水泥产品标准ppt课件.ppt

30 03 2020 1 通用硅酸盐水泥GB175 2007 代替 GB175 1999 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 GB1344 1999 矿渣硅酸水泥 火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥 GB12958 1999 复合硅酸盐水泥 原因 按照国家标准化委员会对国家标准进行清理整顿的要求 同时参考EN197 1 将三个标准合为一个标准 统称为通用水泥 本标准为条文强制性标准 见标准前言第一行 30 03 2020 2 3水泥术语和定义 硅酸盐水泥熟料 规定的混合材 适量的石膏 水泥 磨机粉磨 或混合均匀 水泥中的主要胶凝物质 包括矿渣 火山灰 粉煤灰 石灰石和砂岩等 六大通用水泥依据不同的混合材及掺入量来控制 缓凝剂 性能主要由熟料的矿物组成 混合材种类 掺量和活性 石膏种料和掺量和水泥的颗粒组成 助磨剂 30 03 2020 3 5 2 1硅酸盐水泥熟料组成 定义 由主要含CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3的原料 按适当比例磨细成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成份的水硬性胶凝物质 其中硅酸钙矿物不小于66 氧化钙和氧化硅质量比不小于2 0 主要有四种矿物 硅酸三钙 硅酸二钙 占75 左右 和铝酸三钙 铁铝酸四钙 占22左右 及少量的游离氧化钙 方镁石 含碱物 玻璃体 30 03 2020 4 5 2 2可用于水泥生产中的石膏 符合GB T5483中规定的G类或M类二级 含 以上的二水石膏或混合石膏 工业副产品石膏是工业生产中以硫酸钙为主要成份的副产物 要试验证明对水泥性能无害 包括了磷石膏 氟石膏 脱硫副产品石膏 盐石膏 苏打石膏 钛石膏 硬石膏不能单独用 因其在拌合水中的溶出速度慢 单独使用会引起水泥同部分减小剂的不适应 或造成急凝 瞬凝 30 03 2020 5 磷石膏 磷石膏是磷灰石用硫酸处理制取磷酸后残存的渣子 用石灰中和过量的硫酸后所得的废渣 如磷石膏含有过量的水溶性磷 氟化合物时 能显著地影响水泥的凝结时间 掺量不足容易快凝 掺量多又容易缓凝 并对水泥的水化发生不利影响 使早期强度有所降低 因此必须尽量除去杂质 同时 磷石膏含有水份 不烘干容易堵料 30 03 2020 6 氟石膏 氟石膏 是氟化钙用硫酸处理制取氢氟酸后残存的渣子 再用石灰中和过量的硫酸后所得的废渣 生成时为无水石膏 在贮存池内存放后 一部分转变为二水石膏 氟石膏的杂质对水泥强度的影响不大 但是必须烘干后才能使用 且掺入这种石膏的水泥比掺天然石膏的同种水泥难磨 对磨机产量有所影响 30 03 2020 7 石膏对同外加剂适应性的影响1 如果使用硬石膏 对C3A含量高的水泥可能会造成混凝土拌合物中SO42 不足 即通常所说的欠硫水泥 坍落度经时损失过快 用硬石膏 而又使用木钙 糖钙作缓凝减水剂时 混凝土拌合物的坍落度经时损失会明显增大 甚至发生 假凝 现象 由于木钙 糖钙中的还原糖大大降低了硬石膏在液相中的溶解度 使C3A在短时间内急速水化 产生大量水化铝酸钙晶体而造成的 30 03 2020 8 石膏对同外加剂适应性的影响2 当水泥粉磨温度过高时 所掺入的二水石膏会部分脱水转变为半水石膏 