水泥细度检验-筛析法
实验六 水泥细度检验——筛析法
水泥细度就是水泥的分散度，是水泥厂用来作日常检查和控制水泥质量的重要参数。水泥细度的检验方法有筛析法、比表面积测定法、颗粒平均直径与颗粒组成的测定等方法。筛析法是最常用的控制水泥或类似粉体细度的方法之一。
一、实验目的
掌握测定硅酸盐水泥经过标准筛进行筛分后的筛余量的方法。
二、实验原理
本实验按照国家标准GB/T 1345-2005《水泥细度检验方法 筛析法》进行。用一定孔径的筛子筛分水泥时，留在筛子上面的较粗颗粒占水泥总量的比例，在一定程度上反映了物料的粗细程度。
三、实验设备及材料
（一）负压筛法
1、仪器设备
1.喷气嘴； 2.微电机； 3.控制板开口； 4.负压表接口； 5.负压源及收尘器接口； 6.壳体
图1 负压筛筛座示意图
（1）天平：最小分度值不大于0.01g。
（2）负压筛析仪：由筛座、负压筛、负压源及收尘器组成。其中筛座由转速为30±2 r/min的喷气嘴、负压表、控制板、微电机及壳体等构成（见图1）。
筛析仪负压可调范围为4000～6000Pa。喷气嘴上口平面与筛网之间距离为2~8mm。负压源和收尘器由功率≥600w的工业收尘器和小型旋风收尘筒组成或用其他具有相当功能的设备组成。
（3）筛子：采用方孔边长0.080mm的铜丝筛布，筛框上口直径为φ150mm，下口直径为φ142mm，高25mm。
2、硅酸盐水泥样品。
（二）水筛法
1、仪器设备
（1）天平：最小分度值不大于0.01g。
（2）筛子：采用方孔边长0.080mm的铜丝网筛布，筛框有效直径φ125mm，高80mm。
（3）筛座：用于支承筛子，并能带动筛子转动，转速为50r/min。
（4）喷头：直径φ55mm，面上均匀分布90个孔，孔径0.5~0.7mm。安装高度：喷头底面和筛网之间距离为35~75mm。
2、硅酸盐水泥样品。
（三）手工干筛法
1、仪器设备
（1）天平：最小分度值不大于0.01g.。
（2）筛子：采用方孔边长0.08mm的钢丝网筛布。筛框有效直径φ150mm，高50 mm。筛布应紧绷在筛框上，接缝必须严密，并附有筛盖。
2、硅酸盐水泥样品。
四、实验内容及步骤
（一）负压筛法
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2min。在此期间如有试样附在筛盖上，可用橡皮锤轻轻敲击，使试样落下。筛毕，用天平称量筛余物，计算筛余百分数。
（二）水筛法
称取试样25g，置于洁净的水筛中，立即用淡水冲洗至大部分细粉通过后（冲洗时要将筛子倾斜摆动，既要避免放水过大将水泥溅出筛外，又要防止水泥铺满筛网使水通不过筛子）放在水筛架上，用水压力为0.05MPa±0.02MPa的喷头连续冲洗3min。筛毕，用少量水把筛余物冲到蒸发皿（或烘样盘）中，等水泥颗粒全部沉淀后，小心倒出上部的清水，烘干，并用天平称量筛余物，然后计算出筛余百分数。
（三） 手工干筛法
称取试样25g，倒入筛内。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60°，使试样均匀分布在筛网上，直至每分钟通过试样量不超过0.03g为止。称量筛余物，计算出筛余百分数。
（四）试验结果的计算公式
水泥试样筛余百分数按下式计算：
F?RS?100 W
式中：F——水泥试样筛余百分数（%）；
Rs——水泥试样筛余克数（g）；
W——水泥试样质量（g）。
结果计算至0.1%。
为了使试验结果具有可比性，可采用试验筛修正系数方法修正计算结果。
五、实验注意事项
（一）负压筛法
1、筛析试验前，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、负压筛析工作时，应保持水平，避免外界振动和冲击。
3、试验前要检查被测样品，不得受潮、结块或混有其他杂质。
4、每做完一次筛析试验，应用毛刷清理一次筛网，其方法是用毛刷在试验筛的正、反两面刷几下，清理筛余物。但每个试验后在试验筛的正反面刷的次数应相同，否则会大大影响筛析结果。
5、如果连续使用时间过长（一般超过30个样品时），应检查负压值是否正常，如不正常，可将吸尘器卸下，打开吸尘器将筒内灰尘和过滤布袋上附着的灰尘等清理干净，使负压恢复正常。
（二）水筛法
1、水泥样品充分拌匀，通过0.9mm方孔筛，记录筛余物情况，要防止过筛时混进其他水泥。
2、冲洗压力必须保证0.05MPa±0.02MPa，否则会使结果不准。
3、冲洗时试样在筛子内分布要均匀。
4、水筛筛子应保持洁净，定期检查校正。
5、要防止喷头孔眼堵塞。
（三）手工干筛法
1、水泥样品应充分均匀，通过0.9mm方孔筛，记录筛余物情况，要防止过筛时混进其它水泥。
2、干筛时，要注意使水泥样品均匀地分布在筛布上。
3、筛子必须经常保持干燥、洁净，定期检查、校正。
（四）在没有负压筛析仪和水筛的情况下，允许用手工干筛法测定。当负压筛法与水筛法或手工干筛法测定的结果发生争议时，以负压筛法为准。
六、问答题
1、为什么要控制水泥的细度？
2、三种筛分方法各有什么特点？
实验九 水泥标准稠度用水量测定
水泥净浆标准稠度是为使水泥凝结时间、体积安定性等的测定具有准确的可比性而规定的，在一定测试方法下达到规定的稠度。达到这种稠度时的用水量为标准稠度用水量。通过本实验测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量，作为水泥的凝结时间、安定性试验用水量的标准。
一、实验目的
1、进一步了解标准稠度、标准稠度用水量的概念；
2、测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量；
3、分析标准稠度用水量对水泥凝结时间、体积安定性等的影响。
二、实验原理
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。水泥标准稠度用水量的测定有调整水量和固定水量两种方法，如有争议时以调整水量法为准。本实验按GB/T1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行。
1、调整水量法
调整水量法通过改变拌和水量，找出使拌制成的水泥净浆达到特定塑性状态所需要的水量。当一定质量的标准试锥（杆）在水泥净浆中自由降落时，净浆的稠度越大，试锥（杆）下沉的深度（S）越小。当试锥（杆）下沉深度达到固定值（S=28±2mm）时，净浆的稠度即为标准稠度，此时100g水泥净浆的用水量即为标准稠度用水量（P）。
2、固定水量法
当不同需水量的水泥用固定水灰比的水量调制净浆时，所得的净浆稠度必然不同，试锥（杆）在净浆中下沉的深度也会不同。根据净浆标准稠度用水量与固定水灰比时试锥（杆）在净浆中下沉深度的相互关系统计公式，用试锥（杆）下沉深度（S）算出水泥标准稠度用水量。也可在水泥净浆标准稠度仪上直接读出标准稠度用水量（P）。
三、实验设备及材料
