2.8 水泥胶砂强度检验方法试验（ISO法）
2.8.1 试验目的
①掌握水泥胶砂试件制作方法。
②掌握胶砂抗压强度数据分析及处理方法。
2.8.2 试验依据
本试验参考标准为《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T 17671—1999）。实验室环境要求试体成型实验室的温度应保持在（20±2）℃，相对湿度应不低于50%。试体带模养护的养护箱或雾室温度保持在（20±1）℃，相对湿度不低于90%。试体养护池水温度应在（20±1）℃范围内。
本方法适用于40mm×40mm×160mm棱柱试体的水泥抗压强度和抗折强度测定。试体是由按质量计的一份水泥、三份中国ISO标准砂，用0.5的水胶比拌制的一组塑性胶砂制成。胶砂用行星搅拌机搅拌（图2-10），在振实台（图2-11）上成型。也可使用频率2800～3000次/min，振幅0.75mm振动台成型。试体连模一起在湿气中养护24h，然后脱模在水中养护至强度试验。到试验龄期时将试体从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每截再进行抗压强度试验，抗压强度试验夹具如图2-12所示。
图2-10 胶砂搅拌机结构示意图
1—电机；2—联轴套；3—蜗杆；4—砂罐；5—传动箱盖；6—蜗轮；7—齿轮Ⅰ；8—主轴；9—齿轮Ⅱ； 10—传动箱；11—内齿轮；12—偏心座；13—行星齿轮；14—搅拌叶轴；15—调节螺母； 16—搅拌叶；17—搅拌锅；18—支座；19—底座；20—升降手柄；21—立柱
图2-11 水泥胶砂振实台结构示意图
1—固定螺钉；2—定位套；3—止动器；4—凸面； 5—台面；6—凸轮；7—红外开关计数装置
图2-12 典型的抗压强度试验夹具
1—滚珠轴承；2—滑块；3—复位弹簧；4—压力机球座； 5—压力机上压板；6—夹具球座；7—夹具上压板；8—试体；9—底板；10—夹具下垫板； 11—压力机下压板
2.8.3 试验设备及耗材
行星式水泥胶砂搅拌机、水泥胶砂抗折抗压试验机、40mm×40mm×160mm胶砂试模、水泥胶砂振实台、播料器、刮尺、天平（量程不小于1000g，分度值不大于1g）、混凝土标准养护箱、水泥胶砂养护箱、水泥、中国ISO标准砂［（1350±5）g/袋，规格0.5～2.0mm］、自来水、量筒。
2.8.4 试验步骤
①准确称量水泥（450±2）g、标准砂一袋（1350±5）g、自来水（225±1）g，当用量筒称量自来水时，量取精度应达到±1mL。
②用湿布擦拭润湿水泥砂浆搅拌机搅拌锅、搅拌叶片、播料器、刮刀。
③将称量好的砂倒入搅拌机的加砂装置中。注意：有些搅拌机加砂装置在加砂过程中会漏出一小部分砂，此时应事先采取措施把漏出的砂接到容器并再次加入加砂装置。
④把水加入搅拌锅内，再加入水泥，立即把搅拌锅放在固定架上，上升至固定位置。
⑤开动机器低速搅拌30s后，在第二个30s开始时程序自动打开砂斗开关均匀将砂子加入，自动高速搅拌30s。
⑥停拌90s，在此90s内用一胶皮刮尺将叶片和锅壁上的胶砂，刮入锅中间。在高速下继续搅拌60s，搅拌结束。
注意：各个搅拌阶段，时间误差应在±1s以内。
⑦试件的制备
a.检查40mm×40mm×160mm试模内部是否均匀涂刷一层油，如果未刷油，需先刷油。
b.将空试模和模套固定在振实台上。
c.用一个适当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，接着振实60次。
d.再装入第二层胶砂，用小播料器播平，再振实60次。
e.移走模套，从振实台上取下试模，用一金属直尺以近似90的角度架在试模模顶的一端，然后沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动，将超过试模部分的胶砂刮去，并用同一直尺以近乎水平的情况下将试体表面抹平。
f.去掉留在模子四周的胶砂，在试模上作标记或加字条标明试件编号和成型日期。
⑧试件的养护
a.立即将做好标记的试模放入雾室或湿箱的水平架子上养护，湿空气应能与试模各边接触。养护时不应将试模放在其他试模上。一直养护到规定的脱模时间时，取出脱模。
b.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。2个龄期以上的试体，在编号时应将同一试模中的3条试体分在2个以上龄期内。
c.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。
注意：如经24h养护，会因脱模对强度造成损害时，可延迟24h脱模，但在实验报告中应予说明。
d.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。
e.将做好标记的试件立即水平或竖直放在（20±1）℃水中养护，水平放置时刮平面应朝上。
f.试件放在不易腐烂的篦子上，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或试体上表面的水深不得小于5mm。
注意：每个养护池只养护同类型的水泥试件。最初用自来水装满养护池（或容器），之后应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。除24h龄期或延迟至48h脱模的试体外，任何到龄期的试件应在试验（破型）前15min从水中取出。擦去试件表面沉积物，并用湿布覆盖至试验开始为止。试件龄期是从水泥加水搅拌到开始试验时算起。不同龄期强度试验时间允许波动范围见表2-2。
表2-2 不同龄期强度试验时间允许波动范围
⑨强度试验
a.将试件一个侧面（禁止成型面受压）放在试验机支撑圆柱上，试件长轴垂直于支撑圆柱，通过加荷圆柱以（50±10）N/s的速度均匀地将荷载垂直地加在棱柱体相对侧面上，直至折断，记录下相应的抗折强度值或折断载荷，精确到0.1MPa或1N。
b.抗压强度试验通过规定的仪器，在半截棱柱体的侧面（禁止成型面受压）上进行。半截棱柱体中心与压力机压板受压中心盖应在±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的速度均匀地加荷直至破坏，记录下相应的抗压强度值或破坏载荷，精确到0.1MPa或1N。
2.8.5 数据处理
（1）抗折强度
抗折强度应按式（2-15）进行计算：
（2-15）
式中 Rf——试件的抗折强度，MPa；
Ff——折断时施加于棱柱体中部的荷载，N；
L——支撑圆柱之间的距离，mm；
b——棱柱体正方形截面的边长，mm。
各试体的抗折强度记录至0.1MPa，以一组三个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果，计算精确至0.1MPa。当三个强度值中有超出平均值±10%的值时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。
（2）抗压强度
抗压强度应按式（2-16）进行计算：
（2-16）
式中 Rc——试件的抗压强度，MPa；
Fc——破坏时的最大荷载，N；
A——受压部分面积，mm2。
各个半棱柱体得到的单个抗压强度结果计算精确至0.1MPa，以一组三个棱柱体上得到的六个抗压强度测定值的算术平均值作为试验结果，计算精确至0.1MPa。如六个测定值中有一个值超出六个平均值的±10%，就应剔除这个结果，而以剩下五个的平均数为结果。如果五个测定值中再有超过它们平均数±10%的值时，则此组结果作废。
2.8.6 思考题
①水泥胶砂试件成型时为何要分两层装料？
②ISO法水泥胶砂强度试验中的砂有何质量要求？
③水泥胶砂抗压强度试验数据处理有何要求？