水泥和水泥混凝土试验检测技术

水泥和水泥混凝土试验检测技术

一．常用水泥品种 名称 硅酸盐水泥 Ⅰ型 代号 主要成分 P.Ⅰ Ⅱ型 P.Ⅱ 普通硅酸盐水泥 P.O 矿渣硅酸盐水火山灰质硅酸盐水粉煤灰硅酸水泥 泥 P.S 泥 P.P P.F 硅酸盐硅酸盐熟料，硅酸盐熟料，掺硅酸盐熟料，掺硅酸盐熟料，掺加硅酸盐熟料，掺加熟料，不掺加≤5%石灰加6%～15%混合加20%～70%粒20%～50%火山灰质20%～40%粉煤灰、加混合村 石或粒化矿渣、石膏 3.00~3.15 1000~1600 快 高 高 好 差 较好 3.00~3.15 1000`1600 较快 较高 高 好 较差 较好 2.80`3.10 1000~1200 慢 低 低 差 好 较大 差 2.80`3.10 900~1000 慢 低 低 差 较差 较大 较好 2.80~3.10 900~1000 慢 低 低 差 较差 较小 较好 材料、石膏 化矿渣、石膏 混合材、石膏 石膏 密度（g/cm3） 堆积密度（g/cm3） 特性 硬化 早期强度 水化热 抗冻性 耐热性 干缩性 抗渗性 石膏作用：在水泥熟料中加入石膏是用来调节水泥的凝结速度，使水泥水化速度的快慢适应实际使用的需要，是水泥组成中必不可少的缓凝剂。但石膏用量过多会造成水泥在水化过程中体积上的不安定现象。 掺加混合料的作用：在增加水泥产量降低生产成本的同时，用来改善水泥的品质，如提高水泥的强度、降低水化热、提高产量等。 特点 高强混凝土。 可应用于任何地上工同左。适用于地适用于地下或水中干缩性小，抗裂性程，施工时加强养护，下或水中工程否则强度会过早停止（经受高水低温下不宜使用。 适用于大体积砼 工程，不宜用于受好。但泌水较快，冻部位。水化热低，易引起失水裂缝，早期加强养护。 土。 发展，产生干缩裂缝。压）。水化热低，用于大体积混凝

硅酸盐水泥主要矿物组成与特性

矿物组成 与水反应速度 水化热 对强度作用 早期 后期 硅酸三钙C3S 中 中 良 良 中 中 硅酸二钙C2S 慢 低 差 优 良 小 铝酸三钙C3A 快 高 良 中 差 大 铁铝酸四钙CFA 中 中 良 中 优 小 耐化学侵蚀 干缩性

水泥的生产工艺：生产水泥的原材料主要是石灰质原料<如石灰石、

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白云石等)和粘土质原料(如粘土、黄土等)，前者主要为水泥提供CaO，而后者主要为水泥提供siO2、A12O3和Fe2O3等氧化物。将原料按一定的比例掺配，混合磨细，在水泥生产窑中经1450度的高温煅烧，形成以硅酸钙为主要成分的水泥熟料。然后在熟料中加入3％左右的石膏(或其他棍合料)再加工磨细，就得到硅酸盐水泥。

二、水泥的技术性质

（1）细度及其影响：的大小反映了水泥颗粒粗细程度或本泥的分散程度，它对水泥的水化速度、需水量、和易性、放热速率和强度的形成都有一定的影响。水泥的水化、硬化过程都是从水泥颗粒的表面开始的，水泥的颗粒愈细，水泥与水发生反应的表面积愈大，水化反应和凝结速度就愈快，早期强度就愈高，因此,水泥颗粒达到较高的细度是确保水泥品质的基本要求。但随着水泥细度的提高，需水量随之增加，水泥水化过程中产生的收缩变形明显加大，且不易长期存放。同时，提高水泥细度必定加大粉磨投入，增加成本。因此，水泥细度应控制在合理范围。

水泥细度测定常采用的方法是筛析法，它以80gan标准水泥筛上存留量的多少来表示细度，操作方法又分为水筛法和负压筛法，当两种不同筛析方式所得的试验结果有争议时，以负压筛法为准。另一种测定方法是比表面积法，它以单位质量水泥材料表面积的大小来表示细度。

