Испытание цемента

Цемент – это минеральный вяжущий компонент, являющийся основой рецептуры строительных смесей, растворов и бетона. По структуре вяжущие вещества классифицируются:

  • составы автоклавного отвердения (известково-шлаковые фракции, известково-зольное сырьё)
  • воздушные материалы (гипс, известь, жидкое стекло)
  • с гидравлической вязкостью (глиноземистый и портландцемент, гидравлическая известь).

Широкое применение в производстве строительных растворов и бетонных конструкций получил портландцемент и его производные.

Для чего проводят испытание цемента

На рынке строительных материалов можно встретить разнообразных поставщиков цемента. Гарантировать стопроцентное качество сырья не может даже раскрученный бренд. Даже самое современное производство не застраховано от технологических погрешностей в процессе производства. 

В процессе проверки клинкерного цемента категории 500 Д0 нашей лабораторией неоднократно выявлялись несоответствия фактических характеристик сырья тем показателям, что были прописаны в техническом паспорте. Причиной такого несоответствия могут быть как производственные упущения (попадание посторонних примесей, недожог клинкера), так и невнимательность и недобросовестность поставщиков (несоблюдение условия хранения, нарушение условий транспортировки, истёк срок годности материала, опечатки или намеренное искажение показателей в товарных документах).

Один из вариантов решения данной проблемы – приобретение цемента напрямую у проверенного производителя. К сожалению, это проблематично для мелких частных подрядчиков, так как заводы отгружают сырьё большими партиями и в большинстве случаев практикуют самовывоз. 

Небольшие строительные компании, чтобы не прерывать монтаж монолитной конструкции или бетонного фундамента вынуждены закупать цемент у ближайшего свободного поставщика, смешивать остатки сырья от разных заводов-производителей. Последнее не лучшим образом может отразиться на эксплуатационных характеристиках объекта. Поэтому возникает второй вариант решения проблемы с качеством сырья – проверка и испытание цемента в строительной лаборатории. Это особенно актуально для компаний, специализирующихся на выпуске готовых бетонных конструкций, растворов, сухих смесей.

Необходимо тестировать каждую партию цемента. Номер партии можно посмотреть в транспортной накладной или в сертификате качества.

Методы испытания цемента

Основная задача цемента – прочная связь всех компонентов раствора, обеспечение прочности бетонных изделий и устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов техногенной и окружающей среды. Чтобы определить эксплуатационные характеристики цемента, применяют методики неразрушающего и разрушающего контроля. 

Эксперты применяют экспресс методы определения марочной прочности цемента. Для этого лаборант будет использовать специальный прибор ИАЦ, чтобы установить удельную проводимость раствора цемент + вода. Либо воспользуется контрактометром ВМ-7.7, чтобы рассчитать коэффициент сокращения объёма водоцементного замеса, происходящего в момент гидратации.

Преимуществом данных методов является скорость. Тестирование занимает от 20 минут до пары-тройки часов. Слабая сторона подобной оценки – высокая погрешность результатов и необходимость отстраивать градуировочную зависимость для каждой марки цемента от разных производителей.

Испытание цемента на прочность ГОСТ 310.4 происходит путём сравнения показателей прочности цемента в 3-х суточной выдержки с аналогичными данными образца в возрасте 28-ми суток. Для цементов различной категории данное соотношение составляет 50% от всей марочной прочности. Интервал разброса для разных видов сырья составляет от 41% до 59%.

Неразрушающие методы исследования подразумевают сохранение целостности исследуемого образца. Данные лабораторные испытания позволяют установить:

  • коэффициент деформации готового изделия под механическими воздействиями (груз определённой массы роняют на поверхность и замеряют форму и глубину отпечатка)
  • количество энергии, что выбрасывается в момент столкновения груза с поверхностью
  • степень упругости бетонного образца по силе отскока ударного объекта от тестируемой поверхности.

Для тестирования специалист изготавливает стандартные образцы из строительной смеси определённой консистенции. Количество составляющих компонентов установлено согласно рецептуре: 

  • 1,5 кг песка
  • 0,5 кг цемента
  • 200 миллилитров воды.

Для полного застывания раствора образцы выдерживают 18 дней, после чего направляют на исследования.

Эксперт изучает следующие технические показатели цемента:

  • крупность помола
  • стандарт густоты
  • водоотделение и коэффициент водоотведения
  • время схватывания раствора
  • активность при воздействии пара.