也会导致水泥净浆假凝而影响水泥与外加剂的适应性 以磷石膏 氟石膏等工业副产品代替二水石膏 但它们含有各种杂质 并且有效成分含量波动较大 也会影响水泥与外加剂的适应性 30 03 2020 9 使用混合材的意义 改善水泥性能 生产不同品种水泥调节水泥强度等级 合理使用水泥节省熟料 降低能耗综合利用工业废渣增加水泥产量 降低生产成本我国是大量使用混合材料的国家 混合材料几乎占我国水泥产量的l 4 l 3 但掺加混合材 带来水泥早期强度低 低温性能较差等 30 03 2020 10 水泥允许使用混合材的原则 保证水泥的质量利于水泥产品质量的管理 稳定 混合材量大 面广对人体无害 重金属 放射性 混合材的历史作用从原先的提高水泥产量转向水泥性能调节 保障人民身体健康 形成个性鲜明的水泥品种体系 适应混凝土技术的需要 30 03 2020 11 5 2 3活性混合材 活性混合材料 指具有火山灰性或潜在水硬性 以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料 包括 符合相关标准要求的粒化高炉矿渣 火山灰质混合材料和粉煤灰 这类混合材含有一定的活性组分 在常温下能与Ca OH 2 CaSO4作用 形成胶凝性 水硬性的稳定化合物 强度在28天至3个月增长很快 形成一个突变点 30 03 2020 12 5 2 4非活性混合材 非活性混合材料 在水泥中主要起填充作用而又不损害水泥性能的矿物质材料 包括活性指标不符合标准要求的潜在水硬性或火山灰性的水泥混合材料 砂岩和石灰石 非活性混合材料促进熟料水化的能力很弱 没有吸收Ca OH 2的能力 30 03 2020 13 潜在水硬性和火山灰性 潜在水硬性 一种材料磨成细粉和水拌合成浆后 能在潮湿空气和水中硬化并形成稳定化合物的性能 火山灰性 一种材料磨成细粉 单独不具有水硬性 但在常温下与石灰一起和水后能形成具有水硬性的化合物的性能 30 03 2020 14 活性的检验方法GB T12957 用于水泥混合材的工业废渣活性试验方法 化学方法 潜在水硬性试验 细粉和石膏混合 潜在水硬性材料能在空气和水中硬化 火山灰性试验 物理方法 强度活性指数 在硅酸盐水泥中掺入30 的废渣 用其7天或28天抗压强度与该硅酸盐水泥的强度进行比较 以确定其活性高低 30 03 2020 15 火山灰材料活性检验 火山灰质混合材的成因各异 它们的化学成份 矿物组成和物理状态各不相同 对水泥性能的影响是多方面的 应寻找一个尽可能综合反映混合材料活性和水泥性能之间关系的试验方法 火山灰性试验 图 结果稳定 有较好的复演性与强度的相关性 但只能说明材料是否具有活性 活性大小要通过强度试验 30 03 2020 16 火山灰性检验 图表 30 03 2020 17 矿渣 slag 的基本情况 定义 冶炼生铁时副产品 浮在铁水上面 定期从排渣口排出 经水或空气急冷处理成为粒状的颗粒 因而又称为水渣 密度在2 3 2 9g cm3活性情况 有潜在水硬性 氧化钙在熔体冷却过程中与氧化硅和氧化铝生成有水硬性的硅酸钙和铝酸钙 水淬矿渣活性好 主要成份 氧化钙 氧化硅 氧化铝 其总量在90 以上 激发剂 氢氧化钙激发 SO42 离子激发 30 03 2020 18 分类 按冶炼生铁的种类分为 铸铁矿渣炼钢生铁矿渣特种生铁矿渣 如锰矿渣 镁矿渣 30 03 2020 19 GB T203标准要求 质量系数 CaO MgO Al2O3 SiO2 MnO TiO2 TiO2含量 MnO含量氟化物 