Spisok30.ru

Список Дел №30
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Ускоренные методы определения активности и алюминатности цемента

Для наиболее полного использования возможности цемента и получения при минимальных его расходах бетона по высшими показателями качества необходимо знание строительно-технологических свойств применяемых цементов — не только его марки, но и содержания С3А, влияющего на скорость гвердения, отношение к тепловой обработке, экзотермию, морозо- и сульфатостойкость.

Данные на поставляемые цементы, содержащиеся в заводских паспортах, недостаточны, и зачастую требуют проверки. Использование цемента с неизвестными свойствами приводит или к его перерасходу, или к снижению качества бетона. Поэтому рациональное использование цемента непосредственно связано с разработкой и внедрением методов ускоренных испытаний, которые не подменяя стандартных, могут дать надежную информацию о его свойствах.

В основу методов ускоренного определения активности цемента и его алюминатности положено представление об истинном минералогическом составе поверхности зерен клинкера в момент затворения цемента водой [1]. В этом понятии выражен целый комплекс свойств цемента: тонкость помола и гранулометрия зерен, петрография и с-руктура клинкера, а также его фактическая гидратационная активность.

Известно, Нто кристаллы активных минералов в клинкерах могут экранироваться пленками менее активных соединений, а сами кристаллы обладать различной степенью искажения решетки л содержать различные количества других компонентов в виде твердых растворов. Все это существенно влияет на активность цемента, четко отражается на действующем составе. Гак как гидратация идет на поверхности цементных зерен, не затрагивая сердцевину более крупных частиц, действующее количество минералов в цементе всегда меньше валового. Предлагаемые методы предназначены для ускоренного определения активности и алюмииатности всех портландцементов, регламентируемых ГОСТ 10178—76, за исключением шлакопортландцемента.

Метод определения активности (марки) цемента основан на выявлении действующего количества силикатных фаз — главных носителей его прочности. В качестве показателя этого количества принята концентрация гидролизной извести Са(ОН)2, выделяемой цементом после первых 5 ч гидратации в суспензии (В/Ц е20) при температуре 20°С; так как, кроме силикатов кальция, другие минералы клинкера извести не выделяют.

Согласно данным, гидролиз силикатов в цементном тесте за 5 ч происходит достаточно глубоко, а в разбавленных суспензиях ход его значительно ускоряется. По нашим данным, портландцемент Вольского завода марки М 400 за б ч гидратации выделяет в разбавленной суспензии около 27% всей извести, которая выделяется к 28-м сут. Аналогичные данные получены и для других портландцементов.

По интенсивности гидролиза силикатов в суспензии можно судить о действующем их количестве и истинном химическом потенциале силикатных фаз в данном цементе. В работе также отмечается, что, по мнению многих исследователей; свойства цементного камня в большой степени определяются в первые минуты и часы гидратации трехкальциевого силиката, поэтому отобранную по ГОСТ 22236—76 от поступившей партии цемента среднююю пробу перед испытанием обрабатывают, согласно указаниям ГОСТ 310.1—76, для устранения возможной неоднородности цемента в пределах партии — определяются нормальная густота теста, сроки схватывания и равномероность изменения объема. Затем в стеклянную колбу с притертой пробкой отмеряют В (мл) дистиллированной воды, рассчитанной по эмпиричеокой формуле:

Читайте так же:
Как отмыть кроссовки от цемента

От средней пробы отвешивают 10 г цемента и всыпают в воду, отметив в журнале время затворения. Колбу закрывают и при постоянном взбалтывании гидратируют цемент в течение 5 мин, после чего в течение следующих 5 мин суспензии дают отстаяться. Осветленную жидкость осторожно сливают в мерный цилиндр объемом 250 мл. Замечают количество слитой жидкости, удаляют ее, отмеряют в колбу такое же количество дистиллированной воды и добавляют 0,5 г тонкомолотого полуводного гипса. Колбу плотно закрывают и гидратируют цемент в течение 5 ч с момента затворения. Суспензия должна иметь температуру 20±1°С, каждые 15 мин ее Необходимо взбалтывать. Отступления от режима испытания искажают его результаты. Описанная операция способствует быстрому удалению растворившихся щелочей и свободной извести, поэтому необходимо стараться слить как можно больше жидкости, не допуская потери цемента. Через 5 ч часть суспензии (60—70 мл) быстро пропускают через бумажный фильтр, пипеткой отбирают 25 мл фильтрата, переносят в коническую колбу с 25 мл дистиллированной воды, добавляют 2— 3 капли метилоранжа и сразу титруют точно 0,1 н. раствором HC1 до перехода окраски из желтой в оранжевую. Отмечают объем в мл кислоты.

