第一章　混凝土原材料的质量要求及其检验方法

第一节　水泥

一、概述

1.水泥的定义与分类

水泥是混凝土的重要组分之一。按《水泥的命名原则和术语》（GB/T 4131—2014）给出的定义：水泥是一种细磨材料，与水混合形成塑性浆体后，能在空气中水化硬化，并能在水中继续硬化保持强度和体积稳定性的无机水硬性胶凝材料。

该标准将水泥按用途和性能分为如下两类。

1）通用水泥　一般土木建筑工程通常采用的水泥，如硅酸盐水泥、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等。

2）特种水泥　具有特殊性能或用途的水泥，如铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、低热水泥、砌筑水泥、油井水泥等。

该标准将水泥按水硬性矿物名称主要分为如下几类：

1）硅酸盐水泥　主要水硬性矿物为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。

2）铝酸盐水泥　主要水硬性矿物为铝酸钙。

3）硫铝酸盐水泥　主要水硬性矿物为无水硫铝酸钙和硅酸二钙。

4）铁铝酸盐水泥　主要水硬性矿物为无水硫铝酸钙、铁铝酸钙和硅酸二钙。

5）氟铝酸盐水泥　主要水硬性矿物为氟铝酸钙和硅酸二钙。

可见，水泥品种繁多，组成及性能不同，应用范围及领域也不同。而产量最大、使用最多的则为通用硅酸盐水泥，在国外多被称为波特兰水泥。

2.水泥的生产工艺简介

水泥的生产基本上可概括为“两磨一烧”，即生料的粉磨、熟料的煅烧和水泥的粉磨。水泥原料包括石灰石、粘土及校正原料。其中石灰质原料主要提供CaO，粘土质原料主要提供SiO2、Al2O3以及少量Fe2O3，校正原料主要是为了补充某些成分的不足，如硅质校正原料、铝质校正原料、铁质校正原料。实际生产过程中，根据具体情况有时还需加入一些辅助材料，如矿化剂、助熔剂、晶种等。

水泥的生产工序包括原料的开采、破碎、预均化，生料的配料、粉磨、均化，水泥熟料的煅烧、冷却，水泥的粉磨、发送等工艺。

经开采后的原料首先应进行破碎，以减小其颗粒尺寸。

当颗粒粒径降低到25mm以下时，即可进行粉磨处理。生料的粉磨是要保证其具有适宜的易烧性，一般要求其200μm筛余不超过1%、90μm筛余不超过12%。

在水泥生料制备过程中会有一系列均化作用，这对于生产均匀的生料、保证熟料的正常煅烧及水泥质量非常重要。实际上，原料在预均化场就开始进行均化处理，通过采用平铺直取的方法，可减少输出原料的不均匀性。在粉磨过程中，虽然生料会得到进一步的均化，但仍需在均化库进行均化，才能获得满足质量要求的生料。

水泥熟料的煅烧是水泥生产中的关键过程，是将适当成分的生料在窑内经高温煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料的工艺过程。在煅烧过程中生料经过干燥、脱水、碳酸盐分解、固相反应、烧成和冷却一系列物理化学变化，最终形成熟料。水泥熟料的烧成温度在1350～1450℃之间，煅烧设备一般为回转窑。

现代水泥生产常采用窑外分解技术，即在回转窑外设有悬浮预热器和分解炉，用于生料的预热和碳酸盐的分解。由于入窑生料中碳酸盐已接近完全分解，生料在窑中仅需要进行固相反应和烧结两个过程，故回转窑的长度或长径比可大大缩小，这可使熟料迅速生成，而不会产生重结晶现象，生产的水泥熟料也会有很高的水硬活性。另外，回转窑的缩短还可以简化工艺布置，减少辐射热损失。

经高温煅烧的熟料，在粉磨前还需要进行冷却，冷却的目的不仅是为了热量回收，还可改进熟料质量，提高熟料的易磨性，降低熟料温度，便于熟料的运输、储存和粉磨。熟料冷却的好坏及冷却速度，对熟料质量影响较大，因为部分熔融的熟料，其中的液相在冷却时，往往还和固相进行反应。在水泥熟料中掺入少量的石膏、混合材，经粉磨到一定细度后即成为水泥成品，粉磨细度不同可使水泥产生不同的水化活性。