（2）标准稠度：水泥标准稠度是指水泥净浆对标准试杆沉入时所产生的阻力达到规定状态所具有的水和水泥用量百分率。在水泥凝结时间、安定性检测试验中所用的水和水泥的拌和物必须是标准稠度水泥净浆。

水泥标准稠度测定方法试杆法（标准法）和试锥法（代用法）：试杆法是让标准试杆沉人净浆．当试杆沉人的距离正好离底板6±1mm时的水泥浆就是标准稠度净浆，此时的拌和用水量为水泥标准稠度用水量；试锥法是以水泥净浆稠度仪的试锥沉人深度正好为28±2mm的水泥浆为标准稠度净浆，此时的拌和水量即为标准稠度用水量。

(3)凝结时间：初凝时间是指从水泥全部加入水中到水泥浆开始失去塑性所需的时间；终凝时间是指从水泥全部加入水中到完全失去塑性所需的时间。初凝时间太短，不利于整个混凝土施工工序的正常进行；但终凝时间过长，又不利于混凝土结构的形成、模具的周转，以及影响到养护周期时间的长短。

(4)安定性：安定性是表示水泥浆体硬化后是否发生不均匀性体积变化的指标。但如果水泥产生不均匀变形或在水泥硬化后变凝土构件产生变形、膨胀，严重时造成开裂，从而影响混凝土的质量，此时这种／J安定的水泥。水泥安定性丕良是由于水泥中某些有害成分造成的，如掺加石膏时带入的三氧化硫，水泥煅烧时残存的游离氧化镁或游离氧化钙等。这些成分在水泥浆体硬化过程和硬化后会继续与水或周围的介质发生反应，而后形成的产物体积增大，引起水泥石内部的不均匀体积变化。当这种变化形成的应力超出水泥结构所能承受的极限时，将会给整个结构造成极为不利的影响，严重时引起结构的破坏。检测方法采用雷氏夹法(标准法)和试饼法(代用法)，以雷氏夹法为准。目前采用的安定性检测方法只是针对游离GaO的影响，未涉及氧化镁和石膏造成的安定性问题。

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2．力学性质 (1)强度：水泥强度包括抗压强度和抗折强度两个方面，强度除了与水泥自身熟料矿物组成和细度有关外，还与水和水泥用量之比(水灰比)、试件制作方法、养护条件和时间密切相关。(2)强度等级：水泥的强度等级是根据规定龄期测定的抗压强度和抗折强度来划分的。硅酸盐水泥42.5~62.5R，普通硅酸盐水泥32.5~52.5R。

3．化学性质：(1)有害成分：水泥中游离氧化镁、三氧化硫或碱含量过高时，会对水泥的性能产生诸如体积安定性不良或碱一集料反应等不利影响，必须限定这些有害成分的含量在一定的范围之内。(2)不溶物：水泥中的不溶物来自原料中的粘土和氧化硅，由于煅烧不良、化学反应不充分而未能形成熟料矿物，这些物质的存在将影响水泥的有效成分含量。(3)烧失量：水泥煅烧不佳或受潮都会使水泥在规定温度加热时增加质量损失，表明水泥的品质受到不利因素的影响。

三、技术标准及试验步骤：废品及不合格品：凡游离氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项指标不符合相关规定的水泥，均判定为废品水泥，严禁在工程中使用。凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中任一项指标不符合规定，或混合料掺入量超过最大限量和强度低于商品强度等级指标时，判为不合格品。当水泥馐标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂标号不全的也属于不合格品。

1、水泥细度负压筛法试验步骤：(1)正式筛析试验前，先通过接通电源打开仪器，检查仪器是否能够达到4000-6000Pa负压压力。如低于4000Pa时，应先清理吸尘器中的水泥积存物，以保证达到负压要求。(2)称取已过0.9mm筛的水泥试样25g，记作m0倒在负压筛上，扣上筛盖并放到筛座上。开动负压筛析仪，持续过筛2min。如筛析过程中看到有水泥附着在筛盖上，可通过敲击使试样落下。(3)筛析结束后，用天平称取筛中的筛余物，记作m1。用筛余物的多少表示水泥的细度。(m1/ m0)*100%

