自应力水泥物理检验方法

1 主题内容与适用范围 本标准规定了自应力水泥比表面积、细度、凝结时间、自由膨胀、自应力、强度的检验 方法。 本标准适用于自应力硅酸盐水泥、自应力硫铝酸盐水泥、自应力铁铝酸盐水泥、自应力 铝酸盐水泥及其他指定采用本标准水泥的物理性能检测。 2 引用标准 GB 177 水泥胶砂强度检验方法 GB 178 水泥强度试验用标准砂 GB 208 水泥比重测定方法 GB 1345 水泥细度检验方法（80μm筛筛析法） GB 1346 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法 GB 3350.5 水泥物理检验仪器 胶砂试模 GB 4357 碳素弹簧钢丝 GB 8074 水泥比表面积测定方法（勃氏法） 3 术语 3.1 自由膨胀：水泥在无约束状态下，水化硬化过程中的体积膨胀。 3.2 限制膨胀：水泥在约束状态下，水化硬化过程中的体积膨胀。 3.3 自应力：水泥水化硬化后体积膨胀能使砂浆或混凝土在受约束条件下产生可资应用的 化学预应力，本标准规定的自应力值是通过测定水泥砂浆的限制膨胀率计算得到。 4 水泥比表面积、细度检验方法 4.1 水泥密度（比重）按GB208进行测定，但水泥试样不用烘干处理。 4.2 比表面积、细度分别按GB8074和GB1345进行检验，但水泥试样不用烘干处理。 5 凝结时间检验方法 凝结时间按GB1346进行检验。但初凝开始测定时间不迟于标准规定的初凝时间前10min。 6 自由膨胀率、限制膨胀率、强度检验方法 6.1 仪器设备 6.1.1 蒸汽养护箱 养护箱篦板与加热器之间的距离大于50mm，内外箱体之间应加保温材料隔热，箱的内层 由不易锈蚀的金属材料制成，箱口与箱盖之间用水封槽密封，箱盖内侧应成弓形，温度控制 精芳±2℃，试体放入后温度回升至控制温度所需时间最长不得大于10min，试验期间水位 要低于篦板，高于加热器，并不需补充水量。 6.1.2 比长仪 比长仪由百分表和支架组成（图１），并带有基长标准杆。百分表最小刻度值为0.01mm， 支架底部应装有可调底座，基长分别为156mm和176mm，量程不小于10mm。在非仲裁检验中， 允许使用精度符合上述要求的其他形式的测长仪。 6.1.3 限制钢丝骨架 限制钢丝骨架由直径φ5mm钢丝与4mm厚钢板铜焊制成，钢丝应符合GB4357的要求。构造 如图２所示。钢板与钢丝的垂直偏差不大于5°。钢丝应平直，两端测点表面应用铜焊1 ￣2mm厚，并使之呈球面。 钢丝极限抗拉强度应大于1200MPa，铜焊处拉脱强度不低于800MPa。 限制钢丝骨架可重复使用，但当其影响自应力值测定时，应予更新。 6.1.4 试模 自由膨胀率、限制膨胀率、强度测定用试模均采用400mm×40mm×160mm的三联试模（符合 GB3350.5中的要求）。试模内壁有效尺寸见表１。其中自由膨胀试模应在两端板内侧中心 +0.05 钻孔，以安装测量钉头，孔的直径φ6 mm，深8mm，小孔位置必须保证测量钉头在试 0 体的中心线上，装测量钉头后内侧之间的长度约为135mm，如图３所示。 表１ mm ──────────┬──────────────┬─────────── 符 号 │ 制造尺寸 │ 磨损后允许尺寸 ──────────┼──────────────┼─────────── Ａ │ 160 │ ──────────┼──────────────┼─────────── │ +0.05 │ +0.2 Ｂ │ 40 │ 40 │ -0.10 │ 0 ──────────┼──────────────┼─────────── │ +0.1 │ 0 Ｃ │ 40 │ 40 │ 0 │ -0.2 ──────────┴──────────────┴─────────── 6.1.5 测量钉头 测量钉头用铜材或不锈钢制成，尺寸见图４。 6.1.6 其他仪器设备 搅拌机、振动台及下料漏斗均应符合GB177的规定。 6.2 材料、试验室温度和湿度 材料、试验室温度和湿度应符合GB177中2.1￣3.2条的规定及GB178中的有关要求。 6.3 蒸养温度的规定 自应力水泥的蒸汽养护温度按品种规定为： 自应力硅酸盐水泥 85±5℃ 自应力硫铝酸盐水泥 42±2℃ 自应力铁铝酸盐水泥 42±2℃ 自应力铝酸盐水泥 42±2℃ 6.4 脱模强度的规定 自应力水泥的脱模强度规定为12±3MPa，要达到该脱模强度，应预先确定蒸养时间。蒸 养时间的测定按本标准附录Ａ（补充件）进行。 6.5 试体成型与养护 6.5.1 将干净试模内壁涂一层隔离剂，试模模框与底座的接触面涂上黄干油，防止漏浆。 