Как происходит определение активности цемента

Как происходит определение активности цемента?

Цемент часто называют «скоропортящимся» продуктом. «Скоропортящийся» означает быструю потерю активности, от которой напрямую зависит прочность бетона на сжатие и изгиб. В связи с этим, активность цемента, является самой важной технической характеристикой, которую можно определить несколькими способами.

Как можно определить активность цемента – обзор технологий

Самую точную величину активности цемента определяют только в лабораторных условиях. Это достаточно длительный процесс, поэтому разработано несколько экспресс технологий, позволяющих более-менее точно ответить на вопрос: «Можно ли данный конкретный цемент использовать по его прямому назначению?».

Рассмотрим все существующие способы проверки активности незаменимого строительного материала.

Алгоритм проверки активности цемента в соответствии с требованиями нормативных документов:

• Заливка образцов 40х40х160 миллиметров;
• Выдержка образцов в формах над водой в течение 24 часов;
• Выдержка образцов в ванне с гидрозатвором в течение 27 суток;
• Испытание образцов на прочность на специальном оборудовании.

Величину предела прочности на сжатие определяют как среднее арифметическое четырех наибольших чисел из шести испытаний образцов. Полученное значение и есть «активность» цемента.

Определение активности цемента в домашних условиях

Для строительства малоответственных бетонных конструкций будет достаточно определение активности двумя «народными» методами, которые, несмотря на весьма относительную точность, тем не менее, позволяют сделать вывод о пригодности или непригодности цемента.

Визуально-тактильный метод

Если нет возможности проверить россыпной цемент, придется приобрести мешок материала и произвести осмотр его содержимого в плане цвета и агрегатного состояния. Качественный «активный» цемент должен иметь серо-зеленоватый оттенок и протекать сквозь пальцы как вода.

В крайнем случае, качественный, но немного лежалый цемент, может слеживаться в небольшие комочки, которые должны рассыпаться в пыль при малейшем прикосновении. Твердые комки указывают на значительную потерю активности – подобный материал можно использовать только в качестве наполнителя.

Водно-визуальный метод

Для реализации данной технологии также потребуется приобрести мешок цемента, а также подготовить следующие материалы:

• Щелочную минеральную воду на выбор: «Ессентуки» № №4,17, «Славяновская», «Смирновская», «Ласточка», «Боржоми», «Саирме», «Набеглави», «Дилижан»;
• Одноразовую тарелку;
• Полиэтиленовый пакет;
• Мокрую ткань.

Проверяемый цемент смешивают с минеральной водой до консистенции теста. Из полученного «теста» очень быстро лепят образец, что-то вроде оладья имеющего утолщенную середину и тонкие края периметра.

Если в течение 5-10 минут «оладий» застыл и ощутимо нагрелся – вы купили качественный свежий цемент, имеющий высокую активность. При этом образцы из фальсифицированного цемента либо вообще не застывают, либо застывают фрагментарно через 45-60 минут и растрескиваются.

Образцы из китайских цементов низкого качества и нагревают и быстро застывают, но в конце схватывания «оладий» сильно деформируется и также растрескивается.

При положительном результате испытания, проверку следует продолжить. Застывший образец заворачивается во влажную ткань, помещается в полиэтиленовый пакет и в таком состоянии выдерживается в течение 72 часов. Далее образец подвергается осмотру.

Если «оладий» твердый и при постукивании издает «металлический» звук и не рассыпается при падении, испытуемый цемент можно использовать для приготовления бетона как «вяжущее». На поверхности образца допускается неглубокая сетка трещин от тепловой деформации.

Если образец рыхлый, его можно расколоть в руках, а при падении он рассыпается на несколько кусочков – вы приобрели либо контрафактный, либо не очень свежий, либо хранившийся в ненадлежащих условиях цемент, от использования которого лучше отказаться.

Важно! При покупке небольшой партии (мешка) цемента для проведения испытаний на активность, следует обратить внимание на номер партии. В соответствии с требованиями ГОСТ номер партии и дата выпуска указываются на ярлыке дополнительно (справедливо только для фасованного материала, предназначенного для продажи через сети розничной или Интернет-торговли).