2．水筛法试验步骤：(1)称取水泥试样50g，记作mo，倒入0.080mm标准筛中。先用水冲刷，将大部分水泥冲洗过筛，然后再将水筛安放在水筛架上，用喷头连续冲洗3min。(2)冲洗结束后，取下标准筛，用少量水把筛上的筛余物冲到蒸发器皿中，在水泥颗粒全部沉淀后，倾倒出上部的清水，放入烘箱烘干，称出筛上的筛余物，记作m1。(m1/ m0)*100%

3．水泥标准稠度用水量的测定

标准法——维卡仪法：(1)水泥净浆的制备：先将搅拌锅和搅拌叶片用湿布湿润，倒入拌和用水。然后称取500g待测水泥，在规定的5—l0s中加入到锅内，小心防止有水或水泥溅出。将拌和锅安置在搅拌设备上，启动搅拌机，按照规定设置的搅拌方式搅拌(搅拌方式是低速搅拌120s，停150s，再高速搅拌120s)。2)完成搅拌后，随即将拌制好的水泥净浆装填到放在玻璃板上的圆台形试模中，用小刀插捣，并轻轻震动数次，保证水泥浆装填密实，刮去多余的水泥浆并抹平。(3)立刻将试模移到维卡仪上(注意维卡仪事先调整试杆在接触玻璃板时指针对准零刻度)，调整试杆正好与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝。稍停片刻，突然打开螺丝，使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中，在试杆停止沉人或释放试杆30s时记录试杆距离底板之间的距离。试杆沉入净浆距底板6±lmm时，该水泥

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净浆为标准稠度净浆，此时其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量，以水和水泥质量比的百分率计。如未能实现上述试验结果应调整加水量重新试验，直至达到规定的试验结果。每次测试后升起试杆，要立即擦净试秆上的水泥浆。

方法二：代用法——试锥法

(1)水泥净浆拌制方法与标准方法相同，但该代用法水量多少可通过调整用水量法或固定用水量法两种方式来确定。 (2)在采用调整用水量法时，水泥仍称取500g，可根据经验先确定一个初步的拌制水泥净浆所需的水量。按标准方法拌好之后，立即将水泥浆装入锥模中，用小刀插捣，并轻轻震动数次，保证水泥浆装填密实，刮去多余的水泥浆，抹平。随即将试锥模固定在稠度仪相应位置上，调整试锥的锥尖正好与净浆表面接触，拧紧固定螺丝。稍过片刻，突然放松螺丝，让试锥垂直自由地沉入水泥净浆中。当试锥停止下沉或释放试锥30s时，记录试锥下沉深度(mm)，整个操作应在搅拌结束后1.5min内完成。以试锥下沉深度为28mm±2mm时的净浆为标准稠度净浆，此时其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量，如不符合，重做。

(3)采用固定用水量方法时，水泥用量不变，仍是500g。而拌和用水量固定采用142.5mL。按上述调整用水量法操作步骤测定之后，根据试锥下沉深度S(mm)按下式计算得到标准稠度用水量P(％)。P=33．4-0.185S。 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，以调整用水量法的结果为准。当采用固定用水量法测得的试锥下沉深度仅为13mm时，此时只能采用调整用水量法，而不能采用固定用水量法以计算的方式求得结果。 (4)试模放置在玻璃板上的时候，事先在玻璃上抹上一层黄抽等类似材料，防止水泥粘在玻璃上不好清除。 (5)当水泥全部加入搅拌锅时，应记录下这一时刻所对应的时间，以备随后的凝结时间测定试验之用。

4．水泥凝结时间的测定：试验目的：通过测定水泥从加水时刻起，到水泥开始失去塑性和完全失去塑性产生凝固所需要的时间，以此掌握水泥使用时的适宜施工过程。3．步骤：(1)以标准稠度时的水泥净浆为测定凝结时间的材料，将该净浆装满圆台形的试模，插捣、振实、刮平，立即放人湿气养护箱中。记录净浆搅拌时水泥全部加到水中的时刻，作为测定凝结时间的起始时间。(2)首先进行韧疑时间的测定。待测试样在养护箱中养护至距起始时间30min时，进行第一次测定。将试样从养护箱中取出，放在已更换了初凝用试针的标准维卡仪下，调整试针与水泥净浆的表面刚好接触。拧紧螺丝，稍停片刻，突然打开，使试针垂直自由地沉入水泥净浆中。观察试针停止下沉或释放试针30s时试针的读数，当试针下沉至距底板4mm±1时，表征水泥达到初凝状态。由起始时间到初凝状态出现所经历的时间定义为初凝时间，用\表示。如未达到规定下沉状态，则继续养护，再次测定，直至测试结果呈现规定的状态。(3)接着继续进行终凝时间的测定。先将装有水泥试样的圆台形试模从玻璃板上取下，翻转，直径大端朝上、小端朝下地放在玻璃扳上，然后将试样放入养护箱中继续养护。在接近终凝时间时，每隔15min测定一次，

