建筑材料与检测教案模块二---工作单元----水泥技术性质实验.doc

《建筑材料与检测》课程教案
模块二

u 工作单元

任务一 水泥的取样及细度测定

一、水泥取样——依据GB/T12573—2008《水泥取样方法》进行。
（1）散装水泥
u 取样条件——五同（同厂、同期、同品种、同强度、同一出场编号）
u 取样批——500t/ 取样批。
u 取样方法——随机，不少于三个车罐中，用槽型管在适当位置插入水泥一定深度(不超过2m)。
u 取样量——不少于12kg，2份
u 试样保存——1份置于标准的干燥密封容器中，另1份封样保存。
（2）袋装水泥
u 取样条件——五同（同厂、同期、同品种、同强度等级，以一次进场的同一出场编号）
u 取样批——200t/ 批，
u 取样方法——重量检查，每袋重量允许偏差1kg。:随机从20袋中各取等量的水泥，
u 取样量——搅拌均匀后取12kg两份，密封好，一份送检，一份封样保存3个月。
注意——无论用什么方法取样，所取的试样都应充分搅拌均匀，通过0.9㎜方孔筛，并记录筛余百分率及筛余物情况。

二 水泥细度测定
一、实验仪器设备
1、负压筛析仪，图2-8 所示
2、水泥负压筛 如图 2-9 所示
3、天平
二、实验方法步骤
1、检查控制系统——负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，调节负压至4000～6000Pa范围内。
图2-8 水泥负压筛析仪
2、称试样——25g，置于洁净的负压筛中。
3、筛分——开动筛析仪连续筛析2min，
4、称量筛余物。
5、当工作负压小于4000Pa时，清理吸尘器内水泥，使负压恢复正常。

三、试验结果计算 
图2-9 水泥负压筛
水泥细度按试样筛余百分数（精确至0.1%）计算。
2-1
式中  ——水泥试样的筛余百分数（%）；
——水泥筛余物的质量（g）；
——水泥试样的质量（g）。
试验数据记录及结果处理见表2-27.

表2-27 水泥细度试验数据记录及结果处理
水泥细度试验
筛析用试样重(g)
筛余物重(g)
筛余(%)
筛余平均值（%）
备注

任务二 水泥标准稠度用水量测定（GB/T 1346-2011）

【试验条件】
1、试验室温度为20℃±2℃，相对湿度应不低于50%；水泥、拌合水、仪器和用具的温度应与试验室一致；
2、试验用水应是洁净的饮用水，如有争议时应以蒸馏水为准。

一、测定用仪具
1、水泥净浆搅拌机：如图2- 10所示。
2、标准法维卡仪：主要由铁座、金属圆棒、标准试杆、标准试针。如图2-11所示。
图2-10 水泥净浆搅拌机

2-11 标准维卡仪

3、试摸底板：每个试模应配备一个边长或直径约100㎜、厚度为4～5㎜的平板玻璃底板或金属底板。

二、测定步骤和方法
1、仪器调试
（1）调整维卡仪的金属棒能自由滑动。
（2）调整试杆接触玻璃板时指针对准零点。
（3）净浆搅拌机运行正常。
2、制备净浆
（1）用湿布将净浆搅拌锅和搅拌叶片擦净、擦湿。
（2）将一定量的拌和水倒入搅拌锅内，再将称好的500g水泥在5～10s内小心加入水（避免水和水泥溅出）。
（3）将锅放在搅拌机的锅座上、拧紧，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、测定
（1）装模
一次性将拌合均匀的水泥浆其装入已置于玻璃底板上的试模中，浆体超过试模上端。
（2） 抹平
用宽约25㎜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于净浆，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。
（3）测试
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，调整试杆使其和净浆表面刚好接触，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，整个操作在搅拌后1.5min内完成。
以标准试杆沉入净浆并距底板6㎜±1㎜（即5～7）的水泥净浆为标准稠度净浆，其拌和用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。

三、结果处理
标准稠度用水量，按式2-2计算。

P=mw/mc×100% （2-2）

实验测定数据记录和结果处理见表2-28。

表2-28 水泥标准稠度用水量试验记录及结果处理
试验
方法
试验
次数
水泥用量 mc（g）
用水量
mw（g）
试杆下落的深度（）
标准稠度用水量（%）
个别值
平均值

任务三 水泥凝结时间的测定（GB/T 1346-2011）

【试验条件】
1、试验室温度为20℃±2℃，相对湿度应不低于50%；水泥、拌合水、仪器和用具的温度应与试验室一致；
2、试验用水应是洁净的饮用水，如有争议时应以蒸馏水为准。
3、湿气养护箱的温度为20℃±1℃，相对湿度不低于90%。

