами целлюлозно-бумажной промышленности, они неоднородны по составу, и их свойства меняются от партии к партии даже при получении добавки с одного предприятия. В состав СБД (сульфитно-дрожжевой бражки) входят кальциевые или натриево-аммонийные соли лигносульфоновых кислот, редуцирующие минеральные вещества и вода. К редуцирующим веществам относятся древесные сахара, скипидар, фурфурол и другие соединения. При дозировке СДБ более 0,3 % от массы цемента наблюдается значительное замедление сроков схватывания за счет присутствия значительного количества сахара. Количество сахаров в СДБ по ГОСТ «Лигносульфонаты технические» не должно превышать 12 %.

Для улучшения свойств и получения эффективного пластификатора проводят модификацию (очитку от сахаров) технических лигносульфонатов различными методами.

1. Ознакомиться со способами модификации СДБ по технической литературе.

2. Изучить методику очистки СДБ различными адсорбентами.

II. Приборы и оборудование.

Весы технические с разновесами, прибор ПСХ-2, сито 008, цилиндры емкостью 250 мл и 500 мл, емкость для перемешивания, лабораторная шаровая мельница, колбовстряхиватель, набор ареометров для определения плотности растворов.

Портландцемент марки 300, Сухоложского завода, известь-пушонка, зола-унос, молотая витрофировая вулканическая порода.

Адсорбент (породу, шлак, золу) размалывают в шаровой мельнице до удельной поверхности 3500 см 2 /г. Материалы в количестве 1-1,5 кг засыпают в шаровую мельницу, содержащую достаточное количество шаров и подвергают помолу в течении 2 часов. Затем материал извлекают из мельницы и определяют удельную поверхность или тонкость помола (остаток на сите 008 не должен превышать 15 %). Если тонкость помола не соответствует требуемой, помол продолжают до получения требуемой удельной поверхности или тонкости помола.

Модификация СДБ (очистка).

Приготовление пластификатора на основе ЛСТ, модифицированного одним из адсорбентов, осуществляют в лабораторной мешалке или в стеклянной банке (сосуде) с плотной пробкой. В банку помещают адсорбент и заливают 10 %-ным водным раствором СДБ (соотношения между СДБ и адсорбентом может составлять 1:1, 1:2 по сухому веществу). Сосуд (банку) закрывают крышкой и суспензию тщательно перемешивают в течении 2 часов. После перемешивания отмечают уровень пены и жидкой части суспензии, сосуд оставляют в покое 4 часа, вновь отмечают уровень пены и определяют воздухововлечение. После 4-х часового отстаивания модифицированную СДБ осторожно сливают и проверяют плотность с помощью ареометра.

Приготовление растворов добавок рабочей концентрации.

Растворы добавок рабочей концентрации готовят путем растворения (СДБ или другого вещества) в заданном количестве дистиллированной воды. Для повышения скорости растворения продуктов рекомендуется подогревать воду до 40-79 о С и перемешивать растворы. После полного растворения продукта, ареометром проверяется плотность полученного раствора и доводится до заданной добавлением продукта или воды.

Водный раствор добавки считается пригодным к применению, если плотность раствора соответствует заданной.

Зависимость плотности раствора СДБ от его концентрации приведена в таблице 1.1.

Плотность раствора СДБ в зависимости от ее концентрации

Концентрация раствора, %
Плотность р-ра , г/см 3	1,009	1,017	1,025	1,033	1,043	1,068	1,091	1,144	1,202

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Физико-механические свойства бетона

Бетоном называется строительный материал, полученный путем смешивания вяжущего вещества, в основном цемента, с водой и заполнителями в виде песка, щебня или других материалов в различной пропорции. Некоторые виды бетона могут не иметь в своем составе воды, например асфальтобетон.

В данной статье будут рассмотрены основные физико-механические свойства бетона, знания о которых просто необходимы при проведении самостоятельных строительных работ. Без данных инженерных знаний неопытный строитель рискует получить непрочную и недолговечную бетонную конструкцию.

Классификация бетонных смесей

В соответствии с ГОСТ 25192-2012 и 7473-2010 бетоны различают по следующим характеристикам:

• по вяжущему веществу подразделяется на цементный, гипсовый, силикатный, шлакощелочной, полимербетон и асфальтобетон;
• по количеству вяжущих веществ: тощий, жирный, товарный;
• по видам используемых заполнителей – бетон бывает на основе пористых, плотных и специальных материалов;
• по своему предназначению: обычный, декоративный, дорожный, гидротехнический, теплоизоляционный, жаростойкий, химостойкий, звукоизоляционный и т. д.;
• по структуре: плотный, крупнопористый, поризованный и ячеистый бетон.