1、标准法维卡仪：如图1所示。标准稠度测定用试杆(c)有效长度为50mm±1mm，由直径为φ10mm±0.05mm的圆柱形耐腐蚀金属制成。测定凝结时间时取下试杆，用试针代替试杆。试针由钢制成，其有效长度初凝针(d)为50mm±1mm、终凝针(e)为30mm±1mm,直径为φ1.13mm±0.05mm的圆柱体。滑动部分的总质量为300g±1g。
盛装水泥净浆的试模应由耐腐蚀的、有足够硬度的金属制成。试模(a)为深40mm±0.2mm、顶内径φ65mm±0.5mm、底内径φ75mm±0.5mm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。
图1 标准法维卡仪
2、代用法维卡仪：如图2所示。仪器由铁座1与可以自由滑动的金属圆棒2构成，松紧螺丝3用以调整金属棒的高低，金属棒上附有指针4，利用标尺5指示金属棒下降距离或标准稠度用水量。
测量标准稠度时，棒下装一金属空心试锥，锥底直径40毫米、高50毫米。装净浆用的锥模，上口内径60毫米、锥高75毫米，如图3所示。
测量凝结时间时，取下试锥，换上试针（图4）。试针直径1.10±0.04毫米，和50毫米，用硬钢丝制成，不得弯曲。装净浆用的圆模，上部内径65毫米，下部内径75毫米，高40毫米，如图5。标准稠度与凝结时间测定仪滑动部分的总重量为300±2克。
图1 标准法维卡仪
2、代用法维卡仪：如图2所示。仪器由铁座1与可以自由滑动的金属圆棒2构成，松紧螺丝3用以调整金属棒的高低，金属棒上附有指针4，利用标尺5指示金属棒下降距离或标准稠度用水量。
测量标准稠度时，棒下装一金属空心试锥，锥底直径40毫米、高50毫米。装净浆用的锥模，上口内径60毫米、锥高75毫米，如图3所示。
测量凝结时间时，取下试锥，换上试针（图4）。试针直径1.10±0.04毫米，和50毫米，用硬钢丝制成，不得弯曲。装净浆用的圆模，上部内径65毫米，下部内径75毫米，高40毫米，如图5。标准稠度与凝结时间测定仪滑动部分的总重量为300±2克。
1.铁座；2.金属圆棒；3.松紧螺丝；4.指针；5.标尺
图2 标准稠度与凝结时间测定仪 图3 试模（A）和试锥（B）
图4 试针 图5圆模
1、净浆搅拌机：由搅拌机、搅拌锅和搅拌叶片组成。搅拌机设定有自动和手动控制程序。搅拌锅深度139mm±2 mm，搅拌锅内径160 mm±1 mm。搅拌叶片总长165 mm1±1 mm；搅拌叶片有效长度110mm±2 mm；搅拌叶片与锅底、锅壁的工作间隙2mm±1mm。搅拌叶片自转方向为顺时针，公转方向为逆时针。如图6所示。
图6 净浆搅拌机、搅拌锅与搅拌叶片
4、量水器：最小刻度0.1mL，精度1％。
5、天平：最大称量不小于1000g，分度值不大于lg。
6、实验环境：试验室温度为20℃±2℃，相对湿度应不低于50%；水泥试样、拌和水、仪器和用具的温度应与试验室一致；标准养护箱的温度为20℃±1℃，相对湿度不低于90％。
四、实验内容及步骤
1、试验前必须做到：维卡仪的金属棒能自由滑动；调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点；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（标准法）
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；抹平后迅速将试摸和底扳移到维卡仪上，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6mm±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。
4、标准稠度用水量的测定步骤（代用法）
采用代用法测定水泥标准稠度用水量可用调整水量和不变水量两种方法的任一种测定。 采用调整水量方法时拌和水量按经验找水，采用不变水量方法时拌和水量用142. 5ml。
（1）拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装人锥模中，用小刀插捣，轻轻振动数次，刮去多余的净浆；抹平后迅速放到试锥下面固定的位置上，将试锥降至净浆表面，拧紧螺丝1-2s后，突然放松，让试锥垂直自由地沉人水泥净浆中。到试锥停止下沉或释放试锥30s时记录试锥下沉深度。整个操作应在搅拌后1.5min内完成。
（2）用调整水量方法测定时，以试锥下沉深度28mm±2mm时的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。如下沉深度超出范围需另称试样，调整水量重新试验，直至达到28mm±2mm为止。
（3）用不变水量方法测定时，根据测得的试锥下沉深度S(mm)按下式（或仪器上对应标尺）计算得到标准稠度用水量P(％）。
P=33.4-0.185S ????????（1）
当试锥下沉深度小于13mm时，应改用调整水量法测定。发生争议时，以调整水量法为准。
五、实验注意事项
（1）拌制净浆时，搅拌的作用是使水和水泥颗粒充分分散，以便制得均匀的净浆。搅拌不良的净浆，水不能充分分散于水泥颗粒之间，使浆体流动性减小，试锥下沉阻力增大，下沉深度减小。因此，搅拌效果对测定结果影响较大。
用机械搅拌时，搅拌翅的转速，搅拌翅与锅壁、锅底的间距、搅拌时间等对浆体均匀性都有影响，应经常检查搅拌机主要参数是否符合要求，搅拌时间要调准，随时注意搅拌时间自动控制机构是否灵敏、有效。
（2）标准法维卡仪要水平放置，滑动部分的总质量为300g±1g。与试杆、试针联结的滑动杆表面应光滑，能靠重力自由下落，不得有紧涩和旷动现象。
（3）锥形稠度仪中的标尺，一边标出下沉深度S的毫米数，用以指示试锥下沉深度。另一边标出水泥标准稠度用量的百分数P。该P值是在固定水灰比0.285的试验条件下，按统计公式P=33.4-0.185S由S值换算而得的，它只适用于固定水灰比为0.185的固定水量法。因此，在读取测定结果时应当注意：用固定水量法测定时，可直接从P标尺中读出水泥标准稠度用水量P值；用调整水量法测定时，不应从P标尺中直接读出水泥标准稠度用水量，而只能从S标尺中读出锥下沉深度S值，根据下沉深度S是否28±2毫米来判断净浆稠度是否标准稠度。
（4）由于经济公式P=33.4-0.185S是根据水泥标准稠度用水量P为21%~31%范围内的1245个试样试验结果统计得到的，故它只适用于P为21%~31%范围内的水泥。对P值超出这个范围的水泥，必须采用调整水量法测定。
经验公式P=33.4-0.185S，其相关系数r=-0.92，标准偏差δ=0.68，变异系数V=1.6%。可见，对大多数水泥是比较准确的，但由于上述公式的经验性，对个别试样可能有较大偏差。因此，固定水量法与调整水量法测得结果有矛盾时，应以调整水量法结果为准。
（5）本试验适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥以及指定采用本方法的其他品种水泥.
