水泥物理性能常规检测要点

李艳红

（无锡市政工程质量检测中心，江苏 无锡 214023）

1 水泥定义及要点

1.1 水泥是最重要的建筑材料之一。水泥属于水硬性胶凝材料，遇水后会发生物理化学反应，能有可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒状材料胶结成为整体。水泥浆体不但能在空气中硬化，还能在水中硬化，保持并继续增长强度。

1.2 取样应具有代表性，可连续取样，也可从20个以上不同部位取等量样品，总量不少于12kg，将所取的样品充分混合后通过0.9mm的方孔筛，均分为试验样和封存样。封存样应加封条，密封保管3个月。

1.3 水泥检测项目中化学分析、凝结时间、安定性、强度这四项不符合技术要求为不合格品。进场的水泥应按批进行复检。按同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥，袋装不超过200t为一批，散装不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。

2 水泥分类

我国建筑工程中目前常用的水泥主要有硅酸盐水泥(P·I)、普通硅酸盐水泥(P·O)、矿渣硅酸盐水泥(P·S)、火山灰质硅酸盐水泥(P·P)、粉煤灰硅酸盐水泥(P·F)、复合硅酸盐水泥(P·C)。（注：硅酸盐水泥分为两种类型，不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，在粉磨时掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣的称为Ⅱ型硅酸盐水泥。）

3 水泥物理性能常规试验检测执行标准

（1）GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》

（2）GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检测方法》

（3）GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检测方法》

（4）GB/T 1345-2005《水泥细度检测方法》

（5）GB/T 2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》

（6）GB/T 208-94《水泥密度测定方法》

（7）GB/T 8074-2008《水泥比表面积测定方法》（勃氏法）

（8）GB/T 12573-2008《水泥取方法》

4 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检测方法

4.1 基本原理

4.1.1 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。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。

4.1.2 凝结时间以试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需的时间表示。

4.1.3 安定性（雷氏法）是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。试饼法是通过观测水泥标准稠度试饼沸煮后的外形变化情况表征其体积安定性。4.2 主要仪器设备

ISO标准法维卡仪：试杆直径10±0.05mm，初终凝针的直径1.13±0.05mm，滑动部分的总质量300±1g，与试杆、试针联结的滑动杆表面光滑，能靠重力自由下落，不得有紧涩和旷动现象。

净浆搅拌机：符合JC/T 729的要求 （搅拌叶和锅壁的间隙为2±1mm）

电子天平：最大称量不小于1000g，分度值不大于1g

雷士夹：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300g的砝码时，两根指针的距离增加应在17.5±2.5mm范围内，当去掉砝码后针尖距离能恢复至挂砝码前的状态。6个月可自校一次。

雷氏夹膨胀测定仪 沸煮箱

4.3 试验温度

试验室温度（20±2）℃，相对湿度不低于50%。（试验前后记录）

湿气养护箱温度（20±1）℃，相对湿度不低于90%。（每日记录三次）

4.4 水泥标准稠度用水量

水泥样品试验前，试验样与封存样应经充分拌匀，并通过0.9mm的方孔筛，整个过程不得混杂其它水泥。

试验前须检测：维卡仪金属棒应能自由滑动；调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点；搅拌机运转正常。

水泥净浆的搅拌：

搅拌锅，搅拌叶先用湿布擦过→先加水，5-10s加入水泥500g→搅拌，低速120s，停15s（将叶片和锅壁上的水泥刮入锅中），高速120s停机。

标准稠度的测定：

4.4.1 标准法

将净浆一次性装入玻璃底板上，用宽约25mm的直边刀轻轻拍打浆体5次以排除浆体中的空隙，然后在试模表面约1/3处，略倾斜于试模分别向外轻轻锯掉多余净浆，再从试模边沿轻抹顶部一次，使净浆表面光滑。

用维卡仪测试杆沉入净浆并距底板 (6±1)mm的净浆为标准稠度净浆。其拌和用水量为水泥标准稠度用水量（P),按水泥的质量百分比计。

4.4.2 代用法

分为调整水量和不变水量两种方法测定：

采用调整水量法是以试锥下沉深度 （30±1）mm的净浆为标准稠度。采用不变水量方法时拌和水量用142.5ml，根据公式 （P＝33.4－0.185S）计算得到标准稠度用水量P。当锥下沉深度小于13mm时，应改用调整水量法来测。（由于标准稠度测定代用法不常用，因此在这里就不做详细介绍。）