Помимо вышеперечисленных свойств, виды бетонов подразделяются также по такому критерию, как объемная масса. Согласно такой классификации, бетон бывает:

• особо легкий, его плотность меньше 500 кг/м³;
• легкий, плотностью от 500 кг/м³ до 1800 кг/м³;
• облегченный, его плотность колеблется от 1800 кг/м³ до 2200 кг/м³;
• тяжелый, плотностью 2200 – 2500 кг/м³;
• особо тяжелый, плотностью более 2500 кг/м³.

К легким бетонам относятся перлитовый бетон, керамзитобетон, пенобетон, газобетон, пемзобетон. К особо тяжелым бетонам относятся магнетитовый, лимонитовый и баритовый бетоны.

Эксплуатационные свойства раствора

В маркировку бетонной смеси должны входить следующие параметры:

• класс бетона по прочности;
• степень готовности;
• показатели по удобоукладываемости, средней плотности, а также марки по морозостойкости и водонепроницаемости;
• стандарт (ГОСТ).

Следует рассмотреть эти параметры по отдельности.

Прочность на сжатие

По этому показателю обеспечивается класс бетона. Классом бетона называется маркировка, обозначающая прочность стандартного кубика из данного бетона (размером 150х150х150 мм), то есть величину давления в МПа, которое может выдержать этот кубик.

Например, класс бетона В20 означает, что изготовленный из этого бетона кубик стандартных размеров выдерживает среднее давление до 20 МПа. Кроме класса, задается также марка бетона по предельной прочности на сжатие, обозначается она буквой М.

Прочность бетона определяется опытным путем, посредством испытания специально изготовленных из данного бетона брусков различного размера на гидравлическом прессе. Исходя из данных, полученных при испытании, производится расчет прочности бетона на изгиб и сжатие по формуле, учитывающей вес и размеры образцов.

Удобоукладываемость

Обозначается буквами П, Ж и СЖ. Согласно данному параметру различают:

• подвижный бетон, жесткость меньше 4 секунд;
• жесткий бетон, жесткость 5-50 секунд;
• сверхжесткий бетон, жесткость больше 50 секунд.

Подвижность смеси различают также по такому показателю, как осадка конуса. Этот метод позволяет быстро определить степень усадки бетонной композиции. Для этого в металлическую форму, которая имеет вид конуса, тремя слоями укладывается бетонная смесь. Затем форма переворачивается, освобождая раствор. Далее по степени его оседания определяют текучесть бетонной смеси.

Соотношения марки по удобоукладываемости, осадке конуса и норме по жесткости можно увидеть в соответствующей таблице, согласно ГОСТ 7473-2010.

Для бетононасоса используют только подвижные смеси марок П4 и П5.

Морозостойкость и водонепроницаемость

Морозостойкость обозначает количество замерзаний и последующих оттаиваний, которое может выдержать данная бетонная композиция. Обозначается буквой F.

Водонепроницаемость обозначает давление воды, которое может выдержать стандартный цилиндр из данной бетонной смеси. Обозначается буквой W.

Истираемость

Истираемость обозначает сопротивление бетонной смеси истиранию. Чем выше истираемость, тем дольше будет срок службы бетона. Проверка образца на истирание производится при помощи стального шарика или шлифовального круга. Для повышения истираемости важно соблюдать влажное твердение бетонной композиции. Обозначается буквой G.

Теплопроводность бетонной смеси

Теплопроводность — очень важный параметр определения возможных теплопотерь для конструкций из бетона. Самую низкую теплопроводность имеют пористые бетоны. Чем меньше плотность бетонной смеси, тем меньше ее теплопроводность. Но композиции низкой плотности непрочные, а это одна из самых больших проблем для создания смесей с малой теплопроводностью.

Коэффициент теплопроводности определяется количеством тепла, которое в течение часа проходит через один кубический метр материала при разности температур в 1° С. Для бетона этот коэффициент зависит от его заполнителя, а также от показателя влажности, особенно у ячеистого бетона.

