Stanovení normální konzistence, počátku a doby tuhnutí cementu

Princip. Cementová kaše normální konzistence projevuje určitý odpor proti vnikání normalizovaného penetračního válečku. Množství vody, potřebné pro takovou kaši, se stanovuje pokusným vnikáním penetračního válečku do kaší s různým obsahem vody. Tuhnutí se sleduje vnikáním jehly do cementové kaše normální konzistence, až je dosaženo určité předepsané hodnoty.

Vicatův přístroj

Zkušební zařízení. Vicatův přístroj s ručním ovládáním s penetračním válečkem s délkou nejméně 45mm a průměrem 10,00 ± 0,05 mm. Celková hmotnost pohyblivé části je 330 ± 1g. Před každou zkouškou zajistíme, aby nedocházelo k většímu tření pohyblivých částí přístroje.
Vicatův prstenec z tvrzené pryže, plastů nebo mosazi, kuželový tvar s výškou 40,0 ± 0,2 mm a vnitřní průměr 75 ± 10 mm. Umísťuje se na podložní skleněnou destičku. Její tloušťka musí být nmin. 2,5 mm a je větší než prstenec.

Stanovení normální konzistence

Míchání cementové kaše. S přesností ± 1g se naváží 500g cementu a zvolené množství vody (např. 125g). Každá dávka kaše se míchá míchačkou na cementy dle normy ČSN EN 196. V co nejkratším čase do míchačky vneseme vodu a cement a dbá se na to, aby nedošlo ke ztrátám cementu ani vody. Míchačka se uvede do provozu nízkou rychlostí. Zapnutím míchačky začínáme měřit čas 90 sekund. Poté míchání zastavíme na dobu 30 sekund, během níž se stěrkou setře všechna cementová kaše, která ulpí na stěnách a spodní části nádoby a umístí se do středu nádoby. Míchačka se uvede znovu do chodu nízkou rychlostí na dalších 90 sekund. Celková doba chodu míchačky - 3 minuty.

Plnění prstence. Vicatův prstenec a podložní destičku lehce potřeme olejem. Po zamíchání se kaše bez nadměrného hutnění nebo otřesů naplní s přebytkem do Vicatova prstence, umístěného na podložní destičce. Vzduch v kaši se odstraní poklepáváním prstence. Přebytek kaše se z horní části prstence odstraní opatrným pilovitým pohybem vhodné rovné pomůcky a povrch se uhladí.

        Váleček, jehla a jehla na konec tuhnutí

Stanovení normální konzistence

Vicatův přístroj s předem připojeným penetračním válečkem se před zkouškou nastaví do nulové polohy - penetrační váleček se spustí na podložní destičku a ukazatel se nastaví na nulovou rysku stupnice. Nato se penetrační váleček zvedne do horní výchozí polohy. Vicatův prstenec na podložní destičce se ihned po uhlazení povrchu kaše postaví středem pod penetrační váleček. Penetrační váleček se pak posune dolů tak, aby byl ve styku s povrchem cementové kaše. V této poloze zůstane 1 – 2 sekundy, aby se zabránilo počáteční rychlosti nebo většímu zrychlení pohyblivé části. Nato se pohyblivá část rychle uvolní a penetrační váleček se nechá vnikat svisle do středu cementové kaše. Uvolnění válečku musí být provedeno 4minuty ± 10sekund po "nulovém čase". Odečet na stupnici se provede nejdříve 5 sekund po ustálení polohy penetračního válečku nebo 30 sekund po uvolnění penetračního válečku podle toho, co nastane dřív.

Odečtená hodnota, která udává vzdálenost mezi spodní plochou penetračního válečku a podložní destičkou, se zaznamená do protokolu o zkoušce spolu s obsahem vody v cementové kaši v procentech hmotnosti cementu. Po každé zkoušce se penetrační váleček ihned očistí. Zkouška se opakuje s cementovými kašemi, obsahujícími různé množství vody tak dlouho, až je dosaženo vzdálenosti mezi spodní plochou penetračního válečku a podložní destičkou 6 ± 2 mm. Obsah vody se uvede s přesností 0,5 % jako obsah vody potřebný pro normální konzistenci.

