胶凝材料试验参考指导书.doc

西安科技大学教学用书

胶凝材料试验指导书

《胶凝材料》试验计划
编号
试验名称
试验
类型
课时
每组人数
地 点
1
水泥标准稠度和凝结时间测定
综合性
2
3-4
12-109
2
水泥胶砂流动度测定
验证性
1
3-4
12-109
3
水泥胶砂成型及强度测定
综合性
2
3-4
12-109
4
建筑石膏胶凝性能综合试验
综合性
2
3-4
12-109
5
混凝土坍落度测定
验证性
1
3-4
12-109
6
混凝土成型及强度测定
综合性
2
3-4
12-109
总计

10

《胶凝材料》试验纲领
本课程是无机非金属材料工程专业专业课必修课，教学纲领要求总课时42课时，其中理论课时32课时，试验课时10课时，试验6个。本试验目标和任务是：验证所学过胶凝材料相关理论，巩固和加深对理论认识及了解。了解试验原理，熟悉试验装置和操作步骤，掌握胶凝材料基础试验技能。经过对试验数据分析和整理，并将试验结果和所学理论相结合，提升学生分析问题和处理问题能力。培养学生严谨细致工作作风和实践动手能力。

无机非金属材料工程专业《胶凝材料》试验课时分配
序号
实 验 内 容
计划
课时
教学纲领要求
（ 必开或选开 ）
1
水泥标准稠度和凝结时间测定
2
必开
2
水泥胶砂流动度测定
1
必开
3
水泥胶砂成型强度测定
2
必开
4
建筑石膏胶凝性能综合试验
2
必开
5
混凝土坍落度测定
1
必开
6
混凝土成型及强度测定
2
必开
累计

10

试验一 水泥标准稠度和凝结时间测定

水泥加水拌和后，会发生一系列物理和化学改变，伴随水泥水化反应进行，水泥浆体逐步失去流动性和可塑性，进而凝固成含有一定强度硬化体，这一过程称为水泥凝结。
对水泥凝结过程进行控制十分关键，为了使水泥砂浆和混凝土便于搅拌、输送、浇注成型，并使水泥和混凝土含有一定强度，以确保施工正常进行，所以，要求水泥凝结时间不能太快或太慢。国家标准要求硅酸盐水泥、一般硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥凝结时间为：初凝时间不早于45min，除硅酸盐水泥终凝时间不迟于6.5h外，其它四个品种水泥，终凝时间不得迟于10h。
一、试验目标
1． 掌握水泥标准稠度及其测定方法。
2． 了解水泥凝结时间概念及实际意义。
3． 掌握水泥凝结时间测定方法。
二、测定原理及测定方法
（一）标准稠度测定
1．准备仪器
在标准稠度仪上装好试杆。测定前须检验：圆棒应能自由滑动，搅拌机应运转正常。将圆模放在玻璃板上，指针对准标尺零点。
2．制备标准稠度净浆
称取水泥试样400g，正确至1g。拌和用具先用湿布擦过，将称好水泥倒入搅拌锅内。量取适量水（根据28.5%估算，即114 ml）。将搅拌锅放到搅拌机上，放下搅拌翅，开动机器，同时渐渐加入拌和水。从开动机器起，低速搅拌120s，停止5 s，接着高速搅拌120s停机。
3. 测定标准稠度
拌和结束后，立即将拌好水泥浆装入已放在玻璃板上试模中，用小刀插捣，轻轻振捣数次，刮去多出净浆，抹平后，将试模放在稠度仪正中间。降低试杆刚好和水泥表面相切，拧紧螺丝，1~2 s后忽然放松，使试杆自由沉入水泥浆中。当试杆停止下降或释放试杆30 s后统计试杆下降深度，整个过程在1.5 min内完成。当试杆下降深度在距底板6±1mm范围内，此时加水量即为标准稠度加水量。（用百分比表示）
（二）水泥凝结时间测定
1．准备仪器
在标准稠度仪上取下试杆，换上试针。测定前须检验：圆棒应能自由滑动，搅拌机应运转正常。将圆模放在玻璃板上，并调整仪器使试针接触玻璃板时，指针对准标尺零点。
2．制备标准稠度净浆
称取水泥试样400g，正确至1g。按标准稠度用水量确定拌和水量，正确至0.5ml。
拌和用具先用湿布擦过，将称好水泥倒入搅拌锅内。将搅拌锅放到搅拌机上，放下搅拌翅，开动机器，同时渐渐加入拌和水。从开动机器起，低速搅拌120s，停止5 s，接着高速搅拌120s停机。
3．装模和养护
拌和完成，将水泥净浆一次装入圆模，振动数次以除净气泡，刮平，放入养护箱内养护。
4．测定凝结时间
测定时，从养护箱内取出圆模放到试针下，使试针和净浆表面接触，拧紧螺丝，然后忽然放松，试针自由沉入净浆，观察指针读数。最初测定时应轻轻扶持金属圆棒，使其渐渐下降，以防试针撞弯。但初凝时间必需以自由下落测得结果为准。
临近初凝时，每隔5min测定一次；临近终凝时，每隔15min测定一次。每次测定不得让试针落入原孔内。每次测定完成，需将圆模放回养护箱内，并将试针擦净。当测完初凝时间后，将试模连同浆体以平移方法从玻璃板上取下，翻转180°，直径大端朝上，放在玻璃板上，开始测试终凝时间。
注意：测定过程中，圆模应不受振动。
5．确定凝结时间
由加水时起，至试针沉入净浆中距底板3~5mm时所需时间为初凝时间；由加水时起，至试针沉入净浆中不超出1mm（或不留下痕迹）时所需时间为终凝时间。
三、试验仪器
1．净浆标准稠度和凝结时间测定仪，测定凝结时间时使用试针而不用试杆，装净浆用圆模而不用锥模。
2．水泥净浆搅拌机。
3．温度和湿度要求：养护箱温度20±1℃，相对湿度大于90%。试验室温度20±2℃，相对湿度大于50%。
4．一般天平（0.1g）。
5．量筒。
6．刮刀。
7．试模。
8．试针。

