水泥比表面积试验详解带原始记录汇总

浅谈水泥比表面积试验

摘要： 水泥比表面积试验， 关键在于对透气圆筒试料层体积的标定。 试料层体积确定后需用标准（校准）试样进行复核试验。

关键词 ：水泥、比表面积、试验

引言 ：随着科学技术的发展，经济，文化水平的提高，综合国力的 增强。我国高速公路、桥梁建筑的需求越来越多、越来越高。在高 速公路结构物以及桥梁建设中离不开水泥砼，水泥砼中最主要的原 材料是“水泥”，水泥质量的优劣将直接影响工程的质量。水泥质量 的检测至关重要。本文详细介绍水泥比表面积试验。

1、前言：

1．1、定义、原理、方法

水泥比表面积是指单位质量的水泥粉末所具有的总面积， 以 m2

/ Kg表示。其原理根据一定量的空气通过具有一定空隙率和固定厚

度的水泥层时，所受阻力不同而引起流速的变化来测定水泥的比表 面积。在一定空隙率的水泥层中，孔隙的大小和数量是颗粒尺寸的 函数，同时也决定了通过料层的气流速度。

1．2、适用范围

水泥比表面积测定方法适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、 矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅 酸盐水泥、道路硅酸盐水泥以及指定采用水泥比表面积测定方法的 其它粉状物料。水泥比表面积测定方法不适用于测定多孔材料及超 细粉状物料。 2、水泥比表面积测定方法

2． 1 仪器设备

2.1.1 FBT-9 型全自动比表面积测定仪： 由透气圆筒、 压力计、 液晶显示屏、按键、抽气装置等部分组成的一体机。

2.1.2 透气圆筒：内径为12.70mm,由不锈钢制成。在圆筒内壁， 距离圆筒上口边50.25mm处有一突出的宽度为1mnt勺边缘，用以放 置金属穿孔板。

2.1.3 穿孔板：由黄铜制成，厚度0.10mm在其面上，等距离 地打有35个直径1mm的小孔。

2.1.4 捣器：用不锈钢制成，侧面有一个扁平槽，宽 3mm捣

器的顶部有一个支持环，捣器底面与捣器支持环之间的距离是 35.03mm当捣器放入透气圆筒时，支持环与透气圆筒上口边接触，

这 时 捣 器 底 面 与 穿 孔 圆 板 之 间 的 距 离 为 15.12mm

(50.25-0.10-35.03 )mm。

2.1.5 U 型压力计：由外径为9mm的玻璃管制成，压力计一个 臂的顶端有一锥形磨口与透气圆筒紧密连接，在连接透气圆筒的压 力计臂上刻有环形线。

2.1.6 抽气装置：小型抽气泵。

2.1.7 滤纸：中速定量滤纸。

2.1.8 天平：感量为 1mg。

2.1.9 其它：烘干箱、漏斗、小勺、镊子、干燥器、毛刷、

放置透气圆筒的不锈钢金属支架、推杆、 3X 3mm小块玻璃板等。

2.1.10 透气圆筒的内径，穿孔板的厚度，捣器的几何尺寸均 符合规范 JTG E30-2005(T0504-2005) 要求。能够满足捣器底面与穿 孔板之间的距离在15m±

0.5mm范围之内；压力机，抽气泵，烘干 箱，干燥器，天平的感量均符合规范要求；毛刷，小勺，漏斗，小 玻璃板，金属支架，推杆等工具能够试验试用。

2． 2 材料

2.2.1 压力计液体

压力计液体采用无色蒸馏水。

2.2.2 基本材料 基本材料采用中国建筑材料科学研究总院生产的标准试样 。

2． 3 仪器校准

2.3.1 漏气检查：将透气圆筒上口用橡皮塞塞紧， 用抽气装置从压 力计一臂中抽出部分气体，关闭抽气，观察是否漏气。本次漏气检 查测定了 300 秒，浮球不下沉，说明该仪器漏气检查合格 3．试验步骤：