Stanovení počátku tuhnutí

Vicatův prstenec se naplní podle cementovou kaší normální konzistence umíchanou podle výše uvedeného způsobu. Naplněný prstenec se uloží na podložní destičku do nádobky, doplní se vodou tak, aby povrch kaše byl nejméně 5 mm pod hladinou a vloží se do prostředí s kontrolovanou teplotou při 20,0 ± 1°C. Poté se nádobka s podložní destičkou a prstencem postaví pod jehlu Vicatova přístroje. Jehla se pak posune dolů tak, aby byla ve styku s povrchem cementové kaše. V této poloze zůstane 1 – 2 sekundy, aby se zabránilo počáteční rychlosti nebo většímu zrychlení pohyblivé části. Nato se pohyblivá část rychle uvolní a jehla se se nechá vnikat svisle do středu cementové kaše. Odečet na stupnici se provede po ustálení polohy jehly nebo 30 sekund po uvolnění jehly, podle toho, co nastane dříve.

Odečtená hodnota, která udává vzdálenost mezi koncem jehly a podložní destičkou se uvede do protokolu o zkoušce spolu s dobou, která uplynula od nulového času. Vpichy jehly se opakují na stejné cementové kaši v prstenci v různých místech (nejméně 8 mm od okraje prstence, 5 mm od sebe a nejméně 10 mm od předchozího vpichu) ve vhodných časových intervalech (např. 10 minut). Po každém vpichu se jehla ihned očistí. Prstenec s kaší se uchová pro případné stanovení konce tuhnutí.

Znamená se doba, která uplynula od "nulového času" do doby, kdy vzdálenost mezi jehlou a podložní destičkou je 6 ± 3mm jako počátek tuhnutí cementu s přesností 5 minut.

Stanovení konce tuhnutí

Postup. Naplněný Vicatův prstenec použitý u stanovení počátku tuhnutí se na podložní destičce obrátí tak, aby vpichy pro stanovení konce tuhnutí mohly být prováděny na straně původně přilehlé k podložní destičce. Prstenec na podložní destičce se ponoří do nádobky a uchovává se v prostředí s kontrolovanou teplotou při teplotě 20,0 ± 1°C. Po vhodné době se prstenec, podložní destička a nádobka postaví pod jehlu Vicatova přístroje, která se pak opatrně posune dolů tak, aby byla ve styku s povrchem. V této poloze zůstane 1 – 2 sekundy, aby se zabránilo počáteční rychlosti nebo většímu zrychlení pohyblivé části. Nato se pohyblivá část rychle uvolní a jehla se nechá vnikat svisle do cementové kaše. Odečet na stupnici se provádí po ustálení polohy jehly nebo 30 sekund po uvolnění jehly, podle toho, co je dřív.

Vpichy jehly se opakují na stejné cementové kaši v prstenci v různých místech (8 mm od okraje prstence a 5 mm od sebe, nejméně 10mm od předchozího vpichu) ve vhodných časových intervalech (např. 30 minut). Po každém vpichu se jehla ihned očistí.

Zaznamená se čas, kdy jehla poprvé vnikla jen 0,5 mm do cementové kaše spolu s dobou, která uplynula od "nulového času". Koncem tuhnutí je pak doba, kdy kruhový nástavec jehly poprvé zanechal kružnicový obrys na povrchu tvrdnoucí cementové kaše. (Potvrzení konce tuhnutí musí být provedeno vpichy na dvou dalších místech.)

Zaznamená se doba, která uplynula od "nulového času" do okamžiku, kdy jehla poprvé vnikla jen 0,5 mm do kaše s přesností 15 minut jako konec tuhnutí cementu.

Stanovení objemové stálosti cementu

Princip. Objemová stálost se stanoví podle změny objemu cementové kaše normální konzistence. Je dána relativní změnou vzdálenosti mezi hroty dvou tyčinek.

Le Chatelierova objímka

Zkušební zařízení. Le Chatelierova objímka (objímka z pružného kovu s měřícími tyčinkami).

Postup zkoušení. Připraví se cementová kaše normální konzistence. Lehce naolejovaná Le Chatelierova objímka se postaví na mírně naolejovanou podložní destičkou, ručně se naplní kaší bez výrazného zhutňování nebo potřásání a povrch se zarovná. Během plnění se musí zabránit rozevírání objímky (tlakem prstů, svázáním). Objímka se přikryje lehce naolejovanou krycí destičkou a umístí se do vlhkého uložení(t = 20 ± 1°C a rel. vlhkost > 90%) po dobu 24 hodin ± 30 minut.

Le Chatelier, zkoušení

Poté se změří vzdálenost mezi hroty tyčinek s přesností 0,5 mm. Objímka se pak zahřívá ve vodní lázni postupně v době 30 ± 5 minut k varu a vaření se udržuje po dobu 3 hodin ± 5 minut. Po ukončení vaření se může změřit vzdálenost mezi hroty tyčinek s přesností 0,5 mm. Objímka se vyjme z vodní lázně, ochladí se na teplotu laboratoře a změří se vzdálenost mezi hroty tyčinek s přesností 0,5 mm.

