《水泥质量控制》课程教案-水泥胶砂强度的检验

水泥胶砂强度的检验一、定义水泥试体在单位面积上所能承受的破坏荷载，称为水泥强度。它是水泥最重要的物理力学性能，也是划分水泥质量等级――水泥标号的依据。水泥强度因外力的作用形式不同。通常由抗压强度、抗折强度和抗拉强度三种强度表示。1．抗压强度：水泥试体在压力作用下的强度值。2．抗折强度：水泥试体在承受弯曲时的强度值。3．抗拉强度：水泥试体在拉力作用下的强度值。二、检验意义水泥强度是国家标准规定的主要品质指标之一。检验水泥强度，一方面可以确定水泥的标号，对比水泥质量，合理指导生产；另一方面可根据水泥标号，设计混凝土的组成，合理使用水泥，保证工程质量。因此，检验水泥强度是非常重要的。三、水泥胶砂强度的检验方法（一）仪器1．胶砂搅拌机2．水泥胶砂振实台3．试模及下料漏斗4．抗折试验机和抗折夹具5．抗压试验机和抗压夹具6．刮平刀等（二）试体成型1．成型室内试验条件必须符合国家标准。2．成型前准备好试模，每三条试体，按水泥450g，软练标准砂1350g，水225ml，即灰：砂：水为1：3.0：0.5。3．称好水泥与标准砂，把标准砂放入搅拌机上的砂筒内，量好水量倒入搅拌锅，加入称好的水泥，把搅拌锅放在搅拌机座上，开动机器（自动控制程序），搅拌30s后，加入标准砂，30s内加完，继续搅拌60s,停60s，再快速搅拌60s，停机取出搅拌锅。4．振实台上装好试模，将胶砂分两次装入试模，第一次大刮平铲刮平砂浆，开动机器进行振动60次，停机好，把剩余的胶砂装入试模，用小刮平铲刮平砂浆，再开动机器进行振动60次，停机后，取出试模。5．将试模把柄朝向前方，用直尺在试模上左右移动将高出试模的砂浆刮去、抹平。抹平次数1～2次。6．把抹平的试体编号，一个试模的三条试块应分别编在不同的龄期。（三）养护1．将试模放在养护箱中养护箱中养护24±3h后脱模。2．试体放在水中养护时，试体间应有间隙，不能重叠，水面至少高出试体2cm。养护水每两周更换一次。（四）强度试验1．各龄期试体必须在规定时间内破型。2．试体取出后应用湿毛巾盖好，在破型前擦干。每组试块先做抗折试验，折断后的试体再做抗压试验。3．电动抗折机使用前应调好平衡，抗压试验机使用前应调好零点。§5－2水泥强度计算一、抗折强度1．抗折试验在压力机夹具上进行时的计算公式式中：Rf――抗折强度（Pa）M――在破坏荷载P处产生的最大弯矩W――截面矩量，断面为矩形截面时W=bh2/6P――作用于试体的破坏荷重（N）L――抗折夹具两支撑圆柱的中心距（m）L=0.1mb――试体宽度（m）b＝0.04mh――试体高度（m）h=0.04m上述公式适合于匀质弹性体，而水泥胶砂试体并非如此，因此按这一公式计算的强度并不完全代表水泥胶砂的真实抗折强度，而是近似值。2．用电动抗折试验机试验时的计算公式（采用1：50的双杆电动抗折试验机）式中：Rf――抗折强度（Pa）Q――破坏荷重（N）P――作用于试体的破坏荷重（N）L――抗折夹具两支撑圆柱的中心距（m）L=0.1mb――试体宽度（m）b＝0.04mh――试体高度（m）h=0.04m3．抗折强度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过平均值±10％时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。如不足两个时作废。二、抗压强度1．抗压强度计算公式Re=P/F式中：Re――抗压强度（Pa）P――破坏荷重（N）F――受压面积（m）(长×宽＝0.040m×0.040m)2.抗折试验后的两个断块应立即进行抗压试验，用受压面积为4cm×4cm的抗压夹具进行，以试体侧面为受压面，试体底面紧靠定位销。夹具对准压力机压板中心，加荷速度：2400±200N/S。3．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作为试验结果，当六个测定值中有一个超出平均值±10％时，应剔除后这个结果，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±10％的，则此组结果作废。抗压强度计算公式：Re=(P1+P2+P3+P4+P5+P6)/6F式中：Re――抗压强度（Pa）P1~P6――分别为6块试体抗压破坏荷重（N）三、试验结果的计算各试体的抗折强度记录至0.1MPa，按上述规定计算平均值。计算精确至0.1MPa。各个半棱柱体得到的单个抗压强度结果计算至0.1MPa，按上述规定计算平均值，计算精确至0.1MPa。