《土木工程材料》教案讲义水泥试验

实验三水泥试验要求：掌握水泥细度的几种测定方法，掌握如负压筛、水筛等实验设备的使用。

掌握水泥标准稠度用水量的两种测定方法，并能较准确地测定。

了解水泥凝结时间的概念及国标对凝结时间的规定，并能较准确的测定出水泥的凝结时间。

了解造成水泥安定性不良的因素有哪些，掌握如何进行检测。

掌握水泥胶砂强度试样的制作方法，了解标准养护的概念，水泥石强度发展的规律及影响水泥石强度的因素等知识，掌握水泥抗折强度测定仪、压力机等设备的操作和使用方法。

本节实验采用的标准及规范：1．GB／T 1345—1991《水泥细度检验方法》；2．GB／T 1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》3．GB／T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》4．GB 175—1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》水泥技术指标检验的基准方法按照水泥检验方法(ISO法)标准，也可采用ISO法允许的代用标准。

当代用后结果有异议时以基准方法为准。

本节检验方法适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。

3.1 水泥检验的一般规定1．取样方法以同一水泥厂、同一强度等级、同一品种、同期到达的水泥不超过400t为一个取样单位(不足400t者也可以作为一个取样单位)。

取样应有代表性，可连续取，也可从20个以上不同部位分别抽取约1kg水泥，总数至少12kg；水泥试样应充分拌匀，通过0.9mm 方孔筛并记录筛余物情况，当实验水泥从取样至实验要保持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。

实验用水应是洁净的淡水，仲裁实验或其他重要实验用蒸馏水，其他实验可用饮用水。

仪器、用具和实模的温度与实验室一致。

3．养护条件实验室温度应为20℃±2℃，相对湿度应大于50％。

养护箱温度为20℃±1℃，相对湿度应大于90％。

3．对实验材料的要求(1) 水泥试样应充分拌匀。

(2) 实验用水必须是洁净的淡水。

(3) 水泥试样、标准砂、拌合用水等温度应与实验室温度相同。

3.2 水泥细度实验3.1.1 实验目的 检验水泥颗粒的粗细程度。

由于水泥的许多性质(凝结时间、收缩性、强度等) 都与水泥的细度有关，因此必须检验水泥的细度，以它作为评定水泥质量的依据之一，因此必须进行细度测定。

3.1.2 主要仪器设备实验筛：实验筛由圆形筛框和筛网组成(筛网孔边长为80μ m)，其结构尺寸见图13—3－1、图13—3－2；负压筛析仪(装置示意图见图13—3—3)；水筛架和喷头：水筛架上筛座内径为140 mm 。

喷头直径55mm ，面上均匀分布90个孔，孔径0.5～0.7mm(水筛架和喷头见图13—3－4)；天平(最大称量为200g ，感量0.05g)；搪瓷盘、毛刷等。

3.1.3 试样准备将用标准取样方法取出的水泥试样，取出约200g 通过0.9mm 方孔筛，盛在搪瓷盘中待用。

3.1.4 实验方法与步骤1．负压筛析法(GB1345—1991)图3—3—2 水筛(单位：mm) 1—筛网；2—筛框图3—3—1 负压筛(单位：mm) 1—筛网；2—筛框 图3—3—3 负压筛析仪示意图1—有机玻璃盖；2—0.080mm 方孔筛；3—橡胶垫圈；4—喷气嘴；5—壳体；6—微电机；7—压缩空气进口；8—抽气口(接负压泵)；9—旋风收尘器；10图3—3—4 水筛法装置系统图 1—喷头；2—标准筛；3—旋转托架；4—集水斗；5—出水口；6—叶轮；7—外筒；8—把手负压筛析法测定水泥细度，采用图3—3—3所示装置。

(1) 筛析实验前，应把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，检查控制系统，调节负压至4000～6000Pa 范围内。

(2) 称取试样25g ，置于洁净的负压筛中，盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析仪连续筛析2min ；在此期间如有试样附着在筛盖上，可轻轻地敲击，使试样落下。

筛毕，用天平称量筛余物。

(3) 当工作负压小于4000Pa 时，应清理吸尘器内水泥，使负压恢复正常。

2．水筛法水筛法测定水泥细度，采用图13—3—4所示装置。

(1) 筛析实验前，检查水中应无泥沙，调整好水压及水压架的位置，使其能正常运转喷头，底面和筛网之间距离为35～75mm 。

(2) 称取试样50g ，置于洁净的水筛中，立即用洁净淡水冲洗至大部分细粉通过后，再将筛子置于水筛架上，用水压为0.05MPa ±0.02MPa 的喷头连续冲洗3min 。

筛毕，用少量水把筛余物冲至蒸发皿中，等水泥颗粒全部沉淀后小心倒出清水，烘干并用天平称量筛余物，称准至0.1g 。

3．干筛法在没有负压筛仪和水筛的情况下，允许用手工干筛法测定。

(1) 称取水泥试样50g 倒入符合GB 3350.7要求的干筛内。

(2) 用一只手执筛往复摇动，另一只手轻轻拍打，拍打速度每分钟约120次，每40次向同一方向转动60º，使试样均匀分布在筛网上，直至每分钟通过的试样量不超过0.05g 为止。

用天平称量筛余物，称准至0.1g 。

3.1.5 结果计算及数据处理1．水泥试样筛余百分数用下式计算：%100⨯=c s m R F (3—3—1)式中：F —— 水泥试样的筛余百分数(％)；R s —— 水泥筛余的质量(g)；m c —— 水泥试样的质量(g)。

