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水泥检测培训内容

中建股份哈佳铁路HJZQ-5标二工区

试验室培训资料〔2016年3月〕

水泥常规试验检测方法

第一章水泥概述

水泥是建筑、道路、水利、海港和国防工程中用量最大、最重要的建筑材料之一。

随着我国现代化工农业的高速发展，它在国民经济中的地位日益提高，应用越来越广。

水泥工业及其制品的迅速发展，对保证国家建设计划顺利进行起着十分重要的作用。

水泥属于水硬性无机胶凝材料。

加水调制后，经过一系列物理化学作用，由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将砂石等散粒状材料胶结成具有一定物理力学性质的石状体。

水泥浆既能在空气中硬化，又能在潮湿环境或水中更好地硬化，保持并发展其强度。

所有，它既可以用于地上工程，也可用于水中及地下工程。

水泥有很多品种。

通常按其性质和用途可分为通用水泥、专用水泥和特种水泥。

通用水泥是工业与民用建筑等土建工程中应用最为广泛的水泥，它包括六大品种：

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

专用水泥是以所有工程的名称来命名的，如油井水泥、砌筑水泥等。

特种水泥是具有某种突出特性的水泥，如膨胀水泥、快硬水泥等。

水泥受到如此重视、应用十分广泛，是因为它具有很多优点：

①具有水硬性，不怕水，水上、水下都可用；

②具有可塑性，可塑制成各种形状和尺寸的构件；

③原料来源广、廉价。

烧制水泥的原料是石灰石和粘土，价格低廉；

④生产工艺比钢材、塑料简单；

⑤调整其组成可配制生产出不同强度、不同品种的水泥，以满足不同需要；

⑥耐久性好，不生锈、不腐烂、不老化，抗冻性也较好；

⑦具有同钢筋良好的粘结力，可以制作各种形式的钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土构件和建筑物。

第二章通用硅酸盐水泥

以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏，及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料称为通用硅酸盐水泥。

强度等级：

a.硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。

b.普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。

c.矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级。

通用硅酸盐水泥的物理指标：

硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于390min。

普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min。

b.安定性煮沸法合格

硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比外表积表示，其比外表积不小于300m2/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的细度以筛余表示，其80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%.

