68《土木工程材料》试验指导书_土木工程专业_修订版

1土木工程专业《土木工程材料》实验指导实验一水泥本试验根据国家标准《水泥细度检验方法》（GB1345-91），《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T1346-2001）及《水泥胶砂强度检验方法》（GB/T17671-1999）测定水泥的有关性能和胶砂强度。一、水泥细度检验水泥细度检验有比表面积法和筛析法。比表面法适合于硅酸盐水泥，筛析法适合于其他水泥。筛析法又分负压筛法、水筛法和干筛法，在检验中，当其他方法与负压筛法发生争议时，以负压筛法为准。（一）负压筛法1、主要仪器设备：负压筛负压筛由圆形筛框和筛网组成，筛孔为0.080mm；负压筛析仪它由筛座、负压筛、负压源及收尘器组成。2、试验方法（1）筛析前，把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，调节负压为4000~6000Pa的范。（2）称取试样25g，放进负压筛中，盖上筛盖，放在筛座上。（3）开动筛析仪连续筛析2min，轻轻地敲打盖上附着的试样，停机后，用天平称量筛余物。（4）水泥试样筛余百分数按下式计算（准确至0.1%）式中F——水泥试样的筛余百分数；R——水泥筛余物的质量，g；W——水泥试样的质量，g。（二）干筛法1、仪器设备标准筛筛布同湿筛法，筛框有效直径150mm，高50mm。2、检验方法称取试样50g倒入筛内，并加盖，用手执筛往复摇动，另一只手轻轻拍打，拍打速度120次/min，每40次向同一方向转动60°，使试样均匀颁在筛网上，直到通过的试样量不超过0.050g/min为止，称筛余量。试验结果按下式计算（准确至0.1%）100%RFW100%RFW2式中符号的意义同负压筛法。3、试验结论根据国家标准评定水泥细度是否合格。二、水泥标准稠度用水量测定（一）试验目的本试验的目的是测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量，为测定水泥的凝结时间和体积安定性做好准备。试验方法分代用法和标准法。（二）试验材料水泥、水，其要求见水泥检验的一般规定。（三）仪器及设备标准稠度测定仪、(代用法维卡仪、标准法维卡仪)、水泥净浆搅拌机、量水器（四）试验步骤1、代用法（1）调整用水量法1）试验前须检查：仪器金属棒应能自由滑动，试锥降至顶面位置时，指针应对准标尺零点，搅拌机运转正常。2）泥净浆的拌制：用湿布将水泥净浆搅拌机的搅拌锅及叶片擦湿，将称好的500g水泥试样倒入锅内。将锅固定在搅拌机的锅座上，升至搅拌位置。3）开动机器；同时慢慢地加水，慢速搅拌120s，停拌5s，接着快速搅拌120s停机。4）拌和结束后，立即将拌好的净浆装入锥模内，用小刀插捣，插捣数次刮去多余净浆；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，然后突然放松，让试锥自由沉入净浆中，到试锥停止下沉时记录试锥下沉的深度。全部操作应在1.5min内完成。（2）固定用水量法水泥用理为500g，拌和用水量为142.5cm3。测定方法与调整用水量法相同。2、标准法拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已放在玻璃片上的试模中，用小刀插捣，轻轻捣数次，刮去多余的净浆；抹平后，将试模放到维卡仪上，并将中心定在试杆下，降低试杆与水泥接触，拧紧螺丝1~2s后，突然放松，使试杆自由地沉入水泥浆中。在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆与底板的距离，升起试杆后，将试杆擦净，整个过程在1.5min内完成。（五）试验结果1、代用法（1）调整用水量法试锥下沉的深度为（28±2）mm时的拌和用水量为水泥的标准稠度用水量P，以水泥质量的百分数，按下式计算：100%500WP3式中W——拌和用水量，mL。如试锥下沉的深度超出上述范围，试验须重做至达到（28±2）mm时为止。（2）固定用水量法根据测得试锥下沉的深度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式中S——试锥下沉的深度，mm。当试锥深度S小于13mm时，应用调整用水量法。2、标准法试杆沉入净浆与底板距离为（6±1）mm的水泥净浆称标准稠度净浆。