水泥熟料的主要化学成分为：CaO 60%～70%，SiO2 18%～22%，Al2O3 4%～6%，Fe2O3 2%～4%，另外也存在一些微量组分，包括MgO、Na2O、K2O、SO3等。水泥熟料的矿物组分为C3S、C2S、C3A和C4AF，其中C3S和C2S为硅酸盐矿物，可提供水泥的正常凝结和强度发展，而C3A和C4AF为熔剂型矿物，有助于硅酸盐矿物的形成。

3.水泥的水化和凝结

水泥的水化是水泥熟料组分、石膏和水等之间一系列化学反应的叠加，最终导致凝结和硬化。水泥水化历程可分为四个阶段，见表1-1。

水泥与水反应的结果导致水泥浆体从可工作的塑性状态转变成坚硬、脆性材料。水泥水化产物发生胶结、密实的过程称为凝结。凝结可分为初凝和终凝，虽然没有精确定义的物理意义，但可通过标准方法进行测定和比较。初凝是水泥加水拌合时至标准稠度净浆失去可塑性所需时间；终凝是水泥加水拌合时至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。初凝一般对应于诱导期的结束，而终凝多发生在加速期的中间。水泥的凝结时间对施工具有较大意义，若初凝时间过短，施工时没有足够的时间完成混凝土的搅拌、运输、浇捣等操作；但水泥终凝时间过长，则会拖延施工工期。因此，要求水泥应有合适的凝结时间。

不正常的凝结包括铝酸盐（C3A和C4AF）和硫酸盐（硫酸钙和碱式硫酸盐）的化学反应，高活性的C3S导致的不正常凝结，一些外加剂的掺入也可能导致不正常的凝结。另外，当硫酸盐含量不足时会导致大量AFm相生成，使水泥产生急凝。而过多的硫酸盐进入液相中，则会产生次生石膏，使水泥产生假凝。

除上述异常凝结的产生原因外，影响水泥凝结时间的因素很多，主要有：

1）水泥熟料中的C3A含量较高而石膏掺量不足时，凝结时间会加快。

2）水泥细度越细，水化作用越快，凝结时间会越快。

3）水灰比越低，凝结时间会越快。

4）水化温度越高，凝结时间会越快。

5）同品种混合材掺量越多，凝结时间会越慢。

硬化水泥浆体由水化产物、未水化的水泥颗粒和孔隙组成，水化产物主要包括C—S—H凝胶、氢氧化钙、硫铝酸钙水化产物AFt相和AFm相，未水化的水泥可视为填料，孔隙中则含有一定量的自由水分。

4.水泥强度和安定性的主要影响因素

影响水泥硬化浆体强度的主要有以下因素。

（1）水泥熟料的矿物组成

水泥熟料的矿物组成决定了水化产物的固有粘结特性。水泥熟料中各矿物水化活性排列如下：C3A>C3S>C4AF>C2S，这些矿物组分含量的不同，直接影响水泥硬化体强度。如表1-2所示，为水泥主要组成矿物的性质，而水泥的强度主要取决于这四种单矿物的性质。

（2）水泥的碱含量

水泥中的碱（K2O、Na2O）会促进水泥的凝结，因此，碱含量越高，水泥凝结硬化越快，早期强度提高，后期强度增长率下降。

（3）石膏掺量和品种

水泥中石膏的主要作用是调控水泥的凝结时间，不同掺量、类型的石膏，在水中的溶解度和溶解速率不同，一般三氧化硫含量高、溶解度大、溶解速度快的石膏调控凝结时间的效果较好，但溶解度大、溶解速率慢的无水石膏不及溶解度相对较小而溶解速率快的二水石膏。石膏除调节水泥的凝结时间外，还可生成钙矾石，使水泥具有密实的孔结构而赋予水泥较高的强度，但过量时会存在潜在危害。

（4）熟料煅烧和水泥粉磨的工艺因素

煅烧过程中急烧、慢冷的熟料会使凝结时间加快。水泥粉磨过程中磨内通风不好，二水石膏将全部或部分脱水成半水石膏，导致水泥假凝。

（5）水灰比

水灰比影响水泥的水化程度，也决定了水泥硬化体的孔隙率。在相同水化程度下，水泥强度会随水灰比降低而提高。

（6）水泥细度

水泥细度是决定水化过程动力学的因素，进而影响强度发展的速率。一般情况下，早期强度随细度增加而提高。有国外学者指出：水泥中3～30μm粒径范围的颗粒对强度起主要作用，其质量比例应占到65%以上，尤其是16～24μm粒径范围内的颗粒应该更多些，而小于3μm粒径范围的颗粒应在10%以下。

