实验二水泥常规试验.docx
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实验二水泥常规试验
试验二水泥常规试验
分实验一、水泥净浆综合性能实验（本次实验不做）
一、实验目的与要求
掌握GB/T1346—2011《水泥标准稠度、凝结时间、安定性检验方法》，正确使用仪器设备，并熟悉其性能。
二、实验原理
1、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、凝结时间以试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需的时间表示。
3、试饼法是观测水泥标准稠度净浆试饼的外形变化程度。
三、实验仪器
l、仪器
（1）、水泥净浆搅拌机
（2）、净浆标准稠度与凝结时间测定仪
（3）、沸煮箱：
有效容积为410×240×310mm。
蓖板结构应不影响试验结果，蓖板与加热器之间的距离大于50mm。
箱内内层由不易锈蚀的金属材料制成，能在30±5min内将箱内的试验用水由室温升至沸点并稳定沸点状态3h以上，整个试验过程中不需补充水量。
（4）、量水器：
最小刻度为0.5mL。
（5）、天平：
精确至1g。
（6）、标准养护箱：
应能使温度控制在20±1℃，湿度大于90％。
2．试样及用水
（l）、水泥试样应充分拌匀，通过0.9mm方孔筛并记录筛余物情况，但要防止过筛时混进其它水泥。
（2）、试验用水必须是洁净淡水，若有争议时可用蒸馏水。
3．温湿度条件
（1）、试验室的温度为20±2℃，相对湿度≥50％。
养护箱温度20±1℃，相对湿度≥90％。
（2）、水泥试样、拌和水、仪器和用具的温度与实验室一致。
四、操作步骤
1、标准稠度的测定
（1）、试验前必须做到
a）、维卡仪的金属棒能自由滑动；
b）、调整至试杆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，然后在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，立即取适量水泥净浆一次性将其装入已置于玻璃底板上的试模中，浆体超过试模上端，用宽约25mm的直边刀轻轻拍打超出试模部分的浆体5次以排除浆体中的孔隙，然后在试模上表面约1/3处，略倾斜于试模分别向外轻轻锯掉多余净浆，再从试模边沿轻抹顶部一次，使净浆表面光滑。
在锯掉多余净浆和抹平的操作过程中，注意不要压实净浆。
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表面接触，拧紧螺丝1s～2s后，突然放松，使试杆垂直自由地沉人水泥净浆中。
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。
以试杆沉人净浆并距底板6mm士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（P），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：
装模（同标准稠度测定），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到试针下，降低试针与水泥净浆表面接触。
拧紧螺丝1s~2s后，突然放松，试针垂直自由地沉人水泥净浆。
观察试针停止下沉或释放试针305时指针的读数。
临近初凝时间时每隔5min（或更短时间）测定一次，当试针沉至距底板4mm±1mm时，为水泥达到初凝状态，由水泥全部加人水中至初凝状态的时间为水泥的初凝时间，用min来表示。
（4）、终凝时间的测定：
为了准确观测试针沉人的状况，在终凝针上安装了一个环形附件（见图2）。
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（或更短时间）测定一次，当试针沉人试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态。
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来表示。
3、安定性的测定
（1）、测定前的准备工作
