Насыпная и истинная плотность цемента

Цемент является основным компонентом сухих смесей строительного назначения, которые используются при возведении зданий, сооружений, укладке дорог, выполнении железобетонных конструкций или штукатурно-отделочных работ.В строительной практике плотность цемента (как отношение массы к объему) разделяется на насыпную и истинную. Эти две характеристики отличаются тем, что насыпная плотностьизмеряется, когда материал находится в рыхлом состоянии.

Она составляет 1100 – 1600 кг/куб. метр (1600 кг/куб. метр для уплотненного состояния).

Насыпная плотностьцемента измеряется на специальном приборе, состоящем из воронки и мерного цилиндра. Цементная смесь определенной массы (2 килограмма) засыпается в воронку, которая задерживает крупные включения. После этого она попадает в цилиндр, обравнивается, а потом совместно с цилиндром взвешивается.Из общего полученного веса вычитается вес цилиндра.

Далее масса делится на объем и получается искомая величина. Значение насыпной плотности используется при загрузке в бетоносмеситель компонентов для приготовления бетона.Истинная плотность цемента отличается от насыпной тем, что из цемента исключаются все воздушные компоненты. Это приводит к увеличению плотности до 3000 – 3200 кг/куб.

метр.В строительстве для расчетов применяется средняя величина около 1300 кг/куб. метр. Предполагается, что цемент, плотность которого варьируется в таких широких пределах, тем лучше по качеству в строительной смеси, чем ближе значение плотности к усредненной.

Плотность цемента зависит от степени измельчения компонентов, поверхности зерен в материале, а также от того, как просушивалась смесь в силосах. Также среди факторов можно отметить условия хранения – температурный режим, уровень влажности и другие характеристики. Плотность такого материала как цемент в дальнейшем определяет такие параметры, как прочность и устойчивость к проникновению воды (гидрофобность).Плотность цемента М400зависит от разновидности этого вида материала.

Например, М400-Д0 не имеет добавок (Д=0), поэтому марка применяется на подземных и подводных работах, имеет высокую водостойкость, плотность и прочность.Цемент М400-Д20 имеет около 20% добавок, которые снижают его плотность. Поэтому этот цементприменяют для плит перекрытия, дорожных работ, сооружения отмосток, дорожных и тротуарных плит. А вот марка М400-Д20-Б похожа на М400-Д0 по своей прочности, однако очень быстро затвердевает, что позволяет ее использовать для производства железобетонных конструкций.

Цифра 400 в маркировке М400 означает, сколько килограммов цемент выдерживает в затвердевшем состоянии на квадратный сантиметр.В нашем случае – это 400 кг. Чем выше цифра, тем более высокую нагрузку он может принять на себя. Цемент предлагается заказчикам в мешках или навалом.В мешках строительный материал поставляется для отделочных операций, а навалом – на бетонные заводы для промышленного использования.

Однако есть мешки очень большой емкости, которые могут вместить до одной тонны. Их также применяют для работы со строительными материалами в больших объемах.Один из показателей, при помощи которого можно охарактеризовать любой сыпучий материал (в том числе, цемент) – его плотность в рыхлом виде, которую называют насыпной плотностью.Этот показатель дает ответ на вопрос: «Сколько весит 1 м3 сыпучего материала».Однако ответ на него далеко неоднознаен. Потому что, кроме даты выпуска, на показатель плотности влияет:— вид цемента;— качество материала;-технология производства;— условия хранения.Значение этого показателя для любой марки цемента со временем изменяется.Цемент, вне зависимости от его марки, имеет свойство слеживаться, уплотняться.

А поскольку продавцы могут реализовывать цемент, не только исходя из его веса, но и объемами (россыпью). Потому на крупных предприятиях контролируют насыпную плотность этого материала.Марка цемента определяет назначение цемента, его химические и физические качества. Потому значения насыпной плотности для свежего цемента для М 200, М 300, М400 и М500 практически не будет различаться.

Как ее определяют?

