水泥物理指标的试验方法【1】
摘 要：水泥是混凝土的重要组成部分之一，其品质的好坏，将直接影响混凝土的质量，进而影响整个工程的质量，如何正确地检验水泥的品质，就成了公路检测试验部门的一个重要任务。
本文分析了水泥标准稠度用水量、水泥凝结时间、水泥安定性等物理指标在试验中容易出现的问题和注意事项。
关键词：水泥;标准稠度用水量;水泥凝结;试验
1 水泥净浆搅拌
水泥净浆搅拌的均匀与否直接影响标准稠度用水量、凝结时间、安定性测定。
水泥净浆搅拌与水泥和水的计量、净浆搅拌机等有关，因此应对电子天平、加水器和净浆搅拌机等仪器设备进行严格控制。
1.1 量水器
规范规定：量水器分度值为0.1mL，精度1%。
读数时以弯月低面为准。
一些试验室对这条规定没有引起足够的重视，直接采用量筒加水，量筒的分度值为1mL，根本无法满足试验精度要求，造成标准稠度用水量的加水误差。
1.2 电子天平
电子天平应满足精度要求，最大量程1000g，感量1g，并定期检定。
水泥复称，避免计量误差。
一些试验室在加水时采用称量的方法，认为电子天平的精度很高，加水量能控制得比较准确，但忽略了环境温度对水的密度的影响，如果采用称量的方法必须进行温度修正
才能确保试验数据的准确性。
1.3 水泥净浆搅拌机
水泥净浆搅拌机应符合JC/T729的要求。
水泥净浆搅拌机的工作程序为：启动搅拌机―低速搅拌120s―停15s―高速搅拌120s停机。
净浆搅拌前，应先用拧干的湿抹布将搅拌锅内壁和搅拌叶片抹湿，但是不能带有明水，并且在重复试验时始终保持同一湿度，这一点是调整加水量的关键，量水器加水再准，如果抹布忽干忽湿，加水量都很难控制。
先将量好的拌和水靠锅口小心倒入锅中，再用加料器在5~10s内小心地将称好的500g水泥加入水中，避免水泥溅出或粘在锅内壁、叶片上形成干灰，影响净浆的标准稠度。
注意试验的顺序为先加水，后加水泥。
在停15s时将锅壁和叶片上的水泥刮入锅中，特别提醒的是操作一定要快，防止刮刀还在锅内没有刮完，搅拌机已开始高速搅拌而引发事故。
2 水泥标准稠度用水量
水泥凝结时间测定是以标准稠度用水量制成的标准稠度净浆装在圆锥试模中来测定的。
标准稠度用水量的确定，对水泥凝结时间、水泥安定性的检验都非常关键。
不同加水量对水泥凝结时间的影响很大，同一水泥用水量愈多，凝结时间愈长，用水量减少，凝结时间会缩短。
因此标准规定凝结时间测定用水量必须满足标准稠度用水量的要求，以确保同一水泥的用水量基本相同。
标准稠度用水量测定有标准法(试杆法)和代用法(试锥法)。
我们一般采用试杆法。
搅拌结束后，立即将搅拌好的水泥净浆装入试模中，要一次装满，并用擦湿的水泥刀从外向内螺旋插捣使其填实，然后拿稳玻璃板连同试模，尽量平端，轻轻振动数次，使浆体内气泡由大变小，再用水泥刀刮平多余的净浆，尽量使刮平面光滑并与试模顶边齐平。
刮平后迅速移至试杆下，使试杆垂直自由下落沉入水泥净浆中，试杆停止下沉或释放试杆30s后记录下沉深度，整个操作过程要在搅拌结束1.5min内完成。
试杆法操作时水量调整的规律难于把握。
操作时应注意以下要点:
(1)测定标准稠度用水量时，应将拌和水一次加入，然后视试杆沉入的情况，根据经验调整水量重新称样另拌一锅，如此重复直至达到试杆下沉深度6mm±1mm，并注意下沉时不要阻挡试杆，更不能碰动维卡仪，避免因操作不规范造成误差。
(2)测定出水泥的标准稠度用水量后，不能直接用该水泥净浆装模来测定凝结时间，应按标准稠度用水量重新拌和一锅净浆来装模测定凝结时间，避免因操作时间过长、标准稠度针下落位置留有空隙而造成误差。
(3)标准稠度用水量的测定要求在拌和结束后1.5min内完成整个测试操作。
如果时间超过1.5min，由于水泥的水化和水分的蒸发，净浆稠度变大，标准用水量会受到很大影响。
因而试验人员正确熟练的操作是关键。
3 水泥凝结时间测定
水泥的凝结时间对工程施工的质量和进度至关重要。
水泥凝结时间过慢，会因水泥浆体或混凝土强度发展缓慢而使脱模时间延长，严重影响工程进度;水泥凝结过快，拌制的水泥浆体和混凝土来不及输送和浇注就失去了流动性或可塑性，使浇捣不能顺利进行，甚至会
在浇捣过程中破坏已不具备触变性的浆体结构，导致混凝土的性能和整个工程质量的降低。
所以水泥凝结时间的测定显得尤为重要。
应从以下几个方面进行控制：