试验二　水泥胶砂流动度测定

一、 试验目标：
了解水泥胶砂搅拌混合物塑性或流动性，尤其是掺加大量工业废渣（粉煤灰或火山灰）水泥，其需水量会增加。了解试验仪器原理，掌握水泥胶砂流动度测定方法。
二、 试验内容：
1、 根据1:2.5；1:3胶砂比，0.4；0.45；0.5水灰比配制砂浆。
2、 测试不一样配比砂浆流动度（扩散距离）。
3、 对比新标准砂和一般砂一样配比砂浆流动度。
4、 对比不一样掺量工业废渣水泥胶砂流动度。
三、 试验要求：
1、 水泥样品要充足干燥。
2、 一般砂要求水洗和烘干，提前分级。
3、 砂浆流动度测定要操作麻利，装模和压捣等制样工作不能超出2分钟。
四、 关键仪器设备：
1.标准筛。
2.水泥胶砂流动测定仪。
3.天平（正确到0.1g）。
4.水泥胶砂搅拌机。
5.试模。
6.烘箱。
7.直尺。

试验三 水泥胶砂成型及强度测定

水泥强度是指水泥胶砂试体在单位面积上所能承受外力，它是水泥最关键性能指标。水泥又是混凝土关键胶结材料，故水泥强度也是水泥胶结力表现，是混凝土强度关键起源。本试验依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》检验方法，进行水泥胶砂强度测定。
一、试验目标
1． 掌握水泥胶砂成型、养护和抗折、抗压强度测定方法，以确定水泥标号。
2． 分析影响水泥胶砂强度多种原因。
二、测试方法
1. 砂浆搅拌和试体成型
（1）成型室温度必需符合标准要求。成型前将试模擦净，模板和底座接触面处涂黄干油，内壁均匀涂一薄层机油。紧密装配。
（2）每成型三条试体：按灰砂比为1：3.0，即450±2g水泥，1350±5g标准砂; 水灰比为0.5，即225±1ml水。称量天平精度为±1g。
(3) 将称量和水泥加入搅拌锅内，把搅拌锅放在固定架上，上升至固定位置。然后立即开动机器，低速搅拌30s后，在第二个30s开始同时均匀将砂子加入，在搅拌过程中俆俆将量好水加入锅内。把机器转至高速再搅拌30s。停拌90s，在第一个15s内用一胶皮刮具将叶片上及锅壁上胶砂刮入锅内。再高速下继续搅拌60s。
(4) 将空试模和模套固定在振实台上，用合适勺子直接从搅拌锅里将二分之一胶砂装入试模，开动振动台，振动60s停车。然后再将另二分之一胶砂装入试模，再开启振动台，振动60s，振动完成，取下试模，用刮平刀刮去高出试模胶砂并抹平。接着在试块上用毛笔编号或用纸条编号。
2. 试件养护
(1) 将编好后试件放入养护箱内养护，经24h后脱模，对于24h龄期，应在破型试验前20min内脱模。对于24h以上龄期，应在成型后20-24h之间脱模。
(2) 将做好标识试件立即水平或竖直放在20±1℃水中养护。试件之间应有一定间隙，养护期间试件间隔或试件上表面水深不得小于5mm。
3. 强度试验
(1) 各龄期试件破型时间
——24h±15min
——48h±30 min
——3 d±45 min
——7d±2h
——28d±8h
(2) 抗折强度测定
试验前从水中取出试件用湿布盖上,试验时擦去试件表面水分和砂粒，放入夹具内，应使侧面和圆柱接触。抗折试验机加荷速率为50 N/s±10 N/s，直至折断。
抗折强度计算式为：

