实验三 水泥胶砂强度的测试
【实验目的】
水泥强度是指水泥试体在单位面积上所承受的外力，它是水泥的主要性能指标。水泥是混凝土的重要胶结材料，水泥强度是水泥胶结能力的体现，是混凝土强度的主要来源。检验水泥各龄期强度，可以确定其强度等级，根据水泥强度等级又可以设计水泥混凝土的标号。水泥强度检验主要是抗折与抗压强度检验。
本实验的目的：
（1） 学习水泥胶砂强度的测试方法，以确定水泥强度等级；
（2） 分析影响水泥胶砂强度测试结果的各种因素。
【实验原理】
水泥强度是一个相对值，同一试样用不同方法检验，强度值不同，砂浆法能在一定程度上反映出水泥对集料的粘结能力，随着水化反应不断进行，和水后的水泥浆体逐渐失去可塑性和流动性，并与集料粘结形成具有一定强度的固体。
【仪器设备】
水泥胶砂搅拌机及试模；JS-15型水泥胶砂振实台；电动抗折试验机；压力试验机及抗压夹具；金属刮平 尺。
【实验条件及对材料的要求】
（1） 实验室温度为（20±2）℃，相对湿度大于50%。
（2） 养护箱温度为（20±1）℃，相对湿度大于90%，养护水的温度为（20±1）℃
（3） ISO基准砂 ISO基准砂（reference sand）是由德国标准砂公司制备的SiO2
含量不低于98%的天然的圆形硅质砂组成，颗粒分布如下表1规定的范围内。 砂的湿含量是在105~110℃下用代表性砂样烘2h的质量损失来测定，以干基的质量百分数表示，应小于0.2%。
（4） 中国ISO标准砂。中国ISO标准砂完全符合下表1颗粒分布和湿含量的规定。
（5） 水泥 当实验水泥从取样至实验要保持24h以上时，应把它贮存在基本装满和
气密的容器里，这个容器应不与水泥起反应。
（6） 水 实验可用饮用水，仲裁试验或其他重要试验可用蒸馏水。
表1 ISO基准砂颗粒分布表
【实验步骤】
（一） 试体成型
1) 将试模擦净，四周模板与底板接触面上应涂黄油，紧密装配，防止漏浆。内壁均
匀刷一薄层机油。
2) 胶砂的质量配合比应为1份水泥、3份标准砂和0.5份水（水灰比为0.50）。一锅
胶砂成3条试体，每锅材料需要量为：水泥（450±2）g，标准砂（1350±5）g，水（225±1）g。
3) 先使搅拌机处于待工作状态，然后把量好的水（精确±1ml）加入锅里，再加入称
好的水泥（精确±1g），把锅放在固定架上，上升至固定位置。然后立即开动搅拌机，低速搅拌30s后，在第二个30s开始的同时均匀地将砂子加入（当各级砂是分装时，从最粗粒级开始，依次将所需的每级砂量加完）。把机器转至高速再搅拌30s，停拌90s，在第1个15s内用一胶皮刮刀将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间，在高速下继续搅拌60s。各个搅拌阶段，时间误差应在±1s以内。
4) 胶砂制备后应立即进行成型。预先将空试模和模套固定在振实台上，用一个适当
勺子直接从搅拌锅里将胶砂分二层装入试模，装第一层时，每个槽里约放300g胶砂，用大播料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回一次将料层播平，再振实60次。再装入第二层胶砂，用小播料器播平，再振实60次。移走模套，从振实台上取下试模，用一金属直尺以近似90°的角度架在试模模顶的一端，然后沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动，一次将超过试模部分的胶砂刮去，并用一直尺以近乎水平的情况下将试体表面抹平。最后在试模上标记。
（二） 试体养护
1) 脱模前的养护
将试模放入养护箱养护[温度（20±3）℃，相对湿度大于90%]。养护到规定的脱模时间后取出脱模。脱模前，用防水墨汁对试体进行编号，对二个龄期以上的试体，在编号时应将同一试模中的3条试体分别在两个以上龄期内。
2）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。脱模应小心，以免损伤试体。如经24h养护，会因脱模对强度造成损坏时，可以延迟24h后脱模，但在试验报告中应予以说明。对于已确定作为24h龄期试验的已脱模试体，应用湿布覆盖至做试验时为止。
3）水中养护
脱模后的试体应立即水平或竖直放在（20±1）℃水中养护，水平放置时刮平面应朝上。试件放在不易腐烂的篦子上，并彼此间保持一定距离，以让水与试体的六个面接触。养护期间试体之间间隔和试体上表面的水深不得小于5mm，并随时加水以保持适当的恒定水位，但不允许在养护期间全部换水。
