水泥细度检验筛析法.docx

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水泥细度检验筛析法

实验六水泥细度检验——筛析法

水泥细度就是水泥的分散度，

是水泥厂用来作日常检查和控制水泥质量的重要参数。

水

泥细度的检验方法有筛析法、

比表面积测定法、颗粒平均直径与颗粒组成的测定等方法。

筛

析法是最常用的控制水泥或类似粉体细度的方法之一。

一、实验目的

掌握测定硅酸盐水泥经过标准筛进行筛分后的筛余量的方法。

二、实验原理

本实验按照国家标准GB/T1345-2005《水泥细度检验方法筛析法》进行。

用一定孔径

的筛子筛分水泥时，留在筛子上面的较粗颗粒占水泥总量的比例，在一定程度上反映了物料

的粗细程度。

三、实验设备及材料

（一）负压筛法

1、仪器设备

1.喷气嘴；2.微电机；3.控制板开口；4.负压表接口；5.负压源及收尘器接口；6.壳体

图1负压筛筛座示意图

（1）天平：

最小分度值不大于0.01g。

（2）负压筛析仪：

由筛座、负压筛、负压源及收尘器组成。

其中筛座由转速为30±2

r/min的喷气嘴、负压表、控制板、微电机及壳体等构成（见图

1）。

筛析仪负压可调范围为4000～6000Pa。

喷气嘴上口平面与筛网之间距离为2~8mm。

负

压源和收尘器由功率≥600w的工业收尘器和小型旋风收尘筒组成或用其他具有相当功能的

设备组成。

（3）筛子：

采用方孔边长0.080mm的铜丝筛布，筛框上口直径为φ150mm，下口直径

为φ142mm，高25mm。

2、硅酸盐水泥样品。

（二）水筛法

1、仪器设备

（1）天平：

最小分度值不大于0.01g。

（2）筛子：

采用方孔边长0.080mm的铜丝网筛布，筛框有效直径φ125mm，高80mm。

（3）筛座：

用于支承筛子，并能带动筛子转动，转速为50r/min。

（4）喷头：

直径φ55mm，面上均匀分布90个孔，孔径0.5~0.7mm。

安装高度：

喷头

底面和筛网之间距离为35~75mm。

2、硅酸盐水泥样品。

（三）手工干筛法

1、仪器设备

（1）天平：

最小分度值不大于0.01g.。

（2）筛子：

采用方孔边长0.08mm的钢丝网筛布。

筛框有效直径φ150mm，高50mm。

筛布应紧绷在筛框上，接缝必须严密，并附有筛盖。

2、硅酸盐水泥样品。

四、实验内容及步骤

（一）负压筛法

称取试样25g，置于洁净的负压筛中，盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析仪连续筛2min。

在此期间如有试样附在筛盖上，可用橡皮锤轻轻敲击，使试样落下。

筛毕，用天平称量筛余物，计算筛余百分数。

（二）水筛法

称取试样25g，置于洁净的水筛中，立即用淡水冲洗至大部分细粉通过后（冲洗时要将

筛子倾斜摆动，既要避免放水过大将水泥溅出筛外，又要防止水泥铺满筛网使水通不过筛子）

放在水筛架上，用水压力为0.05MPa±0.02MPa的喷头连续冲洗3min。

筛毕，用少量水把

筛余物冲到蒸发皿（或烘样盘）中，等水泥颗粒全部沉淀后，小心倒出上部的清水，烘干，

并用天平称量筛余物，然后计算出筛余百分数。

（三）手工干筛法

称取试样25g，倒入筛内。

用一只手执筛往复摇动，另一只手轻轻拍打，拍打速度每分钟约120次，每40次向同一方向转动60°，使试样均匀分布在筛网上，直至每分钟通过试样量不超过0.03g为止。