（7）水化龄期

在不同的水化龄期，因水化程度及产生的水化产物数量不同，必然影响水泥硬化体强度。

（8）温度和湿度

水化温度既影响水化速率，又影响浆体结构及水化产物固有的粘结特性。温度、湿度越高，水泥水化越快，强度越高；但太高的温度可能对水泥后期强度产生不利影响。

（9）混合材品种、质量及数量

一般掺混合材的比不掺混合材的凝结时间慢，混合材掺量多的凝结时间慢，掺非活性混合材比掺活性混合材的凝结时间慢，进而影响早期强度。

（10）贮存时间

水泥贮存期间，由于吸收空气中的水分和二氧化碳，强度会逐渐下降并出现结块形象。强度下降的大小，除与贮存时间长短、贮存处的温度、湿度和通风条件有关外，也与水泥包装的气密程度以及水泥细度等有关。因此，水泥贮存超过一定期限时，需要复检。

水泥安定性不合格主要是由水泥熟料中的f-CaO、f-MgO和SO3造成的。水泥熟料中最主要的化学成分是CaO，它与SiO2生成硅酸钙，与Al2O3和Fe2O3生成铝酸盐和铁铝酸盐。要生产出高品位的优质水泥，就需要有足量的碱性氧化物来满足酸性氧化物的需要。但在生产过程中，由于配料比例不当或煅烧温度低以及熟料冷却方式不当，其中一部分CaO就不能完全与酸性氧化物化合或是已形成的C3S发生分解，从而以f-CaO的形式存在于水泥熟料中。这种经高温烧成的晶体颗粒呈死烧状，结构比较致密，遇水后水化速度极慢。在水泥水化、硬化过程中，f-CaO在水泥具有一定的强度后才开始水化，水化生成物氢氧化钙体积膨胀是水化前的1.98倍，当膨胀应力超过水泥石的极限抗拉强度时，就会引起开裂和损坏。熟料煅烧时生成少量的氧化镁有助于熟料的形成，多余的氧化镁则结晶出来以游离状态的方镁石存在，正常情况下其含量小于5%。但方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢，要几个月甚至几年才发生，水化生成氢氧化镁时，体积膨胀是水化前的2.19倍。三氧化硫对水泥安定性的影响是由石膏过量掺入而造成的，水泥中加入石膏，水化初期生成钙矾石可调节水泥的凝结时间，当石膏过多时在已硬化的水泥石中还存有较多的剩余石膏，它与铝酸盐继续发生水化反应，不适时地生成了过量粗针状的三硫型水化硫铝酸钙，即钙矾石晶体，引起水泥石膨胀，其膨胀体积为反应前固相总体积的2.29倍，从而导致安定性不良。尽管由三氧化硫、氧化镁引起安定性不良的水泥很少见到，但这种可能性是存在的，应引起重视。

二、质量要求

依据《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）及下发的修改单，对水泥质量要求如下。

1.组分与化学指标

通用硅酸盐水泥的代号和组分应符合表1-3的规定。

通用硅酸盐水泥的化学指标应符合表1-4的规定（以质量分数计）。

硅酸盐水泥化学指标包括不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子和碱含量等。化学指标主要是控制水泥中有害物质不能超过规定限量，若超过最大允许限量，即对水泥性能产生有害或潜在有害影响。不溶物是指水泥经酸和碱处理后不能被溶解的残余物，是水泥中非活性组分的反映，主要由生料、混合材和石膏中的杂质产生，主要成分为SiO2、R2O3。烧失量是指水泥经高温灼烧处理后的质量损失率，主要由水泥中未煅烧组分产生，如未烧透的生料、石膏带入的杂质、混合材及存放过程中的风化等。当样品在高温下灼烧时，会发生氧化、还原、分解及化合等一系列反应并放出气体。水泥中不溶物和烧失量主要是为了控制水泥生产过程中熟料煅烧质量及限制某些组分材料的影响。三氧化硫和氧化镁含量过高，有可能造成水泥安定性不良，氯离子超标则可能导致钢筋锈蚀，所以对这些有害物质要加以控制。

