第五章水泥的测试.ppt

第五章 水泥测试,第一部分 水泥基本知识 一、胶凝材料的定义和分类 二、水泥的生产过程与方法 三、硅酸盐水泥的矿物组成和水化反应能力 四、水泥的分类 五、与水泥性能和试验方法有关的术语 六、水泥组批原则与取样方法 七、常用六大水泥的强度要求和技术指标,第二部分 水泥测试方法,一、水泥标准稠度用水量试验 二、安定性的测定（沸煮法） 三、凝结时间的测定 四、水泥胶砂强度的检验（ISO法） 五、水泥细度的检验,第一部分 水泥基本知识,一、胶凝材料的定义和分类 胶凝材料是指这样一类无机粉末材料，当其与水或水溶液拌和后形成的浆体，经过一系列的物理、化学作用后，能够逐渐硬化并形成具有强度的人造石。,无机胶凝材料一般可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料两大类。 1）气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而不能在水中硬化，如石灰、石膏、镁质胶凝材料等。 2）水硬性胶凝材料既能在空气中硬化，又能在水中硬化，这类材料常统称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。,二、水泥的生产过程与方法,水泥的生产过程 水泥的生产过程概括起来，叫做两磨一烧。 （1）生料的配制与磨细 （2）将生料经煅烧使之部分熔融形成熟料 （3）将熟料与适量石膏共同磨细成为水泥,水泥生产方法 （1）水泥生产方法根据生料的配制可分为干法和湿法。 （2）生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质原料和粘土质原料两类。 a、石灰质原料主要提供CaO，如石灰石、白垩、石灰质凝灰岩。 b、粘土质原料主要提供SiO2、Al2O3以及少量的Fe2O3，如粘土、粘土质岩、黄土等。,三、硅酸盐水泥的矿物组成和水化反应能力,硅酸盐水泥熟料矿物组成主要是：C3S、C2S、C3A、C4AF，其中C3S和C2S占水泥质量的70以上。 硅酸盐水泥熟料各矿物的水化速度为 C3AC4AF C3SC2S,硅酸盐水泥中各矿物对强度的影响,C3S主要起强度作用 C2S主要起后期强度作用 C3A主要起早期强度作用 C4AF主要起耐久性作用 水泥安定性的主要影响因素为游离CaO、MgO,四、水泥的分类,硅酸盐水泥 P.：由硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料。 P.：由硅酸盐水泥熟料、05石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料。 普通硅酸盐水泥 P.O：由硅酸盐水泥熟料、615混合材料、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料。 矿渣硅酸盐水泥 P.S：由硅酸盐水泥熟料、 2070粒化高炉矿渣、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料。,火山灰质硅酸盐水泥 P.P：由硅酸盐水泥熟料、2050火山灰质混合材料、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料。 粉煤灰质硅酸盐水泥 P.F：由硅酸盐水泥熟料、2040粉煤灰、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料。 复合硅酸盐水泥 P.C：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料。 白色硅酸盐水泥 P.W：由含氧化铁较少的硅酸盐水泥熟料、GB/T2015-2005规定的混合材料、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料。,五、与水泥性能和试验方法有关的术语,水泥净浆标准稠度 为测定水泥凝结时间、安定性等性能，使其具有准确的可比性，水泥净浆以标准方法测试所达到统一规定的浆体可塑性程度。 凝结时间 水泥从加水拌和开始到失去流动性，即从可塑状态发展到固体状态所需的时间，可分为初凝和终凝。,水灰比 水泥浆、水泥胶砂、混凝土混合料中拌合水与水泥的质量比值。 水泥体积安定性 水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。,六、水泥组批原则与取样方法,按照GB12573水泥取样方法 进行。 对同一厂家、同品种、同强度等级、同编号的水泥为一批。以每一编号为一取样单位，取样应具有代表性，可连续取，亦可从20个以上不同部位取等量样品经混合均匀后组成至少12kg。将所取水泥混合样通过0.9mm方孔筛。,GB50204-2002规定，按同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥，袋装不超过200吨为一批，散装不超500吨为一批。 当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月（快硬硅酸盐水泥超过一个月）时，应进行复检。,七、常用六大水泥的强度要求和技术指标,1、强度等级 硅酸盐水泥强度等级分为：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 普通硅酸盐水泥强度等级分为：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R 矿渣水泥、火山灰质水泥、粉煤灰水泥强度等级分为：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R 复合硅酸盐水泥强度等级分为：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R,2、技术指标,3、废品与不合格品,废品 凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合标准规定，均为废品。 