К примеру, коэффициент теплопроводности ячеистого бетона плотностью 600 кг/м 3 составляет 0,14 Вт, а у шлакопемзобетона плотностью 800 кг/м 3 он составляет 0,16 Вт. Данные значения не бывают постоянными, это усредненный показатель.

Деформативные свойства бетона

Величина деформации бетона, возникающая в процессе его эксплуатации, зависит от его структуры, а также от технологии его производства и от ряда других факторов. Чтобы оценить степень деформации, используются такие понятия, как усадка, расширение, упругость и ползучесть бетонной смеси.

Первоначальная усадка бетона начинается сразу после его укладки, а ее величина зависит от его состава и свойств входящих в его состав материалов. Бывает горизонтальная и вертикальная усадка бетонной смеси.

Если при укладке бетонной смеси используется давление, например, при изготовлении железобетонных изделий, то после его исчезновения проявляются такие свойства материала, как расширение и упругость. Чем сильнее сжималась бетонная смесь, тем сильнее она будет расширяться после того, как убрали нагрузку.

Ползучесть бетона характеризует увеличение деформаций со временем при постоянной нагрузке. Способствует перераспределению напряжений, тем самым проявляя свое положительное свойство. Зависит от прочности, жирности и возраста бетона, а также от его заполнителя и от содержания воды в смеси.

Прогревание бетона зимой

Для укладки бетона даже в зимнее время требуется температура выше 0° С, потому что при замерзании смеси начинается ее гидратация. Поэтому разработано несколько способов для прогрева бетонной композиции, например, с помощью электрического тока, создаваемого электродами, или с помощью находящегося в смеси или в конструкции нагревательного провода ПНСВ, подсоединенного к трансформаторам мощностью от 20 до 100 кВт.

Иногда используется специальная опалубка для прогрева, а также термоматы. Менее распространены индукционный и инфракрасный методы подогрева.

Для этой цели следует правильно рассчитать удельное сопротивление бетона, которое считается по специальной формуле в зависимости от эмпирического коэффициента цемента, количества воды и расхода цемента.

Также необходимо рассчитать модуль поверхности бетона равный отношению прогреваемой площади заливки или конструкции к ее объему. Следует учесть, что площадь и объем замерзшего и подтаявшего грунта будут разными.

Вот краткий обзор основных физико-механических свойств бетонных смесей. Для более подробного ознакомления советуем использовать соответствующие ГОСТ и СНиП, которые послужат хорошим подспорьем для начинающего строителя.

Характеристики бетона: механические и прочностные свойства

Бетон – самый популярный и распространенный строительный материал в мире. Ни одно строительство – будь то заливка фундамента для частного дома или возведение монолитных железобетонных конструкций – не обходится без бетона. Не говоря уже о производственном секторе (тротуарная плитка, бордюрный камень, столбы, сваи, плиты перекрытия и прочие бетонные изделия), где бетон играет основную роль.

Характеристики бетона позволяют использовать его в самых разных строительных сферах. По прочности он практически не уступает природному камню, а по некоторым характеристикам и вовсе превосходит его. Существует много разновидностей бетона, которые определяются маркой и классом. Но в рамках сегодняшней статьи эти показатели бетона рассматривать не будем, а всецело сосредоточимся на его основных и второстепенных характеристиках. Также затронем тему возможного повышения характеристик с помощью современных добавок.

Коротко о составе, марке цемента и классе бетона

Набор «ингредиентов» бетона всегда одинаковый, разница лишь в пропорциях. Из чего состоит современная бетонная смесь:

• щебень (гравийный, гранитный или известняковый);
• цемент (обычно, это портландцемент марки от М100 до М500);
• песок (речной или карьерный);
• вода (желательно водопроводная);
• различные добавки, повышающие физические и химические свойства бетона.

Что касается марки цемента и класса бетона, то это взаимозависимые понятия. Например, марка бетона М100 соответствует классу В7,5 (прочность – 98 кгс/м2), а привычный М400 по прочностным характеристикам отвечает классу В30 (прочность – 393 кгс/м2) и т.д. Тут главное запомнить: чем выше марка бетона, тем выше его класс и, соответственно, характеристики прочности.

Однако стоит также учитывать, что физические свойства бетона зависят не только от марки цемента, но и от других важных факторов, среди которых:

• пропорций материалов в составе;
• качества используемого щебня, песка, цемента и воды;
• технологии приготовления бетона;
• количества, качества и вида добавок, используемых для повышения основных характеристик.

