Контроль качества цемента

 

ВВЕДЕНИЕ

Среди строительных материалов цементу принадлежит ведущее место. В современной строительной практике роль цемента в выпуске новых прогрессивных материалов и изделий для полносборного домостроения постоянно возрастает. Его применяют для изготовления монолитного и сборного бетона, железобетона, асбестоцементных изделий, строительных растворов, многих других искусственных материалов, скрепления отдельных элементов (деталей) сооружений, жароизоляции и т.п. Цемент и получаемые на его основе прогрессивные строительные материалы успешно заменяют в строительстве дефицитную древесину, кирпич, известь и другие традиционные материалы.

Промышленность строительных материалов выпускает цементы с разнообразными свойствами, позволяющими изготовлять бетоны в соответствии с потребностями строительной техники. Цемент используется практически во всех отраслях народного хозяйства, но основным его потребителем выступает строительный комплекс жилья, производственных сооружений, дорог, аэродромов.

Актуальность проблемы состоит в том, что сейчас в Казахстане наблюдаются особенно бурные темпы роста строительства, следовательно, возрастает и потребление цемента, что делает его одним из важных факторов, определяющих экономический потенциал страны в целом. Для удовлетворения потребности рынка в цементе необходимо строительство новых предприятий при наличии сырья, а так же модернизация действующих предприятий путем внедрения новых технологий для увеличения объемов и повышения качества выпускаемой продукции. В условиях современного развития нашей страны и высоких требований к качеству выпускаемой продукции введение передовых технологий представляется весьма актуальным.

При решений поставленной задачи в рамках курсового проекта студент получает знание:

Знание характеризующее данный строительный материал по условиям физико-механических характеристик; знакомятся с сырьем представляющим собой клинкер из известняка с глиной; изучает технологию помола клинкера направление по увеличению производства помола и на основе полученных знании решает следующие задачи:

- на основе теоретических материалов  изучить технологию помола клинкера и общие сведения о портландцементе;

изучить возможности интенсификатора помола в части повышения эффективности процесса помола клинкера;

произвести необходимые экономические расчеты, внести рекомендации.

на основе государственных стандартов и норм, специальной литературы подготовить раздел «Охрана труда и безопасность жизнедеятельности», «Охрана окружающей среды»;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОНКОСТИ  ПОМОЛА ЦЕМЕНТА

1.1 По остатку на сите

1.1 Аппаратура

1.1.1 Сито с сеткой № 008 по ГОСТ 6613. 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.

1.1.2 Прибор для механического  или пневматического просеивания цемента. Указанные приборы должны отвечать требованиям соответствующих технических условий.

1.2. Проведение испытаний

1.2.1 Пробу цемента, подготовленную по ГОСТ 310.1, высушивают

в сушильном шкафу при температуре 105-110°С в течение 2,ч.и охлаждают в эксикаторе.

1.2.2 При использовании прибора для механического просеивания отвешивают 50 г цемента с точностью до 0,05 г и высыпают его на сито. Закрыв сито крышкой, устанавливают его в прибор для механического просеивания. Через 5-7 мин от начала просеивания останавливают прибор, осторожно снимают донышко и высыпают из него прошедший через сито цемент, прочищают сетку с нижней стороны мягкой кистью, вставляют донышко и продолжают просеивание.

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

1.2.4 Тонкость помола цемента определяют как остаток на сите с сеткой № 008 в процентах к первоначальной массе просеиваемой пробы с точностью до 0,1 %.

 

1.2.5 При использовании приборов для пневматического просеивания испытания выполняют в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.

1.2.6 При отсутствии в лаборатории приборов для механического или пневматического просеивания цемента допускается производить ручное просеивание.

1.2 По удельной поверхности

1.2.1 Определение тонкости помола цемента по удельной поверхности выполняется факультативно.

1.2.1.1 Аппаратура

1.2.1.2 Прибор Ле-Шателье (чертеж).

1.2.1.3 Прибор для определения удельной поверхности методом воздухопроницаемости типа ПСХ, выпускаемый по соответствующим техническим условиям.

