建筑材料水泥试验报告.docx

建筑材料水泥试验报告1. 实验目的1.1. 掌握水泥各种技术性质定义 .通过试验进一理解水灰比、掺和料对水泥强度的影响。1.2. 学会操作水泥强度和与外加剂相容性的实验方法。1.3. 了解水泥安定性、凝结时间的测试方法。2. 实验内容2.1. 水泥与外加剂相容性实验1.实验原理相容性的概念：对于混凝土外加剂与水泥适应性的定义，普遍认为：依据混凝土外加剂应用技术规范，将经过检验符合标准的某种外加剂掺入按规定可以使用该品种外加剂的水泥中，用该水泥所配制的混凝土或砂浆若能够产生应有的效果，就认为该水泥与这种外加剂是适应的；相反，如果不能产生应有的效果，则该水泥与这种外加剂不适应。选用PO42.5水泥300g，水87g（水灰比相同），减水剂掺量不同，分别测定水泥净浆流动度(mm)。画出减水剂掺量与净浆流动度之间的关系曲线并进行分析。2.主要设备水泥净浆搅拌机、水平玻璃板、湿布、截锥圆模、电子称、钢尺等。3.实验步骤我们组负责的是减水剂掺量1.8%的水泥的净浆流动度：(1)将截锥圆模置于水平玻璃板上，先用湿布擦拭截锥圆模内壁和玻璃板，然后将湿布覆盖它们的上方。(2)称量300g水泥，倒入用湿布擦拭过的搅拌锅内。(3) 称量5.4g减水剂，加入搅拌锅。然后称量87g水，加入搅拌锅，搅拌3min。(4)将拌好的净浆迅速诸如截锥圆模内，刮平，将截锥圆模按垂直方向迅速提起，30s以后量取相互垂直的两直径，并去它们的平均值作为次胶凝材料净浆的流动度。其它减水剂掺量的实验步骤类似。2.2. 水泥胶砂强度实验1.实验原理选用PO42.5水泥，改变水灰比和粉煤灰的掺量。测定不同龄期的抗压、抗折强度，并对其结果进行分析。其重量比为：水泥:标准砂=1:3。水灰比分别为：0.45、0.50、0.55。粉煤灰掺量（内掺）：10%、20%。水泥用量450g，标准砂用量1350g。2.实验仪器电子称、搅拌机、伸臂式胶砂振动台、可拆卸的三联模、水泥电动抗折实验机、压力实验机和抗压夹具等。3.实验步骤我们组负责的是10%、28天水泥胶砂强度的测量。胶砂的制备：(1)分别称量粉煤灰45g，水泥405g，标准砂1350g，水225g。(2)把水加入搅拌锅，加入水泥与粉煤灰，把锅放在固定架上，上升至固定位置。然后立即开动机器，低速搅拌30s后，在第二个30s开始的同时均匀的将砂子加入。随后等待搅拌机搅拌完毕。(3)胶砂制备后应立即成型。将试模擦拭干净，模板四周与底座的接触面上涂上黄油，并紧密装配防止漏浆。试模的内壁要均匀地涂刷一薄层机油，以方便后期的拆模。然后将试模级模套固定在振实台上，用一个适当的勺子从搅拌锅内去胶砂，并分两层装入试模。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，沿每个牧草来回一次将料层播平，振实60次。再装入第二层胶砂，用小播料器播平，再振实60次。振实完毕后取下试模，用一直尺以近似90的角度架在试模的一端，沿试模长度方向以横向锯割动作向另一端移动，将超过试模部分的胶砂刮去，并用同一直尺以近乎水平的角度将试体表面抹平。在试模上用纸条标明试件编号。试件养护：(4)将成型好的试件连模放入标准养护箱内养护，在温度为201 ，相对湿度大于90%的条件下养护24h。(5)将试件从养护箱内取出，用防水墨汁编号。拆模时注意不要损伤试件。(6)作好标记的试件应立即水平或竖直放入水槽中养护，保持水温为201 ，试件之间要留有间隙，以让水与试件的六个面接触。养护期间试件之间间隔或试件上表面的水深不得小于5mm，养护至规定龄期（我们组为28d）。水泥胶砂抗折强度的测定：(7)到达龄期后，从水中取出一组三条试件，擦去试件表面沉积物，用湿布覆盖至实验时为止。(8)清洁抗折实验夹具的支撑圆柱表面粘着的杂物。将试件放入抗折夹具内，使试件侧面与圆柱接触，试件长轴垂直于支撑圆柱。