§5－3实验四水泥强度检验（成型）水泥强度的检验（成型）方法一、水泥胶砂强度检验采用软练法采用水泥和软练标准砂与固定水量用软练法进行成型检验。二、仪器1．水泥胶砂搅拌机2．水泥胶砂振实台3．试模及下料漏斗4．抗折试验机和抗折夹具5．抗压试验机和抗压夹具6．养护箱、养护水槽7．刮平刀、台称等三、实验步骤（一）试体成型1．成型室内条件必须符合国家标准。2．成型前准备好试模，每三条试体，按450g水泥，软练标准砂1350g，即灰砂比为1：3.0，加水量225ml,水灰比为1:0.53．称好水泥与标准砂，把标准砂放入搅拌机上的砂筒内，量好水量倒入搅拌锅内，加入称好的水泥，把搅拌锅放在搅拌机座上，开动机器（自动控制程序），慢速搅拌30s后，加入标准砂，30s内加完，加砂时继续慢速搅拌30s，然后继续中速搅拌60s，停60s，再快速搅拌60s,停机后取出搅拌锅。4．振实台上装好试模，将胶砂分两次装入试模，第一次大刮平铲刮平砂浆，开动机器进行振动60次，停机好，把剩余的胶砂装入试模，用小刮平铲刮平砂浆，再开动机器进行振动60次，停机后，取出试模。5．将试模把柄朝向前方，用直尺在试模上左右移动将高出试模的砂浆刮去、抹平。抹平次数1～2次。6．把抹平的试体编号，一个试模的三条试块应分别编在不同的龄期。（二）养护1．将试模放在养护箱中养护箱中养护24±3h后脱模。2．试体放在水中养护时，试体间应有间隙，不能重叠，水面至少高出试体2cm。养护水每两周更换一次。四、注意事项1．检验前准备好各种仪器和用具；2．检验强度应选用标准仪器设备，并将仪器设备调整到规定的要求；3．严格控制试验条件；4．认真进行试验操作§5－4实验五水泥强度检验（破型）水泥强度的检验（破型）方法一、强度试验（破型）1．各龄期试体必须在规定时间内破型。2．试体取出后应用湿毛巾盖好，在破型前擦干。每组试块先做抗折试验，折断后的试体再做抗压试验。3．电动抗折机使用前应调好平衡，抗压试验机使用前应调好零点。二、试验步骤（一）抗折强度试验1．每龄期取出三条试体先做抗折试验。将试体放入夹具中间，两端和定位板对齐，进行加荷，试块折断后取出应立即进行抗压试验。2．采用电动抗折机试验时，应调节平衡锤使杠杆处于平衡状态再放入试体，调节夹具使杠杆在试体折断时尽可能接近平衡位置，抗折试验加荷速度：50N/S±5N/S。抗折强度精确至0.1MPa。3．抗折强度计算式中：Rf――抗折强度（Pa）Q――破坏荷重（N）P――作用于试体的破坏荷重（N）L――抗折夹具两支撑圆柱的中心距（m）L=0.1mb――试体宽度（m）b＝0.04mh――试体高度（m）h=0.04m抗折强度结果取三块试体抗折强度的平均值并取整数，当三个强度值中有超过平均值±10％时，应剔除后再平均作为抗折强度试验结果。如不足两个时作废。（二）抗压强度试验1．抗折试验后的两个断块应立即进行抗压试验，用受压面积为4cm×4cm的抗压夹具进行，以试体侧面为受压面，试体底面紧靠定位销，夹具对准压力机压板的中心。2．压力机加荷速度控制在2400N/S±200N/s，在接近破坏时更应该严格掌握，破坏荷重记录至0.1MPa。3．抗压强度计算抗压强度计算公式Re=P/F式中：Re――抗压强度（Pa）P――破坏荷重（N）F――受压面积（m）(长×宽＝0.040m×0.040m)2.抗折试验后的两个断块应立即进行抗压试验，用受压面积为4cm×4cm的抗压夹具进行，以试体侧面为受压面，试体底面紧靠定位销，夹具对准压力机压板中心。（三）记录及计算抗折强度抗压强度破型日期月日月日月日月日养护龄期3天28天3天28天测定结果平均值标号抗折强度计算公式：抗压强度计算公式：Re=P/F式中：Re――抗压强度（Pa）P――破坏荷重（N）F――受压面积（m）(长×宽＝0.040m×0.040m)以六个抗压强度的平均值作为抗压强度结果。当六个测定值中有一个超出平均值±10％时，应剔除后这个结果，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±10％的，则此组结果作废。§5－5水泥强度、熟料实际平均标号的计算方法一、水泥实际平均标号的确定水泥实际平均标号，按测得的各龄期抗折、抗压强度的实测值，根据国家水泥标准所规定的各龄期水泥强度指标及有关计算公式计算后确定平均标号。二、水泥强度的计算例题1：某厂生产一批普通水泥，检验各项指标均达到国家标准要求。经检测各龄期强度值如下：3天抗折强度：4.2、4.4、5.1MPa；3天抗压强度：31.2、32.4、36.6、33.0、32.8、31.3KN；28天抗折强度：7.0、7.3、6.9MPa；28天抗压强度：72.7、71.4、74.2、73.3、76.6、72.0KN。