（三） 强度试验
1）各龄期的试体必须按表2规定时间内进行强度试验。
表2 各龄期强度测定时间的规定
2）试体从水中取出后，在强度试验前应用湿布覆盖。
3）抗折强度测定：擦去试体表面的附着水分和砂粒，清除夹具上圆柱表面杂物，将试体一个侧面放在抗折仪的支撑圆柱上，通过加荷圆柱以（50±10）N/s的速率均匀地将荷载垂直地加在棱柱体相对侧面上，直至折断（保持两个半截棱柱体处于潮湿状态直至抗压试验）。记录抗折强度值Rf（记录至0.1MPa）。
4）抗压强度测定：抗折试验后的两个断块应立即进行抗压试验。抗压试验需用抗压夹具进行。半截棱柱体中心与压力机压板受压中心差应在±0.5mm内，整个加荷过程中应以（2400±200）N/s的速率均匀地加荷直至破坏，记录抗压强度值Rc（记录至0.1MPa）。
【实验结果】
（1） 抗折强度
抗折强度Rf以MPa表示，计算公式如下：
Rf1.5FfLb3
式中 Rf——抗折强度，MPa；
Ff——折断时施加于棱柱体中部的荷载，N；
L——支撑圆柱之间的距离，mm；
b——棱柱体正方形截面边长，mm。
以一组3个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果，计算精确至0.1MPa。当3个强度值中有超出平均值±10%时应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。
（2） 抗压强度
抗压强度Rc以MPa表示，计算公式如下：
Rc
式中 Rc——抗压强度，MPa； Fc A
Fc——破坏时的最大荷载，N；
A——受压部分面积，mm2。
以一组3个棱柱体上得到的6个抗压强度测定值的算术平均值为试验结果，计算精确至0.1MPa。如6个测定值中有一个超出平均值±10%，就应剔除这个试验结果，而以剩下5个的平均值为结果。如果5个测定值中再有超出它们平均值±10%的，则此组结果作废。
试验报告中应包括所有各单个强度结果（包括被舍去的试验结果）和计算出的平均值。
【思考题】
1）
2） 影响水泥胶砂强度的因素有哪些？如何提高水泥的胶砂强度？ 测试水泥胶砂强度的试件养护时为什么要规定养护条件？
实验三 水泥胶砂强度的测试
【实验目的】
水泥强度是指水泥试体在单位面积上所承受的外力，它是水泥的主要性能指标。水泥是混凝土的重要胶结材料，水泥强度是水泥胶结能力的体现，是混凝土强度的主要来源。检验水泥各龄期强度，可以确定其强度等级，根据水泥强度等级又可以设计水泥混凝土的标号。水泥强度检验主要是抗折与抗压强度检验。
本实验的目的：
（1） 学习水泥胶砂强度的测试方法，以确定水泥强度等级；
（2） 分析影响水泥胶砂强度测试结果的各种因素。
【实验原理】
水泥强度是一个相对值，同一试样用不同方法检验，强度值不同，砂浆法能在一定程度上反映出水泥对集料的粘结能力，随着水化反应不断进行，和水后的水泥浆体逐渐失去可塑性和流动性，并与集料粘结形成具有一定强度的固体。
【仪器设备】
水泥胶砂搅拌机及试模；JS-15型水泥胶砂振实台；电动抗折试验机；压力试验机及抗压夹具；金属刮平 尺。
【实验条件及对材料的要求】
（1） 实验室温度为（20±2）℃，相对湿度大于50%。
（2） 养护箱温度为（20±1）℃，相对湿度大于90%，养护水的温度为（20±1）℃
（3） ISO基准砂 ISO基准砂（reference sand）是由德国标准砂公司制备的SiO2
含量不低于98%的天然的圆形硅质砂组成，颗粒分布如下表1规定的范围内。 砂的湿含量是在105~110℃下用代表性砂样烘2h的质量损失来测定，以干基的质量百分数表示，应小于0.2%。
（4） 中国ISO标准砂。中国ISO标准砂完全符合下表1颗粒分布和湿含量的规定。
（5） 水泥 当实验水泥从取样至实验要保持24h以上时，应把它贮存在基本装满和
气密的容器里，这个容器应不与水泥起反应。
（6） 水 实验可用饮用水，仲裁试验或其他重要试验可用蒸馏水。
表1 ISO基准砂颗粒分布表
【实验步骤】
（一） 试体成型
1) 将试模擦净，四周模板与底板接触面上应涂黄油，紧密装配，防止漏浆。内壁均
匀刷一薄层机油。
2) 胶砂的质量配合比应为1份水泥、3份标准砂和0.5份水（水灰比为0.50）。一锅
胶砂成3条试体，每锅材料需要量为：水泥（450±2）g，标准砂（1350±5）g，水（225±1）g。
3) 先使搅拌机处于待工作状态，然后把量好的水（精确±1ml）加入锅里，再加入称
