实验2水泥与外加剂实验
一、实验目的
1掌握水泥各种技术性质定义。通过试验进一理解水灰比、掺合料对水泥强度的影响
2学会操作水泥强度和与外加剂相容性的实验方法。
3了解水泥安定性、凝结时间的测试方法。
二、实验内容
（一）水泥与外加剂相容性试验
1）相容性的概念
对于混凝土外加剂与水泥适应性的定义，普遍认为：依据混凝土外加剂应用技术规范，将经过检验符合标准的某种外加剂掺入按规定可以使用该品种外加剂的水泥中，用该水泥所配制的混凝土或砂浆若能够产生应有的效果，就认为该水泥与这种外加剂是适应的；相反，如果不能产生应有的效果，则该水泥与这种外加剂不适应。
2）实验任务
选用PO42.5水泥300g,水87g(水灰比相同),减水剂掺量不同,分别测定水泥净浆流动度(mm)。画出减水剂掺量与净浆流动度之间的关系曲线并进行分析。
3)主要仪器设备：
水泥净浆搅拌机；截锥圆模（微型坍落度筒）：上口直径、下口直径、壁厚，内壁光滑无接缝的金属制品；玻璃板；天平，钢直尺等。
3)实验步骤：
将截锥圆模置于水平玻璃板上，截锥圆模和玻璃板均用湿布擦过，并将湿布覆盖在上面。按照预先规定的比例称取水泥和减水剂(萘系高效)，倒入用湿布擦过的搅拌锅内。胶凝材料总量为。按照预先规定的比例加入减水剂，然后加水搅
拌。
将拌好的净浆迅速注入截锥圆模内，刮平，将截锥圆模按垂直方向迅速提起，量时取互相垂直的两直径，取其平均值作为胶凝材料净浆的流动度。
4)实验数据：
5)实验图表
6）数据分析：
由图象可知，当减水剂含量在0.2%～0.4%之间，流动度有很大幅度的增长。当减水剂含量达到0.4%之后，流动度的增长幅度缓慢，在1.4%时达到最大值。由此推断，减水剂饱和点在 1.4%。在这一百分掺量下，减水剂对水泥的分散作用已经达到最大，含量继续提高后，多余的减水剂并不能继续分散水泥颗粒，对水泥浆体的流动性提高已经没有作用了。
在1%处曲线有明显的下降，这可能是由于实验操作失误引起的。
7）相关资料
①减水剂的作用：
降低水灰比，提高混凝土强度；
增大工作度，使混凝土易于浇筑；
不改变混凝土强度和工作度，在减少用水量的同时降低了水泥用量；
增加水化效率，减少单位用水量，增加强度，节省水泥用量；
改善尚未凝固的混凝土的和易性，防止混凝土成分的离析；
提高抗渗性，减水透水性，避免混凝土建筑结构漏水，增加耐久性，增加耐化学腐蚀性能；
减少混凝土凝固的收缩率，防止混凝土构件产生裂纹；
提高抗冻性，有利于冬季施工。
②减水剂作用原理
当水泥和水拌合后，水泥颗粒并没有均匀地悬浮在水中，而是聚集成一个个胶束沉淀下来，称为絮凝。胶束内包着不少的水分，影响了浆体的流动性。
当减水剂加入时，由于它的分子能够吸附在水泥颗粒或早期水化产物的表面，使它们带上相同的电荷，产生一均匀的负电荷，水泥颗粒彼此相互排斥分离，絮凝的胶束被打散，释放出原来包裹的水分，从而增大水泥净浆的流动性。
③减水剂的品种
减水剂的品种有数十种，主要品种有MF、木钙等。
MF是多环芳香族磺酸盐甲醛缩合物的一个品种，属于阴离子型的高效表面活性物质，为棕褐色粉末，易溶于水，具有减水、早强、增强作用，是一种性能良好的减水剂，这类减水剂还有NNO、JN、FDN和UNF等品种。
木钙是木质素磺酸钙减水剂的简称，系造纸厂的副产品，木钙为棕色粉末，无毒不燃，易溶于水，对普通硅酸盐水泥、矿渣水泥以及矾土水泥均可使用，对混凝土有增塑、引气、减水、增强和缓凝作用，故掺量不宜过多。
④胶凝材料与减水剂的相容性
在水胶比很低时，并不是每一种符合国家标准的胶凝材料在使用特定的高效减水剂时都有同样的流变性能；同样，也并不是每一种符合国家标准的高效减水
