水泥細度檢驗-篩析法
實驗六 水泥細度檢驗——篩析法
水泥細度就是水泥的分散度，是水泥廠用來作日常檢查和控制水泥質量的重要參數。水泥細度的檢驗方法有篩析法、比表面積測定法、顆粒平均直徑與顆粒組成的測定等方法。篩析法是最常用的控制水泥或類似粉體細度的方法之一。
一、實驗目的
掌握測定硅酸鹽水泥經過標準篩進行篩分后的篩余量的方法。
二、實驗原理
本實驗按照國家標準GB/T 1345-2005《水泥細度檢驗方法 篩析法》進行。用一定孔徑的篩子篩分水泥時，留在篩子上面的較粗顆粒占水泥總量的比例，在一定程度上反映了物料的粗細程度。
三、實驗設備及材料
（一）負壓篩法
1、儀器設備
1.噴氣嘴； 2.微電機； 3.控制板開口； 4.負壓表接口； 5.負壓源及收塵器接口； 6.殼體
圖1 負壓篩篩座示意圖
（1）天平：最小分度值不大于0.01g。
（2）負壓篩析儀：由篩座、負壓篩、負壓源及收塵器組成。其中篩座由轉速為30±2 r/min的噴氣嘴、負壓表、控制板、微電機及殼體等構成（見圖1）。
篩析儀負壓可調范圍為4000～6000Pa。噴氣嘴上口平面與篩網之間距離為2~8mm。負壓源和收塵器由功率≥600w的工業(yè)收塵器和小型旋風收塵筒組成或用其他具有相當功能的設備組成。
（3）篩子：采用方孔邊長0.080mm的銅絲篩布，篩框上口直徑為φ150mm，下口直徑為φ142mm，高25mm。
2、硅酸鹽水泥樣品。
（二）水篩法
1、儀器設備
（1）天平：最小分度值不大于0.01g。
（2）篩子：采用方孔邊長0.080mm的銅絲網篩布，篩框有效直徑φ125mm，高80mm。
（3）篩座：用于支承篩子，并能帶動篩子轉動，轉速為50r/min。
（4）噴頭：直徑φ55mm，面上均勻分布90個孔，孔徑0.5~0.7mm。安裝高度：噴頭底面和篩網之間距離為35~75mm。
2、硅酸鹽水泥樣品。
（三）手工干篩法
1、儀器設備
（1）天平：最小分度值不大于0.01g.。
（2）篩子：采用方孔邊長0.08mm的鋼絲網篩布。篩框有效直徑φ150mm，高50 mm。篩布應緊繃在篩框上，接縫必須嚴密，并附有篩蓋。
2、硅酸鹽水泥樣品。
四、實驗內容及步驟
（一）負壓篩法
稱取試樣25g，置于潔凈的負壓篩中，蓋上篩蓋，放在篩座上，開動篩析儀連續(xù)篩2min。在此期間如有試樣附在篩蓋上，可用橡皮錘輕輕敲擊，使試樣落下。篩畢，用天平稱量篩余物，計算篩余百分數。
（二）水篩法
稱取試樣25g，置于潔凈的水篩中，立即用淡水沖洗至大部分細粉通過后（沖洗時要將篩子傾斜擺動，既要避免放水過大將水泥濺出篩外，又要防止水泥鋪滿篩網使水通不過篩子）放在水篩架上，用水壓力為0.05MPa±0.02MPa的噴頭連續(xù)沖洗3min。篩畢，用少量水把篩余物沖到蒸發(fā)皿（或烘樣盤）中，等水泥顆粒全部沉淀后，小心倒出上部的清水，烘干，并用天平稱量篩余物，然后計算出篩余百分數。
（三） 手工干篩法
稱取試樣25g，倒入篩內。用一只手執(zhí)篩往復搖動，另一只手輕輕拍打，拍打速度每分鐘約120次，每40次向同一方向轉動60°，使試樣均勻分布在篩網上，直至每分鐘通過試樣量不超過0.03g為止。稱量篩余物，計算出篩余百分數。
（四）試驗結果的計算公式
水泥試樣篩余百分數按下式計算：
F?RS?100 W
式中：F——水泥試樣篩余百分數（%）；
Rs——水泥試樣篩余克數（g）；
W——水泥試樣質量（g）。
結果計算至0.1%。
為了使試驗結果具有可比性，可采用試驗篩修正系數方法修正計算結果。
五、實驗注意事項
（一）負壓篩法
1、篩析試驗前，應把負壓篩放在篩座上，蓋上篩蓋，接通電源，檢查控制系統(tǒng)，調節(jié)負壓至4000~6000Pa范圍內。
2、負壓篩析工作時，應保持水平，避免外界振動和沖擊。
3、試驗前要檢查被測樣品，不得受潮、結塊或混有其他雜質。
4、每做完一次篩析試驗，應用毛刷清理一次篩網，其方法是用毛刷在試驗篩的正、反兩面刷幾下，清理篩余物。但每個試驗后在試驗篩的正反面刷的次數應相同，否則會大大影響篩析結果。
5、如果連續(xù)使用時間過長（一般超過30個樣品時），應檢查負壓值是否正常，如不正常，可將吸塵器卸下，打開吸塵器將筒內灰塵和過濾布袋上附著的灰塵等清理干凈，使負壓恢復正常。
（二）水篩法
1、水泥樣品充分拌勻，通過0.9mm方孔篩，記錄篩余物情況，要防止過篩時混進其他水泥。
2、沖洗壓力必須保證0.05MPa±0.02MPa，否則會使結果不準。
3、沖洗時試樣在篩子內分布要均勻。
4、水篩篩子應保持潔凈，定期檢查校正。
5、要防止噴頭孔眼堵塞。
（三）手工干篩法
1、水泥樣品應充分均勻，通過0.9mm方孔篩，記錄篩余物情況，要防止過篩時混進其它水泥。
2、干篩時，要注意使水泥樣品均勻地分布在篩布上。
3、篩子必須經常保持干燥、潔凈，定期檢查、校正。
（四）在沒有負壓篩析儀和水篩的情況下，允許用手工干篩法測定。當負壓篩法與水篩法或手工干篩法測定的結果發(fā)生爭議時，以負壓篩法為準。
六、問答題
1、為什么要控制水泥的細度？
2、三種篩分方法各有什么特點？
實驗九 水泥標準稠度用水量測定
水泥凈漿標準稠度是為使水泥凝結時間、體積安定性等的測定具有準確的可比性而規(guī)定的，在一定測試方法下達到規(guī)定的稠度。達到這種稠度時的用水量為標準稠度用水量。通過本實驗測定水泥凈漿達到標準稠度時的用水量，作為水泥的凝結時間、安定性試驗用水量的標準。
一、實驗目的
1、進一步了解標準稠度、標準稠度用水量的概念；
2、測定水泥凈漿達到標準稠度時的用水量；
3、分析標準稠度用水量對水泥凝結時間、體積安定性等的影響。
二、實驗原理
通過試驗不同含水量水泥凈漿的穿透性，以確定水泥標準稠度凈漿中所需加入的水量。水泥標準稠度用水量的測定有調整水量和固定水量兩種方法，如有爭議時以調整水量法為準。本實驗按GB/T1346《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》進行。
1、調整水量法
調整水量法通過改變拌和水量，找出使拌制成的水泥凈漿達到特定塑性狀態(tài)所需要的水量。當一定質量的標準試錐（桿）在水泥凈漿中自由降落時，凈漿的稠度越大，試錐（桿）下沉的深度（S）越小。當試錐（桿）下沉深度達到固定值（S=28±2mm）時，凈漿的稠度即為標準稠度，此時100g水泥凈漿的用水量即為標準稠度用水量（P）。
2、固定水量法
當不同需水量的水泥用固定水灰比的水量調制凈漿時，所得的凈漿稠度必然不同，試錐（桿）在凈漿中下沉的深度也會不同。根據凈漿標準稠度用水量與固定水灰比時試錐（桿）在凈漿中下沉深度的相互關系統(tǒng)計公式，用試錐（桿）下沉深度（S）算出水泥標準稠度用水量。也可在水泥凈漿標準稠度儀上直接讀出標準稠度用水量（P）。
三、實驗設備及材料
1、標準法維卡儀：如圖1所示。標準稠度測定用試桿(c)有效長度為50mm±1mm，由直徑為φ10mm±0.05mm的圓柱形耐腐蝕金屬制成。測定凝結時間時取下試桿，用試針代替試桿。試針由鋼制成，其有效長度初凝針(d)為50mm±1mm、終凝針(e)為30mm±1mm,直徑為φ1.13mm±0.05mm的圓柱體�；瑒硬糠值目傎|量為300g±1g。
