Производство портландцемента

При контроле качества цемента  изготовителем из объединенной пробы  получают две лабораторные пробы. Одна предназначается для испытаний  в лаборатории изготовителя, а вторая хранится у него в течение гарантийного срока на случай необходимости проведения повторных испытаний.

При контроле качества цемента  потребителем или органами надзора  из объединенной пробы получают две  лабораторные пробы. Одну пробу направляют в испытательную лабораторию третьей стороны, другая остается у потребителя или изготовителя.

При контроле качества цемента  в случае предъявления потребителем претензии из объединенной пробы  получают три лабораторные пробы  Одну пробу направляют в испытательную  лабораторию третьей стороны  и по одной пробе — изготовителю и потребителю.

Упаковка и хранение проб должны обеспечивать сохранность свойств контролируемого цемента. Тара, в которую упаковывают пробы, должна быть чистой, сухой, воздухо- и влагонепроницаемой и изготовлена из материала, инертного по отношению к цементу.

 

2.2. Общие указания

Физические и механические испытания  производятся по следующим ГОСТам:

ГОСТ 30515-97 Цементы. Общие технические условия

ГОСТ 310.1-76 (1992) Цементы. Методы испытаний. Общие положения

ГОСТ 310.2-76 (1992) Цементы. Методы определения тонкости помола

ГОСТ 310.3-76(1992) Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема

ГОСТ 310.4-81. Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии

ГОСТ 30744-2001 Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка

2.3. Определение нормальной густоты цементного теста

Аппаратура:

- прибор Вика с иглой и пестиком;

- кольцо к прибору  Вика;

- чаша и лопатка.

 

Нормальной густотой цементного теста считают такую консистенцию его, при которой пестик прибора Вика (рис.1), погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит   на 5-7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо. Нормальную густоту цементного теста характеризуют количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы цемента.

Перед началом испытания  проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое показание прибора, соприкасая пестик с пластинкой, на которой  расположено кольцо. При отклонении от нуля шкалу прибора соответствующим образом передвигают.

Кольцо и пластинку  перед началом испытаний смазывают  тонким слоем машинного масла. Для ручного приготовления цементного теста отвешивают 400 г цемента, высыпают в чашу, предварительно протертую влажной

Рис.1. Прибор Вика:

1 - цилиндрический металлический стержень; 2 - обойма станины;

3 - стопорное устройство; 4 - указатель; 5 - шкала; 6 - пестик; 7 - игла

 

тканью. Затем делают в цементе углубление, в которое вливают в один прием воду в количестве, необходимом (ориентировочно) для получения цементного теста нормальной густоты. Углубление засыпают цементом и через 30 с после прилипания воды сначала осторожно перемешивают, а затем энергично растирают тесто лопаткой. Продолжительность перемешивания и растирания составляет 5 мин с момента приливания воды.

После окончания перемешивания  кольцо быстро наполняют в один прием  цементным тестом и 5-6 раз встряхивают его, постукивая пластинку о твердое основание. Поверхность теста выравнивают с краями кольца, срезая избыток теста ножом, протертым влажной тканью. Немедленно после этого приводят пестик прибора в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца и закрепляют стержень стопорным устройством, затем быстро освобождают его и предоставляют пестику свободно погружаться в тесто. Через 30 с с момента освобождения, стержня производят отсчет погружения по шкале. Кольцо с тестом при отсчете не должно подвергаться толчкам. При несоответствующей консистенции цементного теста изменяют количество воды и вновь затворяют тесто, добиваясь погружения пестика на 5-7 мм от пластинки. Количество добавляемой воды для получения теста нормальной густоты определяют с точностью до 0,25 %.

2.4. Определение сроков схватывания

Аппаратура по п.2.3.

Под сроками схватывания цементного теста понимают время в часах и минутах от момента затворения цемента водой до появления признаков его загустевания.

Сроки схватывания определяют на приборе  Вика при помощи иглы. Началом схватывания цементного теста считают время, прошедшее от начала затворения (момента прилипания воды) до того момента, когда игла не доходит до пластинки  на 2-4 мм. Концом схватывания цементного теста считают время от начала затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на 1-2 мм.

