Визначення міцності на вигин каменю з портландцементів І, ІІ і ІІІ типів

ДСТУ передбачено визначення міцності цементного каменю на вигин з використанням зразків призмоподібної форми квадратного перерізу на спеціальних приладах (вага Міхаеліса, МИИ-100, 2035П-05). Найбільш досконалою на даний час є установка ПЦК-1. Вона дозволяє визначати міцність на вигин і стискання зразків цементного каменю, які утворилися при температурі і тиску, що відповідають умовам свердловини. Прилад Міхаеліса, крім випробування призм на вигин, дозволяє проводити також випробування зразків на розтяг.

У відповідності до технічних вимог чинного ДСТУ міцність цементного каменю на вигин повинна відповідати значенням поданим у таблиці 11.1.

Таблиця 11.1 - Значення міцності цементного каменю на вигин

Міцність при вигині, МПа, не менше, у віці	Значення для цементу при t^0 застосування
низьких і нормальних	помірних та підвищених
Тип І, ІІ	Тип ІІІ-пол	Тип І, ІІ	Тип ІІІ-пол	Тип ІІІ-пов
1 доба	-	-	3.5	-	-
2 доби	2.7	0.7	-	1.0	2.0

Порядок виконання роботи

1. Засоби контролю.

1.1. Для виготовлення зразків-балочок використовують такі форми:

- форма розміром (40 х 40 х 160)мм для виготовлення зразків-балочок при випробуванні цементів для низьких, нормальних і помірних температур;

- форма розміром (20 х 20 х 100)мм для виготовлення зразків-балочок при випробуванні цементів для підвищених температур.

1.2. Для визначення показника міцності допускається використання приладу будь-якої конструкції, що забезпечує можливість прикладання навантаження за заданою нижче схемою (рис.11.1), з середньою швидкістю зростання навантаження (15±2) Н/с і які мають прилад, що дозволяє вимірювати руйнівне навантаження з похибкою не більше ±1%.

1.3. Водяний термостат для випробування зразків з цементу для помірних температур, що забезпечує підняття температури зі швидкістю не менше 2⁰С/хв і підтримку заданої температури з похибкою не більше ±3⁰С.

1.4. Автоклав для випробування зразків з цементу для підвищених температур повинен забезпечувати підняття температури зі швидкістю не менше 2⁰С/хв, та рівномірне підняття тиску у процесі виходу на режим випробувань.

1.5. Максимальний діапазон тисків та температур при різних режимах випробувань подані в таблиці 11.2.

1 - навантажувальний елемент; 2 - зразок-балочка; 3 – опора

Рисунок 11.1 - Схема розташування зразка-балочки при випробуванні на розтягання при вигині

Таблиця 11.2 - Значення тисків та температур при різних режимах випробувань

Температура	Температура, ^0С	Режимний	Час досягнення
застосування цементу, ^0С	попереднього прогріву	режим-на	тиск, МПа	режимних параметрів, хв
Низька і нормальна	22±2	22±2	атмосферний	-
Помірна	30±3	75±3	атмосферний	22±3
Підвищена	75±3	120±5	40±6	25±3

2. Підготовка і проведення випробувань при атмосферному тиску.

2.1. Цементне тісто готують за пунктами 1.3 - 1.5 лабораторної роботи №3.

При застосуванні змішувача цементне тісто готують за два прийоми з наступним перемішуванням обох порцій вручну протягом 1хв. Інтервал між приготуванням обох порцій цементного тіста не повинен перевищувати 5хв. Цементне тісто при приготуванні вручну готують за один прийом.

2.2. Підготовлені форми наповнюють цементним тістом за два прийоми при безперервному ручному перемішуванні його у чаші. Через 1 год після наповнення форми надлишок цементного тіста зрізають ножем врівень з краями форми. Для кожного встановленого терміну випробування виготовляють по три зразки-балочки (одна форма).

2.3. Форми із зразками з цементу для низьких і нормальних температур розміщують у шафі повітряно-вологого зберігання. Через (24±1) год з моменту виготовлення зразки виймають з шафи, обережно розформовують, маркують і розміщують у ванні з водою, температура якої (20±2)⁰С, де зберігають до проведення випробувань.

2.4. Форми із зразками з цементу для помірних температур покривають склянною або металевою пластиною і розміщують у термостаті, температура води у якому відповідає температурі попереднього прогріву за таблицею 4.2. Через (24±1) год зразки виймають з термостата, розформовують і маркують. Зразки з цементу, для яких нормативним документом встановлено термін випробувань – 1 доба, охолоджують у ванні з водою при температурі (20±2)⁰С протягом 1год 30хв.

