Zakład Budownictwa Ogólnego ĆWICZENIE NR 5 Cement - przygotowanie zaprawy cementowej oraz wykonanie beleczek do oznaczenia cech wytrzymałościowych - oznaczenie normowej konsystencji zaczynu cementowego Instrukcja z laboratorium: Budownictwo ogólne i materiałoznawstwo
Instrukcja do ćwiczenia nr 5 Strona 2 5.1. Przygotowanie zaprawy i wykonanie beleczek do badań wytrzymałościowych (wg PN-EN 196-1) Pobieranie i przygotowywanie próbek cementu do badania należy wykonywać na podstawie PN-EN 196-7. W czasie odmierzania składników jest wymagana następująca dokładność: ważenie - do 1 g; odmierzanie wody - do 1,0 cm 3 (ml). Średnią próbkę laboratoryjną przed wykonaniem oznaczania należy zważyć, zanotować masę i przesiać przez sito o boku oczka kwadratowego 1 mm. Ewentualne grudki cementu rozciera się w palcach. Należy zważyć pozostałość na sicie, zanotować masę i obliczyć pozostałość w procentach. Bada się przesiany cement, który należy umieścić w szczelnie zamkniętym naczyniu. Wodę do badań pobiera się z sieci wodociągowej. Warunki wykonywania badań. Oznaczania należy wykonywać w pomieszczeniach o temperaturze 20 ± 2 C i wilgotności względnej minimum 50%. Używane przyrządy i surowce (cement, woda, piasek) powinny mieć temperaturę pomieszczenia. Do oznaczeń należy stosować naczynia i przyrządy wykonane z materiałów niereagujących z cementem, zaczynem cementowym i zaprawą. Wymagane urządzenia i przyrządy. Laboratorium powinno być wyposażone w odpowiednią aparaturę pomiarowo-badawczą. Wykorzystywane do badań urządzenia i przyrządy zostaną krótko scharakteryzowane. Kolejno są to: mieszarka laboratoryjna z przystawką programową i urządzeniem do automatycznego lub ręcznego sterowania szybkością obrotów; zasadnicze elementy mieszarki to: miska z nierdzewnej stali i pojemności ok. 5 l; obracające się mieszadło wykonane z brązu, dopasowane kształtem do miski (odległość krawędzi mieszadła od ściany bocznej miski powinna się zawierać w zakresie 3 ± 1 8 ± 1 mm); obudowa przyrządu wraz z wbudowanym zbiornikiem na piasek (automatycznie opróżnianym) oraz silnik o regulowanej szybkości; wstrząsarka z płytą stalową (stolikiem) do mocowania formy; częstotliwość wstrząsania: 1 wstrząs na sekundę; wysokość podnoszenia płyty: 15 ± 0,3 mm; po podniesieniu się na wymaganą wysokość stolik powinien swobodnie opadać; całkowita masa płyty, pustej formy i nakładki: 20 ± 0,5 kg; wskazane jest zamontowanie na wstrząsarce licznika; całkowita liczba wstrząsów powinna wynosić 60 (przyrząd powinien się wyłączyć automatycznie); forma (rys.1.) wykonana ze stali nierdzewnej o minimalnej twardości 200 HV, oszlifowana wewnątrz, rozbieralna, tworząca 3 poziome przegródki do formowania beleczek o przekroju 40 40 mm i długości 160 mm; kąty pomiędzy wszystkimi przylegającymi płaszczyznami formy powinny być zbliżone do 90 ; przegrody powinny mieć grubość 10 mm; wszystkie elementy formy powinny szczelnie przylegać do siebie; klimatyzowane pomieszczenie (lub duży pojemnik do przechowywania form z zaprawą), zapewniające utrzymanie dużej wilgotności powietrza (powyżej 90%) i temperaturze 20,0 ± 1,0 o C; pojemnik z wodą do przechowywania rozformowanych beleczek; na dnie powinien być umieszczony nierdzewny ruszt; orientacyjnie pojemność naczynia powinna być taka, aby na jedną objętość próbek wyrobów przypadały cztery objętości wody. a) b) Rys.1. Forma do wykonywania normowych beleczek: a) widok ogólny; b) schemat i wymiary.