六、思考题
1、为什么要测定水泥的标准稠度用水量？
2、测定水泥的标准稠度用水量中应注意哪些事项？
实验十 水泥凝结时间测定
水泥从加水到开始失去流动性所需的时间称为凝结时间。凝结时间快慢直接影响到混凝土的浇铸和施工进度。测定水泥达到初凝和终凝所需的时间可以评定水泥的可施工性，为现场施工提供参数。
一、实验目的
1、进一步了解水泥初凝和终凝的概念。
2、测定水泥凝结所需的时间。
3、分析凝结时间对施工质量的影响。
二、实验原理
水泥凝结时间用水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪测定。当试针在不同凝结程度的净浆中自由沉落时，试针下沉的深度随凝结程度的提高而减少。根据试针下沉的深度就可判断水泥的初凝和终凝状态，从而确定初凝时间和终凝时间。
本实验按GB/T1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行。
三、实验设备及材料
1、标准稠度与凝结时间测定仪、试模、试针等，见水泥标准稠度用水量实验图例。
2、标准养护箱。应能使温度控制在（20±1）℃，湿度大于90%。
四、实验内容及步骤
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：以标准稠度用水量制成标准稠度净浆一次装满试模，振动数次刮平，立即放入湿气养护箱中。记录水泥全部加人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，试针垂直自由地沉入水泥净浆。观察试针停止下沉或释放试针30s时指针的读数。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”表示。
4、终凝时间的测定：为了准确观测试针沉入的状况，在终凝针上安装了一个环形附件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测定一次，当试针沉入试体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”表示。
五、实验注意事项
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；在整个测试过程中试针沉入的位置至少要距试模内壁10mm。临近初凝时，
每隔 5min测定一次，临近终凝时每隔15min测定一次，到达初凝或终凝时应立即重复测一次，当两次结论相同时才能定为到达初凝或终凝状态。每次测定不能让试针落入原针孔，每次测试完毕须将试针擦净并将试模放回养护箱内，整个测试过程要防止试模受振。可以使用能得出与标准中规定方法相同结果的凝结时间自动测定仪，使用时不必翻转试体。
2、养护温度偏高时，水泥水化加速；养护相对湿度偏低时，净浆中水分加快蒸发；制浆时加水偏少，水泥浆形成凝固结构所需时间缩短。上述诸因素均会导致水泥凝结时间缩短；反之，凝结时间延长。为减少试验误差，应严格按照规定条件进行试验。
3、水泥凝结程度是根据包括圆棒等活动部分总重量为300±1g的标准试针在净浆中自由沉落时的下沉深度来判断的。因此，在测定过程中，圆模不应受振动，也不应施加任何外力于圆棒，保证试针自由沉落。此外，试针不能弯曲，表面要光滑，顶端应为平面，不应有倒角或圆角，以确保净浆受力的可比性。不符合上述要求的试针不能使用。
六、思考题
1、如果你所测得硅酸盐水泥初凝时间小于45min，或者终凝时间大于6.5h，应如何调整水泥生产的配料？
2、水泥的凝结机理是什么？凝结时间与哪些因素有关？
实验十一 水泥安定性检验（试饼法与雷氏夹法） 水泥拌水后在硬化过程中，一般都会发生体积变化，如果这种变化是在熟料矿物水化过程中发生的均匀的体积变化，或伴随着水泥凝结硬化过程中进行，则对建筑物质量无不良影响。但如果因水泥中某些有害成份的作用，在水泥混凝土已经硬化后，在水泥石内部产生剧烈的不均匀体积变化，则在建筑物内会产生破坏应力，导致建筑物强度下降。若破坏应力超过建筑物强度，就会引起建筑物开裂、崩溃、埸倒等严重质量事故。反映水泥硬化后体积变化均匀性物理性质的指标称为水泥的体积安定性，简称水泥安定性。
一、实验目的
学习掌握水泥安定性检验与分析方法。
二、实验原理
1、熟料中MgO对水泥安定性的不良影响
熟料中MgO主要是由石灰石原料带入的，在熟料煅烧过程中，MgO大多呈游离状态存在，经过1400~1500℃的高温，MgO晶粒发展粗大，结构致密（呈死烧状态）并包裹在熟料矿物中间，与水反应速度极慢，通常认为经过10~20年或更长时间仍在继续水化，其水化反应为
MgO+H2O→Mg(OH)2
MgO水化生成Mg(OH)2时，固相体积增大到2.48倍，局部体积膨胀，在已硬化的水泥石内部产生很强的破坏应力，轻者会降低建筑物强度，严重时会造成建筑物破坏，如开裂、崩溃等。尤其是熟料中死烧MgO比死烧CaO更难水化；用试样100℃沸煮法不能使MgO大量水化，故要在高温高压条件下用压釜法检验熟料中MgO的含量对水泥安定性的影响。
2、水泥熟料中游离氧化钙对水泥安定性影响
水泥熟料矿物主要是在高温下固相反应生成，反应完全程度受到生料配比、细度、混合均匀程度、烧成温度等条件影响。当氧化钙与氧化硅、氧化铝、氧化铁的化学反应不完全，便剩余一些未被化合吸收的氧化钙，称为游离氧化钙（fCaO）。熟料中f-CaO经1400℃~1500℃高温煅烧（俗称死烧石灰），结构致密，且包裹在熟料矿物中，遇水反应式为：
CaO+H2O→Ca(OH)2
CaO与水反应生成Ca(OH)2，固相体积增大1.98倍，如果这一过程在水泥硬化前完成，对水泥安定性无危害。但水泥中f-CaO在常温下水化很缓慢，至水泥混凝土硬化后较长一段时间（一般需3~6个月）内才完全水化，水化后由于固相体积增大一倍，在已硬化的水泥石内部产生局部膨胀，造成混凝土强度大大下降，严重时会导致建筑物开裂崩溃。
熟料中f-CaO的产生条件不同而导致形态也不同。一种是因欠烧漏生，即在1100℃~1200℃低温下形成的f-CaO，称欠烧f-CaO。这种f-CaO结构疏松多孔，遇水反应快，对水泥安定性危害不大；但因生烧熟料及黄粉中熟料主要矿物量很少，强度很低，所以对水泥质量影响很大。
另一种为高温未化合的f-CaO，称一次f-CaO，这是因为生料饱和比过高，熔剂矿物少，生料粗，混合不均，煅烧时间不足而形成。这种f-CaO经1400℃~1500℃高温煅烧，且包裹在矿物中，不易水化，对水泥安定性危害很大。
3、水泥中SO3含量对水泥安定性影响
水泥中SO3含量主要是由石膏中带入的。为调节水泥凝结时间，在粉磨水泥时掺加一定数量石膏，在有石膏的条件下，熟料矿物中C3A水化生成钙矾石，其化学反应如下：
C3A+3 CaSO4·2H2O+26H2O---- C3A·3 CaSO4·32H2O
生成的钙矾石固相体积增大到2.22倍，这种反应是在水泥凝结硬化过程中进行的，水泥混凝土尚具有一定塑性，故体积膨胀不会对水泥混凝土体积安定性造成不良影响，若石膏掺量过多会使水泥混凝土硬化之后剩余较多的石膏，继续与C3A反应生成钙矾石，则因固相体积增大，发生局部体积膨胀，破坏已硬化的水泥石结构，造成建筑物强度下降，严重时开裂或崩溃。
4、本实验按GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行。通过采用煮沸的办法，使水泥中的有害反应速度加快，试样体积发生变化，其破坏现象在试验中提前显示出来，并依据试样体积变化程度判断水泥安定性的优劣。
三、实验设备及材料
（一）雷氏夹膨胀值测定仪
1、用途：以无锡建材LD-50雷氏夹膨胀值测定仪为例。它主要用于检验雷氏夹的弹性要求，测定雷氏夹环模中经养护及沸煮一定时间后的水泥净浆试件的膨胀值。
2、主要技术参数：测定范围±25mm。