3.1 试料层体积的测定

水银排代法：将两片滤纸沿圆筒壁放入透气圆筒内，用一个直 径略比透气圆筒小的细长棒往下按，直到滤纸平整放在金属的穿孔 板上。然后装满水银，用小块玻璃板轻压水银表面，使水银面与圆 筒口平齐，边压边慢慢转动玻璃板使玻璃板和水银表面之间没有气 泡或空洞存在。从圆筒中倒出水银，称量，精确至0.05g。重复几次 测定，到数值基本不变为止。试验前半个小时打开天平，让天平预 热，小玻璃板一块，透气圆筒，水银，薄橡胶手套（水银是有毒重 金属，为防止水银小粒沾到手指甲缝中中毒而使用）。直径10cm高 3cm的不锈钢小碗两个用以盛放回收水银，将穿孔板用细金属棒推入 透气圆筒内，然后将两片滤纸在穿孔板上放平整，边缘压紧。透气 圆筒放置在金属支架上一同放入不锈钢小碗中装满水银用小块玻璃 板轻压水银表面同时慢慢地转动玻璃板使水银面与圆筒口齐平，水 银表面和玻璃板之间没有气泡为止。 （使用不锈钢小碗是防止在用玻 璃板轻压水银表面时多出的水银溅出不易回收而使用） 。从圆筒中倒 出水银，称量。本次试验次数为 10次， 1 0次检测结果分别是 87.463g ， 87.468g ， 87.482g ， 87.478g ， 87.485g ， 87.480g，

87.479g ， 87.480g ， 87.477g ， 87.458g 。 1 0次结果的平均值： 87.475g （测定最大值： 87.485g 与测定最小值 87.458g 之差是 0.027g ，符 合规范要求水银称量值相差小于 0.05g 的规定，因此，取 10次测量 结果的平均值87.475g为R的测定值）

Pi――未装水泥时，充满圆筒内的水银质量（g）。 然后用细长棒将穿孔板连同两片滤纸从圆筒中推出，用干净柔软的 餐纸将透气圆筒内外壁，穿孔板等工具擦拭干净，再次将透气圆筒 放置在金属支架上用细长棒将穿孔板推入透气圆筒内，穿孔板上平 整的放入一片滤纸。试用准备好的水泥试样 3.300g，仔细装入透气

圆筒内，装完水泥试样后用金属细棒轻敲圆筒的边，使水泥试样层 表面平坦。再放入一片滤纸，用捣器均匀捣实水泥试样， 捣器的支 持环不能与圆筒顶面接触，水泥用量偏多。试用水泥试样 3.200g， 试验捣器支持环不能与圆筒顶面接触，水泥用量偏多，试用水泥试 样 3.150g ，捣器支持环不能与圆筒顶面接触，水泥用量偏多，试用 水泥试样 3.120g ，捣器支持环不能与圆筒顶面接触， 水泥用量偏多， 试用水泥试样 3.100g ，仔细装入透气圆筒内，装完水泥试样后用金 属细棒轻敲圆筒的边，使水泥试样层表面平坦。再放入一片滤纸， 用捣器均匀捣实水泥试样， 捣器的支持环恰好与圆筒顶边接触紧密。 用 3.100g 水泥试样制备的坚实水泥层符合规范要求。 然后再在圆筒 上部空间注入水银，按照上述 R的试验步骤测定出P2的结果。本次 试验测定次数为第一组 5 次测定值分别是 [61.535g ； 61.533g ； 61.538g ；

61.539g ； 61.536g]平均值为 61.536g,第二组 5 次测定值 分别是[61.541g ； 61.556g ； 61.538g ； 61.534g ； 61.536g];平均值 为 61.541g。

两次制备坚实水泥试料层后充满圆筒的水银质量的测定结果分别是

P2=61.536g; P2/=61.541g

P2――装水泥后，充满圆筒的水银质量（g）。

试验室温度20C, 20C水银的密度是13.55g/cm3°p水银为13.55 g/cm3

p 7水艮 ----- 试验温度下水银的密度（g/cm3 ）。

3.1.1圆筒内试样层体积V按下式计算，

V=106 x（ R-P2） / p 7水银

=1.914cm3

V1 =10-6 x( P1-P2) / p 7水艮

= 10-6 X (87.475 -61.536)/13.55

=10-6 X 1.914(m3)

3 =1.914cm V2 =10-6 X( P1- P2/) / p 7水银

= 10-6 X (87.475 -61.541)/13.55

=10-6 X 1.914(m3)

