水泥与水泥混凝土实验

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辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性试验1目的：稠度：是指水泥净浆达到规定稠度时的加水量，以水泥质量百分率表示，用于测定水泥浆凝结时间和安定性的用水量。凝结时间：从加水开始，到水泥浆失去可塑性所需时间。安定性：表征水泥硬化后体积变化均匀性的物理指标。雷氏夹是观察由两个试针的相对位移所指示的水泥标准净浆体积膨胀程度，而试饼法是观察水泥标准稠度净浆试饼体积膨胀程度。2试验仪器：(1)水泥净浆搅拌机；(2)标准法维卡仪(试杆、初凝试针、终凝试针、试模)；(3)雷氏夹膨胀测定仪；(4)雷氏夹；(5)沸煮箱；(6)量水器(分度值为0.1ml，精度1%)；(7)天平(感量1g)；(8)湿气养护箱(温度20℃±1℃、相对湿度>90%)；(9)玻璃板；(10)小刀。3试验材料与环境要求：(1)将水泥试样拌匀过0.9mm方孔筛并记录筛余物情况。(2)试验用水必须是洁净的淡水，争议时可用蒸馏水。(3)实验室的温度为20℃±2℃、相对湿度>50%。4试验步骤：(1)标准稠度用水量的测定1.试验前必须做到 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页a)维卡仪的金属棒能自由滑动；b)调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点；c)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.测定拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已至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；抹平后迅速将试模和底板移到维卡仪上，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。P=(用水量/500)×100%。当试杆距玻璃板小于5mm时，应适当减水。当试杆距玻璃板大于7mm时，应适当加水。(2)凝结时间的测定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：以标准稠度用水量按1.2条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。记录水泥全部加入水中的时间作为凝结时间的起始时间。3. 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页初凝时间的测定：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,观察试针停止沉入或释放试针30s时指针的读数。临近初凝时，每隔5min测一次。当试针沉至距离底板4mm±1mm时,为水泥全部加入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：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取下,翻转180度。直径大端向上、小端向下放在玻璃上,在放入湿气养护箱中继续养护。临近终凝的时间时15min测定一次,当试针沉入试体0.5mm时,即环行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。5.测定时应该注意：在最初测定的操作时应轻轻扶持金属柱.使其徐徐下降。以防止试针撞弯.但是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离试模内壁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湿气养护箱内，整个测试过程要防止试模振动。评定标准：初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h(硅酸盐水泥终凝不得迟于6.5h)。初凝时间、终凝时间不符合标准规定时，水泥为不合格品。(3)安定性的测定—雷氏法1.检验雷氏夹的钢性：当一根指针的根部先悬挂在一根金属丝尼龙丝上，另一根指针的根部再挂上300g质量的砝码时，两根指针针尖的距离增加应在17.5mm±2.5mm范围内，即2x=17.5mm±2.5mm，当去掉砝码后针尖的距离能恢复至挂砝码前的状态。每个试样需要成型两个试件，每个雷氏夹需配备质量约75g～80g 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页的玻璃板两块，凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹内表面都要稍稍涂上一油。2.试件成型：将预先准备好的雷氏夹放在已稍涂油的玻璃板上，并立即将已制好的标准稠度净浆一次装满雷氏夹，装浆时一只手轻轻扶持雷氏夹，另一只手用宽约10mm的小刀插捣数次，然后抹平，盖上稍涂油的玻璃板，接着立即将试件移至湿气养护箱内养护24±2h。3.沸煮：调整好沸煮箱内的水位，使能保证在整个沸煮过程中都超过试件，不许中途添补试验用水，同时又能保证在30min±5min内升至沸腾。脱去玻璃板取下试件，先测量雷氏夹指针尖端间的距离(A)，精确到0.5mm，接着将试件放入沸煮箱水中的试架上，指针朝上，然后在30min±5min内加热至沸并恒沸180min±5min。