水泥呈粉末狀，與水混合后，經(jīng)過(guò)物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程能由可塑性漿體變成堅(jiān)硬的石狀體，并能將散粒狀材料膠結(jié)成為整體，所以水泥是一種良好的礦物膠凝材料。鑒于水泥在工程中的廣泛利用，掌握各種水泥的性質(zhì)具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)方法適用于硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥。
本實(shí)驗(yàn)的目的，是使學(xué)生了解水泥的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)會(huì)水泥品質(zhì)檢驗(yàn)的操作方法及強(qiáng)度試件的制作，掌握水泥品質(zhì)各技術(shù)指標(biāo)的實(shí)際工程意義。
Y二、試驗(yàn)儀器原理
水泥的性質(zhì)包括細(xì)度，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，凝結(jié)時(shí)間，安定性和水泥膠砂強(qiáng)度等方面。
水泥顆粒的粗細(xì)程度對(duì)水泥的性質(zhì)有很大影響。水泥顆粒粒徑一般在7～200μm范圍內(nèi)，顆粒愈細(xì)，水化較快而且較完全，早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度較高。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定水泥的細(xì)度可用篩析法和比表面積法檢驗(yàn)。細(xì)度檢驗(yàn)采用篩孔直徑為80μm的試驗(yàn)篩。
凝結(jié)時(shí)間分為初凝和終凝。初凝為水泥加水拌和起至標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿開(kāi)始失去可塑性所需的時(shí)間；終凝為水泥加水拌和起至標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿完全失去可塑性并開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥的凝結(jié)時(shí)間是以標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定溫度及濕度環(huán)境下用水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀測(cè)定。硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，初凝時(shí)間不得早于45min，終凝時(shí)間不得遲于6.5h。
體積安定性不良是指在水泥已經(jīng)硬化后，產(chǎn)生不均勻體積變化的現(xiàn)象。體積安定性不良，一般是由于熟料中所含的游離氧化鈣過(guò)多�；蛴捎谑炝现兴挠坞x氧化鎂過(guò)多或摻入的石膏過(guò)多造成的。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用沸煮法檢驗(yàn)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(zhǎng)期在常溫水中才能發(fā)現(xiàn)，兩者均不便于快速檢驗(yàn)。所以，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥熟料中游離氧化鎂含量不得超過(guò)5.0％，水泥中的三氧化硫含量不超過(guò)3.5％，以控制水泥的體積安定性。
水泥的強(qiáng)度是水泥的重要指標(biāo)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》（GB175－1999）和《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》（GB/T17671－1999）的規(guī)定，水泥和標(biāo)準(zhǔn)砂按照1：3混合，用0.5的水灰比，按規(guī)定的方法制成試件，在標(biāo)準(zhǔn)溫度（20±1℃）的水中養(yǎng)護(hù)，測(cè)定3d和28d的強(qiáng)度。根據(jù)測(cè)定結(jié)果，將硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和 62.5R等六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。
Y三、實(shí)驗(yàn)裝置和儀器
負(fù)壓篩析儀、水篩、干篩、標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀、水泥凈漿攪拌機(jī)、凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀、濕汽養(yǎng)護(hù)箱、沸煮箱、雷氏夾、雷氏夾膨脹值測(cè)定儀、膠砂振實(shí)臺(tái)、抗折強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、抗壓試驗(yàn)機(jī)、
水泥膠砂攪拌機(jī)
Y四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟
（1）負(fù)壓篩法
篩析試驗(yàn)前，應(yīng)把負(fù)壓篩放在篩座上，蓋上篩蓋，接通電源，檢查控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)負(fù)壓至4000～6000Pa范圍內(nèi)。
稱(chēng)取試樣25g，置于潔凈的負(fù)壓篩中，蓋上篩蓋，放在篩座上，開(kāi)動(dòng)篩析儀連續(xù)篩析2min，在此期間如有試樣附著在篩蓋上，可輕輕地敲擊，使試樣落下。篩畢，用天平稱(chēng)量篩余物。
當(dāng)工作負(fù)壓小于4000Pa時(shí)，應(yīng)清理吸塵器內(nèi)水泥，使負(fù)壓恢復(fù)正常。
試驗(yàn)結(jié)果 ：
水泥試樣篩余百分?jǐn)?shù)按下式計(jì)算：
F——水泥試樣的篩余百分?jǐn)?shù)，%；
Rs——水泥篩余物的質(zhì)量，g；
W——水泥試樣的質(zhì)量，g。
結(jié)果計(jì)算至0.1%。
清洗試驗(yàn)篩。
（2）標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量試驗(yàn)
