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1、实验二 水泥标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性测试（一）水泥标准稠度用水量的测定【实验目的】（1） 标准稠度：具有一定质量和规格的圆柱体在不同稠度的水泥浆体中自由沉落时，由于浆体阻力不同，锥体沉入深度也不同。当圆柱体沉入达到标准值时，浆体的标准稠度即为水泥标准稠度。（2） 通过本实验测定水泥净浆达到标准稠度的用水量，做为水泥的凝结时间、体积安定性试验用水量的标准。（3） 进一步了解标准稠度、标准稠度用水量的概念。（4） 测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量。（5） 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。【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
2、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。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杆（锥）在水泥净浆中自由降落时，净浆的稠度越大，试杆（锥）下沉的深度（S）越小。当试杆（锥）下沉深度达到规定值S=（282）mm时，净浆的稠度即为标准稠度。此时100g水泥净浆的调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，试杆（锥）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杆（锥）在净浆中下
3、沉深度的相互关系统计公式，用试杆（锥）下沉深度算出水泥标准稠度用水量。也可在水泥净浆稠度仪上直接读出标准稠度用水量（P）。【仪器设备】 水泥净浆搅拌机；标准维卡仪（水泥标准稠度、凝结时间测定仪）【实验步骤】（1） 试验前必须检查仪器金属杆应能自由滑动，试杆至试模顶面位置时，指针应对准标尺零点；搅拌机应运转正常等。（2） 拌和用水量：采用调整水量方法时，按经验确定；采用固定水量方法时，用水量为142.5ml，精确至0.5ml。（3） 水泥净浆搅拌机的搅拌锅和搅拌叶片先用湿布擦抹，将拌合水倒入搅拌锅内，然后在510秒内将称好的500g水泥试样倒入搅拌锅内的水中，防止水和水泥溅出。（4） 拌和时，先
4、将锅放到搅拌机锅座上，升至搅拌位置，开动机器，慢速搅拌120s，停拌15s，接着快速搅拌120s后停机。（5） 拌和完毕，立即将净浆一次装入锥模中，用小刀插捣并振动数次，刮去多余净浆，抹平后，迅速放到试锥下面的固定位置上。将试锥降至净浆表面，拧紧螺丝，指针对零，然后突然放松，让试锥沉入净浆中，到停止下沉时(下沉时间约为30s)，记录试锥下沉深度S，整个操作应在搅拌后1.5min内完成。【实验结果】（1）用调整水量方法测定时，以试杆下沉深度(282)mm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)，以占水泥质量百分数计(精确至0.1%)：P=拌和用水量/水泥质量100% 如下
5、沉深度超出范围，需另称试样，调整水量，重新试验，直至达到(282)mm时为止。（2）用固定水量法测定时，根据测得的试杆下深度S (单位：mm)，可按以下经验公式计算标准稠度用水量P (%，也可以从仪器对应标尺上读出P值)：P = 33.4 0.185S当试锥下沉深度S小于13mm时，应改用调整水量方法测定。当采用两种方法所测得的标准稠度用水量发生争议时，以调整水量法为准。（二）水泥净浆凝结时间的测定【实验目的】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灌和施工进度。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。 本实验的目的
6、：（1） 进一步了解水泥初凝和终凝的概念；（2） 测定水泥的凝结所需的时间；（3） 分析凝结时间对施工质量的影响。【实验原理】水泥凝结时间用维卡仪（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小。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。【仪器设备】水泥净浆搅拌机；维卡仪（净浆标准稠度与凝结时间测定仪）；锥形试模；试针；湿气养护箱（应使温度控制在（201），湿度大于90%）。【实验步骤】（1） 将试模内侧稍涂上一层油，放在玻璃板上，调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时指针应对准标尺零点。（2）
7、水泥净浆的制备。称取水泥500g，放入已用湿布擦抹的搅拌锅中，将锅安装在搅拌机座上，升起至搅拌位置，开机，徐徐加入以标准稠度用水量量取的水，并同时记时间。制成标准稠度净浆后，立即一次装入试模，用小刀插捣，振动数次，刮平，立即放入湿汽养护箱内。记录水泥全部加入水中的时间作为凝结时间的起始时间。（3） 试件在湿汽养护箱中养护至加水后80min时进行第一次测定。（4） 测定时，从养护箱中取出试模放到试针下，降低试针与净浆面接触，拧紧螺丝12s后突然放松，使试针垂直自由地沉入净浆，观察试针停止下沉或释放试针30s时指针的读数。当试针沉入净浆中距离板（41）mm时，视为水泥达到初凝状态。最初测定时应轻轻