式中：Rf——抗压强度，MPa；
Ff——折断时施加于棱柱体中部载荷，N；
L——支撑圆柱之间距离，mm；
b——正方形截面之间边长，mm。
(3) 抗压强度测定
将折断棱柱体侧面放入抗压夹具内，在整个加荷过程中以2400N/s±200N/s速率均匀加荷直至破坏。
抗压强度计算式为：

式中：Rc——抗压强度，MPa；
Fc——破坏时最大载荷，N；
A——受压部分面积，mm2。
抗折强度和抗压强度测定结果正确到0.1 MPa。
三、试验仪器
1． 水泥胶砂搅拌机：质量必需符合JC/T 681《行星式水泥胶砂搅拌机》要求。
2． 水泥胶砂振动台：质量必需符合JC/T 723《胶砂振动台》要求。
3． 试模及下料漏斗：试模应符合JC/T 726《水泥胶砂试模》要求。采取40mm*40mm*160mm三联试模。下料漏斗由漏斗和模套组成。
4． 电动抗折试验机和抗折夹具：抗折试验机通常由双杠杆式电动抗折仪，也能够用性能符合JC/T 724要求其它试验机。抗折夹具应符合JC/T 724《电动抗折试验机》中要求。
5． 抗压试验机和抗 压夹具：抗压试验机以20--30吨为宜，误差不得超出±2.0%。抗压夹具质量应符合JC/T 683水泥抗压夹具要求。
6． 刮平刀。
7． 一般天平（正确到0.1g）。

试验四　建筑石膏胶凝性能测定

一、试验目标：
了解建筑石膏和高强石膏粉体性质，分别测定其细度、标准稠度、凝结时间和强度。了解两种石膏水化原理，比较其物理性质。
二、试验内容：
1、 测试石膏粉体细度。
2、 测试石膏标准稠度。（建筑石膏60%左右；高强石膏45%左右）
3、 测试石膏凝结时间（根据标准稠度加水量）。（建筑石膏初凝时间大于3min，终凝时间不超出30min）
4、 成型石膏标准试块，在试验室硬化一定时间后（1.5h脱模），2h测定抗折和抗压强度。
三、试验要求：
1、石膏样品要充足干燥。
2、筛分过程确保全部分级根本。
3、石膏凝结时间测定要操作麻利，避免错过初凝时间。
四、测试方法：
1、建筑石膏稠度测定
①将估量为标准稠度用水量水倒入搅拌锅中。
②称取预先经过2mm方孔筛石膏试样300±1g，将其在5s内均匀地倒入水中，接着用拌和棒搅拌30s，得到均匀石膏浆，快速注入稠度仪筒体，用刮刀将多出料浆刮去，使其和筒体上表面相平。
③从试样和水接触时起，至总时间为50s时，以15cm/s左右速度将稠度筒垂直提起，并快速移离试饼上方。测定试饼垂直方向上两个直径值，并以其平均值作为该试饼直径。
④料浆扩展直径等于180±5mm时加水量和试样重量比(以百分数表示，正确至1％)，即为试样标准稠度用水量。测试数据需复验一遍。
2、 建筑石膏凝结时间测定
①先检验仪器金属杆是否能自由滑动，随立即圆模放在玻璃板上，调整仪器使试针接触玻璃时，指针对准标尺零点。
②按试样标准稠度用水量量取水。
③称取经过2mm方孔筛试样200±1g，在5s内径均匀地撒入水中，接着搅拌30s。
④将搅拌均匀料浆倒入放置于玻璃上圆模中。圆模须预先擦洁净并涂上矿物油。
⑤将玻璃板一边抬高约10mm，上下振动五次以排除料浆中空气。然后用刮刀将多出料浆刮去。把装满料浆圆模连同玻璃底板快速移至仪器针下，使针尖和料浆表面相接触，针尖离圆模边应大于10mm。拧紧螺丝，然后忽然放松，试针自由插入料浆中，针和杆升落每隔30s反复一次，每次全部应改变插入点。试针应擦净、校直。
⑥统计凝结騋时间：从试样和水接触时起，至试针第一次碰不到玻璃底板时所经过时间，为试样初凝时间。从试样和水接触时起，至试针插入料浆深度小于1mm时所经过时间，为试样终凝时间。
3、建筑石膏强度测定
①按试样标准稠度用水量量水，随即倒入搅拌锅中。
②称取经过2mm方孔筛试样1000±1g。将称好试样在30s内均匀地撒入搅拌锅中，静置1min，用拌和棒在30s内搅拌30次后，再以3转/分搅拌至稠化。
③用料勺将料浆灌入涂有润滑油试模内。料浆充满试模后，将模子一端用手抬起约10mm，然后使其忽然落下。如此反复振动五次，以排除料浆中气泡。用刮平刀刮去溢浆，静置并编号，待1.5h后拆模。2小时后将其取出进行强度测定。测定方法同水泥胶砂强度测定方法。
五、关键仪器设备：
1.标准筛（0.2mm）。
2.水泥标准稠度和凝结时间测定仪。
3.天平（正确到0.1g）。
5.40*40*160mm标准模具。
6.电动抗折试验机。
8.水泥压力试验机。
9.烘箱。
试验五　混凝土坍落度测定

