Как проходят испытания цемента

Снова приоткрываем двери лаборатории для наших читателей. На этот раз покажем как проходят испытания цемента на прочность.

Ни один серьезный производитель не запустит цемент в производство керамзитобетонных блоков без предварительной проверки его на соответствие заявленной марке. Естественно, что Чебоксарский Стройкомбинат проводит такие испытания, и вот как раз одному из них и будет посвящена наша статья. Мы расскажем вам, как проверяется цемент в лабораторных условиях, а также для чего нужно это делать.

Какой цемент будем исследовать

Под прицел попал цемент ЦЕМ I 42,5 Н двух производителей – ООО «Азия Цемент» из Пензы и ЗАО «Ульяновскцемент».

Азия Цемент
Современный красавец-завод, выстроенный с нуля с 2010-го по 2013-й год. Первая тонна цемента была выпущена в ноябре 2013 года, а через полгода завод вышел на полные производственную мощность
1 860 000 тонн цемента в год.

Ульяновскцемент
Завод ввели в эксплуатацию в 1961 году. На рубеже тысячелетий на заводе провели модернизацию и техническое переоснащение. Это одно из крупнейших предприятий промышленности с максимальной производственной мощностью –
2 400 000 тонн цемента в год.

Смотрите как мы ездили на экскурсию на завод «Азия Цемент

ЦЕМ I 42,5 Н – новая маркировка того самого «пятисотого» цемента, соответствует ПЦ-500-Д0. Применяется для изготовления изделий из бетона, в монолитном домостроении и др.

Маркировка:

Цифра I означает "бездобавочность" цемента (добавки улучшают некоторые технологические качества цемента, но имеют и свои минусы).
Цифра 42,5 указывает на устойчивость к осевому сжатию в 42,5 МПа.
Буква Н обозначает скорость твердения, в данном случае «нормальнотвердеющий».

Образцы наших "подопытных" расфасованы по пакетам

В лаборатории замеряют пять показателей:

Тонкость помола
Сроки схватывания
Нормальная густота и водоотделение
Активность при пропаривании
Собственно прочность цемента

Расскажем, как проходят испытания цемента.

Тонкость помола цемента

Тонкость помола – характеристика дисперсности цемента. Именно от нее зависит скорость гидратации связующего материала керамзитоблоков.

Гидратация цемента – химическая реакция клинкерных составляющих цемента с водой (присоединение воды), причем образуются твердые новообразования (гидраты), которые заполняют первоначально залитый цементом и водой объём плотным наслоением гелевых частиц, вызывая тем самым упрочнение. Первоначально жидкий или пластичный, цементный клей превращается в результате гидратации в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием, или схватыванием, дальнейшая — упрочнением, или твердением.

Википедия

Чем выше тонкость помола, тем быстрее будет нарастать прочность. Это важное свойство цемента, которое необходимо контролировать.

Как измерить тонкость помола. Нормативное значение тонкости помола по ГОСТ 10178-85 – не менее 85%. Чтобы измерить его, в сито диаметром 0,08 м насыпается 50 грамм цемента и просеивается. Остатки в сите взвешиваются и сравниваются с начальным весом. Так мы получаем фактическое значение тонкости помола.

Сроки схватывания и нормальная густота цемента

Сроками схватывания цемента называют начало и конец этого процесса. За стартовую точку принимается начало потери подвижности (или же пластичности) цементного теста, за конечную точку – некоторое его затвердение. Сроки схватывания необходимо знать, поскольку применять свежеприготовленные растворы допускается лишь до начала схватывания. Можно, конечно, и не соблюдать это условие, но тогда схватившееся тесто утратит свою клеящую способность, а прочность раствора будет низкой.

Измеряем сроки схватывания. По ГОСТ начало схватывания цемента наступает не ранее 45 минут, конец схватывания должен наступить не позднее 10 часов. Чтобы измерить фактические значения используется специальный прибор под названием ВИКА (на фото).

Прибор Вика

В обойме станины прибора ВИКА свободно перемещается цилиндрический металлический стержень, а на концы его крепится либо игла, либо пестик (в зависимости от назначения испытаний).