盛裝水泥凈漿的試模應由耐腐蝕的、有足夠硬度的金屬制成。試模(a)為深40mm±0.2mm、頂內徑φ65mm±0.5mm、底內徑φ75mm±0.5mm的截頂圓錐體。每只試模應配備一個大于試模、厚度≥2.5mm的平板玻璃底板。
圖1 標準法維卡儀
2、代用法維卡儀：如圖2所示。儀器由鐵座1與可以自由滑動的金屬圓棒2構成，松緊螺絲3用以調整金屬棒的高低，金屬棒上附有指針4，利用標尺5指示金屬棒下降距離或標準稠度用水量。
測量標準稠度時，棒下裝一金屬空心試錐，錐底直徑40毫米、高50毫米。裝凈漿用的錐模，上口內徑60毫米、錐高75毫米，如圖3所示。
測量凝結時間時，取下試錐，換上試針（圖4）。試針直徑1.10±0.04毫米，和50毫米，用硬鋼絲制成，不得彎曲。裝凈漿用的圓模，上部內徑65毫米，下部內徑75毫米，高40毫米，如圖5。標準稠度與凝結時間測定儀滑動部分的總重量為300±2克。
圖1 標準法維卡儀
2、代用法維卡儀：如圖2所示。儀器由鐵座1與可以自由滑動的金屬圓棒2構成，松緊螺絲3用以調整金屬棒的高低，金屬棒上附有指針4，利用標尺5指示金屬棒下降距離或標準稠度用水量。
測量標準稠度時，棒下裝一金屬空心試錐，錐底直徑40毫米、高50毫米。裝凈漿用的錐模，上口內徑60毫米、錐高75毫米，如圖3所示。
測量凝結時間時，取下試錐，換上試針（圖4）。試針直徑1.10±0.04毫米，和50毫米，用硬鋼絲制成，不得彎曲。裝凈漿用的圓模，上部內徑65毫米，下部內徑75毫米，高40毫米，如圖5。標準稠度與凝結時間測定儀滑動部分的總重量為300±2克。
1.鐵座；2.金屬圓棒；3.松緊螺絲；4.指針；5.標尺
圖2 標準稠度與凝結時間測定儀 圖3 試模（A）和試錐（B）
圖4 試針 圖5圓模
1、凈漿攪拌機：由攪拌機、攪拌鍋和攪拌葉片組成。攪拌機設定有自動和手動控制程序。攪拌鍋深度139mm±2 mm，攪拌鍋內徑160 mm±1 mm。攪拌葉片總長165 mm1±1 mm；攪拌葉片有效長度110mm±2 mm；攪拌葉片與鍋底、鍋壁的工作間隙2mm±1mm。攪拌葉片自轉方向為順時針，公轉方向為逆時針。如圖6所示。
圖6 凈漿攪拌機、攪拌鍋與攪拌葉片
4、量水器：最小刻度0.1mL，精度1％。
5、天平：最大稱量不小于1000g，分度值不大于lg。
6、實驗環(huán)境：試驗室溫度為20℃±2℃，相對濕度應不低于50%；水泥試樣、拌和水、儀器和用具的溫度應與試驗室一致；標準養(yǎng)護箱的溫度為20℃±1℃，相對濕度不低于90％。
四、實驗內容及步驟
1、試驗前必須做到：維卡儀的金屬棒能自由滑動；調整至試桿接觸玻璃板時指針對準零點；攪拌機運行正常。
2、水泥凈漿的拌制：用水泥凈漿攪拌機攪拌，攪拌鍋和攪拌葉片先用濕布擦過，將拌和水倒入攪拌鍋內，然后在5s～10s內小心將稱好的500g水泥加入水中，防止水和水泥濺出；拌和時，先將鍋放在攪拌機的鍋座上，升至攪拌位置，啟動攪拌機，低速攪拌120s，停15s，同時將葉片和鍋壁上的水泥漿刮入鍋中間，接著高速攪拌120s停機。
3、標準稠度用水量的測定步驟（標準法）
拌和結束后，立即將拌制好的水泥凈漿裝入已置于玻璃底板上的試模中，用小刀插搗，輕輕振動數次，刮去多余的凈漿；抹平后迅速將試摸和底扳移到維卡儀上，并將其中心定在試桿下，降低試桿直至與水泥凈漿表面接觸，擰緊螺絲1s～2s后，突然放松，使試桿垂直自由地沉入水泥凈漿中。在試桿停止沉入或釋放試桿30s時記錄試桿距底板之間的距離，升起試桿后，立即擦凈；整個操作應在攪拌后1.5min內完成。以試桿沉入凈漿并距底板6mm±1mm的水泥凈漿為標準稠度凈漿。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計。
4、標準稠度用水量的測定步驟（代用法）
采用代用法測定水泥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。 采用調整水量方法時拌和水量按經驗找水，采用不變水量方法時拌和水量用142. 5ml。
（1）拌和結束后，立即將拌制好的水泥凈漿裝人錐模中，用小刀插搗，輕輕振動數次，刮去多余的凈漿；抹平后迅速放到試錐下面固定的位置上，將試錐降至凈漿表面，擰緊螺絲1-2s后，突然放松，讓試錐垂直自由地沉人水泥凈漿中。到試錐停止下沉或釋放試錐30s時記錄試錐下沉深度。整個操作應在攪拌后1.5min內完成。
（2）用調整水量方法測定時，以試錐下沉深度28mm±2mm時的凈漿為標準稠度凈漿。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計。如下沉深度超出范圍需另稱試樣，調整水量重新試驗，直至達到28mm±2mm為止。
（3）用不變水量方法測定時，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 ????????（1）
當試錐下沉深度小于13mm時，應改用調整水量法測定。發(fā)生爭議時，以調整水量法為準。
五、實驗注意事項
（1）拌制凈漿時，攪拌的作用是使水和水泥顆粒充分分散，以便制得均勻的凈漿。攪拌不良的凈漿，水不能充分分散于水泥顆粒之間，使?jié){體流動性減小，試錐下沉阻力增大，下沉深度減小。因此，攪拌效果對測定結果影響較大。
用機械攪拌時，攪拌翅的轉速，攪拌翅與鍋壁、鍋底的間距、攪拌時間等對漿體均勻性都有影響，應經常檢查攪拌機主要參數是否符合要求，攪拌時間要調準，隨時注意攪拌時間自動控制機構是否靈敏、有效。
（2）標準法維卡儀要水平放置，滑動部分的總質量為300g±1g。與試桿、試針聯結的滑動桿表面應光滑，能靠重力自由下落，不得有緊澀和曠動現象。
（3）錐形稠度儀中的標尺，一邊標出下沉深度S的毫米數，用以指示試錐下沉深度。另一邊標出水泥標準稠度用量的百分數P。該P值是在固定水灰比0.285的試驗條件下，按統(tǒng)計公式P=33.4-0.185S由S值換算而得的，它只適用于固定水灰比為0.185的固定水量法。因此，在讀取測定結果時應當注意：用固定水量法測定時，可直接從P標尺中讀出水泥標準稠度用水量P值；用調整水量法測定時，不應從P標尺中直接讀出水泥標準稠度用水量，而只能從S標尺中讀出錐下沉深度S值，根據下沉深度S是否28±2毫米來判斷凈漿稠度是否標準稠度。
（4）由于經濟公式P=33.4-0.185S是根據水泥標準稠度用水量P為21%~31%范圍內的1245個試樣試驗結果統(tǒng)計得到的，故它只適用于P為21%~31%范圍內的水泥。對P值超出這個范圍的水泥，必須采用調整水量法測定。
經驗公式P=33.4-0.185S，其相關系數r=-0.92，標準偏差δ=0.68，變異系數V=1.6%�？梢姡瑢Υ蠖鄶邓嗍潜容^準確的，但由于上述公式的經驗性，對個別試樣可能有較大偏差。因此，固定水量法與調整水量法測得結果有矛盾時，應以調整水量法結果為準。
（5）本試驗適用于硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥以及指定采用本方法的其他品種水泥.