Дело в том, что активность цемента фасованного из разных партий может существенно различаться. Поэтому проведенные визуально-тактильные и водно-визуальные испытания на активность, справедливы исключительно для цемента определенной партии цемента фасованной в определенный день.

В любом случае, следует отдавать предпочтение стационарным торговым точкам, заслуживающим доверия – это работа на рынке в течение нескольких лет, средневзвешенные цены и наличие полного пакета сопроводительной документации.

Прибор ускоренного определения активности цемента ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ

Базовая комплектация

• Блок электронный, чехол
• Измерительная камера, стакан
• Датчик объема, существует 2 исполнения датчика:
• Исполнение 1 — измерение контракции в диапазоне 0. 5 мл
• Исполнение 2 — измерение контракции в диапазоне 0. 20 мл
• Соединительный кабель
• Зарядное устройство USB (1А)
• Кабель USB
• Программа связи с ПК на «Flash-визитке»
• Руководство по эксплуатации
• Свидетельство о Госповерке (2 года)

Назначение и применение

• ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ-2 обеспечивает ускоренное определение активности цемента за 3 часа по величине контракции цементного теста в соответствии с методиками измерения МИ 2486-98, МИ 2487-98
• Прибор осуществляет определение базовых показателей активности цемента в 1, 3 и 7-суточном режимах
• Позволяет определять морозостойкость, прочность и водонепроницаемости бетона (раствора) по методикам МИ 2488-98, МИ 2489-98, МИ 2625-00
• Прибор используют для определения сроков схватывания цементного теста
• Возможно исследование процессов структурообразования по кинетике удельного электрического сопротивления и температуре (опция)

Описание и характеристики

Основные функции

• Автоматическое определение контракции цемента за 3 часа и прогнозирование активности цемента к заданному сроку
• Получение базовых показателей цемента по 1,3 и 7-суточной контракции (опция)
• Определение сроков схватывания по образцам цемента, раствора, бетона
• Запись процессов изменения объема (контракции), температуры и электрического сопротивления материала в следствии гидратации и экзотермических реакций цемента
• Отображение динамики процессов на дисплее с автоматическим изменением масштабов осей времени и контракции (опционально температуры и сопротивления пробы)
• Полная архивация процессов и результатов измерений
• Русский и английский язык меню и текстовых сообщений
• Разъем USB для работы с компьютером и заряда аккумуляторов
• Сервисная компьютерная программа: считывание результатов измерений из памяти прибора; анализ и обработка результатов измерений; архивация данных и формирование отчета; экспорт в Excel, текстовый формат и другие приложения

Преимущества

• Единственный автоматический контракциометр оригинальной конструкции, включающий:
  – цельнофрезерованную, компактную измерительную камеру из полиамида
  – датчик контракции (изменения объёма) с прецизионной измерительной системой
  – разъемный стакан из полиамида, позволяющий быстро и без повреждений извлекать пробу цемента после испытаний
  – дополнительный измерительный контейнер для исследования процессов структурообразования цементного теста по изменению его удельного электрического сопротивления и температуры (опция)
• Отображение динамики процессов на графическом дисплее с подсветкой
• Возможность одновременного подключения до 3 измерительных камер (опция)
• Геометрия полученных после испытаний образцов позволяет испытывать их на сжатие для корректировки полученных результатов
• Определение сроков схватывания образцов раствора и бетона (функция автоматического прибора Вика)
• Выпускается два варианта исполнения прибора
• Разъем фирмы LEMO (изображен на фото, опция) Внимание! В стандартном исполнении используется разъем РШ2Н-1-3

Сервисная компьютерная программа

• Перенос результатов измерений в ПК
• Архивация, документирование и обработка результатов
• Экспорт в Excel, сохранение в текстовый формат для других программ

Технические характеристики

* — комплект для измерения температуры и удельного электрического сопротивления пробы поставляется по спецзаказу

Дополнительные материалы

О приборе

Краеугольным камнем надёжного строительства можно считать обеспечение заданной прочности строительных конструкций и отдельных бетонных изделий. Один из базовых факторов, влияющих на прочность бетонных и ЖБИ – активность цемента, который используют при производстве бетона.