称量筛余物，计算出筛余百分数。

（四）试验结果的计算公式

水泥试样筛余百分数按下式计算：

RS

F100

W

式中：

F——水泥试样筛余百分数（%）；

Rs——水泥试样筛余克数（g）；

W——水泥试样质量（g）。

结果计算至0.1%。

为了使试验结果具有可比性，可采用试验筛修正系数方法修正计算结果。

五、实验注意事项

（一）负压筛法

1、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4000~6000Pa范围内。

2、负压筛析工作时，应保持水平，避免外界振动和冲击。

3、试验前要检查被测样品，不得受潮、结块或混有其他杂质。

4、每做完一次筛析试验，应用毛刷清理一次筛网，其方法是用毛刷在试验筛的正、反

两面刷几下，清理筛余物。

但每个试验后在试验筛的正反面刷的次数应相同，否则会大大影

响筛析结果。

5、如果连续使用时间过长（一般超过30个样品时），应检查负压值是否正常，如不正

常，可将吸尘器卸下，打开吸尘器将筒内灰尘和过滤布袋上附着的灰尘等清理干净，使负压

恢复正常。

（二）水筛法

1、水泥样品充分拌匀，通过0.9mm方孔筛，记录筛余物情况，要防止过筛时混进其他

水泥。

2、冲洗压力必须保证0.05MPa±0.02MPa，否则会使结果不准。

3、冲洗时试样在筛子内分布要均匀。

4、水筛筛子应保持洁净，定期检查校正。

5、要防止喷头孔眼堵塞。

（三）手工干筛法

1、水泥样品应充分均匀，通过0.9mm方孔筛，记录筛余物情况，要防止过筛时混进其

它水泥。

2、干筛时，要注意使水泥样品均匀地分布在筛布上。

3、筛子必须经常保持干燥、洁净，定期检查、校正。

（四）在没有负压筛析仪和水筛的情况下，允许用手工干筛法测定。

当负压筛法与水筛

法或手工干筛法测定的结果发生争议时，以负压筛法为准。

六、问答题

1、为什么要控制水泥的细度？

2、三种筛分方法各有什么特点？

实验九水泥标准稠度用水量测定

水泥净浆标准稠度是为使水泥凝结时间、体积安定性等的测定具有准确的可比性而规定

的，在一定测试方法下达到规定的稠度。

达到这种稠度时的用水量为标准稠度用水量。

通过

本实验测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量，作为水泥的凝结时间、安定性试验用水量的

标准。

一、实验目的

1、进一步了解标准稠度、标准稠度用水量的概念；

2、测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量；

3、分析标准稠度用水量对水泥凝结时间、体积安定性等的影响。

二、实验原理

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中所需加入的水量。

水泥标准稠度用水量的测定有调整水量和固定水量两种方法，如有争议时以调整水量法为准。

本实验按GB/T1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行。

1、调整水量法

调整水量法通过改变拌和水量，找出使拌制成的水泥净浆达到特定塑性状态所需要的水

量。

当一定质量的标准试锥（杆）在水泥净浆中自由降落时，净浆的稠度越大，试锥（杆）

下沉的深度（

S）越小。

当试锥（杆）下沉深度达到固定值（