Цементное тесто готовится  так же, как и при определении  нормальной густоты. Перед началом испытания проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое отклонение прибора. Кроме того, проверяют чистоту поверхности и отсутствие искривлении иглы. Иглу прибора доводят до соприкосновения с поверхностью цементного теста и в этом положении закрепляют стержень стопором, затем освобождают стержень, давая игле свободно погружаться в тесто. В начале испытания, пока тесто находится в пластичном состоянии, во избежание сильного удара иглы о пластинку допускается слегка ее задерживать при погружении в тесто. Как только тесто загустеет настолько, что опасность повреждения, иглы будет исключена, игле дают свободно опускаться. Момент начала схватывания определяют при свободном опускании иглы.

Иглу погружают в  тесто через каждые 10 мин, передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попадала в прежнее место. После каждого погружения иглу вытирают. Во время испытания прибор должен находиться в затененном месте, где нет сквозняков, и не должен подвергаться сотрясениям.

2.5. Определение равномерности  изменения объема

Аппаратура по п.2.3., гидравлический затвор, бачок для кипячения.

Для испытания на равномерность  изменения объема цемента готовят тесто нормальной густоты. Две навески теста массой 75 г каждая, приготовленные в виде шариков, помещают на стеклянную пластинку, предварительно протертую машинным маслом. Постукивают ею о твердое основание до образования из шариков лепешек диаметром 7-8 см и толщиной в середине около 1 см. Лепешки заглаживают смоченным водой ножом от наружных краев к центру до образования острых краев и гладкой закругленной поверхности.

Приготовленные лепешки  хранят в течение (24±2) ч с момента  изготовления в ванне с гидравлическим затвором, а затем подвергают испытанию кипячением. По истечении времени хранения две цементные лепешки вынимают из ванны, снимают с пластинок и помещают в бачок, с водой на решетку. Воду в бачке доводят до кипения, которое поддерживают в течение 3 ч, после чего лепешки в бачке охлаждают и производят их внешний осмотр немедленно после извлечения из воды.

Цемент соответствует  требованиям стандарта в отношении равномерности изменения объема, если на лицевой стороне лепешек не обнаружено радиальных, доходящих до краев, трещин или сетки мелких трещин, видимых невооруженным глазом или в лупу, а также каких-либо искривлений и увеличения объема лепешек. Искривления обнаруживают при помощи линейки, прикладываемой к плоской поверхности лепешки, при этом обнаруживаемые искривления не должны превышать 2 мм на краю или в середине лепешки. Допускается в первые сутки после испытаний появление трещин усыхания, не доходящих до краев лепешек, при условии сохранения звонкого звука при постукиваний лепешек одна о другую. Образцы лепешек, выдержавших и не выдержавших испытание на равномерность изменения объема, приведены на рис. 2.

 

  Лепешки, выдержавшие испытания               Лепешки, не выдержавшие испытания

  на равномерность изменения объема               на равномерность изменения объема

           

Рис.2.

 

2.6. Определение  тонкости помола

Аппаратура: сито с сеткой №008.

Тонкость помола цемента  определяют как остаток на сите с  сеткой № 008 в процентах к первоначальной массе просеиваемой пробы с точностью до 0,1 %. Проход должен быть не менее 85%. Для удобства выполнения работы остаток можно взвешивать на сите.

Сетка должна быть хорошо натянута и плотно зажата в цилиндрической обойме. Сетку сита периодически осматривают в лупу. При обнаружении каких-либо дефектов в сетке (дырки, отход ткани от обоймы и т. д.) ее немедленно заменяют новой.

Для испытания берут 50 г цемента, предварительно высушенного  в сушильном шкафу при температуре 105-110°С в течение 2 ч, высыпают на сито, закрывают крышкой и устанавливают в прибор для механического просеивания или просеивают вручную.

Контрольное просеивание  выполняют вручную при снятом донышке на бумагу в течение 1 мин. Операцию просеивания считают законченной, если при контрольном просеивании сквозь сито проходит не более 0,05 г цемента.

 

 

2.7. Изготовление балочек, испытание на сжатие и изгиб

Аппаратура:

- мешалка для перемешивания цементного раствора;

- чаша и лопатка;

- встряхивающий столик и форма-конус;

- штыковка;

- разъемные формы для образцов-балочек;

- вибрационная площадка;

- нажимные пластины;

- приборы для испытания образцов-балочек на изгиб и сжатие.