Решение проблемы измерений активности цемента

Проблема современных измерений активности цемента в том, что прямой метод, в основе которого лежит разрушающий контроль, требует значительных временных вложений. Тестирование балочек из цемента (преимущественно нормального твердения) – один из наиболее широко используемых методов определения активности цемента – не может быть использован, если необходимо получить результат в сжатые сроки.

К достоверным экспрессным методам относят контракциометрический. Кроме него существует метод оценки активности на основе измерения электропроводности водной суспензии цемента. Он привлекает своей простотой и скоростью, но не имеет под собой достоверной научной базы: электропроводность цемента очень условно можно соотносить с таким свойством как активность. Не существует никаких официально утверждённых методик, которые позволяли бы определять активность данного материала по электропроводности.

Контрактометрический метод, который позволяет спрогнозировать активность цемента по уменьшению объема цементного теста его при гидратации, лежит в основе методик разработанных ВНИИФТРИ более 15 лет назад.

Комплектация прибора «ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ»

В комплектацию прибора входят: специальный стакан для проб, камера измерений, датчик контракции, электронный блок и сервисная компьютерная программа. В задачи изделия входит регистрация температурного режима и объема воды в герметичной камере, куда помещены пробы цемента. «ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ» автоматически фиксирует и сохраняет в памяти указанные параметры. Кроме того, показатели отображаются на экране в виде численных значений и графика. У прибора есть режимы измерения трехчасовой и семисуточной контракции.

«ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ» нацелен на точность и оперативность. Он позволяет одновременно проводить параллельные измерения сразу в трех камерах. Кроме того, конструкция стакана для образцов (при его изготовлении использовали полиамид) такова, что после анализов можно снять отделяющуюся нижнюю часть стакана и без труда извлечь образец стройматериалов. Так как он будет иметь фактически цилиндрическую форму, то его можно использовать и для испытания прочности на сжатие, чтобы оперативно проверить полученные результаты.

Методика работы с данным прибором проста, а полученные результаты используют не только для определения марки цемента, но и помогают оценить такие параметры как морозостойкость и водонепроницаемость. Также с его помощью вы можете отслеживать структурные изменения в цементном растворе при твердении.

1 Область применения

Настоящая рекомендация устанавливает методику выполнения у скоренного определ е ния и прогнозирования активности цемента к ра з личному времени в растворе и бето н е при их твердении , как в нормальных условиях, так и при тепловлажностной обработке (ТВО). Определения и прогнозирование осуществляются на основе кратковременного измерения контракции цемента.

Рекомендация разработана в развитие и дополнение МИ 1353-93 «ГСИ. Материалы цементные. Методика выполнения измерений при определении характеристик на дифференциальных контракциометрах » .

Определяемая характеристика — а ктивность цемента — предел прочности в М П а на сжатие или растяжение при изгибе ц еме н т н о-песчаного раствора стандартного состава в образцах-балоч к ах (по ГОСТ 310.4) или предел прочности на сжатие бетона (активность цемента в бетоне) в образцах-кубах (по ГОСТ 10180) при во д о ц ементном отношении равном 0,4.

Величина, подвергаемая прямым измерением — контракция — уменьшение абсолютного объема материала в результате гидратации цемента. Размерность см 3 .

2 Норма погрешности

Методика об е с п еч и вает определение и прогнозирование а к т ивности це мент а с погрешнос ть ю, не превышающей ±7 % при использовании базов ы х данны х и ±10 % при испытании цемента неизвестного состава или в и до- м арки, в том числе х ра н ившегося длительные сроки

3 Средства измерений, испытаний и вспомогательные устройства, материалы

Наименование средств измерений, устройств и материалов

Тип, нормативно-технические характеристики

К о н тра к ц и ометр

К Д-07 конструкции ГП В Н ИИФТР И (ГОСТ 10060.4)

По ГОСТ 24104, верхний предел измерения не более 1 г.

По ГОСТ 1770, объемом 50 и 500 мл, цена деления, соответственно, 1 мл и 5 мл.

Ис пыт атель ны е прессы

По ГОСТ 28840, на 10 Кн и 10 00 кН,. соответственно для испытаний образцов-ба л очек и кубов

Виброплощадка лабора т орная

По ГОСТ 10180, частота 50 Гц. А мпли т уда 0,5 мм.

Формы для образцов-балочек *

По ГОСТ 310.4, на 3 балочки.

