За прочность на сжатие принимают среднеарифметическое значение результатов испытаний шести половинок образцов-балочек. Результат вычисления округляют до 0,1 МПа.
Если один из шести результатов отличается более чем на 10 % от среднеарифметического значения, этот результат следует исключить и рассчитывать среднеарифметическое значение для оставшихся пяти результатов.
Если еще один результат отличается более чем на 10 % от среднеарифметического значения оставшихся пяти результатов, испытания считают выполненными неудовлетворительно, в этом случае все результаты признают недействительными.
Критерии точности метода определения прочности
Точность метода определения прочности оценивают повторяемостью и воспроизводимостью результатов.
Повторяемость метода определения прочности является количественным выражением разброса результатов испытаний, полученных в одной и той же лаборатории для одной и той же пробы цемента при идентичных условиях (один и тот же испытатель, один и тот же комплект испытательного оборудования и стандартный песок, короткие перерывы во времени и т.п.).
При этих условиях для прочности на сжатие образцов в возрасте 28 сут ошибка повторяемости, выраженная коэффициентом вариации, не должна быть более 3 % при числе испытаний не менее 10.
Воспроизводимость метода определения прочности является количественным выражением разброса результатов испытаний, полученных для одной и той же пробы цемента в различных лабораториях, различными испытателями, с использованием различных партий стандартных песков и комплектов испытательного оборудования.
При этих условиях для прочности на сжатие образцов в возрасте 28 сут ошибка воспроизводимости, выраженная коэффициентом вариации, не должна быть более 6 % при числе испытаний не менее 20. При испытании одной и той же пробы цемента в различных лабораториях расхождение между значениями прочности на сжатие образцов в возрасте 28 сут не должно превышать 15 % среднеарифметического значения результатов испытаний.
Активность- фактическая прочность при сжатии, определенная по результатам испытания образцов балочек размером 4х4х16 в возрасте 28 суток, изготовленных из цементнопесчаного раствора, с применением полифракционного песка, нормальной консистенции.
Марка означает допустимый нижний предел его активности - групповой показатель округленный до ближайшего значения, установленный по результатам испытания на прочность при сжатии с учетом прочности при изгибе. Марки портландцемента 400,500,550,600. Новые условия гарантии марочной прочности базируются на статистическом методе контроля. Доверительная вероятность для нижнего предела 99%, для верхнего – 90%, т.е. средняя активность на 3-5% выше марочной.
Марки 300, 700 применяются для специальных портландцементов.
Класс по прочности устанавливается путем математической обработки результатов анализируемого периода (месяц). Классы ПЦ В 32.5; В42.5; В52.5
Группа эффективности цементов по результатам пропаривания определяется обязательно и характеризует величину прочности цементного камня при пропаривании по режиму 2+3+6+2. Такие данные необходимы для заводов ЖБИ, где проводится прием ускоренного твердения бетона при тепловлажностной обработке. По результатам испытаний в короткий временной промежуток устанавливается прочность цемента.
| Группа | Вид цемента | Прочность при сжатии, МПа | |||
| 22.5 (300) | 32.5(400) | 42.5(500) | 52.5(600) | ||
| 1, К> 0.68 Высокоэффективный | ПЦ ШПЦ | > 23 > 21 | > 27 > 25 | > 32 > 30 | > 38 - |
| 2, К= 0.68 - 0.57 Среднеэффективный | ПЦ ШПЦ | 20-23 18-21 | 24-27 22-25 | 28-32 26-30 | 33-38 - |
| 3, К менее 0.56 Низкоэффективный | ПЦ ШПЦ | < 20 < 18 | < 24 < 22 | < 28 < 26 | - - |
Коэффициент К= Прочность по результатам пропаривания
Прочность при нормальном твердении в возрасте 28 сут
Прочность определяется прежде всего минеральным составом портландцемента, по данным Тимашева монокристаллы имеют следующую прочность:
C-S-H (C/S≈1) 1300-2000 МПа
C-S-H (C/S>1) 770-830 МПа
Са(ОН)2 параллельно оси кристалла 676 МПа
Са(ОН)2 перпендикулярно оси кристалла 325 МПа
Эттрингит 3CaO Al2O3 3 CaSO4 32H2O 896 МПа
Конечно, теоретическая и практическая прочность имеют существенное различие. С уменьшением размеров кристаллов прочность возрастает, что обусловлено повышением степени совершенства их строения, понижением концентрации опасных дефектов: дислокаций, пор, трещин. Дефекты кристаллов являются местом концентрации напряжений и зоной начала его разрушения при нагрузке. Игольчатые кристаллы ГСК и эттрингит разрываются по наиболее ослабленным дефектами поперечному сечению, при равной степени дефектности кристаллов прочнее из них оказываются те, у которых выше теоретическая прочность, а увеличение их количества способствует увеличению прочности камня. Прочность цементного камня не может быть рассчитана, она функционально связана с концентрацией гидратированной твердой фазы и пористостью. При этом на свойства цементного камня, а соответственно, и бетона будет влиять количество пор и характер порового пространства. Наиболее неблагоприятны капиллярные поры, замкнутые поры в меньшей степени снижают прочность.