4.5 初凝时间的测定

测定前的准备工作先把调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时指针对准零点。将制备好的标准稠度净浆连同试模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。试件在湿气养护箱中养护30min后进行第一次测定，临近初凝时间时每隔5min测定一次，当试针沉至距底板4±1mm到初凝时，即达初凝状。

4.6 终凝时间的测定

初凝时间测定后，立即将试件以平移的方式从玻璃板上取下，翻转180°，直径大端向上，小端向下放在玻璃板上，再次放入湿气养护箱中养护。临近终凝时间时每隔15min测定一次，当终凝针的环形附件不能在试体上留下痕迹时，即达到终凝状态。

4.6.1 测定时应使试杆徐徐下降，防止试针撞弯，但结果以垂直自由下落为准。在整个测试过程中试针沉入的位置至少要距试模内壁10mm。

4.6.2 临近初凝时，每隔5min测定一次，临近终凝时每隔15min测定一次。到达初终凝时，都应立即在试体两个不同点重复测一次，，确认结论相同才能到达初终凝状态。

4.6.3 每次测定不能让试针落入原针孔，每次测完后需将试针擦净并将试模放回湿气养护箱内养护，整个测试过程要防止试模受振。

凝结时间硅酸盐水泥的初凝时间不小于45min，终凝时间不大于390min。普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于390min。

4.7 安定性的测定

测定方法可以用试饼法也可用雷氏法，有争议时以雷氏法为准。凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹内表面都要稍稍涂上一层薄油。

试饼的成型：

将制备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中央抹，做成直径（70-80）mm、中心厚约10mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼，并将其放入湿汽养护箱内养护（24±2）h。

问卷结果显示，股份制银行和城市商业银行对小微企业的贷款利率普遍高于国有银行。其中，五大商业银行的平均利率为基准利率上浮26.91%，但较低的风险容忍度导致放贷率偏低。较之于五大商业银行，股份制银行与城市商业银行具有较高的风险容忍度，对于小微企业信贷的参与力度和积极性均较高，但其平均利率为基准利率上浮75.47%。这在一定程度上反映出，我国商业银行普遍将小微企业信贷视为高风险的业务，索要较高的利率以覆盖潜在的风险，甚至出现“一刀切”的现象，并未施行差别化的贷款定价，有待建立合理的小微企业信贷风险定价机制。

雷氏夹试件的成型：

立即将制好的标准稠度净浆一次装满雷氏夹，用宽约25mm的直边刀在浆体表面轻轻插捣3次后抹平，盖上涂油玻璃板，立即将试件移放养护箱内养护（24±2）h。

沸煮：

图1

5 泥胶砂流动度测定方法

原理：通过测量一定配比的水泥胶砂在规定振动状态下的扩展范围来衡量其流动性。

仪器：水泥胶砂流动度测定仪、水泥胶砂搅拌机、试模、捣棒、卡尺、小刀、天平。

试验方法

试验前将跳桌空跳一个周期25次，自检各部位是否正常。凡是与水泥胶砂接触的仪器需用湿棉布擦拭覆盖。制备按GB/T 17671-1999有关规定进行。将拌好的胶砂分两层迅速装入试模，第一层装至圆模高度约三分之二处，用小刀在相互垂直两个方向各划5次，用捣棒由边缘至中心捣压15次，装第二层胶砂时装至高出截锥圆模约20mm，用小刀在相互垂直两个方向各划5次，再用捣棒由边缘至中心捣压10次。装胶砂和捣压时，用手扶稳试模，不要使其移动。捣压完毕，取下模套，用小刀倾斜，从中间向边缘分两次近似水平的角度抹去高出截锥圆模的胶砂，擦去落在桌面上的胶砂。将截锥圆模垂直向上轻轻提起。开动跳桌，在25s±1s内完成25次跳动。 跳动完毕后，从胶砂拌和开始到测量扩散直径结束，应在6min内完成。

用卡尺测量胶砂底面互相垂直的两个方向直径，计算平均值（为胶砂流动度值），取整数，单位为“mm”。

强度试验按GB/T 17671进行试验。火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥和掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥在进行胶砂强度检验时，其用水量按0.50水灰比和胶砂流动度不小于180mm来确定。当流动度小于180mm时，应以0.01的整倍数递增的方法将水灰比调整至胶砂流动度不小于180m。