其拌和用水量为该水泥标准稠度用水量P，按水泥质量的百分比计。三、水泥凝结时间的测定（一）试验目的测定水泥的凝结时间，判断水泥的质量。（二）试验材料水泥、水，其要求同水泥检验的一般规定。（三）仪器及设备凝结时间测定仪、水泥净浆搅拌机、标准养护箱。（四）试验步骤1、将圆模放在玻璃板上，在内侧涂上一层机油，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、称取水泥试样500g，按标准稠度用水量加水制备标准稠度的水泥净浆，方法同前。立即一次装入圆模，用手振动数次，刮平，放入湿气养护箱内。记录开始加水的时间作为凝结时间的起始时间。3、凝结时间的测定。试样在湿气养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定。4、测定时，从湿气养护箱中取出圆模放到试针下，使试针与圆模接触，拧紧螺1~2s后放松，试针垂直自由沉入净浆，观察试针停止下沉的指针读数。当试针沉至距底板（4±1）mm时，即为水泥达到初凝状态；由水泥全部加入水中至初凝状态的时间为水泥的初凝时间。5、终凝时间测定时，为了观察试针沉入的情况，在终凝试针上安装一个环形附件，在完成初凝时间测定后，将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板取下，翻转180°，直径大端朝上，小端朝下，放在玻璃板上，再放入湿气养护箱内继续养护，至试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时，水泥达到终凝状态，由水泥全部加入水中至终凝状态为水泥的终凝时间。（五）试验结论国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999）规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得小于45min，终凝时间不得大小6.5h。根据国家标准评定水泥凝结时间是否合格。4注：在最初测定的操作时，应轻轻地扶持金属棒，使其徐徐下降以防试针撞弯，但应以自由下落为准；在整个操作过程中试针插入的位置至少要距圆模10mm。临近初凝时，每隔15min测定一次，到达初凝或终凝时立即重复测一次，当两次结果相同时才能定为初凝或终凝时间。每次测定不得让试针落入原针孔，每次测定完毕须将试针擦净并将圆模放回湿气养护箱内。初凝时间用分（min）表示，终凝时间用小时（h）表示。四、水泥安定性的测定（一）试验目的检验水泥浆体在硬化时体积变化的均匀性，以决定水泥的品质。试验方法为沸煮法，用以检验游离氧化钙造成的体积安定性不良。沸煮法又分试饼法和雷氏法，当两者发生争议时，以雷氏法为准。（二）试验材料水泥、水，其要求同水泥检验的一般规定。（三）仪器及设备雷氏夹膨胀值测定仪，标尺最小刻度为0.5min；雷氏夹、沸煮箱、水泥净浆搅拌机、标准养护箱、天平、量水器。（四）试验步骤1、测定前的准备工作若采用雷氏法时每个雷氏夹需配备质量75~80g的玻璃板两块，若采用试饼法时一个样品需准备两块100mm×100mm的玻璃板，每种方法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涂上一层油。2、水泥标准稠度净浆的制备称取500g（精确至1g）水泥，以标准稠度用水量，用水泥净浆搅拌机搅拌水泥净浆，方法同前面一样。3、试饼的成型方法将制好的净浆取出一部分后分成两等份，使之成球形，放在准备好的玻璃上，将其做成直径70~80mm、中心厚约10mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼，接着将试饼放入养护箱内养护（24±2）h。4、雷氏夹试件的制备方法将雷氏夹放在已擦油的玻璃上，并将已制好的标准稠度净浆装满试模，装模时一只手轻轻地扶持试模，另一只手用宽约10mm的小刀插捣15次左右然后抹平，盖上涂油的玻璃板，移到养护箱内养护（24±2）h。5、沸煮调整好沸煮箱内的水位，保证在整个沸煮过程中都漫过试件，中途不需加水，同时又能在（30±5）min内升至沸腾。6、试件的检验脱去玻璃板取下试件。当用试饼法时先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲要检查原因，确证无外因时，试饼已属不合格产品不必沸煮），在试饼无缺陷的情况下，将试件放在沸煮箱的水中篦板上，5然后在（30±5）min内加热至沸腾，并恒沸3h±5min。