S=28±2mm）时，净浆的稠度

即为标准稠度，此时

100g

水泥净浆的用水量即为标准稠度用水量（

P）。

2、固定水量法

当不同需水量的水泥用固定水灰比的水量调制净浆时，所得的净浆稠度必然不同，试锥

（杆）在净浆中下沉的深度也会不同。

根据净浆标准稠度用水量与固定水灰比时试锥（杆）

在净浆中下沉深度的相互关系统计公式，用试锥（杆）下沉深度（S）算出水泥标准稠度用

水量。

也可在水泥净浆标准稠度仪上直接读出标准稠度用水量（P）。

三、实验设备及材料

1、标准法维卡仪：

如图1所示。

标准稠度测定用试杆（c）有效长度为50mm±1mm，由

直径为φ10mm±0.05mm的圆柱形耐腐蚀金属制成。

测定凝结时间时取下试杆，用试针代替

试杆。

试针由钢制成，其有效长度初凝针

（d）为

50mm±1mm、终凝针

（e）为

30mm±1mm,直

径为φ1.13mm±0.05mm

的圆柱体。

滑动部分的总质量为

300g±1g。

盛装水泥净浆的试模应由耐腐蚀的、有足够硬度的金属制成。

试模

（a）为深

40mm±

0.2mm、顶内径φ65mm±0.5mm、底内径φ75mm±0.5mm的截顶圆锥体。

每只试模应配备

一个大于试模、厚度≥2.5mm的平板玻璃底板。

图1标准法维卡仪

2、代用法维卡仪：

如图2所示。

仪器由铁座1与可以自由滑动的金属圆棒2构成，松

紧螺丝3用以调整金属棒的高低，金属棒上附有指针4，利用标尺5指示金属棒下降距离或

标准稠度用水量。

测量标准稠度时，棒下装一金属空心试锥，锥底直径

40毫米、高

50毫米。

装净浆用的

锥模，上口内径

60毫米、锥高

75毫米，如图

3所示。

测量凝结时间时，取下试锥，换上试针（图4）。

试针直径1.10±0.04毫米，和50毫米，

用硬钢丝制成，不得弯曲。

装净浆用的圆模，上部内径65毫米，下部内径75毫米，高40

毫米，如图

5。

标准稠度与凝结时间测定仪滑动部分的总重量为

300±2克。

1.铁座；2.金属圆棒；3.松紧螺丝；4.指针；5.标尺

图2标准稠度与凝结时间测定仪

图3

试模（A）和试锥（B）

图4试针图5圆模

1、净浆搅拌机：

由搅拌机、搅拌锅和搅拌叶片组成。

搅拌机设定有自动和手动控制程

序。

搅拌锅深度139mm±2mm，搅拌锅内径160mm±1mm。

搅拌叶片总长165mm1±1mm；搅拌叶片有效长度110mm±2mm；搅拌叶片与锅底、锅壁的工作间隙2mm±1mm。

搅拌叶

片自转方向为顺时针，公转方向为逆时针。

如图6所示。

图6净浆搅拌机、搅拌锅与搅拌叶片

4、量水器：

最小刻度0.1mL，精度1％。

5、天平：

最大称量不小于1000g，分度不大于lg。

6、境：

室温度20℃±2℃，相湿度不低于50%；水泥、拌和水、

器和用具的温度与室一致；准养箱的温度20℃±1℃，相湿度不低于90％。

四、实验内容及步骤

1、前必做到：

卡的金属棒能自由滑；整至杆接触玻璃板指准

零点；拌机运行正常。

2、水泥的拌制：

用水泥拌机拌，拌和拌叶片先用湿布擦，将拌

和水倒入拌内，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；拌和，先将放在拌机的座上，升至拌位置，启拌机，低速拌120s，

停15s，同将叶片和壁上的水泥刮入中，接着高速拌120s停机。

3、准稠度用水量的定步（准法）

拌和束后，立即将拌制好的水泥装入已置于玻璃底板上的模中，用小刀插，

振数次，刮去多余的；抹平后迅速将摸和底扳移到卡上，并将其中心定在

杆下，降低杆直至与水泥表面接触，螺

1s～2s

后，突然放松，使杆垂直

自由地沉入水泥中。

在杆停止沉入或放杆

30s杆距底板之的距离，

升

起杆后，立即擦；整个操作在拌后

1.5min

内完成。

以杆沉入并距底板

6mm

±1mm

的水泥准稠度。

其拌和水量水泥的准稠度用水量（

P），按水泥

量的百分比。

4、准稠度用水量的定步（代用法）

采用代用法定水泥准稠度用水量可用整水量和不水量两种方法的任一种定。

采用整水量方法拌和水量按找水，采用不水量方法拌和水量用

142.5ml。

（1）拌和束后，立即将拌制好的水泥装人模中，

用小刀插，振数次，

刮去多余的；抹平后迅速放到下面固定的位置上，

将降至表面，

螺

1-2s后，突然放松，垂直自由地沉人水泥中。

到停止下沉或放

30s时

下沉深度。

整个操作在拌后

1.5min

内完成。

（2）用整水量方法定，以下沉深度28mm±2mm的准稠度。

其拌和水量水泥的准稠度用水量（P）按水泥量的百分比。

如下沉深度超出范

需另称，整水量重新，直至达到28mm±2mm止。

（3）用不水量方法定，根据得的下沉深度S（mm）按下式（或器上

尺）算得到准稠度用水量P（％）。

P=33.4-0.185S⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

（1）

当下沉深度小于13mm，改用整水量法定。

生争，以整水量法

准。

五、实验注意事项

（1）拌制净浆时，搅拌的作用是使水和水泥颗粒充分分散，以便制得均匀的净浆。

搅拌不良的净浆，水不能充分分散于水泥颗粒之间，使浆体流动性减小，试锥下沉阻力增大，

下沉深度减小。

因此，搅拌效果对测定结果影响较大。

用机械搅拌时，搅拌翅的转速，搅拌翅与锅壁、锅底的间距、搅拌时间等对浆体均匀性

都有影响，应经常检查搅拌机主要参数是否符合要求，搅拌时间要调准，随时注意搅拌时间

自动控制机构是否灵敏、有效。

（2）标准法维卡仪要水平放置，滑动部分的总质量为300g±1g。

与试杆、试针联结的

滑动杆表面应光滑，能靠重力自由下落，不得有紧涩和旷动现象。

（3）锥形稠度仪中的标尺，一边标出下沉深度S的毫米数，用以指示试锥下沉深度。

另一边标出水泥标准稠度用量的百分数P。

该P值是在固定水灰比0.285的试验条件下，按

统计公式P=33.4-0.185S由S值换算而得的，它只适用于固定水灰比为0.185的固定水量法。

因此，在读取测定结果时应当注意：

用固定水量法测定时，可直接从P标尺中读出水泥标

准稠度用水量P值；用调整水量法测定时，不应从P标尺中直接读出水泥标准稠度用水量，

而只能从S标尺中读出锥下沉深度S值，根据下沉深度S是否28±2毫米来判断净浆稠度是

否标准稠度。

（4）由于经济公式P=33.4-0.185S是根据水泥标准稠度用水量P为21%~31%范围内的

1245个试样试验结果统计得到的，故它只适用于P为21%~31%范围内的水泥。

对P值超出

这个范围的水泥，必须采用调整水量法测定。

经验公式P=33.4-0.185S，其相关系数r=-0.92，标准偏差δ=0.68，变异系数V=1.6%。

可见，对大多数水泥是比较准确的，但由于上述公式的经验性，对个别试样可能有较大偏差。

因此，固定水量法与调整水量法测得结果有矛盾时，应以调整水量法结果为准。

（5）本试验适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水

泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥以及指定采用本方法的其他品种水泥.

六、思考题

1、为什么要测定水泥的标准稠度用水量？

2、测定水泥的标准稠度用水量中应注意哪些事项？

实验十水泥凝结时间测定

水泥从加水到开始失去流动性所需的时间称为凝结时间。

凝结时间快慢直接影响到混凝

土的浇铸和施工进度。

测定水泥达到初凝和终凝所需的时间可以评定水泥的可施工性，为现

场施工提供参数。

一、实验目的

1、进一步了解水泥初凝和终凝的概念。

2、测定水泥凝结所需的时间。

3、分析凝结时间对施工质量的影响。

二、实验原理

水泥凝结时间用水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪测定。

当试针在不同凝结程度的净

浆中自由沉落时，试针下沉的深度随凝结程度的提高而减少。

根据试针下沉的深度就可判断

水泥的初凝和终凝状态，从而确定初凝时间和终凝时间。

本实验按GB/T1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行。

三、实验设备及材料

1、标准稠度与凝结时间测定仪、试模、试针等，见水泥标准稠度用水量实验图例。

2、标准养护箱。

应能使温度控制在（20±1）℃，湿度大于90%。

四、实验内容及步骤

1、测定前准备工作：

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、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。

记录水泥全部加人水中的时间作为凝结时间的起始时间。

3、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1s～

2s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4ｍｍ±1ｍｍ时，为水泥达到初凝状态；由水泥全部加人水中

至初凝状态的时间为水泥的初凝时间，用“min”表示。

4、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。

五、实验注意事项

1、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养护箱内，整个测试过程要防止试模受振。

可以使用

能得出与标准中规定方法相同结果的凝结时间自动测定仪，使用时不必翻转试体。

2、养护温度偏高时，水泥水化加速；养护相对湿度偏低时，净浆中水分加快蒸发；制

浆时加水偏少，水泥浆形成凝固结构所需时间缩短。

上述诸因素均会导致水泥凝结时间缩短；

反之，凝结时间延长。

为减少试验误差，应严格按照规定条件进行试验。

3、水泥凝结程度是根据包括圆棒等活动部分总重量为300±1g的标准试针在净浆中自

由沉落时的下沉深度来判断的。

因此，在测定过程中，圆模不应受振动，也不应施加任何外

力于圆棒，保证试针自由沉落。

此外，试针不能弯曲，表面要光滑，顶端应为平面，不应有

倒角或圆角，以确保净浆受力的可比性。

不符合上述要求的试针不能使用。

六、思考题

1、如果你所测得硅酸盐水泥初凝时间小于45min，或者终凝时间大于6.5h，应如何调

整水泥生产的配料？

2、水泥的凝结机理是什么？

凝结时间与哪些因素有关？

实验十一水泥安定性检验（试饼法与雷氏夹法）

水泥拌水后在硬化过程中，一般都会发生体积变化，如果这种变化是在熟料矿物水化过

程中发生的均匀的体积变化，或伴随着水泥凝结硬化过程中进行，则对建筑物质量无不良影

响。

但如果因水泥中某些有害成份的作用，在水泥混凝土已经硬化后，在水泥石内部产生剧烈的不均匀体积变化，则在建筑物内会产生破坏应力，导致建筑物强度下降。

若破坏应力超过建筑物强度，就会引起建筑物开裂、崩溃、埸倒等严重质量事故。

反映水泥硬化后体积变

化均匀性物理性质的指标称为水泥的体积安定性，简称水泥安定性。

一、实验目的

学习掌握水泥安定性检验与分析方法。

二、实验原理

1、熟料中MgO对水泥安定性的不良影响

熟料中MgO主要是由石灰石原料带入的，在熟料煅烧过程中，MgO大多呈游离状态存

在，经过1400~1500℃的高温，MgO晶粒发展粗大，结构致密（呈死烧状态）并包裹在熟

料矿物中间，与水反应速度极慢，通常认为经过10~20年或更长时间仍在继续水化，其水化

反应为

MgO+H2O→Mg（OH）2

MgO水化生成Mg（OH）2时，固相体积增大到

2.48倍，局部体积膨胀，在已硬化的水泥

石内部产生很强的破坏应力，轻者会降低建筑物强度，严重时会造成建筑物破坏，如开裂、

崩溃等。

尤其是熟料中死烧

MgO比死烧CaO更难水化；用试样100℃沸煮法不能使MgO

大量水化，故要在高温高压条件下用压釜法检验熟料中

MgO的含量对水泥安定性的影响。

2、水泥熟料中游离氧化钙对水泥安定性影响

水泥熟料矿物主要是在高温下固相反应生成，

反应完全程度受到生料配比、细度、混合

均匀程度、烧成温度等条件影响。

当氧化钙与氧化硅、氧化铝、氧化铁的化学反应不完全，

便剩余一些未被化合吸收的氧化钙，称为游离氧化钙（fCaO）。

熟料中f-CaO经1400℃~1500℃高温煅烧（俗称死烧石灰），结构致密，且包裹在熟料矿物中，遇水反应式为：

CaO+H2O→Ca（OH）2

CaO与水反应生成

Ca（OH）2，固相体积增大1.98倍，如果这一过程在水泥硬化前完成，

对水泥安定性无危害。

但水泥中f-CaO在常温下水化很缓慢，至水泥混凝土硬化后较长一段

时间（一般需3~6个月）内才完全水化，水化后由于固相体积增大一倍，

在已硬化的水泥石

内部产生局部膨胀，造成混凝土强度大大下降，严重时会导致建筑物开裂崩溃。

熟料中f-CaO的产生条件不同而导致形态也不同。

一种是因欠烧漏生，即在

1100℃~1200℃低温下形成的f-CaO，称欠烧f-CaO。

这种f-CaO结构疏松多孔，遇水反应快，

对水泥安定性危害不大；但因生烧熟料及黄粉中熟料主要矿物量很少，强度很低，所以对水

泥质量影响很大。

另一种为高温未化合的

f-CaO，称一次f-CaO，这是因为生料饱和比过高，

熔剂矿物少，

生料粗，混合不均，煅烧时间不足而形成。

这种

f-CaO经1400℃~1500℃高温煅烧，且包裹

在矿物中，不易水化，对水泥安定性危害很大。

3、水泥中SO3含量对水泥安定性影响

水泥中SO3含量主要是由石膏中带入的。

为调节水泥凝结时间，在粉磨水泥时掺加一定

数量石膏，在有石膏的条件下，熟料矿物中

C3A水化生成钙矾石，其化学反应如下：

C3A+3CaSO4·2H2O+26H2O----C3A·3CaSO4·32H2O

生成的钙矾石固相体积增大到

2.22倍，这种反应是在水泥凝结硬化过程中进行的，水

泥混凝土尚具有一定塑性，

故体积膨胀不会对水泥混凝土体积安定性造成不良影响，

若石膏

掺量过多会使水泥混凝土硬化之后剩余较多的石膏，继续与

C3A反应生成钙矾石，则因固

相体积增大，发生局部体积膨胀，破坏已硬化的水泥石结构，造成建筑物强度下降，严重时

开裂或崩溃。

4、本实验按GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进

行。

通过采用煮沸的办法，使水泥中的有害反应速度加快，试样