Истинная плотность цемента: Плотность цемента истинная и насыпная, удельный вес

Содержание

Насыпная и истинная плотность цемента

Цемент применяется при различных видах отделочных, строительных, ремонтных работ. Используется он как сам по себе, так и как компонент различных смесей. При этом стоит учитывать плотность цемента, то есть отношение массы к объему. Данная величина непостоянная, со временем может изменяться. К тому же существуют два вида этого показателя: насыпная плотность и истинная.

Схема производства цемента.

Цемент представляет собой крохотные крупицы, между которыми находится воздух. Насыпная плотность зависит от того, насколько материал свежий или слежавшийся. В основном этот показатель варьируется от 1100 до 1600 кг/м3. В строительстве используют данную характеристику при приготовлении различных растворов.

Схема состава цементов.

Именно от насыпной плотности цемента в смеси зависит прочность затвердевшего раствора. Наиболее точным методом расчета считается следующий. В определенную емкость высыпают порцию цемента (к примеру 1 кг), при этом пропускают его через фильтр, чтобы отсеять крупные фракции. Затем измеряется его вес (без учета тары) и делится на объем. Исходя из полученной величины устанавливается нужное количество других составляющих смеси.

Но столь скрупулезные расчеты проводятся далеко не всегда. Как правило, в строительстве насыпная плотность принимается усредненной, равной 1300 кг/м3. Для истинной плотности цемента этот показатель всегда значительно выше. Иногда может равняться 3200 кг/м3. В данной характеристике учитывается лишь «чистый» вес, то есть «воздушной» составляющей здесь нет.

Цементы принято разделять на материалы:

  1. С пониженной плотностью, включающие в себя различные добавки: морозоустойчивые присадки, пластификаторы и другие. При расчетах принимается плотность не более 1200 кг/м3. Такой продукт более дешевый, но менее прочный.
  2. С повышенной, то есть не содержащие добавок (к примеру, портландцемент).

Факторы, влияющие на плотность продукции

Основным фактором, который влияет на плотность цемента, является дата изготовления. Для материала, который был только что произведен, данный показатель будет ниже, чем для того, который уже пару недель находится на складе. Объясняется это тем, что при изготовлении каждая из частичек продукта имеет статический заряд. Соответственно, они будут отталкиваться друг от друга. Поэтому возникает большое количество пустот, заполненных воздухом. Во время хранения или перевозки, наоборот, статический заряд снижается, а продукт — уплотняется.

http://ostroymaterialah.ru/youtu.be/Uu5hfcOLqfM

Зависит насыпная плотность цемента и от технологии производства, то есть от того, на сколько он измельчен, и от способа просушки материала в силосах. Марка, вид продукции и объемная поверхность частичек также немаловажные показатели.

Ассортимент цементов довольно широк: гидрофобный, глиноземный, пластифицированный и другие. Марка же свидетельствует о том, насколько твердым будет конечный продукт.

Условия хранения значительно способны влиять на характеристики продукта. Если материал находится в помещении с высокой влажностью, то воздух в пустотах будет вытесняться влагой, а ее вес значительно выше. К тому же при таком хранении он может потерять свои прочностные качества и будет непригоден для использования в строительстве.

Статьи по теме

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 плотность измеряется, когда материал находится в рыхлом состоянии. Она составляет 1100 – 1600 кг/куб. метр (1600 кг/куб.метр для уплотненного состояния).

Насыпная плотность цемента 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 М400 зависит 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 цемент применяют 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.

Средняя плотность цементного камня с добавками в портландцемент глинитов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 666.9.046

РАХИМОВ Р. З. РАХИМОВА Н. Р ГАЙФУЛЛИН А. Р.

Рахимов

Равиль

Зуфарович

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РААСН, зав. кафедрой «Строительные материалы» КазГАСУ

e-mail: [email protected]

Рахимова

Наиля

Равильевна

доктор технических наук, профессор кафедры «Строительные материалы» КазГАСУ

e-mail: [email protected]

Гайфуллин

Альберт

Ринатович

кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Строительные материалы» КазГАСУ

e-mail: [email protected]

Средняя плотность цементного камня с добавками в портландцемент глинитов

Приведены результаты сравнительных исследований влияния добавок в портландцемент прокаленных и молотых полиминеральных глин и высококачественного метакаолина на среднюю плотность цементного камня. Показано, что на основе термоактивированных и молотых распространенных полиминеральных глин могут быть получены глиниты, добавки которых в портландцемент имеют среднюю плотность цементного камня выше, чем цементный камень с аналогичными по содержанию добавками метакаолина.

Ключевые слова: глина, глинит, прокаливание, помол, минеральный состав, портландцемент, добавка, цементный камень, плотность.

RAKHMOV R. Z., RAKHIMOVA N. R., GAIFULLIN A. R.

DENSITY OF HARDENED PORTLAND CEMENT PASTE INCORPORATED WITH GLINITES

The results of comparative studies of the effect of additives in Portland cement of calcined and milled multimineral clays and high-quality metakaolin on the density of hardened Portland cement paste are presented in this paper. It is stated that glinites based on calcined and ground widespread provides greater compaction of the hardened Portland cement paste than that of similar additioves of metakaolin.

Keywords: clay, glint, calcination, grinding, mineral composition, Portland cement, additive, cement stone density.

Введение в портландцемент тонкозернистых минеральных добавок природного и техногенного происхождения с целью повышения показателей его физико-технических свойств и частичной замены ими клинкера является одним из эффективных направлений обеспечения устойчивого развития в части ресурсо- и энергосбережения и защиты окружающей среды от загрязнений [1, 2]. В настоящее время известен широкий перечень применяемых разновидностей минеральных добавок. Очевидно, что потребность в объемах и разновидностях минеральных добавок не будет снижаться и в будущем. Наиболее известные из них — доменный шлак и зола — доступны не во всех странах и регионах, поэтому большее применение минеральных добавок может быть достигнуто за счет использования натуральных пуццоланов и активированных глин [3]. Обожжен-

ные глины в различных видах применяются в качестве минеральных добавок с древних времен до настоящего времени в известковые и цементные композиты [4, 5]. Глина — повсеместно распространенное, доступное и дешевое сырье для получения пуццоланов. Термически активированные глины классифицируются как искусственные пуццоланы европейским стандартом БЫ 197-1-2000. Глинит получают измельчением прокаленных глин при температурах 600-800 °С [4, 6].

В последние десятилетия определенное применение в качестве эффективной активной минеральной добавки для повышения показателей физико-технических свойств цементных композитов получила одна из разновидностей глинитов — метакаолин (МК) [7-10]. МК получают термоактивированием мономинеральных каолиновых глин с высоким содержанием каолинита [7, 10]. Однако

широкому распространению производства и применения МК препятствует ограниченность месторождений и запасов каолиновых глин, в том числе и в России. Этим обстоятельством объясняется проведение в последние десятилетия в ряде стран исследований пуццоланической активности прокаленных глинистых минералов помимо каолинита [11] и возможности получения пуццолано-вых добавок из повсеместно распространенных глин с различным содержанием каолинита или полным его отсутствием [12-14].

Бетон с добавками МК стал применяться в ряде стран с середины 1990-х гг. при строительстве плотин, мостов, градирен [3, 7] — в сооружениях, где бетон подвержен систематическому воздействию воды и цементный камень которого должен иметь повышенную плотность. В связи с этим целесообразными являются исследования влияния добавок глинитов на основе полиминеральных глин на плотность цементного камня. Ниже приведены сравнительные результаты исследований влияния добавок в портландцемент прокаленных и молотых полиминеральных глин и высококачественного МК на среднюю плотность цементного камня.

Материалы и методы исследования 1 Материалы для исследования

а) Для получения глинитов были использованы полиминеральные глины различного химического и минерального составов по названиям месторождений: Ново-Орская (НОГ) в Оренбургской области; Нижне-Увельская (НУГ) в Челябинской области; Арская (АГ), Сарай-Чекурчинская (СЧГ) и Кощаковская (КГ) в Республике Татарстан.

В Таблицах 1 и 2 приведены химический и минеральный составы принятых при исследовании глин.

б) Метакаолин ВМК, производство ООО «Синерго» (Магнитогорск) (ТУ 572901-001-65767184-2010). Химический состав метакаолина, в %: 8Ю2 — 51,4; А1203 > 42,0; Fe203 — 0,8; Н20 < 0,5; п.п.п. < 1,0. Удельная поверхность — 1 200 м2/ кг.

в) Портландцемент. Для определения пуццоланической активности глинистых термоактивированных наполнителей использовался портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н (ПЦ500 Д-0-Н). Химический состав цемента, масс. %: СаО — 63,0; ЭЮ2 — 20,5; А1203 — 4,5; Бе203 — 4,5; 803 — 3,0. Минералогический состав цемента: С38 — 67,0; С23 — 11,0; С3А — 4,0; С3АБ — 15,0. Показатели портландцемента: удельная поверхность — 345 см2 / г (по цементу), насыпная плотность — 1 000 г/л, нормальная густота — 26%, начало схватывания — 2 ч 50 мин, конец схватывания — 4 ч 10 мин.

2 Методы исследований

а) Термоактивация глин. Для каждой глины характерна своя оптимальная температура обжига, выше и ниже которой активность продукта падает [4]. Известно утверждение, что чем ниже температура обжига, тем выше активность глинистых материалов, так как при повышенных температурах диффузионный процесс приводит к их рекристаллизации [15].

Переход в активную форму у отдельных глинистых минералов начинается с 320-400 °С и продолжается до 800 °С [6, 16]. В связи с этим исследовалось влияние на свойства цементного камня добавок глинитов, полученных обжигом глин при температурах 400 °С, 600 °С и 800 °С.

Скорость подогрева составляла соответственно 1,7; 2,5 и 3,3 °С в минуту до температуры изотермической выдержки, которая составила 3 ч.

Таблица 1. Химический состав принятых при исследовании глин*

№ п/п Разновидность глин н2° Содержание в % на абсолютную сухую навеску

SiO2 TiO2 Al2O3 MnO CaO MgO Na2O K2O P O SO3/S ппп Сумма

1 НОГ 0.81 69.18 1.36 19.55 1.32 0.01 0.20 0.42 <0.3 0.92 0.10 <0.05 6.63 99.69

2 НУГ 0.66 66.79 0.98 20.71 1.63 0.04 0.62 0.41 <0.3 0.65 0.08 0.13 7.70 99.73

3 АГ 1.05 73.65 1.47 15.37 2.23 0.01 0.28 0.50 <0.3 0.55 <0.03 <0.05 5.63 99.67

4 СЧГ 3.41 68.52 0.86 13.42 6.18 0.10 1.33 1.66 1.20 1.82 0.09 <0.05 4.62 99.80

5 КГ 4.14 64.50 0.88 13.96 7.30 0.10 2.16 2.18 0.98 1.97 0.11 <0.05 5.66 99.80

* Количественный химический состав глин определялся с использованием АЯ1_ ОРТУМХ — спектрометра.