一、试验目标：
了解新拌混凝土工作性能，即和易性（塑性或流动性），了解试验仪器原理，了解坍落度概念，掌握混凝土坍落度测定方法。
二、试验内容：
1.混凝土配比确定：根据水泥：砂：石为1:（2-2.5）:（4-5）百分比，水灰比为0.50；0.55；0.60百分比配制混凝土。
2.对比相同粒度等级碎石和卵石对新拌混凝土流动度性影响。
3.合适掺加减水剂对比对基准混凝土坍落度影响。
4.测定混凝土拌和物坍落度，判定其和易性。
三、试验要求：
1.水泥样品要充足干燥。
2.砂子、碎石或卵石要求水洗和烘干，提前分级。
3.混凝土坍落度测定要操作麻利，从装样和测定结束不超出10分钟。
4.假如混凝土拌和物坍落度小于10mm，宜改用维勃稠度仪测定。
四、关键仪器设备：
1.标准沙石筛。
2.坍落度筒。
3.天平（正确到0.1g）。
4.混凝土搅拌机。
5.烘箱。
6.捣棒。

试验六 混凝土成型及强度测定

一、试验目标
1. 掌握混凝土成型方法和混凝土养护方法。
2. 掌握混凝土抗压强度测定方法，以确定混凝土等级。
3. 分析影响混凝土抗压强度多种原因。
二、试验内容
1. 试体成型
（1）成型室温度必需符合标准要求。成型前将试模擦净，模板和底座接触面处涂黄干油，内壁均匀涂一薄层机油。紧密装配。
（2）根据混凝土坍落度测定试验配比拌和混凝土。
(3) 将空试模固定在振动台上，用合适铲子直接将拌和均匀混凝土分两层装入试模，开动振动台，振动180±5s停车。振动完成，用刮平刀刮去高出试模混合物并抹平。接着在试模上做标识或用纸条编上试件编号。试件三个为一组。
2. 试件养护
将编好后试件放入养护箱内养护，经24h后脱模，然后放入养护室或标准养护箱内养护，到预定龄期后，取出在试验室风干后待测。
3. 抗压强度测定
将混凝土立方试体侧面放入压力机底盘正中央，在整个加荷过程中以2400N/s±200N/s速率均匀加荷直至破坏。
抗压强度计算式为：

式中：Rc——抗压强度，MPa；
Fc——破坏时最大载荷，N；
A——受压部分面积，mm2。
抗压强度测定结果正确到0.1 MPa。
三、试验仪器
1. 混凝土搅拌机。
2. 混凝土成型振动台。
3. 试模：试模采取150mm*150mm*150mm标准立方试模或100mm*100mm*100mm立方试模。
4. 混凝土压力试验机。
5. 刮平刀。
6. 捣棒。
7. 一般天平（正确到0.1g）。
8. 混凝土标准养护箱。