3、结构：测定仪由支架、标尺、底座等零件组成。见图1。
1.底座； 2.模子座； 3.测量弹性标尺； 4.立柱；
5.测膨胀值标尺； 6.悬臂； 7.悬丝； 8.弹簧顶扭
图1 雷氏夹膨胀值测定仪
4、雷氏夹构造：雷氏夹是用铜质材料制成，其结构如图2。雷氏夹弹性检验，将测定
仪上的悬（弦）线，固定于雷氏夹的一指针根部，另一指针根部挂上300g砝码，在左侧标尺上读数（见图3）。如果二根指针的针尖距离增加在17.5±2.5mm的范围以内，当去掉砝码后针尖距离能恢复至挂砝码前的状态，则雷氏夹符合要求的弹性。
1.指针； 2.环模
图2 雷氏夹构造图
图3 雷氏夹受力示意图
5、膨胀值的测定：将沸煮箱中取出的带试件的雷氏夹放于垫块上，指针朝上，放平后在上端标尺读数，然后计算膨胀值。
6、仪器保养：定期检查左臂架与支架杆的垂直度和各紧固件是否松动；垫块上不得锈蚀及有污垢物。用完后除标尺外涂防锈油并保管妥善，避免生锈和碰伤。
7、雷氏夹测量仪要求条件：
（1）测量仪刻度尺应呈现弧形，上面的刻度是弦长并经计量部门标定。
（2）雷氏夹托座的圆弧半径必须大于20mm（更不能做成V形），在测量指针间距时，应以指针顶尖所指的刻度为准。
8、雷氏夹的选择：
（1）结构尺寸应符合标准规定。
（2）圆环开口缝宽度≤1.0mm，指针环形焊接部分有效长度为10~12mm。
（3）指针端部呈扁尖状，两根指针应平行，不得弯曲，锈蚀。
（4）雷氏夹弹性值必须在17.5±2.5mm。
9、使用雷氏夹注意事项：
（1）脱模时用手给指针根部一个适当的力，即可使模内试块脱开又不损模型弹性。
（2）脱模后应尽快用棉丝擦去雷氏夹试模附着的水泥浆，沿着雷氏夹圆环高度方向上下擦动，避免切口缝因受力不当而拉开。因故不能马上擦模时，应将雷氏夹浸在煤油里存放。
一般经半年使用后，进行一次雷氏夹弹性检验。如果发现膨胀值大于40mm，或有其他损害时，应立即进行弹性检验，符合要求方可继续使用。
（二）沸煮箱简介
检定水泥净浆体积安定性(用雷氏法和试饼法)使用的沸煮箱，以FZ-31型为简介如下：
1、技术规格：
（1）最高沸煮温度 100℃；煮沸名义容积31L。
（2）升温时间（20℃升至100℃）30±5min。
（3）加热时间控制0~3.5h。
（4）管状加热器功率4KW/220V（共2组各为1KW和3KW）。
2、结构：如图4所示。
1.箱盖；2.内外箱体；3.箱篦；4.保温层；5.管状加热器
6.管接头；7.铜热水嘴；8.水封槽；9.罩壳；10.电气控制箱
图4 沸煮箱构造示意图
3、使用与维修：
（1）为了试饼法与雷氏法可同时使用，以对比水泥安定性试验结果，特将篦板高度降低，使用时（包括只作雷氏夹法），篦板务必置于试饼架之上。
（2）沸煮箱内必须用洁净淡水，久用后箱内可能积水垢，应定期清洗。
（3）加热前必须添加水至180mm高度，以防加热器烧坏，加热完毕先切断电源，再放除箱内水。
（4）沸煮前，水封槽必须盛满水，在沸煮时起密封作用。
（5）箱体外壳必须可靠接地，以保安全。
（6）调整时间继电器限定时间必须在工作开关（按钮）合上以前。
四、实验内容及步骤
雷氏法（标准法）是观测由二个试针的相对位移所指示的水泥标准稠度净浆体积膨胀的程度。试饼法（代用法）是观测水泥标准稠度净浆试饼的外形变化程度。
1、测定前的准备工作
若采用雷氏夹法时，每个雷氏夹需配备质量约75g~80g的玻璃2块；若采用试饼法时，一个样品需准备两块尺寸（长×宽）约100mm×100mm玻璃板。每种方法每个试样均需同时成型两个试件。凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹表面都要稍稍涂上一层机油。
2、水泥标准稠度净浆的制备
按标准稠度用水量加水，并按照水泥净浆拌制规定的操作方法制成标准稠度净浆。 3、试饼的成型方法
将制好的净浆取出一部分，分成两等分，用刀具抹成球形，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动，做成直径70~80mm，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24±2h。
4、雷氏夹试件的制备方法
将预先准备好的雷氏夹放在已稍稍擦过油的玻璃板上，并立即将已制备好的标准稠度净浆，装满试模，装模时一只手轻轻扶持试模，向下压住两根指针的焊接点处。另一只手用宽约10mm的小刀均匀的插捣15次左右，插到雷氏夹试模高度的2/3即可，然后刮平，刮平时应由浆体中心向两边刮，最多不超过6次，盖上稍涂油的玻璃板，接着立即将试模移至湿气养护箱内，养护24±2h。
5、沸煮
事先调整好沸煮箱内的水位，使保证在整个沸煮过程中都淹没试件，不要中途添补试验用水，同时又保证能在30±5min内升至沸腾。
6、脱去玻璃板取下试件
当用试饼法时，首先检查试饼是否完整，如试饼有弯曲、崩溃、裂纹（开裂、翘曲）现象时，要查明原因，如确实无其他外因时，该试饼已属不合格品，则不必沸煮。在经检查过的试饼没发现任何缺陷的情况下，方可将试饼放在沸煮箱的水中篦板上，然后在30±5min内加热至沸腾，并恒温3h±5min。
7、结果判别
沸煮结束，即放掉沸煮箱中的水，打开水箱盖，待试体冷却至室温，取出试样进行判别。 （1）若为试饼法，则目测未发现裂纹，用直尺检查也没有弯曲，则此试饼为安定性合格；反之为不合格。当两个试饼判别有矛盾时，则该水泥的安定性为不合格。
（2）若为雷氏法，需测量试件指针尖端间的距离（C），记录至小数点后一位。当两个试件的（C-A）的平均值不大于5.0mm时，即认为该水泥安定性合格，当两个试件的（C-A）值相差超过4mm时，就用同一样品，立即重复做一次试验，见下表1：
表1 雷氏法结果计算示例表
当试饼法判为不合格时，可用同一个试样采用雷氏法复验，该水泥的安定性检验结果应以雷氏法检验的结果为准。
五、思考题
1、雷氏法试模准备有哪些要求？为什么？ 2、试饼法与雷氏夹法两种方法的区别是什么？
实验十三 水泥胶砂强度检验
水泥的强度是评价水泥质量的重要指标，是划分水泥强度等级的依据。水泥的强度是指水泥胶砂硬化试体所能承受外力破坏的能力，用MPa（兆帕）表示。它是水泥重要的物理力学性能之一。
一、实验目的
1、了解水泥胶砂强度检验的原理。 2、学习掌握水泥胶砂强度检验的测定方法。
二、实验原理
水泥加水后发生水化反应，生成多种矿物，并不断凝结硬化，强度也逐渐增高。水泥的标号就是根据水泥强度大小来划分的，它是水泥质量等极的标志。标号越高，表明强度越高。
根据受力形式的不同，水泥强度通常分为抗压强度和抗折强度。水泥胶砂硬化试体承受压缩破坏时的最大应力，称为水泥的抗压强度；水泥胶砂硬化试体承受弯曲破坏时的最大应力，称为水泥的抗折强度。
本实验按《水泥胶砂强度检验方法(ISO法))GB/T 17671-1999进行。
三、实验设备及材料
1、搅拌机（图1）
图1 行星式胶砂搅拌机
2、胶砂成型振实台（图2）
1.定位套；2.止动器；3.凸面；4.台面；5.凸轮；6.接近开关计数装置
图2 胶砂成型振实台
3、试模
试模由三个水平的模槽组成，可同时成型三条截面为40mm×40mm×160mm的长方体试体。为了控制料层厚度和刮平胶砂，应备用二个播料器和一个金属制刮平尺（图3）。
图3 播料器和金属制刮平尺
4、抗折试验机和抗折夹具
抗折试验机一般采用双杠杆式的，也可采用性能符合要求的其它试验机。双杠杆式的抗折试验机，常见的有杠杆比为1:50的抗折试验机和电动抗试验机，而后者已日益广泛地被采用。抗折夹具的加荷与支撑圆柱的直径为10毫米，两个支撑圆柱中心间距为100毫米。加荷与支撑圆柱必须用硬质钢材制造，且都应能转动和更换。两个支撑圆柱必须在同一水平上，并保证试验时与试体长度方向垂直。加荷圆柱应处于两个支撑圆柱的中央，并与其平行。 试件在夹具中受力状态如图4所示：