负压筛法、水筛法或干筛法均以一次检验测定值作为鉴定结果。

在采用水筛法和干筛法时，如果两者结果发生争议时，以水筛法为准。

按实验方法将检测数据及实验计算结果(精确至0.1％)填入实验报告3—1、2、3中。

3.3 水泥标准稠度用水量测试3.3.1 实验目的水泥的凝结时间和安定性都与用水量有关，为了消除实验条件的差异而有利于比较，水泥净浆必须有一个标准的稠度。

本实验的目的就是测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量，以便为进行凝结时间和安定性实验做好准备。

3.3.2 主要仪器设备测定水泥标准稠度和凝结时间的维卡仪(见图13—3—5)，实模：采用圆模(见图13—3—6)；水泥净浆搅拌机(见图13—3－7)；搪瓷盘；小插刀；量水器(最小可读为0.1mL，精度1%)；天平；玻璃板(150mm×150mm×5mm)等。

3.3.3 主要仪器设备简介(1) 标准法维卡仪如图3—3－5所示，标准稠度测定用试杆有效长度为50 mm±1 mm，由直径为10mm±0.05 mm的圆柱形耐腐蚀金属制成。

测定凝结时间时取下试杆，用试针(见图3—3—5d、e)代替试杆。

试针由钢制成，其有效长度初凝针为50 mm±1 mm，终凝针为30mm±1 mm，直径为1.13mm±0.05mm的圆柱体。

滑动部分的总质量为300 g±1 g。

与试杆、试针联结的滑动杆表面应光滑，能靠重力自由下落，不得有紧涩和摇动现象。

(2) 盛装水泥净浆的试模(见图13—3－6)应由耐腐蚀的，有足够硬度的金属制成。

试模为深40 mm±0.2mm，顶内径为65mm±0.5 mm，底内径为75mm±0.5 mm的截顶圆锥体。

每只试模应配备一个大于试模、厚度≥2.5mm的平板玻璃底板。

(3) 水泥净浆搅拌机NJ—160B型符合JC/T729—2005的要求。

如图3—3—7所示。

NJ—160B型水泥净浆搅拌机主要结构由底座17、立柱16、减速箱19、滑板15、搅拌叶片14、搅拌锅13、双速电电动机1组成。

主要技术参数搅拌叶宽度111mm搅拌叶转速低速挡：140r／min±5r／min(自转)；62r／min±5r／min(公转)高速挡：285r／min±10r／min(自转)；125r／min±10r／min(公转) 净重45kg(a) 初凝时间测定用立式试模的侧视图(b) 终凝时间测定用反转试模的前视图(c) 标准稠度试杆(d) 初凝用试针(e) 终凝用试针其工作原理是双速电动机轴由连接法兰2与减速箱内蜗杆轴6连接，经蜗轮轴副减速使蜗轮轴5带动行星定位套同步旋转。

固定在行星定位套上偏心位置的叶片轴10带动叶片14公转，固定在叶片轴上端的行星齿轮9围绕固定的内齿圈8完成自转运动，由双速电机经时间继电器控制自动完成一次慢转→停→快转的规定工作程序。

本机器安装不需特别基础及地脚螺钉，只需将设备放置在平整的水泥平台上，并垫一层厚5～8mm 的橡胶板。

本机将电源线插入，红灯亮表示接通电源，将钮子开关拨到程控位置，即自动完成一次慢转120s →停15s →快转120s 的程序，若置钮子开关于手动位置，则手动三位开关分别完成上述动作，左右搬动升降手柄20即可使滑板15带动搅拌锅13沿立柱16的燕尾导轨上下移动，向上移动用于搅拌，向下移动用于取下搅拌锅。

搅拌锅与滑板用偏心槽旋转锁紧。

机器出厂前已将搅拌叶片与搅拌锅之间的工作间隙调整到2±1 mm 。

时间继电器也已调整到工作程序要求。

3.3.4 试样的准备称取500g 水泥，洁净自来水(有争议时应以蒸馏水为准)。

3.3.5 实验方法与步骤1．标准法测定：(1) 实验前必须检查维卡仪器金属棒应能自由滑动；当试杆降至接触玻璃板时，将指针应对准标尺零点；搅拌机应运转正常等。

(2) 水泥净浆的拌和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，在5～10s 内将称好的500g水泥全部加入水中，防止水和水泥溅出；图3—3—7 水泥浆搅拌机示意图1．双速电机；2．联接法兰；3．蜗轮；4．轴承盖；5．蜗杆轴；6．蜗轮轴；7．轴承盖；8．行星齿轮；9．内齿圈；10．行星定位套；11．叶片轴；12．调节螺母；13．搅拌锅；14．搅拌叶片；15．滑板；图13—3－8 试锥和锥模图3—3—6 圆模 (单位：mm )拌和时，先将锅放在搅拌机的锅座上，升至搅拌位置，旋紧定位螺钉，连接好时间控制器，将净浆搅拌机右侧的快→停→慢扭拨到“停”；手动→停→自动拨到“自动”一侧，启动控制器上的按钮，搅拌机将自动低速搅拌120s，停15s，接着高速搅拌120s停机。

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；抹平后速将试模和底板移到维卡仪上，并将其中心定在标准稠度试杆下，降低试杆直至与水泥净浆表面接触，拧紧松紧螺丝旋钮1～2s后，突然放松，使标准稠度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6±1mm的水泥净浆为标准稠度净浆。

此时的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。