水泥比表面积测定方法

一、定义与原理 1．水泥的比表面积，以1克水泥所含颗拉的表面积表示，其单位为厘米[2]／克。 2．水泥的比表面积，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。 二、仪器 3．试验仪器采用透气仪，仪器的装置见图1、2和图3。其构造主要包活四个部分。 （1）圆筒（图4）：放置水泥粉未试样用，为一内径25．1±0．1毫米的钢质圆筒1， 断面相当于5厘米[2]。在圆筒内壁下部有一凸边上面放有一穿孔圆板2，下面为螺旋底盖3 ，旋紧在圆筒底部，在穿孔板以下圆筒壁上装有一个通气管4。穿孔板为一钢质薄板厚2毫 米，直径25．1±0．1毫米，具有90个孔，孔径1．2毫米，均匀分布在板面上。 （2）捣器（图5）：为捣实圆筒内试料至一定体积时用。由圆柱捣体1、支持环2及把 手3组成。 捣体中心有垂直于底面的通气道，捣体的大小应与圆筒内径相适应，可自由伸人，其 与圆筒壁接触的空隙应为0．1毫米。 支持环与捣器下平面之间的距离应当是：当捣体伸人圆筒内，当支持环与圆筒口相接 触时，捣器底面至穿孔板之间的距离恰好为15±0．5毫米。 （3）气压计（图6）：由内径5毫米高250毫米的玻璃管制成。气压计的一端是开口的 ，具有直径为28毫米的整个扩大部分1，另一端连接负压调整器和圆筒，具有直径为26毫 米的两个扩大部分2。上面的扩大部分用以测定比表面积大的粉未，下面的扩大部分用来 测定比表面积小的粉末。两个扩大部分上下的细颈上，均刻有标记（B，C，D），气压计 中注入带颜色的水。 （4）负压调整器（图7），为高310毫米，直径38毫米的玻璃容器1。容器内插入固定 的排水管3，容器侧面带有一个三通管2，用以连接仪器其他各部分。容器内注入饱和的食 盐水。食盐水的量，必须使抽气时气压计中的水位能升至规定的高度A。 除以上四部分外，还需备有抽气球、中性密度定性滤纸、精确至1℃的温度计、精确 至0．5秒的秒表。 五、仪器的校准 4．仪器漏气的检查 进行试验前，必须检查仪器是否漏气。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。 5．圆筒中试料层体积的测定 用水银代替法测定料层体积。先在圆筒中穿孔板上填二片滤纸，然后在圆筒中汪满水 银，用薄玻璃板使水银面与圆筒口平齐。倒出水银称量，精确至0．05克，重复几次测定 ，使数值不变为止。然后取出一片滤纸，在圆筒中加入适量的试样，再把取出的一片滤纸 盖在上面，用捣器压实试料层，压到规定厚度即支持环与圆筒边接触，再把水银装满圆筒 压平，同样倒出水银称量，重复几次测定，至水银重量不变为止。圆筒内试料层体积V （厘米[3]）按下式计算： P1－P2 V＝──── Υ水银 式中：P1──未装试料时充满圆筒的水银重量（克）； P2──装试料后，充满圆筒的水银重量（克）； Υ水银──在试验温度下水银密度（克／厘米[3]）见表1。 试料层体积的测定，采取二次相差不超过0．02厘米[3]的平均值，每隔一季度至半年 应该重新校正试料层体积，以避免由于圆筒磨损而造成的试验误差（使用滤纸改变时亦应 重新校正）。 6．仪器常数的测定 用已知比重、比表面积的标准试样，按第8、9、10、11各条规定的操作方法，分别测 定空气流过水泥层而进入气压计上下两个扩大部分所需的时间，然后按12条计算公式算出 相应的仪器常数K上和K下。仪器常数有下列情况之一时，应该重新校正： （1）圆筒内试料层体积改变时； （2）应用滤纸的种类和质量改变时。 仪器常数，至少应采取三次试验的平均值。每次试验结果之间的差别不得超过2％。 7．试验前，观察气压计中颜色水静止时的液面，是否保持与测定仪器常数时的 波面一致（即图6标记E），否则须予以调整。 四、试样的制备 8．检验用的水泥试样，必须先在烘干箱中，以110±5℃干燥1小时，然后放人干 燥器中冷却至室温。 9．装人圆筒中的水泥的重量，应使在捣器捣实后，恰能达至所规定的体积，其 重量可按下式算出： P＝Υ·V（1－m） 式中：P──水泥称量（克）； Υ──水泥比重； V──圆筒中试验用的试料层体积，亦即圆筒的有效体积（厘米[3]）； m──水泥层捣实后的空隙率，即圆筒中水泥空隙的体积与总体积的比值。