Задания на выполнение работы

В работах по этой теме предлагается изготовить в лабораторных условиях портландцемент из клинкера и гипса различной степени дисперсности, изучить его пластично-вязкие (реологические) свойства, а также влияние пластифицирующих добавок на эти свойства, кинетику схватывания и прочность цемента. На основе анализа экспериментальных данных необходимо сделать выводы о влиянии добавок на указанные свойства цемента, а также концентрации добавки, обеспечивающей наибольший пластифицирующий эффект и повышение прочности цемента.

Задание 1. Изготовить клинкерный портландцемент различной степени дисперсности. Оценить тонкость помола полученного цемента.

Каждая бригада студентов должна раздробить на щековой дробилке 7,5 кг клинкера и 0,3 кг гипсового камня до минимально возможной крупности.

Две бригады загружают навеску 7,5 кг клинкера и 0,3 кг дробленного гипсового камня соответственно в каждую камеру двухкамерной шаровой мельницы. После загрузки мельницы крышки тщательно закрываются. С разрешения преподавателя или лаборанта мельницу включают в работу.

Через 50 мин помола 1-я бригада останавливает мельницу, заменяет крышку решеткой и производит в течение 10 мин работы мельницы ее выгрузку.

Вторая бригада после полной выгрузки 1-й камеры проделывает с цементом аналогичные операции, что и первая бригада. Таким образом, общая длительность помола цемента второй бригадой 60 мин.

Третья бригада навеску клинкера и гипса загружает в освободившуюся после первой бригады камеру мельницы. Длительность помола при изготовлении цемента третьей бригадой 40 мин.

Полученный цемент просеивается через сито № 0,63 для отделения недоизмельченных крупных фракций, после чего затаривается в ватман и маркируется. Тонкость помола цемента оценивают по остатку на сите № 008, а также по удельной поверхности на приборе ПСХ (в соответствии с инструкцией по эксплуатации этого прибора).

Задание 2. Изучить пластично-вязкие (реологические) свойства цементного теста и влияние добавки суперпластификатора С-3 на эти свойства.

Из цементов, полученных при выполнении первого задания, приготавливают цементное тесто нормальной густоты и устанавливают водопотребность цемента данной дисперсности. Для начального водозатворения цемента рекомендуется принять 25 % воды от массы цемента.

Затем студенты изучают изменение водопотребности цемента при введении в воду затворения добавки суперпластификатора С-3 при двух концентрациях 0,25 и 0,5 %. Водоредуцирующий эффект добавки оценивают по показателю водоредуцирования:

,

где - показатель водоредуцирования, %; и - водоцементное отношение непластифицированной и пластифицированной смесей при их нормальной густоте.

Полученные данные представляют в виде табл.16.

Таблица 16. Водопотребность цемента в зависимости от содержания добавки С-3 и ее водоредуцирующий эффект при разных концентрациях

Строится график зависимости водопотребности и показателя водоредуцирования от содержания добавки С-3. Обосновывается концентрация добавки, дающая наибольший пластифицирующий эффект.

Задание 3. Оценить влияние добавки суперпластификатора С-3 на прочность цемента.

Для определения прочности цемента с пластифицирующей добавкой приготавливают растворную смесь из цемента и песка состава 1:3 без добавки и с добавкой С-3 при ее концентрации, обеспечивающей наибольший пластифицирующий эффект и найденной в задании 2.

Количество воды затворения для получения цементно-песчаного раствора нормальной консистенции устанавливают по стандартной методике.

Из каждой растворной смеси в соответствии с ГОСТ 310.4-81 готовят три образца-балочки размерами 4х4х16 см. После 14-дневного твердения образцов в нормальных условиях определяют их прочность при изгибе и сжатии.

Результаты работ заносят в табл.17.

Таблица 17.Влияние добавки суперпластификатора С-3 на прочность цемента

Разброс значений предела прочности при сжатии и изгибе для цемента без добавки и с добавкой С-3 в параллельных опытах сравнивают с помощью критерия Фишера, вычисляемого по формуле

,

где S₁ – большее значение среднеквадратичного отклонения предела прочности в параллельных опытах, МПа; S₂ – меньшее значение среднеквадратического отклонения предела прочности в параллельных опытах, МПа.

Если значение критерия F будет меньше табличного значения F_табл для числа степеней свободы (n – число параллельных опытов), то среднеквадратические отклонения в параллельных опытах в той и другой группе испытаний отличаются незначимо, т.е. дисперсии значений прочности в обеих группах испытаний однородны. В этом случае можно сравнивать средние результаты испытаний на сжатие и изгиб для цемента без добавки и с добавкой с помощью критерия Стьюдента, вычисляемого по формуле

,

где R₁ и R₂ – средние значения предела прочности при сжатии или изгибе для соответствующих групп испытаний, МПа.

Если значение критерия Стьюдента будет больше табличного значения t_таблдля , то средние значения отличаются значимо друг от друга, и следовательно, добавка С-3 повышает прочность цемента. В противном случае можно сделать вывод о незначительном влиянии добавки С-3 на прочность цемента.

Табличные значения критериев Фишера и Стьюдента для различного числа степеней свободы при уровне значимости 5 % приведены в таблице 18.

Таблица 18. Табличные значения критериев Фишера и Стьюдента для различного числа степеней свободы при уровне значимости 5 %

F		19,0	9,28	6,39	5,05	2,97	2,12
t	12,71	4,30	3,18	2,78	2,57	2,23	2,09