Активность цемента А, МПа, рассчитывают по формуле

Эмпирическая формула получена путем обработки экспериментальных данных по одновременному определению фактической активности портландцементов по ГОСТ 310.4.76 и показателя и для каждого из испытанных цементов. Сопоставление результатов испытаний портландцементов разных заводов, выполненных по ГОСТ 310.4.76 и по предлагаемому методу, показывает, что расхождение между ними не превышает 4—6% (см. таблицу).

Сущность метода определения алюминат ности заключается в селективной гидратации алюминатных фаз при одновременном блокировании силикатов кальция. Последнее достигается введением в цементное тесто с водой затворения свекловичного сахара в количестве 1% массы цемента. Исследования показали, что сахароза тормозит гидролиз силикатов, но значительно ускоряет гидратацию алюминатов и связывание их с гипсом в эттрингит. Вскоре после затворения цемента раствором сахара наблюдается рост температуры теста—оно схватывается и затвердевает. Можно предположить, что прочность затвердевшего теста в этих условиях является индикатором действующего числа фаз в данном цементе, так как только они и участвуют в твердении.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6. ИЗМЕРЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ ПРИ ИЗГИБЕ, СЖАТИИ

Метод исследования и используемое оборудование. Для измерения предела прочности при изгибе образцы цементного камня изготавливают в виде призм (балочек) с размерами 40x40x160 мм и испытывают их через заданное время твердения на разрывных машинах – приборе Михаэлиса или автоматизированной разрывной машине МИИ-100.

Для выполнения этой работы используются следующие материалы и аппаратура:

мешалка механическая или чашка сферическая с лопаткой для приготовления цементного раствора,

§ форма для изготовления образцов балочек,

§ надставка к формам,

§ ванна с гидравлическим затвором,

§ весы торговые чашечные с разновесом или циферблатные,

§ весы технические с разновесом,

§ цилиндры мерные емкостью 100, 500 и 1000 см 3 ,

§ пластинки к формам стеклянные или металлические,

§ линейка деревянная или металлическая,

Методика выполнения работы. Для одного испытания лаборант готовит четыре образца-близнеца в специальной форме. Для приготовления четырех образцов необходимо затворить не менее 1300 см 3 раствора. При изготовлении образцов смазанную внутри форму наполняют цементным раствором в два приема – сначала до половины, затем для удаления пузырьков воздуха внутри каждой ячейки раствор штыкуют 24 раза шпателем или стеклянной палочкой. После штыкования форму заполняют до верхнего края, и раствор вновь штыкуют или уплотняют на специальном встряхивающем столике. Через 1 ч после наполнения формы избыток раствора срезают ножом или смоченной в воде линейкой, заглаживают поверхность образцов вровень с краями формы и маркируют их. Форму с образцами накрывают металлической или стеклянной пластинкой и погружают в воду, находящуюся в термостате или в специальной ванне с подогревом. Колебания заданной температуры воды не должны превышать +3 °С. Через 24+2 ч с момента изготовления образцы вынимают из термостата и расформовывают, а затем вновь погружают в термостат (в воду), где хранят до испытаний. Для получения воспроизводимых результатов образцы цементного камня, твердеющего при повышенных температурах, перед испытаниями охлаждают в ванне с водой комнатной температуры в течение 2,5 ч.