水泥层 空隙率规定采用m＝0．48±0．02。 注：如果按上列公式算出的水泥重量，在圆筒的有效体积中容纳不下，或者经捣实后 未能充满圆筒的有效体积，则允许适当地变更空隙率以减少或增添水泥称量。 10．水泥装人圆筒内的方法如下：将穿孔圆板安装于圆筒内，上面铺口张圆形滤纸。 将称量好的水泥（精确至0·01克）放人圆筒内，在桌面上以水平方向轻轻描动圆筒，使 水泥层表面平坦，然后在水泥层上再铺一张圆形滤纸，以捣器均匀捣实试料至支持环紧紧 的接触到圆筒边并旋转一周为止。然后将捣器抽出。 注：滤纸不得重复使用。 五、测定方法 11．将圆筒中称量的水泥捣实后，打开仪器阀门。用抽气球抽气，使液面上升至一定 高度（图0中刻度A处）。关闭阀门，当液面下降到B处时，开始计时，当液面徐徐下降到C 处时，记下液面从B到C所需的时间，及试验时的温度。这样重复测定二次。 注：当液面从B至C所需时间小于35秒时，就应采用下面的扩大部分，记录液面从C到 D所需的时间。在计算时用下面扩大部分的仪器常数K下计算。 六、计算 12．按下式计算比表面积 K m[3] 1 S＝── ·（─────）1/2·（──）1/2·（T）1/2 Υ (1－m)[2] μ 式中：S──水泥的比表面积（厘米[2]／克）； K──仪器常数，根据已知比重，比表面积的标准试样，对两个扩大部分，分别进行 测定，上面扩大部分的仪器常数为K上，下面扩大部分的常数为K下； Υ──水泥的比重； m[3] m──压实后水泥层的空隙率，（─────）1/2可由表2查得， (1－m)[2] T──气压计中液面经扩大部分从B（C）下降至C（D）所需的时间（秒）； μ──试验温度下的空气粘度（泊）， 1 （──）1/2见表1。 μ 13．如果水泥比表面积试验中，采用的空隙率与测定仪器常数时所用标准试样的空隙 率一致，而且温度相差在±2℃范围内时， 则计算公式可简化如下： Ss·Υs（T）1/2 S＝───────── Υ·（Ts）1/2 式中：Ss──标准水泥样的比表面积（厘米[2]／克）； Υs──标准水泥试样的比重； Ts──标准水泥样测定时，气压计中液面由B（C）下降至C（D）所需的时间（秒）。 14．水泥比表面积由二次试验的结果的平均值确定，计算应精确至10厘米[2]／克，10 厘米[2]／克以下的数值按四舍五入计。每次试验结果与所得平均值的相差不得超过±2％ 否则应进行第三次试验，以误差在2％以内的二次试验结果的平均值来确定。 附录 不同温度下的空气粘度和水银密度值 表1 ━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━┯━━━━━━━━━ │ │ 1 │ 水银密度 温度（℃） │ 空气粘度（泊） │（──）1/2 │ │ │ μ │（克／厘米[3]） ───────┼────────────┼──────┼───────── 8 │ 0.0001749 │ 75.64 │ 13.58 10 │ 0.0001759 │ 75.41 │ 13.57 12 │ 0.0001768 │ 75.21 │ 13.57 14 │ 0.0001778 │ 75.00 │ 13.56 16 │ 0.0001788 │ 74.79 │ 13.56 18 │ 0.0001798 │ 74.58 │ 13.55 20 │ 0.0001808 │ 74.37 │ 13.55 22 │ 0.0001818 │ 74.16 │ 13.54 24 │ 0.0001828 │ 73.96 │ 13.54 26 │ 0.0001837 │ 73.78 │ 13.53 28 │ 0.0001847 │ 73.58 │ 13.53 30 │ 0.0001857 │ 73.38 │ 13.52 32 │ 0.0001867 │ 73.19 │ 13.52 34 │ 0.0001876 │ 73.01 │ 13.51 ━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━┷━━━━━━━━━ 水泥层空隙率数值 表2 ━━━━┯━━━━━━━━━━┯━━━━┯━━━━━━━━━━━ │ m[3] │ │ m[3] m │（──────）1/2 │ m │（──────）1/2 │ （1－m）[2] │ │ （1－m）[2] ────┼──────────┼────┼─────────── 0.450 │ 0.549 │ 0.501 │ 0.711 0.451 │ 0.552 │ 0.502 │ 0.714 0.452 │ 0.554 │ 0.503 │ 0.718 0.453 │ 0.557 │ 0.504 │ 0.721 0.454 │ 0.560 │ 0.505 │ 0.725 0.455 │ 0.563 │ 0.506 │ 0.729 0.456 │ 0.566 │ 0.507 │ 0.733 0.457 │ 0.569 │ 0.508 │ 0.736 0.458 │ 0.572 │ 0.509 │ 0.739 0.459 │ 0.575 │ 0.510 │ 0.743 0.460 │ 0.578 │ 0.511 │ 0.747 0.461 │ 0.581 │ 0.512 │ 0.751 0.462 │ 0.584 │ 0.513 │ 0.755 0.463 │ 0.587 │ 0.514 │ 0.758 0.464 │ 0.590 │ 0.515 │ 0.762 0.465 │ 0.593 │ 0.516 │ 0.766 0.466 │ 0.596 │ 0.517 │ 0.770 0.467 │ 0.599 │ 0.518 │ 0.774 0.468 │ 0.602 │ 0.519 │ 0.777 0.469 │ 0.605 │ 0.520 │ 0.781 0.470 │ 0.608 │ 0.521 │ 0.785 0.471 │ 0.611 │ 0.522 │ 0.789 0.472 │ 0.614 │ 0.523 │ 0.793 0.473 │ 0.617 │ 0.524 │ 0.797 0.474 │ 0.620 │ 0.525 │ 0.801 0.475 │ 0.624 │ 0.526 │ 0.805 0.476 │ 0.627 │ 0.527 │ 0.809 0.477 │ 0.630 │ 0.528 │ 0.813 0.478 │ 0.633 │ 0.529 │ 0.817 0.479 │ 0.636 │ 0.530 │ 0.821 0.480 │ 0.639 │ 0.531 │ 0.825 0.481 │ 0.643 │ 0.532 │ 0.829 0.482 │ 0.646 │ 0.533 │ 0.833 0.483 │ 0.649 │ 0.534 │ 0.837 0.484 │ 0.652 │ 0.535 │ 0.842 0.485 │ 0.656 │ 0.536 │ 0.845 0.486 │ 0.659 │ 0.537 │ 0.850 0.487 │ 0.662 │ 0.538 │ 0.854 0.488 │ 0.666 │ 0.539 │ 0.858 0.489 │ 0.669 │ 0.540 │ 0.863 0.490 │ 0.672 │ 0.541 │ 0.867 0.491 │ 0.676 │ 0.542 │ 0.871 0.492 │ 0.679 │ 0.543 │ 0.875 0.493 │ 0.683 │ 0.544 │ 0.880 0.494 │ 0.687 │ 0.545 │ 0.884 0.495 │ 0.690 │ 0.546 │ 0.889 0.496 │ 0.693 │ 0.547 │ 0.893 0.497 │ 0.697 │ 0.548 │ 0.898 0.498 │ 0.700 │ 0.549 │ 0.902 0.499 │ 0.704 │ 0.550 │ 0.906 0.500 │ 0.707 │ │ ━━━━┷━━━━━━━━━━┷━━━━┷━━━━━━━━━━━━