硫化物含量放射性松散容量最大粒度大于10mm颗粒含量 30 03 2020 20 质量系数 矿渣的化学成份 矿物组成和结构复杂 都影响活性 质量系数反映了活性组分与低活性和非活性组分的比例 系数越大 活性则越高用化学方法评定活性不够全面 但因没涉及矿渣的结构 是国内外评定矿渣的主要方法 30 03 2020 21 CaO MgO Al2O3 CaO在熔体冷却过程中能与氧化硅和氧化铝结合形成具有水硬性的硅酸钙和铝酸钙 对活性有利 MgO一般都以稳定化合物或玻璃态化合物存在 对水泥安定性没有不良的影响 它的存在可降低熔体的粘度 增加活性 Al2O3一般以铝酸钙或铝酸钙玻璃体存在 含量越高 活性越大 30 03 2020 22 SiO2 MnO TiO2 SiO2含量较高时 矿渣熔体的粘度比较大 冷却时 易于形成低碱性硅酸钙和高硅玻璃体 活性下降 MnO含量一般不超过1 3 对矿渣的活性影响不大 但超过4 5 时 活性下降 TiO2 氧化钛在矿渣中多以钛酸钙 CaO TiO2 形式存在 由于钛酸钙的生成相应地减少了矿渣中硅酸钙的含量 所以降低了矿渣的质量系数 钛酸钙的活性比硅酸钙小 这样 TiO2的存在就会减小矿渣的活性 30 03 2020 23 矿渣粉标准 GB T18046 30 03 2020 24 矿渣水泥的水化 矿渣硅酸盐水泥的水化硬化过程 较硅酸盐水泥更为复杂 但基本上可以归纳如下 1 矿渣硅酸盐水泥调水后 首先水泥熟料矿物与水作用 生成水化硅酸钙 水化铝酸钙 水化铁铝酸钙和氢氧化钙等 这些水化产物与纯硅酸盐水泥水化时是相同的 2 生成的氢氧化钙是矿渣的碱激发剂 它解离了玻璃体的结构 使玻璃中的Ca2 AlO45 Al3 SiO44 等离子进入溶液 生成新的水化物 即水化硅酸盐 水化铝酸盐 如有石膏存在 还化成水化硫铝 铁 酸钙 30 03 2020 25 提高矿渣水泥早期强度的方法 选择活性高的矿渣及适当的加入量 适当提高石膏加入量在矿渣水泥中 加入适量的石灰石代替矿渣 由于CaCO3和水化铝酸钙可形成水化碳铝酸钙 这也可以提高矿渣水泥的早期强度 30 03 2020 26 矿渣水泥的特点 早强低 后期强度可超过硅酸盐水泥在清水和硫酸盐水中的稳定性优于硅酸盐水泥 可用于水工及海工建筑 水化热低 可用于大体积建筑 和易性差 泌水量大 施工应加强保养 注意加水量 抗大气性和抗冻性差 不适宜冻融循环及干湿交替的工程 30 03 2020 27 火山灰质混合材 pozzolana 具有火山灰性的 天然的或人工的矿物材料 密度在2 7 2 9g cm3天然火山灰质混合材 火山灰 凝灰岩 沸石岩 浮石 硅藻土 人工火山灰质混合材 煤矸石 烧页岩 烧粘土 煤渣 硅质渣 特点 多为多孔状的材料 比表积面大 水泥的标准稠度用水量高 人工火山灰的火山灰性比天然火山灰好 用氢氧化钙激发 30 03 2020 28 火山灰水泥的水化过程 火山灰水泥的水化过程 水泥拌水后 首先是水泥熟料矿物水化 然后是熟料矿物水化过程中释放出来的Ca OH 2与混合材料中的活性成份发生反应 生成水化硅酸钙和水化铝酸钙 30 03 2020 29 GB T2847技术要求 烧失量 不大于10 三氧化硫 不大于3 5 火山灰性 合格28天抗压强度比 不小于65 放射性 合格 30 03 2020 30 火山灰水泥的特点 早期强度低 后期强度 3个月后 增长较大 生成的水泥石也较致密 抗渗性 抗硫酸盐性较好 抗冻性 抗大气性 干缩率大 更适用于地下 水中 潮湿环境 