Читайте так же:
Как заделать цементные дорожки

После испытания образцов на приборе Михаэлиса рассчитывают предел прочности при изгибе для каждого образца. В машине МИИ-100 имеется счетчик, показывающий текущие и предельные (разрушающие образцы) напряжения изгиба. Размеры поперечного сечения образцов не должны отклоняться от номинальных более чем на +0,2 мм. В противном случае требуется провести расчет предела прочности при изгибе с учетом фактических размеров образцов.

Предел прочности при изгибе для четырех испытанных образцов рассчитывают как среднеарифметическую величину из трех наибольших значений с точностью до 0,1 Па. Минимальное значение при расчете отбрасывают, потому что оно вероятнее всего является следствием различных дефектов изготовления образца (пузырьки воздуха, посторонние включения, трещины). Разрывные машины должны обеспечивать постоянную скорость нагружения образцов (около 0,1 МПа в 1 с).

Измерение предела прочности цементного камня при сжатии.

Для измерения предела прочности цементного камня при сжатии удобно использовать обломки (половинки) призм, разрушенных при изгибе. Методика приготовления таких образцов, сведения о применяемых материалах и аппаратуре изложены в предыдущей работе. Отличием является использование для испытания на сжатие гидравлического пресса.

Методика измерения. При испытании на сжатие обломок призмы устанавливают в прессе между специальными пластинками с размером 40×62,5 мм, через которые осуществляется сжатие (рис. 17). Площадь поперечного сечения образца, воспринимающего нагрузку, составляет 25 см 2 . На сжатие испытывают три образца, а за предел прочности при сжатии принимают среднее из двух наибольших значений, вычисленное с точностью до 0,1 МПа.

Рис. 17. Гидравлический пресс.

Для испытаний образцов на сжатие используют гидравлический пресс с предельной нагрузкой не более 500 кН. Скорость увеличения нагрузки должна составлять 2,0+0,5 МПа/с.

РУБЕЖНЫЙ КОНТРОЛЬ

Преподаватель выдает каждому студенту 2 вопроса из перечня вопросов к защите лабораторной работы №5, 6. Правильный ответ оценивается определенной суммой баллов и засчитывается преподавателем как защита выполненной лабораторной работы.

Вопросы для предварительной подготовки к защите лабораторной работы №5, 6:

1. Жидкости, участвующие в цементировании. Их назначение, последовательность закачки в скважину.

2. Базовые цементы. Области их применения.

Читайте так же:
Во сне покупать цемент

3. Области применения ускорителей и замедлителей сроков схватывания.

4. Добавки для регулирования подвижности цементного раствора. Механизм действия этих добавок.

5. Добавки для регулирования сроков схватывания цементного раствора.

6. Модифицированные цементы. Примеры, области применения.

7. Добавки для модифицированных цементов, области их применения.

8. Классификация тампонажных портланд-цементов по ГОСТ 1581-96.

9. Расшифруйте условное обозначение порландцемента:

§ ПЦТ I-Н-СС-1-100 ПЛ ГОСТ 1581-96;

§ ПЦТ III ОБ 6-50 ПЛ ГОСТ 1581-96;

§ ПЦТ II-100 ГФ ГОСТ 1581-96;

§ ПЦТ III-Ут 0-100 ГФ ГОСТ 1581-96.

10. Методы регулирования сроков схватывания цементного раствора.

11. Устройство иглы Вика. Методика определения сроков схватывания цементного раствора.

12. Практическое значение определения сроков схватывания и времени ОЗЦ.

13. Методика определения прочности цементного камня на изгиб. Условия твердения образцов для испытания на изгиб.

ИСПОЛЬЗУЕМА ЛИТЕРАТУРА:

— Ведищев И.А., Балицкий В.П., Борисенко Л.В. Калиненвич Г.Э. Бурение нефтяных и газовых скважин. Методические указания к выполнению лабораторных работ. – М.: МИНГ, 1989, 93 с.

— ГОСТ 1581-96. Портландцементы тампонажные. Технические условия. – М.: МНТКС, 1998. – 12 с.

— Грей Дж. Р., Дарли Г. С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей): пер. с англ. – М.: Недра, 1985. – 509 с.

— Данюшевский В.С., Алиев Р.М., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. – 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1987. – 373 с.