2. 物理指标

（1）强度

不同品种、不同强度等级的通用硅酸盐水泥，其不同龄期的强度应符合表1-5的规定。

水泥强度主要来自于早期强度（C3S）及后期强度（C2S），而且这些影响贯穿于混凝土中。用C3S含量较高的水泥制作混凝土，其强度增长较快，但后期可能强度并不高。水泥以较慢的速率水化，可获得较高的最终强度。因此选用水泥时，应考虑合理的早期、后期和长期强度。

（2）细度（选择性指标）

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%。

在我国目前大多数水泥粉磨工艺条件下，水泥磨得普遍较细，其中的细颗粒含量较多。增加水泥的比表面积可提高水泥的水化速率，即提高早期强度，但粒径在1μm以下的颗粒不到一天就完全水化，几乎对后期强度没有任何贡献，反而增加水泥早期水化热、加大硬化体的自收缩和干燥收缩。同时，粗颗粒含量的下降，减少了稳定硬化体体积的未水化颗粒，对抑制收缩不利。随水泥比表面积的增加，与高效减水剂的适应性会变差，为减小流动度损失需要更多用量的高效减水剂，这会增加施工费用。

（3）凝结时间

硅酸盐水泥初凝时间不小于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600min。

凝结时间是水泥的重要技术指标，其实质上反映了水泥的水化速度。国家标准对不同品种水泥的凝结时间都有明确规定。这种规定一是基于水泥使用时若凝结时间太快，会导致来不及施工，而凝结时间过慢，会导致施工周期延长而影响施工进度；二是基于不同地域的水泥生产企业和水泥用户需要有一个根据具体生产条件和使用情况选择水泥凝结时间的范围。

（4）安定性

对水泥安定性的要求是沸煮法合格。

水泥浆硬化后体积变化的均匀性称为水泥体积安定性，即在水泥加水逐渐水化硬化后，硬化浆体能保持一定形状，具有不开裂、不变形、不溃散的性质。一般来说，除了膨胀水泥在凝结硬化过程中体积稍有膨胀外，大多数水泥在此过程中体积稍有收缩，但这些膨胀和收缩都是硬化之前完成的。因此水泥石的体积变化均匀，即安定性良好。如果水泥中某些成分的化学反应不在硬化前完成而在硬化后发生，并伴随有体积变化，这时便会在已经硬化的水泥石内部产生有害的内应力。如果这种内应力大到足以使水泥石的强度明显降低，甚至开裂，导致水泥制品破坏，则水泥安定性不合格。

水泥安定性不良会使水泥硬化体开裂，强度下降，甚至引起结构破坏。导致水泥安定性不良的有害成分主要是熟料中的游离氧化钙（f-CaO）、游离氧化镁（f-MgO）及石膏（SO3）的过量造成的，因此，应严格限制其含量。

3. 碱含量

水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。

水泥中的碱主要由生产水泥的原料粘土和燃料煤引入。水泥中的碱一部分以硫酸盐（K2SO4，Na2SO4，3K2SO4·Na2SO4，2CaSO4·K2SO4）及碳酸盐（K2CO3，Na2CO3）的形式存在，一部分则固溶在熟料矿物中。当水泥加水后，硫酸盐及碳酸盐形式的碱很快溶入水中，固溶在熟料中的碱则随着矿物水化的进行而慢慢地溶入水中，同时溶入水中的碱又有部分被水化产物所吸收。高含碱量的水泥会生成抗裂性能差的凝胶，加剧硬化体的干燥收缩，所以不论骨料是否有活性，都应当限制其碱含量。低碱水泥有内在的抵抗开裂的能力，当含碱量低于0.60%时，水泥的抗裂性明显增加。

4.放射性

依据《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566），水泥的内、外照射指数限量均不超过1.0。

三、试验方法

（一）执行标准

1.物理指标

1）强度　按《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T 17671）的规定进行。

2）细度　比表面积按《水泥比表面积测定方法勃氏法》（GB/T 8074）进行；筛余按《水泥细度检验方法筛析法》（GB/T 1345）的规定进行。

3）水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性　按《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T 1346）的规定进行，压蒸安定性按《水泥压蒸安定性试验方法》（GB/T 750）的规定进行。