不合格品 不合格品凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品，水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属不合格品。,第二部分 水泥试验方法,一、 试验条件及样品要求,试验室温度：20±2，相对湿度50%； 水泥试样、拌和水、仪器和用具的温度应与试验室一致；湿气养护箱的温度：20±1，相对湿度90%； 试件养护池水温：20±1。 水泥样品应通过0.9mm方孔筛，样品不得混入杂物及结块; 水泥样品从取样至试验要保持24小时以上,应把它贮存在基本装满和气密的容器里,不与起反应. ISO标准砂在105-110下,用代表性砂样烘2小时的质量损失来测定,以干基的质量百分数应小于0.2%. 标准粉,二、试验方法,水泥各项性能指标 氧化镁、烧失量和三氧化硫 按照GB/T 176-1996水泥化学分析方法进行。 细度按照GB/T 1345 -2005水泥细度检验方法 筛析法进行。 凝结时间和安定性按照GB/T1346-2001水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法进行。 强度按照GB/T 17671-1999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）进行。,水泥胶砂流动度按照GB/T 2419-2005水泥胶砂流动度测定方法进行。 密度按照GB/T208 -94水泥密度测定方法进行。 水泥比表面积测定按照GB 8074-87水泥比表面积测定方法（勃氏法）进行。 压蒸安定性测定按照GB/T750-92水泥压蒸安定性试验方法进行。,（一）水泥标准稠度用水量试验,水泥净浆需水性是指水泥加水后，用一定仪器经一定时间的搅拌，使水泥净浆达到特定的可塑性状态时的需水量，用拌和水质量和水泥质量之比的百分数表示，称为水泥标准稠度用水量。 影响水泥净浆用水量的主要因素熟料成分、水泥细度、水泥中混合材料种类及其掺加量， C3A-需水性较大， C2S-需水性较小 fCaO及碱含量高-需水性较大， 水泥越细-需水性越大。,试验目的：不仅可直接了解水泥需水性，还可保证凝结时间及安定性等其他性能测试准确可比。 试验方法：标准法和代用法。 仪器设备：水泥净浆搅拌机、标准法维卡仪、代用法维卡仪、量水器、天平。,试验步骤：,（1）标准法 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。,拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已置于玻璃板上的试模中，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1s2s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。,（2）代用法（试锥法）调整水量法和不变水量法两种方法。 在条件具备的情况下，应首先采用标准法测定水泥净浆的标准稠度。 在采用代用法时，如果固定用水量法的结果和调整用水量法的结果有冲突时，以调整用水量法的结果为准。 当采用不变水量法测得的试锥下沉深度小于13mm时，此时应改用调整水量法测定。 试模放置在玻璃板上的时候，事先在玻璃扳上抹一层黄油等类似材料，防止水泥粘在玻璃上不好清除。,（二）安定性的测定（沸煮法）,试验目的：保证水泥质量，安定性不合格定为废品不得使用。 测定方法： （1）雷氏法是观测由二个试针的相对位移所指示的水泥标准稠度净浆体积膨胀的程度。 雷氏夹的核查将一根指针的根部先悬挂在一根金属丝或尼龙丝上，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量应在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。 （2）试饼法是通过观测水泥标准稠度净浆试饼的外形变化来判断安定性是否合格。,仪器设备：雷氏夹、沸煮箱、雷氏夹膨胀测定仪、量水器、天平、标准维卡仪、试模 试验步骤（雷氏法）： 标准稠度净浆的搅拌 雷氏夹试件的成型 养护，拆模，测初始值 调整好沸煮箱内的水位，使之能保证在30 min±5 min内升至沸腾，恒沸180 min±5 min 。 试件放入沸煮箱水中的试件架，指针朝上,判定规则 雷氏法沸煮结束后，立即放掉箱中的热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件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（CA）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（CA）值相差超过4.0mm时，应用同一样品立即重做一次试验。再如此，则认为该水泥为安定性不合格。,试饼法目测试饼未发现裂缝，用钢直尺检查没有弯曲（使钢直尺和试饼底部紧靠，两者间不透光为不弯曲）的试饼为安定性合格，反之为不合格。当两个试饼判别结果有矛盾是，该水泥的安定性为不合格。,（三）凝结时间的测定,试验目的：凝结时间快慢直接影响施工，应控制在一定范围。 测定方法：初凝时间和终凝时间的测定。 仪器设备：标准维卡仪、试模、初凝用针、终凝用针 定义：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；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。,操作步骤,试件的制备：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。 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。观察试针停止下沉或释放试针30s时指针的读数。当试针沉至距底板4mm±1mm 时，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，用“min“表示。,终凝时间的测定：为了准确观测试针沉入的状况，在终凝针上安装了一个环形附件。