Получаем нормальную густоту. Измерять сроки схватывания допускается лишь в цементном тесте нормальной густоты, поэтому необходимо сначала ее замерить. Это делается также на приборе ВИКА.

Цементное тесто для испытаний готовится так: в чашу засыпается 400 грамм цемента и 102 мл воды. Все это замешивается в течение 5 минут, после чего этим раствором заполняется специальное кольцо. Оно должно быть изготовлено из пластмассы, нержавеющей стали или другого материала, который не впитывает воду. Это кольцо устанавливается на специальную пластинку.

Кольцо прибора Вика, заполненное цементным тестом

Поверхность цементного теста выравнивается с краями кольца, а излишки срезаются ножом. Сразу же после этого пестик прибора ВИКА соприкасают с поверхностью теста по центру кольца, закрепляя стержень стопорным устройством. Затем его освобождают, давая пестику погружаться.

Нормальной густотой считается та, при которой пестик, погружаясь в тесто, не доходит до пластинки (на которой стоит кольцо) на 5-7 мм. Если результат испытания показывает несоответствие консистенции цементного теста, то изменяется количество воды и эксперимент повторяется. Когда необходимая консистенция получена и пестик остановился на отметке 5-7 мм – можно приступать к измерению сроков схватывания.

Нормальная густота цемента – соотношение количества воды, которое необходимо для получения теста, к массе цемента, выражается в процентах.

Проверяем схватывание. Итак, для проверки требуется цементное тесто нормальной густоты, которое помещается в то же самое кольцо. Пестик на металлическом стержне заменяют иглой и доводят ее до соприкосновения с поверхностью. Момент начала схватывания определяется свободным опусканием иглы в цементное тесто. Погружение иглы происходит раз в 10 минут. После каждого раза ее протирают, а кольцо с тестом переставляют, так как игла не должна попадать в прежнее место.

Результат фиксируется по шкале

Началом схватывания считается время от начала затворения (момента приливания воды) до момента, когда игла прибора ВИКА не доходит до пластинки, на которой стоит кольцо, на 2-4 мм. А концом схватывания считается время от начала затворения до момента, когда игла погружается в тесто не более, чем на 1-2 мм.

Контролируем водоотделение цемента

Зачем нужно контролировать водоотделение цемента и на что оно влияет? Некоторые цементы во время схватывания прочно удерживают воду, взятую для затворения. Другие же отделяют некоторое количество воды в виде слоя определенной толщины.

Водоотталкивание не дает получить однородное бетонное тело и препятствует полноценному сцеплению твердеющего цемента с заполнителем. В конечном итоге, это снижает прочность готового изделия.

Измеряем водоотведение. Отвешивается 350 г цемента и воды (тоже 350 г). Воду выливают в стакан, после чего в течение 1-ой минуты туда высыпается навеска цемента при непрерывном помешивании. Получившееся цементное тесто размешивается еще 4 минуты, а затем переливается в градуированный цилиндр.

Этот цилиндр помещается на стол и отсчитывается объем цементного теста. Через 2 часа отмечается объем осевшего цементного теста, и замер производится каждые 30 минут. При совпадении результатов двух последних замеров, наблюдение останавливается.

Если говорить проще, то слой воды, который образуется в цилиндре над цементным тестом – это и есть величина водоотделения.

Активность при пропаривании

Активностью цемента называют предел его прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 28 суток. Собственно, активность цемента лежит в основе подразделений его на марки. Определение активности цемента при пропаривании – это ускоренный способ проверки прочности, когда образцы испытываются после выхода из пропарочной камеры.

Цемент в производственном составе помещается в пропарочную камеру

Измеряем активность при пропаривании. Чтобы определить предел прочности (активность) цемента, готовятся балочки размером 4х4х16 см из раствора цемента с песком с соотношением 1:3. Полученные образцы в формочках помещаются в пропарочную камеру.