(9)调节抗折实验机零点与平衡，开动机器进行加荷，知道试件折断，记录破坏荷载Ff(N)。保持两个半截棱柱处于潮湿状态直至对它们进行抗压实验。(10)按下式计算抗折强度Rf（精确至0.1MPa）Rf=32FfLb3式中，Ff为折断时施加于棱柱体中部的荷载，单位为N，L为支撑圆柱中心距，L=100mm；b为棱柱正方形截面的边长，b=400mm。抗折强度的结果取三块试件的平均值，当三个强度值中有超出平均值10%时，应剔除后取平均值作为抗折强度实验结果。水泥胶砂抗压强度的测定：(11)抗折实验后的六个半棱柱体应立即进行抗压强度实验。实验在压力实验机上用抗压夹具进行。清除试件受压面与加压板间的碎渣，以试件的侧面作受压面，并将夹具置于压力机压板中央。棱柱体露在压板外的部分约10mm。(12)开动实验机均匀施加荷载直至破坏，记录破坏荷载Fc(N)与抗压强度Rc(精确至0.1MPa)。以一组三个棱柱体上得到的六个抗压强度值的算术平均值作为抗压强度的实验结果。如果六个测定值中有一个超过六个平均值的10%时，应剔除这个结果，而以剩下的五个测量值的平均值作为抗压强度实验结果。如果五个测定值中再有超过它们的平均值的10%时，此组结果作废。各组水泥胶砂强度配比：序号 水泥(g)粉煤灰(g)砂(g)水灰比水(g)试件(mm)测定龄期1450 013500.55247.540401607d、28d2450 013500.50225.040401607d、28d3450 013500.45202.540401607d、28d4405 4513500.50225.040401607d、28d5360 9013500.50225.040401607d、28d2.3. 水泥标准稠度用水量、水泥安定性、凝结时间实验（演示）国家标准GB/T1346-2001eqv ISO9597：1989中，对这三种测量都有明确而又详细的规定。测量水泥标准稠度用水量时，应先拌制水泥净浆。用水泥净浆搅拌机搅拌，搅拌锅和搅拌叶片先用湿布擦过，先将拌和水倒入搅拌锅内，然后在5s10s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6mm1mm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。安定性是水泥硬化后体积变化的均匀性，体积的不均匀变化引起膨胀、裂缝或翘曲等现象。安定性实验可采用试饼法或雷氏法，当实验结果有争议时以雷氏法为准。用雷氏夹法检验时，以测量沸煮后的雷氏夹试模的二指针尖端间的距离的增加值来判断安定性是否合格，如果增加值不大于5.0mm，则称为水泥体积安定性合格。测量水泥凝结时间时，要先进行试件的制备：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，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1s2s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4mm1mm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。测定时应注意，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。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定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受振。3. 实验结果及分析3.1. 