2.3包装、标志、运输与储存

水泥可以散装或袋装，袋装水泥每袋净含量为50kg，且应不少于标志质量的99%；随机抽取20袋总量应不少于100kg。

水泥包装袋上应清楚标明：

执行标准、水泥品种、代号、强度等级、生产者名称、生产许可证标志及编号、出厂编号、包装日期、净含量。

散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。

水泥的运输和储存，应重点防止受潮。

不同品种、标号和出厂日期的水泥应分别储运。

水泥是水硬性胶凝材料，在储运过程中不可防止的要吸收空气中的水分而受潮结块，丧失胶凝活性，使强度大为降低。

水泥强度等级越高，细度越细，吸湿受潮越严重，活性损失越快。

在正常储存条件下，经3个月后，水泥强度约降低10%-25%；储存6个月降低25%-40%。

为此，储存水泥的库房必须干燥，库房地面应高出室外地面30cm。

假设地面有良好的防潮层并以水泥砂浆抹面，可直接储存水泥；否则应用木料垫离地面20cm。

袋装水泥堆不宜过高，一般为10袋，如储存时间短，包装袋质量好可堆至15袋。

袋装水泥垛一般应离开墙壁和窗户30cm以上。

水泥垛应设立标示牌，注明生产工厂、品种、强度等级及出厂日期等。

散装水泥应按品种、强度等级及出厂日期分库存放，储存应密封良好、严格防潮。

水泥受潮是难以防止的。

受潮程度不同，强度降低程度不同，因此应区分情况，恰当处置。

①水泥无结块、结粒情况，测定其烧失量小于5%，说明水泥尚未受潮，可按原强度等级使用。

②水泥有结成小粒的情况，但手捏可成粉末状，烧失量在4%-6%，说明水泥开始受潮，强度损失不大，约在一个强度等级内。

应将水泥粒压成粉末或适当增加搅拌时间，可用到强度要求比原来低的工程中〔一般降低15%-20%的活性〕。

③水泥已部分结成硬块或外部结成硬块内部尚有粉末状，烧失量6%-8%，这外表水泥已严重受潮，强度约损失50%左右。

应筛除硬块，可压碎的压成粉末，多用于抹面砂浆等非受力部位。

④结块坚硬，无粉末状，烧失量大于8%，该水泥活性已丧失殆尽，不能按胶凝材料使用而只能重新粉磨后用作混合材料。

第三章水泥细度检验

细度指水泥颗粒的粗细程度。

水泥细度是影响水泥一系列建筑性质的重要物理指标。

同样成份的水泥，颗粒越细，与水接触的外表积越大，水化反应速度将加快，并且水化反应更充分，其强度特别是早期强度会越高。

但是，水泥颗粒过细，硬化时收缩大，易产生裂缝。

一般认为，水泥颗粒尺寸小于40μm才具有较高的活性。

水泥颗粒尺寸大于90μm几乎接近惰性，仅起填充作用。

因此，水泥必须控制一定的粉磨细度，以充分发挥其胶凝性，但粉磨太细，会降低磨机产量，增加电能消耗，使水泥成本提高。

假设在空气中硬化时，收缩值也会增大，储存时强度下降过快。

水泥的细度可用比外表积或80μm、45μm方孔筛的筛余量〔未通过部分占试样总量的百分率〕表示。

所谓比外表积是指单位质量水泥颗粒外表积的总和〔m2kg〕。

硅酸盐水泥的比外表积应大于300m2/kg，一般常为317-350m2/kg。

水泥细度检验按照《水泥细度检验方法筛析法》〔GB/T1345〕进行。

采用45μm方孔筛和80μm方孔筛对水泥试样进行筛析试验，用筛上筛余物的质量百分数表示水泥样品的细度，为保持筛孔的标准度，在用试验筛应用已知筛余的标准样品来标定。

①负压筛析法：

使用负压筛析仪在方孔筛两侧产生压力差，使得小于80μm或45μm的水泥颗粒在规定时间间隔内通过方孔筛，从而到达测定筛余量的目的。

②水筛法：

将试验筛放在筛座上，用规定压力的水流，使得小于80μm的水泥颗粒在规定时间间隔内通过方孔筛，从而到达测定筛余量的目的。

③手工筛析法：

将试验筛放在接料盘上，用手工按照规定的拍打速度和转动角度，使得小于80μm的水泥颗粒在规定时间间隔内通过方孔筛，从而到达测定筛余量的目的。

④比外表积测定方法〔勃氏法〕：

本方法主要是根据一定量的空气通过具有一定孔隙率和固定厚度的水泥层时，所受阻力不同而引起流速的变化来测定水泥的比外表积。

①试样准备

应使用纯洁试样进行试验；负压筛和手工筛应保持干燥。

称取试样25g备用，称量精度为0.01g。

②负压筛析法

筛析试验前应把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，检查控制系统，调整负压至4000Pa-6000Pa范围内。

将称取的试样置于洁净的负压筛中，放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，开动筛析仪连续筛析2min，再次期间如有试样附着在筛盖上，可轻轻地敲击筛盖使试样落在筛网上，用天平称量全部筛余物。