В процессе формирования кристаллической структуры как правило отсутствуют благоприятные условия для срастания кристаллов в сплошной каркас. Соединение кристаллов в конгломерат происходит с помощью более пластичного материала – матрицы из геля, который выполняет следующие функции:
- Создает физическую структуру камня, соединяет кристаллы в сростки
-Заполняет поры в камне, кольматирует трещины
-«Залечивает» дефекты камня
-Понижает капиллярную пористость
Гелеобразная фаза играет роль амортизатора, т.е. обеспечивает соединение кристаллов в единый каркас без жесткого крепления элементов структуры, что снижает напряжения в цементном камне. Экстремальное значение прочности характерно для камня с % содержанием кристаллической фазы 60-65%. Необходимо в первые трое суток получить кристаллические фазы, а затем гелевые. Для этого следует ввести добавки, которые понижают пресыщение жидкой фазы по отношению к СаО. Однако, гелевая фаза приводит к появлению деформаций ползучести.
- Пористость цементного камня
Строение цементного камня. Цементный камень является капиллярно-пористым телом, состоящим из различных твердых фаз, представленным преимущественно субмикрокристаллами, способными удерживать некоторое количество воды.
Капиллярная пористость с течением времени уменьшается, т.к. продукты гидратации заполняют часть пространства пор, занятого водой затворения, однако не все поры могут быть заполнены продуктами гидратации. При В/Ц более 0.65 даже при полной гидратации цемента образующихся продуктов гидратации недостаточно, чтобы блокировать все капилляры, поэтому цементный камень будет иметь низкую морозостойкость и высокую водопроницаемость.
Расширение ассортимента продукции цементных заводов ориентировано на совершенствование технологии получения многокомпонентных смешанных цементов, как один из рациональных способов экономии топлива и электроэнергии, при одновременном решении некоторых проблем связанных с охраной окружающей среды.
Повышение гидравлической активности клинкерной основы цемента может быть обеспечено путем оптимизации минерального состава или введением специальных веществ или химических добавок, активизирующих клинкер. Добавки по степени влияния на свойства цемента и по их назначению делятся на компоненты вещественного состава, наполнители, технологические, регулирующие основные свойства цемента, регулирующие специальные свойства цемента. Для создания цементов с высокими темпами твердения необходимо интенсифицировать процесс помола. Обеспечить регулирование гранулометрического состава цементов.
Ложным схватыванием - называется ненормальное преждевременное схватывание цемента через несколько минут после его перемешивания с водой. Ложное схватывание отличается от мгновенного схватывания, тем что при нем выделяется незначительное количество тепла. Повторное перемешивание без добавки воды восстанавливает и поддерживает пластичность цементного теста до тех пор, пока оно не схватится обычным способом и без потери прочности. Некоторые причины ложного схватывания следует искать в дегидратации гипса в случае его помола с горячим клинкером. при этом образуется полугидрат или ангидрит серы, которые при перемешивании цемента с водой гидратируются с образованием гипса. Таким образом схватывание гипса имитирует общее загустевание цементного теста. Другая причина ложного схватывания может быть связана с наличием щелочей в цементе при хранении цемента они образуют карбонаты, которые в свою очередь реагируют с гидроокисью кальция продуктом гидролиза C3S с образованием CaCO3 последний осаждается, вызывая загустевание. Существует предположение, что ложное схватывание может быть следствием активации C3S в результате аэрации в условиях умеренно высокой влажности. Вода адсорбируется на зернах цемента и активированные этим поверхности зерен могут быстро соединяться с большим количеством воды при перемешивании, такая быстрая гидратация приводит к загустеванию и будет также вызывать ложное схватывание цемента. Входной контроль позволяет определить ложное схватывание.