8、扶持金属棒，使试针徐徐下降，以防撞弯，但结果以自由下落为准；在整个测试过程中试针贯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。每次测试完毕应将试针擦净并将试模放回湿汽养护箱内，测定全过程中要防止试模受到振动。（5） 在完成初凝时间测定后，立即将试模连同浆体平移的方式从玻璃板上取下，翻转180，直径大端向上，下端向下放在玻璃板上，再放入湿汽养护箱中继续养护。临近终凝时，每隔15min测定一次。为了准确观测试针沉入状况，在终凝针上安装一个环形附件。当试针沉入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。 当达初凝或终凝状态时应立即重复测一次，当两次
9、结论相同时才能定为达到初凝或终凝状态。【实验结果】（1） 由水泥全部加入水中至试针沉入净浆中距底板14mm时，所需时间为水泥的初凝时间，用“min”表示。（2） 由水泥全部加入水中至终凝状态时所需的时间为水泥的终凝时间，用“min”表示。（三）水泥安定性的测定【实验目的】反映水泥硬化后体积变化均匀性的指标称为水泥的体积安定性，简称水泥安定性。在水泥和水后的硬化过程中，一般都会发生体积变化。如果这是因为水泥中的某些有害成分的作用，则水泥、混凝土硬化后，在水泥石内部会产生剧烈的不均匀体积变化，使建筑物混凝土内产生破坏应力，导致建筑物强度下降。若破坏应力超过建筑物的强度，就会引起建筑物开裂、崩溃、倒
10、塌等严重质量事故。所以测定水泥的安定性是十分重要的。安定性的测定有雷氏夹法（标准法）和试饼法（代用法）两种方法。试饼法是通过观察水泥净浆试饼沸煮后的外形变化来检验水泥的体积安定性。雷氏夹法是测定水泥净浆在雷氏夹中沸煮后的膨胀值来检验水泥的体积安定性。如有争议时以雷氏夹法为准。本实验的目的：（1） 进一步了解水泥体积安定性的概念；（2） 学习水泥体积安定性的测试方法；（3） 分析影响水泥体积安定性的因素。【实验原理】 水泥中游离氧化钙在常温下水化速度缓慢，随着温度的升高，水化速度加快。预养后的水泥净浆试件经3h沸煮后，绝大部分游离氧化钙已经水化。由于游离氧化钙水化产生体积膨胀，因此对水泥的安定性
11、产生影响。根据沸煮后试饼变形情况或试件膨胀值即可判断水泥安定性是否合格。【仪器设备】雷氏夹膨胀值测定仪；雷氏夹；沸煮箱【实验步骤】（一） 雷氏夹法（标准法）1测定前的准备工作 每个雷氏夹需配备质量约为7580g的玻璃2块，每个试样需成型两个试件。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油。2. 水泥标准稠度净浆的制备 用标准稠度用水量加水，按水泥净浆拌制规定操作方法制成标准稠度净浆。3 试件的制备方法 将预先准备好的雷氏夹放在已稍稍涂上一层油的玻璃板上，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，向下压住雷氏夹的两根指针的焊接点处。另一只手用宽约10mm的小刀
12、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。盖上稍稍涂油的玻璃板，接着立即将试模移至湿汽养护箱内，养护（242）h。4 沸煮 沸煮前，事先调整好沸煮箱内的水位，使能保证在整个沸煮过程中都没过试件，不要中途添补试验用水，同时要保证能在（305）min内升温至沸腾。 脱去玻璃板，取下试件。先测量试件雷氏夹的指针尖端间的距离（A），将带试件的雷氏夹放在膨胀值测试仪的垫块上，指针朝上。放平后在指针尖端标尺读数，精确到0.5mm。 接着将试件放入水中篦板上，雷氏夹的指针朝上，试件之间互不交叉，然后在（305）min内升温至沸开，并恒沸（18
13、05）min。5 结果判别 沸煮结束，即放掉沸煮箱中的水，打开水箱盖，待箱体冷却到室温，取出试样，测量雷氏夹指针尖端间的距离（C），记录至小数点后一位。然后计算膨胀值。 当两个试件沸煮后所增加的距离（C-A）值大于4.0mm时，应用同一样品立即重做一次试验。再如此，则认为该水泥不合格。 当两个试件沸煮后所增加的距离（C-A）的平均值不大于5.0mm时，即认为该水泥安定性合格。（二） 试饼法（代用法）1. 测定前的准备工作 每个试样需准备两块尺寸（长宽）为100mm100mm的玻璃板。每个试样需成型两个试件。与水泥净浆接触的玻璃板表面要稍稍涂上一层油。2 水泥标准稠度净浆的制备 按标准稠度用水量
14、加水，按水泥净浆拌制规定操作方法制成标准稠度净浆。3 试件的准备方法 即将已制备好的标准稠度净浆取出一部分，分成两等份，用刀具抹成球形，放在预先准备好的玻璃板上，并用湿布擦过的小刀由边缘向中央抹动，做成直径7080mm，中心厚度约10mm，边缘渐薄，表面光滑的试样，接着将试样饼放入湿汽养护箱内，养护（242）h。4 沸煮 沸煮前，事先调整好沸煮箱内的水位，使能保证在整个沸煮过程中都没过试件，不要中途添补试验用水，同时有保证能在（305）min内升温至沸腾。 脱去玻璃板，取下试样。 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，如确证无其他原因时，该试饼已属于不
15、合格，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（305）min内升温至沸开，并恒沸（1805）min。5 结果判别 沸煮结束，即放掉沸煮箱中的水，打开水箱盖，待箱体冷却到室温，取出试样，如目测发现裂纹，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。【思考题】1. 在测定水泥的标准稠度用水量中应注意哪些事项？2. 水泥国家标准中并未规定标准稠度，而水泥检测时为什么要测定其标准稠度？3. 水泥沸煮法安定性试验测出水泥安定性不良是何种原因引起的？为什么？4. 如果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？