Instrukcja do ćwiczenia nr 5 Strona 3 Przygotowanie formy przeprowadza się przed każdym kolejnym zaformowaniem beleczek. Poszczególne części formy powinny zostać dokładnie oczyszczone, a następnie zamontowane na podstawie i skręcone. Podczas skręcania należy zastosować środek uszczelniający naroża (np. gorąca mieszanina kalafonii i parafiny w proporcji 1:3). Wewnętrzne powierzchnie formy należy lekko zwilżyć olejem mineralnym. Tak przygotowaną formę można napełniać zaprawą. Normową zaprawę do sporządzania beleczek wykonuje się według następujących proporcji: 1 część cementu, 3 części piasku normowego i pół części wody (współczynnik wodnocementowy W/C = 0,5). Normowy piasek jest z reguły pakowany w worki po 1350 g (jest to ilość wystarczająca na wykonanie mieszanki na trzy beleczki). W związku z tym normowa zaprawa do wykonania trzech beleczek (1 forma) składa się: z 450 ± 2 g cementu; z 1350 ± 5 g normowego piasku; z 225 ± 1 cm 3 wody. Kolejność wykonywanych czynności jest następująca: do miski mieszarki wlewa się wodę, następnie wsypuje cement, a po wymieszaniu stopniowo dozuje piasek. Czynności te, czas ich trwania i prędkość obrotu mieszadła zestawiono w tab. 1.0.. Tab.1. Czynności i ich czas podczas mieszania zaprawy. Nazwa czynności Prędkość obrotowa mieszadła Czas trwania czynności, s Mieszanie cementu z wodą mała 30 ± 2 Dozowanie piasku mała 30 ± 2 Mieszanie zaprawy duża 30 ± 2 Zebranie zaprawy przylepionej do ścianek miski za pomocą skrobaka do środka miski bez mieszania 90 ± 5 Mieszanie zaprawy duża 60 ± 5 Przygotowanie beleczek. Przygotowaną według tego opisu formę należy przymocować za pomocą uchwytów do płyty wstrząsarki. Z przygotowanej zaprawy pobiera się pierwszą z dwóch porcji (ok. 300 g) i wypełnia się nią poszczególne przegrody formy. Aby ułatwić napełnianie formy, należy stosować specjalne łopatki. Ułożoną pierwszą warstwę rozgarnia się łopatką i zagęszcza na wstrząsarce. Po zatrzymaniu wstrząsarki (60 wstrząsów) można przystąpić do napełniania przegród formy drugą warstwą zaprawy, a następnie ponownie uruchomić wstrząsarkę. Po zakończeniu tych czynności zdjąć formę z nakładką ze wstrząsarki i usunąć nadmiar zaprawy ostrą metalową linijką (stalową płytką), poruszaną powoli ruchem tnącym wzdłuż formy (prostopadle do beleczek), wykonując ruch w obie strony. Następnie powierzchnię zaprawy wyrównuje się tą samą linijką, trzymaną płasko. Dojrzewanie beleczek. Formy ze świeżą zaprawą należy umieścić w szafie klimatyzacyjnej. Formę z zaprawą przechowuje się w pozycji poziomej, tak aby wilgotne powietrze miało swobodny dostęp do beleczek. Formę należy od góry przykryć płytką szklaną lub stalową (zapobiegającą wysychaniu). Rozformowanie beleczek zależy od terminu badania. Beleczki przeznaczone do badania po 24 h (co zdarza się stosunkowo rzadko) należy rozformowywać na 20 min przed badaniem. Natomiast beleczki przeznaczone do badania w innych terminach należy rozformowywać po 20 24 h. Rozformowane wyroby należy w sposób trwały oznaczyć na górnej powierzchni i umieścić w kąpieli wodnej o temperaturze 20 ± 1 C w przygotowanym pojemniku. Beleczki należy układać na ruszcie oraz w pewnej odległości od siebie tak, aby zapewnić swobodny dostęp wody (odległości między beleczkami, ścianą naczynia i lustrem wody powinny być większe od 5 mm). Beleczki powinny przebywać w wodzie do czasu badania.