评定标准：沸煮结束后，立即放掉沸煮箱中的热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件进行判别。测量雷氏夹指针尖端的距离(C)，准确至0.5mm，当两个试件煮后增加距离(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4.0mm时，应用同一样品立即从做一次试验。再如此，则认为该水泥安定性不合格。安定性不符合标准规定时，水泥为不合格品。 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页水泥胶砂强度检验方法(ISO法)1目的：测定水泥强度等级。2试验仪器：(1)行星式胶砂搅拌机。(2)振实台。(3)试模。(4)天平(感量1g)。(5)量水器。(6)抗折强度试验机。(7)抗压强度试验机。3试验材料与环境：(1)水泥试样从取样到试验要保持24h以上。ISO标准砂。试验用水为饮用水，仲裁试验时用蒸馏水。(2)试件成型实验室应保持实验室温度为20℃±2℃、相对湿度>50%。(3)养护箱或雾室温度为20℃±2℃、相对湿度>90%，养护水的温度20℃±1℃。4试验步骤：(1)胶砂的制备：1.胶砂的质量配合比：水泥:标准砂:水=1:3:0.5，一锅胶砂成三条试体，每锅材料需要量如表3-3-1：表3-3-1每锅胶砂的材料数量(g)材料量水泥品种水泥标准砂水硅酸盐水泥450±21350±5225±1普通硅拴盐水泥矿渣硅酸盐水泥 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥2.配料：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±1g。当用自动滴管加225mL水时，滴管精度应达到±1mL。3.搅拌：每锅胶砂用搅拌机进行机械搅拌。先使搅拌机处于待工作状态，然后按以下的程序进行操作：将搅拌锅和叶片用湿抹布润湿，把水加入锅里，再加入水泥，把锅放在固定架上，上升至固定位置，将标准砂倒入下料漏中，然后立即开动机器，低速搅拌30s后，再第二个30s开始的同时均匀地将砂子加入。当各级砂是分装时，从最粗粒级开始，依次将所需的每级砂量加完。把机器转至高速再拌30s。停拌90s，在第1个15s。内用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂，刮入锅中间。在高速下继续搅拌60s。各个搅拌阶段，时间误差应在±1s以内。(2)试件的制备1.尺寸应是40mm×40mm×160mm的棱柱体。2.用振实台成型：胶砂制备后立即进行成型。将空试模和模套固定在振实台上，用一个适当勺子直接从搅拌锅里将胶砂分二层装入试模，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，接着振实60次。再装入第二层胶砂，用小播料器播平，再振实60次。移走模套，从振实台上取下试模，用一金属直尺以近似90°的角度架在试模模顶的一端，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的胶砂刮去，并用同一直尺以近乎水平的情况下将试体表面抹平。在试模上作标记或加字条标明试件相对于振实台的位置。(3)试件的养护 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页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入雾室或湿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，可用塑料锤或橡皮榔头或专门的脱模器。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。已确定作为24h龄期试验(或其他不下水直接作试验)的以脱模试体，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篦子上(不宜用木篦子)，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。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。擦去试体表面沉积物，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：龄期试验时间——24h24h±15min；——48h48h±30min；——72h72h±45min；——7d7d±2h；——28d28d±8h。(4)抗折强度测定： 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页1.将试体一个侧面放在实验机支撑圆柱上，试体长轴垂直于支撑圆柱，通过加荷圆柱以50N/s±10N/s的速率均匀地将荷载垂直地加在棱柱体相对侧面上，直至折断。保持两个半截棱柱体处于潮湿状态直至抗压试验。抗折强度以牛顿每平方毫米(MPa)表示，按式3-3-1进行计算各试体的抗折强度记录至0.1MPa。式中：——折断时施加于棱柱体中部的荷载，N；——支撑圆柱之间的距离，mm；——棱柱体正方形截面的边长，mm。3.以一组三个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果。