剂对特定的胶凝材料流变性能的影响都一样，这说明胶凝材料与
高效减水剂存在相容性问题。对特定的胶凝材料，减水剂存在一个饱和点。
⑤影响水泥与减水剂的相容性因素
主要包括：水泥、外加剂、环境条件、减水剂自身特性等几方面。
水泥的物理化学性能中，其矿物组成、调凝剂石膏的形态、水泥中的混合材、水泥的含碱量等对相容性有较大影响。
（二）水泥胶砂强度试验
１）实验内容：
选用PO42.5水泥，改变水灰比和粉煤灰的掺量。测定不同龄期的抗压,抗折强度，并对其结果进行分析。
其重量比为：水泥:标准砂为1:3，水灰比分别为：0.45、0.50、0.55，粉煤灰掺量(内掺)：10%、20%，水泥450g，标准砂1350g。
分别成型试件,养护并测定7天、28天抗压抗折强度；
并分别画出水灰比和强度、粉煤灰掺量与强度之间的关系曲线，并进行分析。
水泥胶砂强度配比
2）水泥胶砂强度实验数据：
（以上强度、极限受力数据皆为平均值）
3）实验图表及分析
①水灰比和强度
分析：
对7天和28天龄期的抗折强度进行分析，可以发现，随着水灰比的降低，抗折强度都呈现上升趋势，这是因为水灰比越小，水泥早期水化程度越快，强度的增强也较快。而对抗压强度进行分析时，未能得到同样的结论。这或许是由于实验操作的因素影响。
理论表明，随着水灰比的增大，水泥强度减小。水灰比较大时，水泥水化全部产物仍不能填满水化产物间的空隙，且由于有大量水的存在，孔隙率较大，所以强度较低。
②粉煤灰掺量与强度
分析比较，可发现在相同的水胶比情况下，用粉煤灰代替部分水泥得到的硬化水泥浆体的不同时期的强度都比纯水泥低。且粉煤灰掺量越大，水泥强度越低，但下降幅度并不大。
对掺入粉煤灰后强度的降低，解释是：粉煤灰由近似球形的颗粒组成，粒径与水泥接近，且有光滑的表面，掺入后可以改善流动性，但同时使得硬化后的水泥浆体内部颗粒啮合力降低，从而使得硬化水泥浆体的强度降低。
经查阅，大部分实验资料表明粉煤灰掺量在0.2以下时对于硬化水泥浆体的强度影响应该不大，大于0.2以后，强度随掺量的增大而降低。
③其他结论
图表显示，28天龄期试件的抗压强度和抗折强度均大于7天龄期的试件，说明了水泥随着时间推移，水化反应继续进行，强度会逐渐提高。
水泥构件的抗折强度要远远低于其抗压强度。
4）相关资料
粉煤灰是由燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细粉末，其颗粒多呈球形，表面光滑。分为低钙灰和高钙灰两种。
粉煤灰的粒度是影响粉煤灰质量的主要指标，如粉煤灰越细，水化反应得界
面增加，就越容易发挥它的活性；另外，较高的烧成温度下形成的粉煤灰的活性
液比烧成温度低或烧成温度过度的粉煤灰活性强。
粉煤灰作为水泥掺合料使用具有成本低、工艺条件简单等许多有利因素。
掺入粉煤灰的作用：改善混凝土拌合物的和易性、可泵性和抹面性；降低了混凝土的水化热，是大体积混凝土的主要掺合料；提高了混凝土的抗渗性；提高了混凝土抗硫酸盐性能；抑制了碱—骨料反应。
三、水泥安定性、凝结时间实验(演示)
1水泥标准稠度用水量。
2水泥安定性。
3水泥凝结时间:初凝时间、终凝时间。
四、实验总结
这次实验动手性强，整个数据是在全班同学共同的努力和分工合作之下得到的。既学到了很多实用的知识，又培养了大家的团队精神。
实验的一些数据与理论值不相符，其原因有多种，主要可能出现在操作上。老师在第一次上课时就说过，建材实验的误差是很大的。这也要求我们建材实验一定要反复多次地做，不能盲目相信个别次实验的数据。只有通过大量的实验才能最终得到正确的结果。
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