图4 试件在夹具中受力状态
通过三根圆柱轴的三个竖向平面应该平行，并在试验时继续保持平行和等距离垂直试体的方向，其中一根支撑圆柱和加荷圆柱能轻微地倾斜使圆柱与试体完全接触，以便荷载沿试体宽度方向均匀分布，同时不产生任何扭转应力。
5、抗压试验机和抗压夹具
抗压试验机负荷以20～30t为宜，误差不得超过±1.0%，并具有按2400N/S±200N/S速率的加荷能力。应有一个能指示试件破坏时荷载并把它保持到试验机卸荷以后的指示器。人工操作的试验机，还应配有一个过度动态装置以便控制加荷速率。
夹具应符合标准JZ/T683的要求，受压面积为40mm×40mm。（如图5）
图5 夹具
当需要使用夹具时，应把它放在压力机的上下压板之间并与压力机处于同一轴线，以便将压力机的荷载传递至胶砂试件表面。夹具在压力机上位置见图，夹具要保持清洁，球座应能转动以使其上压板能从一开始就适应试体的形状并在试验中保持不变。使用中夹具应满足JC/T 683的全部要求。
注：1、可以润滑夹具的球座，但在加荷期间不会使压板发生位移。2、试件破坏后，滑块能自动回复到原来的位置。
6、试验用的水泥、水及试验温度、湿度等试验条件应符合标准要求。水泥、砂、水和试验用具的温度与试验室相同，称量用的天平精度应为±lg。当用自动滴管加225mL水时，滴管精度应达到±1mL。
7、标准砂应由SiO2含量不低于98%的天然圆形硅质砂组成，其颗粒分布见下表1：
表1 标准砂颗粒分布
四、实验内容及步骤
（一）成型
1、成型前将试模擦净，四周的模板与接触面上面涂黄干油，紧密装配，防止漏浆，内壁则要均匀地刷上一层薄机油，以便脱模。
2、按下表2计算重量称取每锅胶砂的数量
表2 每锅胶砂材料的数量（g）
3、搅拌
把量好的水加入搅拌锅里，再把称好的水泥加入，把搅拌锅放入固定架上，上升至固定位置。立即开动搅拌机、低速搅拌30s，在第二个30s开始的同时均匀地将砂子加入。若各
级砂是分装的，从最粗粒级开始，依次将所需的每级砂量加完。把机器转至高速再拌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。再在高速上继续搅拌60s。各个搅拌阶段，时间误差应在±1s以内。
4、振实成型
将准备好的空试模和模套固定在振实台上，用一勺子直接从搅拌锅里将胶砂分两层装入试模。装第一层时，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，振实60次。再装入第二层胶砂，用小播料器播平，再振实60次。
5、刮平与标记
将试模从振实台上取下，用一金属直尺以近似90°的角度架在试模顶的一端，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胶砂刮去，并用直尺以近似水平的情况下将试体表面刮平。在试模上作标记或加字条标明试件编号。
（二）养护
1、脱模前的处理和养护
去掉留在模子四周的胶砂。立即将作好标记的试模放人标准养护箱的水平架子上养护，湿空气应能与试模各边接触。养护时不应将试模放在其他试模上。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和做其他标记。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二个以上龄期内。
2、脱模
脱模应非常小心，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。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。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、水中养护
将做好标记的试件立即水平或竖直放在(20±1)℃水中养护，水平放置时刮平面应朝上。试件放在不易腐烂的蓖子上，并彼此间保持一定间距，以让水与试件的六个面接触。养护期间试件之间间隔或试体上表面的水深不得小于5mm，不宜用木篦子。
每个养护池只养护同类型的水泥试件。最初用自来水装满养护池(或容器)，随后随时加水保持适当的恒定水位，不允许在养护期间全部换水。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。
4、强度试验试体的龄期
试体龄期是从水泥加水搅拌开始试验时算起。不同龄期强度试验在下列时间里进行。 24h±15min；48h±30min；72h±45min；7d±2h；28d±8h。
（三）强度试验
1、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破型前15min从小
中取出，擦去表面沉积物，并用湿布覆盖至试验为止。
2、抗折强度试验
①每龄期取出三条试体先做抗折强度试验。试验前须擦去试体表面的附着水分和砂粒，清除夹具上圆柱表面粘着的杂物，试体放入抗折夹具内，应使侧面与圆柱接触。
②采用电动抗折机试验时，在试体放入前应调节平衡锤，使杠杆处于平衡位置。试体放入后，调整夹具，使杠杆在试体折断时尽可能接近平衡位置。抗折试验加荷速度为每秒50N/S±10N/S。
抗折强度Rf以牛顿每平方毫米（MPa）表示：
Rf?1.5FfL 3b
式中：Ff——折断时施加于棱柱体中部的荷载N；
L——支撑圆柱间的距离mm；
B——棱柱体正方形截面边长mm。
3、抗压强度试验
（1）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，试体受压面为4×4cm2。试验前应清除试体受压面与加压板间的砂粒或杂物。试验时以试体的侧面作为受压面，试体的底面靠紧夹具定位销，并使夹具对准压力机压板中心，然后加荷试验。
(2)压力机加荷速度应控制在每秒2400±200N的范围内，在接近破坏时更应严格掌握。
(3)抗压强度计算：
RC?FC A
式中：RC——破坏时的最大荷载N；
A——受压部分面积，mm2；（40mm×40mm=160mm2）。
4、数据处理
（1）以一组三个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出平均值的±10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度的结果，精确至0.1MPa。
（2）以一组三个棱柱体的六个抗压强度平均值作为试验结果。若六个中有一个超出平均值的10%，应剔除该结果，剩余五个值平均值作为结果。若五个中再有超出平均值的10%，该结果报废。（精确至0.1MPa）
五、实验注意事项
1、注意试验环境的温度应符合要求，并应该做好记录。
2、养护箱内篦板要保持水平，避免倾斜。
3、成型前或更换水泥品种时，应用湿布将叶片和锅壁擦干净，试验后应将粘在叶片和锅壁上的胶砂擦干净。
4、刮平时注意不要用力过猛，不要使试体表面松动。
5、破型试验时，注意抗压试验的量程，随时准备停止加油，避免把抗压模具压坏。
六、思考题
1、水泥胶砂实验试件成型包含几个步骤？振实成型的具体操作方法是什么？
2、水泥胶砂实验试件养护包含几个步骤？
3、水泥胶砂的抗压强度的测试方法是什么？
实验一 骨料的筛分析试验
一、实验目的
通过筛分析试验测定骨料的颗粒级配及细度模数，以评价骨料的级配情况和细度。
二、实验原理
将一定质量的骨料用一套标准筛筛分，得到各号筛上的筛余量，从而计算出分计筛余百分率和累计筛余百分率以及细度模数，并以此评价骨料的级配和粗细。
三、实验设备及材料
1．砂筛分析标准筛：孔径为10.0mm、5.00mm、2.50mm、1.25mm、630μm、315μm 、和160μm的方孔筛各一只，并附有筛底和筛盖；
