水泥密度测试方法研究

1. 背景

水泥是最重要的建筑材料，广泛应用于建筑、水利、国防、基础设施等工程，其质量的重要性不言而喻。由于混合材料的不同，不同产地、不同工艺制成的水泥，其真密度不尽相同。而密度作为水泥基本的物理参数之一，影响着水泥的品质、性能及应用，因此准确测定水泥的密度有一定的现实意义。本文研究采用丹东百特研制的BetterPyc 380多功能真密度仪测试水泥的密度，为有此类需求的用户提供参考。

传统的水泥密度测定方法是“李氏瓶法”，有操作复杂，精度低等不足。本实验的是依据最新的团体标准T/CCAS 012-2019《水泥密度测定方法（气体置换法）》进行的，此法具有操作简便，速度快精度高等特点，是最新的粉体材料密度测定方法。本实验使用BetterPyc 380多功能真密度仪，同时探索气体类型和分析压力对水泥密度测试结果的影响，以获取更为准确的测试结果。

2. 实验方案

用0.90mm方孔筛网对水泥试样进行筛分后，称量100g放入烘箱110℃干燥1h，取出放置于干燥器中冷却至室温。分别将氮气和氦气作为分析气体，在分析压力为5，10，15和20psig，测试温度为20℃条件下测试样品的密度。

3. 结果和讨论

我们从表中看到，随着分析压力的增大，密度测试结果增加。当分析压力增加到10 psig后，密度测试结果增加变缓。引起该现象的原因在于水泥颗粒上有孔隙，随着压力增加，分析气体更多地进入水泥颗粒的孔隙中引起体积测试值减小，密度值增大。当压力再继续增大，水泥颗粒上的孔隙趋近于充满气体时，体积测试值也趋近于恒定，密度值趋近于稳定，所以，用较大的压力测试水泥密度，测试结果更接近真实值。

那么，不同的分析气体对水泥密度测试结果有可影响呢？从图1可以看出，随着分析压力增大，以氦气为分析体气所得的密度结果偏大一些。这是由于氦气的分子更小，更易进入水泥颗粒上的孔隙中，因此与氮气相比，利用氦气作为水泥密度的分析气体，可获取更为真实的密度值。

图 1. 不同分析气体和分析压力下水泥样品密度

不同的分析气体的分析压力引起的水泥密度结果差异，是不是仪器和操作方法引起的呢？我们用氮气和氦气，在相同分析压力下测试无孔玻璃珠的密度，结果如表2所示。我们看到，不同气体和不同压力对玻璃珠的密度结果没有明显影响。证明上述结果差异不是仪器和操作方法引起的，是水泥颗粒孔隙引起的。

4. 总结

基于上述与分析，以氦气为分析气体，在较高分析压力（如20 psig）下，使用BetterPyc 380可准确测试水泥粉体的真实密度。同时，本文的实验条件和分析方法亦适用于其他多孔粉体材料的密度测试和结果分析，以取得更加准确的实验结果。