1.2.2 Определение плотности цемента

1.2.2.1 Прибор Ле-Шателье, закрепленный в штативе, помещают в стеклянный сосуд с водой так, чтобы вся его градуированная часть была погружена в воду. Необходимо, чтобы при отсчетах уровня жидкости в приборе температура воды в сосуде соответствовала температуре, при которой производили градуировку прибора.

1.2.2.2 Прибор наполняют обезвоженным керосином до нижнейнулевой черты по нижнему мениску. После этого свободную от керосина часть прибора (выше нулевой черты) тщательно протирают тампоном из фильтровальной бумаги.

1.2.2.3 От пробы цемента по п. 1.2.1 отвешивают с точностью до 0,01г,  65 г цемента и высыпают его в прибор ложечкой через воронку небольшими равномерными порциями до тех пор, пока уровень жидкости в приборе не поднимется до одного из делений в пределах верхней градуированной части прибора. Для удаления пузырьков воздуха прибор с содержимым вынимают из сосуда с водой и поворачивают его в наклонном положении в течении 10 мин на гладком резиновом коврике. После чего прибор снова помещают в сосуд с водой не менее чем на 10 мин и производят отсчет уровня жидкости в приборе.

1.2.2.4 Плотность цемента (γц), г/см3, вычисляют по формуле

γц= mц/ V,

где mц - навеска цемента, г; V - объем жидкости, вытесненный цементом, см3.

Плотность испытуемого цемента вычисляют с точностью до 0,01 г/см3, как среднее арифметическое значение результатов двух определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,02 г/см3.

1.2.2.5  Допускается использование других методов определения плот-ности, обеспечивающих в соответствии с действующими для них инструкциями точность не менее ±0,01 г/см3.

1.2.2.6 Определение удельной поверхности цемента

1.2.2.7 Пробу цемента для испытаний готовят по п. 1.2.1.

1.2.2.8 Удельную поверхность цемента определяют в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору. Для проведения расчетов используют величину плотности цемента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2  ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНОЙ  ГУСТОТЫ ЦЕМЕНТНОГО

ТЕСТА

2.1. Аппаратура

Прибор Вика с иглой и пестиком. Кольцо к прибору Вика. Мешалка для приготовления цементного теста.

2.1.1. Прибор Вика (рис. 1) имеет цилиндрический металлический стержень 1, свободно перемещающийся в обойме станины 2. Для закрепления стержня на требуемой высоте служит стопор с устройство 3. Стержень снабжен указателем 4 для отсчета перемещения относительно шкалы 5, прикрепленной к станине. Шкала имеет цену деления 1 мм. При определении нормальной густоты цементного теста в нижнюю часть стержня вставляют металлический цилиндр -пестик 6. При определении сроков схватывания пестик заменяют иглой 7.

Пестик должен быть изготовлен из нержавеющей стали с полированной поверхностью. Игла должна быть изготовлена из стальной жесткой нержавеющей проволоки с полированной поверхностью и не должна иметь искривлений. Поверхность пестика и иглы должна быть чистой.

Рисунок 1 - Прибор Вика

1 - цилиндрический металлический стержень; 2 - обойма станины;

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

Массу перемещающейся части прибора сохраняют взаимной перестановкой пестика и иглы. Отдельные детали перемещающейся части прибора подбирают таким образом, чтобы их общая масса находилась в пределах (300±2) г.

2.1.2. Кольцо к прибору Вика  и пластинка, на которую устанавливают  кольцо, должны быть изготовлены  из нержавеющей стали, пластмассы или другого не впитывающего воду материала.

2.1.3. Мешалка для приготовления  цементного теста должна отвечать требованиям соответствующих технических условий.

2.1.4. При отсутствии в лаборатории  механизированной мешалки для приготовления цементного теста применяют чашу сферической формы (рис. 2), изготовленную из нержавеющей стали. Лопатку для перемешивания цементного теста изготовляют из упругой нержавеющей стали. Основные размеры лопатки указаны на (рис. 3).

2.2. Проведение испытаний

2.2.1. Нормальной густотой цементного  теста считают такую консистенцию его, при которой пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5-7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо.