Как уже упоминалось, если добавлять различные добавки в бетон, характеристики его будут выше, чем «чистой» бетонной смеси. О добавках расскажем ниже.

Основные и второстепенные характеристики бетона

Характеристики бетона условно делят на основные и второстепенные, но многие считают, что все показатели в равной степени важны и необходимы. Характеристики бетона:

1. Прочность (особенно на растяжение при изгибе).
2. Плотность.
3. Усадка.
4. Структура (пористость).
5. Вес.
6. Водостойкость.
7. Морозостойкость и другие характеристики (звукоизоляционные свойства, теплопроводимость, устойчивость к агрессивным веществам, пожароустойчивость и т.д.)

Рассмотрим каждую характеристику бетона отдельно.

Характеристики прочности

Прочность считается основной характеристикой бетона (измеряется в кгс/м2). И речь, прежде всего, о прочности на растяжение при изгибе. Прочность зависит от многих факторов, но значительную роль играет качество используемых материалов и пропорции. Рассчитывается прочность двумя методами:

1. Разрушающий метод контроля, когда берут высохший кубик бетона, ставят под пресс и сжимают до момента разрушения. Сила, потраченная на разрушение бетонного образца, и есть показатель прочности.
2. Неразрушающий метод. Используется постфактум, то есть при измерении прочностных характеристик уже готовой бетонной конструкции. Прочность измеряют либо молотком Физделя, либо молотком Кашкарова, либо пистолетом ЦНИИСК. Реже применяется методика скалывания ребра бетонной конструкции.

Если рассматривать бетон и его свойства, то первым делом обращают внимание именно на прочность, которая выражается в кгс/м2.

Плотность бетона

Плотность бетона – соотношение массы смеси («кг» или «т») к ее объему (м3). При маркировке характеристика плотности обозначается буквой «D» и указывается в кг/м3. Плотность зависит от:

• заполнителя;
• марки цемента;
• пропорций;
• размера песчинок и типа гравийного заполнителя;
• количества и качества воды;
• условий набора прочности (условия высыхания);
• используемых добавок.

По этому параметру бетон делится на:

1. Особо легкий – меньше 500 кг/м3;
2. Легкий, когда показатель плотности варьируются от 500 до 2000 кг/м3;
3. Тяжелый бетон имеет плотность от 2000 до 2500 кг/м3;
4. Особо тяжелый – плотность от 2500 кг/м3 и выше.

К особо легким бетонам относят: вермикулитобетон, газобетон, газосиликат, пенобетон, пеносиликат, газозолобетон. К легким: аглопоритобетон, шлакопемзобетон, перлитобетон, керамзитобетон и т.д. Тяжелый бетон – это всегда смесь на щебне или гравии, а особо тяжелый – железобетон, при создании которого используют армирующую сетку из арматуры различного диаметра.

Усадка бетона

Усадка бетона считается одним из важных параметров, поскольку от него зависит количество и глубина трещин, которые появятся в процессе высыхания конструкции (период высыхания – не менее 28 дней). Чем больше усадка бетона, тем выше вероятность образования трещин, что повлияет на срок эксплуатации готовой конструкции.

Этот параметр относится к группе «механические свойства бетона» и регулируется пропорциями, качеством используемых заполнителей и связующих и различными добавками.

Структура (пористость)

Пористость бетона наряду с прочностью считается одной из основных характеристик. С точки зрения структуры выделяют 4 типа бетона:

1. Слитный (плотный), когда все межзерновое пространство занято вяжущим материалом (цемент). Этот тип бетона отличается повышенной морозо- и водостойкостью.
2. Крупнопористый бетон, когда пустоты наполнены воздухом.
3. Поризованный бетон, когда пустоты в межзерновом пространстве заполнены легкими заполнителями (газом или пеной).
4. Ячеистый бетон, когда пустоты создаются намеренно с помощью специальных порообразующих добавок.

К параметру пористости в частном строительстве относятся негативно, считая, что излишнее количество пустот ослабляет будущую конструкцию. И это правда, однако пористость нельзя воспринимать негативно, поскольку этот параметр регулируется в зависимости от назначения и условий эксплуатации будущей постройки, конструкции или бетонного изделия.

Вес бетона

Вес бетонной смеси полностью зависит от наполнителя. Измеряется в соотношении массы смеси на 1 м3. По весу бетон делят на:

• особо легкий (0,5 т/м3);
• легкий (0,5-1,8 т/м3);
• тяжелый (1,8-2,5 т/м3);
• особо тяжелый (2,5-3 т/м3).