— Ивачев Л.М. Промывочные жидкости и тампонажные смеси: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1987. 242 с.

— Шуть К.Ф. Технические условия и методы испытания тампонажных цементов: учебное пособие. – М: ГУП изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. 2005. – 152 с.

— РД 39-00147001-773-2004. Методика контроля параметров буровых растворов. Издательство – Краснодар: Бурение. 2004 г. – 137 с.

методика определения прочностных характеристик цементного камня

2.2.1. Непосредственно перед изготовлением образцов внутреннюю поверхность стенок форм и поддона слегка смазывают машинным маслом. Стыки наружных стенок друг с другом и с поддоном формы промазывают тонким слоем солидола или другой густой смазки.

На собранную форму устанавливают насадку и промазывают снаружи густой смазкой стык между формой и насадкой.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.2.2. Для определения прочностных характеристик цементов изготавливают образцы-балочки из цементного раствора, приготовленного как указано в пп.2.1.1 и 2.1.2, с />0,40 и консистенцией, характеризуемой расплывом конуса 106-115 мм. Если при />0,40 расплыв конуса менее 106 или более 115 мм, образцы изготовляют при водоцементном отношении, определенном по п.2.1.5.

2.2.3. Для каждого установленного срока испытаний изготовляют по три образца (одна форма).

2.2.4. Для уплотнения раствора форму балочек с насадкой, подготовленную по п.2.2.1, закрепляют в центре виброплощадки, плотно прижимая ее к плите. Допускается устанавливать две формы, симметрично расположенные относительно центра виброплощадки, при условии одновременного их заполнения.

Форму по высоте наполняют приблизительно на 1 см раствором и включают вибрационную площадку. В течение первых 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин от начала вибрации виброплощадку отключают. Форму снимают с виброплощадки и избыток раствора удаляют ножом, расположенным под небольшим углом к поверхности укладки, заглаживая с нажимом раствор вровень с краями формы. Образцы маркируют. Нож предварительно должен быть протерт влажной тканью.

Читайте так же:
Как должен хранится цемент

2.2.5. После изготовления образцы в формах хранят (24±1) ч в ванне с гидравлическим затвором или в шкафу, обеспечивающем относительную влажность воздуха не менее 90%.

2.2.4, 2.2.5. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.2.6. По истечении времени хранения, указанного в п.2.2.5, образцы осторожно расформовывают и укладывают в ванны с питьевой водой в горизонтальном положении так, чтобы они не соприкасались друг с другом.

Вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см. Воду меняют через каждые 14 сут. Температура воды при замене должна быть (20±2) °С, как и при хранении образцов.

2.2.6.1. Образцы, имеющие через (24±1) ч прочность, недостаточную для расформовки их без повреждения, допускается вынимать из формы через (48±2) ч, указывая этот срок в рабочем журнале.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.2.7. По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин подвергают испытанию. Непосредственно перед испытанием образцы должны быть вытерты.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.2.8. Определение предела прочности при изгибе

Образец устанавливают на опорные элементы прибора таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении. Схема расположения образца на опорных элементах показана на черт.6. Образцы испытывают в соответствии с инструкцией, приложенной к прибору.

2.9.9. Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение двух наибольших результатов испытания трех образцов.

2.2.10. Определение предела прочности при сжатии

Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие. Половинку балочки помещают между двумя пластинками таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой плоскости образца (черт.8). Образец вместе с пластинами центрируют на опорной плите пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть (2,0±0,5) МПа/с. Рекомендуется использовать приспособление, автоматически поддерживающее стандартную скорость нагружения образца.

2.2.11. Предел прочности при сжатии отдельного образца вычисляют как частное от деления величины разрушающей нагрузки (в кгс) на рабочую площадь пластинки (в см), т.е. на 25 см

2.2.12. Предел прочности при сжатии вычисляют как среднее арифметическое значение четырех наибольших результатов испытания шесть образцов.