③水筛法

筛析试验前，应检查水中无泥、砂，调整好水压及水筛架的位置，使其能正常运转，控制喷头底面和筛之间的距离为±0.02Mpa的喷头连续冲洗3min。

筛毕，用少量水把筛余物冲至蒸发器中，待水泥颗粒完全沉淀后，小心倒出清水；烘干并用天平称量全部筛余物。

④手析法

将称取的水泥试样倒入手筛内。

用一只手持筛往复摇动，另一只手轻轻拍打，往复摇动和拍打过程应保持晒网接近水平。

拍打速度每分钟约120次，每40次向同一方向转动60°，使试样均匀分布在晒网上，直至每分钟通过的试样不超过0.3g为止，称量全部筛余物。

⑤其他粉状物料筛析

对其他粉状物料，或45μm-80μm以外规格的方孔筛进行筛析试验时，应指明筛子的规格，称样量，筛析时间等相关参数。

⑥试验筛清洗

试验筛必须经常保持清洁，筛孔通畅，使用几次后要进行清洗。

金属筛框，铜晒网清洗时应用专门的清洗剂，不可用弱酸浸泡。

①计算

水泥试样筛余百分数计算公式〔结果计算至0.1%〕

F=Ri/W*100

F-水泥试样的筛余百分数〔%〕

Ri-水泥筛余物质量〔g〕

W-水泥试样的质量〔g〕

②筛余结果的修正

试验筛的晒网会在试验中磨损，因此筛析结果应进行修正。

修正的方法是将上式的结果乘以该试验筛的有效修正系数，即为最终的结果。

试验筛的修正系数由标准试样标定试验筛后得到。

③结果评定

合格评定时，每个样品应称取两个试样分别筛析，取筛余百分数平均值为筛析结果。

假设两次筛余结果绝对误差大于0.5%应在做一次试验，取两次相近结果的算术平均值，作为最终结果。

当负压筛析法，水筛法和手工筛析法测定的结果发生争议时，以负压筛析法为准。

第四章标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性检验

水泥标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性的检验按照〔GB/T1346〕水泥标准稠度用量、凝结时间、体积安定性的检验方法进行。

①标准稠度用水量

国家标准规定检验水泥的凝结时间和体积安定性时需用“标准稠度”的水泥净浆。

“标准稠度”是水泥净浆拌水后的一个特定状态。

硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在21%-28%之间。

测定标准稠度的方法主要是使用贯入法测定。

影响标准稠度用水量的因素有矿物成份、细度、混合材料种类及掺量等。

熟料矿物中C3A需水性最大，C2S需水性最小。

水泥越细，比外表积愈大，需水量越大。

生产水泥是掺入需水性大的粉煤灰、沸石等混合材料，将使需水量明显增大。

②凝结时间

水泥从加水开始到失去塑形，即从可塑状态发展到固体状态所需的时间成为凝结时间。

水泥凝结时间分初凝时间和终凝时间。

从水泥加水拌合至水泥浆开始失去塑形的时间成为初凝时间；从水泥加水拌合至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度的时间称为终凝时间。

水泥的凝结速度直接影响着砂浆和混凝土的凝结硬化速度。

为使砂浆和混凝土有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑，水泥的初凝时间不宜过早；当施工完毕希望砂浆、混凝土尽快硬化，到达一定的强度，以利于下一道工序的进行，所以水泥的终凝不宜过迟。

影响水泥凝结时间的因素主要有：

①熟料中C3A含量高，石膏掺量不足，使水泥快凝；②水泥的细度越细，凝结愈快；③水灰比愈小，凝结时的温度愈高，凝结愈快；④混合材料掺量大，将延迟凝结时间。

水泥凝结时间的测定，是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和湿度下，用凝结时间测定仪来测定。

测定前需首先测出标准稠度用水量，即水泥净浆到达规定稠度所需的拌合水量。

水泥熟料矿物成分不同时，其标准稠度用水量亦有差异。

磨得越细的水泥，标准稠度用水量越大。

③体积安定性

水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀程度，亦简称安定性。

如果水泥在凝结硬化过程中产生均匀地体积变化，则为安定性合格，否则即为安定性不良。

水泥体积安定性不良会使水泥制品、混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低建筑物质量，甚至引起严重工程事故。

水泥体积安定性不良的原因，是由于其熟料中含有过多的游离CaO或游离MgO，以及水泥粉磨时掺入过多石膏所致。

熟料中所含游离CaO或游离MgO，在高温下〔1450℃〕煅烧，结构极其致密，水化极慢，在水泥凝结硬化很长时间后才开始水化，水化时体积膨胀，从而引起不均匀的体积膨胀而使水泥石开裂。