六、思考題
1、為什么要測定水泥的標準稠度用水量？
2、測定水泥的標準稠度用水量中應注意哪些事項？
實驗十 水泥凝結時間測定
水泥從加水到開始失去流動性所需的時間稱為凝結時間。凝結時間快慢直接影響到混凝土的澆鑄和施工進度。測定水泥達到初凝和終凝所需的時間可以評定水泥的可施工性，為現場施工提供參數。
一、實驗目的
1、進一步了解水泥初凝和終凝的概念。
2、測定水泥凝結所需的時間。
3、分析凝結時間對施工質量的影響。
二、實驗原理
水泥凝結時間用水泥凈漿標準稠度與凝結時間測定儀測定。當試針在不同凝結程度的凈漿中自由沉落時，試針下沉的深度隨凝結程度的提高而減少。根據試針下沉的深度就可判斷水泥的初凝和終凝狀態(tài)，從而確定初凝時間和終凝時間。
本實驗按GB/T1346《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》進行。
三、實驗設備及材料
1、標準稠度與凝結時間測定儀、試模、試針等，見水泥標準稠度用水量實驗圖例。
2、標準養(yǎng)護箱。應能使溫度控制在（20±1）℃，濕度大于90%。
四、實驗內容及步驟
1、測定前準備工作：調整凝結時間測定儀的試針接觸玻璃板時，指針對準零點。
2、試件的制備：以標準稠度用水量制成標準稠度凈漿一次裝滿試模，振動數次刮平，立即放入濕氣養(yǎng)護箱中。記錄水泥全部加人水中的時間作為凝結時間的起始時間。
3、初凝時間的測定：試件在濕氣養(yǎng)護箱中養(yǎng)護至加水后30min時進行第一次測定。測定時，從濕氣養(yǎng)護箱中取出試模放到試針下，降低試針與水泥凈漿表面接觸。擰緊螺絲1s～2s后，突然放松，試針垂直自由地沉入水泥凈漿。觀察試針停止下沉或釋放試針30s時指針的讀數。當試針沉至距底板4ｍｍ±1ｍｍ時，為水泥達到初凝狀態(tài)；由水泥全部加人水中至初凝狀態(tài)的時間為水泥的初凝時間，用“min”表示。
4、終凝時間的測定：為了準確觀測試針沉入的狀況，在終凝針上安裝了一個環(huán)形附件在完成初凝時間測定后，立即將試模連同漿體以平移的方式從玻璃板取下，翻轉180°，直徑大端向上，小端向下放在玻璃板上，再放入濕氣養(yǎng)護箱中繼續(xù)養(yǎng)護，臨近終凝時間時每隔15min測定一次，當試針沉入試體0.5mm時，即環(huán)形附件開始不能在試體上留下痕跡時，為水泥達到終凝狀態(tài)，由水泥全部加入水中至終凝狀態(tài)的時間為水泥的終凝時間，用“min”表示。
五、實驗注意事項
1、在最初測定的操作時應輕輕扶持金屬柱，使其徐徐下降，以防試針撞彎，但結果以自由下落為準；在整個測試過程中試針沉入的位置至少要距試模內壁10mm。臨近初凝時，
每隔 5min測定一次，臨近終凝時每隔15min測定一次，到達初凝或終凝時應立即重復測一次，當兩次結論相同時才能定為到達初凝或終凝狀態(tài)。每次測定不能讓試針落入原針孔，每次測試完畢須將試針擦凈并將試模放回養(yǎng)護箱內，整個測試過程要防止試模受振�？梢允褂媚艿贸雠c標準中規(guī)定方法相同結果的凝結時間自動測定儀，使用時不必翻轉試體。
2、養(yǎng)護溫度偏高時，水泥水化加速；養(yǎng)護相對濕度偏低時，凈漿中水分加快蒸發(fā)；制漿時加水偏少，水泥漿形成凝固結構所需時間縮短。上述諸因素均會導致水泥凝結時間縮短；反之，凝結時間延長。為減少試驗誤差，應嚴格按照規(guī)定條件進行試驗。
3、水泥凝結程度是根據包括圓棒等活動部分總重量為300±1g的標準試針在凈漿中自由沉落時的下沉深度來判斷的。因此，在測定過程中，圓模不應受振動，也不應施加任何外力于圓棒，保證試針自由沉落。此外，試針不能彎曲，表面要光滑，頂端應為平面，不應有倒角或圓角，以確保凈漿受力的可比性。不符合上述要求的試針不能使用。
六、思考題
1、如果你所測得硅酸鹽水泥初凝時間小于45min，或者終凝時間大于6.5h，應如何調整水泥生產的配料？
2、水泥的凝結機理是什么？凝結時間與哪些因素有關？
實驗十一 水泥安定性檢驗（試餅法與雷氏夾法） 水泥拌水后在硬化過程中，一般都會發(fā)生體積變化，如果這種變化是在熟料礦物水化過程中發(fā)生的均勻的體積變化，或伴隨著水泥凝結硬化過程中進行，則對建筑物質量無不良影響。但如果因水泥中某些有害成份的作用，在水泥混凝土已經硬化后，在水泥石內部產生劇烈的不均勻體積變化，則在建筑物內會產生破壞應力，導致建筑物強度下降。若破壞應力超過建筑物強度，就會引起建筑物開裂、崩潰、埸倒等嚴重質量事故。反映水泥硬化后體積變化均勻性物理性質的指標稱為水泥的體積安定性，簡稱水泥安定性。
一、實驗目的
學習掌握水泥安定性檢驗與分析方法。
二、實驗原理
1、熟料中MgO對水泥安定性的不良影響
熟料中MgO主要是由石灰石原料帶入的，在熟料煅燒過程中，MgO大多呈游離狀態(tài)存在，經過1400~1500℃的高溫，MgO晶粒發(fā)展粗大，結構致密（呈死燒狀態(tài)）并包裹在熟料礦物中間，與水反應速度極慢，通常認為經過10~20年或更長時間仍在繼續(xù)水化，其水化反應為
MgO+H2O→Mg(OH)2
MgO水化生成Mg(OH)2時，固相體積增大到2.48倍，局部體積膨脹，在已硬化的水泥石內部產生很強的破壞應力，輕者會降低建筑物強度，嚴重時會造成建筑物破壞，如開裂、崩潰等。尤其是熟料中死燒MgO比死燒CaO更難水化；用試樣100℃沸煮法不能使MgO大量水化，故要在高溫高壓條件下用壓釜法檢驗熟料中MgO的含量對水泥安定性的影響。
2、水泥熟料中游離氧化鈣對水泥安定性影響
水泥熟料礦物主要是在高溫下固相反應生成，反應完全程度受到生料配比、細度、混合均勻程度、燒成溫度等條件影響。當氧化鈣與氧化硅、氧化鋁、氧化鐵的化學反應不完全，便剩余一些未被化合吸收的氧化鈣，稱為游離氧化鈣（fCaO）。熟料中f-CaO經1400℃~1500℃高溫煅燒（俗稱死燒石灰），結構致密，且包裹在熟料礦物中，遇水反應式為：
CaO+H2O→Ca(OH)2
CaO與水反應生成Ca(OH)2，固相體積增大1.98倍，如果這一過程在水泥硬化前完成，對水泥安定性無危害。但水泥中f-CaO在常溫下水化很緩慢，至水泥混凝土硬化后較長一段時間（一般需3~6個月）內才完全水化，水化后由于固相體積增大一倍，在已硬化的水泥石內部產生局部膨脹，造成混凝土強度大大下降，嚴重時會導致建筑物開裂崩潰。
熟料中f-CaO的產生條件不同而導致形態(tài)也不同。一種是因欠燒漏生，即在1100℃~1200℃低溫下形成的f-CaO，稱欠燒f-CaO。這種f-CaO結構疏松多孔，遇水反應快，對水泥安定性危害不大；但因生燒熟料及黃粉中熟料主要礦物量很少，強度很低，所以對水泥質量影響很大。
另一種為高溫未化合的f-CaO，稱一次f-CaO，這是因為生料飽和比過高，熔劑礦物少，生料粗，混合不均，煅燒時間不足而形成。這種f-CaO經1400℃~1500℃高溫煅燒，且包裹在礦物中，不易水化，對水泥安定性危害很大。
3、水泥中SO3含量對水泥安定性影響
水泥中SO3含量主要是由石膏中帶入的。為調節(jié)水泥凝結時間，在粉磨水泥時摻加一定數量石膏，在有石膏的條件下，熟料礦物中C3A水化生成鈣礬石，其化學反應如下：
C3A+3 CaSO4·2H2O+26H2O---- C3A·3 CaSO4·32H2O
生成的鈣礬石固相體積增大到2.22倍，這種反應是在水泥凝結硬化過程中進行的，水泥混凝土尚具有一定塑性，故體積膨脹不會對水泥混凝土體積安定性造成不良影響，若石膏摻量過多會使水泥混凝土硬化之后剩余較多的石膏，繼續(xù)與C3A反應生成鈣礬石，則因固相體積增大，發(fā)生局部體積膨脹，破壞已硬化的水泥石結構，造成建筑物強度下降，嚴重時開裂或崩潰。
4、本實驗按GB/T1346-2001《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》進行。通過采用煮沸的辦法，使水泥中的有害反應速度加快，試樣體積發(fā)生變化，其破壞現象在試驗中提前顯示出來，并依據試樣體積變化程度判斷水泥安定性的優(yōu)劣。
