книги из ГПНТБ / Тимашев В.В. Технический анализ и контроль производства вяжущих материалов и асбестоцемента учеб. пособие

Для ускоренного определения удельной поверхности одного и того же цемента получаем выражение

А = — 0,652-74,37 = 390;

3,1

Sy „ = 390 УТ= 390 |/63" = 3100 см?;г.

Определение зернового состава цемента

Цементы с одинаковой удельной поверхностью могут состоять из зерен разного размера, а различие в величи­ не зерен существенно сказывается па скорости их вза­ имодействия с водой. Поэтому часто, ие зная зернового состава вяжущих материалов, весьма трудно объяснить то или иное изменение их свойств.

Зерновой (гранулометрический) состав вяжущих материалов можно определить методами седиментации их порошков в химически нейтральной к ним жидкости и методами сепарации в воздушном потоке.

Метод седиментации основан на том, что по извест­ ному закону Стокса частица оседает в вязкой жидкости со скоростью, пропорциональной квадрату ее радиуса. Седиментационный анализ проводят путем непрерывно­ го измерения методом взвешивания на торзионных ве­ сах скорости осаждения частиц в керосине. Поскольку известна математическая зависимость между радиусом оседающих частиц и количеством нацело выпавших к данному моменту времени частиц, то, основываясь на ней, и вычисляют зерновой состав цемента. Навеска це­

получают при анализе порошков с размерами частиц з пределах 0—40 мк, анализ более грубодисперсных по­ рошков менее точен.

Метод сепарации основан на разделении цементного порошка на фракции при помощи воздушной струи оп­ ределенной скорости, продуваемой через его навеску.

90

Для проведения сепарационного анализа создано не­ сколько приборов: прибор Гоииеля, сепаратор конструк­

что навеска цемента подхватывается воздушным пото­ ком, имеющим определенную скорость, и поднимается по металлической трубе вертикально вверх. Те частицы, скорость падения которых в восходящем воздушном по­ токе меньше скорости самого потока, уносятся этим по­ током и улавливаются, а все более крупные частицы ос­ таются в навеске цемента. Последовательно изменяя скорость воздушного потока, выделяют из цемента час­ тицы нужных размеров. Взвешивая отдельные фракции и определяя их весовую долю по отношению к исходной навеске, получают зерновой состав цемента в про­ центах.

В воздушном сепараторе «Бако» с помощью центри­ фуги за 2 ч опыта удается разделить пробу цемента весом 10 г на 8 фракций в пределах от 1 до 60 мк.

Зерновой состав одного из цементов Здолбуновского завода приведен в табл. 15.

91

требуемые строительством подвижность и удобоукладываемость, а также позволяет тесту и раствору хорошо заполнять формы и получать изделия высокой плотнос­ ти. Нормальную густоту в стандартах выражают коли­ чеством воды в процентах, необходимым для получения теста и раствора указанной консистенции. Количество воды, соответствующее нормальной густоте, примерно в два раза больше, чем это нужно для полного протекания химических реакций гидратации минералов цемента.

Основные строительно-технические свойства вяжу­ щих материалов — сроки схватывания, равномерность изменения объема, прочность в растворе жесткой конси­ стенции и т. п. — определяют, применяя тесто и раствор нормальной густоты. Явление схватывания с внешней стороны характеризуется тем, что тесто нормальной гу­ стоты постепенно теряет подвижность и упрочняется.

Оборудование и материалы. / — цемент; 2— вода водопровод­ ная; 3— прибор для определения нормальной густоты и сроков схва­

из станины, цилиндрического стержня, на котором укре­ пляется пестик или игла, измерительной шкалы и метал­ лического кольца для теста. Стержень /, свободно пере­ мещающийся в вертикальном направлении, закрепляет­ ся в нужном положении с помощью зажимного винта 3. О положении стержня судят по указателю 4, укреплен­

Металлическую иглу для определения сроков схва­ тывания изготовляют из стальной жесткой проволоки диаметром 1,1+0,04 мм и длиной 50 мм. Диаметр ее закрепляемой части 4 равен 5 мм, а длина — 14 мм. Иг­ ла должна весить 7,5+0,5 г.

92

Вес всей перемещающейся части прибора при испы­ таниях должен составлять 300+2 г. При работе с иглой, вес которой меньше веса пестика, на стержень сверху кладут дополнительный груз весом 27,5+0,5 г.

Кольцо, в которое укладывают испытуемое тесто, имеет коническую форму, изготовляют его из материа­ ла, не впитывающего воду (металл, пластмасса). Раз­ меры стандартного кольца следующие: верхний диаметр 65+5 мм; нижний диаметр 75+5 мм; высота 40+0,5 мм. Пластинку, на которую устанавливают кольцо, делают из того же материала, что и кольцо, или из стекла.

весах 400 г цемента с точностью до 1 г и пересыпают це­ мент с чаши весов в сферическую стальную чашку (диа­ метр чашки примерно 400 мм и высота 100 мм). Отмеря­ ют с помощью мерного цилиндра с точностью до 0,5 мл (или отвешивают с точностью до 0,5 г) определенное ко­ личество воды, которое устанавливают вначале ориенти­ ровочно, исходя из известных ранее значений нормаль­ ной густоты теста данного вида цемента. В цементе делают углубление, в которое в один прием выливают от­ меренное количество воды. Углубление сразу же засыпа­ ют цементом, взятым с боков, и через 30 сек, когда вода впитается порошком, массу начинают вначале осторож­ но, а затем все более энергично перемешивать стальной лопаткой. Перемешивают получающееся тесто в течение 5 мин, считая с момента вливания воды, попеременно во

бор, опускают на нее пестик и проверяют его положение по шкале. При правильном положении пестика указа­

вующим образом передвигают. Нужно следить также за тем, чтобы стержень с пестиком свободно, без торможе­ ний опускался до нулевого положения. После этого кольцо и пластинку протирают тканью, смоченной в ма­ шинном масле.

