Άσκηση 2 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΧΡΟΝΟΥ ΑΡΧΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΛΙΚΗΣ ΠΗΞΗΣ ΤΟΥ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ 21 Εισαγωγή αρχή της μεθόδου 22 Συσκευή Vicat 23 Κανονική συνεκτικότητα Πειραματική διαδικασία 24 Προσδιορισμός χρόνου πήξης τσιμέντου 25 Εργαστηριακή άσκηση 21 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΡΧΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ Η μέθοδος καθορίζει τον τρόπο προσδιορισμού της ποσότητας του νερού για την παρασκευή τσιμεντοπολτού κανονικής συνεκτικότητας, που χρησιμοποιείται για τις δοκιμασίες προσδιορισμού χρόνου αρχικής και τελικής πήξεως Ο χρόνος πήξης προσδιορίζεται με τη μέτρηση της διείσδυσης μίας βελόνας σε τσιμεντοπολτό κανονικής συνεκτικότητας, μέχρι μία συγκεκριμένη τιμή Ο τσιμεντοπολτός κανονικής συνεκτικότητας παρουσιάζει ορισμένη αντίσταση στη διείσδυση ενός προτύπου εμβόλου Η ποσότητα του νερού που απαιτείται για την παρασκευή ενός τέτοιου πολτού, υπολογίζεται με δοκιμαστικές διεισδύσεις σε πολτούς που έχουν παρασκευασθεί με διάφορα ποσοστά νερού Ο προσδιορισμός των χρόνων αρχικής και τελικής πήξης καθώς και η κανονική συνεκτικότητα του τσιμέντου προσδιορίζονται με τη συσκευή VICAT 22 ΣΥΣΚΕΥΗ VICAT Η συσκευή VICAT (Σχ 1), αποτελείται βασικά από ένα πλαίσιο που φέρει δύο δακτυλίους, μέσα στους οποίους κινείται κατακόρυφα και χωρίς τριβές χαλύβδινος κύλινδρος Στο άνω μέρος του κυλίνδρου προσαρμόζεται δίσκος, που μπορεί να δέχεται πρόσθετα βάρη, για τη διόρθωση του συνολικού βάρους του κυλίνδρου Στο κάτω άκρο του κυλίνδρου μπορούν να προσαρμόζονται το έμβολο κανονικής συνεκτικότητας και οι βελόνες VICAT Στον κύλινδρο είναι προσαρμοσμένος δείκτης, που κινείται μπροστά από κατακόρυφη κλίμακα, όπου γίνεται απευθείας ανάγνωση σε mm της απόστασης ανάμεσα στο κατώτερο άκρο του εμβόλου συνεκτικότητας ή της βελόνας VICAT και της πλάκας στήριξης του κολουροκωνικού δακτυλίου 1
Η συσκευή VICAT αποτελείται ειδικότερα από τα μέρη που περιγράφονται παρακάτω: 1 Έμβολο κανονικής συνεκτικότητας Είναι κατασκευασμένο από ανοξείδωτο λείο μέταλλο, σε μορφή κυλίνδρου που έχει ενεργό μήκος 50mm και διάμετρο 10 mm Η ολική μάζα του κινητού μέρους της συσκευής VICAT, δηλαδή ο κύλινδρος με το δίσκο, τα πιθανά πρόσθετα βάρη και το έμβολο κανονικής συνεκτικότητας είναι 300gr 2 Κολουροκωνική μήτρα Η μήτρα αυτή αποτελείται από ένα δακτύλιο και μία πλάκα στήριξης, πάνω στην οποία εδράζεται ο δακτύλιος με τη μεγαλύτερη βάση του Ο δακτύλιος είναι κατασκευασμένος από σκληρό ελαστικό με λεία την ε- σωτερική του επιφάνεια και έχει εσωτερικές διαμέτρους, της πάνω βάσης 70mm, της κάτω βάσης 80mm και ύψος 40mm Η πλάκα