3 =1.914cm

V=(V1+V2)/2=10-6 X 1.914(m3)=1.914cm3

3.2试样准备

321将110C 士 5C下烘干并在干燥器中冷却到室温的标准试 样，倒入100mL的密闭瓶内，用力摇动2min,将结块成团的试样振碎, 使试样松散。静置2min后，打开瓶盖，轻轻搅拌，使在松散过程中 落到表面的细粉，分布到整个试样中。

本次试验用标准粉是中国建筑材料科学研究总院生产的标准 样。标准粉的密度是：3.05g/cm'；比表面积标准值是： 3648cm/g（364.8m 2/Kg）。 3.2.2确定试样量

校正试验用的标准试样量。计算公式为：

Wp V（1- £ ）

式中：W-―需要的试样量（Kg）,精确至1mg

3

p ------ 试样密度（Kg/m）;

V――按上述2.4测定的试料层体积（m）

£ ――试料层空隙率。

3.2.3用准备好的标准粉进行仪器 K值的标定。

W标隹粉=3.05g/cm3x 1.914 cm3x( 1-0.5 ) =2.91885g〜2.919g

3.3 K 值的测定

3.3.1 接通电源，打开全自动比表面积测定仪的开关， 液晶显示 屏上显示【 FBT-9 型比表面积仪】。从压力计的左侧一臂玻璃管加入 无色蒸馏水，当蒸馏水液面超过底层固定钢架后，向右侧一臂玻璃 管放入一个黑色小浮球（仪器配带） ，然后继续加水至仪器显示屏出 现【S:317.0 ; K: 1.007 ;温度：20.0】时，此时仪器处于待机状态。 用仪器配带的橡皮塞塞紧右侧 U形压力计标准阴锥，按仪器 S值测 定键，再按测量键，仪器进入自动抽气，仪器停止抽气后观察黑色 浮球的下沉情况， 若浮球经过 300秒时间不下沉， 说明仪器不漏气，

3.3.2 将透气圆筒放在金属支架上， 用细长金属棒将穿孔板平放 入透气圆筒内，然后再将一片滤纸平送到穿孔板上，边缘压紧。准 确称取标准粉试样2.919g，借助自制的小工具将标准粉仔细装入透 气圆筒内，装料过程中不得有试样损失，装完试样后，一手轻扶透 气圆筒，一手用细长金属棒轻敲圆筒的边， 使标准试样层表面平坦。 再放入一片滤纸，用细长金属棒轻推到试样表面，取出金属棒，用 捣器均匀捣实试样直至捣器的支持环紧紧接触圆筒顶边并旋转两 周，慢慢取出捣器。为避免漏气，在圆筒下锥面涂一薄层凡斯林， 然后把透气圆筒插入压力计顶端锥形磨口处，旋转两周。

3.3.3按下【K值】键，K值指示灯亮，液晶屏显示【测量 K-值 状态 请设置参数 温度 20.0】然后依次设定标准试样的比表面积 SS： 364.8 ;密度 p s: 3.050 ;空隙率 £ s: 0.500。按下【SET 键, 参数被保存，这时液晶屏显示【测量 K-值状态 参数已设置请测量 温度20.0】按【复位/测量】键，进入K值的测定，K值测定结束， 液晶屏显示【T: 137.3 K : 1.790 温度20.0】。K值已经存入仪器 中。

3.3.4 将透气圆筒中的试样倒出，重新装入 2.919g 标准试样对 仪器标定的 K

值进行校核试验，为避免漏气，在圆筒下锥面涂一薄 层凡斯林，然后把透气圆筒插入压力计顶端锥形磨口处，旋转两周。 按【S值】键，然后按【复位/测量】键进行标准试样比表面积 S值 的测定，S=363.97mf/Kg。将透气圆筒中的试样倒出，再次装入2.919g 标准试样对仪器标定的 K 值进行校核试验，为避免漏气，在圆筒下 锥面涂一薄层凡斯林， 然后把透气圆筒插入压力计顶端锥形磨口处， 旋转两周。按【S值】键，然后按【复位/测量】键进行标准试样比 表面积S值的测定，S2=367.42m2/Kg。对标准试样进行了两次试验， 测定结果: S=(363.97m2/Kg