计算精确至0.1MPa。当三个强度只中有超出平均值±10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。(5)抗压强度测定：1.抗折试验后的两个断块应立即进行抗压强度试样。抗压试验须用抗压夹具进行，试件受压面积为40mm×40mm。试验前应清除试体受压面与加压板间的砂粒或杂物。试验前应以试体的侧面作为受压面，试体底面靠紧夹具定位销，并使夹具对准压力机压板中心。在整个加荷过程中以2400N/s±200N/s的速率均匀地加荷直至破坏。2.抗压强度以牛顿每平方毫米(MPa)为单位，按式3-3-2进行计算。式中：——破坏时的最大荷载，N；——受压面积，mm2。3. 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页以一组三个棱柱体得到的六个抗压强度测定值的算术平均值为试验结果。计算精确至0.1MPa。如六个测定值中有一个超出六个平均值的±10%，就应剔除这个结果，而以剩下五个的平均数为结果。如果五个测定值中再有超过它们平均数±10%的，则此组结果作废。评定标准：水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各强度等级水泥的各龄期强度分别不得低于下表3-3-2、表3-3-3、表3-3-4中的数值(表中强度等级带R的表示早强型水泥)当强度低于商品标号的指标时为不合格品。表3-3-2硅酸盐水泥强度指标表(MPa)强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0表3-3-3矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥强度指标表(MPa)强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.0表3-3-4普通硅酸盐水泥强度指标表(MPa) 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页水泥混凝土拌和物稠度试验一水泥混凝土拌和物的拌和方法1目的与适用范围拌制混凝土拌和物，用来测定其工作性及强度试件的制备。本方法适用于在常温环境中室内水泥混凝土拌和物的拌和。2仪器设备、材料：1)搅拌机：自由式或强制式2)标准振动台3)磅称4)天平5).其它：拌板、铁铲、量水器、方盘、抹布。6)材料：应放在20±5℃室内，不要风吹日晒。3试验步骤：(1)人工拌和1).清除拌板上粘着的混凝土，并用湿布湿润，然后按计算结果取各种材料，别装在各容器中。2).将称好的砂置于拌板上，然后倒上所需数量的水泥，用铲子拌和至呈均一颜色为止。3).加入所需数量的粗集料，并将全部拌和物加以拌和，使粗集料在整个干拌和物中分配均匀为止。4).将该拌和物收集成细长与椭圆形的堆，在堆的中心仔细扒一凹穴，将所需水的一半注入凹穴中，仔细拌和材料与水，不使水流散，重新将材料腿机堆集成堆，并将剩下的水渐渐加入，继续用铲将混凝土混合料进行拌和(至少来回翻拌6遍)，直至彻底拌匀为止。拌和持续时间(由注水时起)如表3-6-1规定。 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页混凝土拌和持续时间拌和物体积(L)<3031～5051～70拌和时间(min)4～55～99～12(2)机械拌制1).按计算结果将所需材料分别称好，装在各容器中。2).使用拌和机前，应先用少量砂浆进行涮膛，再刮出涮膛砂浆，以避免正式拌和混凝土时，水泥浆(黏附筒壁)损失。涮膛砂浆的水灰比及砂灰比，与正式混凝土相同。3).将称好的各种原材料，往拌和机按顺序加入(石子、砂和水泥)，开动拌和机马达，将材料拌和均匀，在拌和过程中，将水徐徐加入，全部加料的时间不宜超过2min。水全部加入后，继续拌和2min，然后将拌和物倒出在拌和板上，再经人工翻拌1～2min，务使拌和物均匀一致。所得之混凝土拌和物，可供作工作性试验或水泥混凝土强度试样用。混凝土拌和机及拌板在使用后必须立即仔细清洗。4注意事项1)采用搅拌机搅拌时要注意加料顺序。2)采用人工拌和时要注意加料顺序，拌和过程中不得让水分流失，要控制拌和时间。拌和后要使拌和物均匀一致。3)从试样制备完毕到开始做各项性能试验不宜5min(不包括成型试件)。二水泥混凝土拌和物稠度试验(坍落度仪法)1试验目的、适用范围坍落度是表示混凝土拌和物稠度的一种指标，测定坍落度的目的是判定混凝土的稠度是否满足设计要求，作为配合调整的依据。本试验适用于坍落度10mm集料公称最大料径不31.5mm的水泥混凝土的坍落度的测定。2试验仪器： 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页坍落度筒、捣棒、小铲、坍落度标尺。3试验步骤：1).试验前将坍落度筒内外洗净，放在水湿润过的平板上(平板吸水时应垫以塑料布)，踏紧脚踏板。2).将试样分三层装入筒内，每层装入高度稍大于筒高的1/3，用捣棒在每一层的截面上均匀插捣25次，插捣在全部面积上进行，沿螺旋线由边缘至中心。插捣底层时插至底部，插捣其中两层时，应插透本层并插入下层约20～30mm，插捣需垂直向下(边缘部分除外)不得冲击。在插捣顶层时，装入的拌和物应高出坍落筒，随插捣过程随时添加拌和物，当顶层插捣完毕后，将捣棒用锯和滚的动作，以清除多余的拌和物，用镘刀抹平筒口，刮净筒底周围的混和料，而后立即垂直地提取坍落筒，提筒在5～10s内完成，并使拌和物不受横向和扭力作用。