每个样品需准备两块约100mm×100mm的玻璃板，凡与水泥净浆接触的玻璃板都要稍稍涂上一层油。
（2）、试饼的成型方法将制好的标准稠度净浆取出一部分分成两等份，使之成球形，放在预先准备好的玻璃板上，轻轻振动玻璃板并用湿布擦过的小刀由边缘向中央抹，做成直径70mm～80mm、中心厚约10mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼，接着将试饼放入湿气养护箱内养护24h±2h。
（3）、沸煮
a）、调整好沸煮箱内的水位，使能保证在整个沸煮过程中都超过试件，不需中途添补试验用水，同时又能保证在30min±5min内升至沸腾。
b）、脱去玻璃板取下试饼，在试饼无缺陷的情况下将试饼放在沸煮箱水中的蓖板上，然后在30min±5min内加热至沸并恒沸180min±5min。
c）、结果判别：
沸煮结束后，立即放掉沸煮箱中的热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件进行判别。
目测试饼未发现裂缝，用钢直尺检查也没有弯曲（使钢直尺和试饼底部紧靠，以两者间不透光为不弯曲）的试饼为安定性合格，反之为不合格。
当两个试饼判别结果有矛盾时，该水泥的安定性为不合格。
五、操作注意事项
1、水泥标准稠度的测定可按GBl346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行。
其测定注意事项如下：
①水泥试样应充分拌匀，通过0.9mm方孔筛并记录筛余物情况，但要防止过筛时混进其它水泥。
试样用水必须是洁净的淡水，如有争议时也可用蒸馏水。
②标准稠度用水量可用调整水量和不变水量两种方法中的任一种测定，如发生争议时以调整水量方法为准。
③测定仪器及附件均应符合国家标准规定，并定期检查，及时调整修理。
④试验前须检查仪器金属棒能否自由滑动，试锥降至模顶面位置时，指针是否能对准标尺零点；搅拌机运转是否正常等。
⑤从水泥净浆搅拌机上取下拌合好的料时，应用小刀将附在锅壁的净浆刮下，并拌合数次后再装模抹平、迅速放到试杆下的固定位置上测定。
⑦所用的仪器、工具等用完后一定要擦洗干净放好，以备下次备用。
⑧用不变水量方法测定时，当试锥下沉深度小于13mm时，应改用调整水量方法测定。
用调整水量方法测定时，以试锥下沉深度30±1mm时的净浆为标准稠度净浆。
如下沉深度超出此范围，须另称试样，调整水量，重新试验，直至达到30±1mm时为止。
2、水泥凝结时间测定注意事项
1、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；
2、在整个测试过程中试针沉入的位置至少要距试模内壁10mm。
3、临近初凝时，每隔5min（或更短时间）测定一次，临近终凝时每隔15min（或更短时间）测定一次，到达初凝时应立即重复测一次，当两次结论相同时才能确定到达初凝状态，到达终凝时，需要在试体另外两个不同点测试，确认结论相同才能确定到达终凝状态。
4、每次测定不能让试针落入原针孔，
5、每次测试完毕须将试针擦净并将试模放回湿气养护箱内，
6、整个测试过程要防止试模受振。
3、水泥安定性测定注意事项
水泥安定性的测定可按GBl346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行。
①试饼制作必须规范，直径过大、过小，边缘钝厚都会影响试验结果。
一般试饼，直径以70～80mm、中心厚约10mm、边缘渐薄、表面光滑为规范试饼。
②当两个试饼判别结果有矛盾时，该水泥的安定性应判为不合格。
③煮后安定性试饼用直尺检查不弯曲，用肉眼观察无裂纹的前提下，仅有少量脱皮现象，应判为安定性合格。
④试饼煮沸前，应检查并记录有无裂缝或弯曲现象。
要检查试饼养护温度时间与湿度是否符合要求（湿气养护箱应能使温度控制在20±1℃，湿度大于90％、养护时间为24±2h）。
如养护温度太高（大于25℃）或湿度不够，可能在沸煮前就使试饼发生收缩裂纹（这时不能认为试样不安定），如养护温度过低（小于15℃），沸煮后可能产生脱皮现象。
⑤用有效长度为15cm的平直钢板尺，垂直横放在试饼平面处，平视并变换试饼角度检查水泥安定性试饼弯曲否，裂纹用肉眼观察。
如用目测未发现裂纹，用直尺检查也没有弯曲的试饼，应判为安定性合格。
反之则判为不合格。