一、测定仪具
1、凝结时间测定仪 试针、针连杆和试模（如图2-12所示），
图2-12维卡仪、初终凝试针、针连杆

2、湿气养护箱
3、插刀，玻璃板或金属板（边长或直径约100㎜、厚度为4～5㎜的平板玻璃底板或金属底板）。
二、测定步骤及方法
1、测定准备
（1）仪具的准备
调整维卡仪的试针，使其接触玻璃板或金属底板时指针对准标尺零点。
（2）试件的制备
以标准稠度用水量，按上述方法制成标准稠度净浆后，按标准稠度试验方法装模和刮平后，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。
2、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，突然放松螺丝，试针垂直自由地沉入水泥净浆。观察试针停止下沉或释放指针30s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，当试针沉至距底板在4㎜±1㎜（3㎜～5㎜）时，为水泥达到初凝状态；到达初凝状态时立即重复测定一次，当两次结论相同时，确定水泥到达初凝状态。
由水泥全部加入水中时起至水泥净浆达到初凝状态的时间为水泥的初凝时间，以“min”表示。如图2-13为初凝时间测定用的立式试模的侧视图。

图2-14终凝时间测试的正视图
玻璃板
试模
试摸
玻璃板

图2-13 初凝时间测试的侧视图

3、终凝时间的测定
（1）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上取下，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。
（2）将初凝时间测试针换成带有环形附件的终凝时间测试针，继续测定。如图2-14为终凝时间测试的正视图。
临近终凝时间时每隔15（或更短时间）测定一次，当试针沉入试体0.5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。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。
由水泥全部加入水中时起至达到终凝状态的时间为水泥的终凝时间，用“”表示。
三、测定结果记录见表2-29。
表2-29 水泥凝结时间试验记录表
标准稠度用水量（%）
加水时刻
（h，min）
初凝时刻
（h，min）
终凝时刻
（h，min）
初凝时间（）
终凝时间（min）
备注

任务四 水泥安定性试验（标准法）（GB/T 1346-2011）

一、试验仪具
1、沸煮箱：如图2-15所示。箱内设有篦板。篦板与加热器之间的距离大于50，能在30±5内将箱内的试验用水由室温升至沸腾并可保持沸腾状态3h以上，整个试验过程不需补充试验用水量。
图 2-15 沸煮箱

图2-16雷氏夹

2、雷氏夹：铜质材料组成。其结构如图2-16所示。
3、雷氏夹膨胀测定仪：最小刻度为0.5㎜。如图2-17a、b所示。
4、玻璃板：每个雷氏夹需配备两个75g～85g的玻璃板两块；
5、量水器：最小刻度为0.1ml，精确1%。
6、湿气养护箱：能使温度控制在20℃±1℃，相对湿度不
低于90%。
三、试验步骤
（一）测定前的准备工作
1、雷氏夹弹性能力检测。 如图2-17a、b所示，将一根指针的根部悬挂在一根金属丝或尼龙丝上，另一根指针的根部再挂上一质量为300g的砝码。若两根指针的针尖距离增加在（17.5±2.5）㎜范围内，即2x=17.5㎜±2.5㎜，且当去掉砝码后针尖的距离能恢复到挂砝码前的状态，则雷氏夹的弹性恢复能力合格。

图2-17a 雷氏夹膨胀值测定仪 图2-17b 雷氏夹膨胀值测定仪
1-底座；2-模子座；3-测弹性标尺；4-立柱；
5-测膨胀值标尺；6-悬臂；7-悬丝

2、将雷氏夹的内表面和与净浆接触的玻璃板稍稍涂一层油。
3、按上述测定的用水量拌制标准稠度的水泥净浆。
（二）试验测定——雷氏夹法（标准法）
（1）试验前准备工作
每个试样成型两个试件，每个雷氏夹需配备两个边长或直径约80㎜、厚度4㎜～5㎜的玻璃板，凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹内表面都要稍稍涂上一层油。（矿物油比较合适，不会影响凝结时间）。
（2）雷氏夹试件的成型（一次平行成型两个雷氏试件）
将预先准备好的雷氏夹置于已稍涂油的玻璃板上，并立即将已制好的标准稠度水泥净浆一次装满雷氏夹，装浆时一只手轻轻扶持雷氏夹，另一只手用宽约25㎜的直边刀在浆体表面轻轻插捣3次，然后抹平，盖上稍涂油的玻璃板，立即移至湿气养护箱中养护24h±2h。（湿气养护箱的温度为20℃±1℃，相对湿度不低于90%）
（3）沸煮试件
调整沸煮箱内的水位，确保在沸煮过程中水位都超过试件表面，不需中途加水并能保证在在30±5内升至沸腾。
脱去玻璃板取下试件，先测量雷氏夹指针尖端间的距离A、A＇（精确到0.5），再将试件放入沸煮箱水中的试件架上，指针朝上，然后在30±5内加热至沸并恒沸180min±5min。
（4）结果判断
沸煮结束后，即放掉沸煮箱中的热水，打开箱盖冷却至室温，取出试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离C、C＇（精确到0.5）。
当两个试件沸煮后增加距离（C-A）和（C＇-A＇）的平均值不大于5.0时，即认为该水泥安定性合格。当两个试件煮后增加距离（C-A）值和（C＇-A＇）的平均值大于5.0时，应用同一样品立即重做一次试验。以复检结果为准。