从开始装筒到提取坍落筒的全过程，不应超过2.5min。3).用坍落度标尺量出试样坍落后的中心的垂直距离，以mm计，精确至5mm，即为该混凝土混合料的坍落度。4)评定其他性质①棍度：按插捣是难易程度评定。“上”：插捣容易“中”:捣时稍有石子阻滞“下”:很难插捣。②含砂情况：按拌和物外观含砂多少评定“多”：用镘刀抹面时，一两次即可使表面平整无蜂窝“中”：抹五六次才可使表面平整无蜂窝“少”：不易抹平，有空隙及石子外露。③粘聚性：观测拌和物各相互粘聚情况。 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页用捣棒在锥体侧面轻打，如锥体渐渐下沉，粘聚性良好；如锥体突然倒坍，部分崩裂或发生石子离析，粘聚性不好。④保水性：指水分从拌和物中析出情况。“多量”：提筒后，有较多水分从底部析出“少量”：提筒后，有少量水分从底部析出“无”：提筒后，没有水分从底部析出。4注意事项⑴坍落度试验时，先要用湿布擦净坍落度筒，防止试验中的水分，插捣注意插捣方式和评定棍度，控制好从装料至提筒的时间，整个过程就在150s内完成。⑵测试拌和物性质时，应在拌和后5min内进行试验。⑶若坍落度不能满足设计要求，或粘聚性和保水性不好，应调整配合比，重新拌和测定，直至符合要求为止，提出基准配合比。①坍落度小于设计要示，应把拌和物收集起来，保持水灰比不变，增加水泥浆用量，如一次调整不符合要求，作废，再调时重新称料拌和检验，通常普通水泥混凝土，每增减2~5%水泥浆，坍落度增减10mm。②坍落度大于设计要求，拌和物作废，保持水灰比不变，减少水泥浆用量。重新新称料拌和检验③粘聚性和保水性不好，调整砂率：砂少，增加砂率，加砂，重新称料拌和；粘聚性大，砂多，减少砂率，加石子，重新称料拌和检验。三试件成型与养护方法1目的、适用范围工作性合格的混凝土混合料，为测定其强度，必须制备标准试件。本方法适用于各类水泥混凝土试件。2试验仪器：试模；捣棒；镘刀；震动台。3试验步骤： 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页1).将试模内部涂敷一层矿物油脂或其他脱模剂，然后将拌好的混合料装入试模中，并使其稍高出模顶，紧接着即实行捣实工作。2).混合料捣实工作可采用下列方式：a.震动法：将试模放在震动台上夹紧，震动至表面呈现水泥浆为止，一般不超过1.5min。b.插捣法：将混合料分两层装入，直径15mm的原铁棍螺旋形从边缘向中心均匀地进行。3).捣实后，用镘刀将多余的混合料刮除，使与模口齐平，经2～4h后并抹平表面。采用标准养护的试件成型后应覆盖表面，以防止水分蒸发，并在室温20±5℃，相对湿度大于50%的情况下静放1～2昼夜(但不超过2昼夜)，然后拆模，作外观检查和编号。当一组(3个试件)中有一个存在蜂窝时，本组试件作废，除特殊情况外重新制作。4).将试件在标准养护室内养护至试验为止。标准养护条件为20±2℃、相对湿度大于90%。试件宜放在铁架或木架上，彼此间距至少10～20mm，试件并避免直接用水冲淋。在缺乏标准养护室时，混凝土试件允许在温度20±2℃的不流动水中养护。或用其他方法养护，但须在报告中说明。4注意事项1)组装试模时，试模相互接触的两个面要相互垂直，必须紧密装配拧紧螺丝，以防止在振动台上成型时试模出现震开的现象。2)浇制试件时，应在拌和后15min内装入试模。从开始拌和到测试性质直至浇制试件，整个过程应在20min内完成。3)试件抹面与试模边缘的高低差，不得0.5mm。四水泥混凝土抗压强度 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页1目的、适用范围本方法可用于确定水泥混凝土的强度等级，作为评定水泥混凝土品质的主要指标。适用于各类水泥混凝土立方体试件的极限抗压强度试验。2试验仪器1).压力试验机。2).一组3个同条件制作、养护和同龄期的混凝土试块。3试验步骤1).取出试件，先检查其尺寸及形状，相对两面应平行，表面倾斜偏差不得超过0.5mm。量出棱边长度，精确至1mm。试件受力截面积按其与压力机上下接触面的平均值计算。试件如有蜂窝缺陷，应在试验前3d用浓水泥浆填补平整，并在报告中说明。在破型前，保持试件原有湿度，在试验时擦干试件。2).以成型时侧面为上下受压面，试件中心与压力机几何对中，按规定的速度加荷，直至试件破坏，记下破坏荷载(N)。强度等级小于C30的混凝土时取0.3～0.5Mpa/s的加荷速度强度等级C30~C60的混凝土时取0.5～0.8MPa/s的加荷速度强度等级大于C60的混凝土时取0.8～1.0Mpa/s的加荷速度当试件接近破坏而开始变形时，应停止调整试验机油门，直至试件破坏，记下破坏极限荷载。4试验结果计算1)混凝土立方体试件抗压强度(以MPa表示)按下式计算：式中：——极限荷载(N)；——受压面积(mm2)。2)结果处理：1. 辽宁省交通高等专科学校教学教案用纸第页以3个试件测值的算术平均值测定值。如任一个测值与终值的差超过中值的15%时，则取中值为测定值；如有两个测值的差值均超过上述规定，则该组试验结果无效。试验结果计算至0.1MPa。2.混凝土抗压强度以150mm×150mm×150mm的方块为标准试件，其他尺寸试件抗压强度换算系数如表3-6-3，应在报告中注明。表3-6-3抗压强度尺寸换算系数表试件尺寸(mm)100×100×100100×100×100200×200×200换算系数k0.951.001.05骨料最大粒(mm)3040605注意事项1)加压时必须以试件的侧面作为受压面。2)试件应连续面地均匀的加荷，严格控制加荷速度。