Методика физико-механических испытании ангидритового цемента

1. Определение тонкости помола

Для определения тонкости помола пользуются ситом, состоящим из цилиндрической обоймы с натянутой сеткой № 0085 (4900 отв/см²), донышка и крышки. Все составные части сита плотно входят одна в другую.

Навеску ангидритового цемента в 50 г, высушенную при 110±5° в сушильном шкафу в течение часа, кладут на сито. Закрыв сито крышкой, цемент просеивают, встряхивая прибор в наклонном положении и постепенно поворачивая его на полный оборот вокруг вертикальней оси. В конце испытания контрольный просев производят на бумагу. Испытание считается законченным, когда в течение минуты через сито проходит не более 0,05 г цемента.

Тонкость помола выражают в процентах и определяют взвешиванием остатка цемента на сите № 0085 (4900 отв/см²), который должен быть не более 15%.

2. Определение нормальной густоты цементного теста

Нормальную густоту цементного теста определяют в приборе, изображенном на рис. 15, который устроен следующим образом. Цилиндрический металлический стержень свободно перемещается в вертикальном направлении в обойме станины и закрепляется на желаемой высоте зажимным винтом. Стержень снабжен указателем для отсчета величины перемещения его по миллиметровой шкале, прикрепленной к станине. В нижнюю часть стержня вставляется металлический цилиндр диаметром 1 см. Допускаемое отклонение от указанного размера диаметра — не более +0,01 см. Поверхность цилиндра должна быть гладкой и чистой. Вес стержня вместе с цилиндром — 300±2 г.

Испытуемым тестом заполняют коническое эбонитовое, медное или стальное кольцо, под которое предварительно подкладывают стеклянную пластинку (бумагу подкладывать не следует). Верхний диаметр кольца в свету 7,5 см (±0,5 см), нижний — 6,5 см (±0,5 см) и высота 4 см (±0,5 см). Перед испытанием надо убедиться, свободно ли опускается стержень прибора и хорошо ли работает зажимной винт, а также проверить нулевое показание прибора, для чего измеритель густоты приводят в соприкосновение со стеклянной пластинкой.

Тесто затворяют вручную или в смешивающем аппарате. При затворении вручную отвешивают 400 г ангидритового цемента, помещают их в сферическую металлическую чашку (диаметр чашки 40 см, высота 10 см), делают в цементе углубление и вливают в это углубление 80—120 см³ воды. Тотчас же после этого начинают осторожно перемешивать, а затем энергично растирать тесто лопаткой, округленной настолько, чтобы она вплотную подходила к стенкам чашки. Тесто растирают во взаимно перпендикулярных направлениях. Продолжительность перемешивания цемента с водой — 5 мин., считая с момента наполнения чашки водой.

До заполнения тестом кольцо и стеклянную пластинку протирают тряпкой, слегка пропитанной машинным маслом. Заполнив кольцо цементным тестом, 5—6 раз встряхивают кольцо, слегка ударяя для этого о край стола стеклянной пластинкой. Затем поверхность цементного теста выравнивают заподлицо с краями, срезая избыток его ножом, смоченным водой. Поставив кольцо с тестом на пластинку прибора, приводят измеритель густоты в соприкосновение с (поверхностью теста в кольце и закрепляют стержень винтом. Быстро отвернув винт, дают измерителю густоты свободно погрузиться в тесто, наблюдая за погружением по перемещению указателя вдоль шкалы прибора. Как только измеритель перестанет опускаться, стержень снова закрепляют винтом и делают отсчет по шкале.

Густота теста считается нормальной, если измеритель густоты не доходит до дна на 5—7 мм.

3. Определение сроков схватывания цементного теста

Определив нормальную густоту цементного теста, заменяют в этом приборе цилиндр иглой с площадью поперечного сечения 1 мм², диаметром 1,1±0,04 мм и длиной 50 мм, а на верхнюю тарелку стержня добавляют до 300±2 г груза. Перед испытанием проверяют нулевое показание шкалы, приводя для этого иглу в соприкосновение со стеклянной пластинкой.

Проверив прибор, доводят иглу до соприкосновения с поверхностью теста и закрепляют стержень винтом. Затем, отвернув винт, дают игле свободно погрузиться в тесто. Только в начале испытания, пока тесто настолько жидко, что можно опасаться слишком сильного удара иглы о стеклянную пластинку, иглу слегка задерживают, чтобы она не погнулась. Когда же тесто загустеет настолько, что опасность повреждения иглы исключается, ей дают свободно погружаться. Во всяком случае, момент начала схватывания теста определяют при свободном погружении иглы.