στήριξης είναι από γυαλί με παράλληλες, τέλεια επίπεδες έδρες, πάχους τουλάχιστον 2,5mm και τις άλλες διαστάσεις τέτοιες, ώστε να μπορεί να δέχεται με ευχέρεια τον κολουροκωνικό δακτύλιο 3 Βελόνα προσδιορισμού αρχής πήξης Είναι κατασκευασμένη από ανοξείδωτο λείο χάλυβα σε μορφή κυλίνδρου που έχει ενεργό μήκος 50mm και διάμετρο 1,13mm 2 (Σχ 1) 4 Βελόνα προσδιορισμού τέλους πήξης Είναι κατασκευασμένη όπως και η βελόνα προσδιορισμού αρχής πήξης με μόνη τη διαφορά ότι, στο κατώτερο μέρος της, είναι προσαρμοσμένος δακτύλιος για την εύκολη και σωστή παρατήρηση μικρών βυθίσεων της βελόνας Οι διαστάσεις, το ειδικό σχήμα και η θέση του δακτυλίου πάνω στη βελόνα φαίνονται στο Σχ 1 Η ολική μάζα του κινητού μέρους της συσκευής VICAT, δηλαδή ο κύλινδρος με το δίσκο, τα πιθανά πρόσθετα βάρη και η βελόνα προσδιορισμού αρχής ή τέλους πήξης πρέπει να είναι 300gr 5 Χώρος παρασκευής, δοκιμών και συντήρησης τσιμεντοπολτών Ο χώρος παρασκευής και δοκιμών των τσιμεντοπολτών πρέπει να έχει θερμοκρασία 18 22 ο C και σχετική υγρασία τουλάχιστον 65%, ενώ ο χώρος συντήρησης πρέπει να έχει θερμοκρασία 18-22 ο C και σχετική υγρασία τουλάχιστον 90% 2
23 ΚΑΝΟΝΙΚΗ ΣΥΝΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 1 Παρασκευή τσιμεντοπολτού Ζυγίζονται 500gr τσιμέντου και η πιθανή απαιτούμενη ποσότητα νερού (πχ 125gr) για την παρασκευή τσιμεντοπολτού κανονικής συνεκτικότητας Προστίθενται στο νερό τα 500gr τσιμέντο με προσοχή προς αποφυγή απωλειών νερού ή τσιμέντου σε χρόνο μεταξύ 5 και 10 sec Ο χρόνος στον οποίο ολοκληρώνεται η προσθήκη του τσιμέντου χαρακτηρίζεται σαν χρόνος μηδέν Το μίγμα ανακατεύεται σε αναμικτήρα με χαμηλή ταχύτητα για 90 sec H λειτουρργία του αναμικτήρα διακόπτεται για 15sec, κατά τη διάρκεια των οποίων ξήνεται με ελαστική ξήστρα, ο τσιμεντοπολτός που έχει κολλήσει στα τοιχώματα και τον πυθμένα και μεταφέρεται στη ζώνη ανάμιξης Συνεχίζεται η ανάμιξη του τσιμεντοπολτού με την υψηλή ταχύτητα για άλλα 90sec 2 Γέμισμα κολουροκωνικής μήτρας Ο φρέσκος τσιμεντοπλτός μεταφέρεται αμέσως στην κολουροκωνική μητρα, της οποίας η πλάκα στήριξης έχει λιπανθεί, η οποία γεμίζεται καλά χωρίς κρούση και δόνηση Αφαιρείται το περίσσευμα, ώστε να επιτυγχάνεται λεία επιφάνεια 3 Δοκιμή συνεκτικότητας Η συσκευή VICAT ρυθμίζεται, ώστε ο δείκτης να είναι στο μηδέν όταν το έμβολο κανονικής συνεκτικότητας ακουμπά στην πλάκα στήριξης της κολουροκωνικής μήτρας Η κολουροκωνική μήτρα γεμίζεται με τσιμεντοπολτό και τοποθετείται αμέσως στη συσκευή VICAT κάτω από το έμβολο, έτσι που ο άξονάς του να περνά από τα κέντρα των βάσεων της μήτρας Τα έμβολο αφήνεται να κατέβει και ακινητοποιείται όταν έλθει σε επαφή με την επιφάνεια του τσιμεντοπολτού Αφού περάσουν 