⑥为区分水泥安定性程度，在水泥厂内部可将煮后安定性试饼分为崩溃（溃）、龟裂（裂）、松疏（松）、弯曲（曲）、完整（完好）等五种情况。
它们的安定性指数可定为5、4、3、2、1
⑦当用试饼法和雷氏夹法测定同一水泥样品出现争议时，以雷氏夹法为准。
六、实验记录及结果处理
表1水泥标准稠度用水量测定记录
次数
水泥的质量（g）
水（mL）
杆的下沉深度（mm）
标准稠度％
1
2
平均
表2水泥凝结时间测定记录
次数
称取水泥的质量（g）
量取水（mL）
开始加水时间
h:
min
初凝时间
h:
min
终凝时间
h:
min
1
2
平均
/
表3水泥安定性测定记录（试饼法）
次数
沸煮前试件测定
沸煮后试件测定
结果判断
1
2
结论
思考题：
1、测定水泥的标准稠度用水量中应注意哪些事项？
2、水泥的凝结机理是什么？
凝结时间与哪些因素有关？
分实验二水泥胶砂流动度
一、实验目的
1、掌握GB/T2419—2005水泥胶砂流动度的检验方法；
2、正确使用仪器并熟悉性能。
二、实验原理
胶砂流动度是人为规定水泥砂浆处于一种特定的和易状态，它反映的出水泥胶砂的可塑性。
用流动度来控制加水量，使胶砂物理性能的测试准确可比，用流动度来控制水泥胶砂强度成型加水量，所测得的水泥强度与混凝土强度之间有较好的相关性。
胶砂流动度是通过规定的流动度跳桌来确定，单位mm。
三、实验仪器材料
1、实验仪器：
胶砂搅拌机符合GB177有关规定。
水泥胶砂流动度测定仪（简称跳桌）。
试模：
用金属材料制成，由截锥圆模和模套组成。
截锥圆模内壁应光滑，尺寸为：
高度60±0.5mm;
上口内径70±0.5mm;
下口内径100±0.5mm;
下口外径120mm;
模套与截锥圆模配合使用。
捣棒：
用金属材料制成，直径为20±0.5mm，长度约200mm。
捣棒底面与侧面成直角，其下部光滑，上部手柄滚花。
卡尺：
量程为200mm，分度值不大于0.5mm。
小刀：
刀口平直，长度大于80mm。
2、试验材料及条件
一次试验用的材料数量为：
水泥450g，标准砂1350g，水225g，水泥试样、标准砂和试验用水应符合GB177有关规定。
试验条件应与GB177有关规定一致。
四、实验操作步骤
1、跳桌在试验前先进行空转，以检验各部位是否正常。
2、胶砂制备按GB177有关规定进行。
在制备胶砂的同时，用潮湿棉布擦拭跳桌台面、试模内壁、捣棒以及与胶砂接触的用具，将试模放在跳桌台面中央并用潮湿棉布覆盖。
3、将拌好的胶砂分两层迅速装入流动试模，第一层装至截锥圆模高度约三分之二处，用小刀在相互垂直两个方向各划5次，用捣棒由边缘至中心均匀捣压15次，如图1；随后，装第二层胶砂，装至高出截锥圆模约20mm，用小刀划10次再用捣棒由边缘至中心均匀捣压10次，如图2。
捣压力量应恰好足以使胶砂充满截锥圆模。
捣压深度，第一层捣至胶砂高度的二分之一，第二层捣实不超过已捣实底层表面。
装胶砂和捣压时，用手扶稳试模，不要使其移动。
4、捣压完毕，取下模套，用小刀由中间向边缘分两次将高出截锥圆模的胶砂刮去并抹平，擦去落在桌面上的胶砂。
将截锥圆模垂直向上轻轻提起。
立刻开动跳桌，约每秒钟一次，在30±1s内完成30次跳。
5、跳动完毕，用卡尺测量胶砂底面最大扩散直径及与其垂直的直径，计算平均值，取整数，用单位表示。
即为该水量的水泥胶砂流动度。
流动度试验，从胶砂拌和开始到测量扩散直径结束，应在6min内完成。
6、电动跳桌与手动跳桌测定的试验结果发生争议时，以电动跳桌为准。
图1
图2
五、操作注意事项
1、胶砂搅拌结束后应立即进行流动度测定，装模、压捣等制样工作应在2min内完成，若不及时进行检验，流动度随时何延长而减小。
2、湿度的影响：
在流动度试验的全过程中，试套和滚轮表面抹上优质机油，以保持光洁度。
3、压捣时用力要均匀，力量大小要适当，捣棒应垂直。
用力大了，可能造成截锥下边泌水，流动度结果就小；用力小了，砂浆捣实不好，有空洞，发散、振动时不是往下塌落，而是散落直径无法测量。
因此，要多多练习，用力适当、合理捣实，否则流动度不准，得不出真实数据。
4、润滑：
在操作中必须在跳桌的凸轮、推杆、轴正常。
5、跳桌在使用前应先空跳一次犷以检查跳桌是否验室搅拌锅、截锥模和圆柱捣棒都要求有一定的湿度。