30 03 2020 31 粉煤灰 flyash 火力发电厂从煤灰炉烟气体中收集的粉末 它是一种特殊的火山灰质混合材料 密度在1 8 2 4g cm3 经空气分选后分为 级灰 级灰 级灰 前二级灰用于混凝土的掺合料 后一级灰主要用水泥生产的混合材 主要成份 二氧化硅 三氧化二铝 氧化钙 和未燃尽的炭 具有火山灰性 碱激发 30 03 2020 32 粉煤灰活性的特点 粉煤灰的活性主要来自低铁玻璃体 其含量高 活性高 玻璃体的形态对活性有影响 细小的密实玻璃多 活性高 需水量低 不规则多孔玻璃含量多 活性下降 需水高 未燃炭粒多 需水多 制成水泥的强度也低 含有5 45um的细颗粒越多 活性越高 30 03 2020 33 粉煤灰水泥的水化特点 粉煤灰水泥的凝结硬化过程与火山灰水泥极为相似 在水泥水化7天后 玻璃球的表面几乎没变化 28天后表面开始水化 有凝胶状的水化物出现 在90天后 颗粒表面才开始生成大量的水化硅酸钙 并相互交叉连接 形成好的粘结强度 强度发展同火山灰质水泥相似 后期 6个月 可超过硅酸盐水泥 30 03 2020 34 GB T1596技术要求 烧失量 不大于8 0 含水量 不大于1 0 三氧化硫 不大于3 5 游离氧化钙 安定性强度活性指数 不小于70 需水比 混凝土 1级不大于95 2级105 30 03 2020 35 粉煤灰水泥的特点 粉煤灰有很多球状颗粒 内比表面积小 需水量较低 干缩小 抗裂性好 水化热低 抗蚀性好 可用于一般的工业和民用建筑 适用于大体积混凝土以及地下和海港工程 30 03 2020 36 石灰石 石灰石只是一种非活性的混合材 基本上在水泥的水化过程中不参予水化反应 石灰石的要求 三氧化二铝的含量应不超过2 5 30 03 2020 37 加入石灰石的性能 石灰石易磨性好 细粉磨后填充的水泥颗粒的间隙中 掺入水泥后能够明显减少水泥颗粒堆积的空隙率 增加了浆体的致密性 所以也就提供了水泥的早强强度 和减少水泥的标准稠度用水量 可以改善水泥的和易性 保水性和抗渗性等物理性能 一般在 最佳 据大量试验一般在 以下 可以说这时的石灰石掺量已经把水泥颗粒之间的间隙填充满了 再多 只能起骨料的作用了 效果就不如掺加活性混合材好了掺石灰石作混合材水泥的抗冻融性能和抗盐剥蚀能力特别差 石灰石存在时水泥水化生成碳铝酸盐的缘故 30 03 2020 38 砂岩 砂是一种粒状物质 矿物和岩石碎屑是它的组分 由砂形成的岩石就是砂岩 砂岩可以改善水泥的颗粒组成 可能对水泥强度的提高有利 含适的砂岩可提高水泥的耐磨性能 30 03 2020 39 5 2 5窑灰 定义 从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘 主要是未燃烧完全的生料细粉 在水泥起填充作用 增加细粉数量 改善级配 30 03 2020 40 5 2 6助磨剂 表面活性物质 如亚硫酸纸浆废液 三乙醇胺下脚料 乙二醇 丙二醇等 可消除细粉的粘附和聚集现象 提高粉磨效率 优化水泥颗粒组成 应对水泥的性能无害加入量不应大于水泥质量的0 5 助磨剂应符合JC T667要求 从1 更改为 5 因为一些企业在助磨剂中加入了外加剂 如盐类早强剂等 限量恰好是使一些早强剂能发挥作用 而一般的商品助磨剂使用量在0 1 以下 30 03 2020 41 JC T667水泥助磨剂 助磨效果 比表面积增加不小于10m2 kg 标准稠度需水量 绝对值之差不多于1 水泥胶砂流动度 相对值不大于105 