Таблица 2. Минеральный состав принятых при исследовании глин*

№ п/п Разновидность глин Минеральный состав в %

Кварц Каолинит Иллит Слюда Ортоклаз Плагиоклаз Смешанно-слоистый глинистый минерал Хлорит

1 НОГ 41 51 8 — — — — —

2 НУГ 33 62 — 4 — 1 — —

3 АГ 47 40 13 — — — — —

4 СЧГ 28 — — 10 7 8 40 4

5 КГ 34 — 5 14 40 1

* В структуре иллита до 10 % разбухающих слоев; смешанно-слойный разбухающий минерал имеет состав смешанно-слоистый с содержанием неразбухающих слоев в СЧГ до 40 %о, в КГ до 20 %о; расчет приведен на 100 %о кристаллической фазы без учета возможного содержания рентгеноаморфной составляющей. РФА глин проведен с использованием дифрактометра D8 Advance фирмы Bruker.

б) Прокаленные глины подвергались помолу в лабораторной мельнице МПЛ-1 до удельной поверхности 250, 500 и 800 м2/кг.

в) Влияние добавок глинитов в портландцемент на коэффициент размягчения цементного камня определялось по результатам испытаний образцов размерами 2 х 2 х 2 см. Образцы изготавливались из теста нормальной густоты, которая у бездобавочного цемента составила 26%, с 5% добавок глинитов — 27%, с 10% добавок глинитов — 27,5% исследованных разновидностей глин, с различными температурами обжига и тонкостью помола. Глиниты вводились в портландцемент в количестве 5, 10, 15 и 20% по массе.

Образцы выдерживались в течение 24 ч в нормальных условиях, а затем подвергались термообработке в пропарочной камере по режиму: 4 ч подогрев до 85 °С, изотермическая выдержка 6 ч, 3 ч охлаждение до 3540 °С.

Результаты исследований и их анализ

В зависимости от содержания в процентах по массе МК средняя плотность цементного камня составила в кг/м3 соответственно: 0% — 2 270; 5% — 2 298; 10% — 2 239; 15% — 2 134; 20% — 2 121.

В Таблицах 3-5 приведены результаты исследований изменения средней плотности цементного камня

Таблица 3. Средняя плотность цементного камня с добавками прокаленных и молотых до удельной поверхности 250 м2/кг глин

№ п/п %, добавки т, -О прокаливания С добавками прокаленных глин

НОГ НУГ АГ СЧГ КГ

1 3 5 6 7 8 9 10

Средняя плотность/% изменения средней плотности по сравнению со средней плотностью бездобавочного цементного камня

1 — — 2270 2270 2270 2270 2270

2 5 400 2255/ -1 2234/-2 2281/+0 2340/+3 2242/-1

3 10 2222/-2 2231/-2 2281/+0 2335/+3 2221/-2

4 15 2185/-4 2222/-2 2231/-2 2318/+2 2202/-3

5 20 2111/-7 2178/-0 2181/-4 2298/+1 2181/-4

6 5 600 2325/+2 2259/-0 2300/+1 2295/+1 2281/+1

7 10 2312/+2 2264/-0 2300/+1 2290/+1 2272/+0

8 15 2251/-1 2266/-0 2250/-1 2260/-0 2241/-1

9 20 2175/-4 2177/-4 2195-3/ 2220/-2 2211/-3

10 5 800 2269/-0 2222/-2 2265/+0 2320/+2 2232/-2

11 10 2245/-1 2200/-3 2256/-0 2315/+2 2208/-3

12 15 2200/-3 2178/-4 2210/-3 2290/+1 2189/-4

13 20 2132/-6 2178/-4 2154/-5 2260/-0 2179/-4

№ п/п %, добавки т, °О прокаливания С добавками прокаленных глин

НОГ НУГ АГ СЧГ КГ

1 3 5 6 7 8 9 10

Средняя плотность/ % изменения средней плотности по сравнению со средней плотностью бездобавочного цементного камня

1 — — 2270 2270 2270 2270 2270

2 5 400 2180/-4 2202/-3 2260/-0 2255/-0 2259/-0

3 10 2175/-4 2201/-3 2243/-1 2246/-1 2223/-2

4 15 2170/-4 2195/-3 2226/-2 2232/-2 2189/-4

5 20 2165/-5 2195/-3 2209/-3 2212/-3 2159/-5

6 5 600 2250/-1 2235/-2 2295/+1 2316/+2 2273/+0

7 10 2245/-1 2195/-3 2293/+1 2315/+2 2239/-1

8 15 2222/-2 2165/-5 2290/+1 2274/+0 2206/-3

9 20 2200/-3 2109/-7 2283/+0 2239/-1 2169/-4

10 5 800 2265/-0 2251/-1 2270/+0 2355/+4 2296/+1

11 10 2260/-0 2223/-2 2260/-0 2351/+4 2292/+1

12 15 2245/-1 2178/-4 2250/-1 2314/+2 2286/+1

13 20 2225/-2 2143/-6 2244/-1 2286/+1 2273/+0

Таблица 4. Средняя плотность цементного камня с добавками прокаленных и молотых до удельной поверхности 500 м2/кг глин

Таблица 5. Средняя плотность цементного камня с добавками прокаленных и молотых до удельной поверхности 800 м2/кг глин

№ п/ п %, добавки т, -О прокаливания С добавками прокаленных глин

НОГ НУГ АГ СЧГ КГ

1 3 5 6 7 8 9 10

Средняя плотность/% изменения средней плотности по сравнению со средней плотностью бездобавочного цементного камня

1 — — 2270 2270 2270 2270 2270

2 5 400 2235/-2 2241/-1 2273/+0 2272/+0 2206/-3

3 10 2226/-2 2241/-1 2268/-0 2273/+0 2182/-4

4 15 2210/-3 2235/-2 2254/-1 2281/+0 2173/-4

5 20 2200/-3 2232/-2 2250/-1 2292/+1 2161/-5

6 5 600 2255/-1 2347/+3 2265/-0 2261/-0 2263/-0

7 10 2255/-1 2348/+3 2243/-1 2255/-1 2256/-1

8 15 2250/-1 2302/+1 2223/-2 2254/-1 2251/-1

9 20 2235/-2 2235/-2 2209/-3 2253/-1 2248/-1

10 5 800 2286/+1 2251/-1 2260/-0 2275/+0 2232/-2

11 10 2278/+0 2244/-1 2230/-2 2298/+1 2211/-3

12 15 2270/+0 2216/-2 2200/-3 2321/+2 2211/-3

13 20 2250/-1 2156/-1 2180/-4 2333/+3 2209/-3

в зависимости от содержания добавок, прокаленных при температурах 400 °С, 600 °С и 800 °С, и молотых до удельной поверхности 250, 500 и 800 м2 /кг глин, отличающихся по химическому и минеральному составам.

Анализ приведенных в Таблицах 3-5 данных исследований позволяет сделать следующие выводы о влиянии добавок в портландцемент прокаленных и молотых глин приведенных выше минерального и химического составов на среднюю плотность цементного камня в сравнении с влиянием на него аналогичного содержания добавок высококачественного МК. Около 80% из 108 разновидностей по содержанию от 5 до 20 % добавок в портландцемент глинитов, полученных при прокаливании при различных температурах и помоле до различной дисперсности минеральных глин НОГ, НУГ, КГ, приводят к уменьшению средней плотности цементного камня на 1-7% по сравнению со средней плотностью бездобавочного и с добавками МК цементного камня. Аналогичные по содержанию добавки глинитов АГ и СЧГ в портландцемент приводят к снижению средней плотности цементного камня по сравнению с бездобавочным соответственно у 50 и 19,2% образцов, а по сравнению с цементным камнем с добавками МК соответственно у 58 и 27% образцов.

Добавки 5% глинитов рассмотренных в работе разновидностей полиминеральных глин у 30,5%

образцов не изменяют среднюю плотность, у 39% — снижают ее на 1-4% и у 17,7% повысили ее на 1-3%.

МК повышают до 1,23% среднюю плотность цементного камня при содержании добавки 5%. При повышении содержания добавки от 10 до 20% средняя плотность его снижается на 1,37-6,5%.

В отличие от добавок от 10 до 20 % аналогичного по содержанию МК добавки глинитов всех принятых при исследованиях полиминеральных глин 10-ти разновидностей не повлияли на среднюю плотность цементного камня, 12,7% повысили ее на 1-4%, а 27,1% привели к показателю средней плотности выше, чем у цементного камня с добавками МК. Наибольшее влияние в части обеспечения повышения средней плотности на 1-4% цементного камня оказали добавки более 40% разновидностей по температуре прокаливания и дисперсности глинитов на основе, не содержащей каолинит глины СЧГ.

Заключение

В последние десятилетия определенное применение в качестве активной минеральной добавки в портландцемент получила одна из разновидностей глинитов — мета-каолин. Однако широкому распространению производства и применения его препятствует ограниченность месторождений и запасов сырьевой базы мономинеральных каолиновых глин. В связи с этим в ряде стран в последнее время активно прово-

дятся исследования возможностей получения эффективных искусственных пуццоланов из повсеместно распространенных полиминеральных глин с различным содержанием каолинита.

В настоящей статье приведены результаты исследований в этом направлении в части сравнения влияния добавок в портландцемент глинитов на основе полиминеральных глин и высококачественного метакаолина на среднюю плотность цементного камня, которые позволяют сделать следующие выводы:

1 Цементный камень с добавками от 5 до 20 % в портландцемент отдельных глинитов на основе полиминеральных глин, полученных прокаливанием при температурах от 400 до 800 °С и молотых до тонкости от 250 до 800 м2 /кг, имеет среднюю плотность выше, чем бездобавочный и с добавками метакаолина.

2 К таким относятся также глини-ты, полученные термоактивацией полиминеральной глины, полностью не содержащей каолинит.

3 Продолжение и расширение исследований в предпринятом в статье направлении может обеспечить создание научно-экспериментального обоснования организации производства и применения эффективных искусственных пуццоланов на основе распространенных местных полиминеральных глин во многих регионах.

Список использованной литературы

1 Ramachandran V. S. (ed) Concrete Admixtures Handbook — Properties. Science and Technology, 2nd ed. William Andrew Publishing. New York, 1999. 964 р.

2 Рахимов Р. З., Рахимова Н. Р. Строительство и минеральные вяжущие прошлого, настоящего и будущего // Строительные материалы. 2013. № 1. С. 124-128.

3 Scrivener K. L., Nonut A. Hydratation of cementations materials, present and future // Cement and concrete research. 2011. № 41. Р. 651-665.

4 Волженский А. В., Буров Ю. С., Колокольников В. С. Минеральные вяжущие вещества, технология и свойства : учебник. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Стройиздат, 1979. 480 с.

5 Рахимов Р. З., Халиуллин М. И., Гайфуллин А. Р., Стоянов О. В. Керамзитовая пыль как активная минеральная добавка в минеральные вяжущие — состав и пуццо-лановые свойства // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 19. С. 57-61.

6 Глинит-цемент : сб. статей ВНИИЦ / под ред. В. И. Аксенова. Вып. 11. М. ; Л. : Гл. ред. строит. лит., 1935. 171 с.

7 Брыков А. С. Метакаолин // Цемент и его применение. 2012. № 7-8. С. 36-41.