Далее следующий алгоритм действий:

В течение 5 часов происходит выдержка образцов в пропарочной камере.
Затем камера включается и температура поднимается до 80 °С в течение 3 часов.
Следующие 8 часов изотермия при температуре 80 °С.
Далее 2–3 часа остывание.

Балочки после пропарки, готовые к испытаниям на прессе

И вот после остывания следует проверка прочности на гидравлическом прессе П-10. Полученный результат сравнивается с нормативными значениями ГОСТ.

Гидравлический пресс П-10

Какие действия происходят на этом приборе? Сначала балочка проверяется на изгиб. Для этого на площадке пресса устанавливается определенная конструкция (см. следующее фото) и на нее давит пресс.

Сейчас будем давить

Затем две полученные половинки балок проверяются на сжатие на этом же прессе. Всего таких балочек было по три. Соответственно, проверок на сжатие было шесть для каждого образца цемента. В протокол записывается средний результат.

На одной из предыдущих фотографий пропарочной камеры вы могли увидеть рядом с балочками еще и образцы кубической формы. Рассказываем зачем они нужны. Так мы проверяем, как цемент поведет себя в бетоне. Эти кубики также проверяются на прочность, но через 1 и 3 суток после тепловлажностной обработки (ТВО).

Кубические образцы размером 10x10x10 см в специальных формочках

Для приготовления этих кубиков используется раствор из цемента, песка, воды, щебня и химдобавок. Их давят на прессе ПСУ-250, хорошо знакомом читателям нашего блога по статье о контроле морозостойкости.

Кубики 10×10×10 см на прессе ПСУ-250

В заключение покажем результаты испытаний, тем более, что оба испытуемых прекрасно себя показали.

Результаты испытаний цемента ЦЕМ I 42,5 Н ООО «Азия Цемент», Пенза

По результатам испытаний цемент в производственном составе после тепловлажностной обработки по контрольным образцам по прочности имеет следующие показания:

через 1 сутки R = 460 кгс/см²
через 3 суток R = 550 кгс/см²

Результаты испытаний цемента ЦЕМ I 42,5 Н ЗАО «Ульяновскцемент», Ульяновск

через одни сутки R = 500 кгс/см²
через трое суток R = 540 кгс/см²

Выводы

Итак, почему стоит серьезно подходить к процессу выбора сырья (в данном случае – цемента) и контролировать его качество?

Тонкость помола цемента сказывается на скорости набора прочности.

Чтобы получить раствор высокой прочности, применять его следует до начала схватывания цемента, а для этого необходимо знать сроки его схватывания.

Высокий процент водоотделения цемента негативно сказывается на прочности готового изделия

Резюмируя, заметим, что серьезные производители ответственно подходят к подбору сырья, не бросаясь на самый дешевый товар в расчете на снижение себестоимости готового продукта.

Надеемся, что статья оказалась для вас полезной и интересной. Свои вопросы задавайте в комментариях или присылайте на почту mail@skb21.ru

Другие интересные статьи про испытания:

Сравнение марочной прочности пено-, газо- и керамзитобетона

По просьбам клиентов провели испытания на прочность на сжатие стеновых блоков. Результаты испытаний и действительная марочная прочность стеновых блоков.

Сравнили водопоглощение стеновых блоков

Какой стройматериал обладает наименьшим водопоглощением? Могут ли блоки абсорбировать половину своей массы? Ответы на вопросы дали наши испытания.

Испытания на вырыв анкеров показали, какой материал лучше справляется с нагрузкой

Провели испытания на вырыв анкеров из разных строительных блоков, сравнили показатели газо-, пено- и керамзитобетонных блоков

Разрушаем мифы о вреде керамзитобетонных блоков

О радиоактивности стройматериалов, проверке блоков в Роспотребнадзоре и методике испытаний

Прочность керамзитобетонных блоков – испытания

Отчет об испытаниях на определение марки прочности керамзитобетонных блоков для перегородок и вентиляционных каналов

Контроль морозостойкости керамзитобетонных блоков

Фоторепортаж с лабораторных испытаний керамзитобетонных блоков на морозостойкость. Посмотрите, как проводят эти испытания