Для измерения насыпной плотности используются:

— воронка;— мерный цилиндр;

— весы;

В мерный цилиндр, обычно емкостью 1 л, через воронку засыпают цемент. Смесь разравнивают, убирают излишки, а затем взвешивают на весах. При этом смесь нельзя встряхивать или трамбовать.

Исходя из полученных данных, можно рассчитать насыпную плотность этого материала по формуле:

РН=(m2-m1)/v

m1 – собственный вес мерного сосуда (кг);m2 – общий вес (кг);

v — объем сосуда (см3).

Насыпная плотность свежего цемента отличается от подобного показателя слежавшегося цемента.

И если реальная плотность цемента — 3100 кг/м3, то:

— насыпная плотность свежего цемента – 1100 – 1300 (кг/м3);— насыпная плотность слежавшегося цемента – 1500 – 1600 (кг/м3).

В строительном производстве, в расчетах, обычно используют усредненные значения насыпной плотности цемента. На заводах ЖБК и складах он равен 1300 кг/м3 вне зависимости от марки материала.

Этоопределение выполняют с помощьюобъемомера – прибора Ле Шателье (рис.4.3).

Объемомер закрепляют в штатив ипомещают в стеклянный сосуд с водойтак, чтобы вся его градуированная частьбыла погружена в воду. Необходимо, чтобыпри отсчетах уровня жидкости в приборетемпература воды в сосуде соответствовалатемпературе, при которой производилиградуировку прибора. Прибор наполняютобезвоженнымкеросиномдо нижней черты по нижнему мениску.После этого часть прибора (выше нулевойчерты), свободную от керосина, тщательнопротирают тампоном из фильтровальнойбумаги.

Рис. 4.3. ОбъемомерЛЕ ШАТЕЛЬЕ1 – объемомер; 2– сосуд с водой; 3 – термометрДляиспытания используют пробу цемента,предварительно высушенную в сушильномшкафу при температуре 105-110 °С в течение2 ч и охлажденную в эксикаторе. От этойпробы с точностью до 0,01 г отвешивают 65г и высыпают в прибор через воронкунебольшими порциями.

После того как всяпроба цемента засыпана в прибор, уровеньжидкости в приборе поднимается до одногоиз делений в пределах верхней градуированнойчасти.Для удаления пузырьков воздуха,которые могут удерживаться на частицахцемента, прибор вынимают из сосуда сводой и в наклонном положении поворачиваютв течение 10 мин на гладком резиновомковрике. После этого прибор сновапомещают в сосуд с водой. Затем производятотсчет уровня жидкости в приборе.Истинную плотностьцемента ρ,кг/м3,определяют по формуле:ρ = m/V,(4.1)где т–масса цемента, засыпанная в прибор, г;V– объем жидкости (цемента), вытесненнойцементом (определяют как разностьотсчетов по шкале после засыпки и дозасыпки), см3.Дляопределения истинной и насыпной плотностипроводят два испытания одного и тогоже цемента и из полученных результатоввычисляют среднее арифметическое.Расхождение между определениями недолжно превышать 0,02 г/см3.При большей разнице испытания повторяютдо тех пор, пока это условие не будетвыполнено

4.5. Определение нормальной густоты цементного теста

Цементнымтестом называетсяоднородная пластичная подвижная смесьцемента с водой.

Пластичностьцементного теста характеризуется егонормальнойгустотой.

Нормальнойгустотой цементного теста считаюттакую его консистенцию (водоцементноеотношение В/Ц, выраженное в процентах),при которой пестик прибора Вика,погруженный в заполненное цементнымтестом кольцо, не доходит на 5-7 мм допластинки, на которой установлено кольцоконической формы.

Занормальную густоту цементного тестапринимают количествоводы затворения, выраженноев процентах от массы цемента, при которомдостигается нормированная консистенцияцементного теста.