5 min από τον χρόνο μηδέν, απελευθερώνεται γρήγορα το έμβολο και βυθίζεται στον τσιμεντοπολτό, χωρίς αρχική ταχύτητα ή επιτάχυνση, με την επίδραση μόνο του βάρους του κινητού μέρους της συσκευής VICAT (300 gr) Μετά από 30 sec διαβάζεται στην κλίμακα η απόσταση του κάτω άκρου του εμβόλου από την πλάκα στήριξης και καταγράφεται με την αντίστοιχη ποσότητα νερού στα 100 μέρη μάζας του τσιμέντου 4 Κανονικός τσιμεντοπολτός Είναι ο τσιμεντοπολτός που κατά τη δοκιμή συνεκτικότητας δίνει απόσταση εμβόλου πλάκας στήριξης 5 7 mm Η αντίστοιχη ποσότητα νερού στα 100 μέρη μάζας τσιμέντου, στρογγυλεμένη σε μισές μονάδες, είναι το νερό της κανονικής συνεκτικότητας Για την επιτυχία του κανονικού τσιμεντοπολτού παρασκευάζονται και δοκιμάζονται τσιμεντοπολτοί με διάφορες περιεκτικότητες σε νερό, σύμφωνα με την παραπάνω διαδικασία 3
24 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΧΡΟΝΟΥ ΠΗΞΗΣ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ Η μέθοδος περιγράφει τον τρόπο προσδιορισμού του χρόνου αρχής και τέλους πήξης τσιμέντου με τη συσκευή VICAT 1 Τρόπος εργασίας Οι κολουκορωνικές μήτρες γεμίζονται με κανονικό τσιμεντοπολτό και ισοπεδώνονται Οι γεμισμένες κολουκωρονικές μήτρες τοποθετούνται στο χώρο συντήρησης και διατηρούνται εκεί μέχρι τέλους της όλης δοκιμής 2 Προσδιορισμός αρχής πήξης Τοποθετείται στη συσκευή VICAT η βελόνα αρχής πήξης και ρυθμίζεται η συσκευή, ώστε ο δείκτης να είναι στο μηδέν, όταν η βελόνα ακουμπά την πλάκα στήριξης της κολουκορωνικής μήτρας Η γεμισμένη μήτρα μεταφέρεται στον κατάλληλο χρόνο στη συσκευή VICAT, κάτω από τη βελόνα αρχής πήξης, η οποία αφήνεται αργά να έλθει σε επαφή με την επιφάνεια του τσιμεντοπολτού, όπου ακινητοποιείται για μικρό χρονικό διάστημα Από τη θέση αυτή και χωρίς αρχική ταχύτητα ή επιτάχυνση, με την επίδραση μόνο του βάρους του κινητού μέρους της συσκευής VICAT (300gr), αφήνεται η βελόνα να κινηθεί κατακόρυφα στον τσιμεντοπολτό Μετά από 30 sec διαβάζεται στην κλίμακα και καταγράφεται, η απόσταση του κάτω άκρου της βελόνας από την πλάκα στήριξης Κατάγράφεται επίσης και ο αντίστοιχος χρόνος που πέρασε από το χρόνο μηδέν της παρασκευής του κανονικού τσιμεντοπολτού Αμέσως μετά τη δοκιμή καθαρίζεται η βελόνα VICAT Η παραπάνω διαδικασία επαναλαμβάνεται στην ίδια, γεμισμένη με τσιμεντοπολτό, μήτρα, σε θέσεις που απέχουν από τα τοιχώματα και προηγούμενες βυθίσεις, τουλάχιστον 10 mm Οι δοκιμές αυτές επαναλαμβάνονται σε μικρά χρονικά διαστήματα (πχ 10 min), που μικραίνουν όσο πλησιάζουν οι ενδείξεις αρχής πήξης Ο χρόνος που πέρασε από το χρόνο μηδέν της παρασκευής του κανονικού τσιμεντοπολτού μέχρι τη στιγμή της δοκιμής, που η απόσταση του κάτω άκρου της βελόνας από την πλάκα στήριξης