 

2.7.1. Изготовление образцов-балочек

Для определения прочностных  характеристик цемента изготовляют  образцы-балочки из цементного раствора состава 1:3 (одна весовая часть цемента и три весовые части песка определенного фракционного состава) при водоцементном отношении 0,4.

Для перемешивания цементного раствора применяют лопастную или бегунковую мешалку.

В лопастной мешалке  три лопасти совершают планетарное  вращение относительно оси чаши, а  активные лопасти, кроме того, вращаются вокруг собственных осей во встречных направлениях.

Схема бегунковой мешалки, основные размеры и их предельные отклонения приведены на рис.3.

 

Рис.3. Бегунковая мешалка  для перемешивания цементного раствора:

1 - основание; 2 - чаша; 3 - ось чаши; 4 - ось бегунка; 5 -бегунок

 

1500 г песка и 500 г высыпают в предварительно протертую мокрой тканью сферическую чашу, перемешивают цемент с песком лопатой в течение 1 мин. Затем в центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее воду в количестве 200 г (В/Ц=0,40), дают воде впитаться в течение 0,5 мин и перемешивают смесь в течение 1 мин. Раствор переносят в предварительно протертую мокрой тканью чашу бегунковой мешалки и перемешивают в последней в течение 2,5 мин (20 оборотов чаши мешалки).

По окончании перемешивания  определяют консистенцию цементного раствора. Форму-конус с центрирующим устройством устанавливают на диск встряхивающего столика. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика   перед   испытанием протирают влажной тканью, заполняют раствором форму-конус на половину высоты и уплотняют 15 штыкованиями металлической штыковкой. Затем наполняют конус раствором с небольшим избытком и штыкуют 10 раз.

После уплотнения верхнего слоя избыток раствора удаляют ножом, расположенным под небольшим углом к торцевой поверхности конуса, заглаживая с нажимом раствор вровень с краями конуса, затем конус снимают в вертикальном направлении. Нож предварительно протирают влажной тканью.

Раствор встряхивают  на столике 30 раз за (30±5) с, после  чего штангенциркулем измеряют диаметр конуса по нижнему основанию и двух  взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение. Расплыв конуса с В/Ц=0,40 должен быть в пределах 106-115 мм. Если расплыв конуса окажется менее 106 мм, количество воды увеличивают для получения расплыва конуса 106-108 мм. Если расплыв конуса окажется более 115 мм, количество воды уменьшают для получения расплыва конуса 113-115 мм.

Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106-115 мм, принимают для проведения дальнейших испытаний.

Из этого раствора изготовляют образцы-балочки размерами 4х4х16 см в количестве трех штук.

Непосредственно перед  изготовлением образцов внутреннюю поверхность стенок форм и поддона слегка смазывают машинным маслом.

Для уплотнения, раствора форму балочек с насадкой, подготовленную по п. 2.2.1, закрепляют в центре виброплощадки, плотно прижимая ее к плите. Допускается   устанавливать две формы, симметрично расположенные относительно центра виброплощадки, при условии одновременного их заполнения.

Форму по высоте наполняют  приблизительно на 1 см раствором и включают вибрационную площадку. В течение первых 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин от начала вибрации виброплощадку отключают. Форму снимают с виброплощадки и избыток раствора удаляют ножом расположенным под небольшим углом к поверхности укладки, заглаживая, с нажимом раствор вровень с краями формы. Образцы маркируют. Нож предварительно должен быть протерт влажной тканью.

После изготовления образцы  в формах хранят (24±1) ч в ванне с гидравлическим затвором или в шкафу, обеспечивающем относительную влажность воздуха не менее 90 %.

По истечении времени  хранения указанного в п. 2.2.5, образцы  осторожно расформовывают и укладывают в ванны с питьевой водой и горизонтальном положении так, чтобы они не соприкасались друг с другом.

Вода должна покрывать  образцы не менее чем на 2 см. Воду меняют через каждые 14 сут.

 

2.7.2. Определение предела прочности  при изгибе и сжатии

Цементные балочки в  возрасте 28 сут испытывают на изгиб по схеме балк на двух опорах с одним сосредоточенным грузом посредине.