Instrukcja do ćwiczenia nr 5 Strona 4 5.2. Badanie konsystencji normowej zaczynu cementowego (wg PN-EN 196-3) Do badania konsystencji normowej wykorzystuje się mieszarkę laboratoryjną opisaną w punkcie 5.1. Będą również stosowane przyrządy: waga o dokładności do 1 g; cylinder pomiarowy do odmierzania objętości wody i dokładności 1%; pierścień stożkowy wykonany z twardej gumy, tworzywa sztucznego lub brązu; szklana płytka grubości min. 2,5 mm, służąca jako denko do pierścienia; aparat Vicata (rys. 1.1.) zaopatrzony w bolec. Opis przyrządów i sposób ich przygotowania. Wyposażenie aparatu Vicata, oprócz bolca ( 10 ± 0,05 mm), obejmuje również igłę ( 1,13 ± 0,05 mm), stosowaną do pomiaru czasu wiązania. Bolec i igła mają długość 50 ± 1 mm. Powinny być wykonane ze stali nierdzewnej. Masa ruchomej części przyrządu powinna wynosić 300 ± 1,0 g. Przygotowanie aparatu do pomiaru polega na sprawdzeniu, czy trzonek opada swobodnie bez tarcia i zachowuje pionowy kierunek. Kolejną czynnością jest wyskalowanie aparatu. Należy opuścić bolec powoli na szklaną płytkę, która będzie używana do pomiaru. W tym położeniu na skali powinno widnieć wskazanie zerowe. Jeśli tak nie jest, należy odkręcić skalę dwoma mocującymi śrubami i odpowiednio ją przesunąć w pionie. Na rys.2. przedstawiono schematycznie najważniejsze elementy składowe aparatu Vicata Rys.2. Aparat Vicata: 1 - kołnierz bolca; 2 - trzonek; 3 - obejma statywu; 4 - skala; 5 - śruba zaciskowa; 6 - bolec; 7 - igła; 8 - pierścień; 9 - podstawa Pierścień stożkowy powinien mieć kształt cylindryczny lub, co jest preferowane, kształt stożka o głębokości (40,0 ± 0,2) mm i wewnętrznej średnicy (75 ± 10) mm.. Przebieg badania. Zaczyn cementowy o konsystencji normowej przygotowuje się z 500 ± 1 g cementu oraz odpowiedniej ilości wody, wyznaczonej w sposób doświadczalny. Badania można przykładowo rozpocząć od 125 g (125 cm 3 ) wody. Na wstępie odważony cement wsypuje się przez 5 10 s do wody znajdującej się w misce. W momencie zakończenia wsypywania cementu należy uruchomić stoper lub odnotować czas. Miskę należy następnie zamocować w mieszarce i włączyć silnik z małą prędkością na okres 90 s. Po tym czasie należy mieszarkę zatrzymać na 15 s, zebrać ewentualny zaczyn przyczepiony do ścianek miski, po czym ponownie uruchomić mieszarkę na małych obrotach również przez 90 s.
Instrukcja do ćwiczenia nr 5 Strona 5 Całkowity czas mieszania powinien wynosić 3 min. Można stosować również inne sposoby mieszania zaczynu (np. ręcznie), pod warunkiem otrzymania takich samych wyników jak przy stosowaniu opisanej metody z mieszarką laboratoryjną. Po zakończeniu mieszania należy niezwłocznie wykonać pomiar na przyrządzie Vicata. W tym celu umieszczony na płytce pierścień należy napełnić zaczynem z pewnym nadmiarem, nie wykonując przy tym nadmiernych wstrząsów, ściąć nadmiar zaczynu ostrym narzędziem, otrzymując w ten sposób gładką powierzchnię. Następnie pierścień z zaczynem umieszcza się na podstawie przyrządu i ustawia trzonek przyrządu w takim położeniu, aby koniec bolca dotykał powierzchni zaczynu pośrodku pierścienia. Pomiar na aparacie Vicata wykonuje się po upływie 4 min ± 10 s od zakończenia wsypywania cementu do wody. Polega on na odkręceniu śruby zaciskowej 5 i umożliwieniu swobodnego pogrążenia się bolca w zaczynie. Odczytu dokonuje się co najmniej po 5 s od ustania zagłębiania się bolca. W czasie pomiaru przyrząd nie może ulegać wstrząsom. Zaczyn ma normową konsystencję wówczas, gdy wskazanie na skali (odległość bolca od szklanej płytki) wynosi 6 ± 2 mm. W przypadku uzyskania innego wyniku badanie należy powtórzyć, zmieniając ilość wody w przygotowywanym zaczynie. Wynik badania. W sprawozdaniu podaje się wyniki wszystkich przeprowadzonych prób. Wynikami tymi są: odczytana odległość bolca od szklanej płytki oraz zawartość wody w zaczynie cementowym. Zawartość wody należy wyrażać w procentach w stosunku do masy cementu. Ostatecznym wynikiem badania jest procentowa zawartość wody w stosunku do masy cementu zaczynu o normowej konsystencji. Wynik należy zaokrąglić do 0,5%.
Grupa LP- /zespół 1. 2. 3. 4. Data Ćwiczenie 5 PRZYGOTOWANIE NORMOWYCH BELECZEK I OZNACZANIE KONSYSTENCJI NORMOWEJ ZACZYNU CEMENTOWEGO Rodzaj i klasa cementu:.. Pomiar 1 2 3 4 5 Ilość wody Ilość cementu Odległość bolca od płytki cm 3 g mm Uwagi:..