四、试验数据记录及结果处理见表2-30.
表2-30 水泥安定性试验结果记录表
试验次数
标准稠度用水量（%）
沸煮前指针尖
端间距离（mm）
沸煮后指针尖
端间距离（mm）
沸煮后指针尖端增加距离（mm）
个别值
平均值

任务五 水泥胶砂强度试验

一、试验仪具
1、行星式胶砂搅拌机：由搅拌锅、搅拌叶片、机座、计时器等组成。如图2-18所示。
图2-18 行星式胶砂搅拌机

1、 胶砂试模：由隔板、端板、底座、紧固装置及定位销组成。每个试模由三个水平的
模槽组成，可同时成型三条40㎜×40㎜×160㎜的棱柱形试体。如图2-19所示。
图2-19 水泥胶砂试模
3、胶砂振实台：由可以跳动的台盘和使其跳动的凸轮等组成。如图2-20所示。
图2-20 胶砂振实台

4、抗折试验机，如图2-21所示。
图2-21 水泥抗折试验机

5、抗压试验机，如图2-22所示。
图2-22 胶砂抗压实验机

6、金属模套、金属刮平直尺、拨料器。
7、其它：天平（精度为±1g）；滴管（精度为±1ml）。
二、试验步骤
（一）胶砂的制备
1、称料
水泥：标准砂：水=1：3：0.5；成型三条试体，水泥450g±5g；水225g±1g；ISO标准砂1350g±5g。
2、搅拌
加水、水泥、标准砂。
搅拌——低速搅30S，加砂30S（从最粗粒级加入），高速搅30S，停拌90S（在第一个15S内用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂，刮入锅中间）。再高速搅拌60S。
（二）胶砂试件的制作
1、组装试模
湿布擦净试模，紧密装配，模内壁均匀地刷一薄层机油。
2、装模
用料勺从将胶砂分两层装入试模，装第一层时，每个模槽里约装300g胶砂，用大播料器垂直架在模套顶部将料层播平，接着振实60次。再将剩下的胶砂装入，用小播料器播平，再振实60次。
3、刮平
移去模套，取下试模。用一金属直尺以近似90°的角度架在试模模顶的一端，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，并用同一直尺在近乎水平的情况下将试体表面抹平。
4、做标记
在试模上作标记或加字条标明试件相对于振实台的位置。
（三）胶砂试体的养护
1、脱模前的处理和养护
去掉留在模子四周的胶砂，做标记，放入雾室或水箱的水平架上养护，不得叠放。
脱模前——用防水墨水或颜料对试体进行编号和做其它标记。
二个龄期以上的试体，在编号时应将同一试模中的三条试体分在两个以上龄期内。
2、脱模
24h龄期的试件——在破型试验前20min内脱模；
24h以上龄期的试件——在成型后20～24h之间脱模。
如经24h养护，会因脱模对强度造成损害时，可以延迟至24h以后脱模，但在试验报告中应予说明。
已确定作为24h龄期试验（或其它不下水直接做试验）的已脱模试体，应用湿布覆盖至做试验时为止。
3、养护
试件水平或竖直放在（20±1）℃水中养护，或在20±1℃相对湿度大于90%的标准养护室中养护。水平放置时刮平面应朝上。养护期间试件之间间隔或试体上表面的水深不得小于5mm。
强度试验：试件从水中取出后应揩去试体表面沉积物，并用湿布覆盖到试验为止。

表2-31 不同龄期强度的试验时间
龄期
试验时间
龄期
试验时间
龄期
试验时间
1d
24h±15min
3d
72±45min
28d
28d±8h
2d
48h±30min
7d
7d±2h
（四）抗折强度试验
1、用平衡陀（配重陀）使抗折压力机的杠杆处于平衡状态。
2、将试体放入抗折夹具内，使一侧面与试验机的支撑圆柱接触，试体长轴垂直于支撑圆柱，调整夹具，使杠杆在试体折断时尽可能接近平衡位置。通过加荷圆柱以50N/S±5N/S的速率均匀地将荷载垂直地加在棱柱体相对的侧面上，直至折断。
3、保持两个半截棱柱体处于潮湿状态直至抗压强度试验。
4、抗折强度的评定：以一组三个棱柱体抗折强度结果的平均值作为试验结果。当三个强度值中有超过平均值±10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。

（五）抗压强度试验
1、六个断块进行抗压试验。
侧面作为受压面，受压面为40mm×40mm。
2、置压力机的加荷速度在2400N/S±200N/S内，均匀加荷直至破坏。
3、抗压强度按式2-3计算
（2-3）
4、抗压强度结果评定
以一组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%，则应剔除这个测值，而以剩下五个测值的平均数为试验结果。如果五个测定值中再有超过这五个测值平均数的±10%，则此组结果作废。
四、试验数据记录及结果处理见表2-32。
表2-32 水泥胶砂强度试验结果记录表
试体编号
试体龄期（d）
抗折强度Rf（MPa）
试体编号
破坏荷载
Fc（N）
受压面积
A（mm2）
抗压强度Rc（MPa）
个别值
试验结果
个别值
试验结果
1

1

2

2

3

4

3

5

6

13