水泥与外加剂相容性实验测量的数据处理如下：减水剂掺量（%）00.40.60.81.01.21.41.61.8试验结果（mm）42125154240247238250276262水泥减水剂掺量与净浆流动度之间的关系曲线从图线中可知，减水剂测掺量对水泥净浆流动度的影响十分显著，而且在减水剂掺量较小时，随着减水剂掺量百分比的增加，水泥净浆流动度呈现增大的趋势。达到某值后，净浆流动度随减水剂掺量增大而变化的趋势将会减小很多，呈现稳定在一定范围内的趋势。此时，称达到减水剂的饱和点。结合图线来说，在减水剂掺量小于0.8%时，增大速率很快，当达到0.8%时净浆流动度的增大趋势开始变的不是那么明显，呈现起伏状。在减水剂掺量达到1.6%时，净浆流动度达到最大，此后减小。因此，该减水剂的饱和点在1.6%附近的位置。而从理论上分析，达到减水剂饱和点之后，水泥净浆扩展度将会基本不变。而当减水剂掺量达到1.8%时，水泥净浆扩展度反而有了一定的减小。这应该是实验误差造成的。造成误差的可能有如下几点：玻璃板未用湿布擦拭、提起截锥圆模时速度不够快或者未沿着竖直方向提起。3.2. 水泥胶砂强度实验经全班同学共同测量、分享，得到如下测量数据：序号水泥(g)粉煤灰(g)砂(g)水灰比水(g)试件(mm)测定龄期抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)1450013500.55247.540401607d6.023.728d5.348.52450013500.50225.040401607d6.531.628d8.343.33450013500.45202.540401607d6.532.828d9.355.444054513500.50225.040401607d6.429.628d8.344.653609013500.50225.040401607d5.522.828d8.238.3（注：网络学堂上所传的数据中，有些数据有两组，但选择数据时只选择了其中一组。）7d、28d时水灰比与强度关系曲线：由图线可知，未掺入粉煤灰的水泥胶砂，随着水灰比的增大，其强度（抗折强度、抗压强度）呈现减小的趋势。硬化水泥浆体的强度主要来源于水化物间的范德华引力两固体表面之间的粘附力都可以归因为这类物理键。粘附作用大小取决其表面积大小及性质。由于水泥水化生成物中，主要是CSH、水化硫铝酸钙的微小结晶拥有巨大的表面积，因此范德华力虽然量级很小，但巨大的表面积上产生的粘附力作用之和就很可观了，它们彼此粘结牢固。多孔材料通常孔隙率越大强度就越低。水灰比增大时，孔隙率随之增大，因此水泥胶砂强度会降低。另外，可以从1918年Abrams总结的混凝土与水灰比间的反比关系式：看出，水灰比增大时，混凝土的强度降低。而混凝土的强度与水泥胶砂强度有很大程度的相关性，也可由此得出图线所表示的规律。总的来说，水泥胶砂的强度由其孔隙率所控制，水灰比的改变会影响其孔隙率，因此水灰比是决定水泥胶砂强度的很重要的因素。然而，实验中水灰比为0.5的水泥胶砂28d时抗压强度最低，不符合分析所得规律。可能是由振捣、试块养护等过程中操作不符合规定等原因造成的。7d、28d时粉煤灰掺量与强度关系曲线：由曲线可知，在水灰比相同时，粉煤灰掺量从0增大到20%的过程中，水泥胶凝强度呈现减小的趋势。7d的时候这样的趋势更明显，28d时差别比7d时要小。粉煤灰是煤粉在电厂锅炉中燃烧后剩余的灰分，从烟道排出时经收集所得，是具有火山灰性质的材料。粉煤灰通常含有大量的球形颗粒。粉煤灰本身没有胶凝性，但是以细粉末状态存在时，能够与氢氧化钙和水在常温状态下起化学反应，生成有胶凝性质的产物。这种二次反应生成的产物，与水泥水化时的产物没有什么区别。在相同水胶比（水/胶凝材料）的条件下，掺有矿物掺和料并减少了水泥用量的混凝土，通常早期强度发展要受影响。而且粉煤灰与水泥很合使用时，是与水泥水化时放出的氢氧化钙反应，是二次反应，故7d时粉煤灰掺量对强度的影响要比28d时更大些。4. 实验