В свою очередь вес бетонной смеси зависит от таких параметров, как прочность и плотность. Также значение имеет вид крупного наполнителя (гравийный, известняковый или гранитный щебень). Это основные свойства бетона.

Водостойскость, морозостойкость и прочие характеристики бетона

Водостойкость или водонепроницаемость также считается одним из важных параметров, особенно при строительстве гидротехнических сооружений (бетонирование водных каналов, строительство плотин, пирсов, маяков, тоннелей и т.д.) Определяют уровень водостойкости с помощью теста, схожего с методом определения прочности. Вырезают два кубика бетона, один из них ставят под пресс, а второй помещают в воду, давая ему напитаться влагой, после чего тоже подвергают испытанию под прессом.

Морозостойкость – способность бетона длительное время выдерживать минусовые температуры или их перепады без деформирования и разрушения. На этот параметр частично влияет пористость. Есть и другие параметры, например:

• теплопроводность – свойство передавать тепло;
• звукоизоляционные свойства;
• устойчивость к кислотам и щелочам;
• пожароустойчивость и т.д.

Стоит ли использовать бетон, технические характеристики которого не отвечают значениям и стандартам, прописанным в проектной документации? Конечно же, нет, поэтому для усиления основных и второстепенных характеристик используют специальные добавки.

Добавки для бетонной смеси MicroArm, PoliArm и X-Mesh

Добавки бывают разными: от пластификаторов, повышающих пластичность, обтекаемость и скорость высыхания, до различных армирующих составов. Однако сегодня есть и универсальные добавки, которые одновременно повышают все характеристики бетона. Речь, конечно же, о фиброволокне или фибре.

Фибра также бывает разной (стальная, базальтовая, стекловолоконная), но наиболее распространенный, эффективный и дешевый вид фиброволокна – полипропиленовые микроволокна. Рассмотрим три варианта полипропиленовой фибры, которые чаще всего используются как в частном, так и в промышленном строительстве.

Фибра MicroArm – экструдированные микроволокна из первичного полипропилена длиной от 2 до 18 мм, которые создают целостную матричную сетку внутри бетонной смеси, значительно повышая основные и второстепенные характеристики бетона. Что дает MicroArm:

• повышает прочностные свойства бетона на 27% (до 296,5 кгс/м2);
• существенно снижает вероятность появления трещин при усадке (до 70%);
• также повышается морозостойкость до 35 МПа;
• на 35% повышается прочность на растяжение при изгибе (до 42,8 кгс/м2);
• существенно повышается водонепроницаемость с 2 W до 6 W;
• кроме того MicroArm предотвращает истираемость бетона и расслоение бетонной смеси.

Использовать полипропиленовое микроволокно MicroArm можно в любых строительных проектах: заливка полов (в том числе промышленных), производство бетонных изделий, строительство монолитных конструкций, внутренняя и внешняя отделка и т.д. Сфера использования не ограничена.

Фибра PoliArm – синтетическое структурное макроволокно длиной от 25 до 55 мм, которое используется преимущественно в крупном промышленном и гражданском строительстве (промышленные полы, аэродромные и дорожные покрытия, бетонные элементы жилых и промышленных зданий, туннели, дороги и прочие монолитные конструкции). Особенности:

• повышение показателя прочности на растяжение при изгибе до 40 МПа;
• снижение водопоглащения мелкозернистого бетона до 4% вместо 7%;
• существенное повышение ударной прочности;
• снижается водоотделение и истираемость (до 0,55 г/см2);
• бетонная смесь меньше расслаивается и равномерно высыхает даже при несоблюдении технологии;
• кроме прочего, снижается удельный вес бетонной конструкции, что особо актуально для монолитных межэтажных перекрытий.

Также стоит заметить, что PoliArm в равной степени повышает свойства бетона и железобетона, поскольку эта добавка может использоваться совместно с классическими армирующими материалами (арматурная сетка).

Фибра X-Mesh – скрученные синтетические высокопрочные макроволокна из сополимера полипропилена длиной от 23 до 54 мм. Этот вид фиброволокна обрабатывается специальными растворами, повышающими адгезию с бетонной смесью. Особенности:

• снижается расслаивание, усадка и вероятность появления трещин;
• увеличивается прочность на растяжении при изгибе, а также ударопрочность;
• огнестойкость;
• снижение веса бетонной конструкции;
• устойчивость к перепадам температур и агрессивным веществам.