2．石筛分析标准筛：孔径为2.50mm、5.00mm、10.0mm、16.0mm、20.0mm、25.0mm、31.5mm、40.0mm、50.0mm、63.0mm、80.0mm和100.0mm的方孔筛各一只，并附有筛底和筛盖；
3．天平（称量1kg，感量1g）、天平（称量5kg，感量5g）或台秤（称量20kg，感量20g）；
4．烘箱 ：能恒温在(105±5)℃；
5．浅盘、毛刷、容器等；
6. 摇筛机。
四、实验内容及步骤
1.砂筛分析试验
1.1将所取样用前述的缩分方法缩分至约1100g，放在烘箱中于（105±5）℃下烘干至恒量，待冷却至室温后，筛除大于10.0mm的颗粒（并算出其筛余百分率），分为大致相等的两份备用。
1.2准确称取烘干试样500g倒入按孔径大小从上到下组合的砂标准套筛（附筛底）上，盖上筛盖。然后将套筛置于摇筛机上摇筛10min，取下套筛，按筛孔大小顺序再逐个用手筛，筛至每分钟通过量不超过试样总重的0.1%时为止。通过的颗粒并入下一号筛中，并和下一号筛中的试样一起过筛。当全部筛分完毕时，各号筛的筛余量均不得超过200g，如超过此数，应将该筛余试样分为两份，分别继续筛分，并以其筛余量之和作为该号筛的筛余量。这样顺序进行，直至各号筛全部筛完为止。然后称量各号筛的筛余试样重量（精确至1g）。各号筛筛余量和以及底盘中剩余重量的总和与筛分前的试样总量相比，其差值不得超过1%，
否则需重做试验。
1.3试验结果计算：
计算分计筛余百分率：各号筛上的筛余量与试样总量之比（精确至0.1%）；
计算累计筛余百分率：该号筛上分计筛余百分率与大于该号筛的各号筛上分计筛余百分率的总和（精确至0.1%）；
计算细度模数Μχ（精确至0.01）：
Mx?(A2?A3?A4?A5?A6)?5A1……………………….. (1) 100?A1
式中 A1??A6依次为5.00mm、2.50mm、1.25mm、630μm、315μm 、160μm方孔筛上的累计筛余百分率。
1.4砂筛分析试验应用两份试样检验两次，并以两次试验结果的算术平均值作为检验结果。如两次试验所得的细度模数之差大于0.20，应重新进行试验。
2. 碎石或卵石的筛分析试验
2.1将所取样按前述方法缩分至略大于表1规定的数量，烘干或风干后备用。
表1 粗骨料颗粒级配试验所需试样数量
2.2称取按表1规定数量的试样一份，精确至1g。将试样倒入按孔径大小从上到下组合的石筛分析标准套筛（附筛底）上，盖上筛盖。将套筛置于摇筛机上摇筛10min，按孔径大小，顺序取下各筛，分别于洁净的浅盘上用手继续摇筛，直到每分钟通过量不超过试样总重量的0.1%时为止。通过的颗粒并入下一号筛中，并和下一号筛中的试样一起过筛。并注意当试样粒径大于20mm时，筛分时允许用手拨动试样颗粒，使其通过筛孔。这样顺序进行，直至各号筛全部筛完为止。然后称出各号筛的筛余量，精确至1g。如果各号筛的筛余量与筛底的筛余量之和同原试样质量之差超过1%时，需重新试验。
2.3试验结果计算：计算分计筛余百分率（精确至0.1%）和累计筛余百分率（精确至1%）。根据各筛的累计筛余百分率，评定该试样的颗粒级配。
五、实验注意事项
1.若无摇筛机，可人工摇筛代替机筛。
2.所谓试样在烘干机中烘至恒量是指在烘干1h~3h的情况下，其前后质量之差不大于该项试验所要求的称量精度（下同）。
六、思考题
1.砂按细度模数分为粗砂、中砂、细砂三种规格，其细度模数分别为多少？
2.什么叫分计筛余百分率？什么叫累计筛余百分率？
实验十一 水泥与减水剂相容性试验
一、实验目的
本实验通过马歇尔法（简称Marsh筒法，标准法）或净浆流动度法（代用法）测定减水剂的饱和掺量点和经时损失率，从而评价水泥和减水剂的.相容性。
二、实验原理
1.所谓水泥与减水剂的相容性是指使用相同减水剂或水泥时，由于水泥或减水剂的质量而引起水泥浆体流动性、经时损失变化程度以及获得相同的流动性减水剂用量的变化程度。
2.Marsh筒为下带圆管的锥形漏斗。以注入漏斗的水泥浆体自由流下注满200mL容量筒所需时间即Marsh时间反映水泥浆体的流动性。
3.将制备好的水泥浆体装入一定容量的圆模后，稳定提起圆模，使浆体在重力作用下在玻璃板上自由扩展，稳定后的直径即流动度并以此反映水泥浆体的流动性。
三、实验设备及材料
1.水泥净浆搅拌机：配备6只搅拌锅；
2.圆模：圆模的上口直径36mm、下口直径60mm、高度60mm，内壁光滑无暗缝的金属制品；
3.天平：量程100g，分度值0.01g；量程1000g，分度值1g；
4.Marsh筒：直管部分由不锈钢材料制成，锥形漏斗部分由不锈钢或由表面光滑的耐蚀材料制成。见图1；
图1 Marsh筒示意图
5.刮刀、玻璃板（Ф400mm×5mm）、卡尺（量程300mm，分度值1mm）、秒表（分度值0.1s）、烧杯（400mL）、量筒（250mL，分度值1mL）。
6.水泥、洁净水、基准减水剂等。
四、实验内容及步骤
1.水泥浆体的配合比：水泥浆体的配合比见表1。
表1 每锅浆体的配合比
1.1实验室的温度应保持在20℃±2℃，相对湿度应不低于50%，水泥、水、减水剂和实验用具的温度应和实验室温度保持一致。
1.2根据水泥和减水剂的实际情况，可以增加或减少基准减水剂的掺量点。
1.3减水剂掺量按固态粉剂计算。当使用液态减水剂时，应按减水剂含固量折算为固态粉剂含量，同时在加水量中减去液态减水剂的含水量。
2.Marsh筒法（标准法）：
2.1用湿布将Marsh筒、烧杯、搅拌锅、搅拌叶片全部润湿。将烧杯置于Marsh筒下料口的下面中间位置，并用湿布覆盖。
2.2将基准减水剂和约一半的水同时加入锅中，然后用剩余的水反复冲洗盛装基准减水剂的容器直至干净并全部加入锅中，加入水泥，把锅固定在搅拌机上，然后按搅拌机的搅拌程序搅拌。
2.3将锅取下，用搅拌勺边搅拌边将浆体立即全部倒入Marsh筒内。打开阀门，让浆体自由流下并计时，当浆体注入烧杯达到200mL时停止计时，此时间即为初始Marsh时间。
2.4让Marsh筒内的浆体全部流下，无遗留地回收到搅拌锅内，并采取适当的方法密封静置以防水分蒸发。
2.5清洁Marsh筒、烧杯，调整基准减水剂掺量，重复上述步骤，依次测定基准减水剂各掺量下的初始Marsh时间。
2.6自加水泥起60min时，将静置的水泥浆体再从新搅拌机搅拌，重复2.3条，依次测定基准减水剂各掺量下的60minMarsh时间。
3.净浆流动度法（代用法）
3.1用湿布把玻璃板、圆模内壁、搅拌锅、搅拌叶片全部润湿。将圆模置于玻璃板的中间位置，并用湿布覆盖。
3.2将基准减水剂和约一半的水同时加入锅中，然后用剩余的水反复冲洗盛装基准减水剂的容器直至干净并全部加入锅中，加入水泥，把锅固定在搅拌机上，然后按搅拌机的搅拌程序搅拌。
3.3将锅取下，用搅拌勺边搅拌边将浆体立即倒入置于玻璃板中间位置的圆模内。对于流动性差的浆体要用刮刀进行插捣，以使浆体充满圆模。用刮刀将高出圆模的浆体刮除并抹
平，立即稳定提起圆模。圆模提起后，应用刮刀将粘附于圆模内壁上的浆体尽量刮下，以保证每次试验的浆体量基本相同。提起圆模1min后，用卡尺测量最长径及其垂直方向的直径，二者的平均值即为初始流动度值。
3.4快速将玻璃板上的浆体用刮刀无遗留地回收到搅拌锅内，并采取适当的方法密封静置以防水分蒸发。
3.5清洁玻璃板、圆模，调整基准减水剂掺量，重复上述步骤，依次测定基准减水剂各掺量下的初始流动度值。
3.6自加水泥起60min时，将静置的水泥浆体再从新搅拌机搅拌，重复3.3条，依次测定基准减水剂各掺量下的60min流动度值。
4.数据处理
4.1经时损失率的计算：用初始流动度或Marsh时间与60min流动度或Marsh时间的相对差值表示（结果保留到小数点后一位），即
FL?
T60?Tin
?100………………………. (1) TinFin?F60
?100………………………. (2) Fin
或
FL?
