石膏胶凝材料试验

一、 概述

胶凝材料是在物理、化学作用下，能从将体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。和水成浆后能在空气中硬化、但不能在水中硬化的胶凝材料称为气硬性胶凝材料(非水硬性胶凝材料)。石灰、石膏、菱苦土是建筑材料工业常用的一种气硬性胶凝材料。这些材料在煅烧的过程中，由于多种因素造成温度不均匀，使这些材料的活性降低，质量下降，通过一系列的性能测试，可以确定其质量的等级。

石膏产品，一般以二水硫酸钙(CaSO4﹒2H2O)的质量百分含量表示其品位。建筑石膏试验，试验室温度为15～25℃，相对湿度为55～75％。石膏试样、拌和水及试模等仪器的温度均应与室温相同。

二、 石膏细度测定

建筑石膏的细度影响其溶解速度、溶液的过饱和度以及高度过饱和状态的存在时间，从而使水化产物的结晶条件改变，影响制品强度。

石膏的细度是以试样经0.2mm方孔筛筛余百分数计，GB9776－1988规定，筛余百分数不大于5.0％(优等品)或10.0％(一等品)或15.0％(合格品)。 (一)主要仪器设备

1．标准筛：筛孔为方形，孔的边长为2.0mm和0.2mm两种，筛底有接收盘，顶部有筛盖盖严。

2．天平：准确度±0.1g。

3．电热鼓风干燥箱：最高温度200℃；干燥器等。 (二)试验步骤

1．从密封容器内取出200g试样，使其通过2.0mm的方孔筛，记录筛余物及其百分含量。将过筛后的试样充分拌匀，在40±4℃下恒重(烘干时间相隔1h的二次称重差不超过0.2g即为恒重)，并在干燥器中冷却至室温。

2．称取烘干试样50±0.1g，用0.2mm筛筛分。筛时一手拿住筛子，略微倾斜地摆动筛子，使其撞击另一只手，撞击速度为125次/min，摆动幅度为20cm，每摆动25次转动90°，继续摆动。筛分将结束时，去掉筛底，在纸上按上述方法筛分，至每分钟通过不超过0.1g时，即为筛分完成。

3．称量筛余物，精确至0.1g。以其克数乘以2即为筛余百分数，计算至0.1％。 筛余连续进行两次，两次试验结果的差值小于1％，则以平均值作为试样细度，否则应再测定。至两次测定值之差小于1％，再取其平均值。

三、 石膏标准稠度的测定

拌制石膏料浆时的加水量与料浆的流动性、硬化后石膏制品的强度有密切关系。料浆的流动性可用稠度表示。本试验以料浆自由扩散范围大小衡量料浆的流动性(稠度)。

(一)主要仪器设备：稠度仪：由内径为φ50±0.1mm，高为100±0.1mm的铜质或不锈钢的筒体垂直地放在玻璃板上，筒体的中心应与玻璃板下一组同心圆的中心重合。 (二)试验步骤

1． 将合计为标准稠度用水量的水倒入搅拌锅中。

2． 称取预先通过2mm方孔筛的石膏试样300±1g，将其在5s内均匀地撒入水中，接着用拌和棒搅拌30s，得到均匀的石膏浆，迅速注入稠度仪筒体，用刮刀将多余的料浆刮去，使其与筒体上表面相平。

3． 从试样与水接触时起，至总时间为50s时，以15cm/s左右的速度将稠度筒垂直提起，并迅速移离试饼上方。测定试饼垂直方向上的两个直径值，并以其平均值作为该试饼直径。

4． 料浆扩展直径等于180±5mm时的加水量与试样的重量比(以百分数表示，精确至1％)，即为试样的标准稠度用水量。测试数据需复验一遍。

5． 如果试验中，在水量递增或递减的情况下，所测试饼直径多次出现忽大忽小的现象，表明该批试样性能不稳定，应将试样在试验室条件下铺成1cm以下的薄层，放置3d以上再测定。

四、 石膏凝结时间测定

建筑石膏凝结较快，按国家标准规定其初凝应不早于6min，终凝应不迟于30min。

(一)主要仪器设备：凝结时间测定仪等。 (二)试验步骤

1．先检查仪器金属杆是否能自由滑动，随后将圆模放在玻璃板上，调整仪器使试针接触玻璃时，指针对准标尺零点。

2．按试样标准稠度用水量量取水。

3．称取通过2mm方孔筛的试样200±1g，在5s内径均匀地撒入水中，接着搅拌30s。

4．将搅拌均匀的料浆倒入放置于玻璃上的圆模中。圆模须预先擦干净并涂上矿物油。

5．将玻璃板的一边抬高约10mm，上下振动五次以排除料浆中的空气。然后用刮刀将多余的料浆刮去。把装满料浆的圆模连同玻璃底板迅速移至仪器的针下，使针尖与料浆的表面相接触，针尖离圆模的边应大于10mm。拧紧螺丝，然后突然放松，试针自由插入料浆中，针和杆的升落每隔30s重复一次，每次都应改变插入点。试针应擦净、校直。