操作中差别太大，有的把抹布拧得特别干，有的随便拧一下，有的干脆不拧，带水擦锥模和搅拌锅，为统一操作，抹布不要拧得特别干，但是也不能带水擦，要适度拧一下就可以了。
6、试验室搅拌锅、跳桌台面、试模内壁、捣棒及与胶砂强度。
如温度偏高，将造成水泥标号的虚假，温度偏低，强度发挥慢，测试结果偏低。
养护箱的篦板要经常检查是否水平，如不水平要及时调平，以防养护时试模中胶砂向低的一方流动，使试体出现一头高、一头低的现象，使试体强度测定结果不准确。
六、实验记录及结果处理
表4胶砂流动度实验记录
次数
水泥的质量（g）
水（mL）
标准砂的质量（g）
胶砂流动度（mm）
1
2
平均
分实验三水泥机械强度的测定
水泥的强度在使用中具有重要的意义。
水泥强度是指水泥试体在单位面积上所承受的外力，它是水泥的主要性能指标。
水泥是混凝土的重要胶结材料，水泥强度是水泥胶结能力的体现，是混凝土强度的主要来源。
检验水泥各龄期强度，可以确定其强度等级，根据水泥强度等级又可以设计水泥混凝土的标号。
水泥强度检验主要是抗折与抗压强度检验。
图1测试原理示意图
一、实验目的
（1）、学习水泥胶砂强度的测试方法，以确定水泥强度等级；
（2）、分析影响水泥胶砂强度测试结果的各种因素。
二、实验原理
1、抗折
在水泥胶砂试体抗折强度测试中，两支承圆柱的中心距离L＝0.1m；试样宽度b＝0.04m；试样高度l＝0.04m。
代人材料抗折强度计算公式则
中得Rf＝2.34P。
采用电动抗折仪进行测定，其测试原理如图1所示。
在这种情况下，力矩M与各量的关系为：
M1＝PLlM2＝SL2
M3＝SAM4＝QB
平衡状态时M1＝M2即P＝SL2／L1
M3＝M4即S＝BQ／A
由于仪器设定为：
力臂L1＝l长度单位（1cm），A＝l长度单位（1cm）；L2＝5长度单位（5cm），A＝l，B＝10长度单位（10cm）。
则P=50QRf=117Q
应当注意的是，水泥胶砂试体是由晶体、胶体、未完全水化的颗粒、游离水和气孔等组成的不均质结构体。
而且在硬化过程的不同龄期，试体内晶体、胶体、未完全水化的颗粒等所占的比率不同，导致试体的强度也不相同。
因此，水泥胶砂试体不是均质弹性体，而是“弹－粘－塑性体”，用上式计算出的强度不完全代表水泥胶砂试体的真实抗折强度值，但这种近似值已能满足工程测试的要求。
2、抗压强度
检验抗压强度一般采用轴心受压的形式。
按定义，其计算公式为：
式中RC为抗压强度，MPa；A为受压面积，m2；P为作用于试体的破坏荷重，kN。
在水泥胶砂试体抗压强度测试中，用抗折试验后的两个断块立即进行抗压试验，因此试体的受压面积：
A＝0.04m×0.04m2。
三、实验器材
（1）、JJ195—B型水泥胶砂搅拌机，如图2所示。
图2JJ195—B型水泥胶砂搅拌机
1－电机；2－联轴套；3－蜗杆；4－砂罐；5－传动箱盖；6－蜗轮；7－齿轮；8－主轴；9－齿轮；10－传动箱；1l－内齿轮；12－偏心座：
13－行星齿轮；14－搅拌叶轴；15－调节螺母；16－搅拌叶；17－搅拌锅；18－支座；9－底座；20－手柄；21－立柱
图3ZS—15型水泥胶砂振实台
1－定位套：
2－止二动器；
3－凸面；
4－台面；
5－凸轮；
6－红外线
（2）、ZS—15型水泥胶砂振实台，如图18—5所示。
振实台应安装在高度约为400mm的混凝土基座上。
需防外部振动影响振动效果时，可在整个混凝土基座上放一层厚约5mm天然橡胶弹性衬垫。
（3）、试模：
试模由三个水平的模槽组成（如图4所示），可同时成型三条截面为40mm×40mm×l60mm的棱形试体。
图4试模
（4）、播料器和金属刮平尺：
为控制料层厚度和刮平胶砂应备有两个播料器和一金属刮平直尺。
（5）、自动抗折仪。
（6）、抗压强度试验机。
四、实验条件及对材料的要求
（1）、实验室温度为（20±2）℃，相对湿度为50％。
（2）、养护箱温度为（20±1）℃，相对湿度为90％，养护水的温度为（20±1）℃。
（3）、ISO基准砂：
SiO2含量不低于98％的天然圆形硅质砂；
（4）、水泥：
当试验水泥从取样至试验要保持24h以上时，应把它贮存在基本装满和气密的容器里，这个容器应不与水泥起反应。
（5）、水：
试验可用饮用水，仲裁试验或其他重要试验可用蒸馏水。
五、试验步骤
1、试体成型
（1）、将试模擦净，四周模板与底板接触面上应涂黄油，紧密装配，防止漏浆。