Формы для образцов-кубов*

Диапазон температуры от +2 0 д о +95 °С, отн осительная влажность 10 0 %

Камера для х ранения образцов*

Тем п ера т ура (20 ± 2) °С при относи т е ль ной влажности 10 0 %

Солидол , о т рабо т анное маши н ное масло, эмульсо л

Вода для ц е м е нт ного теста, раствора , бе т он а

Чаша с мас т ерком для приго т овле н ия цемент н ого теста

По ГОСТ 98 71, ди а п азон (0 ÷ 10 0) °С

Д е рево, 400 × 50 × 60 мм

* — испо л ьзую т для п олуче ни я базов ы х данных.

4 Метод определения и прогнозирования

Ме т одика определения и прогнозирования ак т ив н ос т и цем е нта в диапазоне времени от 7 до 360 суток основана на измер е нии в т ечение 3 ч ко нтр ак ци ометром т ипа КД-07 контр а к ции це мент н о г о теста при т ем пе рату р е (20 ± 2) ° С и п осле д у ющи м расчете а ктивн о с т и по зависимос т и или ее оценке по табличным дан н ым.

5 Требования безопасности

При и спо л ь з овании методики д олж н ы выполня т ься т р еб ования безо п ас н ости , определ е нные ГОСТ 10180, ГОСТ 28840 и ГОСТ 310.4.

6 Требования к квалификации операторов

К выполне н ию методики д о пу с к а ются лица, изучившие настоящую методику, РЭ и ПС на контракц и оме т р К Д -0 7 или МИ 1353-93.

7 Условия выполнения измерений

При выпол н ении измерений должны соблюдаться следующие условия:

· температура окружающей среды, ° С 15 ÷ 30

· о тн осительная влажнос т ь, % 30 ÷ 90

· атмосферное давление, м м рт .с т 710 ÷ 7 80

8 Порядок определения и прогнозирования

8. 1. Определяют по МИ 2486-98 контракцию ΔVjo за три часа 10 00 г цемента поступившей j -й партии.

8.2. Определяют или прогнозируют активность Rji цемента, в том числе и в бетоне, к требуемому времени τ_i или непосредственно после завершения ТВО, по формуле

R _{1 i} — базовая активность — устанавливаемая предварительно активность цемен т а базовой (первой) пар т ии по ГОСТ 310.4 или в бетоне, к требуемому времени τ_i или непосредственно по завершению ТВО, МПа, (понятие базовой партии цемента дано в МИ 2486-98);

ΔV _{1 o} — контракция за три часа 10 00 г цемента базовой партии, см 3 ;

α — показатель степени, равный 3/2 для сжатия и 1 — для растяжения при изгибе (для облегчения возведения в степень 3/2 рекомендуется таблица А.1 , приложения А);

i — число инте рвала в реме н и (в сут к ах), = 7, 14 , 28…360.

При испо л ь з ова н ии ак т ив н ос т и цеме нт а непосредс тв е нн о п ос л е ТВО, т.е. R _{1 T} , в ф ор мулу (1 ) вмес т о R _{1 i} подставляю т R _{1 T} .

8.2 .1. Порядок о п ределения базовы х ве л ичин R _{1 i} и ΔV _{1 o} приведен соответственно в п ри л ожении Б МИ 2486 и Б МИ 2487.

8.3. При отсутствии да н ны х о базовых величинах, а кти в н о сть ц ем е нта ( т оль к о в определении по ГОСТ 310.4) на х одят по таблице А.2 Приложе ни я А, где ак т ивность п ро т аб у л и рова н а для р азли ч ны х значений ко нт ра кции ΔV_jo и длительности т вердения от 7 до 36 0 суто к. Дан на я таблица не учитывает влия н ие на активность ц емента химически х добав ок — у ск ор ит еле й (замедл ите лей) , приме н яемых в технологии бетона. Для учета этого влия н ия необходимо определять базовые вел и чи н ы по в ыш еу к аза нны м приложен и ям Б, вводя в цементное тесто и бето нную (раст в ор ную ) смесь п р и меняему ю добавку в дозировке , п р инятой в ко н кретной технологии.