另外，当水泥中石膏掺量过多时，在水泥硬化后，这些过多的石膏会与C3A反应生成水化硫铝酸钙晶体，体积膨胀1.5倍，致使水泥石开裂。

国家标准规定，由游离CaO引起的水泥体积安定性不良可用煮沸法〔分试饼法和雷氏法〕检测。

在有争议时，以雷氏法为准。

试饼法是用标准稠度的水泥净浆按规定方法做成试饼，经养护，煮沸3h后，观察饼的外形变化，如未发现翘曲和裂纹，即为安定性合格，反之则为安定性不良。

雷氏法是按规定方法制成圆柱体试件，然后测定煮沸前后试件尺寸的变化来评定体积安定性是否合格。

①标准稠度用水量水泥标准稠度净浆对标准试杆〔或试锥〕的沉入具有一定阻力。

通过试验不同含水量水泥净浆的穿透性，以确定水泥标准稠度净浆中所需加入的水量。

②凝结时间用贯入法确定标准稠度水泥净浆的凝结状态，而从水泥净浆拌水直至到达凝结状态的时间是水泥的凝结时间。

③安定性

a.雷氏夹法观测由两个试针的相对位移所指示的水泥标准稠度净浆体积膨胀程度，以这个相对位移作为判定安定性的依据。

b.试饼法观测水泥标准稠度净浆试饼的外形变化程度，以此判定安定性。

①试验室温度为20℃±2℃，相对湿度应不低于50%；水泥试样、拌和水、仪器和用具的温度应与试验室温度一致；

②湿气养护箱的温度为20℃±1℃，相对湿度不低于90%。

1〕标准稠度用水量的测定

①试验前应保证

a.维卡仪的金属棒能自由滑动；

接触玻璃板时指针对准零点；

c.搅拌机运行正常。

②水泥净浆的拌制

用水泥净浆搅拌机搅拌，搅拌锅和搅拌叶片先用湿布擦过，将拌和水倒入搅拌锅内，然后再5s-10s内小心将称好的500g水泥加入水中，防止水和水泥溅出；拌和时，先将锅放在搅拌机的锅座上，升至搅拌位置，启动搅拌机，低速搅拌120s，停15s，同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间，接着高速搅拌120s停机。

③标准稠度用水量的测定步骤

拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已置于玻璃底板上的试模中，用小刀插捣，轻轻振动数次，刮去多余的净浆；抹平后迅速将试模和底板移到维卡仪上，并将其中心定在试杆下，降低试杆直至与水泥净浆外表接触，拧紧螺丝1s-2s后，突然放松，使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中。

在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离，升起试杆后，立即擦净；整个操作应在搅拌后1.5min内完成。

以试杆沉入净浆并距底板6mm±1mm的水泥净浆为标准稠度净浆。

其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量，按水泥质量的百分比计。

2〕凝结时间的测定

①测定前准备工作：

调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时，指针对准零点。

②试件的制备：

以标准稠度用水量制成标准稠度净浆，将其一次装满试模，振动数次刮平，立即放入湿气养护箱中。

记录水泥全部加入水中的时间作为凝结时间的起始时间。

③初凝时间的测定：

试件在湿气养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定。

测定时，从湿气养护箱中取出试模放在试针下，降低试针与水泥净浆外表接触。

拧紧螺丝1s-2s后，突然放松，试杆垂直自由地沉入水泥净浆。

观察试杆停止下沉或释放试针30s时指针的读数。

当试针沉至距底板4mm±1mm时，为水泥到达初凝状态；由水泥全部加入水中至初凝状态的时间为水泥的初凝时间，用“min”表示。

④终凝时间的测定：

为了准确观测试针沉入的状况，在终凝针上安装了一个环形附件。

在完成初凝时间测定后，立即将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板取下，翻转180°，直径大端向上，小端向下放在玻璃板上，再放入湿气养护箱中继续养护，临近终凝时间时每隔15min测定一次，当试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时，为水泥到达终凝状态，由水泥全部加入水中至终凝状态的时间为水泥的终凝时间，用“min”表示。

⑤测定时应注意，在最初测定的操作时应轻轻扶持金属柱，使其徐徐下降，以防试针撞弯，但结果以自由下落为准；在整个测试过程中试针沉入的位置至少要距试模内壁10mm。

临近初凝时，每隔5min测定一次，临近终凝时每隔15min测定一次，到达初凝或终凝时应立即重复测一次，当两次结论相同时才能定为到达初凝或终凝状态。

每次测定不能让试针落入原针孔，每次测试完毕须将试针擦净并将试模方回湿气养护箱内，整个测试过程要防止试模受振。

3〕安定性测定

①测定前的准备工作

每个试样需成型两个试件，每个雷氏夹需配备质量约75g-85g的玻璃板两块，凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹内外表都要稍稍涂上一层油。

②雷氏夹试件的成型

将预先准备好的雷氏夹放在已稍擦油的玻璃板上，并立即将已制好的标准稠度净浆一次装满雷氏夹；装入净浆时，一只手轻轻扶持雷氏夹，另一只手用宽约10mm的小刀插捣数次，然后抹平，盖上稍涂油的玻璃板，接着立即将试件移至湿气养护箱内养护24h±2h。