内壁均匀刷一薄层机油。
胶砂的质量配合比应为1份水泥、3份标准砂和0.5份水（水灰比为0.50）。
一锅胶砂成3条试体，每锅材料需要量见表工8—5所示。
（2）、先使搅拌机处于待工作状态，然后再按以下的程序进行操作。
把量好的水225（精确±1mL）加入锅里，再加人称好的水泥450（精确±1g），把锅放在固定架上，上升至固定位置。
然后立即开动搅拌机，低速搅拌30s后，在第二个30s开始的同时均匀地将砂子加入。
把机器转至高速再拌30s，停拌90s，在第1个15s内用—胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮人锅中间，在高速下继续搅拌60s。
各个搅拌阶段，时间误差应在±ls以内。
（3）、胶砂制备后应立即进行成型。
预先将空试模和模套固定在振实台上，用一个适当勺子直接从搅拌锅里将胶砂分两层装入试模，装第—层时，每个槽里约放300g胶砂，用大播料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回一次将料层播平，再振实60次。
再装入第二层胶砂，用小播料器播平，再振实60次。
移走模套，从振实台上取下试模，用一金属直尺以近似90o的角度架在试模模顶的一端，然后沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动，一次将超过试模部分的胶砂刮去，并用直尺以近乎水平的情况下将试体表面抹平。
最后在试模上标记。
2、试体养护
（1）、脱模前的养护：
将试模放人养护箱养护温度（20±3）℃，相对湿度大于90％。
一直养护到规定的脱模时间时取出脱模。
脱模前，用防水墨汁或颜料笔对试体进行编号，对两个龄期以上的试体，在编号时应将同一试模中的3条试体分在两个以上龄期内。
（2）、脱模：
对于24h龄期的，应在破型试验前20min内脱模；对于24h以上龄期的，应在成型后20～24h之间脱模。
脱模应小心，以免损伤试体。
对于已确定作为24h龄期试验的已脱模试体，应用湿布覆盖至做试验时为止。
（3）、水中养护：
将编号的试体立即水平放在（20±1）℃水中养护，放置时刮平面应朝上。
试体之间间隔和试体上表面的水深不得小于5mm。
注意：
试体放置的箅子不宜用木料制成，每个养护池只养护同类型的水泥试体，在允许在养护期间全部换水，水量不够时可加水至恒定水位。
3、强度试验
（1）、各龄期的试体必须按表1规定时间进行强度试验。
表1测定时间与龄期的关系
龄期
时间
龄期
时间
24h
24h土15min
7d
7d土2h
48h
48h土30min
≥28d
28d士8h
72h
72h土45min
（2）、除24h龄期或延迟至48h脱模的试体外，任何到龄期的试体应在试验（破型）前15min从水中取出。
揩去试体表面沉积物，并用湿布覆盖至试验为止。
（3）、抗折强度测定：
擦去试体表面的附着水分和砂粒，清除夹具上圆柱表面杂物试体一个侧面放在抗折仪的支撑圆柱上，通过加荷，圆柱以（50±10）N/s的速率均匀地将荷载垂直地加在棱柱体相对侧面上，直至折断。
记录抗折强度值。
（4）、抗压强度测定：
抗折试验后的两个断块应立即进行抗压试验。
抗压试验须用抗压夹具进行。
半截棱柱体中心与压力机压板受压中心差应在±0.5mm内，整个加荷过程中应以（2400±200）N／s的速率均匀地加荷直至破坏，记录抗压强度值（记录至0.1MPa）并进行水泥强度的计算：
①抗折强度：
抗折强度计算，精确至0.1MPa。
以一组3个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果。
当3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：
抗压强度计算，精确至0.1MPa。
以一组3个棱柱体上得到的6个抗压强度测定值的算术平均值为试验结果。
如6个测定值中有1个超出6个平均值的±10％，就应剔除这个结果，而以剩下5个的平均数为结果。
如果5个测定值中再有超过它们平均值±10％的，则此组结果作废，应重做这组试验。
六、试验记录及结果处理
1、水泥胶砂强度试验记录
表5水泥胶砂强度试验记录
项目
次数
3d抗折/MPa
3d抗压/KN
3d抗压/MPa
1
2
平均
升级会员 