6．记录凝结时间：从试样与水接触时起，至试针第一次碰不到玻璃底板时所经过的时间，为试样的初凝时间。从试样与水接触时起，至试针插入料浆的深度不大于1mm时所经过的时间，为试样的终凝时间。

应分别取两次测定结果的算术平均值，作为试样的初凝和终凝时间。

五、 石膏强度测定

石膏的抗折强度、抗压强度是划分石膏等级的主要质量指标，也关系到石膏的应用。石膏在水化硬化过程中体积稍有膨胀，因而在实际应用中，可以使用石膏净浆。本试验即采用净浆成型试件。 (一)主要仪器设备。

1． 试模：同《水泥胶砂强度检验方法》中的水泥胶砂试模，如图3-1 所示，其中B＝C＝40mm，A＝160mm。

2． 抗折试验机：采用GB3350.3中的电动抗折试验机。

3． 抗压试验机：抗压试验机最大荷载50～100KN为宜，误差不超过±1.0%；抗压夹具

4． 石膏料浆搅拌机或搅拌锅、拌和铲、刮平刀、天平、干燥箱、干燥器等。 (二)试验步骤

1．按试样的标准稠度用水量量水，随即倒入搅拌锅中。

2．称取通过2mm方孔筛的试样1000±1g。将称好的试样在30s内均匀地撒入搅拌锅中，静置1min，用拌和棒在30s内搅拌30次后，再以3转/分搅拌至稠化。

3．用料勺将料浆灌入涂有矿物油的试模内。料浆充满试模后，将模子的一端用手抬起约10mm，然后使其突然落下。如此反复振动五次，以排除料浆中的气泡。当从溢出的料浆中看出已经初凝时，用刮平刀刮去溢浆，但不必抹光表面，待1.5h编号并拆模。至石膏与水接触开始达2h时，进行强度测定。

4．测定抗折强度，将试件放在抗折试验机的轴辊上，试件的成型面应侧面，试件各边与各轴辊垂直，并使轴辊与二个下轴辊完全保持等距。开动机器，使试件在加荷开始后20～40s内破坏，记录三个试件的抗折强度ff(MPa)，并计算其平均值，此平均值即为试样的抗折强度。当三个强度值中有一个超过平均值±10％的，应剔除后再平均作为抗折强度试验结果。

5．测定抗压强度，用做完抗折试验后所得的六个半截试件进行抗压强度测定。将试件放在抗压夹具内，试件的成型表面应与受压面相垂直，受压面积应为40×62.5mm。将抗压夹具连同试件置于抗压试验机上下台板之间，试验机的下台板球轴应通过受压面中心。开动机器，使试件在加荷开始20～40s内破坏，记

图3-1 水泥胶砂试模

录每个试件的破坏荷重P(N)，按下式计算抗压强度fc。

PPfc

A2500式中：fc――抗压强度(MPa)；P――破坏荷重(N)；

A――受压面积即40×62.5mm。

计算六个试件抗压强度平均值，此平均值即为试样的抗压强度。如果在六个强度值中有某个值超过平均值±10％的。应将此值舍去，以其余的值计算平均值。如果有两个以上的值超过平均值±10％时，应重做试验。

六、 结果评定

按照GB9776－1988标准规定，根据试样的细度、凝结时间和强度测定结果按表3-1评定建筑石膏的等级。

表3-1建筑石膏的质量等级指标 等级 抗折强度(不小于，MPa) 抗压强度(不小于，MPa) 细度(0.2mm筛余不大于％) 优等品 2.5 4.9 5.0 一等品 2.1 3.9 10.0 合格品 1.8 2.9 15.0 注：初凝时间不小于6min，终凝时间不大于30min。

思考题

1． 建筑石膏的主要成分是什么，对于气硬性胶凝材料，成型养护的条件有哪些要求？ 2． 影响石膏强度测试结果的主要因素有哪些？

参考文献

1． 秦鸿根编，建筑材料试验指导书，东南大学材料科学与工程学院内部教材[Z]，2003.10； 2． 伍洪标主编 无机非金属材料试验[M]，北京：化学工业出版社，2002.6；