2.3　水泥比表面積試驗

2.3.1　試驗目的

①掌握勃氏透氣儀的使用方法。

②掌握勃氏透氣儀測定水泥比表面積的原理及應用范圍。

2.3.2　試驗依據

本試驗參考標準為《水泥比表面積測定方法 勃氏法》（GB/T 8074—2008）、《勃氏透氣儀》（JC/T 956—2014）。實驗室環境要求室溫應控制在（20±1）℃，相對濕度不大于50%。

比表面積：單位質量的粉末所具有的總表面積，以cm2/g或m2/kg來表示。

空隙率：試料層中顆粒間空隙的容積與試料層總的容積之比，以ε來表示。

根據一定量的空氣通過具有一定空隙率和固定厚度的水泥層時，所受阻力不同而引起流速的變化來測定水泥的比表面積。

2.3.3　試驗設備及耗材

勃氏透氣儀（如圖2-4所示，由透氣圓筒、穿孔板、搗器、壓力計、抽氣裝置組成）、烘箱（控制溫度靈敏度±1℃）、分析天平（分度值為0.001g）、秒表（準確至0.5s）、標準樣品、蒸餾水、中速定量濾紙、汞、凡士林、水泥樣品［先通過0.9mm方孔篩，在（110±5）℃下烘干1h，并在干燥器中冷卻至室溫］。

2.3.4　試驗步驟

儀器的校準采用GSB 14-1511—2014或相同等級的標準物質，有爭議時以《水泥細度和比表面積標準樣品》（GSB 14-1511—2014）為準。儀器校準按《勃氏透氣儀》（JC/T 956—2014）進行，每年一次，使用頻繁半年一次，維修后重新標定。

（1）測定水泥密度

應按本書中“2.2水泥密度試驗”方法進行。

（2）漏氣檢查

U形壓力計內裝水至第一條刻度線，橡皮塞外部涂上凡士林后插入U形壓力計錐形磨口，在閥門處也涂些凡士林（注意不要堵塞通氣孔），打開抽氣裝置抽水超過第三條刻度線，關閉閥門，微調閥門使液面至第三條刻度線位置并關閉閥門，觀察壓力計內液面，在3min內不下降，表明儀器的密封性良好。

（3）空隙率ε的測定

P·Ⅰ、P·Ⅱ型水泥的空隙率采用0.500±0.005，其他水泥或粉料的空隙率選用0.530±0.005。當按上述空隙率不能將試樣壓至步驟（5）所述的位置時，則允許改變空隙率。

（4）確定試樣質量

m=ρV（1-ε）　　（2-3）

式中　m——試樣的質量，g，準確稱取至0.001g；

ρ——試樣的密度，g/cm3；

V——透氣圓筒的試料層體積，cm3；

ε——試料層空隙率。

（5）試料層制備

將穿孔板放入透氣圓筒的突緣上，用一根直徑比圓筒略小的細棒把一片濾紙送到穿孔板上，邊緣壓緊。稱取按公式（2-3）計算出的試樣量，倒入圓筒。輕敲圓筒的邊緣，使水泥層表面平坦。再放入一片濾紙，用搗器均勻搗實試料直至搗器的支持環緊緊接觸圓筒頂邊，并旋轉1～2圈，慢慢取出搗器。每次測定需用新的濾紙片。

（6）透氣試驗

把裝有試料層的透氣筒下錐面涂一薄層凡士林或活塞油脂，然后插入壓力計頂端錐形磨口處，旋轉1～2圈，保證緊密連接不漏氣。打開微型電磁泵慢慢從壓力計一臂中抽出空氣，直到壓力計內液面上升到擴大部下端時關閉閥門。當壓力計內液面的凹液面下降到第三條刻線時開始計時（見圖2-4），當液面的凹液面下降到第二條刻線時停止計時，記錄液面從第三條刻度線到第二條刻度線所需的時間。以秒記錄，并記錄試驗時的溫度（℃），每次透氣試驗，應重新制備試料層。

2.3.5　數據處理

當被測試樣的密度、試料層中空隙率與標準樣品相同，試驗時的溫度與校準溫差≤±3℃時：

　　（2-4）

當被測試樣的密度、試料層中空隙率與標準樣品相同，試驗時的溫度與校準溫差＞±3℃時：　

　　（2-5）

當被測試樣的試料層中空隙率與標準樣品試料層中空隙率不同，試驗時的溫度與校準溫差≤±3℃時：

　　（2-6）

當被測試樣的試料層中空隙率與標準樣品試料層中空隙率不同，試驗時的溫度與校準溫差＞±3℃時：

　　（2-7）

當被測試樣的密度和空隙率均與標準樣品不同，試驗時的溫度與校準溫差≤±3℃時：

　　（2-8）

當被測試樣的密度和空隙率均與標準樣品不同，試驗時的溫度與校準溫差＞±3℃時：

　　（2-9）

式中　S——被測試樣的比表面積，cm2/g；

SS——標準樣品的比表面積，cm2/g；

T——被測試樣試驗時，壓力計中液面降落測得的時間，s；

TS——標準樣品試驗時，壓力計中液面降落測得的時間，s；

η——被測試樣試驗溫度下的空氣黏度，μPa·s；

ηS——標準樣品試驗溫度下的空氣黏度，μPa·s；

ε——被測試樣試料層中的空隙率；

εS——標準試樣試料層中的空隙率；

ρ——被測試樣的密度，g/cm3；

ρS——標準試樣的密度，g/cm3。

水泥比表面積應由兩次透氣試驗結果的平均值確定，如兩次試驗結果相差2%以上，應重新試驗。計算結果保留至10cm2/g。當同一水泥用手動勃氏透氣儀測定的結果與自動勃氏透氣儀測定的結果有爭議時，以手動勃氏透氣儀測定結果為準。

2.3.6　思考題

①水泥比表面積檢測在實際生產中有何指導意義？

②測試前為什么要進行漏氣檢查？如有漏氣應如何處理？

③怎樣才能在試驗過程中減小測量誤差？