Зразки з цементу, для яких нормативним документом встановлено термін випробувань – 2 доби, після розформування знову розміщують у термостаті і зберігають у ньому до проведення випробувань. Перед випробуванням зразки виймають із термостата і охолоджують у ванні з водою при температурі (20±2)⁰С протягом 1год 30хв.

2.5. Після закінчення терміну зберігання за п.2.3 або охолодження за п.2.4 зразки виймають з води і не пізніше ніж через 30хв проводять випробування.

3. Підготовка і проведення випробуванння при підвищеному тиску.

3.1. Для виготовлення зразків з цементу для підвищених температур використовують дві форми розміром 20мм х 20мм х 100мм. Перед наповненням цементним тістом внутрішні поверхні форм змащують машинним мастилом, а потім перевіряють герметичність форм, заповнюючи їх водою. Після перевірки герметичності воду виливають.

3.2. Форми заповнюють цементним тістом, яке приготовлене за пунктами 1.3 - 1.5 лабораторної роботи №3, надлишок тіста зрізають ножем і не пізніше ніж через 30хв від початку замішування цементу форми із зразками розміщують у автоклаві. Температура попереднього прогріву автоклава, а також режимні параметри повинні відповідати нормативам таблиці 3.2. Час витримки при робочому режимі встановлюють за нормативним документом на цемент і відраховують від моменту досягнення режиму тверднення до моменту відключення автоклава.

3.3. Перед вийманням форм із зразками з автоклава його слід охолодити до температури 75⁰С і знизити тиск до атмосферного.

3.4. Видалені з автоклава форми із зразками охолоджують (30±5)хв на повітрі при температурі (20±2)⁰С, розформовують, зразки протирають віхтем, маркують і розміщують у ванні з водою.

Зразки випробовують не пізніше ніж через 2год 30хв після видалення із автоклава.

4. Визначення міцності при вигині.

4.1. Випробування проводять у терміни зазначені у пп.2.5 і 3.4.

4.2. Безпосередньо перед випробуванням з поверхні зразків видаляють краплі води.

4.3. Міцність при вигині зразків-балочок визначають у відповідності з інструкцією до приладу «МИИ-100».

5. Обробка результатів.

5.1. Міцність при вигині s_виг, МПа, окремого зразка-балочки обчислюють за формулою:

, (11.1)

де Р – руйнівне навантаження, Н;

L – відстань між осями опор, мм;

b – сторона квадратного перерізу зразка-балочки, мм.

За міцність при вигині приймають середньоарифметичне значення результатів випробувань усіх зразків, яких розміром (20 х 20 х 100)мм повинно бути не менше чотирьох.

Результати обчислень округлюють до 0,1 МПа.

5.2 Якщо один з результатів випробувань відрізняється більше ніж на 10% від середньоарифметичного значення, цей результат слід виключити і розрахувати середньоарифметичне значення для результатів, що залишились. Якщо два результати випробувань відрізняються більше ніж на 10% від середньоарифметичного значення, результати признають недійсними і випробування слід повторити.

6. Результати випробувань заносять у таблицю 11.3.

Таблиця 11.3 - Результати визначення міцності цементного каменю при вигині

№ п/п	Тип цементу	Маса цементу, г	Водоцементне відно-шення	Дата і час	Темпертура витримування зразків, ^0С	Границя міцності при вигині, МПа
виготовлення зразків	випробо-вування зразків

Міцність на стискання каменю з портландцементів типу І-G і І-H

У відповідності до технічних вимог чинного стандарту міцність цементного каменю на стискання для вказаних типів цементів, через 8год тверднення повинна бути не менше 2,1МПа при температурі 38⁰С і не менше 10,3 МПа при температурі 60⁰С.

Порядок виконання роботи

1. Засоби контролю.

1.1. Для виготовлення зразків-кубиків використовують тригніздові форми розміром (50 х 50 х 50)мм. Частини форм у зібраному вигляді повинні щільно прилягати одна до одної і до піддона для запобігання витікання води з форм при виготовленні зразка.

1.2. Випробування на стискання зразків-кубиків може проводитись з використанням машини будь-якої конструкції з граничним навантаженням до 500кН, які мають прилад, котрий дозволяє виміряти навантаження, що прикладається до зразка, з похибкою не більше ±1%. Неплощинність опорних поверхонь не повинна перевищувати 0,013мм.

