水泥密度檢測(cè)

1、水泥密度檢測(cè)一、概述（一）密度水泥在絕對(duì)密度（不包含孔隙）狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為密度 （單位：g/cm3）。水泥的密度是油井、堵塞、地?zé)岬忍厥夤こ绦栌盟嗟闹匾ㄖ再|(zhì)之一。在這些特殊工程的施工中，為了便于澆注，保證工程的質(zhì)量，根據(jù)地層壓力和地質(zhì)條件等的不同，而需要配制不同密度的水泥漿。例如：在油、氣井的固井工程中，遇到高壓油、氣層時(shí)，需要配制高密度的水泥漿；遇到低壓油、氣層，或者漏失層時(shí)，則需要配制低密度的水泥漿：同時(shí)，在檢驗(yàn)水泥的比表面積時(shí)，水泥的密度是確定水泥試樣質(zhì)量和計(jì)算公式中所不可缺少的數(shù)據(jù)。為了檢驗(yàn)水泥的比表面積，也必須先檢驗(yàn)水泥的密度。此外，水泥的品種和質(zhì)量不同，其密度也不相

2、同，因此，必須檢驗(yàn)和控制水泥的密度。影響水泥密度的因素比較多，主要的是：熟料的礦物組成、煅燒程度，混合材料的種類、摻加量以及貯存情況等。熟料的礦物組成不同時(shí)，所制成的水泥密度也不相同。硅酸鹽水泥熟料的主要單體礦物：硅酸三鈣3CaO·SiO2（C3S）、硅酸二鈣2CaO·SiO2（C2S，主要是-C2S）、鋁酸三鈣3CaO·Al2O3（C3A）、鐵鋁酸四鈣4CaO·A12O3·Fe2O（C4AF）、游離氧化鈣（f-CaO）、方鎂石（MgO）以及玻璃質(zhì)的密度列于表1.15。由表1-15可以看出，熟料主要單體礦物中以C4AF的密度最大，所以熟料中增加

3、C4AF的含量，將使制成的水泥密度增大。表1.15硅酸鹽水泥熟料主要單體礦物及玻璃質(zhì)的密度礦物C3S-C2SC3AC4AFf-Ca0方鎂石玻璃質(zhì)密度（g/cm3）熟料的煅燒程度不同，水泥的密度也不相同。一般生燒熟料的密度小，過(guò)燒熟料的密度大，正常煅燒熟料的密度則介于兩者之間。所以當(dāng)熟料的煅燒程度不同時(shí)，也將影響制成水泥的密度。但應(yīng)當(dāng)注意，生產(chǎn)中總的來(lái)看，熟料密度的變化并不顯著，密度并不能精確地反映熟料的煅燒程度。333）等密度較大的混合材料，而且摻加量增多時(shí)，水泥的密度則相應(yīng)地增大。水泥貯存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，尤其是在比較潮濕的條件下貯存時(shí)，由于水泥逐漸吸收空氣中的水分和二氧化碳CO23）風(fēng)化生成氫氧化

4、鈣 Ca(OH)2，3及碳酸鈣 CaCO3，3等，則水泥的密度減小。水泥品種不同，它的密度也不相同。不同品種水泥的密度，一般變動(dòng)范圍列于表1.16。表.16不同水泥品種密度范圍水泥品種密度（g/cm3）水泥品種密度（g/cm3）硅酸鹽水泥火山灰水泥普通水泥粉煤灰水泥礦渣水泥高鋁水泥（二）容積密度水泥容積密度是在自然狀態(tài)下（包括空隙）單位體積水泥的質(zhì)量，單位以g/cm3表示。根據(jù)使用的要求，水泥的容積密度分為松散狀態(tài)下的容積密度和緊密狀態(tài)下的容積密度。水泥容積密度主要是工程用容積法相互配制砂漿和混凝土?xí)r及設(shè)計(jì)水泥庫(kù)容量時(shí)使用。影響水泥密度的主要因素同樣也影響水泥的容積密度。水泥的細(xì)度對(duì)容積密度的