Míry se zaznamenají a vypočte se rozdíl s přesností na 1 mm. Je-li rozepnutí větší než je předepsaná hodnota pro cement, provede se opakované stanovení.

Stanovení měrné hmotnosti cementu pyknometricky (ČSN 72 2113)

Princip. Měrná hmotnost cementu je definována jako hmotnost 1 cm^-3 suchého cementu bez pórů a dutin vyjádřená v g.cm^-3.

Zkušební postup. Suchý a zvážený pyknometr se naplní destilovanou vodou a po osušení se opět zváží. Vodu vylejeme a po vysušení do ní vlijeme kapalinu nereagující s cementem a opět zvážíme. Dále vysušíme pyknometr a vložíme do něj přibližně 2 - 4 g cementu. Cement zalijeme kapalinou tak, aby hladina kapaliny sahala cca 5 mm nad cement, odstraníme vzduchové bublinky a pak doplníme doplna a pyknometr opět po osušení zvážíme. Měrnou hmotnost cementu ρ v g/cm³ pak vypočítáme ze vzorce:

Kde:

m - hmotnost navážky v g m₁ - hmotnost suchého pyknometru v g
m₂ - hmotnost pyknometru s vodou v g
m₃ - hmotnost pyknometru s kapalinou v g
m₄ - hmotnost pyknometru s kapalinou a cementem v g

Měrnou hmotnost stanovujeme celkem třikrát. Výsledek je aritmetický průměr dvou nejbližších výsledků s přesností na 0,01 g/cm³.

Stanovení jemnosti mletí dle ČSN EN 196-6

Norma ČSN EN 196-6 popisuje dvě zkoušky stanovení jemnosti mletí.

• Prosévací metoda
Prosévání na normalizovaných sítech, slouží zejména ke stanovení hrubých částic v cementu
• Permeabilní metoda

Stanovení jemnosti mletí cementu - Permeabilní metoda dle Blaina

Princip. Jemnost mletí cementu se vyjadřuje jako měrný povrch, vypočtený z času, který je potřebný pro průtok určitého množství vzduchu zhutněným cementovým lůžkem dané velikosti a porozity.

Jedná se o metodiku srovnávací tudíž je pro kalibraci přístroje nutný referenční materiál se známým měrným povrchem.

Blain, stanovení jemnosti mletí

Příprava vzorku. Vzorek cementu se po dobu 2 min. protřepává v uzavřené nádobě, k rozptýlení shluků částic a opatrně se promíchá. Stanovení měrné hmotnosti pyknometricky s přesností na 0,01 g/cm³. Navážení množství cementu m potřebného k přípravě cementového lůžka s porozitou e = 0,500.

Kde:

m - hmotnost cementu pro zkoušku v g,
ρ - měrná hmotnost cementu ,
V - objem průtočné komory ,
e - porozita cementového lůžka (e = 0,500).

Příprava cementového lůžka. Děrovaná destička se uloží na opěrný kroužek vnitřní strany komory a přikryje se filtračním papírkem aby zcela pokryl děrovaný kotouček. Odvážené množství cementu m se bez střásání vsype do komory. Na urovnaný cement se uloží filtrační papírek. Vloží se píst až se dotkne filtračního papírku a pak se opatrně stlačí dolů, až se spodní strana pístu dotkne tělesa komory. Píst se o 5 mm vysune, pootočí o 90° a znovu pevně dotlačí na cementové lůžko, až se píst dotkne tělesa komory. Cementové lůžko je nyní zpevněno a připraveno ke zkoušení. Píst se pomalu vysune.

Postup zkoušky. Kuželová část průtokové komory se nasadí do kuželového hrdla na horní straně manometru, které se případně lehce namaže tukem, aby bylo zajištěno vzduchotěsné spojení. Při tom je nutno dbát toho, aby se neporušilo cementové lůžko. Horní část průtokové komory se uzavře zátkou. Kohout se otevře a natáhne se kapalina k horní značce (č. 8 na obrázku). Kohout se uzavře. Je nutno dbát na to, aby hladina kapaliny zůstala stálá. Pak se sejme zátka z horní části průtokové komory. Hladina kapaliny začne klesat. Jakmile hladina kapaliny dosáhne druhé značky (č. 9) spustí se stopky a vypnou se v okamžiku, kdy hladina dosáhne značky třetí (č. 10). Čas t se zaznamená na 0,2 s a teplota na 1°C.