不小于95 凝结时间 差值不大于30min 并结论不变安定性 结论不变水泥抗压强度 所有龄期相对值不低于95 胶砂28天干缩率 差值不大于0 025 混凝土抗压强度 3 7 28 90天所有龄期相对值不低于90 30 03 2020 42 1六种通用水泥的组分 硅酸盐水泥 类不掺加混合材 代号 类加入 5 的石灰石或粒化高炉矿渣 代号 普通硅酸盐水泥 加入 5且 20 混合材 掺非活性混合材时 最大的掺入量不得超过水泥质量的8 代号为 O 矿渣硅酸盐水泥 加入粒化高炉矿渣量为 20 且 50 代号 A 加入粒化高炉矿渣量为 50 且 70 代号 B 允许用不超过 窑灰或不超过8 的非活性混合材来代替 允许用窑灰 粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种来代替矿渣 代替的数量不得超过水泥质量的8 30 03 2020 43 5 1六种通用水泥的组分 粉煤灰硅酸盐水泥 加入 20 且 40 粉煤灰 代号 火山灰质硅酸盐水泥 加入 20 且 40 火山灰质混合材 代号为 复合硅酸盐水泥 加入二种 含 以上规定的混合材 加入量为 20 且 50 代号 C 水泥中允许用不超过 的窑灰代替部分混合材 掺矿渣时 混合材不得与矿渣水泥重复 30 03 2020 44 关于普通硅酸盐水泥名称 我国的普通硅酸盐水泥是五十年代学习苏联标准而得名的 性能以硅酸盐水泥熟料为主导 混合材料为辅助作用 名字被广泛接受 也被各领域的水泥应用规范所引用 所以本标准保留这一名称 30 03 2020 45 混合材对水泥性能的影响 1 世界各国对通用水泥品种的划分是以水泥中混合材品种变化和掺加量多少来规定的 因为混合材品种和掺加量的变化 会对水泥的性能产生影响 如需水性 泌水性 常温凝结时间 低温凝结时间 早期强度 低温强度 水化热 干缩 耐磨 抗渗 抗碳化 抗冻融 抗环境水侵蚀 碱骨料反应活性等 30 03 2020 46 混合材对水泥性能的影响 2 混合材掺量对水泥性能的影响不能简单说有利或不利 而主要和水泥的应用有关 如随火山灰质混合材掺量的增加 水泥的泌水率减少 对砌筑砂浆有利 但稠度增加 不利于混凝土施工性能 30 03 2020 47 同一混合材 掺量对水泥性能的影响是渐变的 对火山灰 粉煤灰 当掺量大于40 后 各性能急剧变化 矿渣水泥的混合材允许掺量范围大 水泥性能的变化比较大 特别是矿渣掺量超过50 后 碳化深度急剧增加 30 03 2020 48 不同水泥品种的使用 由于不同的混合材的矿物 化学 组成不同以及掺加量的不同 导致水泥水化产物的微观形态不同 引起水泥性能的差异 因此不同的水泥品种有个适用的环境 德国DIN1164就详细地规定了各种水泥的适用范围 用于指导水泥的正确使用 30 03 2020 49 强度等级关于取消普通硅酸盐水泥32 5强度等级 由于熟料质量和水泥粉磨技术的进步 绝大部分的企业在生产32 5强度等级水泥时 混合材掺入量超过20 如按标准要求加入混合材 32 5强度等级富裕强度很大 取消P O32 5强度等级 将水泥分为两个层次 高强度等级主要为P P O 低强度等级水泥主要选择P S P F C 30 03 2020 50 7 1化学指标 不溶物 指经酸 碱外处理 不能被溶解的残留物 主要成份 结晶SiO2 其次R2O 是水泥中的非活性组成之一 从生料 混合物 尤其是火山灰质混合材 和石膏中引入 对P 水泥 0 75 对P 水泥 1 5 别的水泥不作要求 