Рисунок 2

 

 

 

 

Лопатка для перемешивания

Рисунок 3

Нормальную густоту цементного теста характеризуют количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы цемента.

2.2.2. Пробу цемента подготавливают  по ГОСТ 310.1.

2.2.3. Перед началом испытания  проверяют, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое показание прибора, соприкасаясь 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.

2.2.4. Для ручного приготовления  цементного теста отвешивают 400 г цемента, высыпают в чашу, предварительно протертую влажной 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. Цементное тесто на механической мешалке готовят в соответствии с прилагаемой к мешалке инструкцией.

2.2.5. 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 глубину, указанную в п. 1.2.1. Количество добавляемой воды для получения теста нормальной густоты определяют с точностью до 0,25 %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКОВ  СХВАТЫВАНИЯ

3.1 Аппаратура - автоматический прибор для определения сроков схватывания.

3.2 Проведение испытаний

3.2.1 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 нормальной густоты. 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.

3.2.5 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.

3.2.6 Сроки схватывания цементного теста на приборе с автоматической записью определяют в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.

 

 

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАВНОМЕРНОСТИ  ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА

ЦЕМЕНТА

4.1 Аппаратура

Автоклав с рабочим давлением не менее 2,1 МПа. Бачок для испытания кипячением. Ванна с гидравлическим затвором.

4.1.1 Бачок для испытания кипячением с регулятором уровня воды. Внутри бачка помещают съемную решетчатую полку для лепешек, которая находится на расстоянии не менее 5 см от дна бачка. Уровень воды в бачке должен перекрывать лепешки на 4-6 см в течение всего времени кипячения. Бачок с водой нагревают на любом нагревательном приборе, обеспечивающем доведение воды в бачке до кипения за 30-45 мин.

4.1.2 Ванны с гидравлическим затвором для хранения образцов (рис. 4) изготавливают из стойкого к коррозии материала (оцинкованная сталь). В ваннах устанавливают решетки для размещения на них образцов. Под решеткой всегда должна быть вода.

Ванна с гидравлическим затвором

Рисунок 4

4.2 Проведение испытаний

4.2.1 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.

4.2.2 Приготовленные лепешки хранят в течение (24±2) ч с момента изготовления в ванне с гидравлическим затвором, а затем подвергают испытанию кипячением.

4.2.3 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.

4.2.4 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.

4.2.5 В случае, когда содержание оксида магния MgО в клинкере, из которого был изготовлен испытуемый цемент, составляет более 5 %, следует дополнительно провести испытание равномерности изменения объема в автоклаве. Это испытание проводят только для цементов, выдержавших испытание.

4.2.6 Вместо кипячения подвергают обработке в автоклаве по следующему режиму: подъем давления от атмосферного до 2,1 МПа - в течение 60-90 мин, выдержка при давлении 2,1 МПа - в течение 3 ч, снижение давления от 2,1 МПа от атмосферного - около 60 мин. После этого лепешку извлекают из автоклава, охлаждают до температуры помещения и немедленно ее осматривают.

5 ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ

ИЗГИБЕ И СЖАТИИ

5.1Аппаратура

Мешалка для перемешивания цементного раствора. Чаша и лопатка. Встряхивающий столик и форма-конус. Штыковка Формы для изготовления образцов-балочек. Насадка к формам. Вибрационная площадка. Прибор для испытания на изгиб образцов-балочек. Пресс для определения предела прочности при сжатии. Пластинки для передачи нагрузки. Пропарочная камера.

5.2 Проведение испытания

5.2.1 Определение консистенции цементного раствора

5.2.1.1 Для определения консистенции цементного раствора отвешивают 1500 г нормального песка по ГОСТ 6139, 500 г и 200 г воды(В/Ц=0,40). Компоненты загружают в предварительно протертую влажной тканью чашу лопастной мешалки в следующей последовательности: песок, вода, цемент. Чашу устанавливают на мешалку и производят перемешивание в течение (120±10) с.

При использовании бегунковой мешалки отвешенные песок и цемент высыпают в предварительно протертую мокрой тканью сферическую чашу, перемешивают цемент с песком лопатой в течение 1мин.

