2.1. Определение плотности цементного раствора

Приборы и материалы:

1) чашка сферическая с лопаткой для приготовления цементного раствора;

2) мензурка емкостью 250 или 500 мл;

3) сухой цемент - 300 г;

4) ареометр АГ-ЗПП без груза (см. рис. 1).

Порядок приготовления цементного раствора и определения плотности

1) высыпать цемент в чашку и сделать в нем углубление для воды;

2) по заданной величине водоцементного отношения (задастся преподавателем) рассчитать количество воды, отмерить ее мензуркой, залить в цемент и заметить время начала опыта;

3) тщательно перемешать в течение трех минут;

4) залить полученный цементный раствор в стакан ареометра, присоединить поплавок к стакану, смыть водой выдавленный цементный раствор и опустить ареометр в ведерко с водой;

5) по верхнему мениску на шкале от 1,6 до 2,4 взять отсчет плотности, полученное число умножить на 1000, чтобы выразить плотность в кг/м³ , и записать результат в журнал наблюдений;

6) снять поплавок, вылить раствор в специально отведенную емкость, вымыть и вытереть ареометр.

2.2. Определение сроков схватывания (твердения) цементного раствора

Приборы и материалы:

1) чашка сферическая с лопаткой для приготовления цементного раствора;

2) мензурка емкостью 250 или 500 мл;

3) сухой цемент и гипс;

4) прибор Вика;

5) часы;

6) нож или стеклянная пластинка для срезания избытка цементного раствора и выравнивания его поверхности в приборе Вика.

Рисунок 6. Схема фиксирования моментов начала и конца схватывания цементного раствора

Прибор Вика состоит из устройства для измерения вертикального размера относительно его столика и кольца Вика, в который заливается проба цементного раствора. Схема определения сроков схватывания приведена на рис. 6. В кольцо Вика 1 заливается цементный раствор. На штоке измерительного прибора установлена игла 2. Торец иглы приводится в контакт с цементом, а указатель перемещения штока устанавливается на нуль шкалы. Шток фиксируется во втулке прибора с помощью защелки. Если нажать защелку, то шток свободно падает вниз, а игла протыкает цементный раствор. Пока цемент жидкий, игла свободно доходит до дна 5. С началом твердения цемента сопротивление движению иглы возрастает и в какой-то момент времени игла перестает доходить, до дна. Момент времени, когда игла не дойдет до дна на величину h₁ = 1 ...2 мм, фиксируется как начало схватывания цементного раствора. Момент времени, когда игла погружается в цемент не более чем на 3 мм, фиксируется как конец схватывания цементного раствора.

За время одного занятия нельзя определить сроки схватывания чистого цементного раствора. Поэтому следует приготовить цементный раствор с ускорителем схватывания, в качестве которого использовать гипс. Задание - получить зависимости начала Т_н и конца Т_к, схватывания раствора от концентрации ускорителя. Для получения названных зависимостей подгруппа студентов разбивается на четыре бригады. Каждая бригада получает задание подготовить и испытать раствор с заданным только для этой бригады содержанием гипса. Содержание гипса задается в % от количества цемента так, чтобы общий вес сухой смеси был равен 300 г, т.е.

C=Ц+Г=300г,

где С - вес сухой смеси; Ц- вес цемента; Г- вес гипса.

Нетрудно показать, что необходимое количество цемента равно

Ц=

где Г - содержание гипса в смеси, %, а гипса

Г=300-Ц.

Принять отношение массы воды к массе смеси m_с = 0,45. Тогда количество воды

В = m_cC = 0,45*300 = 135 г = 135 мл.

Расчет и приготовление смеси:

1) подготовить таблицу журнала наблюдений по форме:

Таблица 1

Журнал наблюдений при определении сроков схватывания

Номер бригады	Г0, %	Ц, г	Г, г	В, мл	Тн, мин	Тк, мин
1				135
2				135
3				135
4				135

2) по заданной величине Г_о рассчитать количество цемента и гипса;

3) высыпать компоненты смеси в чашку и тщательно перемешать в сухом

виде;

4) залить воду, записать время начала опыта t_н и приготовить раствор, перемешивая его в течение трех минут;

5) установить кольцо Вика на стекло, залить полученный раствор в кольцо Вика и срезать избыток раствора на уровне верхнего торца кольца;

6) установить стекло с кольцом Вика на столик прибора Вика и через каждые 3 мин производить погружение иглы в раствор; при первых погружениях необходимо шток придерживать рукой, чтобы не погнуть иглу при ударе о стекло, а когда раствор начнет густеть, давать игле опускаться свободно, при этом каждое погружение иглы производить на новом месте; |

7) зафиксировать время t_нс начала схватывания раствора и время t_кс конца схватывания и рассчитать сроки схватывания цементного раствора:

T_н=t_нс-t_но, мин;

T_к=t_кс-t_но, мин;

результаты расчета внести в табл. 1.

По данным общей табл. 1 на подгруппу построить графики в координатах % гипса - время T_н и T_к. Такого вида графики используются при принятии решения о количестве ускорителя для приготовления цементного раствора, если известно время Т_ц закачки цементного раствора в скважину, т.к.

Т_ц ≥ 0,75 Т_н

Для исключения ошибки при определении сроков схватывания в этом случае должна быть смоделирована температура в скважине.

После окончания работы цемент выбросить в специальную см коси вымыть и насухо вытереть стекло и конус.