РАЗДЕЛ 2
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТОВ
Разработка ресурсоэкономного нахождения нормальной густоты цемента и
строительного гипса
Нормальная густота цемента (НГЦ) является одной из его важнейших характеристик,
поскольку сроки схватывания и равномерность изменения объёма определяются при
такой консистенции цементного теста.
Согласно действующему стандарту [28,82] НГЦ определяется прибором Вика путём
погружения пестика в испытуемый материал. При этом сначала готовится цементное
тесто с произвольным количеством воды, и экспериментатор проводит испытания
три-четыре раза (а иногда и больше), в зависимости от собственной интуиции и
опыта. Таким образом, существенным недостатком стандартного способа определения
НГЦ является необходимость многократных замесов с уточняемыми количествами воды
до тех пор, пока не будет получена требуемая консистенция, при которой пестик
прибора Вика, погружённый в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5...7 мм
до нижнего уровня кольца. Использование метода проб и ошибок или способа
последовательного приближения связано с затратами времени, труда и вяжущего.
В связи с этим, была поставлена задача ускорить определение НГЦ, а также
снизить при этом трудоёмкость и расход вяжущего.
Для её решения провели серию опытов на семи цементах, в которых анализировалась
зависимость глубины погружения пестика от количества вводимой воды. Результаты
приведены в табл. 2.1.
Графическая интерпретация экспериментов представлена на рис. 2.1, из которой
видно, что зависимости между водосодержанием цемента и глубиной погружения
пестика для каждого вида вяжущего можно выразить параллельными линиями,
наклонными к горизонтальной оси под углом . Это также доказано
регрессионно-корелляционным анализом (см. Приложение А).
Это существенно упрощает работу по определению нормальной густоты любого
цемента, так как достаточно иметь одну точку с координатами В и h, чтобы найти
НГЦ. Для вывода соответствующей формулы возьмём на одной из линий (например, 3)
произвольную точку А. Для неё водосодержание В и глубина погружения пестика h.
На этой же линии нормальной густоте цемента будет соответствовать глубина
погружения пестика 34 мм. Треугольники АСD и EFD подобны. Обозначив отрезок ОD
через Х, запишем:
(2.1)
. (2.2)
В этих уравнениях неизвестными являются Х и НГЦ. Определяя Х из уравнения (2.2)
и подставляя в (2.1), после простых преобразований получим:
. (2.3)
Таблица 2.1
Экспериментальные данные по определению глубины погружения пестика (h, мм)
от водосодержания (В,%) цементного теста
Номера вяжущих
2
6
В
В
7
10
11
12
13
14
14,5
2,5
15,8
5,0
18,4
8,0
20,0
4,0
22,1
5,0
25,0
5,0
25,8
1,5
15,8
10,1
17,3
13,0
19,7
16,0
22,5
18,0
25,0
21,5
26,5
15,5
27,5
10,0
16,5
14,0
18,6
21,5
20,5
23,0
23,5
25,0
25,8
29,0
28,5
25,5
28,0
16,0
17,5
21,5
19,4
28,0
21,5
30,0
24,5
30,0
26,5
33,0
29,0
33,0
29,0
22,5
18,5
25,0
20,5
34,0
22,5
35,0
24,8
33,0
27,5
37,0
29,5
37,0
30,5
28,0
19,5
33,0
21,0
37,0
23,0
37,0
25,5
37,0
30,7
34,0
20,0
38,0
-
31,5
37,0
Примечания: 1 - пластифицированный портландцемент марки 550;
2 – гидрофобный портландцемент марки 500;
3 - Новороссийский портландцемент марки 400;
4 – Бахчисарайский портландцемент, активность 400 кгс/см2;
5 - Бахчисарайский портландцемент, активность 400 кгс/см2;
6 – Бахчисарайский шлакопортландцемент, активность 300 кгс/см2;
7 – пуццолановый портландцемент, активность 300 кгс/см2.
Рис. 2.1. Зависимость глубины погружения пестика от количества вводимой воды.
Подставляя в (2.3) постоянное значение получим:
(2.4)
При использовании формулы (2.4) работа по нахождению НГЦ проводится следующим
образом: по ГОСТ 310.3-76 приготавливается цементное тесто с каким-то
водосодержанием В, которое укладывается в цилиндр прибора Вика, и определяется
глубина погружения пестика (h). Затем по формуле (2.4) подсчитывается НГЦ.
Вместо расчётов по формуле (2.4) можно выполнить графические построения. Для
этого на рис.2.1 надо поставить точку с координатами В и h. Через неё провести
линию, параллельную имеющимся. На ней против значения h=34 по горизонтальной
оси взять значение НГЦ. Это построение можно использовать в качестве контроля
расчётов по формуле (2.4).
Таким образом, главным преимуществом описываемого способа определения НГЦ
является снижение трудоёмкости и расхода вяжущего в 2...3 раза.
На описанный способ получен патент Украины №18879 А.
Пример. При определении нормальной густоты портландцемента Бахчисарайского
завода было приготовлено тесто с ориентировочным водосодержанием 25 %. При этом
глубина погружения цилиндра-пестика прибора Вика составила 21 мм. В
соответствии с ГОСТ 310.3-76 был приготовлен новый замес, в котором
водосодержание, как рекомендовано стандартом, было увеличено на 0,25%. Глубина
погружения цилиндра-пестика составила 23 мм. Требуемую величину удалось
получить только после приготовления третьего замеса.
Для приготовления всех указанных опытов потребовалось 1200 г цемента и 1 час
работы лаборанта.
По предлагаемому способу результаты первого же замеса подставили в формулу
(2.4) и вычислили нормальную густоту цементного теста:
.
На всё определение затрачено около 20 минут и 400 г цемента.
Предлагаемый способ легко осуществить. Он не требует дополнительных
приспособлений, нового оборудования и приборов, позволяет ускорить определение
НГЦ, а также снизить трудоёмкость и расход в