2.化学指标

不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫和氯离子按《水泥化学分析方法》（GB/T 176）的规定进行。

3.碱含量

碱含量按《水泥化学分析方法》（GB/T 176）的规定进行。

4.放射性

放射性按《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566）的规定进行。 

（二）试验条件及材料

1.试验条件

试验室环境温度为（20±2）℃，相对湿度不低于50%；水泥试样、标准砂、拌合水及试模温度应为（20±2）℃；水泥养护箱温度应为（20±1）℃，相对湿度不低于90%；水泥养护池水温应为（20±1）℃。

2.试验材料

试验用水必须是洁净的饮用水，有争议时应以蒸馏水为准；砂用ISO标准砂；试验用水泥从取样至试验要在其试验环境中保持24h以上。

（三）组批原则

1.组批原则

按同一个生产厂家、同一强度等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥，袋装水泥不超过200t为一批，散装水泥不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。 

2.取样数量

水泥的质量验收可抽取实物试样以其检验结果为依据，也可以生产者同编号水泥的检验报告为依据。以抽取实物试样的检验结果为依据时，取样方法按《水泥取样方法》（GB 12573）进行，取样数量为20kg，缩分为两等份，一份由卖方保存40d，一份由买方进行检验。

（四）试验方法

1.标准稠度用水量（标准法）

（1）原理及目的

水泥净浆对标准试杆的沉入具有一定阻力。通过试验不同用水量的水泥净浆的穿透性，以确定标准稠度水泥净浆所需加入的水量，从而了解水泥的需水性。

（2）主要仪器设备

水泥净浆搅拌机、标准法维卡仪、量筒或滴定管（精度±0.5mL）、天平（最大称量不小于1000g，分度值不大于1g）、圆模、直边刀等。

（3）试验步骤

①试验准备：试验前搅拌机应运行正常，并需检查标准稠度测定仪的金属棒能自由滑动，当试杆接触玻璃板时调整指针对准零点。

②水泥净浆的拌制：用水泥净浆搅拌机搅拌，搅拌锅和搅拌叶片先用湿布擦过，将拌合水倒入搅拌锅内，在5～10s内小心将称好的500g水泥加入水中，并防止水和水泥溅出。然后将搅拌锅放在锅座上，升至搅拌位置，启动搅拌机，低速搅拌120s，停15s，同时将粘在叶片和锅壁上的水泥净浆刮入锅中间，接着高速搅拌120s停机。

③标准稠度的测定：将拌好的净浆一次性装入已置于玻璃板上的试模中，浆体超过试模上端，用宽约25mm的直边刀轻轻拍打超出试模部分的浆体5次以排除浆体中的孔隙，然后在试模上表面约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。在锯掉多余净浆和抹平的操作过程中，注意不要压实净浆。抹平后迅速将试模和底板移到维卡仪上，并将其中心定在试杆下，降低试杆直至与水泥净浆面接触，拧紧螺钉1～2s后，突然放松，使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中。在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离，升起试杆后立即擦净，整个操作应在搅拌后1.5min内完成。

（4）结果计算与评定

以试杆沉入净浆并距底板（6±1）mm的水泥净浆为标准稠度净浆。其用水量为该水泥的标准稠度用水量，按水泥质量的百分比计。

2.标准稠度用水量（代用法）

（1）原理及目的

水泥净浆对试锥的沉入具有一定阻力。通过试验不同用水量的水泥净浆的穿透性，以确定标准稠度水泥净浆所需加入的水量，从而了解水泥的需水性。

（2）主要仪器设备

水泥净浆搅拌机、代用法维卡仪、量筒或滴定管（精度±0.5mL）、天平（最大称量不小于1000g，分度值不大于1g）、锥模、直边刀等。

（3）试验步骤

①试验准备及水泥净浆的拌制步骤见9页相关内容。

②标准稠度的测定：可用调整水量法和不变水量法两种方法的任一种测定。采用调整水量法时拌合水量按经验找水，采用不变水量法时拌合水量为142.5mL。拌合结束后，立即将拌好的净浆装入试模中，用宽约25mm的直边刀在浆体表面轻轻插捣5次，刮掉多余的净浆。抹平后迅速放到试锥下面固定的位置上，将试锥降至净浆表面，拧紧螺钉1～2s后，突然放松，使试锥垂直自由地沉入水泥净浆中。到试锥停止下沉或释放试锥30s时记录试锥下沉深度。整个操作应在搅拌后1.5min内完成。