Приложение А

Таблица А .1 — Значения чисел N , возведенных в степень 3/2

Пример 1 , 84 3/2 = 2, 50

Табл и ца А.2 — Активнос т ь цеме н та по ГОСТ 310.4 в зависимости от контракции за три часа 1000 г цемента и длительнос ти твер де ни я

Активность цемента, M Па

Длительность τ _i твердения в нормальных условиях, сутки

Приложение Б

Методика определения базовой активности для прогнозирования активности цемента

Б.1 Общие положения

Методика распространяется на все виды цемента , заполнителей и доба в ок , применяемых для бетона, а также различ н ые режимы е го ТВ О.

Ме т одика уста н авливает порядок определения базовой актив н ости, в том числе и в бето н е, цеме нт а базовой партии к различному вр е мени — т верде н ия (в диапазоне 7-360 суток), в том числе после ТВО, а та кже н епосредстве н но по з авершению ТВО.

Дан н ое определение производят по двум вариа н там: для прогнозирования ак т ивности цемента по ГОСТ 310.4 и для прогнозирования актив н о сти цемента в бетоне.

Сведения об активности ц е м ента в бетоне более предпочтительны для прак т ики определения или корректирования сос т ава бетона с зада нн ой прочностью, так как по зв оляю т п ов ысить точ н ос т ь расче т а соста в а бетона , оперативность учета особ е нностей п рименяемы х ком п онентов бетона , в том числе х имич е ски х д оба в ок , а также в л ияние конкретны х режимов Т ВО бетона.

Ба з овую активность определяют оди н р аз для цемен т а, п ос т авляемого конкретным заводом-изго т овителем , а та кже для конкретны х заполнителей и добавок. Значения базовых ак т ив н остей цеме нта у с та н авл и ва ют вновь п ри: изме н ени и х им и ческого и мин е ралогического состава цемента завода-поставщика , пос туп лении цемента с другого завода-изготовителя , назначе н и и д руг и х режимов ТВО, а та кже изм е нении видов применяемы х заполн ите лей , х имических и минеральных добавок.

Б.2 Ак т ивность цем е нт по ГОСТ 310.4

( п ервый вар и а нт )

Б .2.1 . Отбирают пробу цемента базовой п артии в количеств е, достаточ н ом для измерения его контракци и, а т акже изготовл е ния и испытания трех образцов-ба л очек из цемен тн о- п есчано г о рас тв ора на с т андартном песк е по ГОСТ 6139.

Б .2.2 . Определяют (прогнозирую т) по МИ 2486-98 базовые показа т ели контракции цемента Δ V _{1 o} , Δ V ₁₇ и Δ V _{1 i} .

Б .2.3 . Изготавливают три образ ц а-балоч ки из ц емент н о- п есча н о г о раствора (по ГОСТ 310.3 ), ко т оры е испы т ывают в возрас т е семи су то к стандартного хранения на прочность при сжатии R c ₁₇ и рас т яжении при изгиб е R u ₁₇ .

Ес ли тр е буется знать активнос т ь цемента непосредс тв енно после ТВО, то дополнительно изготавливают , подвергаю т ТВО и и с пы т ывают по завершению ТВО еще три образца-балочк и из тог о же ц еме нтн о-песча н о г о раствора, т.е. определяю т R _1Т .

Б .2.4 . Активность цемента базовой партии к любому време н и τ _i > 7 с ут рассчитывают по формулам

для растяжения при изгибе

K ₁ и К₂ — расчетные коэ ф фициент ы, численные значения ко т оры х в за ви си м ости от τ _i и m приведены в таб л ице Б.1 (данные об т п олучают по МИ 2486-98).

Для обл е гчен и я во з веден и я ч и сел в степень 3/2 исполь з уют та бл ицу 1.

Ак ти вность ц еме н та непосредс тв енно по завершению ТВ О п ринимаю т равной R _1Т , а в возрасте τ _i ≥ 28 сут после ТВО п ри н имают равной R c _{1 i} или R u _{1 i} .

Б.3. Активнос т ь цемента в бе т оне

(второй вариа нт )

Б .3 .1. Отбирают пробу цемен т а базовой пар т ии в количестве, дос т аточном для измерения его контракции, а т ак же изготовления и ис пыт ан и я по ГОСТ 10180 тре х или шести образцов-кубов из бе т она на местных материалах, в том числе с применяемыми химическими добавками, при водо ц еме н тном отношении W / C = 0,4 и п одви жн ос т ью бетонной смеси по О К от 3 до 6 см.