3.1 做好温、湿度的控制
水泥的凝结时间受环境温度和湿度影响很大，只有在规定的温度、湿度条件下，水泥凝结时间的测定才具有复演性和可比性。
GB/T 1346-2001规定，试验室温度为20±2℃，相对湿度大于50%，养护箱温度20±1℃，相对湿度大于90%，而且规定水泥试样、拌和水、仪器和用具的温度应与试验室内室温一致。
因为养护箱内试验温度越高，水泥水化速度越快，凝结时间越短;湿度过小，水泥浆体水分蒸发加快，凝结时间缩短。
3.2 试验前做好仪器检查
凝结时间测定的主要仪器是维卡仪。
要保证维卡仪的金属棒自由顺畅地滑动，调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点，初凝时间测定时维卡仪调整至试针接触玻璃板时指针对准零点。
同一时间测定多个试样时，各圆模的玻璃底板厚度要相同，避免厚度不一致影响零点的
调整，造成试验数据的混淆。
有些试验人员调整试杆接触试模顶边时指针对准零点，这种做法是错误的，因为在试样刮平过程中，试样与试模顶边不一定在同一个水平面上，造成试验误差。
3.3 凝结时间测定
在测定凝结时间时，首先要检查试针是否弯曲或表面是否锈蚀，弯曲或锈蚀的试针会使自由下落的阻力增大，产生初凝时间提前的假象。
初凝时间测定在开始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。
试针下落的位置应距圆模内壁10mm以外的圆模中心，落点最好在距圆模内壁10～20mm的环状带上，应避免针孔之间的位置过于接近、密集。
每测一次要用湿布抹干净试针。
注意从水泥全部加入水中后30min时开始第一次测定，快要初凝时每隔5min测试一次。
当试针下沉到距底板4±lmm时重复测试，两次结论一样达到初凝;标准要求在初凝时间到达时，应及时将圆模翻转进行终凝时间的测定，在翻转过程中要注意操作技巧，先用一块玻璃板放在试模上面，连同玻璃板一起翻转过来后，沿着水泥方向均匀用力抽出原来的玻璃板，小心不要损坏试体。
终凝用安装了一个环形附件的终凝针测试，每次测定前要确认环形附件的透气孔无堵塞，环形圈与试针之间的凹槽无水泥浆。
临近终凝时每隔15min测试一次，当试针沉入试体0.5mm，即环形开始不能在试体上留下痕迹时重复测试，两次结论一样时达到终凝。
测试初凝和终凝时间的操作要注意试针突然放松的力度要巧而适宜，既能使试针垂直自由地沉入水泥净浆，又要避免维卡仪晃动。
4 水泥体积安定性
水泥体积安定性，是评定水泥质量的重要指标之一，也是保证水泥制品、混凝土质量的必要条件。
安定性不良的水泥会使水泥硬化体膨胀开裂、强度降低、甚至引起严重工程事故。
水泥安定性测定有试饼法(代用法)和雷氏法(标准法)，有争议时雷氏夹法为标准。
我们一般采用雷氏夹法。
操作中应注意以下几点：
(1)由于雷氏夹较小，在装浆和用小刀插捣时，雷氏夹很容易倾斜，底面浆体容易漏出，有些试验人员为了抓牢雷氏夹，紧紧捏着试针，使得雷氏夹的体积减少，结果试样在养护24h后，很容易从雷氏夹内脱落下来，无法测定。
还有一种情况是:插捣用的小刀过宽，向下插捣时会撑开雷氏夹，向上拔出时又会带出一些水泥浆，不容易密实，也影响到测试结果的准确性。
所以小刀宽度一般不要大于10mm。
(2)沸煮 调整沸煮箱内的水位，保持在整个沸煮过程中没过试件。
雷氏夹脱去玻璃板取下试件，先测量雷氏夹指针尖端的距离A,精确到0.5mm，把试件放入沸煮箱内的支撑板上，指针朝上，试件之间互不交叉，然后在30min±5 min内加热至沸，并恒沸3h±5 min，中途不得添补试验用水，避免因温度高而出现的烫伤情况发生。
(3)结果判别 沸煮结束后，取出试件，测量雷氏夹指针尖端的距离C，精确到0.5mm，标准规定：当两个试件煮后增加距离(C-A)的平均值不大于5.0mm时，认定水泥安定性合格，当两个试件的(C-A)值相差超过4.0mm时，应用同一水泥立即重做一次试验，再如此，则认为该水泥的安定性不合格。
5 结束语
本文通过对水泥净浆搅拌、标准稠度用水量确定、水泥凝结时间测定、水泥安定性测定等试验环节的阐述，重点论述了试验操作过程中的注意事项、试验环境、仪器设备等因素的`影响，并对如何提高水泥试验能力提出建议。
参考文献
[1]JTG E30-2005，公路工程水泥及水泥混凝土试验规程.