標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量可用調(diào)整水量和不變水量?jī)煞N方法的任一種測(cè)定，如發(fā)生爭(zhēng)議時(shí)以調(diào)整水量方法為準(zhǔn)。
試驗(yàn)前須檢查：儀器的金屬棒應(yīng)能自由滑動(dòng);試錐降至模頂面位置時(shí)指針應(yīng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn);攪拌機(jī)應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
水泥凈漿拌和前，攪拌鍋和攪拌葉片先用濕棉布擦過(guò)，將稱(chēng)好的500g水泥試樣倒入攪拌鍋內(nèi)。拌和時(shí)，先將攪拌鍋放到攪拌機(jī)鍋?zhàn)希翑嚢栉恢�，開(kāi)動(dòng)機(jī)器，同時(shí)徐徐加入拌和水，慢速攪拌120s，停拌15s，接著快速攪拌120s后停機(jī)。
采用調(diào)整水量方法時(shí)拌和水量按經(jīng)驗(yàn)找水，采用不變水量方法時(shí)拌和水量用 142.5ml水，水量精確至0.5ml。 拌和結(jié)束后，立即將拌好的凈漿裝入錐模內(nèi)，用小刀插搗，振動(dòng)數(shù)次，刮去多余凈漿，抹平后迅速放到試錐下面固定位置上，將試錐降至凈漿表面擰緊螺絲，然后突然放松，讓試錐自由沉入凈漿中，到試錐停止下沉?xí)r記錄試錐下沉深度。整個(gè)操作應(yīng)在攪拌后1.5min內(nèi)完成。
用調(diào)整水量方法測(cè)定時(shí)，以試錐下沉深度28±2mm時(shí)的凈漿為標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿。其拌和水量為該水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量(P)，按水泥質(zhì)量的百分比。如下沉深度超出范圍，須另稱(chēng)試樣，調(diào)整水量，重新試驗(yàn)，直至達(dá)到28±2mm時(shí)為止。
用不變水量方法測(cè)量時(shí)，根據(jù)測(cè)得的試錐下沉深度S (mm)按下式(或儀器上對(duì)應(yīng)標(biāo)尺)
計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量P(%)。
P=33.4－0.185S
注：當(dāng)試錐下沉深度小于13mm時(shí)，應(yīng)改用調(diào)整水量方法測(cè)定。
（3）凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定
測(cè)定前，將圓模放在玻璃板上，在內(nèi)側(cè)稍稍涂上一層機(jī)油，調(diào)整凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀使試針接觸玻璃板時(shí)，指針對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)。
稱(chēng)取水泥試樣500g，以標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量按測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)制備凈漿的方法，制成標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿，立即一次裝入圓模，振動(dòng)數(shù)次后刮平，然后放入濕汽養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)。記錄開(kāi)始加水的時(shí)間作為凝結(jié)時(shí)間的起始時(shí)間。
凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定：試件在濕汽養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)至加水后30min時(shí)進(jìn)行第一次測(cè)定。測(cè)定時(shí)，從養(yǎng)護(hù)箱中取出圓模放到試針下，使試針與凈漿面接觸，擰緊螺絲 1～2s后突然放松，試針垂直自由沉入凈漿，觀察試針停止下沉?xí)r指針讀數(shù)。當(dāng)試針沉至距底板2～3mm時(shí)，即為水泥達(dá)到初凝狀態(tài);當(dāng)下沉不超過(guò)1～0.5mm時(shí)為水泥達(dá)到終凝狀態(tài)。由加水開(kāi)始至初凝、終凝狀態(tài)的時(shí)間分別為該水泥的初凝時(shí)間和終凝時(shí)間，用小時(shí)(h)和分鐘(min)來(lái)表示。測(cè)定時(shí)應(yīng)注意，在最初測(cè)定的操作時(shí)應(yīng)輕輕扶持金屬棒，使其徐徐下降以防試針撞彎，但結(jié)果以自由下落為準(zhǔn)，在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中試針貫入的位置至少要距圓模內(nèi)壁10mm。臨近初凝時(shí)，每隔5min測(cè)定一次，臨近終凝時(shí)每隔15min測(cè)定一次，到達(dá)初凝或終凝狀態(tài)時(shí)應(yīng)立即重復(fù)測(cè)一次，當(dāng)兩次結(jié)果相同時(shí)才能定為到達(dá)到初凝或終凝狀態(tài)。每次測(cè)定不得讓試針落入原針孔，每次測(cè)試完畢須將試針擦凈并將圓模放回養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)，整個(gè)測(cè)定過(guò)程中要防止圓模受振。
Y五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論
1.根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，所檢水泥是否合乎工程使用？為什么？
2.根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，所檢水泥應(yīng)定為什么強(qiáng)度等級(jí)？為什么？
3.水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度是不是檢驗(yàn)水泥質(zhì)量的必要指標(biāo)？測(cè)定它的目的何在？
Y六、任選思考題
1.超過(guò)貯存期的水泥應(yīng)如何處理？
2.技術(shù)性質(zhì)不合格的水泥都應(yīng)作廢品處理嗎？試說(shuō)明理由。
產(chǎn)品導(dǎo)航
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