Определение марки цемента

Марка цемента – это предел прочности при сжатии (кгс/см²) половинок образцов-балочек размерами 4×4×16 см, изготовленных из цементно-песчаного раствора пластичной консистенции (В/Ц ³ 0,40) состава 1:3, выдержанных в течение 28 суток в нормально-влажностных условиях.

Марка цемента зависит от минерального состава клинкера, тонкости его помола и водопотребности.

Для проведения лабораторных испытаний берут 500 г цемента и 1500 г кварцевого песка. Материалы засыпают в чашу со сферическим дном и перемешивают лопаточкой в течение 1 мин. В центре приготовленной смеси лопаточкой делают лунку, куда вливают воду из расчета В/Ц > 0,40. После впитывания воды смесь перемешивают в течение 1 мин и определяют ее консистенцию на встряхивающем столике (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Встряхивающий столик:
1 – кулачок; 2 – диск; 3 – шток; 4 – станина;
5 – форма-конус с центрирующим устройством; 6 – насадка

Конус встряхивающего столика до половины высоты заполняют раствором и уплотняют металлической штыковкой 15 раз. Далее добавляют раствор с некоторым избытком и штыкуют еще 10 раз. Затем снимают воронку с конуса, металлической линейкой срезают излишек раствора и поверхность его разравнивают. Металлический конус вертикально снимают и растворный конус встряхивают на столике 30 раз в течение 30 с. Диаметр расплыва конуса по нижнему основанию измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение. Если это значение находится в пределах 106...115 мм, то приготовленный цементно-песчаный раствор имеет нормальную консистенцию. В противном случае опыт повторяют с уменьшенным или увеличенным количеством воды. Водоцементное отношение (В/Ц), соответствующее расплыву конуса 106...115 мм, принимают для проведения дальнейших опытов.

Из цементно-песчаного раствора нормальной консистенции изготовляют три образца-балочки размерами 4×4×16 см. В форму укладывают раствор высотой примерно 1 см, включают виброплощадку и в течение 2 мин все три гнезда формы равномерно заполняют раствором. Через 3 мин от начала вибрирования отключают виброплощадку, насадку снимают, излишек раствора срезают ножом или металлической линейкой и заглаживают поверхность мастерком. Форму помещают в ванну с гидравлическим затвором, где хранят в течение 24 ч при температуре 20 ± 2 °С. Затем образцы распалубливают и укладывают в воду с температурой 20 ± 2 °С так, чтобы слой воды над ними был не менее 2 см. Воду в ванне заменяют через 14 сут и по достижении возраста 28 сут с момента изготовления образцы из воды вынимают и не позднее чем через 30 мин испытывают на изгиб. Перед испытанием образцы насухо вытирают. Для определения предела прочности на изгиб используют прибор МИИ-100. Образец устанавливают на опорах так, чтобы верхняя (при изготовлении) поверхность находилась при испытании в вертикальном положении. В момент разрушения образца счетчик прибора показывает значение предела прочности при изгибе (R_изг). Из трех результатов испытания вычисляют среднее арифметическое значение R_изг.

После испытания образцов-балочек на изгиб получается шесть половинок-балочек, которые подвергают испытанию на сжатие на гидравлическом прессе. В целях получения фиксированной площади поперечного сечения половинки образца помещают между двумя стандартными металлическими пластинками. При этом верхняя поверхность образца должна находиться в вертикальном положении.

Предел прочности при сжатии образцов вычисляют по формуле

где R_сж – активность цемента, МПа (кгс/см²); Р – разрушающая сила, Н (кгс); S_пл – площадь металлической пластины 2500 мм² (25 см²).

Из шести показателей прочности вычисляют среднеарифметическое R_сж По значениям R_изг и R_сж назначают марку цемента согласно ГОСТ 10178–85 (табл. 2.11).

Таблица 2.11

Назначение марки портландцемента в зависимости от значений прочностных характеристик

Показатели	Марка портландцемента
Прочность при сжатии, МПа, не менее
Прочность при изгибе, МПа, не менее	4,5	5,5	6,0	6,25	6,5

Результаты проведенных опытов представляют в виде таблицы (форма табл. 2.12).

Форма таблицы 2.12

Результаты определения марки цемента

№ п/п

Расход материалов

Водоцементное отношение (В/Ц)

Диаметр расплыва, мм

№ образца

Прочность при изгибе (Rизг), МПа

Прочность при сжатии (Rсж), МПа

Среднее значение, МПа

Марка цемента

Цемент

Песок

Вода

Rизг

Rсж

Для ориентировочного расчета прочности цемента в возрасте
28 сут можно использовать результаты испытаний образцов-балочек более раннего срока твердения. При этом используют приближенную эмпирическую формулу:

где R₂₈ – прочность цемента в возрасте 28 сут, МПа; R_n – то же в возрасте n сут, МПа; n – число суток твердения цемента (n ³ 7).