8 Advanced Concrete Technology Constituent Materials // Eds J. Newnan, B. S. Chio, Elsevier: 2003. 280 р.

9 Concrete Costruction Engineering Handbook / Ed. By E. G. Nawy. CRC Press: 2008. 1586 р.

10 Siddigye R., Klaus I. Influence of metakaolin on the properties of mortar and concrete // Applied Clay Science. 2009. Vol. 43. № 3-4. P. 392-400.

11 Fernandez R., Martirena F., Scrivener K. L. The origin of the pozzolanic activity of calcined clay minerals: A comparison between Kaolinite, illite and montmorillonite // Cement and Concrete Research. 2001. 41 (1). Р. 113-122.

12 He C., Osbaeck B., Makovicky E. Pozzolanic reactions of six principal clay minirals: Activation, reactivity assessments and technological effects // Cement and Concrete Research. 1995. № 25. Р. 1961.

13 Ambroise J., Murat M., Pera J. Hydration reactions and Hardening of Calcined and Related Minerals:

Extension of the Research and General Conclusions // Cement and Concrete Research. 1985. № 15. Р. 261.

14 Castello L. R., Hernandes H.J. F., Scrivener K. L., Antonic M. Evolution of calcined clay soils as supplementary cementitious materials // Proceedings of a XII International Congress of the chemistry of cement. Madrid : Instituto de Ciencias de la Construction «Eduardo torroja», 2011. Р. 117.

15 Канаев В. К. Новая технология строительной керамики. М. : Стройиздат, 1990. 264 с.

16 Langier-Kazniarowa A. Termogramy mineralow ilastych. Warchawa, 1967. 316 p.

Как определить плотность, объем цементной смеси

14.12.2016

Говоря о массе цемента, зачастую покупатель подразумевает насыпную плотность (НП) материала. Последняя в том числе зависит и от того, как давно изготовили цемент. К примеру, свежего цемента в 1 м3 помещается от 1100 до 1300 кг, тогда как слежавшегося – 1400-1700 кг в 1 куб. м. Существует так называемая усредненная НП, ровняется 1300 кг на м3. Истинная же плотность цемента больше насыпной и составляет порядка 3100 кг на куб. м. Значения имеют такой существенный разброс, поскольку цемент – это зерна цементного порошка и воздух между ними. Воздушные пустоты не исчезают даже после длительного хранения материала, половина плотности приходится на воздух.

Наиболее ценные подобные вычисления во время производства сухих строительных смесей, того же пескобетона. Также, имея представление об объеме цемента, легче понять, сколько понадобится мешков данного стройматериала для заданного объема раствора, бетона.

Как добиться максимальной плотности

Оптимальный состав заполнителей дает возможность максимально избавиться от воздуха в смеси. Для этого используется песок различного размера. Максимальный объем несложно заполнить крупными зернами, далее между ними помещаются гранулы среднего размера. Поверх засыпаются мелкие зерна, которые заполняют небольшие свободные пространства. Таким образом строители добиваются структуры с максимально возможной плотностью.

Зависимость плотности от марки цемента

Стройматериалы есть с повышенной и пониженной плотностью. Портландцемент относится к первой группе, поскольку в его состав не входят различные добавки – характеристика материалов с повышенной плотностью. Снижают последнюю пластификаторы, морозоустойчивые присадки. Пористые материалы, среди них и шлакопортландцемент, обладают меньшей плотностью, но в то же время их приобретение обойдется значительно дешевле, чем более плотных вариантов.

Зная о следующих данных, можно максимально точно определить плотность цемента:

  • Дата изготовления. «Свежий» материал менее плотный. При транспортировке происходит уплотнение цемента, и показатель с 1100 кг на м3 возрастает до 1550 кг на куб. м.
  • Степень измельчения цемента (технология производства). Если знать, насколько мелко измельчен песок, также можно сделать выводы о пустотах, их количестве и величине. Покупая стройматериал, практически невозможно узнать о степени измельчения, поэтому всегда берется средний показатель плотности в 1300 кг на м3.
  • Вид продукции, ее марка. Производители предлагают глиноземный, пластифицированный и гидрофобный материал, который отличается маркой. Но нельзя с уверенностью утверждать, что плотность материала определяет марку, хоть прочность конечного продукта и зависит от марки.
  • Условия для хранения. Влажная среда в местах хранения делает цемент более тяжелым, вытесняя при этом воздух и заполняя пустоты влагой.

Выбирая цемент, нужно смотреть в первую очередь на дату изготовления, узнать у продавца про условия хранения стройматериала, если есть образец, то изучить степень измельчения. Покупая высокую марку, вы автоматически получаете более прочный материал.

Строительные материалы. Основные понятия

ЧАСТЬ 1.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов.


Механические свойства строительных материалов

В строительстве при возведении зданий и сооружений применяются различные строительные материалы и изделия из них. Основными строительными материалами в промышленном и гражданском строительстве являются цемент, бетон, кирпич, камень, дерево, известь, песок, черные металлы, стекло, кровельные материалы, пластик и другие.

В настоящее время строительная индустрия развивается в направлении создания теплосберегающих строительных материалов. Наиболее перспективными энергосберегающими материалами считаются ячеистые бетоны и бетоны на легких заполнителях.

Материалы, которые не требуют дальних перевозок, добываются или вырабатываются вблизи района строительства, называются местными строительными материалами. К таким материалам обычно относятся песок, гравий, щебень, известь и т. д.

Источником производства строительных материалов служат природные ресурсы страны, которые в качестве строительных материалов могут использоваться в природном состоянии (камень, песок, древесина) или в виде сырья, перерабатываемого на предприятиях промышленности строительных материалов (полистирол, керамзит).

При изучении строительных материалов их можно классифицировать на такие виды: природные каменные материалы, вяжущие материалы, строительные растворы, бетоны и бетонные изделия, железобетонные изделия, искусственные каменные материалы, лесные материалы, металлы, синтетические материалы и т. д.

Все строительные материалы имеют ряд общих свойств, но качественные показатели этих свойств различны.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов

Данную группу свойств составляют, во-первых, параметры физического состояния материалов и, во-вторых, свойства, определяющие отношение материалов к различным физическим процессам. К первым относят плотность и пористость материала, степень измельчения порошков, ко вторым — гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, водопроницаемость, водостойкость, морозостойкость), теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение) и некоторые другие. Технические требования на строительные материалы приведены в Строительных нормах и правилах (СНиП).

Истинной плотностью, puназывается масса единицы объема материала, взятого в плотном состоянии. Для определения удельного веса необходимо вес сухого материала разделить на объем, занимаемый его веществом, не считая пор. Вычисляется она по формуле:

p

u=m/Va

где m — масса материала, Va — объем материала в плотном состоянии.

Истинная плотность каждого материала — постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры.

Истинная плотность гранита 2,9 г/см3, стали — 7,85 г/см3, древесины — в среднем 1,6 г/см3. Так как большинство строительных материалов являются пористыми, то истинная плотность имеет для их оценки вспомогательное значение. Чаще пользуются другой характеристикой — средней плотностью.

Средней плотностью, pc называется масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и содержащейся в них влагой. Средняя плотность пористого материала, как правило,  меньше истинной. Отдельные материалы, такие как сталь, стекло, битум, а также жидкие, имеют практически одинаковые истинную и среднюю плотности. Среднюю плотность вычисляют по формуле:

Средняя плотность ячеистого бетона (пенобетона) находится в пределах от 300 кг/м3 до 1200 кг/м3 (ГОСТ 25485 — 89), а полистиролбетона от 150 кг/м3 до 600 кг/м3 (ГОСТ Р 51263 — 99). Изделия (блоки) из этих строительных материалов легки в обращении (штабелировании, транспортировке, кладке).

p

c=m/Ve

где m — масса материала, Ve — объем материала.

Среднюю плотность сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.

Эту характеристику необходимо знать при расчетах прочности конструкций с учетом их собственного веса, а также для выбора транспортных средств при перевозках строительных материалов.

Относительная плотность, d — отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4оС, имеющая плотность 1000 кг/м3.

Пористостью, П называется отношение объема пор к общему объему материала. Пористость вычисляется по формуле

Современные энергосберегающие строительные материалы обладают высокими показателями пористости (до 95%) и, соответственно, низкой теплопроводностью. Это связано с тем, что воздух имеет наименьшую теплопроводность.

П=(1 — p

c/pu)*100

где pc, pu — средняя и истинная плотности материала.

Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах, начиная от 0 (сталь, стекло) до 95% (пенобетон).

Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость). Истинная, средняя плотности и пористость материалов — взаимосвязанные величины. От них зависят прочность, теплопроводность, морозостойкость и другие свойства материалов. Примерные значения их для наиболее распространенных материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Наименование
Плотность, кг/м3Пористость, %Теплопроводность,
Вт / (м * оС)
истиннаясредняя
Гранит 2700 2500 7,4 2,8
Вулканический туф 2700 1400 52 0,5
Керамический кирпич        
— обыкновенный 2650 1800 32 0,8
— пустотелый 2650 1300 51 0,55
Тяжелый бетон 2600 2400 10 1,16
Пенобетон 2600 700 85 0,18
Полистиролбетон 2100 400 91 0,1
Сосна 1530 500 67 0,17
Пенополистирол 1050 40 96 0,03

Водопоглощением материала называется его способность впитывать и удерживать в своих порах воду. Оно определяется как разность весов образца материала в насыщенном водой и сухом состояниях и выражается в процентах от веса сухого материала (водопоглощение по массе) или от объема образца (водопоглащение по объему).

Водопоглощение определяют по следующим формулам:

Ячеистые бетоны (пенобетон, газобетон), как и бетоны на легких заполнителях (полистиролбетон, керамзитобетон) обладают невысокими показателями водопоглощения 6 — 8 %.

W

M=(mв— mc)/mc   и   Wo=(mв— mc)/V

где mв — масса образца, насыщенного водой, mc — масса образца, высушенного до постоянной массы, V — объем образца.

Между водопоглощением по массе и объему существует следующая зависимость:

W

o=WM*pc

Водопоглощение всегда меньше пористости, так как поры не полностью заполняются водой.

В результате насыщения материала водой его свойства существенно изменяются: уменьшается прочность, увеличивается теплопроводность, средняя плотность и т. п.

Влажность материала W определяется содержанием воды в материале в данный момент, поэтому процент влажности ниже, чем полное водопоглощение. Она определяется отношением воды, содержащейся в материале в момент взятия пробы для испытания, к массе сухого материала. Влажность вычисляется по формуле:

W=(m

вл— mc)/mc*100 

где, mвл, mс— масса влажного и сухого материала.

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость материала зависит от его пористости и характера пор. С водопроницаемостью сталкиваются при возведении гидротехнических сооружений, резервуаров для воды.

Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость — способность материала не пропускать воду под давлением. Очень плотные материалы (сталь, битум, стекло) водонепроницаемы.

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности.

Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале.

Морозостойкость материалов зависит от их плотности и степени заполнения водой.

Образцы испытываемого материала, в зависимости от назначения, должны выдержать от 15 до 50 и более циклов замораживания и оттаивания. При этом испытание считается выдержанным, если на образцах нет видимых повреждений, потеря в весе не превышает 5%, а снижение прочности не превосходит 25%.