三、實驗設備及材料
（一）雷氏夾膨脹值測定儀
1、用途：以無錫建材LD-50雷氏夾膨脹值測定儀為例。它主要用于檢驗雷氏夾的彈性要求，測定雷氏夾環(huán)模中經養(yǎng)護及沸煮一定時間后的水泥凈漿試件的膨脹值。
2、主要技術參數：測定范圍±25mm。
3、結構：測定儀由支架、標尺、底座等零件組成。見圖1。
1.底座； 2.模子座； 3.測量彈性標尺； 4.立柱；
5.測膨脹值標尺； 6.懸臂； 7.懸絲； 8.彈簧頂扭
圖1 雷氏夾膨脹值測定儀
4、雷氏夾構造：雷氏夾是用銅質材料制成，其結構如圖2。雷氏夾彈性檢驗，將測定
儀上的懸（弦）線，固定于雷氏夾的一指針根部，另一指針根部掛上300g砝碼，在左側標尺上讀數（見圖3）。如果二根指針的針尖距離增加在17.5±2.5mm的范圍以內，當去掉砝碼后針尖距離能恢復至掛砝碼前的狀態(tài)，則雷氏夾符合要求的彈性。
1.指針； 2.環(huán)模
圖2 雷氏夾構造圖
圖3 雷氏夾受力示意圖
5、膨脹值的測定：將沸煮箱中取出的帶試件的雷氏夾放于墊塊上，指針朝上，放平后在上端標尺讀數，然后計算膨脹值。
6、儀器保養(yǎng)：定期檢查左臂架與支架桿的垂直度和各緊固件是否松動；墊塊上不得銹蝕及有污垢物。用完后除標尺外涂防銹油并保管妥善，避免生銹和碰傷。
7、雷氏夾測量儀要求條件：
（1）測量儀刻度尺應呈現弧形，上面的刻度是弦長并經計量部門標定。
（2）雷氏夾托座的圓弧半徑必須大于20mm（更不能做成V形），在測量指針間距時，應以指針頂尖所指的刻度為準。
8、雷氏夾的選擇：
（1）結構尺寸應符合標準規(guī)定。
（2）圓環(huán)開口縫寬度≤1.0mm，指針環(huán)形焊接部分有效長度為10~12mm。
（3）指針端部呈扁尖狀，兩根指針應平行，不得彎曲，銹蝕。
（4）雷氏夾彈性值必須在17.5±2.5mm。
9、使用雷氏夾注意事項：
（1）脫模時用手給指針根部一個適當的力，即可使模內試塊脫開又不損模型彈性。
（2）脫模后應盡快用棉絲擦去雷氏夾試模附著的水泥漿，沿著雷氏夾圓環(huán)高度方向上下擦動，避免切口縫因受力不當而拉開。因故不能馬上擦模時，應將雷氏夾浸在煤油里存放。
一般經半年使用后，進行一次雷氏夾彈性檢驗。如果發(fā)現膨脹值大于40mm，或有其他損害時，應立即進行彈性檢驗，符合要求方可繼續(xù)使用。
（二）沸煮箱簡介
檢定水泥凈漿體積安定性(用雷氏法和試餅法)使用的沸煮箱，以FZ-31型為簡介如下：
1、技術規(guī)格：
（1）最高沸煮溫度 100℃；煮沸名義容積31L。
（2）升溫時間（20℃升至100℃）30±5min。
（3）加熱時間控制0~3.5h。
（4）管狀加熱器功率4KW/220V（共2組各為1KW和3KW）。
2、結構：如圖4所示。
1.箱蓋；2.內外箱體；3.箱篦；4.保溫層；5.管狀加熱器
6.管接頭；7.銅熱水嘴；8.水封槽；9.罩殼；10.電氣控制箱
圖4 沸煮箱構造示意圖
3、使用與維修：
（1）為了試餅法與雷氏法可同時使用，以對比水泥安定性試驗結果，特將篦板高度降低，使用時（包括只作雷氏夾法），篦板務必置于試餅架之上。
（2）沸煮箱內必須用潔凈淡水，久用后箱內可能積水垢，應定期清洗。
（3）加熱前必須添加水至180mm高度，以防加熱器燒壞，加熱完畢先切斷電源，再放除箱內水。
（4）沸煮前，水封槽必須盛滿水，在沸煮時起密封作用。
（5）箱體外殼必須可靠接地，以保安全。
（6）調整時間繼電器限定時間必須在工作開關（按鈕）合上以前。
四、實驗內容及步驟
雷氏法（標準法）是觀測由二個試針的相對位移所指示的水泥標準稠度凈漿體積膨脹的程度。試餅法（代用法）是觀測水泥標準稠度凈漿試餅的外形變化程度。
1、測定前的準備工作
若采用雷氏夾法時，每個雷氏夾需配備質量約75g~80g的玻璃2塊；若采用試餅法時，一個樣品需準備兩塊尺寸（長×寬）約100mm×100mm玻璃板。每種方法每個試樣均需同時成型兩個試件。凡與水泥凈漿接觸的玻璃板和雷氏夾表面都要稍稍涂上一層機油。
2、水泥標準稠度凈漿的制備
按標準稠度用水量加水，并按照水泥凈漿拌制規(guī)定的操作方法制成標準稠度凈漿。 3、試餅的成型方法
將制好的凈漿取出一部分，分成兩等分，用刀具抹成球形，放在預先準備好的玻璃板上，輕輕振動玻璃板，并用濕布擦過的小刀由邊緣向中央抹動，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(yǎng)護箱內，養(yǎng)護24±2h。
4、雷氏夾試件的制備方法
將預先準備好的雷氏夾放在已稍稍擦過油的玻璃板上，并立即將已制備好的標準稠度凈漿，裝滿試模，裝模時一只手輕輕扶持試模，向下壓住兩根指針的焊接點處。另一只手用寬約10mm的小刀均勻的插搗15次左右，插到雷氏夾試模高度的2/3即可，然后刮平，刮平時應由漿體中心向兩邊刮，最多不超過6次，蓋上稍涂油的玻璃板，接著立即將試模移至濕氣養(yǎng)護箱內，養(yǎng)護24±2h。
5、沸煮
事先調整好沸煮箱內的水位，使保證在整個沸煮過程中都淹沒試件，不要中途添補試驗用水，同時又保證能在30±5min內升至沸騰。
6、脫去玻璃板取下試件
當用試餅法時，首先檢查試餅是否完整，如試餅有彎曲、崩潰、裂紋（開裂、翹曲）現象時，要查明原因，如確實無其他外因時，該試餅已屬不合格品，則不必沸煮。在經檢查過的試餅沒發(fā)現任何缺陷的情況下，方可將試餅放在沸煮箱的水中篦板上，然后在30±5min內加熱至沸騰，并恒溫3h±5min。
7、結果判別
沸煮結束，即放掉沸煮箱中的水，打開水箱蓋，待試體冷卻至室溫，取出試樣進行判別。 （1）若為試餅法，則目測未發(fā)現裂紋，用直尺檢查也沒有彎曲，則此試餅為安定性合格；反之為不合格。當兩個試餅判別有矛盾時，則該水泥的安定性為不合格。
（2）若為雷氏法，需測量試件指針尖端間的距離（C），記錄至小數點后一位。當兩個試件的（C-A）的平均值不大于5.0mm時，即認為該水泥安定性合格，當兩個試件的（C-A）值相差超過4mm時，就用同一樣品，立即重復做一次試驗，見下表1：
表1 雷氏法結果計算示例表
當試餅法判為不合格時，可用同一個試樣采用雷氏法復驗，該水泥的安定性檢驗結果應以雷氏法檢驗的結果為準。
五、思考題
1、雷氏法試模準備有哪些要求？為什么？ 2、試餅法與雷氏夾法兩種方法的區(qū)別是什么？
實驗十三 水泥膠砂強度檢驗
水泥的強度是評價水泥質量的重要指標，是劃分水泥強度等級的依據。水泥的強度是指水泥膠砂硬化試體所能承受外力破壞的能力，用MPa（兆帕）表示。它是水泥重要的物理力學性能之一。
一、實驗目的
1、了解水泥膠砂強度檢驗的原理。 2、學習掌握水泥膠砂強度檢驗的測定方法。
二、實驗原理
水泥加水后發(fā)生水化反應，生成多種礦物，并不斷凝結硬化，強度也逐漸增高。水泥的標號就是根據水泥強度大小來劃分的，它是水泥質量等極的標志。標號越高，表明強度越高。
根據受力形式的不同，水泥強度通常分為抗壓強度和抗折強度。水泥膠砂硬化試體承受壓縮破壞時的最大應力，稱為水泥的抗壓強度；水泥膠砂硬化試體承受彎曲破壞時的最大應力，稱為水泥的抗折強度。
本實驗按《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法))GB/T 17671-1999進行。
三、實驗設備及材料
1、攪拌機（圖1）
圖1 行星式膠砂攪拌機
2、膠砂成型振實臺（圖2）
1.定位套；2.止動器；3.凸面；4.臺面；5.凸輪；6.接近開關計數裝置
圖2 膠砂成型振實臺
3、試模
試模由三個水平的模槽組成，可同時成型三條截面為40mm×40mm×160mm的長方體試體。為了控制料層厚度和刮平膠砂，應備用二個播料器和一個金屬制刮平尺（圖3）。
圖3 播料器和金屬制刮平尺
4、抗折試驗機和抗折夾具
