Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych
|
|||||
Przedmiot: Materiały budowlane
|
|||||
Temat: Badania spoiw cementowych
|
Zespół: Karolina Kulągowska Maciej Komorowski Mariusz Felczuk
|
||||
R.A. 2006/07 |
Grupa:
2/I |
Semestr:
III |
Ocena:
|
Nr Ćwiczenia
2 |
Prowadzący:
Dr inż. Elżbieta Gantner |
|
Rodzaj studiów:
dzienne |
|
|
|
|
Spis treści:
1. |
SPOIWA CEMENTOWE....................................................................................... |
3 |
a) Klasy cementu…………………………………………………………………………………………………… |
3 |
|
2. |
WYKONYWANE OZNACZENIA……………………………………………………………………….. |
3 |
b) Oznaczenie czasu wiązania…………………………………………………………………………………. |
3 |
|
c) |
Oznaczenie konsystencji normowej……………………………………………………………………… |
3 |
d) |
Badanie wytrzymałości na zginanie……………………………………………………………………… |
4 |
e) |
Wytrzymałość na ściskanie…………………………………………………………………………………. |
5 |
3. |
Wyniki………………………………………………………………………………………………………….... |
6 |
4. |
Wnioski…………………………………………………………………………………………………………... |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SPOIWA CEMENTOWE
Spoiwa cementowe należą do spoiw hydraulicznych, które mogą wiązać i twardnieć zarówno na powietrzu jak i pod wodą. Hydrauliczne twardnienie cementu następuje głównie przez hydratację krzemianów wapnia. W procesie twardnienia mogą uczestniczyć także inne związki chemiczne, np. gliniany.
Według normy PN-EN 197-1 „Cementy powszechnego użytku” w zależności od ilości głównych składników dzieli się na pięć rodzajów cementów:
CEM I - cement portlandzki
CEM II - cement portlandzki wieloskładnikowy
CEM III - cement hutniczy
CEM IV - cement pucolanowy
CEM V - cement wieloskładnikowy
Klasy cementu
W zależności od wytrzymałości na ściskanie normowej i wczesnej, rozróżnia się 6 klas cementu:
32,5 N
32,5 R
42,5 N
42,5 R
52,5 N
52,5 R
Symbol R jest wyróżnikiem klasy o wysokiej wczesnej wytrzymałości
Symbol N jest wyróżnikiem klasy o normalnej wczesnej wytrzymałości.
WYKONYWANE OZNACZENIA
Oznaczenie czasu wiązania (wg PN-EN-196-3:1996)
Czas wiązania, jest to czas podany w minutach, po którym igłą pod określonym obciążeniem (300g) zanurza się do określonej głębokości w zaczynie cementowym
o konsystencji normowej. Jako wynik przyjmuje się średnią z dwóch oznaczeń. Początek wiązania jest to czas od chwili rozpoczęcia mieszania cementu z wodą do chwili, kiedy swobodnie opuszczona igła po zanurzeniu w naczyniu nie dochodzi do dna na odległość
2 mm. Natomiast koniec wiązania określa się jako czas od chwili rozpoczęcia dodawania cementu do wody aż do chwili gdy swobodnie opuszczona igła zanurzy się w zaczynie nie głębiej niż 1 mm. Badanie przeprowadza się w urządzeniu zwanym aparatem Vicata.
Oznaczenie konsystencji normowej
Badanie konsystencji normowej polega na wyznaczeniu odpowiedniego współczynnika w/c. Początkowo zazwyczaj przyjmuję się 125 g na 500 g wody (w/c=0,25). Wodę wlewa się do mieszarki i wsypuje cement. Zaczyn mieszany jest wedle odpowiedniej procedury (90 sek mieszania - 15 sek przerwy na oczyszczenie ścianek naczynia i mieszadłą z osiadłych grudek - 90 sek mieszania na wolnych obrotach). Zaczyn następnie wlewa się do pierścienia Vicata, wyrównuje powierzchnię i opuszcza bolec. W zależności od odległości na jakiej zatrzyma się bolec od szkła umieszczonego pod pierścieniem ocenia się czy zaczyn jest normowy (6±1 mm).
Badania wytrzymałościowe ( wg PN-EN 196-1: 1996)
Przygotowanie próbek
Do mieszarki wlewa się 225 g wody i wsypuje 450 g cementu, uruchamia się mieszarkę z małą prędkością, po 30 sekundach dodaje się 1350 g piasku normowego
i miesza 30 sek. Mieszarkę należy zatrzymać na 1 min i 30 sek. W tym czasie oczyszcza się mieszarkę. Następnie kontynuuje się mieszanie przez 1 min przy dużej prędkości.