είναι 4 6 mm, είναι ο χρόνος αρχής πήξης και καταγράφεται στρογγυλεμένος στο πλησιέστερο πεντάλεπτο 3 Προσδιορισμός τέλους πήξης Τοποθετείται στη συσκευή VICAT η βελόνα τέλους πήξης Μετά τη δοκιμη αρχής πήξης ο κολουκορωνικός δακτύλιος αναποδογυρίζεται Οι δοκιμές για το τέλος πήξης γίνονται στη νέα άνω επιφάνεια του τσιμεντοπολτού, και σε χρονικά διαστήματα σχετικά μεγάλα (πχ 30min), που μικραίνουν όσο ο έλεγχος πλησιάζει το τέλος πήξης Ο κολουκορωνικός δακτύλιος μεταφέρεται με τη βάση στήριξης στη συσκευή VICAT, κάτω από τη βελόνα τέλους πήξης Η βελόνα αφήνεται να κατέβει ελαφρά και να έλθει σε επαφή με την επιφάνεια του τσιμεντοπολτού Από τη θέση αυτή και χωρίς αρχική ταχύτητα ή επιτάχυνση, με την επίδραση μόνο του κινητού μέρους της συσκευής VICAT (300 gr), η βελόνα αφήνεται να βυθιστεί κατακόρυφα Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται μέχρι εκείνη τη δοκιμή που η βελόνα βυθίζεται μέσα στον τσιμεντοπολτό 0,5 mm από την επιφάνειά του Αυτό 4
είναι βέβαιο ότι έγινε, όταν για πρώτη φορά ο δακτύλιος δεν αφήνει σημάδι πάνω στην επιφάνεια του τσιμεντοπολτού Ο χρόνος που πέρασε από το χρόνο μηδέν της παρασκευής του κανονικού τσιμεντοπολτού, μέχρι τη στιγμή που η βελόνα βυθίζεται 0,5 mm από την επιφάνεια του τσιμεντοπολτού, είναι ο χρόνος τέλους πήξης και καταγράφεται στρογγυλεμένος στο πλησιέστερο δεκάλεπτο Σχ 1: Συσκευή VICAT και τα εξαρτήματά της (διαστάσεις σε mm) Η αρχή της πήξης γίνεται το ταχύτερο σε 1 ώρα και το τέλος το αργότερο σε 12 ώρες μετά την ανάμιξη του τσιμέντου με νερό Η αρχή της πήξης είναι σημαντική για τη δυνατότητα επεξεργασίας του τσιμεντοπολτού και διαρκεί στην πράξη 1-4 ώρες, ενώ το τέλος της πήξης 8-12 ώρες, ανάλογα με τη λεπτότητα άλεσης και τον τύπο του τσιμέντου, τη θερμότητα και την αναλογία ανάμιξης τσιμέντου και νερού Στο Σχήμα2 δίνονται οι χρόνοι αυτοί για διάφορα ποσοστά νερού 5
Σχ 2: Χρόνος πήξης του τσιμέντου για διάφορα ποσοστά νερού 25 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Χρόνος αρχικής πήξης είναι το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί από την ανάμειξη του τσιμέντου με το νερό μέχρι τη στιγμή που η πλαστική μάζα που σχηματίστηκε χάσει τις πλαστικές και συγκολλητικές της ιδιότητες Σύμφωνα με τον Κανονισμό Τσιμέντων ο χρόνος αρχικής πήξης, όταν ελέγχεται με την συσκευή Vicat, πρέπει να είναι όχι μικρότερος της μίας ώρας Όργανα και συσκευές - Συσκευή Vicat Αποτελείται από έμβολο που μπορεί να κινείται κατακόρυφα και στο κάτω μέρος του οποίου είναι προσαρμοσμένη η βελόνα αρχικής πήξης Το συνολικό βάρος του εμβόλου με την βελόνα είναι 300±1 g Στο έμβολο είναι προσαρμοσμένος δείκτης που κινείται εμπρός από κατακόρυφη αριθμημένη κλίμακα Στην κλίμακα αυτή γίνεται η απευθείας ανάγνωση της απόστασης της άκρης της βελόνας από την πλάκα στήριξης σε mm - Κολουροκωνική μήτρα Αποτελείται από κολουροκωνικό δακτύλιο από σκληρό ελαστικό και γυάλινη πλάκα στήριξης - Ζυγός Χρησιμοποιείται ζυγός που να δίνει ακρίβεια μεγαλύτερη του 0,5 % - Βελόνα αρχικής πήξης Είναι κατασκευασμένη από ανοξείδωτο χάλυβα Έχει μήκος 50 mm και διατομή 1 mm 2 6