（4）结果计算与评定

用调整水量法测定时，以试锥下沉深度（30±1）mm时的净浆为标准稠度净浆，其拌合水量为该水泥的标准稠度用水量，按水泥质量的百分比计。如下沉深度超出范围需重新称样，调整水量，重新试验，直至达到（30±1）mm为止。

用不变水量法测定时，根据下式（或仪器上对应标尺）计算得到标准稠度用水量（P）。当下沉深度小于13mm时，应改用调整水量法测定。

P=33.4-0.185S　　（1-1）

式中　P——标准稠度用水量，%；

S——试锥下沉深度，mm。

3.凝结时间

（1）原理及目的

以试针沉入标准稠度水泥净浆至一定深度所需的时间来测定水泥凝结得快慢。

（2）仪器设备

水泥净浆搅拌机、湿气养护箱、标准法维卡仪、量筒或滴定管（精度±0.5mL）、天平（最大称量不小于1000g，分度值不大于1g）、试模等。

（3）试验步骤

①试验前准备工作：调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时指针对准零点。

②试件的制备：将拌好的标准稠度净浆一次性装入已置于玻璃板上的试模中，浆体超过试模上端，用宽约25mm的直边刀轻轻拍打超出试模部分的浆体5次以排除浆体中的孔隙，然后在试模上表面约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，立即放入水泥标准养护箱中养护。记录水泥全部加入水中的时间为凝结时间的起始时间。

③初凝时间的测定：试件在湿气养护箱内养护至加水后30min时进行第一次测定。测定时，从湿气养护箱中取出试模放到试针下，降低试针与水泥净浆表面接触，拧紧螺钉1～2s后，突然放松，试针垂直自由地沉入净浆。观察试针停止下沉时或释放试针30s时指针的读数。临近初凝时每隔5min（或更短时间）测定一次，当试针沉至距底板（4±1）mm时，为水泥达到初凝状态。

④终凝时间的测定：在完成初凝时间测定后，立即将试模连同浆体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，再放入湿气养护箱中继续养护。临近终凝时每隔15min（或更短时间）测定一次，当终凝试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态。

⑤测定注意事项：在最初测定的操作时应轻轻扶持金属柱，使其徐徐下降，以防试针撞弯，但结果以自由下落为准。在整个测试过程中试针沉入的位置至少距试模内壁10mm。临近初凝时每隔5min（或更短时间）测定一次，临近终凝时每隔15min（或更短时间）测定一次。到达初凝时应立即重复测定一次，当两次结论相同时才能定为到达初凝状态。到达终凝时，需要在试体另外两个不同点测试，确认结论相同时才能确定到达终凝状态。每次测定不能让试针落入原针孔，每次测试完毕必须将试针擦净并将试模放回湿气养护箱内，整个测试过程要防止试模受振（也可使用能得出与该方法相同结果的凝结时间自动测定仪，有矛盾时以此方法为准）。

（4）结果计算与评定

由水泥全部加入水中至初凝状态的时间为水泥的初凝时间，用min来表示。由水泥全部加入水中至终凝状态的时间为水泥的终凝时间，用min来表示。

4.安定性（标准法）

（1）原理及目的

用蒸煮前后雷氏夹两个试针的相对位移表示水泥净浆的变化程度，用来评价水泥的体积稳定性。

（2）仪器设备

水泥净浆搅拌机、雷氏夹、雷氏夹膨胀测定仪、湿气养护箱、量筒或滴定管（精度±0.5mL）、天平（最大称量不小于1000g，分度值不大于1g）、沸煮箱、玻璃板、直边刀等。

（3）试验步骤

①试验前准备工作：每个试样需成型两个试件，每个雷氏夹需配备两个边长或直径约80mm、厚度4～5m的玻璃板，凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹内表面要稍稍涂一层油。