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.

5.2.1.2 При применении бегунковой мешалки раствор переносят в предварительно протертую мокрой тканью чашу мешалки и перемешивают в последней в течение 2,5 мин (20 оборотов чаши мешалки).

5.2.1.3 Форму-конус с центрирующим устройством устанавливают на диск встряхивающего столика. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью.

5.2.1.4 По окончании перемешивания заполняют раствором формуконус 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.

5.2.1.5 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.

5.2.2 Определение предела прочности при изгибе и сжатии

5.2.2.1 Непосредственно перед изготовлением образцов внутреннюю поверхность стенок форм и поддона слегка смазывают машинным маслом. Стыки наружных стенок друг с другом и с поддоном формы промазывают тонким слоем солидола или другой густой смазки. На собранную форму устанавливают насадку и промазывают снаружи густой смазкой стык между формой и насадкой.

5.2.2.2 Для определения прочностных характеристик цементов изготавливают образцы - балочки из цементного раствора, с В/Ц=0,40 и консистенцией, характеризуемой расплывом конуса 106-115 мм. Если при В/Ц=0,40 расплыв конуса менее 106 или более 115 мм.

5.2.2.5 Для каждого установленного срока испытаний изготовляют по три образца (одна форма).

5.2.2.6 Для уплотнения, раствора форму балочек с насадкой,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.

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

5.2.2.8 По истечении времени хранения указанного, 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. Температура ее при замене должна быть (20±2)°С; как и при хранении образцов.

5.2.2.9 Образцы, имеющие через (24±1) ч прочность, недостаточную

для расформовки их без повреждения, допускается вынимать из формы

через (48±2) ч, указывая этот срок в рабочем журнале.

5.2.2.10 По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин подвергают испытанию. Непосредственно перед испытанием образцы должны быть вытерты.

5.2.2.11 Определение предела прочности при изгибе

Образец устанавливают на опорные элементы прибора таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении. Образцы испытывают в соответствии с инструкцией, приложенной к прибору.

5.2.2.12 Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение двух наибольших результатов испытания трех образцов.

5.2.2.13 Определение предела прочности при сжатии

Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие. Половинку балочек помещают между двумя пластинками таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой плоскости образца Образец вместе с пластинами центрируют на опорной плите пресса. Средняя

скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть (2,0±0,5)МПа/с. Рекомендуется использовать приспособление, автоматически поддерживающее стандартную скорость нагружения образца.

5.2.2.13 Предел прочности при сжатии отдельного образца вычисляют как частное от деления величины разрушающей нагрузки (в кгс) на рабочую площадь пластинки (в см2) т. е. на 25 см2.

Рисунок - 5 Положение образца между нажимными пластинками при

испытании на сжатие

1-нижняя плита пресса; 2 -пластинки; 3 - верхняя плита пресса.

5.2.2.14 Предел прочности при сжатии вычисляют как среднее арифметическое значение четырех наибольших результатов испытания 6 образцов.

 

 

5.2.3 Определение прочности цемента при пропаривании

5.2.3.1 Образцы для предохранения поверхности образца от попадания конденсата формы накрывают пластинами, выполненными из коррозионно-стойких материалов и не оказывающими давления на образцы. Формы с образцами помещают в пропарочную камеру, где выдерживают в течение (120±10) мин при температуре (20±3)°С (при отключенном подогреве).

5.2.3.2 Пропарку ведут по следующему режиму:

- равномерный подъем температуры  до (85±5)°С ... (180± 10) мин

- изотермический прогрев при температуре (85±5)°С ... (360±10) мин

- остывание образцов при отключенном  подогреве ... (120±10) мин.

Затем открывают крышку камеры.

5.2.3.3 Через (24 ± 2) ч с момента изготовления образцы расформовывают и сразу же испытывают.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 ГОСТ 310.2-76 «Цементы. Методы определения тонкости помола».

2 ГОСТ 310.3-76 «Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема».

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

4 ГОСТ 10178-85 (СТ СЭВ 5683-86) «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия».

5 ГОСТ 30515-97 «Цементы. Общие технические условия».