通用硅酸盐水泥主要物理技术参数的试验原理

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1.水泥试验环境条件

水泥的检测结果受到环境温湿度的影响非常显著,因此在进行水泥相关试验时,应严格按照标准中的要求对环境温湿度进行控制,以保证试验结果的准确性和可重复性。现将水泥试验所需的试验环境控制条件罗列如下:

(1)实验室:温度20±2℃,相对湿度不低于50%;

(2)养护箱:温度20±1℃,相对湿度不低于90%;

(3)养护池:水温20±1℃,不允许在养护期间全部换水;

(4)试验用水温度控制:提前在实验室条件下蓄水24h备用;

(5)比表面积试验:相对湿度不大于50%。

2.标准稠度用水量

原理:水泥净浆对标准试杆(或试锥)的沉入具有一定阻力,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的用水量。为测定水泥的凝结时间建立统一的标准。

2.1标准法

标准稠度净浆:以试杆沉入净浆并距底板6±1mm的水泥净浆为标准稠度净浆。

试验前必须做到:(1)维卡仪的金属棒能自由滑动,试模和玻璃底板用湿布擦拭;(2)调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点(调零);(3)搅拌机运行正常。

试验要点:(1)水泥净浆要一次性装入试模;(2)25mm直边刀拍打超出浆体5次以排除孔隙;(3)在试模表面约1/3处,略倾斜由内向外锯掉多余净浆;(4)整个操作在搅拌后1.5min内完成。

数据记录:在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录。

标准法维卡仪

2.2代用法

标准稠度净浆:(1)用调整水量方法测定时,以试锥下沉深度30mm±1mm时的净浆为标准稠度净浆;(2)用不变水量(.5ml)方法测定时,根据测得的试锥下沉深度S,计算标准稠度用水量P(%)=33.4-0.S。

方法选择:当试锥下沉深度小于13mm时,应改用调整水量法测定。

当试验结果出现争议时,应以标准法为准。

代用法维卡仪

3.凝结时间

原理:水泥与水搅拌后会发生水化反应,随着水化反应的进行,水泥浆体逐渐失去流动性和可塑性,继而凝固形成具有一定强度的硬化体。随着时间的推移,试针插入水泥浆体的深度将越来越浅,人为规定当试针沉至距底板4±1mm时为初凝,当试针沉入试体0.5mm,即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时为终凝。

试验要点:

(1)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)在最初测定时应轻轻扶持金属柱,使其徐徐下降,以防试针撞弯,但结果以自由下落为准;(3)每次试针下沉都是从水泥净浆表面开始;(4)试针沉入位置至少要距试模内壁l0mm;(5)每次测定不能让试针落入原针孔,测试完毕须将试针擦净并将试模放回湿气养护箱内,整个过程要防止试模受振。(6)临近初凝时,每隔5min测定一次,临近终凝时每隔15min测定一次,到达初凝时应立即重复测一次,当两次结论相同时才能定为到达初凝状态。达到终凝时,需在试体另外两个位置测试,确认结论相同后方可确定终凝状态。

4.安定性

原理:水泥中游离氧化钙和氧化镁的水化速度随温度升高而加快。预养后的水泥净浆试样经3小时连续沸煮后,绝大部分游离氧化钙已经水化,由于游离氧化钙水化形成氢氧化钙,产生体积膨胀,通过测量膨胀变化或试饼的开裂弯曲情况,可间接对水泥中游离氧化钙和氧化镁的不良影响进行表征。

4.1雷氏夹法(标准法)

试验要点:雷氏夹试验前要进行校准,一根针悬挂在金属丝或尼龙丝上,另一根针挂g质量砝码时,两根指针针尖的距离增加17.5±2.5mm,去掉砝码后,恢复至之前状态。

试验结果判定:(1)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;(2)当两个试件的(C-A)值相差超过5.0mm时,应用同一样品立即重做一次试验,以复验结果为准。

雷氏夹

4.2试饼法(代用法)