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板取下，翻转180°,直径大端向上,小端向下放在玻璃板上,再放入湿气养护箱中继续养护,临近终凝时间时每隔15min测定一次,当试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时，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。,试验注意事项： 在最初测定的操作时应轻轻扶持金属杆，以防试针撞弯，但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试模内壁10mm。试针不得落入原针孔。 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重复测一次，当两次结论相同时才能定为到达初凝或终凝状态。每次测完应将试模放回湿气养护箱内。,（四）水泥胶砂强度的检验（ISO法）,试验目的：根据水泥胶砂抗折与抗压强度两项指标确定水泥强度等级是否合格。 测定方法：水泥胶砂试件抗折与抗压强度。 仪器设备：试验筛、胶砂搅拌机、试模、振实台、抗折强度试验机、抗压强度试验机、抗压强度试验机用夹具,试验步骤,每锅胶砂材料组成为： 水泥：ISO标准砂：水450g：1350g：225mL。 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。立即开动机器，低速搅拌30s后，在第二个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，刮人锅中间。在高速下继续搅拌60s。各个搅拌阶段，时间误差应在±1 s以内。,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300克胶砂，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。,试件养护：去掉留在模子四周的胶砂。立即将作好标记的试模放人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。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，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。,强度试验：养护至规定龄期时，从养护环境中取出待测试件，进行强度测定。首先进行抗折试验。将抗折机调平衡，试件的侧面朝上放在试验机内，调整夹具，使杠杆在试件折断时尽可能接近水平位置。接通开关，抗折机以50N/s±10N/s的速率均匀施加荷载，直到试件折断，记录破坏时的荷载。接着进行抗压强度试验。将折断的半截试件放在抗压夹具里，注意受压面为侧面，压力机以2400N/s±200N/s的速率均匀地加荷直至破坏 ，记录破坏荷载。,试验注意事项,胶砂制备时，每层每个槽装料约300g，刮模方法要正确。 任何龄期的试件应在破型前15min从水中取出，并擦去试体上表面沉积物，并用湿布覆盖至试验为止。 试件养护期间试件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。 不同龄期强度试验应在规定时间里进行：24h±15min；48h±30min；72h±45min；7d±2h； 28d±8h。,试验结果计算：,抗折强度按下式进行计算： Rf水泥胶砂抗折强度，精确至0.1MPa； Ff水泥胶砂试件折断时施加的荷载，N； L支撑圆柱之间的距离，100mm； b水泥胶砂试件正方形截面的边长，40mm。 结果处理：以一组三个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果。当三个强度值中有超出平均值±10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。,抗压强度按下式进行计算： Rc水泥胶砂抗压强度，精确至0.1MPa； Fc破坏时的最大荷载，N； A受压面积40mm×40mm； 以一组三个棱柱体上得到的六个抗压强度测定值的算术平均值为试验结果。 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±lo%的，则此组结果作废。,（五）水泥细度的检验,试验目的：表示粉状物料粗细程度。它是控制水泥质量的指标之一。 测定方法：负压筛析法、水筛法、手工筛析法 仪器设备：试验筛、负压筛析仪、水筛架和喷头、天平,试验步骤： 负压筛析法筛析试验前应把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，检查控制系统，调节负压至4000Pa6000Pa范围内，称取试样精确至0.01g，置于洁净的负压筛中，放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，开动筛析仪连续筛析2min，如果有试样附着在筛盖上，可轻轻地敲击筛盖使试样落下。筛毕，用天平称量筛余物。,水泥试样筛余百分数按下式计算：,F水泥试样的筛余百分数，（） C水泥筛的修正系数 Rt水泥筛余物的质量，g W水泥试样的质量，g,合格评定时，每个样品应称取二个试样分别筛析，取筛余平均值为筛析结果。若两次筛余结果绝对误差大于0.5时应再做一次试验，取两次相近结果的算术平均值为最终结果。,水泥试验筛的标定方法,水泥细度标准样品 符合GSB14-1511要求，或相同等级的标准样品。有争议时以GSB14-1511标准样品为准。 被标定试验筛 被标定试验筛应事先经过清洗，去污，干燥（水筛除外）并和标定试验室温度一致。,标定步骤 将标准样装入干燥洁净的密闭广口瓶中，盖上盖子摇动2分钟，消除结块。静置2分钟后，用一根干燥洁净的搅拌棒搅匀样品。称量样品。每个试验筛的标定应称取二个标准样品连续进行，中间不得插做其他样品试验。 标定结果 以二个样品结果的算术平均值为最终值。若两次筛余结果绝对误差大于0.3时应再做一次试验，取两次相近结果的算术平均值为最终结果。,修正系数计算 Fs标准样品的筛余标准值，（） Ft标准样品在试验筛上的筛余值，（） 计算至0.01,合格判定 当C值在0.801.20范围内，试验筛可继续使用，否则应予淘汰。 试验筛每使用10次后要进行清洗，每使用100次后需重新标定。,