当用雷氏法时，先测量指针之间的距离（A），精确至0.5min，接着将试件放到水中篦板上，然后在（30±5）min内加热至沸腾，并恒沸3h±5min。沸煮结束，放掉箱中热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件进行判定。（五）试验结果1、试饼法目测未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲的试饼，即为安定性合格，反之为不合格。当两个试饼判定有矛盾时，该水泥的安定性为不合格。2、雷氏夹测量试件指针尖端间的距离（C），准确至0.5min。当两个试件煮后增加的距离（C-A）的平均值不大于5.0mm时，即认为该水泥安定性合格，当两个试件的（C-A）值相差超过4mm时，应用同一样品立即重做一次试验。（六）试验结论根据国家标准评定水泥安定性是否合格。五、水泥胶砂强度试验（一）试验目的检验水泥的强度，确定水泥的强度等级。（二）试验材料水泥、标准砂、水，其要求同水泥检验的一般规定。（三）仪器及设备水泥胶砂搅拌机、胶砂振实台（胶砂振实台应符合JC/T682的要求）、试模及下料漏斗、抗折试验机、抗压试验机及抗压夹具、三角刮刀、天平等。（四）试验方法1、试件成型（1）成型前将试模擦净，四周的模板与底座的接触面上应涂黄油，紧密装配，防止漏浆，内壁均匀涂一薄层机油。（2）水泥与标准砂的质量比为1:3。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥的水灰比均为0.5。（3）每成型3条试件需称量水泥（450±2）g，标准砂（1350±5）g，硅酸盐水泥、矿渣水泥、普通硅酸盐水水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥用水量为225mL。（4）使搅拌机处于待工作状态，将水加入锅里，再加入水泥，把锅放在固定架上，上升至固定位置，开动搅拌机。低速搅拌30s后，在第二个30s开始时，均匀地将砂子加入。当各级砂是分装时，从最粗粒级开始，依次将所需要的每级砂量加完，把机器调至高速再拌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，在高速下继续搅拌60s。各个搅拌阶段，时间误差应在±1s内。（5）成型。用振实台成型。用勺子将搅拌好的胶砂分两层装入试模。装第一层时，每个槽里约6放300g胶砂，用大播料器垂直架上模套顶部，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，再振实60次。移走模套，从振实台上取下试模，将试体抹平，接着在试体上作标记。用振动台成型。当使用代用的振动台时，在搅拌胶砂的同时将试模和下料漏斗卡紧在振动台的中心。将搅拌好的胶砂全部均匀地装入下料漏斗中，开动振动台，胶砂通过漏斗流入试模。振动（120±5）s停车，振动完毕，取下试模，将试模刮平并编号。（6）试验前或更换水泥品种时，搅拌锅、叶片和下料漏斗等须擦净。2、试件的脱模及养护将作好标记的试模放入雾室或湿箱的水平架上养护，到规定的养护龄期时取出脱模。脱模前，用墨汁对试体编号。对24h龄期的，在破型实验前20min内脱模。龄期24h以上的，在成型后20~24h之间脱模。试体脱模后立即放入恒温[即（20±1）℃水槽中养护。（五）强度试验1、龄期根据各龄期的抗折强度和抗压强度试验结果评定水泥的强度等级。2、抗折试验每龄期取出3条试体先做抗折强度试验。试验前擦去试体表面的水分和砂粒，清除夹具上的杂物，试体放入抗折夹具内，应使侧面与圆柱接触。试体放入前应使杠杆成平衡状态。试体放入后调整夹具，使杠杆在试体折断时尽可能地接近平衡位置。抗折试验加荷速度为（50±5）N/s。3、抗折强度计算抗折强度计算：式中Rf——抗折强度，MPa（精确至0.1MPa）；Ff——破坏荷载，N；L——支撑圆柱中心距，（即10mm）；b——棱柱体正方形截面的边长，mm。根据上式计算出的抗折强度，以3块试体的平均值为实验结果。当3个强度值中有一个超过平均值±10%时，应剔除将余下的两块计算平均值，并作为抗折强度试验结果。4、抗压强度试验抗折强度试验后的6个断块应立即进行抗压强度试验。抗压试验须用抗压夹具做。试验前应清除试体受压面与