Celý postup se opakuje na stejném cementovém lůžku a zaznamenají se nové hodnoty času a teploty a následně se ještě stanoví druhý vzorek téhož cementu podle stejného postupu. Měrný povrch [cm²/g] se následně vypočítá podle upravené rovnice (podmínka dodržení konstantní teploty):

Kde:

S měrný povrch cementu v cm².g^-1
K konstanta přístroje (K = 2,0674)
t doba poklesu kapaliny

Výsledkem je průměrná hodnota ze 2 (4) měření s přesností na 10 cm².g^-1

Obvyklá hodnota měrného povrchu u cementů se pohybuje v rozmezí 300-400 m²/kg

Stanovení pevnosti cementu

Pevnost je nejdůležitější vlastností. Zjišťuje se pevnost v tahu za ohybu na trámečcích 40 x 40 x 160 mm a pevnost v tlaku na jejich zlomcích ve stáří 28 dnů.

Příprava malty pro zkoušení cementu. Tato zkušební tělesa se zhotovují ze záměsi plastické malty obsahující:

• jeden hmotnostní díl cementu (450 ± 2g),
• tři hmotnostní díly normalizovaného písku CEN (3 x 450 g = 1350 ± 5 g),
• půl dílu vody (225 ± 1 g),
• (vodní součinitel voda/cement 0,50).

Nádoba na míchání a metla míchačky

Míchání malty. Do nádoby míchačky se vnese voda a cement a dbá se, aby nedošlo ke ztrátám vody nebo cementu. Ihned po styku vody a cementu se spustí míchání nízkou rychlostí a současně se zahájí odměřování času míchacích etap. ("nulový čas"). Po 30 sekundách míchání se v následujících 30 sekundách přidá písek. Poté se míchání přepne na vysokou rychlost a v míchání se pokračuje dalších 30 sekund. Míchání se zastaví na 90 sekund. Během prvních 30 sekund se pomocí stěrky setře malta, která ulpí na stěnách a spodní části nádoby a umístí se do jejich středu. V míchání se pokračuje dalších 60 sekund vysokou rychlostí. Laboratoř je vybavena automatickou míchačkou, která jednotlivé časové etapy provádí automaticky.

Zhotovení zkušebních těles. Do formy s nástavcem se po zapnutí vibračního stolku během 45 sekund plní maltou jednotlivé oddíly formy ve dvou vrstvách. Po naplnění formy se nechá forma vibrovat. Celková doba vibrace je 120 ± 1 s. Po sundání nástavce se zarovná povrch a přebytečná malta se setře.

Na formu se položí deska ze skla (plexisklo) a forma se umístí do vlhkého uložení (φ > 90 %). Zkoušky pevností se nejčastěji provádějí po: 24 hodin ± 15 minut / 48 hodin ± 30 minut / 72 hodin ± 45 minut / 7 dnů ± 2 hodiny / 28 dnů ± 8 hodin

Pevnost v tahu za ohybu

Pevnost v tahu za ohybu

Pevnost v tahu za ohybu, R_f, v [MPa] se vypočítá ze vztahu:

kde:

R_f - pevnost v tahu za ohybu, v [MPa]
b, h - strana čtvercového průřezu trámečku, v [mm]
F - zatížení vynaložené na střed trámečku při zlomení, v [N]
l - vzdálenost mezi podporami, v [mm]

Pevnost v tahu za ohybu se vyjádří průměrnou aritmetickou hodnotou ze tří jednotlivých výsledků sady tří trámečků, kdy každý výsledek je vyjádřen s přesností 0,1 MPa. Aritmetický průměr se vyjádří s přesností 0,1 MPa.

Pevnost v tahu za ohybu

Pevnost v tlaku

Zkouška se provádí na polovinách trámečků zlomených.

Pevnost v tlaku, R_c, v [MPa] se vypočítá ze vztahu:

kde:

R_c - pevnost v talku, v [MPa]
F_c - nejvyšší zatížení vynaložené při porušení, v [N]
A = 1600 - plocha pomocných destiček 40 x 40 mm, v [mm²]

Pevnost v tlaku se vyjádří průměrnou aritmetickou hodnotou ze šesti jednotlivých výsledků sady tří trámečků, kdy každý výsledek je vyjádřen s přesností 0,1 MPa. Odlišuje-li se jeden výsledek ze šesti o víc než ±10 % od jejich průměrné hodnoty vyřadí se a aritmetický průměr se vypočítá ze zbývajících pěti výsledků. Aritmetcký průměr se vyjádří s přesností 0,1 MPa.