.94

Цементное тесто переносят в кольцо с помощью ло­

тех пор (пять-шесть постукиваний), пока тесто не запол­ нит весь объем кольца. Избыток теста срезают смочен­ ным водой ножом и им же заглаживают поверхность теста, делая ее ровной и гладкой.

Устанавливают кольцо с тестом в прибор, осторожно опускают пестик до соприкосновения с поверхностью теста в кольце точно в его середине и закрепляют стер­ жень в таком положении. Затем быстро отвинчивают стопорный винт, освобождая стержень, и пестик под действием веса всей подвижной системы постепенно по­ гружается в тесто. Отсчет положения пестика по шкале производят через 30 сек с момента освобождения стерж­ ня. Тесто имеет нормальную густоту, если пестик оста­ новился на расстоянии между 5—7 мм от поверхности пластинки. Если пестик опустился ниже 5 мм, то воды было взято много, а если он остановился выше 7 мм, то воды было взято мало для получения теста нормальной консистенции и, следовательно, опыт нужно повторить, соответственно добавив или уменьшив количество воды, введенное первоначально.

Количество воды, которое соответствует нормальной густоте теста, определяют с точностью до 0,25%. Вели­ чину нормальной густоты вычисляют из соотноше­ ния (69)

Пределы изменения величины нормальной густоты вяжущих материалов, полученные экспериментально, приведены ниже:

95

б) О п р е д е л е н и е с р о к о в с х в а т ы в а н и я це­ м е н т н о г о т е с т а . Для определения сроков схваты­ вания приготавливают цементное тесто нормальной гу­ стоты так, как описано выше.

Кольцо с пластинкой помещают в прибор, опускают на пластинку иглу и устанавливают указатель на шкале в нулевое положение. Заполняют кольцо тестом, как описано выше. Приводят иглу в соприкосновение с по­ верхностью теста и закрепляют стержень в этом поло­ жении. Затем быстро освобождают стержень и дают иг­ ле свободно погрузиться в тесто. В начале опыта, когда цементное тесто имеет небольшую вязкость, игла легко проходит через тесто до пластинки. Чтобы в этот период предохранить стеклянную пластинку от возможного раз­ рушения быстро падающей иглой, стержень при опуска­

15 мин. При этом кольцо каждый раз передвигают, что­

шее от начала затворения цемента водой до того момен­ та, когда игла не доходит до поверхности пластинки на 0,5—1 мм. За конец схватывания принимают время от

равная 20°С±5°, а кольцо с тестом находилось в зате­ ненном месте и не подвергалось действию сквозняка.

96

Результаты опытов записываются в журнал по сле­ дующей форме:

Сроки схватывания ряда вяжущих веществ в соответ­ ствии с требованиями стандартов приведены в табл. 16.

Сроки схватывания цемента можно определять на приборе с автоматической записью результатов АПСС-6*, который позволяет одновременно испытывать шесть образцов. Прибор работает по тому же принципу, что и описанный выше, только иглы опускаются и резуль­ таты записываются механически.

* АПСС — автоматический прибор сроков схватывания.

§ 6. О П Р Е Д Е Л Е Н И Е РАВНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА

Основными причинами неравномерного и значитель­ ного по величине расширения твердеющего цементного камня, раствора и бетона являются запоздалые реакции гидратации в них СаО и MgO, когда эти окислы присут­ ствуют в цементе в значительном количестве, а также поздняя реакция образования гидросульфоалюмината кальция иа основе S O 3 , содержащегося в клинкере. Рас­ ширение происходит потому, что объем кристаллов об­ разующихся гидратных фаз существенно превышает объем кристаллов исходных безводных продуктов.

Неравномерность изменения объема, вызываемую присутствием в цементе пережженной СаО, обнаружи­ вают путем кипячения соответствующих образцов, а вызываемую присутствием периклаза (MgO) — их авто­ клавной обработкой. Отрицательное влияние S03 проя­ вляется только при длительном хранении образцов в хо­ лодной воде.

сгидравлическим затвором; 11 — ванна для водного твердения;

шетки съемные. Сосуд 7 служит для поддержания уров­ ня воды в бачке при длительном кипячении на постоян­ ном уровне при помощи трубки 9 и крана 2. Нагревают воду в бачке либо с помощью газа, либо на электро­ плитке.

Ванна с гидравлическим затвором (рис. 15) имеет размер 400X800 мм, в ней поддерживается воздушновлажная среда. Образцы укладывают на деревянную решетку.

98

В лаборатории может быть установлен любой авто­ клав, позволяющий провести испытание по следующему режиму: время для подъема давления до 20 ат 1,5—2 ч, достигнутое давление должно устойчиво поддерживать­ ся в течение не менее 1 ч. Автоклав должен иметь уст­ ройство для регулирования давления, клапан для вы-

Рис. 14. Металлический бачок для испытания образцов на равномер­ ность изменения объема пропариванием и кипя­ чением

пуска воздуха и пара, предохранительный клапан (рис. 16). Манометр на автоклаве должен иметь шкалу на 30 кгс/см2 с ценой деления, не превышающей 1 кгс/см2. Образцы помещают в автоклаве на специальную метал­ лическую этажерку.

частей, взвешивая каждую пробу. Вес одной пробы те­ ста 75 г. Придают каждому образцу шарообразную фор­

150X150 мм, предварительно протертой тканью, смочен­ ной в машинном масле. Ударяя пластинками о стол, до-