Иглу погружают в тесто до начала схватывания через каждые 5 мин., а затем — через каждые 15 минут. При этом кольцо после каждого погружения иглы передвигают. После каждого погружения иглу вытирают чистой тряпочкой или фильтровальной бумагой. Воду, которая может выделяться во время испытания на поверхности теста или из-под кольца, удалять не следует.

В рабочем журнале отмечают температуру помещения, в котором производится испытание, причем эта температура должна составлять 20±5°.

За начало схватывания; принимается время, протекающее от начала затворения (момент приливания воды) до момента, когда игла не будет доходить до дна на 0,5 мм. За конец схватывания принимается время от начала затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на 1 мм.

При определении сроков схватывания надо ограждать кольцо с цементом от толчков и не переносить его с места на место.

Схватывание ангидритового цемента должно начинаться не ранее 30 мин. и заканчиваться не позднее 24 час. от начала затворения.

4. Определение равномерности изменения объема

Из теста нормальной густоты, для которого берут 450 г цемента, скатывают на ладони 6 шариков диаметром примерно 4 см и приготовляют из них цементные лепешки. Для этого шарики помещают на стеклянные пластинки, протертые вазелином или машинным маслом, и постукивают этими пластинками о твердую поверхность. При этом шарики расплываются в лепешки диаметром 7—8 см и толщиной в центре около 1 см. Поверхность лепешки сглаживают мокрым ножом. После выдерживания при комнатной температуре в течение 24 час. все лепешки помещают на стеклянных пластинках в термостат, в котором выдерживают их 2 часа при 115—120° (горячая проба).

Ангидритовый цемент признается доброкачественным, если на лепешках после выдерживания в термостатах не обнаруживаются трещины, видимые невооруженным глазом и в лупу а также какие-либо искривления.

5. Испытание на растяжение

Формы для образцов. Размеры образца цемента для испытания на растяжение указаны на рис. 16. Формы для теста должны быть разъемными, а для раствора — неразъемными. Формы делают из нержавеющего металла. Они должны быть настолько прочными, чтобы размеры их не изменялись и чтобы при уплотнении образцов они не раздвигались. Все формы должны быть пронумерованы.

Не реже одного раза в 6 месяцев формы надо выверять. Формы для теста перед наполнением протирают изнутри тряпкой, пропитанной машинным маслом. Формы для раствора маслом не смазывают. Вынув образец из формы, последнюю немедленно очищают.

Изготовление и хранение образцов из цементного теста. Образцы из цементного теста изготовляют следующим способом. Тесто приготовляют вручную или механическим способом. В первом случае его замешивают лопаточкой в металлической чашке, во втором — в мешалке (рис. 17).

При ручном способе затворяют тесто для шести образцов одновременно. Для этого берут 1000 г цемента и воду в количестве, обеспечивающем нормальную густоту теста. Продолжительность перемешивания — 5 минут.

Формы для наполнения их тестом помещают на стеклянную или металлическую доску. Тесто распределяют равными частями в шесть форм и вминают в них овальной металлической ложкой или ножом. Затем, чтобы удалить из образцов воду, формы встряхивают в течение 2 мин., постукивая доской о край стола со скоростью 100—120 встряхиваний в минуту. Через каждые полминуты доску поворачивают на 90°. Через 5 мин. после окончания встряхивания избыток теста срезают смоченным водой ножом. Если пузырьки воздуха не перестают выделяться, то формы продолжают встряхивать еще минуту.

Первые сутки после изготовления образцы хранят в формах, не снимая с доски, в ванне с гидравлическим затвором.

По истечении суток образцы освобождают из форм. При этом нельзя постукивать формами о стол или какой-либо другой твердый предмет. Если при извлечении образцов установлено, что они дали усадку, это обстоятельство необходимо отметить в рабочем журнале.

Образцы, вынутые из форм, устанавливают на ребро в один ряд, на расстоянии 2 см один от другого, для хранения в комнатных условиях в течение 4, 7 и 28 суток. До установки образцы нумеруют тушью.

Изготовление и хранение образцов из раствора 1:3. Раствор затворяют одновременно для 6 или 12 образцов. Для этого берут 300 г (или соответственно 600 г) цемента, 900 г (или 1800 г) нормального песка и воду в количестве, обеспечивающем нормальную густоту раствора. Затворение производится так же, как в случае приготовления раствора для определения нормальной густоты цементного теста.

Готовый раствор распределяют равными частями по формам, отвешивая по 200 г смеси на каждый образец. Формы должны быть установлены на подставке копра (рис. 18), при помощи которого смесь трамбуют. Вес бабы должен быть равен 2 кг, высота ее падения — 0,25 м; число ударов — 36.

