Марку цемента определяют по результатам испытаний образцов–балочек размером 40´ 40´ 160 мм на изгиб и их половинок на сжатие по схемам, приведенным на рис. 11 и 12. Предел прочности образцов на сжатие в возрасте 28 сут называют активностью.
По механической прочности портландцементы подразделяются на марки 300, 400, 500, 550, 600, каждой из которых соответствует предел прочности при изгибе и сжатии образцов в возрасте 28 сут, приведенных в табл. 8. Для быстротвердеющих портландцемента и шлакопортландцемента, кроме того, нормируется предел прочности в возрасте 3 сут.
Таблица 8
Марки портландцемента
| Гарантированная марка цемента | Предел прочности в возрасте 28 сут, МПа, не менее | |
| при изгибе | при сжатии | |
| 4,4 | 29.4 | |
| 5,4 | 39,2 | |
| 5,9 | 49,0 | |
| 6,1 | 53,9 | |
| 6,4 | 58,8 |
Примечание: Марка цемента 300 приведена для шлакопортландцемента
Оборудование и материалы: проба цемента; вода; нормальный песок; технические весы; чаша сферическая для затворения; стандартная лопатка; лабораторная мешалка; встряхивающий столик; форма конуса; металлическая штыковка; комплект форм–балочек с насадкой; виброплощадка; ванна с гидравлическим затвором; ванна для хранения балочек; нож; машинное масло; секундомер: испытательная машина МИИ–100; нажимные пластинки; гидравлический пресс Р = 500 кН.
Рис. 11. Схема испытания цементных образцов на изгиб: 1 – опора; 2 – нагружающий валик; 3 – образец–балочка
Рис. 12. Расположение нажимных металлических пластинок при испытании половинок балочек на сжатие
Подготовка к испытаниям. Отвешивают 500 г цемента и 1500 г нормального песка и насухо перемешивают в течение 1 мин в стальной сферической чашке. Затем в центре смеси делают углубление, вливают 200 г воды, что соответствует водоцементному отношению, равному 0,4, и снова перемешивают в течение 1 мин. Растворную смесь помещают в лабораторную мешалку (рис. 13) и перемешивают 2,5 мин двадцатью оборотами мешалки, после чего проверяют консистенцию при помощи встряхивающего столика и формы–конуса (рис. 14). Для этого форму–конус устанавливают в центре диска на стекло, предварительно увлажнив, и заполняют растворной смесью в два слоя. Каждый слой уплотняют металлической штыковкой (рис. 15): нижний – 15, верхний – 10 раз. Затем излишек раствора срезают и форму–конус снимают. Вращая рукоятку, встряхивают диск с находящимся на нем раствором 30 раз в течение 30 с и потом замеряют величину расплыва конуса во взаимно перпендикулярных направлениях. Консистенция раствора считается нормальной при расплыве конуса в интервале 106…115 мм. Если расплыв получается большим или меньшим, то делают новые замесы с соответственно меньшим или большим количеством воды. Водопотребность растворной смеси выражается в виде водоцементного отношения.
Рис. 13. Лабораторная мешалка: 1 – станина; 2 – смесительная чаша; 3 – ось чаши; 4 – откидная траверса; 5 – валик для перемешивания раствора
Рис. 14. Встряхивающий столик и форма–конус: 1 – чугунная станина; 2 – кулачок; 3 – ось с горизонтальным диском; 4 – стекло; 5 – форма
Рис. 15. Металлическая штыковка: 1 – стержень; 2 – ручка
Из приготовленного цементного раствора на каждый срок испытания изготавливают три образца–балочки. Их формуют в трехгнездных формах (рис. 16). На формы надевают насадки, смазывают машинным маслом, ставят на стандартную виброплощадку (рис. 18) и прочно закрепляют. Виброплощадка создает вертикальные колебания амплитудой 0,35 мм и частотой 2800…3000 колебаний в минуту. Приготовленный раствор вкладывают в гнезда формы высотой 1 см и включают виброплощадку. В течение 2 мин равномерными порциями заполняют гнезда раствором. Общее время вибрации должно быть 3 мин. Затем снимают с формы насадку, а излишки раствора срезают ножом, смоченным в воде.
Рис. 16. Металлическая разъемная форма для балочек (а) и насадка
к ней (б): 1 – зажимный винт; 2 – поддон; 3 – боковые стенки;
4 – торцевые стенки
Рис. 17. Испытательная машина МИИ–100: 1 – шкала; 2 – стрелка; 3 – шайба; 4 – прорезь; 5 – груз; 6 – рукоятка управления; 7 – счетчик; 8 – амортизатор; 9 – коромысло; 10 – валик; 11 – образец–балочка; 12 – маховичок; 13 – опоры
Образцы в формах хранят в ванне с гидравлическим затвором в течение 24±2 ч, после чего расформовывают и укладывают горизонтально в ванне с водой так, чтобы они не соприкасались друг с другом. Температура воды должна быть 20±2°С. Воду меняют через 14 сут.
Испытания проводят через 28 сут с момента изготовления образцов, вначале на изгиб на испытательной машине МИИ–100 (рис. 17), а половинки – на сжатие на гидравлическом прессе (рис. 19). Перед испытанием образцы вытирают насухо.
Рис. 18. Лабораторная виброплощадка: 1 – станина; 2 – электродвигатель с неуравновешенным грузом; 3 – площадка; 4 – рама; 5 – пружина
Рис. 19. Схема гидравлического пресса: 1 – чугунная станина; 2 – нижняя опора; 3 – стальные колонны; 4 – верхняя опорная плита; 5 – траверса; 6 – электродвигатель; 7 – пульт управления; 8 – маслопроводы
Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое из двух наибольших результатов для трех образцов.
Половинки балочек испытывают на сжатие, для чего применяют стальные пластинки размером 40´ 62,5 мм площадью 25 см2 (рис. 20). Каждый образец помещают между двумя пластинками таким образом, чтобы вертикальные плоскости находились между пластинками. Затем образец сжимают со скоростью 2±0,5 МПа в секунду.
Рис. 20. Стальные пластинки для испытания на сжатие половинок–образцов
Обработка результатов. Предел прочности при сжатии вычисляют по формуле
Rсж= P/F, (7)
где Rсж – предел прочности при сжатии, МПа; Р – разрушающая нагрузка, Н; F – площадь образца, мм2.
Средний предел прочности вычисляют с точностью до 0,1 МПа как среднее арифметическое значение из четырех наибольших результатов для шести образцов половинок балочек. Полученные данные предела прочности при изгибе и сжатии сравнивают с требованиями ГОСТ 10178–85* и определяют марку цемента. Допускается отклонение прочности образцов 28 – суточного возраста до 5% ниже марочной прочности.
Результаты испытаний записывают по нижеследующей форме и табл. 9 и 10.
Таблица 9