Новый прибор для оценки активности цемента

В настоящее время применяют разрушающие и неразрушающие методы определения активности цемента. Наиболее точные методы базируются на испытании образцов из цемента нормального твердения и требуют больших временных затрат, не позволяющих использовать результаты для оперативных целей.
Приборы для экспрессной оценки активности по электропроводности водной суспензии цемента (например, ИАЦ) просты в реализации, привлекательны для их производителей и потребителей, однако имеют весьма спорную и ненадежную корреляцию с активностью цемента, не обеспечены ни методически, ни метрологически и не могут быть рекомендованы к применению.
Единственным надежным и метрологически обеспеченным методом оперативного определения и прогнозирования активности цемента является контракциометрический метод, основанный на установленной взаимосвязи активности с процессами уменьшения абсолютного объема цементного материала в результате гидратации цемента[1].
Выпускаемые в России контракциометры КД-07 и ВМ-7.7 находят широкое применение на предприятиях стройиндустрии, но их технические возможности ограничены визуальным контролем за процессом контракции, на лаборанта возложены функции считывания уровня воды в мерной трубке через заданный интервал времени и ручная обработка результатов по методикам[1,2].
Предприятием «Интерприбор» разработан, запатентован и с 2009 г. выпускается первый автоматический контракциометрический прибор «Цемент-Прогноз» (см. фото 1), состоящий из сервисной компьютерной программы, электронного блока, измерительной камеры и стакана для пробы цементного теста.

Читайте так же:
Моды для перевозки цемента фермер симулятор 2015

Комплекс Цемент-Прогноз

Фото 1.

Прибор автоматически регистрирует температуру и изменение объема воды в герметично закрытой и заполненной водой измерительной камере, с размещенным в ней стаканом с пробой цемента. Оперативная оценка активности цемента выдается автоматически по 3-часовой контракции с ее преобразованием в показатели активности по градуировочным зависимостям, хранящимся в памяти прибора. Процесс измерения контракции отображается на дисплее в графической и цифровой форме. Имеется также режим получения базовых показателей цемента по 7-суточной контракции.
Измерительная камера выполнена цельнофрезерованной из легкого композитного материала и оснащена прецизионной измерительной системой. Стакан для пробы изготовлен из полиамида, его конструкция со съемным дном позволяет после испытания извлекать цементный образец без повреждения. Получаемый образец имеет форму, близкую к цилиндрической, и может в 28-суточном возрасте испытываться на сжатие с целью проверки и корректировки оперативных прогнозов активности цемента. Испытываться могут как цементные, так и растворные образцы.
«Цемент-Прогноз» может также использоваться для исследования процессов структурообразования цементного камня и изучения процессов структурообразования новых строительных материалов на цементной основе. Для этих целей разработана специальная модификация прибора, дополнительно регистрирующая кинетику удельного электрического сопротивления пробы, потенциала массопереноса и температуры цементного теста (для контроля экзотермических процессов) [3]. Таким образом, прибор позволяет исследовать процессы структурообразования по комплексу синхронно регистрируемых параметров в начальной активной фазе и в течение длительного времени как при нормальном, так и при ускоренном твердении. Поставляемый с прибором специализированный адаптер дает возможность проводить испытания одновременно в 3-х измерительных камерах с отображением процессов на дисплее электронного блока и на мониторе компьютера в течение длительного времени, а сервисная компьютерная программа (см. фото 2) обеспечивает широкий спектр функций по визуализации, обработке и архивированию получаемых данных.

Адаптер и компьютерная программа

Фото 2.

Применение данного прибора также существенно упрощает реализацию методик измерений, позволяющих на базе контракции оценивать водоцементное отношение и прочность бетона (МИ 2488-98), морозостойкость (МИ 2489-98), водонепроницаемость (МИ 2625-2000).

Литература:
1. Рекомендация ГСИ «Контракция цементных материалов. Методика измерения и прогнозирования на контракциометре КД-07». МИ2486-98.
2. Рекомендация ГСИ «Материалы цементные. Методика ускоренного определения и прогнозирования активности цемента по его контракции». МИ 2487-98.
3. Цимерманис Л. Б. «Термодинамические и переносные свойства капиллярно-пористых тел». — Челябинск: Южно-Уральское кн.изд-во, 1971 г.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector