RU2757545C1 - Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси - Google Patents
Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757545C1 RU2757545C1 RU2021106851A RU2021106851A RU2757545C1 RU 2757545 C1 RU2757545 C1 RU 2757545C1 RU 2021106851 A RU2021106851 A RU 2021106851A RU 2021106851 A RU2021106851 A RU 2021106851A RU 2757545 C1 RU2757545 C1 RU 2757545C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- sand
- amount
- sand mixture
- indenter
- Prior art date
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 239000004576 sand Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007373 indentation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000035051 Malignant migrating focal seizures of infancy Diseases 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 208000012054 malignant migrating partial seizures of infancy Diseases 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/383—Concrete or cement
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области технологии строительства и может быть использовано для определения количества цемента в застывшей цементно-песчаной смеси. Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси заключается в нагружении поверхности изделия посредством сферического индентора двумя различными нагрузками на глубины остаточных отпечатков, составляющих 2-10% от диаметра индентора, измерении глубин остаточных отпечатков и расчете количества цемента по следующей зависимости:
где Ц – количество цемента в изделии из цементно-песчаной смеси (%), D – диаметр сферического индентора (мм), a и b – коэффициенты, зависящие от свойств цемента и песка, а g – коэффициент пластической контактной жесткости изделия из цементно-песчаной смеси (Н/мм), определяемый по формуле
где F1 и F2 – нагрузки на индентор (Н), h1 и h2 – глубины остаточных отпечатков (мм). Техническим результатом является высокоточное определение содержания цемента в изделиях из цементно-песчаных смесей, возможность контроля качества готовых строительных конструкций и изделий при их создании и эксплуатации. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области технологии строительства и может быть использовано для определения количества цемента в застывшей цементно-песчаной смеси при создании и эксплуатации строительных конструкций и изделий.
Состав цементно-песчаных смесей регламентирован ГОСТ 28013-98. «Растворы строительные. Общие технические условия» (с изменением № 1, ИУС 11-2002). Введ. 01.07.1999. Эти смеси используются, например, для кладки кирпича, для штукатурки или изготовления стяжек; при этом соотношение цемента и песка в них может существенно отличаться. Согласно ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний» (введ. 01.07.1986) предусмотрены различные испытания растворов строительных как в процессе изготовления, так и после затвердевания: определение подвижности, средней плотности, предела прочности и др.
Недостатком этих методов является то, что они только косвенно оценивают количество цемента в цементно-песчаной смеси. В то же время известно, что одним из существенных параметров, определяющим конечную надежность и прочность строительной конструкции, является количество цемента, содержащееся в строительном растворе.
Известен способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции (патент РФ 2513567, МПК E02D3/12, G01N27/22, Опубл. 20.04.2014), заключающийся в добавлении в закачиваемый в скважину цементный раствор порошкообразного индикатора - графита, тонкость помола которого не ниже тонкости помола цемента, в количестве 1…10% веса цемента, измерении электропроводности цементного раствора с указанной добавкой, измерении электропроводности выделяемой из скважины грунтоцементной пульпы и определении цемента в грунтоцементном материале конструкции как разности между количеством цемента в цементном растворе и количеством цемента в пульпе, рассчитанном по линейной зависимости величины электропроводности цемент содержащего раствора от количества цемента в растворе.
Недостатком этого способа является возможность определения количества цемента только в процессе заливки раствора, а также необходимость постоянного использования в цементном растворе порошкового графита, который не улучшает характеристики раствора и меняет его электропроводность, что не позволяет корректно использовать данный способ.
Таким образом, известные способы имеют низкий технический уровень, поскольку не позволяют оперативно и без разрушения определять количество цемента в строительном растворе после его затвердевания, то есть проводить контроль готовых изделий и конструкций.
В этой связи важнейшей задачей является разработка способа определения количества цемента в застывшем (затвердевшем) цементно-песчаном растворе, который позволял бы оперативно и без разрушения производить измерения на готовом изделии или конструкции для проведения расчета прочности сооружаемой конструкции, а также для проведения мониторинга в процессе эксплуатации.
Техническим результатом является определение содержания цемента в изделиях из цементно-песчаных смесей с высокой точностью и возможность контроля качества готовых строительных конструкций и изделий при их создании и эксплуатации.