③煮沸

a.调整好煮沸箱内的水位，使能保证在整个煮沸过程中都超过试件，不需中途添补试验用水，同时又能保证在30min±5min内能将水加热至沸腾。

b.脱去玻璃板取下试件，先测量雷氏夹指针尖端间的距离，精确到0.5mm，接着将试件放入煮沸箱水中的试件架上，指针朝上，然后在30min±5min内将水加热至沸腾并恒沸180min±5min.

c.结果版别：

煮沸结束后，立即放掉煮沸箱中的热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件进行判别。

测量雷氏夹指针尖端的距离，准确至0.5mm，当两个试件煮后增加距离的平均值不大于5.0mm时，即认为该水泥安定性合格，当两个试件的值相差超过4.0mm时，应用同一样品立即重做一次试验。

在如此，则认为该水泥为安定性不合格。

第五章水泥强度检验

水泥的强度是评价水泥质量的又一重要指标，也是划分水泥强度等级的依据。

强度除受到水泥矿物组成、细度、石膏掺量、龄期、环境温度和湿度的影响外，还与加水量、标准砂、试验条件、试验方法有关。

本方法为40mm×40mm×160mm棱柱试体的水泥抗压强度和抗折强度测定。

试件是由按质量计的一份水泥、三份中国ISO标准砂，用0.5的水灰比拌制的一组塑形胶砂制成。

中国ISO标准砂的水泥抗压强度结果必须与ISO基准砂的相一致

。

试件连模一起在湿气中养护24h，然后脱模在水中养护至强度试验龄期。

到试验龄期时将试件从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每段再进行抗压强度试验。

试模由三个水平的模槽组成，可同时成型三条截面为40mm×40mm，长160mm的棱形试体。

当试模的任何一个公差超过规定的要求时，就应更换。

在组装备用的干净模型时，应用黄干油等密封材料涂覆模型的外接缝。

试模的内外表应涂上一薄层模型油或机油。

①抗折强度

以一组三个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果。

当三个强度值中有超出平均值±10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。

②抗压强度

以一组三个棱柱体上得到的六个抗压强度测定值的算术平均值为试验结果。

如六个测定值中有一个超出六个平均值的±10%，就应剔除这个结果，而以剩下五个的平均数为结果。

如果五个测定值中再有超过它们平均数±10%的，则此结果作废。

③试验结果的计算

各试体的抗折强度记录至0.1MPa，平均值计算精确至0.1MPa。

各个半棱柱体得到的单个抗压强度结果计算至0.1MPa，平均值计算精确至0.1MPa。

第六章水泥的验收

水泥出厂前是按同品种、同标号编号的。

每一编号为一取样单位，取样应有代表性。

可连续取，也可以从20个以上不同部位取等量样品，总量不少于12kg。

所取水泥试样应充分拌合均匀后分为两等分，一份由水泥厂按国家标准测定其品质标准并填写水泥品种试验报告；另一份从水泥出厂日起密封保存3个月，以备水泥质量检验机构仲裁时使用。

水泥编号按水泥厂年产量规定，如年产量为500万吨的，不超过600t为一编号，产量越少，编号单位的水泥量越小。

水泥供货分散装和袋装两种。

散装水泥用专用车辆运输，以“吨”为计量单位，袋装水泥以“吨”或“袋”为计量单位，袋装水泥每袋净含量为50kg，且不应少于标志质量的99%。

散装水泥平均堆积密度为1450kg/m3，袋装压实的水泥为1600kg/m3。

1〕根据供货单位的发货明细表或入库通知单及质量合格证，分别核对水泥包装上所注明的执行标准、水泥品种、代号、强度等级，生产者名称、生产许可证标识及编号、出厂编号、包装日期，净含量是否相符。

2〕外观质量验收

①外观质量验收主要检查受潮变质情况。

棚车到货的水泥，验收时应检查车内有无漏雨情况；敞车到货的水泥应检查有无受潮现象。

受潮水泥应单独堆放并做好记录。

观察水泥受潮现象的方法，首先检查纸袋是否因受潮而变色、发霉，然后用手按压纸袋，凭手感判断袋内水泥是否结块。

包装袋破损者应记录情况并作妥善处理，如重包装等。

②散装水泥到货，应先检查车、船的密封效果，以便判断是否受潮。

③中转仓库应妥善保管水泥质量证明文件，以备用户查询。

中建股份哈佳铁路HJZQ-5标二工区试验室

2017年3月23日