6 胶砂强度检测

本方法为40mm*40mm*160mm棱柱试体的水泥抗压强度和抗折强度测定。试体是由按质量计的一份水泥、三份中国ISO标准砂，用0.5的水灰比拌制的一组塑性胶砂制成。胶砂用行星搅拌机搅拌，在振实台上成型。试体连模一起在湿气养护箱中养护24h，然后脱模在水中养护至强度试验。到试验龄期时将试体从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每截再进行抗压强度试验。

检测环境要求

1）试验室温度20±2℃，相对湿度不低于50%。

2）试件养护池水温20±1℃。（每日记录三次）

3）湿气养护箱温度20±1℃，相对湿度不低于90%。

胶砂的制备

胶砂的质量配合比应当为一份水泥三份标准砂和半份水（水灰比为 0.5）。 一锅胶砂成三条试体，每锅材料需要量：水泥（450±2)g；标准砂（1350±5)g；水（225±1)mL。

搅拌

搅拌锅，搅拌叶先用湿布擦过→先加水，5-10s加入水泥450g→搅拌，低速30s，加砂30s，高速30s，停90s（将叶片和锅壁上的水泥刮入锅中）高速60s停机。注：胶砂搅拌机的叶片与锅壁之间的间隙每月检查一次。

成型

分两层装模，装第一层每个槽约放300g胶砂，用大播料器来回一次将料层播平，再振实60次→装入第二层胶砂时用小播料器播平，再振实60次→取下试模，用钢直尺横向锯割动作慢慢移动，一次刮去多余胶砂，并用直尺将试体表面抹平。在试模上作好标记放入养护箱内养护。

试件的养护

1）脱模前应将试模放在恒温恒湿的养护箱中养护至规定的脱模时间时取出脱模。脱模前，应对试件进行编号。二个龄期以上的试体，在编号时应将同一试模中的三条试体分在二个以上龄期内。对于24h龄期，应在破型试验前20min内脱模。对于24h以上龄期的，应在成型20～24h之间脱模。

注：若因脱模会对强度造成损害的，可以延迟脱模时间，但应在试验报告中应予说明。

2）将做好标记的试件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。养护期间试件之间间隔或试体上表面的水深不小于5mm。每个养护池只养护同类型的水泥试件，不允许在养护期间全部换水。

除24h龄期或延迟至48h脱模的试体外，任何到龄期的试体应在试验前15min从水中取出。揩去试体表面沉积物，并用湿布覆盖至试验为止。

强度试验试体的龄期

试体龄期是从水泥加水搅拌开始试验时算起。不同龄期强度试验在下列时间进行。

24h±15min；48h±30min；72h±45min；7d±2h；＞28d±8h

抗折强度计算

试块以50N/s±10N/s的速率均匀加载直至折断得到力值，根据公式计算得出抗折强度值。以一组三个抗折结果的平均值作为试验结果。当三个强度值中有超过平均值±10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。单个抗折强度与平均值均精确至0.1MPa。

抗压强度计算

抗折试验后六个半截试体应保持潮湿直至抗压试验。试体以2400N/s±200N/s的速率均匀地加荷直至破坏。

7 水泥细度检测方法

硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其比表面积不小于300m2／kg；矿渣、火山灰质、粉煤灰和复合硅酸盐水泥的细度以筛余表示，其80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。细度检测方法有负压筛析法、水筛法、手工筛析法，细度试验结果测定产生争议时，以负压筛析法为准。

试验前水泥样品应充分拌匀并通过0.9mm方孔筛，防止过筛时混进其他水泥。试验时，80μm筛析试验称取25g，45μm筛析试验称取10g。

筛析试验前，检查控制系统，调节负压4000～6000Pa范围内。称取试样25g（精确至0.01g），置于负压筛中，开动筛析仪连续筛析2min，在此期间如有试样附着在筛盖上，可轻轻敲击，使试样落下。筛毕，用天平称量筛余物。当工作负压小于4000Pa时，应清理吸尘器内水泥，使负压恢复正常。

水泥试验筛的标定方法

原理是用标准样品在试验筛上的测定值，与标准样品的标准值的比值来反应试验筛筛孔的准确度。

标定操作

将标准样品装入干燥洁净的密闭广口瓶中，盖上盖子摇动2分钟，消除结块。静置2分钟后用一根干燥洁净的搅拌棒搅匀样品，按照上述细度负压筛析法进行试验。

8 水泥比表面积测定方法（勃氏法）

勃氏法此方法适用于测定硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的比表面积，其比表面积不小于300m2／kg。