Указанный технический результат достигается при использовании способа определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси, заключающемся в нагружении поверхности изделия посредством сферического индентора двумя различными нагрузками на глубины остаточных отпечатков, составляющих (2…10)% от диаметра индентора, измерении глубин остаточных отпечатков и расчете количества цемента по следующей зависимости:
где Ц – количество цемента в изделии из цементно-песчаной смеси (%),
D – диаметр сферического индентора (мм),
a и b – коэффициенты, зависящие от свойств цемента и песка,
а g – коэффициент пластической контактной жесткости изделия из цементно-песчаной смеси (Н/мм), определяемый по формуле:
где F1 и F2 –нагрузки на индентор (Н),
h1 и h2 –глубины остаточных отпечатков (мм).
Сущностью способа является то, что в процессе определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси само изделие сохраняет свою целостность, а количественные параметры, позволяющие определить процентное содержание цемента, получают посредством двукратного нагружения поверхности изделия сферическим индентором на глубины остаточных отпечатков, составляющих (2…10)% от его диаметра. Это позволяет с помощью выявленной количественной взаимосвязи между закономерностями протекания пластической контактной деформации материала из цементно-песчаной смеси и содержанием в её составе цемента установить точное значение последнего.
Коэффициенты a и b зависят от свойств цемента и песка и обеспечивают точность определения процентного содержания цемента в изделии из цементно-песчаной смеси благодаря учету свойств конкретного вида цемента и песка.
Предлагаемая новая зависимость (1) расчета процентного содержания цемента в изделии из цементно-песчаной смеси устанавливает взаимосвязи между всеми существенными параметрами, определяющими количество цемента: пластические свойства застывшего раствора из цементно-песчаной смеси (строительного раствора) при контактной деформации (от них зависит коэффициент пластической контактной жесткости материала изделия, однозначно определяемый глубинами остаточных отпечатков и соответствующих им контактных нагрузок), а также свойства используемого цемента и песка. Это позволяет оперативно с высокой точностью определять процентное содержание цемента в изделии из цементно-песчаной смеси без разрушения конструкции.
Способ определения количества цемента в цементно-песчаной смеси реализуется следующим образом.
Изделие, строительную конструкцию или затвердевший раствор из цементно-песчаной смеси (строительный раствор) нагружают посредством сферического индентора двумя последовательно прикладываемыми различными нагрузками с получением остаточных отпечатков с глубинами, составляющими (2…10)% от диаметра индентора. В качестве индентора используют стальной закаленный шарик (с твердостью по Виккерсу не менее HV 850 кгс/мм2). В качестве нагружающего устройства можно использовать как стационарные (Золоторевский, В.С. Механические свойства металлов/В.С. Золоторевский. - М.: МИСИС, 1998. – 400 с.), так и переносные твердомеры (Матюнин, В.М. Индентирование в диагностике механических свойств материалов/В.М. Матюнин. - М.: Издательский дом МЭИ, 2015 – 288 с.).
Для готовых крупногабаритных строений целесообразно использовать переносной вакуумный твердомер (Матлин, М.М. Контроль твердости крупногабаритных металлоизделий (обзор публикаций) / М.М. Матлин, В.А. Казанкин, Е.Н. Казанкина // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2020. - № 10. - C. 30-33.), в котором закрепление на контролируемой поверхности и создание рабочей нагрузки реализуют при помощи атмосферного давления.
Измеряют глубину остаточных отпечатков. Эту операцию можно выполнить с помощью индикатора часового типа (ценой деления 0,01 или 0,001 мм) или индуктивного датчика, установленных в индикаторной стойке.
Значения коэффициентов a и b зависят от свойств используемого в растворе цемента и песка, постоянны для данных свойств цемента и песка независимо от их соотношения в изделии/конструкции из цементно-песчаной смеси (строительного раствора) и могут быть определены по цементно-песчаной смеси любого заданного состава.
Пример. Проведена экспериментальная проверка предложенного способа.
Для экспериментального исследования были изготовлены образцы в виде плиток из цементно-песочной смеси с разными соотношениями цемента и песка:
– 1 часть цемента и 3 части песка - часто используется, например, для кладки кирпича, для штукатурки, для стяжек;
– 1 часть цемента и 2,5 части песка;
–1 часть цемента и 2 части песка - часто используется, например, для стяжек;
– 1 часть цемента и 1,5 части песка - часто используется, например, для кладки кирпича;
– 1 часть цемента и 1 часть песка;
– 2 части цемента и 1 часть песка.
