建築學專業
實驗指導書
青島理工大學建築材料實驗室編
二00七年三月
試驗一水泥性質（驗證性實驗）
一、實驗意義和目的
水泥呈粉末狀，與水混合後，經過物理化學反應過程能由可塑性漿體變成堅硬的石狀體，並能將散粒狀材料膠結成為整體，所以水泥是一種良好的礦物膠凝材料。鑑於水泥在工程中的廣泛利用，掌握各種水泥的性質具有重要意義。本實驗方法適用於矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥及粉煤灰矽酸鹽水泥。
本實驗的目的，是使學生了解水泥的國家標準（gb175－1999），學會水泥品質檢驗的操作方法及強度試件的製作，掌握水泥品質各技術指標的實際工程意義。
二、實驗原理
水泥的性質包括細度，標準稠度用水量，凝結時間，安定性和水泥膠砂強度等方面。
標準稠度用水量是1克水泥達到標準稠度狀態時的加水量。
體積安定性不良是指在水泥已經硬化後，產生不均勻體積變化的現象。體積安定性不良，一般是由於熟料中所含的游離氧化鈣過多。或由於熟料中所含的游離氧化鎂過多或摻入的石膏過多造成的。
國家標準規定，用沸煮法檢驗水泥的安定性。沸煮法起加速氧化鈣熟化的作用，所以只能檢查游離氧化鈣所引起的水泥安定性不良。而游離氧化鎂在蒸壓下才加速熟化，石膏的危害則需長期在常溫水中才能發現，兩者均不便於快速檢驗。
所以，國家標準規定水泥熟料中游離氧化鎂含量不得超過5.0％，水泥中的三氧化硫含量不超過3.5％，以控制水泥的體積安定性。
水泥的強度是水泥的重要指標。根據國家標準《矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥》（gb175－1999）和《水泥膠砂強度檢驗方法（iso法）》（gb/t17671－1999）的規定，水泥和標準砂按照1：3混合，用0.
5的水灰比，按規定的方法製成試件，在標準溫度（20±1℃）的水中養護，測定3d和28d的強度。根據測定結果，將矽酸鹽水泥分為42.5、42.
5r、52.5、52.5r、62.
5和 62.5r等六個強度等級。
三、實驗裝置
標準稠度測定儀、水泥淨漿攪拌機、溼汽養護箱、沸煮箱、膠砂振實臺、抗折強度試驗機、抗壓試驗機、抗壓夾具、天平等。
圖1 水泥標準稠度測定儀圖2 沸煮箱
圖3水泥淨漿攪拌機圖4水泥膠砂振實臺
圖5抗折強度試驗機圖6抗壓試驗機
四、實驗方法和步驟
（一）標準稠度用水量試驗
1、標準稠度用水量可用調整水量和不變水量兩種方法的任一種測定，如發生爭議時以調整水量方法為準。
2、試驗前須檢查：儀器的金屬棒應能自由滑動;試錐降至模頂面位置時指標應對準標尺零點;攪拌機應運轉正常。
3、水泥淨漿拌和前，攪拌鍋和攪拌葉片先用溼棉布擦過，將稱好的500**泥試樣倒入攪拌鍋內。拌和時，先將攪拌鍋放到攪拌機鍋座上，公升至攪拌位置，開動機器，同時徐徐加入拌和水，慢速攪拌120s，停拌15s，接著快速攪拌120s後停機。採用調整水量方法時拌和水量按經驗找水，採用不變水量方法時拌和水量用 142.
5ml水，水量精確至0.5ml。
4、拌和結束後，立即將拌好的淨漿裝入錐模內，用小刀插搗，振動數次，刮去多餘淨漿，抹平後迅速放到試錐下面固定位置上，將試錐降至淨漿表面擰緊螺絲，然後突然放鬆，讓試錐自由沉入淨漿中，到試錐停止下沉時記錄試錐下沉深度。整個操作應在攪拌後1.5min內完成。
5、用調整水量方法測定時，以試錐下沉深度28±2mm時的淨漿為標準稠度淨漿。其拌和水量為該水泥的標準稠度用水量(p)，按水泥質量的百分比。如下沉深度超出範圍，須另稱試樣，調整水量，重新試驗，直至達到28±2mm時為止。
6、用不變水量方法測量時，根據測得的試錐下沉深度s (mm)按下式(或儀器上對應標尺) 計算得到標準稠度用水量p(%)。p=33.4－0.185s
注：當試錐下沉深度小於13mm時，應改用調整水量方法測定。
（二）安定性的測定
1、若採用餅法，乙個試樣需準備兩塊約100mm×100mm的玻璃板。每個試樣需成型兩個試件。凡與水泥淨漿接觸的玻璃板都要稍稍塗上一層油。
2、以標準稠度用水量製備標準稠度淨漿。
3、試餅的成型方法將製好的淨漿取出一部分分成兩等分，使之成球形，放在預先準備好的玻璃板上，輕輕振動玻璃板並用濕布擦過的小刀由邊緣向**抹動，做成直徑70～80mm、中心厚約10mm、邊緣漸薄、表面光滑的試餅，接著將試餅放入濕氣養護箱內養護24±2h。
4、從養護箱內取出試件，脫去玻璃板 ，當為餅法時先檢查試餅是否完整(如已開裂翹曲要檢查原因，確證無外因時，該試餅已屬不合格不必沸煮)，在試餅無缺陷的情況將試餅放在沸煮箱的篦板上。
5、沸煮調整好沸煮箱內水位，保證整個沸煮過程都能沒過試件，不需中途加水；然後在30±5min內加熱至沸騰並保持3h±5min。
6、結果判別沸煮結束，即放掉箱中的熱水，開啟箱蓋，待箱體冷卻至室溫，取出試件進行判別。若為試餅，目測未發現裂縫，用直尺檢查也沒有彎曲的試餅為安定性合格，反之為不合格。當兩個試餅判別結果有矛盾時，該水泥的安定性為不合格。
（三）水泥膠砂強度試驗
水泥膠砂強度實驗包括試件成型，脫模養護和強度測定三部分內容。
1. 試件成型
(1)將試模擦淨，四周模板與底座的接觸面上應塗黃油，緊密裝配，防止漏漿。內壁均勻刷一薄層機油。
(2)試驗採用中國iso標準砂，中國iso標準砂可以單級分包裝，也可以各級預配合以1350±5g量的塑膠袋混合包裝。
每鍋膠砂可成型三條試體。除火山灰水泥外，每鍋膠砂按質量比水泥：標準砂：
水=1：3：0.