Фибра X-Mesh создает плотную матричную сетку внутри бетонной смеси, что делает конструкцию монолитной, а значит, более прочной. Может использоваться совместно с другими армирующими материалами.

Характеристик бетона нужно учитывать всегда, при любом виде строительства. И по возможности увеличивать их, добавляя в смесь фиброволокна согласно инструкции. Фибра улучшит основные и второстепенные характеристики бетона и повлияет на срок эксплуатации бетонной конструкции.

Физико-механические свойства Портландцемента

1. Абсолютная плотность ρ = 3050 – 3200 кг/м 3 (У смешанных цементов ШПЦ, ППЦ ρ = 2700-2900 кг/м 3 )

2. Насыпная плотность (ρ_нц) = 900-1100 кг/м 3 в рыхлом состоянии, 1400-1700 кг/м 3 – в уплотненном состоянии.

3. Тонкость помола.
Чем тоньше помол, тем выше скорость схватывания и быстрее нарастает прочность.
Остаток на сите № 0,08, не более 15 % или удельная поверхность (площадь зерен (в см 2 )), занимаемая 1 граммом цемента) S = 2500 -3000 см 2 /г.

4. Влияние длительности хранения цемента на его свойства.
При хранении портландцемента на него воздействуют пары воды и углекислый газ воздуха. На поверхности зерен образуются пленки гидратных веществ и карбоната кальция, которые:

· Замедляют сроки его схватывания.

· Уменьшают прочность через 3 месяца на 10 %, 6 месяцев – 20%, 1 год – на 40%.

Смешанные цементы сильнее теряют свою активность или прочность. Восстановить активность можно вторичным помолом.
Сроки хранения цемента увеличиваются при помоле клинкера с гидрофобизирующими добавками.
Хранят портландцемент в герметично закрытой таре.

5. Водопотребность – количество воды в процентах к массе цемента, необходимой для получения теста нормальной густоты.
Составляет
Цементы с меньшей водопотребностью образуют более плотный камень.
Водопотребность цемента уменьшают:

· Введением пластифицирующих добавок: ЛСТ, ЛСТМ, С-3 и др.

· Применением пластифицированных и гидрофобных ПЦ.

При введении активных минеральных добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) водопотребность цемента увеличивается до 32-37%.

Нормальную густоту определяют пестиком прибора Вика.
Нормальной считается густота, при которой пестик в течение 30 секунд не доходит до дна на 5-7 мм.

Ход работы:

1. Навеску цемента всыпаем в предварительно протертую влажной тканью сферическую чашу. Делаем луночку в центре, вливаем отмеренное количество воды, слегка присыпая ее цементом и через 30 секунд начинаем в течение 5 минут интенсивно растирать тесто в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

2. После чего тесто в один прием переносим в кольцо прибора, уплотняем его постукиванием подставки кольца об стол 5-6 раз.

3. Кольцо ставим в прибор, и сразу же приводим в соприкосновение с тестом пестик.

4. Отпускаем зажимной винт, и наблюдаем погружение пестика в тесто в течение 30 секунд. Если пестик не дойдет до дна более, чем на 7 мм, или погрузится в него менее, чем на 5мм, то опыт повторяют вновь, увеличивая или уменьшая расход воды каждый раз на 1 % до получения нужного результата.
У нас Н.Г. = = — нормальная.

6. Связующая способность.
Показывает возможность введения в цементное тесто большого количества заполнителей, что уменьшает усадку, увеличивает долговечность, уменьшает расход цемента.
Связующая способность бетонной смеси повышается введением:

· Тонкоизмельченных активных минеральных добавок (АМД)

· Поверхностных активных веществ

В растворы можно вводить глину.
Чем выше связующая способность, тем лучше цемент и долговечнее бетон.

7. Водоотделение и водоудерживающая способность.
Водоотделение обусловлено процессами седиментации (осаждением твердых частиц под действием сил тяжести)
Процесс седиментации обуславливает большое количество капилляров, снижающих плотность, водонепроницаемость и морозостойкость. Водоудерживающую способность повышают:

· Увеличением тонкости помола

· Снижением водоцементного отношения

· Повышением содержания C₃A

o Органических добавок: Абильетата натрия

o Омыленного древесного пека и других.

o Тонкомолотых АМД: трепела, обожженной глины, бентонита, известняка, доломита, лёсов, трассов, опок, глиежей, зол, шлаков и др.

