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

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，巩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，会发生一系列物理和化学变化，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114 ml）。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5 s，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。降低试杆刚好和水泥表面相切，拧紧螺丝，1~2 s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30 s后记录试杆下降深度，整个过程在1.5 min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5 s，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，使试针和净浆表面接触，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．净浆标准稠度和凝结时间测定仪，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、对比新标准砂和普通砂同样配比的砂浆的流动度。

4、对比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体现，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，模板和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表面的水深不得小于5mm 。

3. 强度试验

(1) 各龄期试件破型时间

——24h ±15min ——48h ±30 min ——3 d ±45 min ——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,试验时擦去试件表面水分和砂粒，放入夹具内，应使侧面和圆柱接触。抗折试验机加荷速率为50 N/s ±10 N/s ，直至折断。

抗折强度计算式为：

3

5.1b L F R f t =

式中：R f ——抗压强度，MPa ；

F f ——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：

A F R c

c =

式中：R c ——抗压强度，MPa ；

F c ——破坏时的最大载荷，N ； A ——受压部分面积，mm 2。

抗折强度和抗压强度的测定结果精确到0.1 MPa 。

三、实验仪器

1． 水泥胶砂搅拌机：质量必须符合JC/T 681《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/T 723《胶砂振动台》的规定。

3． 试模及下料漏斗：试模应符合JC/T 726《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/T 724要求的其他试验机。抗折夹具应符合JC/T 724《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/T 683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，避免错过初凝时间。

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，使其和筒体上表面相平。

③从试样和水接触时起，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时的加水量和试样的重量比(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，使针尖和料浆的表面相接触，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：从试样和水接触时起，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。从试样和水接触时起，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.对比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.适当掺加减水剂对比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，模板和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：

A F R c c

式中：R c ——抗压强度，MPa ；

F c ——破坏时的最大载荷，N ； A ——受压部分面积，mm 2。 抗压强度的测定结果精确到0.1 MPa 。

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。