5，用天平稱取水泥450±2g、中國iso標準砂1350±5g，量水器量取225±lml水。
火山灰水泥進行膠砂強度檢驗的用水量按0.50水灰比的膠砂流動度不小於180mm來確定。當流動度小於180mm時，須以0.
01的整倍數遞增的方法將水灰比調整至膠砂流動度不小於180mm。
(3)把水加入攪拌鍋，再加入水泥，把鍋放在固定架上，上公升至固定位置。然後立即開動攪拌機，低速攪拌30s後，在第二個30s開始的同時均勻地將砂加入。把機器轉至高速再拌30s。
停拌90s，在第乙個15s內用一膠皮刮具將葉片和鍋壁上的膠砂，刮入鍋中間。在高速下繼續攪拌60s後，停機取下攪拌鍋。各個攪拌階段，時間誤差應在±ls內。
將粘在葉片上的膠砂刮下。
(4)膠砂製備後立即進行成型。將空試模和模套固定在振實台上，用一適當勺子直接從攪拌鍋中將膠砂分二層裝入試模，裝第一層時，每個槽裡約放300g膠砂，用大播料器垂直架在模套頂部沿每個模槽來回一次將料層播平，接著振實60次。再裝入第二層膠砂，用小播料器播平，再振實60次。
移走套模，從振實台上取下試模，用一金屬直尺以近似90°的角度架在試模頂的一端，然後沿試模長度方向以橫向鋸割動作慢慢移向另一端，一次將超過試模部分的膠砂刮去，並用同一直尺以近乎水平的狀況將試體表面抹平。
(5)在試模上作好標記後，立即放入溼汽養護箱或霧室進行養護。
2. 脫模與養護
(1)養護到規定脫模時間取出脫模。脫模前，用防水墨或顏料筆對試體進行編號。兩個齡期以上的試體，編號時應將同一試模中的三條試件分在兩個以上的齡期內。
(2)脫模應非常小心。對於24h齡期的，應在破型前20min內脫模。對於24h以上齡期的，應在成型後20～24h之間脫模。硬化較慢的水泥允許延期脫模，但須記錄脫模時間。
(3)試件脫模後立即水平或垂直放入水槽中養護，養護水溫度為20±1℃，試件之間應留有間隙，養護期間試件之間或試體上表面的水深不得小於5mm。每個養護池只養護同型別的水泥試件。
3. 強度測定
不同齡期的試件，應在下列時間裡(從水泥加水攪拌開始算起)內進行強度測定。
—24h±15min；
—48h±30min；
—72h±15min；
—7d±2h；
—28d±8h。
3.1 抗折強度測定
(1)每齡期取出三條試件先做抗折強度測定。測定前須擦去試件表面的水分和砂粒。清除夾具上圓柱表面粘著的雜物。試件放入抗折夾具內，應使試件側面與圓柱接觸。
(2)採用槓桿式抗折試驗機時，試件放入前，應使槓桿成平衡狀態。試件放入後，調整夾具，使槓桿在試件折斷時盡可能地接近平衡位置。
(3)抗折強度測定時的加荷速度為50n/s±10n/s。
(4)抗折強度按下式計算(計算至0.1mpa)：
式中rf—單個試件抗折強度，mpa;
ft—折斷時施加於稜柱體中部的荷載，n;
l—支撐圓柱之間的距離，mm;
b—稜柱體正方形截面的邊長，mm。
(5)以一組三個試件測定值的算術平均值作為抗折強度的試驗結果(精確至 當三個強度值中有超出平均值±10%時，應剔除後再取平均值作為抗折強度試驗結果。
3.2 抗壓強度測定
(1)抗折強度測定後的兩個斷塊應立即進行抗壓強度測定。抗壓強度測定須用抗壓夾具進行，使試件受壓面積為40mm×40mm。測定前應清除試件受壓面與加壓板間的砂粒或雜物。
測定時以試件的側面作為受壓面，並使夾具對準壓力機壓板中心。
(2)整個加荷過程中以2400n/s±200n/s的速率均勻加荷直至破壞。
(3)抗壓按下式計算(計算至0.1mpa)
式中rc——單個試件抗壓強度，mpa；
fc——破壞時的最大荷載，n；
a——受壓部分面積，即40mm×40mm=1600mm2。
(4)以一組三個稜柱體上得到的六個抗壓強度測定值的算術平均值作為抗壓強度的試驗結果(精確至0.1mpa)。如六個測定值中有乙個超出六個平均值士10%，應剔除這個結果，而以剩下五個的平均數為試驗結果。
如果五個測定值中再有超過它們平均數±10%的，則此組結果作廢。
五、實驗資料記錄與處理
水泥品種及標號：_______生產廠及出廠日期：_______
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