分别计算出各龄期强度值和判定这批出厂水泥的平均标号。解：1.计算3天、28天抗折强度值Rf3＝(4.2+4.4+5.1)/3＝4.6(MPa)在验算时，取最大值和最小值做验算，当这两个值都没有超过±10％时，则所有数据合格，当有超过±10％时，剔除超过±10％的数据，重新取五个数据计算，再验算。验算：（4.6－4.2）/4.6＝8.69%＜10％（5.1－4.6）/4.6＝10.87%＞10％（剔出）∴3天抗折强度：（4.2+4.4）/2＝4.3（MPa）Rf28＝(7.0+7.3+6.9)/3＝7.1(MPa)验算：（7.3－7.1）/7.1＝2.82%＜10％（7.1－6.9）/7.1＝2.82%＜10％∴28天抗折强度：7.1(MPa)2.计算3天、28天抗压强度值3天的6个抗压强度值：31.2、32.4、36.6、33.0、32.8、31.3KN。计算是否有超过10％的数值：（31.2＋32.4＋36.6＋33.0＋32.8＋31.3）÷6＝32.9(KN)（32.9－31.2）/32.9＝5.16%<10%（36.6－32.9）/32.9＝11.25%>10%（剔出）因为有一个数值超过平均值10％，所以用五个数值的平均值作为3天抗压强度值。（31.2＋32.4＋33.0＋32.8＋31.3）/5＝32.1(KN)（33.0－31.2）/32.1＝5.16%<10%Re3＝32.1/0.04×0.04＝20.1（MPa）28天的6个抗压强度值：72.7、71.4、74.2、73.3、76.6、72.0KN。计算是否有超过10％的数值：（72.7＋71.4＋74.2＋73.3＋76.6＋72.0）/6=73.4(KN)（73.4－72.7）/73.4＝0.95%<10%（73.4－71.4）/73.4＝2.72%<10%（74.2－73.4）/73.4＝1.09%<10%（73.4－73.3）/73.4＝0.01%<10%（76.6－73.4）/73.4＝4.36%<10%（73.4－72.0）/73.4＝1.91%<10%因为没有数值超过平均值10％的，所以用六个数值的平均值作为28天抗压强度值。Re28＝73.4/0.04×0.04＝45.8(MPa)水泥各龄期强度值：3天28天抗折强度（MPa）4.47.1抗压强度（MPa）20.145.83.查表确定水泥标号（P45表6－5）普通水泥425各龄期强度如下3天28天抗折强度（MPa）3.56.5抗压强度（MPa）16.042.5∵各龄期强度值均大于425相对应的值∴这批出厂水泥的标号可判定为425四、水泥富余标号的控制方法(P112)出厂水泥28天抗压强度控制方法R控≥R标+2.45+tσ式中：R控――出厂水泥28天抗压强度控制的平均值；R标――出厂水泥标号；2.45――出厂水泥的富余标号；t――保证率系数（t=3）σ――上月出厂水泥28天抗压强度的标准偏差，要求σ≤1.62MPa。例题2：某厂生产425矿渣水泥，上月出厂水泥28天抗压强度的标准偏差σ＝2.65MPa，求本月出厂水泥28天抗压强度的控制值是多少？解：R控≥R标+2.45+tσR控＝42.5+2.45+3×2.65＝52.9(MPa)四、熟料实际平均标号的确定(P110)1．熟料强度在硅酸盐水泥425～625号之间熟料强度按硅酸盐水泥强度指标在425～525号间,按表5－3和下式计算熟料实际平均标号。(P111)式中：Rp――熟料某一龄期强度所对应的平均标号；Rd――熟料强度处于两个标号之间时，所对应低的标号；Pd――由表5－3查出的比实测熟料强度低的标号某一龄期强度；Ps――实测熟料某一龄期强度；Pg――由表5－3查出的比实测熟料强度高的标号某一龄期强度；2.熟料强度低于425号熟料强度按普通硅酸盐水泥强度指标在225～325号,按表5－4计算熟料实际平均标号时，在3天与7天抗压强度指标各加1MPa,见表5－4（P111）3.熟料强度高于硅酸盐水泥625号熟料实际平均标号按下式计算：式中：Rp――熟料某一龄期强度所对应的平均标号；Ps――实测熟料某一龄期强度；P625――硅酸盐水泥625标号某一龄期强度；P525――硅酸盐水泥525标号某一龄期强度；R625――硅酸盐水泥625的标号。4.几台窑日、旬、月、季、年度熟料实际平均标号的计算（1）日综合平均标号各窑熟料产量差距在20％以内，其综合平均标号可采用算术平均值计算。各窑熟料产量差距在20％以上，其综合平均标号应采用加权平均方法计算。（2）旬熟料实际平均标号将旬中每日熟料各龄期强度分别相加，除以生