Морозостойкость имеет большое значение для стеновых материалов, которые подвергаются попеременному воздействию положительной и отрицательной температуры, и измеряется в циклах замораживания и оттаивания.

Теплопроводностью называется способность материала проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал.

Чем больше пористость и меньше средняя плотность, тем ниже коэффициент теплопроводности. Такой материал имеет большее термическое сопротивление, что очень существенно для наружных ограждающих конструкций (стен и покрытий). Материалы с малым коэффициентом теплопроводности называются теплоизоляционными материалами (минеральная вата, полистирол, пенобетон, полистиролбетон и др.) Они применяются для утепления стен и покрытий. Наиболее теплопроводными материалами являются металлы.

Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объясняется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(м*оС), а воздуха 0,023 Вт/(м*оС), т.е. превышает его в 25 раз. Коэффициенты теплопроводности отдельных материалов приведены в таблице 1.

Огнестойкостью называется способность материалов сохранять свою прочность под действием высоких температур. Сопротивление воспламенению определяется степенью возгораемости. По степени возгораемости строительные материалы делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Полистиролбетон относится к слабогорючим материалам и имеет группу горючести Г1. Ячеистые бетоны не горючие материалы.

Несгораемые материалы не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся каменные материалы (бетон, кирпич, гранит) и металлы.

Трудносгораемые воспламеняются с большим трудом, тлеют или обугливаются только при наличии источника огня, например фибролитовые плиты, гипсовые изделия с органическим заполнением в виде камыша или опилок, войлок, смоченный в глиняном растворе, и т. п. При удалении источника огня эти процессы прекращаются.

Сгораемые материалы способны воспламеняться и гореть или тлеть после удаления огня. Такие свойства имеют все незащищенные органические материалы (лесоматериалы, камыш, битумные материалы, войлок и другие).

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь и не размягчаясь. По степени огнеупорности материалы подразделяют на следующие группы: огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные выдерживают температуру 1580оС и выше, тугоплавкие — 1350 — 1580оС, легкоплавкие — менее 1350оС. Огнеупорные материалы используются при сооружении промышленных печей, для обмуровки котлов и тепловых трубопроводов (огнеупорный кирпич, жаростойкий бетон и т. п.).

Механические свойства строительных материалов

К основным механическим свойствам материалов относят прочность, упругость, пластичность, релаксацию, хрупкость, твердость, истираемость и др.

Прочностью называется свойство материала сопротивляться разрушению и деформации от внутренних напряжений под действием внешних сил или других факторов (неравномерная осадка, нагревание и т.д.). Прочность материала характеризуют пределом прочности или напряжением при разрушении образца. При сжатии это напряжение определяется делением разрушающей силы на первоначальную площадь образца.

Различают пределы прочности материалов при сжатии, растяжении, изгибе, срезе и пр. Они определяются испытанием стандартных образцов на испытательных машинах.

Современные энергосберегающие конструкционные материалы, как правило, обладают достаточной прочностью на сжатие для возведения жилых помещений. Так, например, полистиролбетон плотностью 600 кг/м3 соответствует классу прочности В2. Ячеистый бетон плотностью 700 кг/м3 соответствует классу В2,5.

Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего он сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в отдельных конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.

Прочность при сжатии. Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют чаще всего в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона может назначаться и в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 суток.

В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%. Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: Bb1 — Bb60, с шагом значений 0,5. Маркой называется нормируемое значение средней прочности бетона в кгс/см2 (МПа*10).

При проектировании конструкции чаще всего назначают класс бетона, в отдельных случаях — марку. Соотношения классов и марок для тяжелого бетона по прочности на сжатие приведены в таблице 2.

Таблица 2.
КлассBb, МПаМаркаКлассBb, МПаМарка
Bb3,5 4,5 Mb50 Bb30 39,2 Mb400
Bb5 6,5 Mb75 Bb35 45,7 Mb450
Bb7,5 9,8 Mb100 Bb40 52,4 Mb500
Bb10 13 Mb150 Bb45 58,9 Mb600
Bb12,5 16,5 Mb150 Bb50 65,4 Mb700
Bb15 19,6 Mb200 Bb55 72 Mb700
Bb20 26,2 Mb250 Bb60 78,6 Mb800
Bb25 32,7 Mb300      

На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.

Истираемость — способность материалов разрушаться под действием истирающих усилий.  Эта характеристика учитывается при назначении материалов для пола, лестничных ступеней и площадок дорог.

перейти к второй части

Авторы статей «Строительная Лоция» сотрудники МП «ТЕХПРИБОР»
Векслер М.В.
Липилин А.Б.

С использованием материалов

Основы строительного дела.
Е.В. Платонов, Б.Ф. Драченко
ГОССТРОЙИЗДАТ УССР, Киев 1963.

Real Density — обзор

3.1.3.3 Высшие взаимодействия и возбужденные состояния: теория возмущений Меллера-Плессета или феноменологический подход к функции плотности?

Теория возмущений — стандартный метод в квантовой физике (Griffith, 1995). Он состоит в записи гамильтониана как H 0 + λH 1 , где H 0 может быть гамильтонианом Хартри-Фока, а H 1 — частью, содержащей оставшиеся корреляции, и затем расширение решения общей волновой функции в виде степенного ряда λ .Введение λ предназначено только для определения порядка аппроксимации: в конце, λ принимается равным единице, что означает, что на самом деле H 1 считается «малым». Применение теории возмущений для вычисления поправок к волновым функциям и энергиям Хартри-Фока, возникающих из-за взаимодействия между электронами, было впервые предложено Мёллером и Плессетом (1934).

По мере того, как человек продвигается через исправления второго, третьего, четвертого или более высокого порядка, вычисления становятся все более длинными, несмотря на уточнения (Schültz et al., 2004), и были предприняты попытки найти другие методы. Как видно из (3.44) и (3.45), интегралы в приближении Хартри-Фока могут быть приведены к виду, зависящему только от матричных элементов V e и единичной матрицы между двумя электронными волнами функции φ k 1 ⁎φ k 2 . Примерно в 1930 году было признано, что неразличимость электронов означала, что вместо отслеживания координат каждой частицы можно было бы ввести общую функцию плотности, ρ ( r ), нормированную на фактические числа. частиц и полный набор базисных состояний b j ( τ ) = b j ( r , σ ), где τ как в (3.40) является сокращением для r , вектора положения точки в пространстве, и σ , общей координаты, связанной со спином, предполагаемой дискретной, так что интегралы по d r должны сопровождаться суммами свыше σ . Таким образом, в формализме матрицы Гейзенберга все свойства системы могут быть связаны с матрицей плотности, как уже отмечалось Дираком (1930) и использовалось в теориях Хартри-Фока, таких как теория Меллера и Плессета в 1934 году как для стационарной, так и для стационарной теории. зависящие от времени ситуации.Матрица плотности может быть построена в пространстве реальных волновых функций различных состояний системы или может быть сформирована для произвольного полного базиса, такого как b j s, рассмотренные в предыдущем подразделе.

Это предлагает метод введения электронных корреляций, основанный на матрице плотности, который был использован Хоэнбергом и Коном (1964) и Коном и Шэмом (1965), но который уходит корнями в гораздо более ранние работы (Томас, 1927; Ферми , 1928; Slater, 1928, 1951 и несколько промежуточных статей).Этот метод теперь называется теория функционала плотности ( DFT ).

Первое наблюдение теории функционала плотности состоит в том, что существует взаимно однозначное соответствие между полной электронной плотностью в основном состоянии и энергией основного состояния при условии, что нет вырождения состояний. В прошлом в химии интерес часто ограничивался основным состоянием, и использование реальной плотности, а не сложной волновой функции привлекало многих людей, работающих в химии. 3 Энергия основного состояния для данной плотности имеет вид (Kohn, Sham, 1965)

(3.48) E0 = ∫VN + VeNrrrdr + ∫Ver1r2rr1rr2dr1dr2 + Ter + Excr

(3.49) ρr = ∑kϕk ∗ = ∑kχk ∗ χkψkr ∗ ψkr, k = 1,…, e.

Здесь квадратные скобки в (3.48) обозначают, возможно, сложную и косвенную зависимость от плотности ρ . Второе наблюдение состоит в том, что минимум, найденный путем изменения этой энергии относительно плотности, будет описывать основное состояние. К сожалению, члены, описывающие антисимметрию и отклонения от независимого движения электронов, помимо тех, которые описаны в предыдущем термине, не могут быть описаны простыми терминами как функция плотности и, следовательно, должны быть аппроксимированы и / или параметризованы.Используются градиенты нулевого и первого порядка плотности под названиями локальной спиновой плотности и обобщенного приближения градиента (Perdew et al., 1996, 1999). По сути, эти методы можно рассматривать как замену антисимметричности короткодействующим отталкивающим потенциалом, который в приближении локального спина является просто функцией радиальной координаты.

Итерационное решение уравнений Кона-Шэма аналогично решению уравнений Хартри-Фока, а в ряде популярных методов используется параметризация как битами Хартри-Фока, так и битами функции плотности, каждый из которых имеет феноменологический весовой коэффициент.Бит функционала плотности может состоять из части локальной спиновой плотности плюс феноменологической параметризованной части, представляющей обмен и другие корреляции, такие как популярный трехпараметрический метод B3LYP (Becke, 1993; с использованием Vosko et al., 1980; Lee et al. ., 1988). Специальные параметризации сделаны так, что в среднем они соответствуют выбранным свойствам для ряда простых молекул, но не обязательно хорошо подходят для конкретной молекулы, даже в образце, используемом для выбора параметров. Продолжаются попытки найти новые приближения, способные решить известные проблемы и, предпочтительно, сократить использование неточной обработки основного уравнения Шредингера (см.грамм. Адамо и Бароне, 2002; Кудин и др., 2002; Кюммель и Пердью, 2003; Староверов и др., 2004).

Обработка возбужденных состояний по Хартри-Фоку или в подходе типа функционала плотности невозможна с использованием простых вариационных методов. Учитывая зависящее от времени уравнение Шредингера. В уравнении (3.28) вместо этого можно описать те возбужденные состояния, которые могут быть достигнуты одноступенчатым переходом из основного состояния, добавив зависящий от времени потенциал и глядя на результирующие распределения плотности состояний, которые могут быть сформированы.Придав матрице перехода простой вид, например, используя разложение Тейлора, ее можно инвертировать, чтобы получить соответствие между плотностями возбужденных состояний и потенциалами, ответственными за них (Runge and Gross, 1984). Включение этих потенциалов адиабатически позволяет вычислить энергетическую зависимость функции плотности путем решения задачи диагонализации матрицы на собственные значения с удвоенной физической размерностью (Bauernschmitt and Ahlrichs, 1996). Это называется зависящей от времени теорией Хартри-Фока или зависящей от времени теорией функционала плотности в зависимости от отправной точки.