Шесть образцов- ку бов из гот а вливают, когд а бето н подвергается т епловлаж н ос тн ой обработке. При тверде ни и бетона в норма л ьных у словиях из готавливают тр и обра зц а.

Б .3.2 . Определяют по МИ 2486-98 ба з овые показатели ко нтр акци и цемента Δ V _{1 o} , Δ V ₁₇ , Δ V _{1 i} .

Б.3 .3. Изготавливаю т три или шесть образцов-кубов (см. Прим е ча н ие п. Б.3.1.) из бетонной смеси с у казанными в п. Б.3.1 . х арактерис т иками. При этом можно вос п ользоваться образцами, которые в соответствии с МИ 2486-98 изго т авл и ва ю т для определения базовы х показа т елей кон т рак ц ии при ТВО.

Б .3.4 . Тр и образца х раня т в ст андар т ны х условия х и и спы т ы в ают на сжатие в возрас т е 7 су т , то есть определяю т R _Б17 . Ос т альные три образца, если необходимо у чес т ь ко н кретный режим ТВО, подв е ргаю т Т ВО по этому режим у и после их остывания испы т ываю т на сжатие, то есть о п ределяю т R _БТ .

Б.3.5. Активность цемента в бетоне R _{Б1 i} к любому времени τ_i > 7 сут при тверден и и бетона в нормальны х условия х изначаль н о, и в возрасте τ _i ≥ 28 с у т после ТВО рассчитывают по зависимости (Б.1). А к т ивность цемен т а в бето н е непосредс тв енно после ТВО принимаю т равной R _БТ = R _1Т .

Та б лиц а Б .1 — Средние з начения коэффи ц и е нтов К₁ и К₂ в завис и мос т и от m и τ _i

Прибор ускоренного определения активности цемента ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ-2

ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ-2 обеспечивает ускоренное определение активности цемента за 3 часа по величине контракции цементного теста в соответствии с методиками измерения МИ 2486-98, МИ 2487-98.

Прибор осуществляет определение базовых показателей активности цемента в 1, 3 и 7-суточном режимах, дополнительно по методикам МИ 2488-98, МИ 2489-98, МИ 2625-00 позволяет определять морозостойкость, прочность и водонепроницаемости бетона (раствора).

Прибор используют для определения сроков схватывания цементного теста, также возможно исследование процессов структурообразования по кинетике удельного электрического сопротивления и температуре (опция).

Основные функции

• Автоматическое определение контракции цемента за 3 часа и прогнозирование активности цемента к заданному сроку
• Получение базовых показателей цемента по 1,3 и 7-суточной контракции (опция)
• Запись процессов изменения объема (контракции), а опционально – температуры и электрического сопротивления материала в следствии гидратации и экзотермических реакций цемента
• Отображение динамики процессов на дисплее с автоматическим изменением масштабов осей времени и контракции (опционально температуры и сопротивления пробы)
• Архивация процессов и результатов измерений
• Русский и английский язык меню и текстовых сообщений
• Разъем USB для работы с компьютером и заряда аккумуляторов

Преимущества

• Единственный автоматический контракциометр оригинальной конструкции, включающий:
   – цельнофрезерованную, компактную измерительную камеру из полиамида
   – датчик контракции (изменения объёма) с прецизионной измерительной системой
   – разъемный стакан из полиамида, позволяющий быстро и без повреждений извлекать пробу цемента после испытаний
   – дополнительный измерительный контейнер для исследования процессов структурообразования цементного теста по изменению его удельного электрического сопротивления и температуры (опция)
• Отображение динамики процессов на графическом дисплее с подсветкой
• Возможность одновременного подключения до 3 измерительных камер (опция)
• Геометрия полученных после испытаний образцов позволяет испытывать их на сжатие для корректировки полученных результатов
• Определение сроков схватывания образцов раствора и бетона (функция автоматического прибора Вика)
• Выпускается два варианта исполнения прибора
• Разъемы фирмы LEMO

Технические характеристики

* комплект для измерения температуры и удельного электрического сопротивления пробы поставляется по спецзаказу.