式中 FL——经时损失率（%）；
Tin——初始Marsh时间（s）； T60——60minMarsh时间（s）； Fin——初始流动度（mm）； F60——60min流动度（mm）。
4.2饱和掺量点的确定：以减水剂掺量为横坐标、净浆流动度或Marsh时间为纵坐标做曲线图，然后做两直线段曲线的趋势线，两趋势线的交点的横坐标即为饱和掺量点。处理方法示例于图2。
图2 饱和掺量点确定示意图
5.结果表示
用饱和掺量点、基准减水剂0.8%掺量时的初始Marsh时间或流动度、基准减水剂0.8%掺量时的经时损失率作为评价水泥与减水剂相容性的参数。
五、实验注意事项
基准减水剂就是用来评价水泥与减水剂相容性的减水剂，也可由实验者自行选择，但要保证质量稳定、均匀。
六、思考题
1.什么叫水泥与减水剂的相容性？ 2.什么叫减水剂饱和掺量点？ 3.什么叫流动度经时损失率？
实验十二 普通混凝土拌合物稠度试验
一、实验目的
通过坍落度与坍落扩展度法或维勃稠度法测定混凝土拌和物的稠度，从而检验和控制混凝土工程或预制混凝土构件的和易性；评定混凝土拌和物的和易性是否符合施工工艺要求。
二、实验原理
1、坍落度与坍落扩展度法是通过提起坍落度筒后测定筒内混凝土下落的高度或者坍落成饼的直径的定量试验方法加上定性试验方法来评价混凝土的流动性、黏聚性、保水性即和易性。
2、维勃稠度法是通过测定将一定量的混凝土振动密实到规定程度所需时间来评价干硬性混凝土的和易性。
三、实验设备及材料
1．坍落度筒：由1.5mm厚的钢板或其它金属制成的圆台形筒（见试验七的图1）； 2．捣棒、小铲、、钢尺、拌板、抹刀等； 3．维勃稠度仪（图1）；
4．振动台：振动频率为50±3Hz，空载振幅约为0.5mm。
1.容器；2.坍落度筒（无脚踏板）；3.透明圆盘；4.喂料斗；5.套筒； 6.定位螺丝；7.振动台；8.荷重；9.支柱；10.旋转架；11.测杆螺丝； 12.测杆；13.固定螺丝
图1 维勃稠度仪
四、实验内容及步骤
1．取样及实验室试样制备
1.1取样：应从同一盘混凝土或同一车混凝土中取样。取样量应多于试验所需量的1.5倍且宜不小于20L。并在15min内取样完毕，然后人工搅拌均匀。
1.2实验室试样制备：实验室拌合混凝土时，材料用量均以质量计。称量精度：骨料为±1%；水、水泥、掺合料、外加剂均为±0.5%。每盘混凝土的最小搅拌量应符合表1的规定；当采用机械搅拌时，其搅拌量不应小于搅拌机额定搅拌量的1/4。
表1 实验室制备混凝土的最小搅拌量
2．坍落度与坍落扩展度试验
2.1本方法适用于骨料最大粒径不大于40mm，坍落度不小于10mm的混凝土拌合物稠度测定。
2.2湿润坍落度筒及其它用具，并把筒放在不吸水的刚性水平底板上，然后用脚踩住二边的脚踏板，使坍落度筒在装料时保持位置固定。
2.3把按要求取得的混凝土试样用小铲分三层均匀地装入筒内，使捣实后每层高度为筒高的三分之一左右。每层用捣棒插捣25次。插捣应沿螺旋方向由外向中心进行，各次插捣应在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面。浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。插捣过程中，如混凝土沉落到低于筒口，则应随时添加。顶层插捣完后，刮去多余的混凝土并用抹刀抹平。
2.4清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提离过程应在5-10s内完成；从开始装料到提起坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s内完成。
2.5提起坍落度筒后，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为该混凝土拌合物的坍落度值（以mm为单位，测量精确至1mm，结果表达修约至5mm）。如混凝土发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样另行测定；如第二次仍出现这种现象，则表示该拌合物的和易性不好，记录备查。
2.6测定坍落度后，观察拌合物的下述性质，并记入记录。
（1）粘聚性：用捣棒在已坍落的拌合物锥体侧面轻轻击打，如果锥体逐渐下沉，表示粘聚性良好；如果锥体倒坍、部分崩裂或出现离析，即为粘聚性不好。
（2）保水性：提起坍落度筒后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的拌合物也因失浆而骨料外露，则表明保水性不好；若这种现象不严重、明显，则表明保水性良好。
2.7当混凝土拌合物的坍落度大于220mm时，用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在这两个直径之差小于50mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度（以mm为单位，测量精确至1mm，结果表达修约至5mm）；否则，此次试验无效。如果发现粗骨料在中央集堆或边缘有水泥浆析出，表示此混凝土拌合物抗离析性不好。
3．维勃稠度试验
3.1本方法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度在5-30s之间的混凝土拌合物稠度测定。
3.2将维勃稠度仪放置在坚实水平面上，用湿布把容器、坍落度筒、喂料斗内壁及其他用具润湿。将喂料斗提到坍落度筒上方扣紧，校正容器位置，使其中心与喂料中心重合，然后拧紧固定螺丝。
3.3将试样用小铲分三层经喂料斗均匀装入坍落度筒内。装料及插捣方法同坍落度试验。 将圆盘、喂料斗都转离坍落度筒，小心并垂直地提起坍落度筒，此时并应注意不使混凝土试体产生横向的扭动。再将透明圆盘转到混凝土圆台体顶面，放松测杆螺钉，降下圆盘，使它轻轻地接触到混凝土顶面，拧紧定位螺钉并检查测杆螺钉是否已经完全放松。同时开启振动台和秒表，当振动到透明圆盘的底面被水泥浆布满的瞬间停止计时，并关闭振动台。由秒表读得的时间（精确至1s）即为该混凝土拌合物的维勃稠度值。
五、实验注意事项
有时当测得混凝土拌合物的坍落度达不到要求，或黏聚性、保水性认为不满意时，可同
时掺入备用的5%或10%的水泥和水；当坍落度过大时，可酌情增加砂和石子，尽快拌和均匀，重做坍落度测定。
六、思考题
1.什么叫混凝土的工作性？它包含那四部分内容？
2.影响混凝土流动性的因素有那些？影响规律如何？
实验十五 普通混凝土力学性能试验
一、实验目的
力学性能是主要作为结构材料的普通混凝土的重要性能。本实验通过测定普通混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度，从而可以检验和控制混凝土工程或预制混凝土构件的质量；评定混凝土的强度等级；检验混凝土是否符合结构设计要求。
二、实验原理
1、混凝土的立方体抗压强度试验是在立方体试件的非成型面上作用均匀分布的压力直至试件破坏，从而测出混凝土的立方体抗压强度。
2、混凝土的劈裂抗拉强度试验是在立方体试件的两个相对的表面素线上作用均匀分布的压力，使在荷载所作用的竖向平面内产生均匀分布的拉伸应力，当拉伸应力达到混凝土极限抗拉强度时，试件将被劈裂破坏，从而可以测出混凝土的劈裂抗拉强度。
3、混凝土的抗折强度是用棱柱体试件在抗折机上折断，从而测出混凝土的抗折强度。
三、实验设备及材料
1、压力试验机：测量精度为±1%；试件破坏荷载应大于压力机全量程的20%且小于压力机全量程的80%；应具有加荷速度指示装置或加荷速度控制装置，并应能均匀、连续加荷。
2、抗折试验机：可以是抗折试验机、万能试验机或带有抗折试验架的压力试验机。所有这些试验机均应带有能使两个相等的荷载同时作用在小梁跨度三分点处的装置（见图1）。试件的支座和加荷头应采用直径为20一40mm、长度不小于b+10mm的硬钢圆柱，支座立脚点固定铰支，其他应为滚动支点。试验机的测量精度和量程要求与上述压力试验机相同。
图1 抗折试验示意图
3、振动台：振动频率为50±3Hz，空载振幅约为0.5mm。
4、混凝土标准试模。
5、垫块、垫条与支架：劈裂抗拉强度试验应采用半径为75mm的钢制弧形垫块，其横截面尺寸如图2所示，垫块的长度与试件相同。垫条为三层胶合板制成，宽度为20mm，厚度为3～4mm，长度不小于试件长度，垫条不得重复使用。支架为钢支架。
6、捣棒、小铁铲、钢尺、抹刀等。
图2水泥细度检验——筛析法 垫块
图3 支架示意
1-垫块 2-垫条 3-支架
四、实验内容及步骤
1、试件的尺寸和形状