8.1 测定水泥密度

所需仪器：李氏瓶 恒温水槽 无水煤油

测定步骤：将无水煤油注入李氏瓶中至0到1mL刻度线后（以弯月面下部为准），盖上瓶塞放入恒温水槽内，使刻度部分侵入水中（水温应控制在李氏瓶刻度时的温度），恒温30min，记下初始（第一次）读数。从恒温水槽中取出李氏瓶，用过滤纸将李氏瓶细长颈内没有煤油的部分内仔细擦干净。水泥试样应预先通过0.90mm方孔筛，在（110±5)℃温度下干燥1h，并在干燥器内冷却至室温。称取水泥60g，称准至0.01g。用小匙将水泥样品一点点的装入加有无水煤油的李氏瓶中，反复摇动（亦可用超声波震动），至没有气泡排出，再次将李氏瓶静置于恒温水槽中，恒温30min，记下第二次读数。

注：第一次读数和第二次读数时，恒温水槽的温度差不大于0.2℃。

结果计算：水泥体积应为第二次读数减去初始（第一次）读数，即水泥所排开的无水煤油的体积（mL）。

水泥密度 ρ（g／ cm3）按下式计算：水泥密度 ρ=水泥密度（g）/排开的体积（cm3）

结果计算到小数第三位，且取整数到0.01g／cm3，试验结果取两次测定结果的算术平均值，两次测定结果之差不得超过0.02g／cm3。

8.2 比表面积的测定

试验原理：主要是根据通过一定空隙率的水泥层的空气流速来测定。因为对一定空隙率的水泥层，其中空隙的数量和大小是水泥颗粒，比表面积的函数，也决定了空气流过水泥层的速度，因此根据空气流速即可计算比表面积。

所需仪器：①勃氏比表面积透气仪；②烘干箱（控制温度灵敏度±1℃）；③分析天平（分度值为 0.001g）；④秒表（精确至 0.5s）；⑤水泥样品 （水泥样品按GB12573进行取样，先通过0.9mm的方孔筛，再在110±5℃下烘干1h，并在干燥器中冷却至室温）；⑥基准材料；⑦压力计液体（可直接采用无色蒸馏水）；⑧滤纸；⑨分析纯汞

试验温度：温度（20±1）℃，湿度不大于 50%

试验步骤：在试验前要对仪器进行校准，检查仪器是否漏气。检查的方法是，用胶皮塞塞紧圆筒口，抽气，关闭活塞，在5分钟内液面如未下降，就证明仪器并未漏气；否则必须找出漏气处加以密封。

测定试料层体积（水银排代法）：

1）先测出水银的质量，就是把水银装满料筒用玻璃板抹平，然后倒入清零的容器里称取质量为P1。

2）在料筒里先放一个垫片，再加一个滤纸再将称取的3.3k左右的水泥倒入料筒里，最后再加一个滤纸，将其捣实，再加入水银直至倒满，用玻璃板抹平。然后倒入清零的容器里称取质量为P2。

料层体积的测定，至少进行两次，取两次数值相差不超过0.005m3的平均值。料筒最好一季度或是半年重新校正试料层体积。

3）试验用的水泥质量： 需用的水泥水泥质量m=ρV（1-ε）

ρ:水泥密度 V：试料层体积 ε：试料层孔隙率（一般水泥采用0.500±0.005）

4）比表面积的测定：①如何装试料筒：先将铜垫片放入料筒最底部→再放入一个滤纸→再将所算出的试验所需的水泥质量倒入料筒镇平→再放入一个滤纸→再用捣器压平。②如何测定：接通电源→向U形管内加水直至仪器表显示“LL_”停止闪烁并变成室温相应温度为止→放上水泥试样，按“测定”按钮，确认后进入仪器常数输入状态，仪器常数“K”与水泥密度均不需要修改，可直接按“确认”按钮→仪器的电磁泵会自动打开计时测出该水泥试样的比表面积。

水泥比表面积应由两次透气试验结果的平均值确定。若两次试验结果相差2%以上时，应重新试验，计算结果保留至10cm2／g。当同一个水泥用手动勃氏透气仪测定的结果与自动勃氏透气仪测定的结果有争议时，以手动勃氏透气仪测定结果为准。

[1]建筑材料检测[M].中国建筑工业出版社，2009.

[2]建筑材料学[M].武汉理工大学出版社，2007.