Τρόπος εργασίας Ζυγίζονται 500 gr τσιμέντου Ζυγίζεται η απαιτούμενη ποσότητα νερού για την παρασκευή του κανονικού τσιμεντοπολτού Κανονικός τσιμεντοπολτός είναι εκείνος ο οποίος κατά την δοκιμή συνεκτικότητας δίνει απόσταση εμβόλου και πλάκας στήριξης 6 ± 1 mm Η δοκιμή συνεκτικότητας εκτελείται με την ίδια συσκευή με τη διαφορά όμως ότι χρησιμοποιείται έμβολο διατομής 10 mm 2 Σκοπός δε της δοκιμής αυτής είναι η εξεύρεση της απαιτούμενης ποσότητας νερού για την παρασκευή τσιμεντοπολτού κανονικής συνεκτικότητας Συνήθεις τιμές του νερού κανονικής συνεκτικότητας είναι 26 33% Προστίθενται στο νερό τα 500 gr τσιμέντου με προσοχή Ο χρόνος που τελειώνει η προσθήκη νερού χαρακτηρίζεται ως χρόνος μηδέν Αναμειγνύονται με προσοχή τα υλικά μέχρι να δώσουν ομοιογενή μάζα Γεμίζονται οι κολουροκωνικές μήτρες χωρίς κρούσεις ή δονήσεις και αφαιρείται τυχόν περίσσευμα με μυστρί Η πλάκα στήριξης για να μην κολλήσει ο τσιμεντοπολτός κατά την πήξη λιπαίνεται ελαφρώς Τοποθετούνται οι μήτρες στο χώρο συντήρησης (θερμοκρασίας 20 ± 1 C και σχετικής υγρασίας τουλάχιστον 90 %) Tα αποτελέσματα όλων των δοκιμών αναγράφονται στον παρακάτω πίνακα: Πείραμα 1 2 3 Βάρος τσιμέντου (g) Βάρος νερού (g) Απόσταση εμβόλουπλάκας(mm) Το νερό κανονικής συνεκτικότητας του κανονικού τσιμεντοπολτού εκφράζεται σε % κβ του ξηρού τσιμέντου στρογγυλεμένο σε μισές μονάδες Προσδιορισμός αρχικής πήξης Τοποθετούμε στη συσκευή τη βελόνα αρχικής πήξης και ρυθμίζουμε το δείκτη στην ένδειξη μηδέν όταν η βελόνα ακουμπά στην πλάκα στήριξης Μεταφέρουμε τη γεμισμένη μήτρα στη συσκευή και προσεκτικά κατεβάζουμε τη βελόνα έτσι που να έλθει σε επαφή με την επιφάνεια του τσιμεντοπολτού Αφήνεται η βελόνα να βυθιστεί με την επίδραση του βάρους της μόνο μέσα στον τσιμεντοπολτό 7
Μετά από 30 sec διαβάζουμε στην αριθμημένη κλίμακα την απόσταση της βελόνας από την πλάκα στήριξης, καταγράφοντας ταυτόχρονα το χρόνο που παρήλθε από την παρασκευή του κανονικού τσιμεντοπολτού Αφού καθαρίσουμε τη βελόνα της συσκευής επαναλαμβάνουμε τη δοκιμή σε θέσεις όμως που να απέχουν από τα τοιχώματα ή άλλα σημεία δοκιμών 1 cm Ο χρόνος που πέρασε από το χρόνο μηδέν της παρασκευής του τσιμεντοπολτού μέχρι τη στιγμή που η απόσταση της βελόνας από την πλάκα στήριξης είναι 5 ± 1 mm, είναι ο χρόνος αρχικής πήξης και καταγράφεται