Przygotowaną zaprawę wlewa się do form do połowy ich wysokości, zagęszcza 60 wstrząsami uzupełnia zaprawą do pełna i ponownie zagęszcza w ten sam sposób. Nadmiar zaprawy usuwa się linijką zgarniającą.
Przygotowane beleczki umieszcza się w klimatyzowanym pomieszczeniu w pozycji poziomej. Po 24 godzinach rozformowuje się beleczki i poddaje badaniu po upływie łącznie 28 dni.
Wytrzymałość na zginanie:
Określa się stosunkiem momentu zginającego próbkę (M) do wskaźnika wytrzymałości przekroju (W). Wytrzymałość na zginanie (Rg) określa się
ze wzoru:
,
gdzie:
M - moment zginający [Nm],
W - wskaźnik wytrzymałości przekroju [m3].
Oznaczenie wytrzymałości na zginanie można wykonać w prasie hydraulicznej (w przypadku materiałów o wysokiej wytrzymałości) lub w aparacie Michealisa (dla mniej wytrzymałych materiałów).
Dla badanych próbek stosujemy wzór:
,
W zależności od używanego urządzenia wytrzymałość obliczamy ze wzoru:
Aparat Michaelita - Rzg=0,0234∙P∙2 [MPa]
Gdzie P - siła łamiąca wyrażona w KG
Prasa hydrauliczna - Rzg=0,34∙P [MPa]
Gdzie P - siła łamiąca wyrażona w KN
Oznaczenie wytrzymałości na zginanie można wykonać w prasie hydraulicznej (w przypadku materiałów o wysokiej wytrzymałości) lub w aparacie Michealisa (dla mniej wytrzymałych materiałów).
Wytrzymałość na ściskanie:
Jest to największe naprężenie jakie przenosi próbka badanego materiału podczas zgniatania. Wytrzymałość na ściskanie (Rc) oblicza się według wzoru:
[Mpa]=[
],
Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie można wykonać w prasie hydraulicznej.
Jeżeli jedno z oznaczeń różni się od pozostałych pięciu o ±10% to należy dany pomiar odrzucić, a wartość ostateczną obliczyć z pozostałych pięciu próbek.
Wyniki
Lp. |
Oznaczenie |
Rodzaj materiału |
Urządzenie, aparatura |
Dane do obliczeń |
Obliczenia i wyniki z oznaczeń |
|||
|
|
Próbka do badań |
|
|
|
|||
1 |
Konsystencja normowa |
cement |
Aparat Vicata |
Masa cementu |
500 g |
500 g |
||
|
|
|
|
Objętość wody |
115 cm3 |
120 cm3 |
||
|
|
|
|
Stosunek w/g |
0,23 |
0,24 |
||
|
|
|
|
Wynik |
26mm |
3mm |
||
2 |
Wytrzymałość na zginanie, Rg, [MPa] |
beton |
Aparat Michealisa |
P = P = P = |
Rg=0,0234 ∙ P ∙ 2 Pśr=
Rg= MPa |
|||
|
|
Belka 40x40x160 mm |
|
|
|
|||
3 |
Wytrzymałość na ściskanie, Rc [Mpa] |
Beton |
Prasa hydrauliczna |
P1= P2= P3= P4= P5= P6=
Pśr = F = |
Rc= MPa
|
|||
|
|
Połówki belki umieszczone między metalowymi płytkami o polu równym 25 cm2 |
|
|
|
|||
4 |
Czas wiązania |
Zaprawa betonowa |
Aparat Vicata |
Początek wiązania |
min |
|||
|
|
|
|
Koniec wiązania |
min |
|||
|
|
|
|
Czas wiązania |
min |
|||
Wnioski:
Badane współczynniki w/c (0,23 i 0,24) nie dały wyniku zgodnego z normą, badanie należałoby kontynuować do czasu znalezienia odpowiedniego współczynnika.
Badania spoiw cementowych
Strona 6
gdzie:
Pn - to siła statyczna niszcząca próbkę [kN],
F - pole powierzchni ściskanej [cm2].
gdzie:
P - siła niszcząca [N],
l - rozstaw podpór (100mm)
h - wysokość równa szerokości poprzecznej próbki (40mm).