1.3. Водний термостат для витримування виготовлених зразків-кубиків при атмосферному тиску і температурі 38 (60)⁰С, повинен мати розміри, що забезпечують повне занурення зразків у воду, бути оснащеним мішалкою або системою циркуляції води, а також приладами для вимірювання та регулювання температури з похибкою не більше ±1,7⁰С. Термостат повинен бути заповнений дистильованою водою.

1.4. Трамбувальний стержень діаметром (6±1)мм із скла або некородівного металу.

1.5. Ванна для охолодження зразків розмірами, достатніми для повного занурення зразків у воду, з пристроєм для підтримання температури води (27±3)⁰С.

1.6. Термостат і ванна повинні бути споряджені гратами з некородівного матеріалу для встановлення форми або зразка. Застосування алюмінієвих та оцинкованих матеріалів не допускається.

2. Підготовка і проведення випробування.

2.1. Збирають форму розміром (50 х 50 х 50)мм. Внутрішні грані відділень форми повинні бути чистими та сухими і змащені тонким шаром машинного мастила, зовнішні ребра і основу форми змащують температуростійким мастилом.

2.2. Форму заповнюють цементним тістом приготовленим у відповідності до вимог таблиці 11.4, на половину її глибини почергово у всі відділення і утрамбовують трамбувальним стержнем по 27 ударів на кожний зразок.

Таблиця 11.4 – Маса проби цементу і води для приготування цементного тіста

Тип цементу	Водоцементне відношення	Маса води (дистильована), г	Маса проби цементу для одного замішування, г
І-G	0,44
І-Н	0,38

Після укладання першого шару тісто, яке залишилось у контейнері змішувача, перемішують трамбувальним стержнем для виключення розшарування. Потім форму повністю заповнюють іншим шаром тіста і знову трамбують як перший шар. Надлишкове тісто зрізають ножем.

2.3. Форму із зразками накривають металевою пластиною, закріплюють її для запобігання попаданню всередину форми води і розміщують у термостаті, попередньо нагрітому до температури випробувань 38 або 60⁰С. Час від закінчення перемішування цементного тіста до встановлення форми із зразками у термостат повинен становити 5хв±10с.

2.4. Час витримування зразків у термостаті 7год 15±5хв.

2.5. Форми із зразками, витримані при режимній температурі, виймають з термостата, розформовують, зразки маркують і розміщують у воді на 45±5хв. Зразки слід занурювати у ванну з водою гладенькою поверхнею догори і так, щоб вони не торкались один одного.

2.6. Зразки повинні бути випробувані через 8год±15хв з моменту занурення їх у воду.

3. Визначення міцності при стискуванні.

3.1. Перед випробуванням видаляють з поверхні зразків сліди вологи і визначають відхилення від площинності граней зразка, які при випробуванні будуть торкатися з плитами, що передають навантаження на зразок. Якщо відхилення від площинності перевищує 0,05мм, то зразок відбраковують.

3.2. Випробування на міцність слід проводити не менше ніж на двох зразках.

3.3. Зразок встановлюють на прес будь-якими боковими гранями, які були під час виготовлення у контакті з боковими поверхнями форми і які задовільняють вимоги п.3.1.

3.4. Зразок повинен бути відцентрований за верхньою навантажувальною плитою.

3.5. Не допускається поміщати прокладки між зразком та плитами преса.

3.6. Навантаження на зразок підвищують зі швидкістю (71,7±7,2) кН/хв при очікуваній міцності зразка більше 3,5МПа і швидкістю (17,9±1,8) кН/хв при очікуваній міцності менше 3,5 МПа до руйнування зразка. При випробуванні не допускається регулювання машини, якщо зразок проявляє пластичну деформацію.

4. Обробка результатів.

4.1. Міцність на стискання s_ст, МПа, окремого зразка обчислюють за формулою:

, (11.2)

де F_ст – руйнівне навантаження, Н;

S – площа робочої поверхні зразка, мм².

4.2. За міцність на стискання приймають середньоарифметичне значення трьох результатів, при цьому результати випробування не менше ніж двох зразків повинні відповідати вимогам чинного стандарту.

4.3. Якщо один з трьох результатів випробування відрізняється більше ніж на 10% від середньоарифметичного значення, цей результат слід виключити і розрахувати середньоарифметичне значення решти двох результатів.

4.4. Результати випробувань заносять у таблицю 11.5.

Таблиця 11.5 - Результати визначення міцності цементного каменю при стисканні

№ п/п	Тип цементу	Маса цементу, г	Водоцементне відно-шення	Дата і час	Температура витри-мування зразків, ^0С	Границя міцності при стисканні, МПа
виготов-лення зразків	випробо-вування зразків

Дата добавления: 2014-01-15