5、影響也很大，水泥粉磨得愈細(xì)，它的容積密度也愈小。不同水泥品種的容積密度變動(dòng)范圍如表1.17表示。表1.17不同品種水泥的容積密度水泥品種松散狀態(tài)下容積密度（g/cm3）緊密狀態(tài)下容積密度（g/cm3）硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥高鋁水泥二、水泥密度檢測(cè)（一）測(cè)定原理1. 密度測(cè)定將水泥加入裝有一定量液體介質(zhì)的李氏比重瓶?jī)?nèi)，并使液體介質(zhì)充分地濕潤(rùn)水泥顆粒。根據(jù)阿基米德定律，水泥的體積等于它所排開(kāi)的液體體積，從而可得出水泥單位體積的質(zhì)量，即密度。為使檢測(cè)的水泥不產(chǎn)生水化反應(yīng)，液體介質(zhì)采用無(wú)水煤油。2. 容積密度測(cè)定用水泥裝滿容積密度檢測(cè)儀的升筒，由升筒中的水泥質(zhì)量即可得知該水泥容

6、積密度。（二）儀器（1）李氏比重瓶。李氏比重（圖1.2）瓶用抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng)和熱阻小的玻璃制成，成品透明無(wú)條紋，并有足夠的厚度以確保良好的耐裂性。容積為200250cm3，帶有長(zhǎng)1820cm、直徑1cm的細(xì)頸，下面有鼓形擴(kuò)大頸。細(xì)頸有自下而上的容積刻度讀數(shù)，其容量誤差應(yīng)不大于0.05ml。頸部為喇叭形漏斗，并有玻璃磨口塞。圖1.2 李氏比重瓶（2）恒溫水槽 （3）容積密度檢測(cè)儀。容積密度檢測(cè)儀（圖1.3）主要由漏斗、導(dǎo)管及蓋、2mm開(kāi)孔的篩板與容積1000cm3的升筒組成。圖1.3容積密度檢測(cè)儀示意圖1漏斗；2導(dǎo)管；3蓋；4篩板；5升筒（4）臺(tái)式天平最大稱量100g，分度值0.05g。（5）鋼尺

7、（6）烘干箱。（三）測(cè)定方法1. 密度的測(cè)定檢測(cè)前應(yīng)將水泥試樣預(yù)先通過(guò)0.9mm方孔篩預(yù)篩，篩下水泥試樣，放在110±5烘箱中烘干1h，并置于干燥器內(nèi)冷卻室溫備用。洗凈李氏比重瓶并烘干，將無(wú)水煤油注入李氏比重瓶中使液面至零點(diǎn)刻度線（以彎月面下部為準(zhǔn)），蓋上瓶塞放入恒溫水槽內(nèi)，使刻度部分浸入水中，恒溫0.5h，記下初始（第一次）液面體積刻度V1。從恒溫水槽中取出李氏比重瓶，用濾紙將李氏比重瓶細(xì)長(zhǎng)頸內(nèi)沒(méi)有煤油的部分，仔細(xì)擦干凈。稱取干燥水泥試樣60g（準(zhǔn)確至0.01g），用小勺慢慢裝入李氏比重瓶?jī)?nèi)，防止堵塞，將比重瓶繞豎軸搖動(dòng)幾次，排除氣泡，蓋上瓶塞后放人恒溫水槽內(nèi)，在相同溫度下恒溫0.