试验要点:(1)凡与水泥净浆接触的玻璃板都要稍稍涂上一层油;(2)在制作试饼时,要首先使水泥净浆形成球形再置于玻璃板上轻振,同时用湿布擦过的小刀由边缘向中央抹,形成直径70mm~80mm、中心厚约l0mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼。

试验结果判定:(1)目测试饼未发现裂缝,用钢直尺检查也没有弯曲(使钢直尺和试饼底部紧靠,以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。(2)当两个试饼判别结果有矛盾时,该水泥的安定性为不合格。

5.胶砂强度

原理:水泥调水后发生凝结硬化,强度逐渐增长。用不同方法检验水泥强度,所得水泥强度不同,水泥强度等级是按照规定龄期的胶砂抗压强度和抗折强度来进行划分。

胶砂组成:水泥胶砂是由水泥g,中国标准砂g(用于水泥的合格检验,ISO基准砂由德国配制,用于验收检验),水g组成,其中标准砂由粗砂(1~2mm)、中砂(0.5~1mm)和细砂(0.08~0.5mm)各占三分之一组成。

注意事项:当试验水泥为火山灰质/粉煤灰/复合硅酸盐水泥和掺火山灰质混合材的普硅水泥时,其用水量按0.50水灰比和胶砂流动度不小于mm确定,小于mm,水灰比以0.01的整倍递增至不小于mm。

胶砂强度计算:(1)抗折试验:加荷速度为50±10N/s。取三个试件的平均值作为试验结果,若单个强度值中有超出平均值±10%时,应剔除后再取平均值。当两个都超出时,建议重新进行试验,计算精确至0.1MPa。(2)抗压强度:加荷速度为±N/s。取六个强度测定值的平均值作为试验结果,若其中有一个超过平均值的±10%时应予剔除,以剩下五个的平均数作为结果。如果五个测定值中再有超过它们平均数±10%的,则此结果作废。平均值计算精确至0.1MPa。

6.水泥细度检验-负压筛析法

原理:利用气流作为筛分的动力和介质,通过旋转的喷嘴喷出的气流作用使筛网里的待测粉状物料呈流态化,并在整个系统负压的作用下,将细颗粒通过筛网抽走,从而达到筛分的目的。

试验步骤:试验筛保持干燥—调节负压至~Pa—称取水泥试样25.00g/10.00g(80μm/45μm)—筛毕,称量筛余物—计算筛余。

注意事项:(1)由于物料会对筛网产生磨损,试验筛每使用次后需重新标定;(2)在筛析过程中,可用轻质木棒或硬橡胶棒轻轻敲打筛盖,以防吸附;(3)停机后观察筛余物,如出现颗粒成球、粘筛或有细颗粒沉积在筛框边缘,用毛刷将细颗粒轻轻刷开,将定时开关固定在手动位置,再筛析1min-3min直至筛分彻底为止将筛网内的筛余物收集并称量,准确至0.01g。

7.水泥密度——李氏瓶法

原理:将一定量的水泥倒入装有足够量液体介质的李氏瓶内,并使液体介质充分地浸透水泥颗粒。根据阿基米德定律,水泥的体积等于它所排开的液体体积,从而算出水泥单位体积的质量即为密度。液体介质采用无水煤油或不与水泥发生反应的其他液体。

注意事项:(1)每次读数前应在恒温水槽中静置至少30min(每次读数时恒温水槽温度差≤0.2℃);(2)装入水泥后应反复摇动(亦可用超声波震动器或磁力搅拌)至没有气泡排出。

8.水泥比表面积—勃氏法

原理:根据一定量的空气通过具有一定空隙率和固定厚度的水泥层时,所受阻力不同而引起流速的变化来测定水泥的比表面积。在一定空隙率的水泥层中,孔隙的大小和数量是颗粒尺寸的函数,同时也决定了通过料层对气流速度。

试验步骤:测定水泥密度——漏气检查——空隙率的确定——试料层体积的测定——确定试样量m=ρV(1-ε)——试料层制备——透气试验(记录液面从第一条刻度线到第二条刻度线所需的时间)——计算及结果处理。

空隙率的确定:规定了P·I、P·II型水泥空隙率选用0.±0.,其他水泥或粉末空隙率选用0.±0.。




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