В качестве примера точности поправок высшего порядка к решениям Хартри-Фока, полученным методами возмущений и методами параметризованного функционала плотности, в таблице 3.1 рассматривается энергия связи (или минус энергия атомизации) для молекулы кислорода, рассчитанная в ряде различных приближений. Во всех расчетах используется тот же базисный набор SV, что и на рисунках 3.7 и 3.8 (Schaefer et al., 1992), и добавление поляризации к базисным функциям, как в Schaefer et al. (1994) увеличивает энергию связи только примерно на 10%.Энергия связи уже слишком велика во всех расчетах, кроме HF, так как измеренное значение составляет -5,2 эВ (CRC, 1973). Видно, что расширение возмущения Меллера-Плессета хорошо ведет себя для атома или молекулы кислорода, но когда атомы молекулы растягиваются, расширение прекращается. Чистый Хартри-Фок также плохо справляется с двумя атомами, расположенными далеко друг от друга, в то время как разность HF E 1 — E 3 = — 4,4 эВ ближе к измеренному значению, чем любое из более высоких приближений который идет дальше MP3, но с превышением.Параметризованные вычисления — это B3LYP (Becke, 1993), упомянутый выше, и два варианта с использованием PBE, основанные на Perdew et al. (1996), при этом PBE1 и PBE имеют разные веса между обменной и корреляционной частями функционала E xc в (3,48) (0,25: 0,75 и 0,5: 0,5).

Таблица 3.1. Расчет энергий основного состояния молекулы кислорода, E 1 ( O 2 ), для перемещенных атомов кислорода 2.0 нм друг от друга, E 2 ( OO ), и удвоенная энергия одного атома кислорода, E 3 (2 O ), плюс O 2 энергий связи, оцениваемых как разница между E 1 и каждым из двух вычислений для отдельных атомов. Экспериментально определенная величина — 5,2 эВ. Во всех расчетах используется базовый набор SV. ВЧ, Хартри-Фок; MP, Møller-Plesset. Для остальных строк см. Обсуждение в тексте

— 4017-4 064 044018
75 4069
Метод E 1 (O 2 ) (эВ) E 2 (OO) (эВ) E 3 (2O ) (эВ) E 1 — E 2 (эВ) E 1 — E 3 (эВ)
HF -4 059-19.5 — 4,4
MP2 — 4071 — 4 401 — 4063 + 319 — 11,7
82
85
4083 — 4064 — 8 154 — 6,8
MP4 — 4071 — 163 400 — 4064 + 159, 27209 902
B3LYP — 4084 — 4074 — 4076 — 10.1 — 8,1
PBE — 4080 — 4073 — 4 071 — 7,8 — 9,4
7 — 9,4
— 4 071 — 11,1 — 8,4

Вывод, сделанный из этого небольшого упражнения, состоит в том, что пертурбационные, но в остальном точные методы могут быть опасными, особенно для больших молекул с частями, слабо связанными вместе, где расширение может отличаться, как в случае объектно-ориентированного подхода, изученного в таблице 3.1. Методы функционала плотности кажутся в вычислительном отношении более стабильными, но не обязательно верны при предсказании абсолютных энергий. Тем не менее, с относительными энергиями все в порядке, поскольку измеренное расстояние связи O 2 , равное 0,12 нм, очень хорошо воспроизводится на диаграммах потенциальной поверхности большинством методов, используемых в таблице 3.1. Это видно из рис. 2.6, используя HF для поверхности Ni и B3LYP для молекулы кислорода. То же самое верно и для связующего расстояния H 2 , показанного на рис.2.5, и в целом определение структуры, полученное даже с помощью более простых квантово-химических методов, кажется приемлемым, по крайней мере, в случаях без множественных близко расположенных минимумов на потенциальной поверхности. Однако проблема воспроизведения энергий связи, встречающаяся с кислородом, предполагает, что следует проявлять большую осторожность, придавая слишком большое доверие результатам расчетов энергии, хотя общие особенности спектров возбуждения, такие как последовательность низколежащих состояний, во многих случаи справедливо согласуются с данными, если таковые имеются.Кроме того, согласно недавнему исследованию (Медведев и др., 2017), даже предсказание правильных энергий не гарантирует реалистичность электронной плотности. Другими словами, доступные в настоящее время квантово-химические инструменты дают разумную качественную картину, но не обязательно являются надежными на количественном уровне.

Прочностные и деформационные свойства конструкционного легкого бетона при истинном трехосном сжатии

Реферат

В этой статье рассматриваются прочность и деформация конструкционного легкого бетона (ALWC), конструкционного полулегкого бетона (SLWC) и бетона нормального веса. (NWC), подвергнутые одноосному, равноосному и истинно трехосному сжатию, были экспериментально изучены и сопоставлены.Были записаны кривые напряжения-деформации в трех основных направлениях, и наблюдались режимы разрушения различных образцов при различных напряженных состояниях. Результаты испытаний показали, что режимы разрушения в основном зависят от соотношения напряжений, но не зависят от типов бетона. Для всех типов бетона максимальная прочность при двухосном и трехосном сжатии существенно выше, чем при одноосном сжатии. При более низкой степени напряжения сжатия, т.е. σ 1 / σ 3 = 0.1, весь бетон показал относительно хрупкое поведение, относительная прочность на трехосное сжатие ALWC и SLWC находилась в диапазоне 1,61–2,05 и 1,93–2,63 соответственно, по сравнению с 2,25–3,21 для NWC. Пиковая деформация в трех основных направлениях для ALWC и SLWC была намного больше, чем для NWC. При более высоком коэффициенте напряжения сжатия, то есть σ 1 / σ 3 = 0,25, все бетоны показали псевдопластичное поведение, относительную прочность на трехосное сжатие и пиковую деформацию в трех основных направлениях ALWC и SLWC. стал близок к NWC.Учитывая роль промежуточного главного напряжения для бетона при истинном трехосном сжатии, была разработана 4-параметрическая модель критерия разрушения с различными материальными постоянными. Предлагаемая поверхность разрушения была проверена в сравнении с экспериментальными данными NWC, ALWC и SLWC при многоосных нагрузках в этой статье, а также с низкопрочными LWC при действительно трехосном сжатии в литературе. Он предоставил экспериментальные и теоретические основы для расчета прочности конструкций из LWC, подверженных сложным нагрузкам.

Ключевые слова

Конструкционный бетон из легкого заполнителя

Истинный трехосный

Вид отказа

Взаимосвязь напряжения и деформации

Критерии отказа

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

© 2019 Автор. Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Предлагаемый дизайн смеси бетона с дополнительными вяжущими материалами методом плотности упаковки

  • Альберт К.Х., Чен Дж.Дж. (2012) Роли плотности упаковки и толщины водяной пленки в реологии и прочность цементного теста.J Adv Concr Technol 10: 332–344. https://doi.org/10.3151/jact.10.332

    Артикул Google Scholar

  • Барксдейл Р.Д., Кемп М.А., Шеффилд В.Дж., Хаббард Дж.Л. (1991) Измерение формы заполнителя, площади поверхности и шероховатости. Отчет об исследовании транспорта 1301, Национальный исследовательский совет, Вашингтон, округ Колумбия, стр. 107–116

  • Дхаван С.К., Дхареппагол I, Бхаттачарджи Б. (2017) Прочный бетон методом плотности упаковки.Indian Concr J 91 (5): 54–59

    Google Scholar

  • Гопинатх А., Бахурудин А., Рамеш А., Кумар Н. (2017) Необходимость эффективного анализа размера частиц и его влияние на свойства бетона. Indian Concr J 12: 51–68

    Google Scholar

  • Hunger M (2010) Комплексная концепция дизайна экологичного самоуплотняющегося бетона. Кандидат наук. Диссертация, Технологический университет Эйндховена, Нидерланды

  • Имбаби М.С., Карриган С., Маккенна С. (2013) Тенденции и разработки в технологии зеленого цемента и бетона.Int J Sustain Built Environ 1: 194–216

    Статья Google Scholar

  • I.S.-10262 (2009) Нормы дозирования при проектировании бетонной смеси. Бюро стандартов Индии, Манак Бхаван, 9, Бхадур Шах Зафар Марг, Нью-Дели, 110002

  • I.S.-2386-Часть-III (1963) Методы испытаний заполнителя для бетона. Бюро стандартов Индии, Манак Бхаван, 9, Бхадур Шах Зафар Марг, Нью-Дели, 110002

  • Джонс М., Чжэн Л., Ньюлендс М. (2002) Сравнение моделей упаковки частиц для дозирования компонентов бетона для минимального отношения пустот.Mater Struct 35 (249): 301–309

    Статья Google Scholar

  • Kantha Rao V, Krishnamoothy S (1993) Смеси заполнителей с наименьшим содержанием пустот для использования в полимербетоне. Cem Concr Aggreg 15 (2): 97–107. https://doi.org/10.1520/CCA10595J

    Артикул Google Scholar

  • Канте В.Н., Део С.В., Мурму М. (2018) Влияние летучей золы и золы рисовой шелухи на прочность и долговечность бинарного и тройного цементного раствора.Asian J Civil Eng 19 (8): 963–970

    Статья Google Scholar

  • Krumbein WC (1991) Измерение геологического значения формы и округлости осадочных частиц. Седим Петрол 11: 64–72

    Google Scholar

  • Kuo C-Y, Frost JD, Lai JS, Wang LB (1996) Анализ трехмерных изображений агрегированных частиц из ортогональных проекций. Отчет о транспортных исследованиях № 1526, Национальный исследовательский совет, Вашингтон, округ Колумбия, стр. 98–103

  • Кван АКХ, Ли Л.Г. (2012) Совместное влияние толщины пленки воды и толщины пленки пасты на реологию строительного раствора.Mater Struct 45: 1359–1374. https://doi.org/10.1617/s11527-012-9837-y

    Артикул Google Scholar

  • Маркетти Г., Раххал В.Ф., Ирассар Е.Ф. (2017) Влияние плотности упаковки и толщины водной пленки на свойства раннего возраста цементного теста с известняковым наполнителем и метакаолином. Mater Struct 50: 1–11

    Статья Google Scholar

  • Mora CF, Kwan AKH (2000) Измерение сферичности, коэффициента формы и выпуклости крупного заполнителя для бетона с использованием цифровой обработки изображений.Cem Concr Res 30: 351–358

    Статья Google Scholar

  • Невилл А.М. (2012) Свойства бетона. Издательство Longman Scientific and Technical Publishing, Лондон

    Google Scholar

  • Ng P-L, Kwok-Hung KA, Li Leo G (2016) Теории набивки и толщины пленки для расчета смеси из высококачественного бетона. J Zhejiang Univ Sci A (Appl Phys Eng) 17 (10): 759–781. https: // doi.org / 10.1631 / jzus.A1600439

    Артикул Google Scholar

  • Nielsen CV, датский GM (2007) Опыт десятилетнего использования зеленого бетона. J Adv Concr Technol 5 (1): 3–12

    Статья Google Scholar

  • Proske T, Hainer S, Rezvani M, Graubner C-A (2014) Экологичные бетоны с пониженным содержанием воды и цемента — Принципы построения смеси и практическое применение.Строительный материал 67: 413–421. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.12.066

    Артикул Google Scholar

  • Радж Н., Патил С., Бхаттачарджи Б. (2014) Расчет бетонной смеси методом плотности упаковки. IOSR J Mech Civil Eng 11 (2): 34–36

    Статья Google Scholar

  • Rath B, Deo SV, Ramtekkar GD (2017) Прочный бетон, армированный стекловолокном, с дополнительными вяжущими материалами.Основы IJE Trans A 30 (7): 964–971. https://doi.org/10.5829/ije.2017.30.07a.05

    Артикул Google Scholar

  • Самад С., Шах А. (2017) Роль бинарного цемента, включая дополнительный вяжущий материал (SCM), в производстве экологически устойчивого бетона: критический обзор. Int J Sustain Built Enviorn 6 (2): 663–674. https://doi.org/10.1016/j.ijsbe.2017.07.003

    Артикул Google Scholar

  • Satish G, Thoma DP (2006) Упаковка для частиц.Энциклопедия почвоведения. Тейлор и Фрэнсис, Милтон-Парк, стр. 1245–1248

    Google Scholar

  • Wong HCH, Kwan KHA (2005) Плотность упаковки: ключевая концепция при проектировании смеси для бетона с высокими эксплуатационными характеристиками. В: Proceedings of the material science and technology in Engineering Conference, HKIE Materials Division, Hong Kong, pp 1–15

  • Wong HCH, Kwan KHA (2008) Плотность упаковки вяжущих материалов: часть 2 — поток упаковки OPC + PFA + CSF.Mater Struct 41: 773–784. https://doi.org/10.1617/s11527-007-9281-6

    Артикул Google Scholar

  • Агрегаты | Легкая бетонная смесь

    Осветите окружающую среду.