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直到终凝试针沉入水泥试件表面0.5mm时，即只有试针在水泥表面留下痕迹，而不出现环形附件的圆环痕迹时，表征水泥达到终凝状态，由起始时间到出现规定状态所经历的时间定义为终凝时间，用min表示。4．注意问题： (1)掌握好两种凝结时间可能出现的时刻，在接近初凝或终凝时，要缩短两次测定的间隔，以免错过“真实”时刻。(2)达到凝结时间时，要立即重复测定一次，只有当两次测定结果都表示达到初凝或终凝状态时，才可认定。(3)为防止试针撞弯，在最初进行初凝时间测定时，要轻轻扶持金属杆，使试针缓缓下降，但晨后结果要以自由下落为准。(4)每次测定要避免试针落在同一针孔位置，并避开试模内壁至少lOmm。测定间隔要保证试样在养护箱中等待。四、水泥安定性试验:目的:现行试验可检测游离的CaO对水泥在水化凝固过程中是否造成过量的体积上的变化，以判断水泥体积安定性是否合格。步骤：

方法一：雷氏夹法(标准法)：(1)按标准稠度用水量确定的方法和结果拌和水泥净浆。(2)将事先校准的雷氏夹放在涂有一薄层黄油的玻璃板上，将制备好的标准稠度水泥净浆填在雷氏夹的试模里，并用小抹刀插捣多次，确保密实，然后抹平。每个水泥样品至少制备两个试样，再盖上一块涂油的玻璃板，放入养护箱中养护24h±2h。(3)沸煮试验前，首先调整好箱内水位，要求在整个沸煮过程中箱里的水始终能够没过试件，不可中途补水，同时要保证水在30±5min内开始沸腾。(4)从养护箱中取出雷氏夹，去掉玻璃板，先测量雷氏夹指针尖端的距离(记作A)，精确到0.5nmi(下同)，随后将试件放人沸煮箱中的试件架上．要求指针朝上，然后开始加热，使箱中的

水在30 min内沸腾，并恒沸180±5min。(5)沸煮结束后，立即放掉箱中的热水，打开箱盖，待冷却至室温，取出试件。测定雷氏夹指针尖端的距离(记作c)。当两个雷氏夹试件煮后指针尖端增加的距离(C--A)的平均值不大于5.0mm时，则认为该水泥安定性合格。当两个试件的C-A值差超过4.0mm时，应采用同一样品再重做一次试验。

方法二：试饼法(代用法): (1)将制备好的水泥标准稠度净浆取出一部分，分成相同两份，先团成球形，放在事先涂有一层黄油的玻璃板上，在桌面上轻轻振动，并通过小刀由外向里的抹动，使水泥浆形成一个直径70~80mm、中心厚约10mm而边缘渐薄的圆形试饼。按上述同样的方式养护24h±2ho (2)从玻璃扳上取下试饼，先观察试饼外观有无缺陷，在无开裂、翘曲等缺陷时，放在沸煮箱的试样架上，然后按上述同样的方法进行沸煮。(3)沸煮结束后，打开箱盖，待冷却至室温，取出试饼进行观察判断,当目测试饼未发现裂缝，且用钢尺测量没有弯曲时，则认为相应水泥安定性合格。注意：1)当雷氏夹法和试饼法试验结果相矛盾时，以雷氏夹法的结果为准。2)在雷氏夹沸煮过程中，要避免雷氏夹指针相互交叉，以免对试验结果造成不必要的影响

5、水泥胶砂强度试验：目的：采用ISO法，通过试验确定水泥的强度等级。试验步骤：(1)胶砂组成：每锅胶砂材料组成为水泥：标准砂：水：450g：1350g：225mL。

(2)胶砂制备：先将水倒人搅拌锅内，再加入水泥，然后将搅拌锅固

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