②试件的成型：将预先准备好的雷氏夹放在已稍涂油的玻璃板上，并立即将已制好的标准稠度水泥净浆一次装满雷氏夹，装浆时一支手轻轻扶持雷氏夹，另一支手用宽约25mm的直边刀在浆体表面轻轻插捣3次，然后抹平，盖上稍涂油的玻璃板，立即将试件移至湿气养护箱内养护（24±2）h。

③试件的沸煮：调整好沸煮箱内的水位，使之保证在整个沸煮过程中都超过试件、不需中途补充试验用水同时又能保证在（30±5）min内升至沸腾。脱去玻璃板取下试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离（A），精确到0.5mm，接着将试件放入沸煮箱水中的试件架上，指针朝上，然后在（30±5）min内加热至沸并恒沸（180±5）min。

④结果判断：沸煮结束后，立即放掉沸煮箱中的热水，打开箱盖使箱体冷却至室温，取出试件进行判别。

（4）结果计算与评定

测量雷氏夹指针尖端距离（C），精确到0.5mm。当两个试件煮后增加距离（C-A）的平均值不大于5.0mm，即认为该水泥安定性合格。当两个试件煮后增加距离（C-A）的平均值大于5.0mm时，应用同一样品立即重做一次试验，以复检结果为准。

5.安定性（代用法）

（1）原理及目的

蒸煮前后观测试饼外形变化来评价水泥的体积稳定性。

（2）仪器设备

水泥净浆搅拌机、湿气养护箱、沸煮箱、量筒或滴定管（精度±0.5mL）、天平（最大称量不小于1000g，分度值不大于1g）、玻璃板、小刀、金属直尺等。

（3）试验步骤

①试验前准备工作：每个试品需准备两块边长约100mm的玻璃板，凡与水泥净浆接触的玻璃板要稍稍涂一层油。

②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心抹，做成直径70～80mm、中心厚约10mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼，接着放入湿气养护箱内养护（24±2）h。

③试饼的沸煮：调整好沸煮箱内的水位，使之保证在整个沸煮过程中都超过试件、不需中途补充试验用水同时又能保证在（30±5）min内升至沸腾。脱去玻璃板取下试件，在试饼无缺陷的情况下将其放在沸煮箱水中的箅板上，在（30±5）min内加热至沸腾，并恒沸（180±5）min。

④结果判别：沸煮结束后，立即放掉沸煮箱中的热水，打开箱盖使箱体冷却至室温，取出试件进行判别。

（4）结果计算与评定

目测试饼未发现裂缝，用钢直尺检查也没有弯曲（使钢尺和试饼底部紧靠，以两者间不透光为不弯曲）的试饼为安定性合格，反之为不合格。当两个试饼判别结果有矛盾时，该水泥的安定性为不合格。

6.水泥胶砂强度

（1）原理及目的

按要求制作水泥胶砂试件，经标准养护到规定龄期后检验强度结果以判定水泥强度是否满足要求。

（2）仪器设备

胶砂搅拌机、胶砂振实台、试模（40mm×40mm×160mm）、抗折试验机、抗压试验机、抗压夹具、湿气养护箱或雾室、水泥养护箱、天平（精度应为±1g）、胶皮刮具、大播料器、小播料器、勺子等。

（3）试验步骤

①胶砂的搅拌：搅拌前先将搅拌锅和搅拌叶片用湿布润湿，然后把称量好的（225±1）g水加入搅拌锅中，再加入（450±2）g水泥。把锅放在固定架上，上升至固定位置，开动搅拌机，低速搅拌30s，在第二个30s开始的同时均匀地将（1350±5）g标准砂自动加入搅拌锅，高速搅拌30s，停拌90s，在第一个15s内用胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间，继续高速搅拌60s。各个搅拌阶段，时间误差应在±1s内。

②胶砂的制备：胶砂制备后要立即成型。采用振实台成型时，将试模和模套固定在振实台上，用勺子直接从搅拌锅里将胶砂分两层装入试模。装第一层时，每个槽里约放300g胶砂，用大播料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回一次将料层播平，开动振实台振动60次。再装入第二层胶砂，用小播料器播平，再振动60次。移走模套，取下试模，用一金属直尺以近似90°架在试模模顶一端，然后沿试模长度方向以横向锯割慢慢向另一端移动，一次将超过试模的胶砂刮去，并用同一直尺在近乎水平的情况下将试体表面抹平。在试模上做标记或加字条标明试件编号和试件相对于振实台的位置。