    Уменьшите вес вашего конструкционного бетона. Tru Lite Lightweight Aggregate ™ поддерживает экологичное строительство, поскольку содержит доменный шлак — переработка шлака таким образом означает сокращение использования невозобновляемых ресурсов.Полученный в результате агрегат предлагает уникальные преимущества для разнообразного применения в промышленности строительных материалов.

    Откройте для себя преимущества

    Повышает огнестойкость, звукопоглощение и многое другое.

    • Огнестойкость: керамзит из вспученного шлака превосходит даже такие варианты, как керамзит, сланец и сланец
    • Звукопоглощение более чем на 50 процентов по сравнению с бетонной кладкой с нормальным весом
    • Насосные характеристики и отделка

    Уменьшается

    • Вес: Tru Lite в бетоне снижает статическую нагрузку; поэтому размеры фундаментов и колонн могут быть уменьшены
    • Толщина плиты перекрытия: поскольку шлак повышает огнестойкость, можно достичь желаемой огнестойкости с более тонким полом
    • Затраты на отопление, охлаждение, изоляцию из-за химического состава легкого заполнителя и воздуха, который остается в материале

    Приложения

    Отвечает ASTM C331 «Стандарт для легких заполнителей для бетонных блоков» и подходит для:

    • Кладка из легкого бетона
    • Конструкционный легкий и полулегкий монолитный бетон
    • Сборные железобетонные изделия низкой плотности
    • Растворы низкой плотности для теплых полов и огнеупоров
    • Заливка инженерная геотехническая низкой плотности
    • Заливка изоляционная
    • Бетонная черепица и балласт
    • Почвопокровные и беспочвенные смеси.

    Имея более 350 предприятий и 4100 преданных своему делу сотрудников, мы предлагаем все, от цемента до бетонных растворов.

    Некоторые проблемы с цементированием

    ИСТОРИЯ

    В 1824 году британский каменщик Джозеф Аспдин получил патент на производство цемента, который он назвал портландцементом после добычи камня на острове Портленд в Дорсете, Англия.Однако этот оригинальный портландцемент на самом деле был искусственной гидравлической известью, похожей на материал, называемый римским цементом, сырой состав извести и вулканического пепла, использовавшийся еще в 27 г. до н.э. (пуццолановые материалы до сих пор используются при цементировании нефтяных скважин). Иногда сообщается, что Аспдин проводил свои оригинальные эксперименты со своей кухонной духовкой. Считается, что первый настоящий портландцемент был произведен в Германии примерно в 1867 году.

    Решение проблемы проникновения воды в нефтяные скважины и использование цемента для предотвращения такого движения привело к рождению нефтяной инженерии.Некоторое примитивное цементирование нефтяных скважин могло иметь место еще в 1883 году, но использование портландцемента для герметизации обсадных труб началось в 1903 году на месторождении Ломпок в Калифорнии. Алмонд А. Перкинс был отцом двух пробкового метода цементирования скважин. В 1916 году Перкинс нанял Эрла П. Халлибертона, а в 1919 году Халлибертон открыл собственное предприятие под названием New Method Oil Well Cementing Company, сменив название на Halliburton Oil Well Cementing Company (HOWCO) в 1920 году. Позже Перкинс подал в суд на Halliburton. за нарушение патентных прав, но дело было урегулировано с предоставлением компании Halliburton лицензии на использование методологии Perkins.В конце концов, Halliburton даже передала Perkins лицензии на изобретения, но в конце концов Halliburton купила Perkins. Компания Halliburton усовершенствовала использование измерительной линии и струйного смесителя среди других инноваций в области цементирования скважин. Интересно, что в течение первых 30 лет цементирования скважин время ожидания цементирования постепенно сокращалось с 28 дней до 72 часов.

    ИСТОРИЯ ВОПРОСА

    Цементирование большинства нефтяных и нагнетательных скважин в бассейне Иллинойса (и других относительно мелких участках скважин) выполняется с помощью обычного портландцемента.Портландцемент изготавливается из известняка (или других материалов с высоким содержанием карбоната кальция) и глины или сланца (добавляются оксиды железа или алюминия, если они не присутствуют в достаточных количествах в глине или сланце). Эти основные компоненты тонко измельчаются и смешиваются в правильных пропорциях либо в сухом виде (сухой процесс), либо в смеси с водой (мокрый процесс). Затем сырье подается во вращающуюся печь и обжигается при температуре от 2600 до 2800 ° F, вызывая определенные химические реакции между сырьем. Продукция печи называется клинкером и тонко измельчается с содержанием гипса примерно до 2% для получения продукта, который мы все знаем как портландцемент.

    Американский институт нефти (API) устанавливает стандарты для цементов, используемых в нефтяной промышленности. Вот краткий список обозначений цемента API:

    Класс A Предназначен для использования на глубине до 6000 футов, где не требуются особые свойства. Аналогичен ASTM тип I (обычный портландцемент). Используйте 5,2 галлона воды на 94-фунтовый мешок для получения чистой суспензии *.
    Класс B Предназначен для использования на глубине до 6000 футов, где требуется умеренная сульфатостойкость.Аналогичен ASTM типа II. Используйте 5,2 галлона воды на 94-фунтовый мешок для получения чистой суспензии *.
    Класс C Предназначен для использования на глубине до 6000 футов, где требуется высокая начальная прочность (обычная или сульфатостойкая). Аналогичен ASTM Type III. Используйте 6,3 галлона воды на мешок весом 94 фунта для получения чистой суспензии *.
    Класс D Предназначен для использования на расстоянии от 6000 до 10 000 футов (замедленный).
    Класс E Предназначен для использования на расстоянии от 6000 до 14000 футов (замедленный).
    Класс F Предназначен для использования на расстоянии от 10 000 до 16 000 футов (замедленный).
    Класс G Предназначен для использования на глубине до 8000 футов и по составу аналогичен классу API B. Используйте 5,0 галлона воды на мешок 94 фунта для чистой суспензии *.
    Класс H Предназначен для использования на глубине до 8000 футов и по составу аналогичен классу API B. Используйте 4,3 галлона воды на 94-фунтовый мешок для чистой суспензии *.
    * Требования к воде в соответствии с API для суспензии, которая не будет отделять воду после схватывания.

    Мешок портландцемента можно гидратировать всего за 2 штуки.3 галлона воды, но смесь нельзя перекачивать. Минимальный объем воды, который можно использовать для смешивания 94-фунтового мешка с цементом API класса A / ASTM типа I, и который может быть перекачиваемым, составляет 3,9 галлона; он будет иметь плотность 16,85 фунтов на галлон, будет оказывать давление 876 фунтов на квадратный дюйм на 1000 футов колонны и будет давать 1,0 кубический фут суспензии на мешок. Максимальное количество воды, которое можно использовать для смешивания 94-фунтового мешка с цементом API класса A / ASTM типа I, где не будет осаждения твердых частиц и отделения воды, составляет 5.5 галлонов; он будет иметь плотность 15,36 фунта на галлон, давление 799 фунтов на квадратный дюйм на 1000 футов колонны и будет давать 1,22 кубических футов суспензии на мешок. API рекомендует 5,2 галлона воды на 94-фунтовый мешок цемента API класса A / ASTM типа I. он будет иметь плотность 15,6 фунтов на галлон, давление 811 фунтов на квадратный дюйм на 1000 футов колонны и будет давать 1,18 кубических футов суспензии на мешок. Следуя рекомендациям API на 5,2 галлона, требуется 4,76 мешков цемента на баррель жидкого раствора на 42 галлона.

    Портландцемент садового сорта, смешанный с более чем 5,5 галлонами воды на мешок и без использования бентонита или других суспензионных добавок, всегда будет оседать. (Обратите внимание, что добавление бентонита a / k / a бурового раствора не добавляет прочности легкой цементной смеси, а просто удерживает цемент во взвешенном состоянии до схватывания. Для этого есть законные причины, но обычно не в неглубоких скважинах.) Чистый портленд цемент, смешанный с 5,2 галлонами воды на мешок, достигнет прочности на сжатие при 60F (типичная температура неглубокого грунта) около 2050 фунтов на квадратный дюйм через 72 часа.Тот же цемент, смешанный с 10,4 галлонами воды, достигнет прочности на сжатие всего 425 фунтов на квадратный дюйм при тех же временных и температурных условиях. Кроме того, последняя смесь потребует добавления около 8% бентонита для предотвращения осаждения твердых частиц до схватывания или какой-либо другой одобренной добавки.

    ПРОБЛЕМЫ

    Очевидно, что большая часть цемента, смешанного в Кентукки и, возможно, в некоторых других юрисдикциях, смешивается с гораздо более чем 5,5 галлонами воды на мешок.Самая большая проблема с этой практикой заключается в том, что полученный затвердевший цемент будет иметь прочность на сжатие намного ниже, чем правильно перемешанный цемент. В большинстве этих случаев бентонит или другая подходящая добавка не используется, поэтому будет происходить осаждение. Кроме того, вес цементного столба будет ниже ожидаемого, и это может быть проблемой в скважинах, которым требуется вес столба жидкости для глушения скважины для правильной установки.

    Скважины должны быть закупорены и завершены цементом самой высокой плотности, практично в конкретных обстоятельствах.В неглубоких колодцах здесь, в Кентукки, это почти всегда будет 5,2 или самое большее 5,5 галлона воды на мешок чистого цемента. Хотя у меня нет статистики, скорее всего, произошли сбои при закупоривании из-за неправильно перемешанного цемента. Нет сомнений в том, что имели место сбои при заканчивании, но они не проявляются на радаре регулирующих органов в такой степени, как, скажем, в Техасе, из-за различий в правилах заканчивания (каждое заканчивание в Техасе должно иметь испытание под давлением, журнал учета облигаций , и указана прочность цемента на сжатие).Примечательно, что в скважинах с избыточным давлением самый тяжелый цементный раствор может иметь решающее значение даже для успешной работы по закупорке без установки мостовой пробки.