Дляцементов на разных заводах-производителяхнормальная густота может колебатьсяот 20 до 35 %. Знание нормальной густотыцементного теста необходимо длядальнейших испытаний цемента (определениясроков схватывания, равномерностиизменения объема (расширения) цемента).Чем меньше значение нормальной густотыцементного теста, тем более плотныйбетон можно изготовить (большаяподвижность бетонных и растворныхсмесей при меньшем содержании воды).

Отвеличины нормальной густоты зависитрасход воды при изготовлении бетонныхи растворных смесей заданной пластичностии, следовательно, плотность, прочность,морозостойкость готовых материалов иизделий.

Нормальнаягустота зависит от вещественного составацемента, количества и вида гидравлическихили инертных добавок, тонкости помолацемента и фазового состава клинкера.

Определениенормальной густоты цементного тестапроводят по п.1 ГОСТ 310.3-76 «ЦЕМЕНТЫ. МЕТОДЫОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ ГУСТОТЫ, СРОКОВСХВАТЫВАНИЯ И РАВНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯОБЪЕМА» наприборе Вика (рис. 4.4) с использованиемметаллического пестика диаметром 10 мми длиной 50 мм.

Массаподвижного стержня прибора вместе спестиком должна быть 300+2 г.

Передначалом испытания проверяют свободноепадение подвижного стержня прибора,чистоту пестика, положение стрелки,которая должна стоять на 0 присоприкосновении пестика со стекляннойпластинкой, смазывают кольцо и пластинкутонким слоем машинного масла.

Рис. 4.4 – ПриборВика по ГОСТ 310.6-761 – цилиндрическийметаллический стержень; 2 – обоймастанины;3 – стопорноеустройство; 4 – указатель; 5 – шкала; 6 -пестик; 7 – иглаДляприготовления цементного теста отвешивают400 г испытываемого цемента, высыпаютего в сферическую металлическую чашу(рис.

4.5а), предварительно протертуювлажной тканью.Затем в цементе делаютуглубление, куда в один прием вливаютпредварительно отмеренную воду вколичестве, необходимом для полученияцементного теста нормальной густоты.Количество воды для первого пробногозатворения цемента может бытьориентировочно принято 110-112 см3,т. е. 25-28 % от массы цемента.Углубление,в которое была налита вода, с помощьюстальной лопатки (рис.

4.5б) заполняютцементом и через 30 с после этого осторожноперемешивают, а затем энергично растираюттесто лопаткой во взаимно перпендикулярныхнаправлениях, периодически поворачиваячашку на 90°. Продолжительностьперемешивания и непрерывного растиранияс момента затворения цемента водой –5 мин. а)б)

Рис. 4.5 – Чаша (а)и лопатка для перемешивания (б)Послеокончания перемешивания цементноетесто укладывают в один прием в кольцо,которое пять-шесть раз встряхивают,постукивают пластинкой с прижатым кней кольцом о поверхность стола. Избытокцементного теста срезают ножом,предварительно протертым влажнойтканью.Кольцо на стеклянной пластинкеставят под стержень прибора Вика, пестикприводят в соприкосновение с поверхностьютеста в центре кольца и закрепляют егов таком положении зажимным винтом.

Затембыстро отвинчивают зажимной винт, истержень вместе с пестиком свободнопогружается в тесто. Через 30 с с моментаосвобождения стержня по шкале приборафиксируют глубину погружения пестика.Густотацементного теста считается нормальной,если пестик не доходит до стекляннойпластинки на 5-7 мм. Если он, погружаясьв цементное тесто, остановится выше, тоопыт повторяют с большим количествомводы, а если ниже– с меньшим, добиваясь погруженияпестика на глубину, соответствующуюнормальной густоте теста.

Количестводобавляемой воды для получения тестанормальной густоты, % от массы цемента,определяют с точностью до 0,25 %.Такая характеристика, как плотность цемента имеет прикладное значение и является информативным показателем качества вяжущего компонента, а также прочности и надежности возводимой конструкции.Данный строительный материал состоит из частиц вещества, пространство между которыми заполнено воздухом. При этом количество последнего может быть неодинаковым. Существуют два параметра плотности: насыпная и истинная.Факторы, влияющие на плотностьНасыпная плотность, в отличие от истинной – величина переменная и находится в пределах от 1100 до 1600 кг/м3.