8. Сроки схватывания.
Схватывание — процесс, при котором цементное тесто постепенно теряет свою подвижность без приобретения прочности, но с потерей удобоукладываемости. Определяют иглой прибора Вика на тесте нормальной густоты.
Начало схватывания – время, с момента затворения теста водой до момента, когда игла не доходит до пластинки на 1 – 2 мм.
Конец схватывания – время, от момента затворения цемента водой до момента, когда игла погружается в тесто на 1 – 2 мм. Начало схватывания – не ранее 45 минут, конец схватывания – не позднее 10 часов с момента затворения водой.

9. Усадка и набухание
Усадка происходит при высыхании, а набухание при увлажнении цемента
Деформация усадки (0,8 мм/м) выше, чем деформация набухания (0,6 мм/м) и является наиболее опасными.
В результате усадочных деформаций в цементном камне образуются трещины.
Для ликвидации усадочных деформаций:

· Целесообразно использовать при приготовлении бетона мелкий и крупный заполнитель стандартного состава. А в растворы вводить песок.

· Твердение бетона должно происходить во влажной среде (W>90%) при температуре 20±5°C

10. Выделение тепла при твердении цемента
Наибольшее количество тепла и за короткие отрезки времени выделяют цементы с повышенным содержанием C₃S и C₃A и цементы высоких марок и более тонкого помола. Поэтому цементы с высоким тепловыделением (алитовые и глиноземистые) рекомендуют при бетонировании зимой.
C₂S (беллитовые) и C₄AF (кремнеземистые) цементы выделяют тепла мало, и медленно.
Цементы с низким тепловыделением рекомендуют при бетонировании массивных сооружений (плотин, электростанций) в летнее время.
Тепловыделение цемента, особенно в первые сроки твердения существенно повышается с увеличением тонкости помола и с введение хлористого кальция (CaCl₂); уменьшает добавка ССБ.
Во избежание растрескивания конструкций в теплое время:

· Используют низкотермичные цементы (беллитовые)

· Снижают расход цемента в бетоне

· Искусственно охлаждают массив

11. Равномерность измерения объема цемента.
При твердении цементного теста иногда наблюдается искривление изделий, их растрескивание, или полное разрушение.
Причина – наличие свободных (несвязанных в соединения с другими оксидами) извести CaO и MgO, представляющих собой «пережог», который гасится в медленно затвердевшем изделии.

Ход работы

1) Берут по 75 г две навески теста нормальной густоты, скатывают в шарики, кладут на стеклянные пластинки, и постукивая о край стола превращают их в лепешки диаметром 75 мм и высотой 10 мм.

2) 24 часа их хранят в ванне с гидравлическим затвором во влажной среде (влажность более 90 %, температура 20±2 °C

3) Затем 3 часа кипятят в воде в специальном бачке для кипячения лепешек, охлаждают и осматривают.

4) Признаки неравномерности изменения объема:

o Корабление лепешек

o Появление сетки мелких трещин

o Наличие радиальных трещин

o Полное разрушение лепешек.

Если цемент не прошел испытание, то его:

o Выдерживают в силосах или на складах для связывания CaO и MgO·Ca(OH)₂ и CaCO₃, Mg(OH)₂ и MgCO₃ за счет водяных паров или кислоты воздуха.

12. Прочность цемента (активность, марка и класс цемента)

Прочностные свойства цемента при изгибе и сжатии цемента определяют на образцах – балочках 40×40×160 мм, приготовленных из стандартного мало пластичного (нормальной консистенции) цементного раствора состава 1:3 (цемент: стандартный песок) и = 0,4

a. Сначала устанавливают водопотребность раствора
Берут 500 граммов цемента, 1500 граммов песка, и 200 мл воды. Перемешивают и заполняют в 2 приема стандартный усеченный конус, установленный на встряхивающем столике, в два слоя с уплотнением первого 15 раз, второго 10 раз.
После, конус снимаем вертикально вверх, и вращаем маховик столика, производим 30 встряхиваний раствора в течение 30 секунд. При правильно подобранной консистенции (водопотребности) расплыв конуса составит 106 – 115 мм.
Если он будет меньше 106 мм, то В/Ц увеличивают до увеличения расплыва 106 – 108 мм.
Если будет более 115 мм, то В/Ц уменьшают до тех пор, пока не получат значения расплыва конуса, равными 113 -115 мм.