抗折試驗機一般采用雙杠桿式的，也可采用性能符合要求的其它試驗機。雙杠桿式的抗折試驗機，常見的有杠桿比為1:50的抗折試驗機和電動抗試驗機，而后者已日益廣泛地被采用�？拐蹔A具的加荷與支撐圓柱的直徑為10毫米，兩個支撐圓柱中心間距為100毫米。加荷與支撐圓柱必須用硬質鋼材制造，且都應能轉動和更換。兩個支撐圓柱必須在同一水平上，并保證試驗時與試體長度方向垂直。加荷圓柱應處于兩個支撐圓柱的中央，并與其平行。 試件在夾具中受力狀態(tài)如圖4所示：
圖4 試件在夾具中受力狀態(tài)
通過三根圓柱軸的三個豎向平面應該平行，并在試驗時繼續(xù)保持平行和等距離垂直試體的方向，其中一根支撐圓柱和加荷圓柱能輕微地傾斜使圓柱與試體完全接觸，以便荷載沿試體寬度方向均勻分布，同時不產生任何扭轉應力。
5、抗壓試驗機和抗壓夾具
抗壓試驗機負荷以20～30t為宜，誤差不得超過±1.0%，并具有按2400N/S±200N/S速率的加荷能力。應有一個能指示試件破壞時荷載并把它保持到試驗機卸荷以后的指示器。人工操作的試驗機，還應配有一個過度動態(tài)裝置以便控制加荷速率。
夾具應符合標準JZ/T683的要求，受壓面積為40mm×40mm。（如圖5）
圖5 夾具
當需要使用夾具時，應把它放在壓力機的上下壓板之間并與壓力機處于同一軸線，以便將壓力機的荷載傳遞至膠砂試件表面。夾具在壓力機上位置見圖，夾具要保持清潔，球座應能轉動以使其上壓板能從一開始就適應試體的形狀并在試驗中保持不變。使用中夾具應滿足JC/T 683的全部要求。
注：1、可以潤滑夾具的球座，但在加荷期間不會使壓板發(fā)生位移。2、試件破壞后，滑塊能自動回復到原來的位置。
6、試驗用的水泥、水及試驗溫度、濕度等試驗條件應符合標準要求。水泥、砂、水和試驗用具的溫度與試驗室相同，稱量用的天平精度應為±lg。當用自動滴管加225mL水時，滴管精度應達到±1mL。
7、標準砂應由SiO2含量不低于98%的天然圓形硅質砂組成，其顆粒分布見下表1：
表1 標準砂顆粒分布
四、實驗內容及步驟
（一）成型
1、成型前將試模擦凈，四周的模板與接觸面上面涂黃干油，緊密裝配，防止漏漿，內壁則要均勻地刷上一層薄機油，以便脫模。
2、按下表2計算重量稱取每鍋膠砂的數量
表2 每鍋膠砂材料的數量（g）
3、攪拌
把量好的水加入攪拌鍋里，再把稱好的水泥加入，把攪拌鍋放入固定架上，上升至固定位置。立即開動攪拌機、低速攪拌30s，在第二個30s開始的同時均勻地將砂子加入。若各
級砂是分裝的，從最粗粒級開始，依次將所需的每級砂量加完。把機器轉至高速再拌30s。停拌90s，在第一個15s內用一膠皮刮具將葉片和鍋壁上的膠砂刮入鍋中間。再在高速上繼續(xù)攪拌60s。各個攪拌階段，時間誤差應在±1s以內。
4、振實成型
將準備好的空試模和模套固定在振實臺上，用一勺子直接從攪拌鍋里將膠砂分兩層裝入試模。裝第一層時，每個槽里約放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，振實60次。再裝入第二層膠砂，用小播料器播平，再振實60次。
5、刮平與標記
將試模從振實臺上取下，用一金屬直尺以近似90°的角度架在試模頂的一端，然后沿試模長度方向以橫向鋸割動作慢慢向另一端移動，一次將超過試模部分膠砂刮去，并用直尺以近似水平的情況下將試體表面刮平。在試模上作標記或加字條標明試件編號。
（二）養(yǎng)護
1、脫模前的處理和養(yǎng)護
去掉留在模子四周的膠砂。立即將作好標記的試模放人標準養(yǎng)護箱的水平架子上養(yǎng)護，濕空氣應能與試模各邊接觸。養(yǎng)護時不應將試模放在其他試模上。一直養(yǎng)護到規(guī)定的脫模時間時取出脫模。脫模前，用防水墨汁或顏料筆對試體進行編號和做其他標記。二個齡期以上的試體，在編號時應將同一試模中的三條試體分在二個以上齡期內。
2、脫模
脫模應非常小心，對于24h齡期的，應在破型試驗前20min內脫模。對于24h以上齡期的，應在成型后20~24h之間脫模。如經24h養(yǎng)護，會因脫模對強度造成損害時，可以延遲至24h以后脫模。已確定作為24h齡期試驗(或其它不下水直接做試驗)的已脫模試體，應用濕布覆蓋至做試驗時為止。
3、水中養(yǎng)護
將做好標記的試件立即水平或豎直放在(20±1)℃水中養(yǎng)護，水平放置時刮平面應朝上。試件放在不易腐爛的蓖子上，并彼此間保持一定間距，以讓水與試件的六個面接觸。養(yǎng)護期間試件之間間隔或試體上表面的水深不得小于5mm，不宜用木篦子。
每個養(yǎng)護池只養(yǎng)護同類型的水泥試件。最初用自來水裝滿養(yǎng)護池(或容器)，隨后隨時加水保持適當的恒定水位，不允許在養(yǎng)護期間全部換水。除24h齡期或延遲至48h脫模的試體外，任何到齡期的試體應在試驗(破型)前15min從水中取出，揩去試體表面沉積物，并用濕布覆蓋至試驗為止。
4、強度試驗試體的齡期
試體齡期是從水泥加水攪拌開始試驗時算起。不同齡期強度試驗在下列時間里進行。 24h±15min；48h±30min；72h±45min；7d±2h；28d±8h。
（三）強度試驗
1、除24h齡期或延遲至48h脫模的試體外，任何到齡期的試體應在破型前15min從小
中取出，擦去表面沉積物，并用濕布覆蓋至試驗為止。
2、抗折強度試驗
①每齡期取出三條試體先做抗折強度試驗。試驗前須擦去試體表面的附著水分和砂粒，清除夾具上圓柱表面粘著的雜物，試體放入抗折夾具內，應使側面與圓柱接觸。
②采用電動抗折機試驗時，在試體放入前應調節(jié)平衡錘，使杠桿處于平衡位置。試體放入后，調整夾具，使杠桿在試體折斷時盡可能接近平衡位置�？拐墼囼灱雍伤俣葹槊棵�50N/S±10N/S。
抗折強度Rf以牛頓每平方毫米（MPa）表示：
Rf?1.5FfL 3b
式中：Ff——折斷時施加于棱柱體中部的荷載N；
L——支撐圓柱間的距離mm；
B——棱柱體正方形截面邊長mm。
3、抗壓強度試驗
（1）抗折試驗后的兩個斷塊應立即進行抗壓試驗�？箟涸囼烅氂每箟簥A具進行，試體受壓面為4×4cm2。試驗前應清除試體受壓面與加壓板間的砂粒或雜物。試驗時以試體的側面作為受壓面，試體的底面靠緊夾具定位銷，并使夾具對準壓力機壓板中心，然后加荷試驗。
(2)壓力機加荷速度應控制在每秒2400±200N的范圍內，在接近破壞時更應嚴格掌握。
(3)抗壓強度計算：
RC?FC A
式中：RC——破壞時的最大荷載N；
A——受壓部分面積，mm2；（40mm×40mm=160mm2）。
4、數據處理
（1）以一組三個柱體抗折強度結果的平均值作為試驗結果。當三個強度值中有超出平均值的±10%時，應剔除后再取平均值作為抗折強度的結果，精確至0.1MPa。
（2）以一組三個棱柱體的六個抗壓強度平均值作為試驗結果。若六個中有一個超出平均值的10%，應剔除該結果，剩余五個值平均值作為結果。若五個中再有超出平均值的10%，該結果報廢。（精確至0.1MPa）
五、實驗注意事項
1、注意試驗環(huán)境的溫度應符合要求，并應該做好記錄。
2、養(yǎng)護箱內篦板要保持水平，避免傾斜。
3、成型前或更換水泥品種時，應用濕布將葉片和鍋壁擦干凈，試驗后應將粘在葉片和鍋壁上的膠砂擦干凈。
4、刮平時注意不要用力過猛，不要使試體表面松動。
5、破型試驗時，注意抗壓試驗的量程，隨時準備停止加油，避免把抗壓模具壓壞。
六、思考題
1、水泥膠砂實驗試件成型包含幾個步驟？振實成型的具體操作方法是什么？
2、水泥膠砂實驗試件養(yǎng)護包含幾個步驟？
3、水泥膠砂的抗壓強度的測試方法是什么？
實驗一 骨料的篩分析試驗
一、實驗目的
通過篩分析試驗測定骨料的顆粒級配及細度模數，以評價骨料的級配情況和細度。
二、實驗原理
將一定質量的骨料用一套標準篩篩分，得到各號篩上的篩余量，從而計算出分計篩余百分率和累計篩余百分率以及細度模數，并以此評價骨料的級配和粗細。
三、實驗設備及材料
1．砂篩分析標準篩：孔徑為10.0mm、5.00mm、2.50mm、1.25mm、630μm、315μm 、和160μm的方孔篩各一只，并附有篩底和篩蓋；
