水泥标准稠度用水量、凝结时间与安定性检验方法

1范围

本文件规定了水泥标准稠度用水量、凝结时间和主要由游离氧化钙等造成的体积安定性检验方法的原理、仪器设备、试验用水、试验条件和测定方法。

本文件适用于通用硅酸盐水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性检验。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 6682分析实验室用水规格和试验方法

GSB 14-1510 强度检验用水泥标准样品

JC/T727 水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪

JC/T729 水泥净浆搅拌机

JC/T 954 水泥安定性试验用雷氏夹

JC/T 955 水泥安定性试验用沸煮箱

JC/T 962雷氏夹膨胀测定仪

3 术语和定义

3.1

水泥标准稠度用水量water requirement of standard consistency

水泥净浆达到标准稠度状态时,净浆的拌和用水量所占水泥质量的百分数。

3.2

凝结时间setting time

水泥浆体达到标准稠度条件下,从水泥加入水中开始到试针沉入净浆至一定深度时所需的时间。

注:包括初凝时间和终凝时间。

3.3

安定性soundness

水泥净浆硬化后保持体积稳定状态的能力。

注:通过雷氏法或试饼法表征。

4 原理

4.1水泥标准稠度

水泥标准稠度净浆对标准试杆(或试锥)的沉入具有一定阻力。采用金属试杆(试杆法)或试锥(试锥法)沉入不同含水量水泥净浆,试杆或试锥可以停留在规定的平衡位置时,该含水量为水泥标准稠度用水量,该净浆为水泥标准稠度净浆。

4.2沸煮安定性

4.2.1雷氏法

通过测定水泥标准稠度净浆在雷氏夹中沸煮后试针的相对位移表征其体积膨胀的程度。

4.2.2试饼法

通过观测水泥标准稠度净浆试饼沸煮后的变化状态表征其体积安定性。

5仪器设备

5.1水泥净浆搅拌机

符合JC/T 729 的要求。

5.2水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪

5.2.1水泥标准稠度和凝结时间测定仪

水泥标准稠度和凝结时间测定仪也称“维卡仪”,应符合JC/T727的要求,滑动部分的总质量为300 g±1 g。与试杆、试针连接的滑动杆表面应光滑,能靠重力自由下落,不应有紧涩和旷动现象,见图 1a)和图 1b)。

标引序号说明:

1——滑动杆;

2——试模;

3——玻璃板;

4——排气孔(∅1 mm);

5一一环形附件。

图1维卡仪及配件示意图

5.2.2试杆

由有效长度为50 mm±1 mm、直径为10 mm±0.05mm的圆柱形耐腐蚀金属制成,见图1c)。

5.2.3初凝针

初凝用试针由钢制成,其有效长度初凝针为50 mm±1 mm,见图 1d)。

5.2.4 终凝针

终凝针为30 mm±1 mm、直径为1.13 mm±0.05 mm 的圆柱体,见图 1e).

5.2.5试模

盛装水泥净浆的试模由耐腐蚀的、有足够硬度的金属制成。试模为深40mm±0.2mm、顶内径为65 mm±0.5 mm、底内径为75 mm士0.5 mm的截顶圆锥体。每只试模应配备一个边长或直径约100 mm、厚度为4 mm~5mm的平板玻璃底板或金属底板,见图1a)和图1b)。

5.2.6试锥与锥模

5.2.6.1标准稠度测定用试锥由铜质材料制成,锥角θ为43°36'±2',锥高为50.0 mm±1.0 mm,见图1f).

5.2.6.2标准稠度测定用锥模,锥模角度0为43°36'±2',锥模工作高度为75.0mm±1.0 mm,总高度为82.0 mm±1.0 mm,见图1g)。 

5.3凝结时间自动测定仪

在同一实验室,凝结时间自动测定仪与维卡仪测定的凝结时间结果的允许偏差,初凝时间不超过±20 min,终凝时间不超过士30min。凝结时间自动测定仪应采用GSB14-1510标准样品校准,亦可采用相同等级的其他标准物质校准。

5.4雷氏夹

由铜质材料制成,满足JC/T954的要求,其结构如图2所示。当一根指针的根部先悬挂在一根金属丝或尼龙丝上,另一根指针的根部再挂上质量为300g的砝码时,两根指针针尖的距离增加应在17.5 mm±2.5 mm 范围内,即 2x=17.5 mm±2.5 mm(见图3),当去掉砝码后针尖的距离能恢复至挂砝码前的状态。

标引序号说明:

1--指针;

2--环模;

3--玻璃板。

图2雷氏夹示意图

图 3雷氏夹受力示意图

5.5沸煮箱

符合JC/T 955 的要求。

5.6雷氏夹膨胀测定仪

符合JC/T962的要求,如图4所示,标尺最小刻度为0.5mm。

标引序号说明:

1--底座

2-模座;

3--弹性标尺:

4--立柱;

5--膨胀值标尺;

6--悬臂;

7--悬丝。

图4雷氏夹膨胀测定仪结构示意图

5.7量筒

最小量程不小于200mL,分度值不大于0.5mL。

5.8天平或电子秤

5.8.1称量不小于1000 g,分度值不大于1g。

5.8.2称量不小于500g,分度值不大于0.5 g。

6试验用水

试验用水应是洁净的饮用水,如有争议时应使用符合GB/T6682中规定的三级水。

7试验条件

7.1试验室温度为20℃±2℃,相对湿度应不低于50%;水泥试样、拌和水、仪器和用具的温度应与试验室一致。

7.2湿气养护箱的温度为20℃±1℃,相对湿度不低于90%。

8标准稠度用水量测定方法一试杆法(基准法)

8.1试验前准备工作

8.1.1维卡仪的滑动杆能自由滑动。试模和玻璃底板用湿布擦拭,将试模放在玻璃底板上。

8.1.2调整至试杆接触玻璃板时指针对准基准点。

8.1.3搅拌机运行正常。

8.2水泥净浆的拌制

用水泥净浆搅拌机搅拌,搅拌锅和搅拌叶片先用湿布擦过,量取或称取一定量的拌和水,准确至0.5mL或0.5 g,倒入搅拌锅内,然后在5s~10s内小心将称好的500 g±1g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15 s,停拌时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间,再高速搅拌120s停机。

8.3标准稠度用水量的测定步骤

拌和结束后,立即取适量水泥净浆一次性装入已置于玻璃底板上的试模中,用宽约25mm的直边刀在净浆与试模内壁之间切移一圈后,抬起玻璃板在橡胶垫上轻轻振动不超过5次,振动时避免泌水。然后在试模上表面约2/3处,略倾斜于试模表面分别向外轻轻锯掉多余净浆,再从试模边沿垂直于锯的方向轻抹顶部一次。在锯掉多余净浆和抹平的操作过程中,不应压实净浆。抹平后迅速将试模和玻璃底板一起移到维卡仪底座上,使试杆位于试模表面中心。降低试杆直至与水泥净浆表面接触,拧紧螺丝1 s~2s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1min内完成。以试杆沉入净浆,距离玻璃底板6mm士1mm为标准稠度净浆。其拌和水量占水泥质量的百分数为该水泥的标准稠度用水量(P)。

9标准稠度用水量测定方法一试锥法(代用法)

9.1试验前准备工作

9.1.1维卡仪的金属棒能自由滑动。

9.1.2调整至试锥接触锥模顶面时指针对准零点。

9.1.3搅拌机运行正常。

9.2水泥净浆的拌制

按8.2拌制水泥净浆。

9.3标准稠度的测定

9.3.1采用代用法测定水泥标准稠度用水量可用调整水量和不变水量两种方法的任一种测定。采用调整水量方法时拌和水量按经验找水,采用不变水量方法时拌和水量用142.5 mL。

9.3.2拌和结束后,立即将拌制好的水泥净浆装入锥模中,用餐刀在浆体表面轻轻插捣5次,再在橡胶垫上轻振5次,刮去多余的净浆;抹平后迅速放到试锥下面固定位置上,将试锥降至净浆表面,拧紧螺丝1 s~2s后,突然放松,让试锥垂直自由地沉入水泥净浆中。到试锥停止下沉或释放试锥30s时记录试锥下沉深度。整个操作应在搅拌后1min内完成。

9.3.3用调整水量方法测定时,以试锥下沉深度30mm±1mm时的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,按水泥质量的百分比计。如下沉深度超出范围需另称试样,调整水量,重新试验,直至达到30 mm±1 mm为止。

9.3.4用不变水量方法测定时,按经验公式(1)计算或根据仪器上对应标尺得到标准稠度用水量。当试锥下沉深度小于13mm时,应改用调整水量法测定。

P=33.4-0.185S ……………(1)

式中:

P一一水泥标准稠度用水量，%；

S一一试锥下沉深度,单位为毫米(mm)。

10凝结时间测定方法

10.1试验前准备工作

调整凝结时间测定仪的通好接触玻璃板时指针对准基准点。

10.2试件的制备

按8.2制成标准稠度净浆,并按8.3装模和刮平后,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。

10.3初凝时间的测定

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10s时指针的读数。根据水泥浆体硬化程度进行次测定,临近初凝时间时每隔5min(或更短时间)测定一次，当试针沉至距底板4mm±1 mm时,为水泥达到初凝状态。净浆达到初凝时应立即重复测一次,当两次结果都达到初凝状态时才能确定此时净浆为初凝。