    Обычно во время цементных работ отбирают образцы цемента в маленькие стаканчики из пенополистирола, но я много раз видел, как подрядчики по цементированию сливали отделенную воду перед тем, как передать образец нефтяному оператору или местному инспектору регулирующих органов (это занимает несколько минут, чтобы произошло разделение, которое не будет заметно на самом смесительном устройстве).Я думаю, что проблема здесь в непонимании значения разделенной воды. Если смесь содержит 5,5 галлонов на мешок или меньше, не будет никакого свободного отделения воды (или только следы), и вся масса загустеет / затвердеет в чашке для образца (это предполагает чистый цемент без добавок). Предполагается, что если материал вообще загустевает / застывает, его нужно правильно перемешать. Фактически, большая часть оседания, наблюдаемого в скважинах на месторождении, вероятно, связана с осаждением шламов, смешанных с более чем 5.5 галлонов воды на мешок. И инспекторы обычно не задерживаются достаточно долго, чтобы действительно определить, каким будет окончательное урегулирование, что является дополнительной потенциальной проблемой.

    Незнание надлежащих процедур является здесь важным фактором, но у этой проблемы есть и более темная сторона. Подрядчики, использующие оборудование для наливного цемента, имеют возможность продать один и тот же цемент более одного раза. Например, смесь 5,2 галлона дает 1,18 кубических футов на мешок, а смесь 10,4 галлона дает 1,92 кубических фута на мешок.Поскольку все используют цементные столы Halliburton в библии цементного завода Halliburton, а таблицы основаны на смеси 5,2 галлона, у подрядчика есть возможность взимать плату за гораздо больше цемента, чем реально используется, и нефтяные операторы от этого не догадываются. Кроме того, подрядчики, использующие центробежные насосы, склонны смешивать тонкие смеси, чтобы избежать износа оборудования (а если они используют крупногабаритный грузовик, они также могут играть в двойную игру на продажу). Я хочу прояснить, что это не аргумент против использования центробежных насосов для смешивания цемента, потому что я лично смешал 15.6 фунтов на галлон и даже немного толще чистого цемента с моей собственной установкой для смешивания цемента с центробежным насосом в минувшие годы. Если бы поставщики бетона применяли эту практику, это было бы замечено, поскольку хорошо известно, что экономия цемента или использование слишком большого количества воды приводит к слабому бетону, но цемент для нефтяных скважин попадает в яму и его больше никогда не видели.

    Эта практика сохраняется, потому что нефтяным операторам и инспекторам не хватает оборудования и / или знаний, чтобы выявить проблему. Настоящая чистая суспензия, смешанная с 5.2 галлона воды на мешок цемента будут иметь плотность 15,6 фунтов на галлон (предпочтительная смесь API). Но суспензия, смешанная с 10,4 галлона на мешок, все равно будет весить 13,1 фунта на галлон, и даже на опытный глаз выглядит довольно тяжелой и густой (обычная вода составляет 8,33 фунта на галлон). «Палец-тест», используемый некоторыми инспекторами, не может отличить эти два примера с какой-либо степенью достоверности. Рассматривая этот пример в перспективе, чистая смесь объемом 5,2 галлона будет иметь прочность на сжатие, по крайней мере, в пять раз больше, чем 10.4 галлона смеси, и смесь 10,4 галлона подвергнется некоторому отстаиванию. Говоря прямо, без использования весов цемент / раствор или ареометра, никто не может быть уверен в плотности цемента (некоторые из крупных цементных компаний имеют денситометры с непрерывным считыванием показаний на своих смесительных установках, но это вряд ли встретится в Кентукки). Нефтяные операторы и регулирующие органы в одинаковой мере оказались во власти подрядчиков по цементированию, и они не всегда смешивают цемент должным образом.

    И Программа EPA Региона IV по контролю подземной закачки (UIC) с юрисдикцией в отношении нагнетательных скважин в Кентукки, и Подразделение нефти и газа Кентукки (DOG) с юрисдикцией в отношении нефтяных скважин, должны принять стандарты, которые требуют, чтобы цемент имел предпочтительную плотность не менее 15.36 фунтов на галлон (это соответствует максимальному соотношению 5,5 галлонов воды на мешок, упомянутому выше). Ни при каких обстоятельствах нельзя перекачивать цемент плотностью менее 14 фунтов на галлон, но в настоящее время в Кентукки это делается каждый день. Инспекторы также должны быть оснащены недорогими весами бурового раствора для проведения полевых измерений плотности цементного раствора. Я рискну предположить, что большая часть цемента, смешанного для закупоривания скважин, восстановления и нового заканчивания скважин в Кентукки, была смешана со слишком большим количеством воды для достижения оптимальных результатов.Конечно, легкий цемент иногда используется в глубоких колодцах, но на сегодняшний день в Кентукки это редко. Крупные сервисные компании, такие как Halliburton, не играют в эти игры, но, похоже, большинство более мелких независимых сервисных компаний, некоторые с удвоенной силой. Почему так продолжалось столько лет?

    Смотрите наши Обзор каротажа на цементной связке для получения основной информации о технологии каротажа на цементной связке. Свяжитесь с нами, если вам нужна более подробная информация.

    | Home | Аналоги и советы | PBS Tech & Tips | Каротаж на цементной основе | UIC |

    07-17-06
    Последняя 10-20-10

    Плотность горных пород и грунтов

    Термины тяжелый и легкий обычно используются двумя разными способами.Мы говорим о весе, когда говорим, что взрослый тяжелее ребенка. С другой стороны, когда мы говорим, что камень тяжелее почвы, имеется в виду еще кое-что. Небольшой камень, очевидно, будет весить меньше, чем целая комната земли, но камень тяжелее в том смысле, что камень определенного размера весит больше, чем образец почвы такого же размера. Фактически мы сравниваем массу на единицу объема , то есть плотность . Чтобы определить эти плотности, мы можем взвесить кубический сантиметр каждого образца.Если бы образец породы весил 2,71 г, а грунт 1,20 г, мы могли бы описать плотность породы как 2,71 г / см –3 , а плотность почвы — 1,20 г / см –3 . Несмотря на то, что песок состоит из обломков горных пород, его плотность меньше, поскольку пористость песка снижает его объемную плотность (как показано ниже). (Обратите внимание, что отрицательный показатель степени в кубических сантиметрах указывает на обратную величину. Таким образом, 1 см –3 = 1 / см 3 , а единицы измерения плотности могут быть записаны как г / см 3 или г / см –3 .В каждом случае единицы читаются как граммы на кубический сантиметр, на обозначают деление.) Мы часто сокращаем «см 3 » как «куб.см», а 1 см 3 = 1 мл по определению.

    Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Плотность почв и горных пород
    Тип почвы Плотность / г / см 3
    песок 1,52
    супеси 1.44
    суглинок 1,36
    илистый суглинок 1,28
    суглинок 1,28
    глина 1,20
    амфиболит 2,79–3,14
    доломит 2,72–2,84
    гнейс 2,59–2,84
    известняк 1.55–2.75
    мрамор 2,67–2,75
    сланец 2,73–3,19
    сланец 2,06–2,67
    шифер 2,72–2,84
    пирит 5,0
    золото 19,3
    Легко определить плотности многих других материалов.

    Таблицы плотности почвы и горных пород показывают, что плотность классических осадочных пород варьируется, поскольку она увеличивается (под давлением покрывающих пород) по мере того, как породы постепенно погружаются.Процесс, называемый цементацией, при котором растворенные минералы заполняют пустоты, также снижает пористость и увеличивает плотность.

    Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Частицы показаны черным, пустоты — синим [1]

    Объемные плотности даны как для осадочных пород, так и для грунтов, поскольку осадочные породы обычно имеют переменную пористость. Объемная плотность включает как зерна, так и межузельные пространства.Плотность зерна — это фактическая плотность частиц, которые могут быть минералом. Насыпная плотность меньше плотности зерен составляющего минерала (или минеральной ассоциации), в зависимости от пористости. Например, песчаник (обычно кварцевый) имеет типичную насыпную плотность в сухом состоянии 2,0–2,6 г / см 3 с пористостью, которая может варьироваться от низкой до более 30 процентов. Плотность самого кварца 2,65 г / см 3 . Если бы пористость была равна нулю, насыпная плотность равнялась бы плотности зерна.

    Насыпную плотность образца почвы определяют путем взвешивания известного объема почвы, который обычно сушат путем нагревания. Среднюю плотность зерна почвы можно определить, наливая взвешенную пробу почвы в мерный цилиндр, содержащий достаточно воды, чтобы покрыть почву, и отмечая увеличение объема воды. Это объем зерен [2] . Пористость легко рассчитать по объемной плотности и плотности зерен [3] .

    Обычно нет необходимости взвешивать точно 1 см 3 материала, чтобы определить его плотность.Насыпная плотность — это мера веса почвы на единицу объема (г / куб.см), [4] обычно указывается в сушильном шкафу (110 ° C) (рисунок 1). Мы просто измеряем массу и объем и делим объем на массу:

    \ [\ text {Density} = \ dfrac {\ text {mass}} {\ text {volume}} \]

    или

    \ [\ rho = \ dfrac {\ text {m}} {\ text {V}} \]

    где ρ = плотность m = масса V = объем

    Пример \ (\ PageIndex {1} \): расчет плотности

    Рассчитайте плотность (а) куска породы массой 37.3} \]

    Обратите внимание, что, в отличие от массы или объема, плотность вещества не зависит от размера образца. Таким образом, плотность — это свойство, по которому одно вещество можно отличить от другого. Образец породы в примере можно обрезать до любого желаемого объема или отрегулировать так, чтобы он имел любую выбранную нами массу, но его плотность всегда будет 2,70 г / см 3 при 20 ° C.

    Таблицы и графики предназначены для предоставления максимального количества информации на минимальном пространстве. Когда речь идет о физическом количестве (число × единицы), повторять одни и те же единицы расточительно.{-3}} = 2,70 \]

    Следовательно, столбец в таблице или ось графика удобно помечать в следующей форме:

    \ [\ frac {\ text {Количество}} {\ text {units}} \]

    Указывает единицы, которые необходимо разделить на количество, чтобы получить чистое число в таблице или на оси. Это было сделано во втором столбце таблиц плотности почвы и горных пород.

    Преобразование плотности

    В нашем исследовании плотности обратите внимание, что химики могут выражать плотности по-разному в зависимости от предмета.Плотность чистых веществ может быть выражена в кг / м 3 в некоторых журналах, которые настаивают на строгом соблюдении единиц СИ; плотность почвы может быть выражена в фунтах / фут 3 в некоторых сельскохозяйственных или геологических таблицах; плотность клетки может быть выражена в мг / мкл; и другие единицы широко используются. Легко преобразовать плотности из одного набора единиц в другой, умножив исходное количество на один или несколько коэффициентов единицы :

    Пример \ (\ PageIndex {2} \): преобразование плотности

    Преобразование плотности воды, 1 г / см 3 в (a) фунт / см 3 и (b) фунт / фут 3

    а.3} \)

    Примечание

    Важно отметить, что мы использовали коэффициенты преобразования для преобразования одной единицы в другую единицу того же параметра.