Смеси при соотношении песка и цемента 5:1 и выше (так называемые тощие смеси) используются редко, поскольку медленно застывают и имеют склонность осыпаться со временем.
Для изготовления плиток из цементно-песочной смеси использовали цемент марки М500 [ГОСТ 31108-2020 Цементы общестроительные. Технические условия. Введ. 1.03.2021 (введен вместо ГОСТ 10178-85 и ГОСТ 31108-2016).] – значение коэффициента a=1675, и песок для строительных работ (ГОСТ 8736-2014. Песок для строительных работ. Технические условия. Введ.01.04.2015.) – значение коэффициента b=1,23.
Таким образом, в рассматриваемом случае формула (1) примет вид
В качестве индентора использовали стальной закаленный шарик диаметром 10 мм. Нагружение проводили с помощью пресса Бринелля.
Результаты экспериментальной проверки предложенного способа – сравнения фактического процента Цф содержания цемента в цементно-песчаных плитках со значениями Ц, определенными предлагаемым способом с использованием выражений (1) и (2) приведены в таблице.
Как видно из таблицы, при использовании предлагаемого способа погрешность определения содержания цемента в цементно-песчаных строительных смесях не превышает (3…7)% и имеет характер двухстороннего разброса.
В связи с этим предлагаемый способ позволяет с высокой точностью определять содержание цемента в цементно-песчаных строительных смесях без разрушения строительных сооружений, конструкций и других изделий из цементно-песчаных смесей, в том числе крупногабаритных и может быть использован для контроля качества строительства.
Таблица
| Фактическое количество цемента, использованное при изготовлении плитки Цф (%) | Контактные нагрузки, Н | Глубины остаточных отпечатков, мм | Коэффициент пластической контактной жесткости g (Н/мм) | Количество цемента, определенное предлагаемым способом Ц (%) | Погрешность |
||
| F1 | F2 | h1 | h2 | ||||
| 25,0 | 613 | 818 | 0,440 | 0,574 | 1539 | 24,4 | 2,4 |
| 28,6 | 613 | 818 | 0,325 | 0,434 | 1884 | 29,7 | -3,8 |
| 33,3 | 818 | 1643 | 0,320 | 0,680 | 2292 | 35,5 | -6,6 |
| 40,0 | 818 | 1643 | 0,290 | 0,585 | 2795 | 42,0 | -5,1 |
| 50,0 | 1643 | 3270 | 0,520 | 0,950 | 3768 | 52,7 | -5,4 |
| 66,7 | 1643 | 3270 | 0,310 | 0,670 | 4930 | 62,6 | 6,1 |
Результаты экспериментальной проверки свидетельствуют о пригодности предлагаемого способа для практического использования и подтверждают его высокую точность: погрешность определения содержания цемента в цементно-песчаных строительных смесях не превышает (3…7)% в широком диапазоне изменения процентного содержания цемента в цементно-песчаных строительных смесях.
Таким образом, способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси, заключающийся в нагружении поверхности изделия посредством сферического индентора двумя различными нагрузками на глубины остаточных отпечатков, составляющих (2…10)% от диаметра индентора, измерении глубин остаточных отпечатков и расчете количества цемента по заявленной формуле, обеспечивает определение содержания цемента в изделиях из цементно-песчаных смесей с высокой точностью и возможность контроля качества готовых строительных конструкций и изделий при их создании и эксплуатации.