1.1试件的尺寸：应根据混凝土中骨料的最大粒径按表1选定。
表1 混凝土试件尺寸选用表
1.2试件的形状：抗压强度和劈裂抗拉强度试件应符合下列规定：边长为150mm的立方体试件是标准试件；边长为100mm和200mm的立方体试件是非标准试件。抗折强度试件应符合下列规定：边长为150mm×150mm×600 mm（或550 mm）的棱柱体试件是标准试件；边长为100mm×100mm×400 mm的棱柱体试件是非标准试件。
2、试件的制作
2.1取样及实验室试样制备：普通混凝土力学性能试验以三个试件为一组。每组试件所用拌合物取样及在实验室拌制混凝土试样方法参照第二节实验一实验内容及步骤中取样及实验室试样制备。
2.2成型前：试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。
2.3成型：根据混凝土拌和物的稠度确定混凝土成型方法。坍落度不大于70mm的混凝
土宜用振动振实：即将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使拌和物高出试模口；然后将试模固定在振动台上以避免振动时跳动；开动振动台至拌合物表面出浆为止。坍落度大于70mm的宜用捣棒人工捣实：即将混凝土拌合物分两层装入试模，每层厚度大致相等；插捣按螺旋方向从边缘向中心均匀进行，插捣底层时，捣棒应达到试模底部，插捣上层时，捣棒应穿入下层深度约20-30mm；插捣时捣棒保持垂直不得倾斜，并用抹刀沿试模内壁插拔数次；每层插捣次数按在10000mm2截面积内不得少于12次；插捣后应用橡皮锤轻轻敲击试模四周，直至插捣棒留下的空洞消失为止。检验现浇混凝土或预制构件的混凝土，试件成型方法宜与实际采用的方法相同。成型后刮除试模上口多余的混凝土，待混凝土临近初凝时，用抹刀抹平。
3、试件的养护
3.1试件成型后应立即用不透水的薄膜覆盖表面。
3.2采用标准养护的试件，应在温度为20±5℃情况下静置一昼夜至两昼夜，然后编号、拆模。拆模后立即放入温度为20±2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，或在温度为20±2℃的不流动的Ca（OH）2饱和溶液中养护。标准养护室内的试件应放在架上，彼此间隔10-20mm，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。
3.3同条件养护试件的拆模时间可与实际构件的拆模时间相同，拆模后，试件仍需保持同条件养护。
3.4标准养护龄期为28d（从搅拌加水开始计时）。
4、立方体抗压强度试验
4.1试件自养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面与上下承压板面擦干净。将试件安放在下承压板上，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心应与试验机下压板中心对准，开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使接触均衡。
4.2加压时，应连续而均匀地加荷。加荷速度应为：混凝土强度等级＜C30时，取每秒钟0.3-0.5MPa；混凝土强度等级≥C30且＜C60时，取每秒钟0.5-0.8MPa；混凝土强度等级≥C60时，取每秒钟0.8-1.0MPa。
4.3当试件接近破坏而开始急剧变形时，停止调整试验机油门，直至试件破坏。然后记录破坏荷载F（N）。
4.4立方体抗压强度试验结果计算：按下式计算（精确至0.1 MPa）：
fcc ?F………………………. (1) A
式中：fcc ——混凝土立方体试件抗压强度（MPa）；
F——试件破坏荷载（N）；
A——试件承压面积（mm2）。
4.5以三个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值（精确至0.1 MPa）。如果三个测值中的最小值或最大值中有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大及
最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值；如最大和最小值与中间值相差均超过中间值的15%，则此组试验无效。
4.6混凝土强度等级＜C60时，用非标准试件测得的强度值均应乘以尺寸换算系数，其值为对200mm×200mm×200 mm试件为1.05；对100mm×100mm×100 mm试件为0.95。当混凝土强度等级≥C60时，宜采用标准试件；使用非标准试件时，尺寸换算系数应由试验确定。
5、劈裂抗拉强度试验
5.1试件自养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面与上下承压板面擦干净。
5.2将试件放在压力机下压板的中心位置，劈裂承压面和劈裂面应与试件成型时的顶面垂直；在上下压板与试件之间垫以垫块及垫条各一条，垫块与垫条应与试件上、下面的中心线对准并与成型时的顶面垂直。宜把垫条及试件安装在定位架上使用（如图3所示）。
5.3开动试验机，当上压板与垫块接近时，调整球座，使接触均衡。加荷应连续均匀，加荷速度为：当混凝土强度等级＜C30时，取每秒种0.02～0.05Mpa；当强度等级≥C30且＜C60时，取每秒钟0.05-0.08MPa；当混凝土强度等级≥C60时，取每秒钟0.08-0.10MPa， 至试件接近破坏时，停止调整试验机油门，直至试件破坏，然后记录破坏荷载。
5.4劈裂抗拉强度试验结果计算：按下式计算（精确至0.01 MPa）：
fts?2FF?0.637………………………. (2) ?AA
式中：fts——混凝土劈裂抗拉强度（Mpa）；
F——试件破坏荷载（N）；
A——试件劈裂面面积（mm2）。
5.5以三个试件测值的算术平均值作为该组试件的劈裂抗拉强度值（精确至0.01MPa）。其异常数据的取舍原则同立方体抗压强度试验。
5.6采用100mm×100mm×100 mm非标准试件测得的劈裂抗拉强度值，应乘以尺寸换算系数0.85；当混凝土强度等级≥C60时，宜采用标准试件；使用非标准试件时，尺寸换算系数应由试验确定。
6、抗折强度试验
6.1试件从养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面擦干净。按图3-11装置试件，安装尺寸偏差不得大于1mm。试件的承压面应为试件成型时的侧面。支座及承压面与圆柱的接触面应平稳、均匀，否则应垫平。
6.2施加荷载应保持均匀、连续。加荷速度应为：混凝土强度等级＜C30时，取每秒钟0.02-0.05MPa；混凝土强度等级≥C30且＜C60时，取每秒钟0.05-0.08MPa；混凝土强度等级≥C60时，取每秒钟0.08-0.10MPa，至试件接近破坏时，停止调整试验机油门，直至试件破坏，然后记录破坏荷载及试件下边缘断裂位置。
6.3抗折强度试验结果计算：若试件下边缘断裂位置处于二个集中载荷作用线之间，按
下式计算（精确至0.1MPa）： ff?Fl………………………. (3) bh2
式中：ff ——混凝土抗折强度（MPa）；
F——试件破坏荷载（N）；
l——支座间距离即跨度（mm）；
b——试件截面宽度（mm）；
h——试件截面高度（mm）。
6.4以三个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗折强度值。其异常数据的取舍原则同立方体抗压强度试验。
6.5三个试件中如有一个折断面位于两个集中荷载之外，则该试件的试验结果予以舍弃，混凝土抗折强度按另二个试件的试验结果计算。若这两个测值的差值不大于这两个测值的较小值的15%时，则该组试件的抗折强度值按这两个测值的平均值计算，否则该组试件的试验无效。如有两个试件的下边缘断裂位置位于两个集中荷载作用线之外，则该组试验作废。
6.6采用100 mm×100 mm×400 mm 非标准试件时，取得的抗折强度值应乘以尺寸换算系数0.85；当混凝土强度等级≥C60时，宜采用标准试件；使用非标准试件时，尺寸换算系数应由试验确定。
五、试验注意事项
1、 当混凝土强度等级≥C60时，试验时试件周围应设防崩裂网罩。
2、 在试验机表盘上读取破坏荷载时，应注意刻度范围和称量范围的一致。
六、思考题
1.影响混凝土强度的因素有那些？影响规律如何？
2.什么叫混凝土立方体抗压强度标准值？
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