Вариативность этого показателя зависит от:марки. Например, плотность М500 будет выше, чем у цемента М400;используемой технологии производства – частицы вещества могут иметь разную фракцию, что влияет на размер воздушного пространства между ними;химического состава – плотность М400 будет иной, в сравнении с глиноземными, гидрофобными, пластифицированными;условий хранения – цемент в силосе полностью сохраняет свои параметры;степени «свежести» – только что произведенный продукт, за счет накопленного статического заряда, имеет больше пустот между гранулами. Следовательно, плотность свежего цемента всегда будет меньше по сравнению со слежавшимся.Предлагаем ознакомиться с особенностями цементных смесей М500 в этой статье.

Для вычислений используется усредненная насыпная плотность, которая составляет 1300 кг/м3.Но иногда при выполнении строительных работ важно определить точное количество наполнителя в бетонной смеси.

Для этого применяется истинная плотность цемента кг/м3. Данный параметр – постоянный для конкретной марки, соответственно, удельный вес у ПЦ-400 и ПЦ-500 будет разным.Именно насыпная, а не истинная плотность цемента влияет на прочностные характеристики бетона, то есть чем она выше, тем лучше заполняться все пустоты, пористость изделия будет меньше.Максимальные показатели удельного веса – у портландцементов, так как они не содержат никаких добавок.Пониженные – у шлакопортландцемента и составляет порядка 2900 кг на м3. Этот материал экономичнее, так как позволяет при равном с другими типами цементов расходе изготовить бетонные изделия большего размера.

Но в тех случаях, когда на первое место выходят требования по прочности, необходимо используется продукт классом не ниже ПЦ-500 или ПЦ-400.В таблице представлены сравнительные характеристики портландцемента и других видов с меньшим удельным весом:НаименованиеНасыпная, кг/м3Истинная, кг/м3ГлиноземистыеГлиноземистый950 — 1 1503 000 — 3 100ПортландцементыПортландцемент пц-400, пц-5001 100 — 1 3003 100 — 3 200ШлаковыеШлакопортландцемент м400, м5001 100 — 1 2502 900 — 3 000Сульфатно-шлаковый1 000 — 1 2002 800 — 2 900ПуццолановыеПуццолановый портландцемент850 — 1 1502 700 — 2 900Сульфатостойкий пуццолановый портландцемент м400, м500800 — 1 1002 650 — 2 800Как рассчитать плотностьНасыпная определяется как усредненная величина. Хотя, если сравнивать свежий и рыхлый материал с уже слежавшимся аналогом, то показатели будут разные: для первого варианта это – 1100-1200 кг/м3, для второго – 1500-1600. В промышленности для определения истинной плотности цемента применяется так называемый прибор Ле-Шателье.Но в тех случаях, когда необходимо использовать точное значение величины, можно самостоятельно правильно рассчитать насыпную плотность.

Для этого потребуется мерный цилиндр объемом 1 л, небольшая воронка и весы: цемент засыпается в емкость, а потом взвешивается. При этом содержимое нельзя встряхивать и разравнивать, а тем более утрамбовывать.В результате данного опыта будут получены следующие значения:отдельно масса сосуда – это М1;общая масса цилиндра и материала – М2;объем сосуда – V.А далее, чтобы вычислить насыпную плотность (РН) используется формулаРН=(М2-М1)/V.Если проверке подвергается свежий продукт марки М500, то его удельный вес не превысит 1200 кг м3, но после уплотнения показатели будут более высокими.Когда для выполнения строительных работ приобретается свежий цемент в мешках, то производить такие расчеты нет особой необходимости, так как актуальным будет значение равное 1300 кг/м3. Но если существуют сомнения, то использование данного способа для расчета плотности поможет избежать ошибок при строительстве и быть уверенным в прочности конструкции.

Источники:

• fb.ru
• cemtown.ru
• studfiles.net
• stroitel-list.ru