b. Подобранную смесь укладывают в трех секционную форму, закрепленную на виброплощадке, и уплотняют вибрированием 3 минуты. Отформованные образцы на 24 часа помещают в ванну с гидравлическим затвором (влажность 90 %, температура 20 ± 2°C.
Затем освобождают от форм, укладывают на две опоры в ванну с водой, температура которой 20 ± 2°C (через 14 суток воду меняют). Испытание образцов проводят в возрасте 28 суток сначала на изгиб прибором МИИ-100, а полученные 6 половинок балочек – на сжатие с помощью стандартных пластин с рабочей площадью F = 25 см 2 .

Полученное по 6 образцам среднее значение предела прочности при сжатии называется активностью цемента (Rц). Активность цемента, округленная в внешнюю сторону до стандартного значения называется маркой.
Rизг₁ = 5,1 МПа
Rизг₂ = 5,92 МПа
Rизг₃ = 4,03 МПа
По двум наибольшим испытаниям на изгиб устанавливают среднюю величину предела прочности при изгибе и марку на изгиб.
Rизг_ср = (5,92+5,1)/2 = 5,51 МПа.
Рсж₁ = 924,22/25 = 36,97 МПа.
Rсж₂ = 1090,6/25 = 43,62 МПа.
Rсж₃ = 895,5/25 = 35,82 МПа.
Rсж₄ = 987,3/25 = 39,49 МПа.
Rсж₅ = 914,98/25 = 36,6 МПа.
Rсж₆ = 1196,8/25 = 45,47 МПа.
Активность:
По четырем наибольшим результатам на сжатие находим среднюю величину предела прочности на сжатие и устанавливаем марку: — > М400.
По наименьшему из полученных из двух показателей (Rизгиба и Rсжатия) устанавливаем марку 400, 500, 550, 600. И класс 23,5; 32,5; 42,5; 52,5;
Вывод: марка испытуемого цемента – 400.

13. Влияние условий твердения на прочность портландцемента

· Снижение температуры окружающей среды замедляет твердение цементных растворов тем сильнее, чем ниже температура. Цементы высоких марок менее чувствительны к понижению температуры при твердении из-за высокого содержания C₃S, выделяющего большое количество тепла и компенсирующего падение температуры. Поэтому зимой используют высокомарочные цементы.

· При замораживании цементного камня твердение прекращается: а) при оттаивании возобновляется, однако конечная прочность будет ниже.
Чем в более раннем возрасте заморожен бетон, тем он больше теряет прочности необратимо.

По нормативам существует критическая прочность бетона (около 1 месяца) – когда замораживание его не ведет к потере прочности.
Для пролетных строений мостов в преднапряженных и особо ответственных конструкций прочность бетона к моменту замораживания должна составлять 70% проектной прочности независимо от марки бетона.
Если к конструкции предъявляются специальные требования по морозостойкости, газо и водонепроницаемости, то прочность бетона к моменту возможного замерзания должна составлять 100 % проектной прочности.

· Условия твердения.
Во влажных условиях бетон твердеет в течение многих лет.
В сухих же условиях твердение прекращается через 0,5 – 1 год.

· При пропаривании цементного камня процесс твердения ускоряется, но в результате разрушающего воздействия на цементный камень термовлажностного градиента снижается прочность на 15 – 20 %.

14. Огнестойкость и жаростойкость бетонов и растворов.
При нагреве бетона свыше 547 °C в цементном камне происходит диссоциация
Ca(OH)₂ → CaO + H₂O (При температуре больше 547 °C) образующаяся известь разрушает изделие.
Если бетон в конструкциях длительное время нагревать до 200 °C, то в результате он уменьшит свою прочность до 50%. Поэтому при пожарах бетон достаточно жаростоек, так как воздействие огня кратковременное, и бетон не успевает прогреться на всю глубину.
Если в портландцемент добавить 25 – 30 % молотового кварцевого песка шамота огнеупорной глины или жидкого стекла, то получим жароупорный бетон, выдерживающий 1250 °C.

15. Морозостойкость.
Повышают:

· Уменьшением водоцементного отношения.

· Введением пластифицирующих и гидрофобных добавок.

· Увеличением тонкости помола до S = 5000 – 6000 см 2 /г.

· Применением цементов с низким содержанием C₃A и минимальным содержанием АМД.