8、5h，記下第二次液面的體積刻度V2。密度計(jì)算公式： （1-1）式中 水泥密度，g/cm3； V1裝入水泥試樣前李氏比重瓶?jī)?nèi)液面讀數(shù)，cm3； V2裝入水泥試樣后李氏比重瓶?jī)?nèi)液面讀數(shù)，cm3； m裝入李氏比重瓶的水泥質(zhì)量，g。g/cm3g/cm3。）2. 松散狀態(tài)下容積密度的測(cè)定將2000cm3水泥試樣置于110±5烘箱中干燥1h后，置于干燥器中冷卻至室溫。在導(dǎo)管下放好升筒，使其與導(dǎo)管位置在同一中心線上，關(guān)閉導(dǎo)管蓋，在漏斗內(nèi)放入2000cm3已干燥過(guò)的水泥。抽開(kāi)導(dǎo)蓋，輕輕振動(dòng)篩上水泥，使自由下落（防止任何振動(dòng)）。當(dāng)升筒溢出水泥時(shí)，立即關(guān)閉蓋。用鋼尺緊貼筒口，將多余水泥一次刮平。輕擊升筒

9、數(shù)下，使水泥密實(shí)下沉（防止水泥外溢），稱量盛有水泥的升筒質(zhì)量和升筒量。松散狀態(tài)下容積密度計(jì)算公式： （1.2）式中 v水泥容積密度，g/cm3；m1盛水泥的升筒質(zhì)量，g；m2升筒的質(zhì)量，g；V升筒的容積，cm3。3. 緊密狀態(tài)下容積密度的測(cè)定將水泥（已干燥過(guò)）裝入升筒，升筒蓋嚴(yán)密，用機(jī)械或人工振動(dòng)，使之密實(shí)，當(dāng)升筒內(nèi)水泥受振動(dòng)沉降時(shí)，添加水泥至水泥體積固定不再下沉并與升筒口平齊時(shí)為止，再將升筒稱量，按上式計(jì)算水泥緊密狀態(tài)下的容積密度。（四）注意事項(xiàng)1. 水泥密度測(cè)定李氏比重瓶在使用時(shí)必須刷凈烘干。水泥裝入李氏比重瓶時(shí)，須仔細(xì)防止水泥粘附在無(wú)液體部分的壁上或?yàn)R出瓶外。從恒溫水槽中取出李氏比重瓶后

10、，要用濾紙卷成筒將比重瓶?jī)?nèi)零點(diǎn)以上的沒(méi)有煤油的部分仔細(xì)擦凈。水泥在裝入李氏比重瓶以前的溫度，應(yīng)盡可能和瓶?jī)?nèi)的液體溫度相一致。一般應(yīng)控制在20，因?yàn)槔钍媳戎仄康娜莘e刻度是以這個(gè)溫度為基準(zhǔn)的，同時(shí)這一溫度也是水泥物理性能檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度，較其他溫度容易達(dá)到。搖動(dòng)李氏比重瓶時(shí)，注意勿使無(wú)水煤油濺出瓶外，或?yàn)R粘在液面上部瓶壁上。無(wú)水煤油符合煤油（GB2532008）的要求。也可用生石灰處理普通煤油得到。2. 水泥松散容積密度測(cè)定從漏斗向升筒內(nèi)裝水泥時(shí)應(yīng)防止升筒受到任何震動(dòng)，以免水泥密實(shí)。漏斗應(yīng)固定在桌上，以防在篩子振動(dòng)時(shí)，變動(dòng)導(dǎo)管和升筒的位置。用鋼尺刮去筒口多余的水泥時(shí)，尺的傾斜度應(yīng)一定，且應(yīng)緊壓升筒的邊緣，一次刮平。刮平后，輕擊升筒數(shù)下，使水泥密實(shí)下沉（以防水泥外溢），然后稱量。水泥的容積密度一般以三次結(jié)果的平均值確定。（五）檢測(cè)記錄水泥密度檢測(cè)記錄表見(jiàn)表1.18。表1.18水泥密度檢測(cè)記錄檢測(cè)次數(shù)M（g）Vl（cm3）V2（cm3）（g/cm3）12平均值操作技能成績(jī)?cè)u(píng)定表如表1.19所示。表1.19操作技能成績(jī)?cè)u(píng)定表技術(shù)要求配分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)得分試樣準(zhǔn)備20分（1）試樣經(jīng)過(guò)烘干（6分） （2）冷卻至室溫（6分）（3）比重瓶洗凈并烘