当采用代用的振动台成型时，应在搅拌胶砂的同时将试模和下料漏斗卡紧在振动台的中心，将搅拌好的全部胶砂均匀地装入下料漏斗中，开动振动台，胶砂通过漏斗流入试模，振动（120±5）s停车。振动完毕，取下试模，用一金属直尺以近似90°架在试模模顶一端，然后沿试模长度方向以横向锯割慢慢向另一端移动，一次将超过试模的胶砂刮去，并用同一直尺在近乎水平的情况下将试体表面抹平。在试模上做标记或加字条标明试件编号。

③试件的脱模：去掉留在试模四周的胶砂。立即将做好标记的试模放入湿气养护箱或雾室的水平架子上养护，湿空气应能与试模各边接触。养护时不应将试模放到其他试模上。一直养护到规定的脱模时间时取出试模。脱模前，用防水墨汁或颜料笔对试体进行编号和做其他标记。两个龄期以上的试体，在编号时应将同一试模中的三条试体分在两个以上龄期内。脱模应非常小心，对于24h龄期的应在破型试验前20min内脱模，对于24h以上龄期的应在成型后20～24h之间脱模（如经24h养护，会因脱模对强度造成损害时，可以延迟至24h以后脱模，但在试验报告中应予说明）。已确定作为24h龄期试验（或其他不下水直接做试验）的已脱模试体，应用湿布覆盖至做试验时为止。在成型后（24±2）h内取出试模进行脱模，脱模前先在试体上进行编号。

④试件的养护：将做好标记的试件立即水平或竖直放在（20±1）℃水中养护，养护时不能将试模放到其他试模上，水平放置时刮平面应朝上。试件放在不易腐烂的箅子上，并彼此间保持一定间距，以让水与试件的六个面接触。养护期间试件之间间隔及试体上表面水深均不得小于5mm。首先用自来水装满养护池或容器，随后随时加水保持适当的恒定水位，不允许在养护期间全部换水。每个养护池只养护同类型的水泥试件。除24h龄期或延迟至48h脱模的试件外，任何到龄期的试体应在破型前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。

试体龄期是从水泥加水搅拌开始算起，1d龄期试件养护时间为24h±15min，3d龄期试件养护时间为72h±45min，28d龄期试件养护时间为28d±8h。

⑤抗折强度试验：将试体一个侧面放在试验机支撑圆柱上，试体长轴垂直于支撑圆柱，通过加荷圆柱以（50±10）N/s的速率均匀地将荷载加在棱柱体相对侧面上，直至折断。保持两个半截棱柱体处于潮湿状态直至抗压试验。

⑥抗压强度试验：抗压强度试验在半截棱柱体的侧面上进行。半截棱柱体中心与压力机压板受压中心差应在±0.5mm内，棱柱体露在压板外的部分约有10mm。在整个加荷过程中以（2400±200）N/s的速率均匀地加荷直至试件破坏。

（4）结果计算

①抗折强度。抗折强度按下式计算：

　　（1-2）

式中　Rf——抗折强度，N/mm2；

Ff——折断时施加于棱柱体中部的荷载， N；

I——支撑圆柱之间的距离，mm；

b——棱柱体正方形截面边长，mm。

各试体的抗折强度记录至0.1N/mm2，平均值的计算结果精确至0.1N/mm2。

②抗压强度。抗压强度按下式计算：

　　（1-3）

式中　Rc——抗压强度，N/mm2；

Fc——破坏时的最大荷载，N；

A——受压部分面积，mm2（40mm×40mm=1600mm2）。

各个棱柱体得到的单个抗压强度结果计算至0.1N/mm2，平均值的计算结果精确至0.1N/mm2。

（5）强度评定

①抗折强度。以一组三个棱柱体试件抗折强度值的平均值作为试验结果。当三个强度值中有超出平均值±10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。

②抗压强度。以一组三个棱柱体得到的六个抗压强度测定值的算术平均值作为试验结果。如六个测定值中有一个超出六个平均值的±10%，就应剔除这个结果，而以剩下五个的平均值作为试验结果。如果五个值中再有超过其平均值±10%的，则此组结果作废。