    Из ChemPRIME: 1.8: Плотность

    Авторы и авторство

    насыпная плотность цемента

    Гранулометрический состав цемента напрямую влияет на физико-механические свойства цемента, характеристики бетонной конструкции и долговечность, а также оптимизирует распределение частиц по размерам… Просмотреть больше> Продукты Фактически, смеси с высоким содержанием портландцемента могут более легко растрескиваться из-за повышенной скорости гидратации. 22 июня 2007 г. Для цемента в псевдоожиженном слое после пневмотранспорта и в атмосферных условиях плотность должна составлять от 1100 до 1200 кгм3. Поскольку изменение объемной плотности цемента может достигать 145 раз, фактические условия … Изобретение относится к способу получения испытание насыпной плотности и пористости цементного теста и устройства для него. Цемент — лучший вяжущий строительный материал для смешивания с бетоном с точки зрения сжимаемости.Есть много способов хранения цемента, но лучший способ для длительного хранения — использовать цементные силосы. Объемная плотность не является абсолютной величиной; следовательно, условия для его определения должны быть стандартизированы, чтобы получить сравнительные результаты измерений. Используется для определения насыпной плотности цемента в соответствии с требованиями «комиссии по строительству материалов». В приведенном выше определении объем содержит оба агрегата вместе с пустотами между частицами агрегата. Сброс настроек.Удельный вес цемента. Чем ближе объемная плотность к удельному весу, тем ниже пористость. Крупнозернистый песок. c. Трехокись серы. Ян Симс, Бев Браун, в книге Леа «Химия цемента и бетона (четвертое издание)», 1998. Объемная плотность равна массе, если объем равен единице. Единичный объем включает промежутки между частицами и объемы оболочки самих частиц. Плотность бетона варьируется, но составляет около 2400 килограммов на кубический метр (150 фунтов / куб футов). получить цену.Плотность также называется единицей массы вещества. Легкие и плотные заполнители. Это вес сухой почвы на единицу объема, обычно выражаемый в граммах / см3. Он рассчитан на 94 # / куб.футов, потому что это «насыпная» плотность, обусловленная тонкостью помола. Если используется известь более 65%; это может привести к проблеме расширения. Удельный вес кирпичного песка, заполнителя, стального цемента, воды. Нижняя B.D указывает на более высокую пористость, меньшую прочность огнеупорного материала. Заголовок коробки. — имейте в виду, что для многих продуктов, перечисленных ниже, существует разница между «насыпной плотностью» и фактической «плотностью твердого вещества или материала».Этот метод применим ко всем жидким твердым биотопливам с номинальным верхним размером не более 100 мм. ; Закладки: [вес к объему | объем к весу | цена | плотность] Насыпная плотность является показателем уплотнения и здоровья почвы. Тест на объемную плотность и процент пустот для заполнителей. Насыпная плотность цемента, оборудование для испытаний цемента, контроли. Приблизительное значение объемной плотности заполнителя, обычно используемого для бетона с нормальным весом, колеблется в пределах 1200-1750 кг / м 3 или от 75 до 110 фунтов / фут 3. ISO 17828: 2015 определяет метод определения объемной плотности твердого биотоплива с использованием стандартной мерной емкости.Это влияет на инфильтрацию, глубину / ограничения укоренения, доступную влагоемкость, пористость почвы, доступность питательных веществ для растений и активность почвенных микроорганизмов, которые влияют на ключевые почвенные процессы и продуктивность. Эта плотность объемного цемента (включая пустоты между частицами) значительно варьируется в зависимости от того, как с ним обращаются и как его хранят. Ответ Вам доступен широкий выбор вариантов насыпной плотности цемента, таких как мощность, использование. Плотность цемента может составлять от 62 до 78 фунтов на кубический фут.Информация на упаковке обычно указывает на 12 месяцев. Цемент, клинкер весит 1,415 грамма на кубический сантиметр или 1415 килограммов на кубический метр, то есть извести. При измерении рыхлой плотности порошок должен быть в аэрированном состоянии. Например, вибрация при транспортировке насыпного цемента уплотняет цемент и увеличивает его насыпную плотность. Стандартный метод испытаний для определения насыпной плотности (т.е. диаграмма насыпной плотности. Хранение насыпного цемента является важным звеном в промышленности по переработке цемента.Ответ vinoth Цемент 1440 кг. Песок 1450 до 1500 кг.… Фильтр. В настоящее время ASTM C188 [6] является стандартным методом испытаний для измерения плотности гидравлического цемента. Насыпная насыпная плотность может варьироваться в зависимости от местоположения доступных материалов. насыпная плотность цемента в мельнице для силоса китай. а. удельный вес и пустоты в агрегатах). Рисунок 2: Измерение насыпной плотности после утряски. Какова плотность цемента Летучая зола 30 мм заполнитель 10 мм заполнитель и каменная пыль плотность цемента 1440 кгм3 Плотность песка 1600 кгм3 10 мм20 мм плотность 15401580 кгм3 Как рассчитать физический запас материала, такого как мелкозернистые заполнители и каменная пыль, наложенная наЦементные силосы имеют характеристики хорошей однородности в секции хранения цемента. Чрезмерное использование глинозема ускоряет время схватывания, но ослабляет цемент. Эта диаграмма объемной плотности содержит базу данных с возможностью поиска, содержащую почти 1000 продуктов с характеристиками сухого порошка или гранул. 1,35 для сырой муки в силосе для остатка 14% на 90 ед. FASTCAST 52.5R. ЦЕМЕНТ. Когда бетон переходит из пластичного состояния, гидратируясь в твердое тело, материал подвергается усадке. Цемент, раствор весит 2,162 грамма на кубический сантиметр или 2162 килограмма на кубический метр, т.е.е. 1,4 для цемента в силосе на 3200 Blaine. ; Закладки: [вес к объему | объем к весу | цена | плотность] Плотность различных строительных материалов Плотность строительных материалов — это его масса на единицу объема материалов. Alibaba.com предлагает 1,214 насыпной плотности цементных изделий. СТРОИТЕЛЬНЫЙ КРИТ 42.5N. Уровень силы. Re: плотность сырого шрота. Химические свойства цемента. Шаг 1. Рассчитайте веса материалов, требуемых, используя насыпную плотность. Универсальный и экономичный цемент общего назначения.Всегда дважды сверяйте значения с другими источниками перед важными расчетами. Метод, используемый для заполнения этого объема материалом, может повлиять на степень сжатия порошка и, таким образом, может повлиять на значение объемной плотности. Насыпная плотность цемента. При измерении плотности утряски необходим этап уплотнения порошка. плотность цемента, раствора равна 2 162 кг / м³. В британской или американской системе измерения плотность равна 134,9693 фунта на кубический фут [фунт / фут³] или 1,2497 унции на кубический дюйм [унция / дюйм³].Рисунок 1: Измерение насыпной плотности. Инновационный и прочный цемент общего назначения. Сектор приложений. Плотность можно охарактеризовать как вес вещества на единицу объема. Текущий стандарт испытаний отнимает много времени и требует утилизации химикатов. Из-за этого насыпная плотность цемента не имеет большого значения. В английской системе единица измерения объема — один кубический фут, а единица веса — один фунт. абсолютная плотность по сравнению с насыпной плотностью; абсолютный объем; расчет массы и объема цементного раствора; Плотность .он состоит из ситовой воронки, мерного устройства объемом 1 литр, треноги и линейки. Твердая древесина сегодня является одним из основных ресурсов для деревянных полов. Измерение объемной плотности Как измерить объемную плотность? конвертер единиц плотности; Примечание! Насыпная плотность любого материала — это вес ЧАСТИЧНО УПЛОТНЕННОГО материала на единицу объема. 14,15 Объемная плотность может быть рассчитана по формуле. Краткое введение клинкерного насыпного погрузчика насыпного погрузчика клинкера, производимого компанией Nantong Chinamining Cement Equipment Co ltd., Является плотность материала более подробная таблица насыпной плотности, насыпная плотность lbcuFt, сыпучая адипиновая кислота, мука люцерны, гранулы люцерны, цемент, клинкерный цемент, цемент motar, насыпная плотность портландцемента.Когда вы разрабатываете бетонную смесь, все основывается на фактическом весе материала для поддержания измеримого стандарта. (ASTM C-29 / C-29M) Объем и значение: Этот метод испытаний используется для определения объемной плотности данного мелкозернистого образца. Объем пробы в приведенном выше примере показан равным 100 см3, потому что это помогает быстро вычислить… Объемная плотность определяется как масса сыпучего материала, деленная на объем, занимаемый этим материалом. Насыпная плотность — это масса на единицу объема рыхлого порошкового слоя.Объемная плотность — очень важная характеристика таких веществ, как порошки, гранулы и другие частицы, такие как твердые вещества. Когда цемент смешивается с водой, вода заменяет участки, где обычно есть воздух. Объемная плотность почвы в значительной степени зависит от минерального состава почвы и степени уплотнения. Плотность кварца составляет около 2,65 г / см³, но (сухая) объемная плотность минеральной почвы обычно составляет примерно половину этой плотности, между 1,0. и 1,6 г / см³. Перед покупкой вы должны знать спецификацию древесины твердых пород.Измеритель объемной плотности неметаллических порошков методом естественного осаждения. https://www.controls-group.com/…/bulk-de density-of-cement.php Lafarge предлагает широкий выбор современных цементов для любого возможного проекта. Плотность цемента Обычный портландцемент = 1440 кг / куб. М. Насыпная плотность крупного заполнителя = 1600–1800 кг / куб. Твердая древесина. Характеристики и применение. Он выражается в кг / м3 или фунтах / фут3 и показывает компактность строительного материала. Объемная плотность искусственных заполнителей часто используется в качестве основы для классификации различных типов доступных материалов.BD также влияет на другие свойства огнеупора, такие как несущая способность, теплопроводность и т. Д. Цемент премиум-класса с высоким ранним набором прочности. Цемент имеет различный диапазон плотности в зависимости от процентного содержания цементного состава. Посмотреть больше. DURABUILD 32.5N. Таким образом, количественные показатели цемента указываются и измеряются по весу, а не по объему. Насыпная плотность портландцемента варьируется от 1100 до 1600 кг на кубический метр. б. Глинозем. м. Срок хранения и эксплуатации цемента М500 в мешках до двух месяцев.Итак, цемент должен обладать прочностью на сжатие. м. Для расчетов используйте значение 1300 кг на кубический метр. Чтобы найти конкретный продукт, введите имя (или часть названия) продукта, который вы ищете, в «Поиске материалов в реальном времени». измерения плотности цемента и их применимость для измерения плотности SCM. Плотность цемента, клинкера равна 1 415 кг / м³. В британской или американской системе измерения плотность равна 88,3356 фунта на кубический фут [фунт / фут³] или 0,81792 унции на кубический дюйм [унция / дюйм³].Грубый заполнитель. Это может быть неясно в описании продуктов. 7) Насыпная плотность. Фактические частицы имеют удельный вес 3,15. м. Истинная плотность ПК составляет 3000 — 3200 кг на кубический метр.

    .

    LEAVE A REPLY

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *