胶凝材料实验指导书.docx
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胶凝材料实验指导书
西安科技大学教学用书
胶凝材料实验指导书
《胶凝材料》实验计划
编号
实验名称
实验
类型
学时
每组人数
地点
1
水泥标准稠度和凝结时间测定
综合性
2
3-4
12-109
2
水泥胶砂流动度测定
验证性
1
3-4
12-109
3
水泥胶砂成型及强度测定
综合性
2
3-4
12-109
4
建筑石膏胶凝性能综合实验
综合性
2
3-4
12-109
5
混凝土坍落度测定
验证性
1
3-4
12-109
6
混凝土成型及强度测定
综合性
2
3-4
12-109
总计
10
《胶凝材料》实验大纲
本课程是无机非金属材料工程专业的专业课必修课，教学大纲要求总学时42学时，其中理论学时32学时，实验学时10学时，实验6个。
本实验的目的和任务是：
验证所学过的胶凝材料有关理论，稳固和加深对理论的认识及理解。
理解实验原理，熟悉实验装置和操作步骤，掌握胶凝材料的基本实验技能。
通过对实验数据的分析和整理，并将实验结果和所学的理论相结合，提高学生分析问题和解决问题的能力。
培养学生严谨细致的工作作风和实践动手能力。
无机非金属材料工程专业《胶凝材料》实验学时分配
序号
实验内容
计划
学时
教学大纲要求
〔必开或选开〕
1
水泥标准稠度和凝结时间测定
2
必开
2
水泥胶砂流动度测定
1
必开
3
水泥胶砂成型强度测定
2
必开
4
建筑石膏胶凝性能综合实验
2
必开
5
混凝土坍落度测定
1
必开
6
混凝土成型及强度测定
2
必开
合计
10
实验一水泥标准稠度和凝结时间的测定
水泥加水拌和后，会发生一系列物理与化学变化，随着水泥水化反应的进行，水泥浆体逐渐失去流动性和可塑性，进而凝固成具有一定强度的硬化体，这一过程称为水泥的凝结。
对水泥凝结过程进行控制十分重要，为了使水泥砂浆和混凝土便于搅拌、输送、浇注成型，并使水泥和混凝土具有一定的强度，以保证施工正常进行，因此，要求水泥凝结时间不能太快或太慢。
国家标准规定硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的凝结时间为：
初凝时间不早于45min，除硅酸盐水泥终凝时间不迟于6.5h外，其余四个品种水泥，终凝时间不得迟于10h。
一、实验目的
1．掌握水泥标准稠度及其测定方法。
2．了解水泥凝结时间的概念及实际意义。
3．掌握水泥凝结时间的测定方法。
二、测定原理及测定方法
〔一〕标准稠度测定
1．准备仪器
在标准稠度仪上装好试杆。
测定前须检查：
圆棒应能自由滑动，搅拌机应运转正常。
将圆模放在玻璃板上，指针对准标尺零点。
2．制备标准稠度净浆
称取水泥试样400g，精确至1g。
拌和用具先用湿布擦过，将称好的水泥倒入搅拌锅内。
量取适量水〔按照28.5%估算，即114ml〕。
将搅拌锅放到搅拌机上，放下搅拌翅，开动机器，同时徐徐加入拌和水。
从开动机器起，低速搅拌120s，停止5s，接着高速搅拌120s停机。
3.测定标准稠度
拌和结束后，立即将拌好的水泥浆装入已放在玻璃板上的试模中，用小刀插捣，轻轻振捣数次，刮去多余的净浆，抹平后，将试模放在稠度仪正中间。
降低试杆刚好与水泥外表相切，拧紧螺丝，1~2s后突然放松，使试杆自由沉入水泥浆中。
当试杆停止下降或者释放试杆30s后记录试杆下降深度，整个过程在1.5min内完成。
当试杆下降深度在距底板6±1mm范围内，此时的加水量即为标准稠度加水量。
〔用百分比表示〕
〔二〕水泥凝结时间测定
1．准备仪器
在标准稠度仪上取下试杆，换上试针。
测定前须检查：
圆棒应能自由滑动，搅拌机应运转正常。
将圆模放在玻璃板上，并调整仪器使试针接触玻璃板时，指针对准标尺零点。
2．制备标准稠度净浆
称取水泥试样400g，精确至1g。
按标准稠度用水量确定拌和水量，准确至0.5ml。
拌和用具先用湿布擦过，将称好的水泥倒入搅拌锅内。
将搅拌锅放到搅拌机上，放下搅拌翅，开动机器，同时徐徐加入拌和水。
从开动机器起，低速搅拌120s，停止5s，接着高速搅拌120s停机。
3．装模和养护
拌和完毕，将水泥净浆一次装入圆模，振动数次以除净气泡，刮平，放入养护箱内养护。
4．测定凝结时间
测定时，从养护箱内取出圆模放到试针下，使试针与净浆外表接触，拧紧螺丝，然后突然放松，试针自由沉入净浆，观察指针读数。
最初测定时应轻轻扶持金属圆棒，使其徐徐下降，以防试针撞弯。
但初凝时间必须以自由下落测得的结果为准。
临近初凝时，每隔5min测定一次；临近终凝时，每隔15min测定一次。
每次测定不得让试针落入原孔内。
每次测定完毕，需将圆模放回养护箱内，并将试针擦净。
当测完初凝时间后，将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板上取下，翻转180°，直径大端朝上，放在玻璃板上，开始测试终凝时间。
注意：
测定过程中，圆模应不受振动。
5．确定凝结时间
由加水时起，至试针沉入净浆中距底板3~5mm时所需时间为初凝时间；由加水时起，至试针沉入净浆中不超过1mm〔或不留下痕迹〕时所需时间为终凝时间。
三、实验仪器
1．净浆标准稠度与凝结时间测定仪，测定凝结时间时使用试针而不用试杆，装净浆用圆模而不用锥模。
2．水泥净浆搅拌机。
3．温度和湿度要求：
养护箱温度20±1℃，相对湿度大于90%。
实验室温度20±2℃，相对湿度大于50%。
4．普通天平〔0.1g〕。
5．量筒。
6．刮刀。
7．试模。
8．试针。
实验二 水泥胶砂流动度测定
一、实验目的：
了解水泥胶砂搅拌混合物的塑性或流动性，特别是掺加大量工业废渣〔粉煤灰或火山灰〕的水泥，其需水量会增加。
了解实验仪器原理，掌握水泥胶砂流动度测定方法。
二、实验内容：
1、按照1:
2.5；1:
3的胶砂比，0.4；0.45；0.5的水灰比配制砂浆。
2、测试不同配比的砂浆的流动度〔扩散距离〕。
3、比照新标准砂和普通砂同样配比的砂浆的流动度。
4、比照不同掺量工业废渣的水泥的胶砂流动度。
三、实验要求：
1、水泥样品要充分干燥。
2、普通砂要求水洗和烘干，提前分级。
3、砂浆流动度测定要操作麻利，装模和压捣等制样工作不能超过2分钟。
四、主要仪器设备：
1.标准筛。
2.水泥胶砂流动测定仪。
3.天平〔精确到0.1g〕。
4.水泥胶砂搅拌机。
5.试模。
6.烘箱。
7.直尺。
实验三水泥胶砂成型及强度的测定
水泥强度是指水泥胶砂试体在单位面积上所能承受的外力，它是水泥最重要的性能指标。
水泥又是混凝土重要的胶结材料，故水泥强度也是水泥胶结力的表达，是混凝土强度的主要来源。
本实验依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法〔ISO法〕》检验方法，进行水泥胶砂强度测定。
一、实验目的
1．掌握水泥胶砂成型、养护以及抗折、抗压强度的测定方法，以确定水泥的标号。
2．分析影响水泥胶砂强度的各种因素。
二、测试方法
1.砂浆搅拌和试体成型
〔1〕成型室温度必须符合标准要求。
成型前将试模擦净，模板与底座接触面处涂黄干油，内壁均匀涂一薄层机油。
紧密装配。
〔2〕每成型三条试体：
按灰砂比为1：
3.0，即450±2g水泥，1350±5g标准砂;水灰比为0.5，即225±1ml水。
称量天平精度为±1g。
（3）将称量和的水泥加入搅拌锅内，把搅拌锅放在固定架上，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，在搅拌过程中俆俆将量好的水加入锅内。
把机器转至高速再搅拌30s。
停拌90s，在第一个15s内用一胶皮刮具将叶片上及锅壁上的胶砂刮入锅内。
再高速下继续搅拌60s。
（4）将空试模和模套固定在振实台上，用适当的勺子直接从搅拌锅里将一半胶砂装入试模，开动振动台，振动60s停车。
然后再将另一半胶砂装入试模，再开启振动台，振动60s，振动完毕，取下试模，用刮平刀刮去高出试模的胶砂并抹平。
接着在试块上用毛笔编号或用纸条编号。
2.试件养护
（1）将编好后的试件放入养护箱内养护，经24h后脱模，对于24h龄期的，应在破型试验前20min内脱模。
对于24h以上龄期的，应在成型后20-24h之间脱模。
（2）将做好标记的试件立即水平或竖直放在20±1℃水中养护。
试件之间应有一定的间隙，养护期间试件的间隔或试件上外表的水深不得小于5mm。
3.强度试验
（1）各龄期试件破型时间
——24h±15min
——48h±30min
——3d±45min
——7d±2h
——28d±8h
（2）抗折强度测定
试验前从水中取出试件用湿布盖上,试验时擦去试件外表水分与砂粒，放入夹具内，应使侧面与圆柱接触。
抗折试验机加荷速率为50N/s±10N/s，直至折断。
抗折强度计算式为：
式中：
Rf——抗压强度，MPa；
Ff——折断时施加于棱柱体中部的载荷，N；
L——支撑圆柱之间的距离，mm；
b——正方形截面之间的边长，mm。
（3）抗压强度测定
将折断的棱柱体的侧面放入抗压夹具内，在整个加荷过程中以2400N/s±200N/s的速率均匀的加荷直至破坏。
抗压强度计算式为：
式中：
Rc——抗压强度，MPa；
Fc——破坏时的最大载荷，N；
A——受压部分面积，mm2。
抗折强度和抗压强度的测定结果精确到0.1MPa。
三、实验仪器
1．水泥胶砂搅拌机：
质量必须符合JC/T681《行星式水泥胶砂搅拌机》的规定。
2．水泥胶砂振动台：
质量必须符合JC/T723《胶砂振动台》的规定。
3．试模及下料漏斗：
试模应符合JC/T726《水泥胶砂试模》的规定。
采用40mm*40mm*160mm三联试模。
下料漏斗由漏斗和模套组成。
4．电动抗折试验机和抗折夹具：
抗折试验机一般由双杠杆式电动抗折仪，也可以用性能符合JC/T724要求的其他试验机。
抗折夹具应符合JC/T724《电动抗折试验机》中的规定。
5．抗压试验机和抗压夹具：
抗压试验机以20--30吨为宜，误差不得超过±2.0%。
抗压夹具质量应符合JC/T683水泥抗压夹具的要求。
6．刮平刀。
7．普通天平〔精确到0.1g〕。
实验四 建筑石膏胶凝性能测定
一、实验目的：
了解建筑石膏和高强石膏的粉体性质，分别测定其细度、标准稠度、凝结时间和强度。
理解两种石膏的水化原理，比较其物理性质。
二、实验内容：
1、测试石膏粉体的细度。
2、测试石膏的标准稠度。
〔建筑石膏60%左右；高强石膏45%左右〕
3、测试石膏的凝结时间〔按照标准稠度加水量〕。
〔建筑石膏初凝时间不小于3min，终凝时间不超过30min〕
4、成型石膏标准试块，在实验室硬化一定时间后〔1.5h脱模〕，2h测定抗折和抗压强度。
三、实验要求：
1、石膏样品要充分干燥。
2、筛分过程保证全部分级彻底。
3、石膏凝结时间测定要操作麻利，防止错过初凝时间。
四、测试方法：
1、建筑石膏稠度测定
①将估计为标准稠度用水量的水倒入搅拌锅中。
②称取预先通过2mm方孔筛的石膏试样300±1g，将其在5s内均匀地倒入水中，接着用拌和棒搅拌30s，得到均匀的石膏浆，迅速注入稠度仪筒体，用刮刀将多余的料浆刮去，使其与筒体上外表相平。
③从试样与水接触时起，至总时间为50s时，以15cm/s左右的速度将稠度筒垂直提起，并迅速移离试饼上方。
测定试饼垂直方向上的两个直径值，并以其平均值作为该试饼直径。
④料浆扩展直径等于180±5mm时的加水量与试样的重量比（以百分数表示，精确至1％），即为试样的标准稠度用水量。
测试数据需复验一遍。
2、建筑石膏凝结时间的测定
①先检查仪器金属杆是否能自由滑动，随后将圆模放在玻璃板上，调整仪器使试针接触玻璃时，指针对准标尺零点。
②按试样标准稠度用水量量取水。
③称取通过2mm方孔筛的试样200±1g，在5s内径均匀地撒入水中，接着搅拌30s。
④将搅拌均匀的料浆倒入放置于玻璃上的圆模中。
圆模须预先擦干净并涂上矿物油。
⑤将玻璃板的一边抬高约10mm，上下振动五次以排除料浆中的空气。
然后用刮刀将多余的料浆刮去。
把装满料浆的圆模连同玻璃底板迅速移至仪器的针下，使针尖与料浆的外表相接触，针尖离圆模的边应大于10mm。
拧紧螺丝，然后突然放松，试针自由插入料浆中，针和杆的升落每隔30s重复一次，每次都应改变插入点。
试针应擦净、校直。
⑥记录凝结騋时间：
从试样与水接触时起，至试针第一次碰不到玻璃底板时所经过的时间，为试样的初凝时间。
从试样与水接触时起，至试针插入料浆的深度不大于1mm时所经过的时间，为试样的终凝时间。
3、建筑石膏强度测定
①按试样的标准稠度用水量量水，随即倒入搅拌锅中。
②称取通过2mm方孔筛的试样1000±1g。
将称好的试样在30s内均匀地撒入搅拌锅中，静置1min，用拌和棒在30s内搅拌30次后，再以3转/分搅拌至稠化。
③用料勺将料浆灌入涂有润滑油的试模内。
料浆充满试模后，将模子的一端用手抬起约10mm，然后使其突然落下。
如此反复振动五次，以排除料浆中的气泡。
用刮平刀刮去溢浆，静置并编号，待1.5h后拆模。
2小时后将其取出进行强度测定。
测定方法同水泥胶砂强度测定方法。
五、主要仪器设备：
1.标准筛〔0.2mm〕。
2.水泥标准稠度和凝结时间测定仪。
3.天平〔精确到0.1g〕。
5.40*40*160mm标准模具。
6.电动抗折试验机。
8.水泥压力试验机。
9.烘箱。
实验五 混凝土坍落度测定
一、实验目的：
了解新拌混凝土的工作性能，即和易性〔塑性或流动性〕，了解实验仪器原理，理解坍落度的概念，掌握混凝土坍落度的测定方法。
二、实验内容：
1.混凝土配比确定：
按照水泥：
砂：
石为1:
〔2-2.5〕:
〔4-5〕的比例，水灰比为0.50；0.55；0.60的比例配制混凝土。
2.比照相同粒度级别的碎石和卵石对新拌混凝土的流动度性影响。
3.适当掺加减水剂比照对基准混凝土坍落度的影响。
4.测定混凝土拌和物的坍落度，判定其和易性。
三、实验要求：
1.水泥样品要充分干燥。
2.砂子、碎石或卵石要求水洗和烘干，提前分级。
3.混凝土坍落度测定要操作麻利，从装样和测定结束不超过10分钟。
4.如果混凝土拌和物坍落度小于10mm，宜改用维勃稠度仪测定。
四、主要仪器设备：
1.标准沙石筛。
2.坍落度筒。
3.天平〔精确到0.1g〕。
4.混凝土搅拌机。
5.烘箱。
6.捣棒。
实验六混凝土成型及强度的测定
一、实验目的
1.掌握混凝土成型方法和混凝土养护方法。
2.掌握混凝土抗压强度的测定方法，以确定混凝土的等级。
3.分析影响混凝土抗压强度的各种因素。
二、实验内容
1.试体成型
〔1〕成型室温度必须符合标准要求。
成型前将试模擦净，模板与底座接触面处涂黄干油，内壁均匀涂一薄层机油。
紧密装配。
〔2〕按照混凝土坍落度测定实验的配比拌和混凝土。
（3）将空试模固定在振动台上，用适当的铲子直接将拌和均匀的混凝土分两层装入试模，开动振动台，振动180±5s停车。
振动完毕，用刮平刀刮去高出试模的混合物并抹平。
接着在试模上做标记或用纸条编上试件编号。
试件三个为一组。
2.试件养护
将编好后的试件放入养护箱内养护，经24h后脱模，然后放入养护室或标准养护箱内养护，到预定龄期后，取出在实验室风干后待测。
3.抗压强度测定
将混凝土立方试体的侧面放入压力机底盘正中央，在整个加荷过程中以2400N/s±200N/s的速率均匀的加荷直至破坏。
抗压强度计算式为：
式中：
Rc——抗压强度，MPa；
Fc——破坏时的最大载荷，N；
A——受压部分面积，mm2。
抗压强度的测定结果精确到0.1MPa。
三、实验仪器
1.混凝土搅拌机。
2.混凝土成型振动台。
3.试模：
试模采用150mm*150mm*150mm标准立方试模或100mm*100mm*100mm立方试模。
4.混凝土压力试验机。
5.刮平刀。
6.捣棒。
7.普通天平〔精确到0.1g〕。
8.混凝土标准养护箱。
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