2．石篩分析標準篩：孔徑為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的方孔篩各一只，并附有篩底和篩蓋；
3．天平（稱量1kg，感量1g）、天平（稱量5kg，感量5g）或臺秤（稱量20kg，感量20g）；
4．烘箱 ：能恒溫在(105±5)℃；
5．淺盤、毛刷、容器等；
6. 搖篩機。
四、實驗內容及步驟
1.砂篩分析試驗
1.1將所取樣用前述的縮分方法縮分至約1100g，放在烘箱中于（105±5）℃下烘干至恒量，待冷卻至室溫后，篩除大于10.0mm的顆粒（并算出其篩余百分率），分為大致相等的兩份備用。
1.2準確稱取烘干試樣500g倒入按孔徑大小從上到下組合的砂標準套篩（附篩底）上，蓋上篩蓋。然后將套篩置于搖篩機上搖篩10min，取下套篩，按篩孔大小順序再逐個用手篩，篩至每分鐘通過量不超過試樣總重的0.1%時為止。通過的顆粒并入下一號篩中，并和下一號篩中的試樣一起過篩。當全部篩分完畢時，各號篩的篩余量均不得超過200g，如超過此數，應將該篩余試樣分為兩份，分別繼續(xù)篩分，并以其篩余量之和作為該號篩的篩余量。這樣順序進行，直至各號篩全部篩完為止。然后稱量各號篩的篩余試樣重量（精確至1g）。各號篩篩余量和以及底盤中剩余重量的總和與篩分前的試樣總量相比，其差值不得超過1%，
否則需重做試驗。
1.3試驗結果計算：
計算分計篩余百分率：各號篩上的篩余量與試樣總量之比（精確至0.1%）；
計算累計篩余百分率：該號篩上分計篩余百分率與大于該號篩的各號篩上分計篩余百分率的總和（精確至0.1%）；
計算細度模數Μχ（精確至0.01）：
Mx?(A2?A3?A4?A5?A6)?5A1……………………….. (1) 100?A1
式中 A1??A6依次為5.00mm、2.50mm、1.25mm、630μm、315μm 、160μm方孔篩上的累計篩余百分率。
1.4砂篩分析試驗應用兩份試樣檢驗兩次，并以兩次試驗結果的算術平均值作為檢驗結果。如兩次試驗所得的細度模數之差大于0.20，應重新進行試驗。
2. 碎石或卵石的篩分析試驗
2.1將所取樣按前述方法縮分至略大于表1規(guī)定的數量，烘干或風干后備用。
表1 粗骨料顆粒級配試驗所需試樣數量
2.2稱取按表1規(guī)定數量的試樣一份，精確至1g。將試樣倒入按孔徑大小從上到下組合的石篩分析標準套篩（附篩底）上，蓋上篩蓋。將套篩置于搖篩機上搖篩10min，按孔徑大小，順序取下各篩，分別于潔凈的淺盤上用手繼續(xù)搖篩，直到每分鐘通過量不超過試樣總重量的0.1%時為止。通過的顆粒并入下一號篩中，并和下一號篩中的試樣一起過篩。并注意當試樣粒徑大于20mm時，篩分時允許用手撥動試樣顆粒，使其通過篩孔。這樣順序進行，直至各號篩全部篩完為止。然后稱出各號篩的篩余量，精確至1g。如果各號篩的篩余量與篩底的篩余量之和同原試樣質量之差超過1%時，需重新試驗。
2.3試驗結果計算：計算分計篩余百分率（精確至0.1%）和累計篩余百分率（精確至1%）。根據各篩的累計篩余百分率，評定該試樣的顆粒級配。
五、實驗注意事項
1.若無搖篩機，可人工搖篩代替機篩。
2.所謂試樣在烘干機中烘至恒量是指在烘干1h~3h的情況下，其前后質量之差不大于該項試驗所要求的稱量精度（下同）。
六、思考題
1.砂按細度模數分為粗砂、中砂、細砂三種規(guī)格，其細度模數分別為多少？
2.什么叫分計篩余百分率？什么叫累計篩余百分率？
實驗十一 水泥與減水劑相容性試驗
一、實驗目的
本實驗通過馬歇爾法（簡稱Marsh筒法，標準法）或凈漿流動度法（代用法）測定減水劑的飽和摻量點和經時損失率，從而評價水泥和減水劑的.相容性。
二、實驗原理
1.所謂水泥與減水劑的相容性是指使用相同減水劑或水泥時，由于水泥或減水劑的質量而引起水泥漿體流動性、經時損失變化程度以及獲得相同的流動性減水劑用量的變化程度。
2.Marsh筒為下帶圓管的錐形漏斗。以注入漏斗的水泥漿體自由流下注滿200mL容量筒所需時間即Marsh時間反映水泥漿體的流動性。
3.將制備好的水泥漿體裝入一定容量的圓模后，穩(wěn)定提起圓模，使?jié){體在重力作用下在玻璃板上自由擴展，穩(wěn)定后的直徑即流動度并以此反映水泥漿體的流動性。
三、實驗設備及材料
1.水泥凈漿攪拌機：配備6只攪拌鍋；
2.圓模：圓模的上口直徑36mm、下口直徑60mm、高度60mm，內壁光滑無暗縫的金屬制品；
3.天平：量程100g，分度值0.01g；量程1000g，分度值1g；
4.Marsh筒：直管部分由不銹鋼材料制成，錐形漏斗部分由不銹鋼或由表面光滑的耐蝕材料制成。見圖1；
圖1 Marsh筒示意圖
5.刮刀、玻璃板（Ф400mm×5mm）、卡尺（量程300mm，分度值1mm）、秒表（分度值0.1s）、燒杯（400mL）、量筒（250mL，分度值1mL）。
6.水泥、潔凈水、基準減水劑等。
四、實驗內容及步驟
1.水泥漿體的配合比：水泥漿體的配合比見表1。
表1 每鍋漿體的配合比
1.1實驗室的溫度應保持在20℃±2℃，相對濕度應不低于50%，水泥、水、減水劑和實驗用具的溫度應和實驗室溫度保持一致。
1.2根據水泥和減水劑的實際情況，可以增加或減少基準減水劑的摻量點。
1.3減水劑摻量按固態(tài)粉劑計算。當使用液態(tài)減水劑時，應按減水劑含固量折算為固態(tài)粉劑含量，同時在加水量中減去液態(tài)減水劑的含水量。
2.Marsh筒法（標準法）：
2.1用濕布將Marsh筒、燒杯、攪拌鍋、攪拌葉片全部潤濕。將燒杯置于Marsh筒下料口的下面中間位置，并用濕布覆蓋。
2.2將基準減水劑和約一半的水同時加入鍋中，然后用剩余的水反復沖洗盛裝基準減水劑的容器直至干凈并全部加入鍋中，加入水泥，把鍋固定在攪拌機上，然后按攪拌機的攪拌程序攪拌。
2.3將鍋取下，用攪拌勺邊攪拌邊將漿體立即全部倒入Marsh筒內。打開閥門，讓漿體自由流下并計時，當漿體注入燒杯達到200mL時停止計時，此時間即為初始Marsh時間。
2.4讓Marsh筒內的漿體全部流下，無遺留地回收到攪拌鍋內，并采取適當的方法密封靜置以防水分蒸發(fā)。
2.5清潔Marsh筒、燒杯，調整基準減水劑摻量，重復上述步驟，依次測定基準減水劑各摻量下的初始Marsh時間。
2.6自加水泥起60min時，將靜置的水泥漿體再從新攪拌機攪拌，重復2.3條，依次測定基準減水劑各摻量下的60minMarsh時間。
3.凈漿流動度法（代用法）
3.1用濕布把玻璃板、圓模內壁、攪拌鍋、攪拌葉片全部潤濕。將圓模置于玻璃板的中間位置，并用濕布覆蓋。
3.2將基準減水劑和約一半的水同時加入鍋中，然后用剩余的水反復沖洗盛裝基準減水劑的容器直至干凈并全部加入鍋中，加入水泥，把鍋固定在攪拌機上，然后按攪拌機的攪拌程序攪拌。
3.3將鍋取下，用攪拌勺邊攪拌邊將漿體立即倒入置于玻璃板中間位置的圓模內。對于流動性差的漿體要用刮刀進行插搗，以使?jié){體充滿圓模。用刮刀將高出圓模的漿體刮除并抹
平，立即穩(wěn)定提起圓模。圓模提起后，應用刮刀將粘附于圓模內壁上的漿體盡量刮下，以保證每次試驗的漿體量基本相同。提起圓模1min后，用卡尺測量最長徑及其垂直方向的直徑，二者的平均值即為初始流動度值。
3.4快速將玻璃板上的漿體用刮刀無遺留地回收到攪拌鍋內，并采取適當的方法密封靜置以防水分蒸發(fā)。
3.5清潔玻璃板、圓模，調整基準減水劑摻量，重復上述步驟，依次測定基準減水劑各摻量下的初始流動度值。
3.6自加水泥起60min時，將靜置的水泥漿體再從新攪拌機攪拌，重復3.3條，依次測定基準減水劑各摻量下的60min流動度值。
4.數據處理
4.1經時損失率的計算：用初始流動度或Marsh時間與60min流動度或Marsh時間的相對差值表示（結果保留到小數點后一位），即
FL?
T60?Tin
?100………………………. (1) TinFin?F60
?100………………………. (2) Fin
或
FL?