在整个测试过程中试针沉入的位置至少要距试模内10mm,到达凝结状态的时间判点测定针孔不应落在距离试模中心5mm内的区域,两个相邻测孔相距不小于5mm。

10.4终凝时间的测定

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。使用终凝针[见图1e)]测定。临近终凝时间时每隔15min(或更短时间)测定一次,每次测定不应让试针落入原针孔。当终凝针沉入试体0.5mm时,即环形附件开始不能在试体上留下痕迹且初凝针在试体的直径小端面上沉入深度不大于1mm时,为水泥达到终凝状态。净浆达到终凝时应立即重复测一次,当两次结果都达到终凝状态时才能确定此时净浆为终凝。

10.5测定注意事项

测定时应注意:

a) 在最初测定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;

 b)每次测试完毕应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;

c)当水泥净浆发生异常凝结现象时,仍可按本文件规定的操作步骤进行标准稠度用水量和凝结时间的测定,应在报告中注明。

11安定性测定方法一雷氏法(基准法)

11.1试验前准备工作

每个试样需成型两个试件,每个雷氏夹需配备两个边长或直径约80mm、厚度4mm~5 mm,质量约75g的玻璃板,凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹内表而都应涂上薄层矿物油。

11.2雷氏夹试件的成型与养护

11.2.1将预先准备好的雷氏夹放在玻璃板上,并立即将已制好的标准稠度净浆一次装满雷氏夹,装净浆时宜用雷氏夹固定装置或一只手轻轻扶持雷氏夹,另一只手用小刀在浆体表面轻轻插捣3次,然后抹平。

11.2.2盖上玻璃板,将试件移至湿气养护箱内养护。

11.2.3若在湿气养护期间观察到雷氏夹试件异常时,终止试验,水泥安定性判定为不合格。

11.3沸煮

11.3.1调整好沸煮箱内的水位,沸煮的整个过程中水位一直高于试件。

11.3.2从水泥加水后计时至24h士2h后脱去雷氏夹试件玻璃板,先用雷氏夹膨胀测定仪测量雷氏夹指针间的距离(A),精确到0.5mm。

11.3.3将试件放入沸煮箱水中的试件架上,指针朝上,然后在30min士5min内加热至沸腾并恒沸180 min±5 min.

11.3.4沸煮结束后,立即放掉沸煮箱中的热水,打开箱盖,待箱体冷却至室温,取出试件。用雷氏夹膨胀测定仪测量沸煮后的雷氏夹指针的距离(C),准确至0.5 mm.

11.4沸煮安定性判定

取两个试件煮后指针尖增加距离(C-A)的平均值进行结果判定,平均值按四舍五入法精确至小数点后一位,当平均值不大于5.0 mm,且两个试件指针尖增加距离相差小于3.0mm时,判定该水泥安定性合格。否则同一样品应立即重做雷氏法和试饼法试验,任一方法结果不合格时,该水泥安定性判定为不合格。

12安定性测定方法一试饼法(代用法)

12.1试验前准备工作

每个样品需准备两块边长约100mm的玻璃板,凡与水泥净浆接触的玻璃板都要稍稍涂上一层矿物油。

12.2试饼的成型与养护

将制好的标准稠度净浆取出一部分分成两等份,使之成球形,放在预先准备好的玻璃板上,轻轻振动玻璃板并用湿布擦过的小刀由边缘向抹,做成直径70mm~80 mm、中心厚度约10mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼,接着将试饼放入湿气养护箱内养护24h士2 h。若在湿气养护期间观察到试饼有明显裂纹,终止试验。

12.3沸煮

12.3.1 步骤同11.3.1.

12.3.2从水泥加水后计时至24h±2h后脱去玻璃板取下试饼,在试饼无缺陷的情况下将试饼放在沸煮箱水中的篦板上,然后在30 min士5 min内加热至沸并恒沸180 min±5 min.

12.3.3沸煮结束后,立即放掉沸煮箱中的热水,打开箱盖,待箱体冷却至室温,取出试件进行判定。

12.4安定性判定

12.4.1沸煮前,如目测试饼已出现裂纹,则判定水泥安定性不合格。

12.4.2目测试饼未发现裂缝,用钢直入检查也没有弯曲,为安定性合格,反之为不合格。当两个试饼判定结果有矛盾时,该水泥的安定性为不合格。其中,弯曲检查采用钢直尺和试饼底部紧靠,以两者间不透光为没有弯曲。

13检验报告

检验报告应包括标准稠准用水量，初凝时间,终凝时间，试饼的裂缝,弯曲形态或雷氏夹膨胀值等所有的试验结果。