Утрамбовав смесь, формы с образцами помещают на стеклянные пластинки, протертые тряпкой, слегка пропитанной машинным маслом. Свободную поверхность образцов тщательно выравнивают ножом заподлицо с верхними гранями форм. Образцы вынимают из форм через сутки с момента изготовления.

Образцы из цементного раствора нумеруют и хранят так же, как образцы из цементного теста.

Методы испытаний. Определение предела прочности при растяжении производят на рычажном приборе (рис. 19). Разрушающим грузом служит равномерно падающая дробь диаметром до 2,5 мм. Скорость истечения дроби должна быть 100±10 г в секунду

Перед помещением образца в захваты прибора проверяют опорные призмы, и прибор устанавливают (без ведерка) так, чтобы верхняя поверхность верхнего рычага совпадала с имеющейся на приборе чертой. Вес ведерка не должен превышать 25 % от веса разрывающего груза, в противном случае прибор уравновешивается с ведерком.

Образец, вынутый из воды и обтертый сухой тряпкой, вставляют в захваты так, чтобы его плоские грани совпадали с плоскими поверхностями верхнего и нижнего захватов. При вкладывании образца в прибор на верхний рычаг в качестве противовеса помещают рейтер и поднимают рычаг на такую высоту, чтобы в момент разрыва верхняя его поверхность находилась по возможности на высоте черты. Между боковой поверхностью образца и захватами прибора не должно быть зерен песка, а на образце — заусенцев.

Выравняв образец и подвесив ведерко, снимают с верхнего рычага рейтер и нагружают ведерко дробью. Когда вес дроби и ведерка достигает разрывной величины, образец разрывается и ведерко, упав на педаль прибора для подачи дроби, прекращает выпуск последней.

Для определения предела прочности при растяжении ведерко с дробью взвешивают с точностью до 10 г. Чтобы получить разрывное усилие на 1 см2 площади наименьшего поперечного сечения образца, надо вес ведерка с дробью в килограммах умножить на 10, исходя из следующего расчета:

отношение плеч нижнего рычага 1:5, верхнего — 1:10, общее 1:(5Х10) = 1:50; площадь наименьшего поперечного сечения образца (средней его части) равна 5 см².

На площадь в 5 см² действует сила, в 50 раз превышающая нагрузку на длинное плечо верхнего рычага; разрывное усилие на 1 см² составляет

где Р — вес ведерка с дробью.

Чтобы определить величину предела прочности при растяжении, разрывают 6 образцов и, выбрав из 6 полученных результатов 4 наибольших, вычисляют среднее арифметическое с точностью до 0,1 кг/см².

Испытывая образцы из цементного теста, у которых при извлечении из форм была замечена усадка, необходимо определять размер шейки каждого образца и в тех случаях, когда отклонение площади поперечного сечения от нормальной больше ±2%, предел прочности при растяжении рассчитывать по отношению к действительной площади поперечного сечения шейки образца.

Если на образце стоит номер формы, то предел прочности необходимо также рассчитывать на действительную площадь поперечного сечения шейки данной формы.

6. Испытание на сжатие

Предел прочности при сжатии определяют на кубиках из раствора с нормальным песком (1:3).

Размер форм для кубиков 7,07X7,07X7,07 см, площадь грани — 50 см².

Кубики приготовляют так же, как для определения нормальной густоты раствора. При ручном способе одновременно приготовляют раствор на два кубика, для чего берут 400 г цемента и 1200 г нормального песка и воду в количестве, обеспечивающем нормальную густоту раствора. При пользовании мешалкой раствор приготовляют на 6 кубиков, для чего берут 1200 г цемента и 3600 г нормального песка.

Для определения предела прочности при сжатии приготовляют 9 кубиков, из которых 3 испытывают через 3 суток, 3 — через 7 суток и 3 — через 28 суток после приготовления.

Кубики нумеруют и хранят так же, как и образцы, предназначенные для испытания на растяжение.

По истечении 3, 7 и 28 суток с момента приготовления раствора образцы испытывают на гидравлическом прессе, применяемом для нормальных испытаний каменных материалов и строительных растворов. Пресс не реже одного раза в год необходимо проверять для учета действующих на кубик сжимающих сил.

Перед испытанием сжимающие поверхности пресса должны быть очищены от грязи, песка и т. п. Кубик помещают на нижнюю поверхность так, чтобы основанием 'Служили грани, параллельные направлению трамбования.

Предел прочности при сжатии определяют как частное от деления величины разрушающего груза на величину площади грани (50 см²). Для получения среднего значения берут среднее арифметическое из двух наибольших результатов.

Если на кубике стоит номер формы, то предел прочности рассчитывают по действительному поперечному сечению данной формы.