好的水泥（精确±1g），把锅放在固定架上，上升至固定位置。然后立即开动搅拌机，低速搅拌30s后，在第二个30s开始的同时均匀地将砂子加入（当各级砂是分装时，从最粗粒级开始，依次将所需的每级砂量加完）。把机器转至高速再搅拌30s，停拌90s，在第1个15s内用一胶皮刮刀将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间，在高速下继续搅拌60s。各个搅拌阶段，时间误差应在±1s以内。
4) 胶砂制备后应立即进行成型。预先将空试模和模套固定在振实台上，用一个适当
勺子直接从搅拌锅里将胶砂分二层装入试模，装第一层时，每个槽里约放300g胶砂，用大播料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回一次将料层播平，再振实60次。再装入第二层胶砂，用小播料器播平，再振实60次。移走模套，从振实台上取下试模，用一金属直尺以近似90°的角度架在试模模顶的一端，然后沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动，一次将超过试模部分的胶砂刮去，并用一直尺以近乎水平的情况下将试体表面抹平。最后在试模上标记。
（二） 试体养护
1) 脱模前的养护
将试模放入养护箱养护[温度（20±3）℃，相对湿度大于90%]。养护到规定的脱模时间后取出脱模。脱模前，用防水墨汁对试体进行编号，对二个龄期以上的试体，在编号时应将同一试模中的3条试体分别在两个以上龄期内。
2）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。脱模应小心，以免损伤试体。如经24h养护，会因脱模对强度造成损坏时，可以延迟24h后脱模，但在试验报告中应予以说明。对于已确定作为24h龄期试验的已脱模试体，应用湿布覆盖至做试验时为止。
3）水中养护
脱模后的试体应立即水平或竖直放在（20±1）℃水中养护，水平放置时刮平面应朝上。试件放在不易腐烂的篦子上，并彼此间保持一定距离，以让水与试体的六个面接触。养护期间试体之间间隔和试体上表面的水深不得小于5mm，并随时加水以保持适当的恒定水位，但不允许在养护期间全部换水。
（三） 强度试验
1）各龄期的试体必须按表2规定时间内进行强度试验。
表2 各龄期强度测定时间的规定
2）试体从水中取出后，在强度试验前应用湿布覆盖。
3）抗折强度测定：擦去试体表面的附着水分和砂粒，清除夹具上圆柱表面杂物，将试体一个侧面放在抗折仪的支撑圆柱上，通过加荷圆柱以（50±10）N/s的速率均匀地将荷载垂直地加在棱柱体相对侧面上，直至折断（保持两个半截棱柱体处于潮湿状态直至抗压试验）。记录抗折强度值Rf（记录至0.1MPa）。
4）抗压强度测定：抗折试验后的两个断块应立即进行抗压试验。抗压试验需用抗压夹具进行。半截棱柱体中心与压力机压板受压中心差应在±0.5mm内，整个加荷过程中应以（2400±200）N/s的速率均匀地加荷直至破坏，记录抗压强度值Rc（记录至0.1MPa）。
【实验结果】
（1） 抗折强度
抗折强度Rf以MPa表示，计算公式如下：
Rf1.5FfLb3
式中 Rf——抗折强度，MPa；
Ff——折断时施加于棱柱体中部的荷载，N；
L——支撑圆柱之间的距离，mm；
b——棱柱体正方形截面边长，mm。
以一组3个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果，计算精确至0.1MPa。当3个强度值中有超出平均值±10%时应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。
（2） 抗压强度
抗压强度Rc以MPa表示，计算公式如下：
Rc
式中 Rc——抗压强度，MPa； Fc A
Fc——破坏时的最大荷载，N；
A——受压部分面积，mm2。
以一组3个棱柱体上得到的6个抗压强度测定值的算术平均值为试验结果，计算精确至0.1MPa。如6个测定值中有一个超出平均值±10%，就应剔除这个试验结果，而以剩下5个的平均值为结果。如果5个测定值中再有超出它们平均值±10%的，则此组结果作废。
试验报告中应包括所有各单个强度结果（包括被舍去的试验结果）和计算出的平均值。
【思考题】
1）
2） 影响水泥胶砂强度的因素有哪些？如何提高水泥的胶砂强度？ 测试水泥胶砂强度的试件养护时为什么要规定养护条件？