式中 FL——經時損失率（%）；
Tin——初始Marsh時間（s）； T60——60minMarsh時間（s）； Fin——初始流動度（mm）； F60——60min流動度（mm）。
4.2飽和摻量點的確定：以減水劑摻量為橫坐標、凈漿流動度或Marsh時間為縱坐標做曲線圖，然后做兩直線段曲線的趨勢線，兩趨勢線的交點的橫坐標即為飽和摻量點。處理方法示例于圖2。
圖2 飽和摻量點確定示意圖
5.結果表示
用飽和摻量點、基準減水劑0.8%摻量時的初始Marsh時間或流動度、基準減水劑0.8%摻量時的經時損失率作為評價水泥與減水劑相容性的參數。
五、實驗注意事項
基準減水劑就是用來評價水泥與減水劑相容性的減水劑，也可由實驗者自行選擇，但要保證質量穩(wěn)定、均勻。
六、思考題
1.什么叫水泥與減水劑的相容性？ 2.什么叫減水劑飽和摻量點？ 3.什么叫流動度經時損失率？
實驗十二 普通混凝土拌合物稠度試驗
一、實驗目的
通過坍落度與坍落擴展度法或維勃稠度法測定混凝土拌和物的稠度，從而檢驗和控制混凝土工程或預制混凝土構件的和易性；評定混凝土拌和物的和易性是否符合施工工藝要求。
二、實驗原理
1、坍落度與坍落擴展度法是通過提起坍落度筒后測定筒內混凝土下落的高度或者坍落成餅的直徑的定量試驗方法加上定性試驗方法來評價混凝土的流動性、黏聚性、保水性即和易性。
2、維勃稠度法是通過測定將一定量的混凝土振動密實到規(guī)定程度所需時間來評價干硬性混凝土的和易性。
三、實驗設備及材料
1．坍落度筒：由1.5mm厚的鋼板或其它金屬制成的圓臺形筒（見試驗七的圖1）； 2．搗棒、小鏟、、鋼尺、拌板、抹刀等； 3．維勃稠度儀（圖1）；
4．振動臺：振動頻率為50±3Hz，空載振幅約為0.5mm。
1.容器；2.坍落度筒（無腳踏板）；3.透明圓盤；4.喂料斗；5.套筒； 6.定位螺絲；7.振動臺；8.荷重；9.支柱；10.旋轉架；11.測桿螺絲； 12.測桿；13.固定螺絲
圖1 維勃稠度儀
四、實驗內容及步驟
1．取樣及實驗室試樣制備
1.1取樣：應從同一盤混凝土或同一車混凝土中取樣。取樣量應多于試驗所需量的1.5倍且宜不小于20L。并在15min內取樣完畢，然后人工攪拌均勻。
1.2實驗室試樣制備：實驗室拌合混凝土時，材料用量均以質量計。稱量精度：骨料為±1%；水、水泥、摻合料、外加劑均為±0.5%。每盤混凝土的最小攪拌量應符合表1的規(guī)定；當采用機械攪拌時，其攪拌量不應小于攪拌機額定攪拌量的1/4。
表1 實驗室制備混凝土的最小攪拌量
2．坍落度與坍落擴展度試驗
2.1本方法適用于骨料最大粒徑不大于40mm，坍落度不小于10mm的混凝土拌合物稠度測定。
2.2濕潤坍落度筒及其它用具，并把筒放在不吸水的剛性水平底板上，然后用腳踩住二邊的腳踏板，使坍落度筒在裝料時保持位置固定。
2.3把按要求取得的混凝土試樣用小鏟分三層均勻地裝入筒內，使搗實后每層高度為筒高的三分之一左右。每層用搗棒插搗25次。插搗應沿螺旋方向由外向中心進行，各次插搗應在截面上均勻分布。插搗筒邊混凝土時，搗棒可以稍稍傾斜。插搗底層時，搗棒應貫穿整個深度，插搗第二層和頂層時，搗棒應插透本層至下一層的表面。澆灌頂層時，混凝土應灌到高出筒口。插搗過程中，如混凝土沉落到低于筒口，則應隨時添加。頂層插搗完后，刮去多余的混凝土并用抹刀抹平。
2.4清除筒邊底板上的混凝土后，垂直平穩(wěn)地提起坍落度筒。坍落度筒的提離過程應在5-10s內完成；從開始裝料到提起坍落度筒的整個過程應不間斷地進行，并應在150s內完成。
2.5提起坍落度筒后，測量筒高與坍落后混凝土試體最高點之間的高度差，即為該混凝土拌合物的坍落度值（以mm為單位，測量精確至1mm，結果表達修約至5mm）。如混凝土發(fā)生崩坍或一邊剪壞現象，則應重新取樣另行測定；如第二次仍出現這種現象，則表示該拌合物的和易性不好，記錄備查。
2.6測定坍落度后，觀察拌合物的下述性質，并記入記錄。
（1）粘聚性：用搗棒在已坍落的拌合物錐體側面輕輕擊打，如果錐體逐漸下沉，表示粘聚性良好；如果錐體倒坍、部分崩裂或出現離析，即為粘聚性不好。
（2）保水性：提起坍落度筒后如有較多的稀漿從底部析出，錐體部分的拌合物也因失漿而骨料外露，則表明保水性不好；若這種現象不嚴重、明顯，則表明保水性良好。
2.7當混凝土拌合物的坍落度大于220mm時，用鋼尺測量混凝土擴展后最終的最大直徑和最小直徑，在這兩個直徑之差小于50mm的條件下，用其算術平均值作為坍落擴展度（以mm為單位，測量精確至1mm，結果表達修約至5mm）；否則，此次試驗無效。如果發(fā)現粗骨料在中央集堆或邊緣有水泥漿析出，表示此混凝土拌合物抗離析性不好。
3．維勃稠度試驗
3.1本方法適用于骨料最大粒徑不大于40mm，維勃稠度在5-30s之間的混凝土拌合物稠度測定。
3.2將維勃稠度儀放置在堅實水平面上，用濕布把容器、坍落度筒、喂料斗內壁及其他用具潤濕。將喂料斗提到坍落度筒上方扣緊，校正容器位置，使其中心與喂料中心重合，然后擰緊固定螺絲。
3.3將試樣用小鏟分三層經喂料斗均勻裝入坍落度筒內。裝料及插搗方法同坍落度試驗。 將圓盤、喂料斗都轉離坍落度筒，小心并垂直地提起坍落度筒，此時并應注意不使混凝土試體產生橫向的扭動。再將透明圓盤轉到混凝土圓臺體頂面，放松測桿螺釘，降下圓盤，使它輕輕地接觸到混凝土頂面，擰緊定位螺釘并檢查測桿螺釘是否已經完全放松。同時開啟振動臺和秒表，當振動到透明圓盤的底面被水泥漿布滿的瞬間停止計時，并關閉振動臺。由秒表讀得的時間（精確至1s）即為該混凝土拌合物的維勃稠度值。
五、實驗注意事項
有時當測得混凝土拌合物的坍落度達不到要求，或黏聚性、保水性認為不滿意時，可同
時摻入備用的5%或10%的水泥和水；當坍落度過大時，可酌情增加砂和石子，盡快拌和均勻，重做坍落度測定。
六、思考題
1.什么叫混凝土的工作性？它包含那四部分內容？
2.影響混凝土流動性的因素有那些？影響規(guī)律如何？
實驗十五 普通混凝土力學性能試驗
一、實驗目的
力學性能是主要作為結構材料的普通混凝土的重要性能。本實驗通過測定普通混凝土的立方體抗壓強度、劈裂抗拉強度、抗折強度，從而可以檢驗和控制混凝土工程或預制混凝土構件的質量；評定混凝土的強度等級；檢驗混凝土是否符合結構設計要求。
二、實驗原理
1、混凝土的立方體抗壓強度試驗是在立方體試件的非成型面上作用均勻分布的壓力直至試件破壞，從而測出混凝土的立方體抗壓強度。
2、混凝土的劈裂抗拉強度試驗是在立方體試件的兩個相對的表面素線上作用均勻分布的壓力，使在荷載所作用的豎向平面內產生均勻分布的拉伸應力，當拉伸應力達到混凝土極限抗拉強度時，試件將被劈裂破壞，從而可以測出混凝土的劈裂抗拉強度。
3、混凝土的抗折強度是用棱柱體試件在抗折機上折斷，從而測出混凝土的抗折強度。
三、實驗設備及材料
1、壓力試驗機：測量精度為±1%；試件破壞荷載應大于壓力機全量程的20%且小于壓力機全量程的80%；應具有加荷速度指示裝置或加荷速度控制裝置，并應能均勻、連續(xù)加荷。
2、抗折試驗機：可以是抗折試驗機、萬能試驗機或帶有抗折試驗架的壓力試驗機。所有這些試驗機均應帶有能使兩個相等的荷載同時作用在小梁跨度三分點處的裝置（見圖1）。試件的支座和加荷頭應采用直徑為20一40mm、長度不小于b+10mm的硬鋼圓柱，支座立腳點固定鉸支，其他應為滾動支點。試驗機的測量精度和量程要求與上述壓力試驗機相同。
圖1 抗折試驗示意圖
3、振動臺：振動頻率為50±3Hz，空載振幅約為0.5mm。
4、混凝土標準試模。
5、墊塊、墊條與支架：劈裂抗拉強度試驗應采用半徑為75mm的鋼制弧形墊塊，其橫截面尺寸如圖2所示，墊塊的長度與試件相同。墊條為三層膠合板制成，寬度為20mm，厚度為3～4mm，長度不小于試件長度，墊條不得重復使用。支架為鋼支架。
6、搗棒、小鐵鏟、鋼尺、抹刀等。
圖2水泥細度檢驗——篩析法 墊塊
圖3 支架示意
1-墊塊 2-墊條 3-支架
四、實驗內容及步驟