Изучение тонкости помола

Крупность отдельных частиц в цементном порошке определяют как тонкость помола. Она определяет способность к водонасыщению сырья и формирования твёрдых кристаллов. Чем мельче фракция цемента, тем выше скорость формирования прочности бетонного изделия.

Как измеряется фактическая тонкость помола

Стандартные показатели тонкости помола согласно государственным стандартам составляют 85%. Для её замера берётся сито с мельчайшим размером пропускной ячейки и диаметром инструмента 8 см. В него насыпают 50 г цементного порошка. После просеивания взвешивается остаток, и его масса сравнивается с изначальной. Таким образом, специалист выясняет фактическое состояние крупности помола.

Определение стандартов густоты

Густоту цементного теста замеряют с помощью аппарата ВИКА. Для этого замешивают субстанцию из 400г порошка и 102 мл воды. После пятиминутного замеса раствор помещают в специальное кольцо, выполненное из невпитывающего воду материала. Кольцо устанавливают на ровную поверхность, цементное тесто укладывают ровным слоем до самых краёв. По центру располагают специальный стержень. 

Лаборант медленно опускает его в смесь, наблюдая за погружением. Если стержень остановится на расстоянии 7мм, не соприкоснувшись с поверхностью, на которой расположено кольцо, то густота считается нормальной. В этом случае можно переходить к изучению времени схватывания раствора.

При неблагоприятном результате тестирования эксперимент повторяют, уменьшая или увеличивая количество воды. Нормальная густота – это пропорциональное соотношение массы цементного порошка и объёма воды, при котором получается замес, соответствующий требованиям ГОСТ. Выражается в %.

Определение интервала схватывания

Время схватывания цементной смеси – это интервал с момента потери подвижности раствора до полного его затвердения. Этот промежуток времени необходимо устанавливать очень точно, поскольку свежеприготовленный замес допускается к использованию до начала схватывания. Если нарушить это условие, то смесь утратит свои скрепляющие способности и прочность.

Методика измерения времени схватывания

Согласно установкам ГОСТ, схватывание цементного теста начинается через 45 минут с момента изготовления, а завершение – через 10 часов. Чтобы замерить фактические показатели схватывания, специалисты используют аппарат ВИКА. В ходе эксперимента кольцо из водоотталкивающего материала наполняют цементным тестом и погружают в него иглу. Начало схватывания фиксируют в тот период, когда игла спокойно входит в раствор, но не достигает дна на 2-4 мм. Затем процедуру повторяют через каждые 10 минут в новом месте. Завершением схватывания определяют время, когда игла смогла войти в раствор не более чем на 2 мм.

Водоотделение

Одни виды цемента удерживают воду, которую добавили для производства раствора, а другие отталкивают некоторое количество жидкости, и она формирует небольшой укрывной слой. Из-за этого нарушается однородность раствора, не происходит полноценное сцепление цемента с наполнителями, и страдает прочность готовой конструкции. В процессе изготовления раствора необходимо контролировать водоотделение.

Чтобы рассчитать процент водоотделения, необходимо измерить уровень водоотведения в процессе схватывания раствора. Для этого смешиваем порошок с водой в пропорции 1:1, вымешиваем его на протяжении 4-х минут, и перекладываем в измерительный цилиндр. Лаборант фиксирует количество раствора, затем повторно снимает показатели через 2 часа. Последующие замеры происходят через каждые 30 минут. При совпадении показателя с предыдущим измерением, исследование считается завершённым. 

Слой воды, который образовался над раствором, – есть коэффициент водоотделения.

Активности при воздействии паром

У каждой марки сырья свои показатели активности при пропаривании. Поэтому этот способ применяют для классификации цемента по категориям. 

Для испытания изготавливают образцы с выдержкой в 28 дней. Технология производства испытательных материалов базируется на смешении 3-х частей цемента и 1-й части песка. После чего смесь насыпают в формочки размером 16х4х4 см и отправляют в пропарочную камеру.

  • 5 часов смесь просто выдерживается в камере.
  • В течение 3-х часов температуру поднимают до 800.
  • 8 часов происходит термическая обработка смеси паром.
  • 2-3 часа образцы остывают естественным путём.

Образцы подвергают нагрузкам на гидравлическом прессе. Испытание цементного раствора включает в себя определение гибкости, сжатия, устойчивости к деформациям, прочности.

Испытания цемента необходимы для подтверждения фактических показателей сырья. В этом случае производитель готовых бетонных конструкций и строительных смесей сможет потребовать возмещение расходов, либо внести в технический паспорт своей продукции реальную марку прочности изделия.