Claims (9)
- Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси, заключающийся в нагружении поверхности изделия посредством сферического индентора двумя различными нагрузками на глубины остаточных отпечатков, составляющих 2-10% от диаметра индентора, измерении глубин остаточных отпечатков и расчете количества цемента по следующей зависимости:
- ,
- где Ц – количество цемента в изделии из цементно-песчаной смеси (%),
- D – диаметр сферического индентора (мм),
- a и b – коэффициенты, зависящие от свойств цемента и песка,
- а g – коэффициент пластической контактной жесткости изделия из цементно-песчаной смеси (Н/мм), определяемый по формуле
- ,
- где F1 и F2 –нагрузки на индентор (Н),
- h1 и h2 – глубины остаточных отпечатков (мм).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106851A RU2757545C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106851A RU2757545C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2757545C1 true RU2757545C1 (ru) | 2021-10-18 |
Family
ID=78286361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021106851A RU2757545C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2757545C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU617715A1 (ru) * | 1976-10-05 | 1978-07-30 | Казахский Филиал Государственного Всесоюзного Дорожного Научно-Исследовательского Института | Способ определени содержани цемента в цементогрунтовой смеси |
| RU2513567C1 (ru) * | 2012-11-01 | 2014-04-20 | Закрытое акционерное общество "Триада-Холдинг" | Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции |
| CN103969272A (zh) * | 2013-01-30 | 2014-08-06 | 中国建材检验认证集团股份有限公司 | X射线荧光分析测定水泥成分的方法及系统 |
| RU2633750C1 (ru) * | 2017-05-10 | 2017-10-17 | Дмитрий Алексеевич Гришко | Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией |
-
2021
- 2021-03-16 RU RU2021106851A patent/RU2757545C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU617715A1 (ru) * | 1976-10-05 | 1978-07-30 | Казахский Филиал Государственного Всесоюзного Дорожного Научно-Исследовательского Института | Способ определени содержани цемента в цементогрунтовой смеси |
| RU2513567C1 (ru) * | 2012-11-01 | 2014-04-20 | Закрытое акционерное общество "Триада-Холдинг" | Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции |
| CN103969272A (zh) * | 2013-01-30 | 2014-08-06 | 中国建材检验认证集团股份有限公司 | X射线荧光分析测定水泥成分的方法及系统 |
| RU2633750C1 (ru) * | 2017-05-10 | 2017-10-17 | Дмитрий Алексеевич Гришко | Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bonakdar et al. | Diffusivity and micro-hardness of blended cement materials exposed to external sulfate attack | |
| McGrath et al. | Re-evaluation of the AASHTO T259 90-day salt ponding test | |
| Wittmann et al. | Fracture energy and strain softening of concrete as determined by means of compact tension specimens | |
| Liu et al. | Water absorption, permeability, and resistance to chloride-ion penetration of lightweight aggregate concrete | |
| Brencich et al. | Calibration and reliability of the rebound (Schmidt) hammer test | |
| Enfedaque et al. | Analysis of fracture tests of glass fibre reinforced cement (GRC) using digital image correlation | |
| Haach et al. | Ultrasonic evaluation of mechanical properties of concretes produced with high early strength cement | |
| Maia et al. | Early-age creep deformation of a high strength self-compacting concrete | |
| Li et al. | Time-zero and deformational characteristics of high performance concrete with and without superabsorbent polymers at early ages | |
| Dos Santos et al. | Influence of coarse aggregate on concrete’s elasticity modulus | |
| RU2757545C1 (ru) | Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси | |
| Yang et al. | Influence of moisture conditions on freeze and thaw durability of Portland cement pervious concrete | |
| Soriano | The Influence of Citric Acid on Setting Time and Temperature Behavior of Calcium Sulfoaluminate-Belite Cement | |
| Liu et al. | Permeability of high-performance concrete incorporating presoaked lightweight aggregates for internal curing | |
| Katuwal | Correlation between concrete compressive strength and rebound number of river bed and crusher run coarse aggregate in Pokhara Valley | |
| Hu et al. | A time-variant model of chloride diffusion in prestressed concrete cylinder pipe (PCCP) considering the effects of curing age | |
| Shirzadi Javid et al. | The Comparison and introduction of plate test and electrical resistance methods of determining the setting time and thixotropy of self-consolidating concrete | |
| Maes et al. | Resistance of cracked concrete to chloride attack | |
| Villagrán Zaccardi et al. | Limitations of sorptivity and water permeability for the estimation of the chloride penetration rate in concrete regarding the accomplishment of prescriptive design for durability in the marine environment | |
| Kholmyansky et al. | On the hardness determination of fine grained concrete | |
| Ward et al. | Bond of 0.5 in. diameter strands cast in lightweight SCC | |
| Sanish et al. | Characterization of strength development of concrete using ultrasonic method | |
| Perdikaris et al. | Effect of size and compressive strength on the fracture energy of plain concrete | |
| Achrafi et al. | Monitoring chloride diffusion in BFS concrete using an Electrical Resistivity Tomography device | |
| Baftechi | Comparison of Mechanical Properties of Concretes under Various Curing Regimes |