4.7.2. Измерение предела прочности образцов тампонажного камня на изгиб ультразвуковым способом.

Наряду с механическими методами в настоящее время широкое распространение получил ультразвуковой импульсный способ (неразрушающий) контроля прочности и деформативных свойств цемента. Высокая чувствительность акустичес­кого метода к изменению структура твердеющих цементных паст позволяет использовать его как для изучения кинетики процесса структурообразования, так и для оценки прочности по корреляционной зависимости и скорость ультразвука - прочность цементного камня.

Средства контроля

- приборы - "Бетон-8", “Бетон-12", “Бетон-22” конструкции ВНИИЖБ. Проведение испытания:

- образцы-балочки протирают ветошью и измеряют штангенцир­кулем их геометрические размеры;

- приборы Бетон-8, Бетон-12, Бетон-22 измеряют время пробега ультразвуковых колебаний (Т), мкс;

- вычисляют скорость пробега ультразвуковой волны С=L/T

где L - линейный размер образца, определенный с помощью штангенциркуля, в направлении прозвучивания, м; Т - время пробега, УЗК, мкс.;

Определяют прочность цементного камня на изгиб

_расч=2,1с²-5,8с +4,6

где _расч. - прочность цементного камня на изгиб по ско­рости УЗК, МПа;

с - скорость звука в образце км/с.

Данная корреляционная зависимость применима только для тампонажных материалов, включающих портландцементы по ГОСТ 1581-96 различных заводов, с различными химическими добавками при водоцементном отношении от 0,4 до 0,6 и сроках хранения от 1 суток до 3-х месяцев в температурном интервале от минус 5 до 80°С. При добавлении в цемент большого количества воздухо-вовлекающих добавок, приводящих к значительному погашению звуковых колебаний, метод неразрушающего контроля прочности цементного камня не применим.

Зная скорость УЗК и плотность цементного камня, (), оп­ределяют динамический модуль упругости

Е = 0,833 с² 

Уравнение действительно для любой системы единиц при условии, что Е, , с выражаются в соответствующих единицах.

Контрольные вопросы

1. Механический метод определения прочности образцов тампонажного камня.

2. Ультразвуковой метод определения прочности образцов тампонажного камня.

3. Подготовка образцов цементного камня для проведения испытаний.

4. Преимущества и недостатки ультразвукового метода определения прочности образцов тампонажного камня.

5. Преимущества и недостатки механического метода определения прочности образцов тампонажного камня.

Задание

Определить прочность образцов цементного камня на изгиб 2-х и 7-ми суточного твердения, сформированных из следующих тампонажных составов и выдержанных при температуре 20-25 ⁰С.

- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.5

- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.4

- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, песок кварцевый 5%

- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, борная кислота 0.25%

4.8. Определение предела прочности цементного камня при сжатии гост 26798.2-96. Для цементов типа I-g, I-h

Средства контроля

- Средства контроля для приготовления тампонажного раствора.

- формы для цементных образцов кубиков размерами 50´50´50 мм.

- машина для испытаний на сжатие. Для испытания на сжатие может быть использована пресс любой конструкции с предельной нагрузкой до 500 кН и имеющая приспособление для измерения нагрузки с погрешностью не более 1 %.

- водный термостат для выдержки образцов кубиков при атмосферном давлении и температуре 20 (60) ⁰С. Термостат должен быть размером, обеспечивающим полное погружение образцов в воду и иметь мешалку или систему циркуляции воды, а также приборы для измерения температуры. Термостат должен быть заполнен дистиллированной водой.

- трамбовочный стержень диаметром (61) мм из стекла или некорродирующего материала.

• ванна для охлаждения образцов.

• пластины из нержавеющей стали для передачи сжимающей нагрузки на образцы с рабочей поверхностью 40х50 мм.

На рисунке 12 представлен пресс фирмы Chandler Engineering модель 4207D (цифровой), используемый для определения прочности цементного камня на сжатие. Прибор является автоматическим, электронно-управляемым гидравлическим прессом. Он разработан для испытания кубических образцов цементного камня в полном соответствии со Спецификацией 10 Стандарта API.

Тестер 4207 D состоит из двух главных частей: (1) сборки пресса (нагрузочной рамы), и (2) системы электронного управления и энергосистемы. Установка удобна по размерам и может быть установлена на лабораторном столе, или на лабораторном полу.

Рисунок 12 - Модель Chandler Engineering 4207D (цифровой) тестера прочности на сжатие.

Подготовка и проведение испытания

- собирают форму размером 505050 мм. Внутренние грани отдельной формы должны быть сухими и чистыми и непосредственно перед изготовлением смазаны тонким слоем машинного масла. Наружные ребра и основание формы для герметичности смазывают температуроустойчивой смазкой.

- форму наполняют цементным тестом на половину ее глубины поочередно во все отделения и утрамбовывают трамбовочным стержнем. После укладки первого слоя оставшееся тесто в контейнере смесителя перемешивают трамбовочным стержнем для исключения расслоения. Затем форму полностью заполняют вторым слоем теста и вновь трамбуют. Избыточное тесто срезают ножом.

- форму с образцами накрывают металлической пластиной и помещают в термостат, предварительно нагретый до режимной температуры 38 или 60 ⁰С. Время от окончания перемешивания до установки форм в термостат должно составлять 5 мин  15с. Время выдержки образцов в термостате – 7 ч 15 мин  5с. Формы с образцами извлекают из термостата, расформировывают, образцы маркируют и помещают в воду на (45  5) мин. Образцы следует погружать в ванну с водой заглаженной поверхностью вверх на расстоянии друг от друга. Образцы должны быть испытаны через 8 ч  15мин с момента загружения их в термостат. Перед испытанием удаляют с поверхности образцов следы воды и масла, определяют отклонение от плоскостности граней образца, которые при испытании будут соприкасаться с плитами, передающими нагрузку на образец. В случае если отклонения от плоскостности любой из измеренных граней не удовлетворяет требованиям ГОСТ 26798.2-96 образец бракуют.

Испытание на прочности при сжатии следует проводить не менее чем на двух образцах.

- образец устанавливается на пресс любыми боковыми гранями, находящимися при изготовлении в контакте с боковыми гранями формы.

- по результатам испытаний каждого образца рассчитывают пре­дел прочности при сжатии.

R_сж = F/S

где F- разрушающее усилие при сжатии, Н;

S - площадь опорной поверхности,

Предел прочности при сжатии рассчитывают как среднеарифметическое значение результатов испытаний четырех образцов.

Результаты вычислений округляют до 0,1 Мпа.

Если один из трех результатов испытаний отличается более чем на 10% от среднеарифметического значения, этот результат следует исключить и рассчитывать среднее арифмитическое значение оставшихся двух результатов.

Контрольные вопросы

1. Средства контроля для определения предела прочности образцов тампонажного камня на сжатие.

2. Требования к образцам тампонажного камня для определения предела прочности на сжатие.

4. Проведение испытаний по определению предела прочности образцов тампонажного камня на сжатие.

5. Обработка результатов проведения испытаний по определению предела прочности образцов тампонажного камня на сжатие.

Задание

- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.5

- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.4

- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, песок кварцевый 5%

- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, борная кислота 0.25%