στρογγυλευμένος στο πλησιέστερο πεντάλεπτο Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μίξη με τον τσιμεντοπολτό CaCl 2 ως επιταχυντή της πήξης του τσιμέντου Η μέγιστη ποσότητα CaCl 2 που μπορεί να προστεθεί χωρίς βλαπτικές συνέπειες είναι το 3% του βάρους του τσιμέντου Για την έκφραση των αποτελεσμάτων συμπληρώνεται ο παρακάτω πίνακας: Βάρος τσιμέντου = 500g Βάρος νερού = Βάρος CaCl 2 (εφόσον προστεθεί) = (έως 3% του βάρους του τσιμέντου Εκτίμηση θερμοκρασίας ( κρύο, λίγο ζεστό, πολύ ζεστό, ) = Χρόνος (min) Απόσταση βελόνας πλάκας (mm) 30 40 45 Πρόχειρη δοκιμασία Για την πρόχειρη δοκιμασία παρασκευάζεται κανονικός τσιμεντοπολτός με ανάμιξη 100 g τσιμέντου και του κανονικού νερού, όπως και στην οριστική δοκιμασία Ο κανονικός τσιμεντοπολτός τοποθετείται πάνω σε γυάλινη πλάκα, την οποία κτυπάμε ελαφρά με το χέρι, ώστε να σχηματιστεί πλακούντας με διάμετρο 10 cm και μέγιστο πάχος 1,5 cm Προηγουμένως η γυάλινη πλάκα αλείφεται με λίπος, ώστε ο τσιμεντοπολτός να μην κολλάει και να απομακρύνεται εύκολα από αυτήν Μετά από 55 min αρχίζει ο έλεγχος με τη βύθιση συνηθισμένου μολυβιού με διάμετρο 3 mm στο τσιμεντοπολτό και σε σημεία, τα οποία απέχουν 1,5 cm από την περιφέρειά του 8
Η διαδικασία επαναλαμβάνεται κάθε 5 min Ο χρόνος έναρξης της πήξης είναι ο χρόνος, ο οποίος πέρασε από την παρασκευή του τσιμεντοπολτού μέχρι τη στιγμή, όπου, από τη βύθιση του μολυβιού στον τσιμεντοπολτό, αρχίζουν να δημιουργούνται ρωγμές και ρήγματα ακτινικά στην επιφάνεια του πλακούντα (Σχήμα 3) Σχήμα 3: Πρόχειρη δοκιμασία Μετά 3h από την παρασκευή του δοκιμίου χαράσσεται η επιφάνεια του πλακούντα με το νύχι, το οποίο αφήνει ίχνη Η διαδικασία χάραξης της επιφάνειας επαναλαμβάνεται κάθε 5 min Ο χρόνος λήξης της πήξης είναι ο χρόνος, ο οποίος πέρασε από την παρασκευή του τσιμεντοπολτού μέχρι τη στιγμή όπου ο τσιμεντοπολτός, καθώς χαράσσεται από το νύχι, εμφανίζει στην επιφάνεια του ανεπαίσθητη χαραγή Η πρόχειρη δοκιμασία γίνεται εύκολα και γρήγορα στο εργοτάξιο Όταν διαπιστωθεί ότι οι χρόνοι έναρξης και λήξης της πήξης του τσιμεντοπολτού είναι διαφορετικοί από εκείνους, τους οποίους προβλέπουν οι κανονισμοί, τότε το τσιμέντο αυτό είναι ακατάλληλο για χρήση και δεν έχει νόημα να γίνει η χρονοβόρα οριστική δοκιμασία Όταν με την πρόχειρη δοκιμασία οι προσδιοριζόμενοι χρόνοι είναι σύμφωνοι με τους προβλεπόμενους από τους κανονισμούς, τότε γίνεται και η οριστική δοκιμασία με τη βοήθεια της συσκευής Vicat, ώστε να προσδιοριστούν με ακρίβεια οι χρόνοι έναρξης και λήξης της πήξης του τσιμέντου Στην εικόνα που φαίνεται παρακάτω απεικονίζεται η ημιαυτόματη συσκευή VICAT που χρησιμοποιείται στο Εργαστήριο Τεχνολογίας Δομικών Υλικών: 9
Συσκευή VICAT 10