1、試件的尺寸和形狀
1.1試件的尺寸：應根據混凝土中骨料的最大粒徑按表1選定。
表1 混凝土試件尺寸選用表
1.2試件的形狀：抗壓強度和劈裂抗拉強度試件應符合下列規(guī)定：邊長為150mm的立方體試件是標準試件；邊長為100mm和200mm的立方體試件是非標準試件�？拐蹚姸仍嚰舷铝幸�(guī)定：邊長為150mm×150mm×600 mm（或550 mm）的棱柱體試件是標準試件；邊長為100mm×100mm×400 mm的棱柱體試件是非標準試件。
2、試件的制作
2.1取樣及實驗室試樣制備：普通混凝土力學性能試驗以三個試件為一組。每組試件所用拌合物取樣及在實驗室拌制混凝土試樣方法參照第二節(jié)實驗一實驗內容及步驟中取樣及實驗室試樣制備。
2.2成型前：試模內表面應涂一薄層礦物油或其他不與混凝土發(fā)生反應的脫模劑。
2.3成型：根據混凝土拌和物的稠度確定混凝土成型方法。坍落度不大于70mm的混凝
土宜用振動振實：即將混凝土拌合物一次裝入試模，裝料時應用抹刀沿各試模壁插搗，并使拌和物高出試模口；然后將試模固定在振動臺上以避免振動時跳動；開動振動臺至拌合物表面出漿為止。坍落度大于70mm的宜用搗棒人工搗實：即將混凝土拌合物分兩層裝入試模，每層厚度大致相等；插搗按螺旋方向從邊緣向中心均勻進行，插搗底層時，搗棒應達到試模底部，插搗上層時，搗棒應穿入下層深度約20-30mm；插搗時搗棒保持垂直不得傾斜，并用抹刀沿試模內壁插拔數次；每層插搗次數按在10000mm2截面積內不得少于12次；插搗后應用橡皮錘輕輕敲擊試模四周，直至插搗棒留下的空洞消失為止。檢驗現澆混凝土或預制構件的混凝土，試件成型方法宜與實際采用的方法相同。成型后刮除試模上口多余的混凝土，待混凝土臨近初凝時，用抹刀抹平。
3、試件的養(yǎng)護
3.1試件成型后應立即用不透水的薄膜覆蓋表面。
3.2采用標準養(yǎng)護的試件，應在溫度為20±5℃情況下靜置一晝夜至兩晝夜，然后編號、拆模。拆模后立即放入溫度為20±2℃，相對濕度為95%以上的標準養(yǎng)護室中養(yǎng)護，或在溫度為20±2℃的不流動的Ca（OH）2飽和溶液中養(yǎng)護。標準養(yǎng)護室內的試件應放在架上，彼此間隔10-20mm，試件表面應保持潮濕，并不得被水直接沖淋。
3.3同條件養(yǎng)護試件的拆模時間可與實際構件的拆模時間相同，拆模后，試件仍需保持同條件養(yǎng)護。
3.4標準養(yǎng)護齡期為28d（從攪拌加水開始計時）。
4、立方體抗壓強度試驗
4.1試件自養(yǎng)護地點取出后應及時進行試驗，將試件表面與上下承壓板面擦干凈。將試件安放在下承壓板上，試件的承壓面應與成型時的頂面垂直。試件的中心應與試驗機下壓板中心對準，開動試驗機，當上壓板與試件接近時，調整球座，使接觸均衡。
4.2加壓時，應連續(xù)而均勻地加荷。加荷速度應為：混凝土強度等級＜C30時，取每秒鐘0.3-0.5MPa；混凝土強度等級≥C30且＜C60時，取每秒鐘0.5-0.8MPa；混凝土強度等級≥C60時，取每秒鐘0.8-1.0MPa。
4.3當試件接近破壞而開始急劇變形時，停止調整試驗機油門，直至試件破壞。然后記錄破壞荷載F（N）。
4.4立方體抗壓強度試驗結果計算：按下式計算（精確至0.1 MPa）：
fcc ?F………………………. (1) A
式中：fcc ——混凝土立方體試件抗壓強度（MPa）；
F——試件破壞荷載（N）；
A——試件承壓面積（mm2）。
4.5以三個試件測值的算術平均值作為該組試件的抗壓強度值（精確至0.1 MPa）。如果三個測值中的最小值或最大值中有一個與中間值的差值超過中間值的15%時，則把最大及
最小值一并舍除，取中間值作為該組試件的抗壓強度值；如最大和最小值與中間值相差均超過中間值的15%，則此組試驗無效。
4.6混凝土強度等級＜C60時，用非標準試件測得的強度值均應乘以尺寸換算系數，其值為對200mm×200mm×200 mm試件為1.05；對100mm×100mm×100 mm試件為0.95。當混凝土強度等級≥C60時，宜采用標準試件；使用非標準試件時，尺寸換算系數應由試驗確定。
5、劈裂抗拉強度試驗
5.1試件自養(yǎng)護地點取出后應及時進行試驗，將試件表面與上下承壓板面擦干凈。
5.2將試件放在壓力機下壓板的中心位置，劈裂承壓面和劈裂面應與試件成型時的頂面垂直；在上下壓板與試件之間墊以墊塊及墊條各一條，墊塊與墊條應與試件上、下面的中心線對準并與成型時的頂面垂直。宜把墊條及試件安裝在定位架上使用（如圖3所示）。
5.3開動試驗機，當上壓板與墊塊接近時，調整球座，使接觸均衡。加荷應連續(xù)均勻，加荷速度為：當混凝土強度等級＜C30時，取每秒種0.02～0.05Mpa；當強度等級≥C30且＜C60時，取每秒鐘0.05-0.08MPa；當混凝土強度等級≥C60時，取每秒鐘0.08-0.10MPa， 至試件接近破壞時，停止調整試驗機油門，直至試件破壞，然后記錄破壞荷載。
5.4劈裂抗拉強度試驗結果計算：按下式計算（精確至0.01 MPa）：
fts?2FF?0.637………………………. (2) ?AA
式中：fts——混凝土劈裂抗拉強度（Mpa）；
F——試件破壞荷載（N）；
A——試件劈裂面面積（mm2）。
5.5以三個試件測值的算術平均值作為該組試件的劈裂抗拉強度值（精確至0.01MPa）。其異常數據的取舍原則同立方體抗壓強度試驗。
5.6采用100mm×100mm×100 mm非標準試件測得的劈裂抗拉強度值，應乘以尺寸換算系數0.85；當混凝土強度等級≥C60時，宜采用標準試件；使用非標準試件時，尺寸換算系數應由試驗確定。
6、抗折強度試驗
6.1試件從養(yǎng)護地點取出后應及時進行試驗，將試件表面擦干凈。按圖3-11裝置試件，安裝尺寸偏差不得大于1mm。試件的承壓面應為試件成型時的側面。支座及承壓面與圓柱的接觸面應平穩(wěn)、均勻，否則應墊平。
6.2施加荷載應保持均勻、連續(xù)。加荷速度應為：混凝土強度等級＜C30時，取每秒鐘0.02-0.05MPa；混凝土強度等級≥C30且＜C60時，取每秒鐘0.05-0.08MPa；混凝土強度等級≥C60時，取每秒鐘0.08-0.10MPa，至試件接近破壞時，停止調整試驗機油門，直至試件破壞，然后記錄破壞荷載及試件下邊緣斷裂位置。
6.3抗折強度試驗結果計算：若試件下邊緣斷裂位置處于二個集中載荷作用線之間，按
下式計算（精確至0.1MPa）： ff?Fl………………………. (3) bh2
式中：ff ——混凝土抗折強度（MPa）；
F——試件破壞荷載（N）；
l——支座間距離即跨度（mm）；
b——試件截面寬度（mm）；
h——試件截面高度（mm）。
6.4以三個試件測值的算術平均值作為該組試件的抗折強度值。其異常數據的取舍原則同立方體抗壓強度試驗。
6.5三個試件中如有一個折斷面位于兩個集中荷載之外，則該試件的試驗結果予以舍棄，混凝土抗折強度按另二個試件的試驗結果計算。若這兩個測值的差值不大于這兩個測值的較小值的15%時，則該組試件的抗折強度值按這兩個測值的平均值計算，否則該組試件的試驗無效。如有兩個試件的下邊緣斷裂位置位于兩個集中荷載作用線之外，則該組試驗作廢。
6.6采用100 mm×100 mm×400 mm 非標準試件時，取得的抗折強度值應乘以尺寸換算系數0.85；當混凝土強度等級≥C60時，宜采用標準試件；使用非標準試件時，尺寸換算系數應由試驗確定。
五、試驗注意事項
1、 當混凝土強度等級≥C60時，試驗時試件周圍應設防崩裂網罩。
2、 在試驗機表盤上讀取破壞荷載時，應注意刻度范圍和稱量范圍的一致。
六、思考題
1.影響混凝土強度的因素有那些？影響規(guī)律如何？
2.什么叫混凝土立方體抗壓強度標準值？
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