[2]JC/T 727-1996，水泥物理检验仪器净浆标准稠度与凝结时间测定仪.
[3]JC/T 729-1996，水泥物理检验仪器水泥净浆搅拌机.
[4]孙忠义，王建华.公路工程试验工程师手册[M].北京：人民交通出版社，2009.
通用硅酸盐水泥物理指标及其试验方法【2】
摘要:介绍了通用硅酸盐水泥物理指标及试验方法。
关键词:凝结时间;安定性;强度;细度
通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。
普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。
矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水水泥的强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。
通用硅酸盐水泥技术要求包括化学指标和物理指标。
化学指标包括不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子。
物理指标包括:凝结时间、安定性、强度、细度。
1凝结时间
硅酸盐水泥初凝时间不及小于45min,终凝时间不大于390min。
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝时间不小于45min,终凝时间不大于600min。
初凝时间的测定,水泥净浆的拌制:用水泥�浆搅拌机搅拌,搅拌机和搅拌叶片先用湿布擦过,将拌合水倒入搅拌锅内,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�出;拌合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。
拌合结束后,立即将拌制好的水泥净浆装入已置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,使试杆垂直自由的沉入水泥净浆中。
在试杆停止深入或释放试杆30s时记录试杆至底板之间的距离,升起试杆后,立即擦净;整个操作应该在搅拌后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。
其拌合水量为该水泥的标准稠度用水量,按水泥质量的百分比计。
以标准稠度用水量制成标准稠度净浆一次装满试模,振动数次刮平,放入湿气养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定,维卡仪试针与水泥净浆表面接触,拧紧螺丝1s-2s后,突然放松,或观察试针停止下沉30s时指针的读数。
临近初凝时每隔5min测定一次。
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。
终凝时间的测定:直径大端向上,再放入湿气养护箱中继续养护,临近终凝时间每隔15min测定一次,当试针沉入试体0.5mm时,既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终凝时间,用“min”表示。
2安定性
每个试样需成型两个试件,每个雷试夹需配备质量约75-85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层油。
将雷氏夹放在已稍擦油的玻璃板上,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24h±2h。
调整好沸煮箱的水位,使能保证在整个沸煮过程中都能超过试件,不需中途添补试验用水,同时又能保证在30min±5min内升至沸腾。
脱去玻璃板取下试件,先测量雷氏夹尖端间的距离(A),精确至0.5mm,将试件放入沸煮箱水中试件架上,在30min±5min内加热至沸并恒沸180min±5min。
沸煮结束后,放掉水冷却至室温。
测量雷氏夹指针尖端的距离(C),准确至0.5mm,当(C-A)的平均值不大于5.0min时,即认为该水泥安定性合格,当两个试件(C-A)相差超过4.0mm时,应用同一样品立即重做一次试验。
再如此,则认为该水泥安定性不合格。
3强度
试体成型试验室的温度应保持在20℃±2℃,相对温度应不低于50%。
试体带模养护的养护箱或雾室温度应保持在20℃±1℃,相对温度应不低于90%。
试体养护池水温度应在20℃±1℃范围内。
水泥450g±2g,标准砂1350g±5g,水土保持225ml±1ml。
把水加入锅里,再加入水泥,把锅放在行星式水泥胶砂搅拌机的固定架上,上升至固定位置。
立即开动机器,低速搅拌30s后,在第二个30s开始的同时均匀的将砂子加入。
高速再拌30s。
停90s,再高速搅拌60s。
胶砂制备后立即成型。
将空试模和模套固定在振实台上,将砂分两层装入试模,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。
放入雾室或湿箱的水平架子上养护。
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。
24h±15min,48h±30min,72h±45min,7d±2h,>28d±8h。
4细度
硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示,其比表面积不小于300m�2/kg;矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水水泥的细度以筛余表示,其80um方孔筛筛余不大于10%或45um方孔筛筛余不大于30%.试验前所用试验筛应保持清洁,负压筛和手工筛应保持干燥。
负压筛析法:试验时,80um筛析试验称取试样25g,45um筛析试验称取试样10g。
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4000Pa―6000Pa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,在此期间,如有试样附着在筛盖上,可轻轻敲击筛盖使试样落下。
筛毕,用天平称量全部筛余物。
对其它粉状物料、或采用45-80以外规格方孔筛进行筛析试验时,应指明筛子的规格、称样量、筛析时间等相关参数。
试验筛必须经常保持洁净,筛孔畅通,使用10次后要进行清洗。
金属框筛、铜丝网筛清洗时应用专门的清洗剂,不可用弱酸浸泡。