6.5.2 将涂有黄干油的测量钉头圆头插入自由膨胀试模的两端孔内，但接触水泥端严禁沾有油 污。 6.5.3 在限制膨胀试模内，装入擦净的限制钢丝骨架。 6.5.4 试体数量：自由膨胀试体3条，限制膨胀试体3条，强度试体9条。 6.5.5 灰砂比1∶2：每锅胶砂需称水泥600g，标准砂1200g。 6.5.6 加水量按式（１）计算： (P＋K）×C W＝────── ……………………………(1) 100 式中：W——胶砂的加水量，g(mL); P——水泥标准稠度用水量，％； K——加水系数，取12，％； C——水泥用量，g。 注：如按K值取12加水成型时，胶砂在振动完毕后，度模内仍有未被胶砂充满的地方时， 则允许提高K值，提高时以一个百分点的倍数递增，直至胶砂充满整个试模为止。 6.5.7 成型操作：按GB177中第4.4￣4.7条进行。 6.5.8 脱模和养护：成型、刮平、编号后的试体应在45min之内带模放入已升温至要求温度的蒸养 箱中，按预先确定的蒸养时间蒸养。蒸养完毕取出试体立即脱模，脱模时应防止试体 损伤，脱模后的试体摊开在非金属篦板上冷却，自由膨胀和限制膨胀试体从脱橡开始算 算在1￣1.5h内按6.6.2测量其初始值，测量后连同强度试体放入20±2℃水中养护。 在同一水池中不宜同时养护其他种类的试体，养护水两周更换一次。 注：对自应力硅酸盐水泥试体，蒸养时应带模放入未升温的蒸养箱内，但应在50min 内升至80℃，蒸养时间按恒温时间计算。 6.6 自由膨胀率的测定 6.6.1 龄期 分为3d、7d、14d、28d四个龄期。但可根据产品膨胀稳定期要求增加测量龄期。 6.6.2 测量 测量前从养护水中取出自由膨胀试体擦净，在要求龄期±3h内按一定的试体的方向进行测长。 测量前应将试体测量钉头擦净，测定值应记录至0.001mm。每次测长前和测长结束时应用标准 杆校准百分表零点，如结束时发现百分表零点相关１格以上时，整批试体应重新测长。 6.6.3 计算 自由膨胀率ε1按式（２）计算到0.001％： LX1－L1 ε1＝──────×100 ……………………………(2) L01 式中：ε1——所测龄期的自由膨胀率，％; LX1——所测龄期的自由膨胀试体测量值，mm； L1——脱模后自由膨胀试体测量值，mm； LO1——自由膨胀试体原始净长，160。 6.6.4 取值 自由膨胀率以三条试体测定值的平均值来表示，当三个值中有超过平均值±10％的应予 剔除，余下一个数值平均，不足两个数值时应重做试验。 6.7 限制膨胀度的测定 6.7.1 龄期 同6.6.1 6.7.2 测量 测量前从水中取出限制膨胀试体，接着按6.6.2自由膨胀率的操作进行测长。 6.7.3 计算 限制膨胀率ε2按式（３）计算到0.001％： LX2－L2 ε2＝──────×100 ……………………………(3) L02 式中：ε2——所测龄期的自由膨胀率，％; LX2——所测龄期的限制膨胀试体测量值，mm； L2——脱模后限制膨胀试体测量值，mm； LO2——限制膨胀试体原始净长，135。 6.7.4 取值 限制膨胀率ε2的取值按6.6.4的规定进行。 6.8 自应力的计算 自应力值σ按式（４）计算到0.01MPa： σ＝μ·E·ε2 ……………………………(4) 式中：σ——所测龄期的自应力值，MPa; μ——配筋率，1.24％； E——钢筋弹性模量1.96×10[5]MPa； ε2——所测龄期的限制膨胀率，％。 6.9 强度检验 6.9.1 龄期 分为脱模、7d、28d三个龄期或按各品种水泥标准规定。 6.9.2 强度试验 测量前从水中取出强度试体用湿布擦净，在要求龄期的±3h内进行抗折、抗压强度试验， 以试体成型侧面为受压面，加荷速度符合GB177的规定。 6.9.3 计算与取值 抗折强度、抗压强度的计算与取值按GB177规定进行。 附录Ａ 蒸养时间的测定方法 （补充件） A1 蒸养时间的测定按6.5.1；6.5.5；6.5.6；6.5.7成型两组强度试体，按6.5.8要求进行 蒸养。一组蒸养约1h，另一组蒸养约2h，分别脱模冷却测其强度，用两个时间的对应强 度作一直线，根据水泥脱模强度的要求，用内插法找出该水泥的蒸养时间，如图A1所示。 从脱模到测强应控制在1￣1.5h内。 附加说明： 本标准由中国建筑材料科学研究院提出并技术归口。 本标准由中国建筑材料科学研究院水泥科学研究所、石家庄水泥制品厂、郑州铝厂水 泥厂、上海白水泥厂共同起草。 本标准委托中国建筑材料科学研究院水泥科学研究所负责解释。 本标准主要起草人张秋英、张大同、李乃珍、张宇震。