30 03 2020 51 7 1化学指标 烧失量 样品在高温灼烧时 发生的分解 氧化 还氧反应后的质量的缩减和增加 主要反应 水份挥发 有机碳燃烧 石膏脱水 CaSO4 aCO4分解 氧化物的氧化和还原反应 对P 水泥 3 0 对P 水泥 3 5 对普通水泥 不得大于5 0 30 03 2020 52 烧失量指标的意义 主要用于控制混合材料的掺入量和质量 活性混合材中一般都含有泥质成分 如果不用烧失量这个指标加一控制 这样的混合材可能烧不透 泥质不能转化为活性的AI2O3 SiO2等有用成分 对水泥的水化不利 未燃尽的碳对混凝土的耐久性也有影响 30 03 2020 53 7 3物理指标 水泥需水性 需水性也是水泥重要的建筑性质之一 水分一方面与水泥粉起水泥作用使其凝结硬化 另一方面是使净浆 砂浆和混凝土具有一定的流动性 以便于施工 需水性的表示方式 标准稠度用水量 胶砂流动度 混凝土坍落度 标准稠度 为了使水泥凝结时间 体积安定性的测定具有可比性 人为的规定水泥净浆处于一种特定的可塑状态 30 03 2020 54 影响需水性的因素 粉磨的细度及颗粒级配水泥的矿物组成混合材的种类和掺入量其中 硅酸盐水泥 21 28 普通硅酸盐水泥 23 28 矿渣水泥 24 30 火山灰及粉煤灰水泥 26 32 30 03 2020 55 稠度分区表 30 03 2020 56 7 3 1凝结时间 加水拌合可塑性浆体具有流动性初凝状态稠硬浆体流动性消失终凝终凝状态稠度浆体强度增长 初凝时间 终凝时间 诱导期 凝结 硬化 不得早于45min 硅酸盐水泥不得迟于390min 其它水泥不得迟于600min 30 03 2020 57 水化放热曲线 30 03 2020 58 假凝和瞬凝 假凝是水泥加水后在很短的几分钟内就发生凝固的现象 但不象瞬凝那样放出一定的热量 假凝的原因 粉磨水泥时 由于水泥磨内温度过高 部分石膏脱水成半水石膏所致 对于某些含碱较高的水泥 所含的硫酸钾会依下式反应 K2SO4 CaSO4 2H2O K2SO4 CaSO4 H2O H2O所生成的钾石膏结晶迅速长大 也是造成假凝的原因 30 03 2020 59 细度指标的重要性 图 粉磨流程粉磨设备产品要求熟料易磨性 磨机产量单位电耗研磨体消耗水泥储存 水泥细度 颗粒级配 孔隙率与孔分布 储存要求水化热强度与强度增进率凝结时间 湿胀干缩抗冻性抗渗性耐蚀性 水化速度水化程度 泌水率 需水量 流动度 容重 30 03 2020 60 颗粒级配 图 30 03 2020 61 关于取消细度指标 以前的通用水泥规定了0 08mm筛余 防止水泥企业粉磨细度过粗 也为防止非粉磨原因造成的大颗粒进入成品 影响水泥使用 随粉磨技术的提高 细度的作用由产品质量保证向产品质量控制转变 0 08mm筛余无论从保证产品质量的角度 还是从工艺控制的角度都失去了它的作用 为了方便用户对水泥的确了解 选择 利用 宜给出水泥细度结果 30 03 2020 62 细度检验方法 筛余 日本企业多用45 32um的筛来控制产品质能 美国要求水硬性水泥报告中给出45um或比表面积的结果 欧洲没有规定细度 但拉发基水泥公司采用45um筛余控制水泥性能 比表面积 透气法 美国硅酸盐水泥以比表面积控制 多孔状的材料 如一些火山灰质混合材 不适用 硅酸盐水泥比表面积大于300m2 kg颗粒级配 30 03 2020 63 细度分区表 30 03 2020 64 体积变化 硬化水泥的体积变化是一项重要的指标 由于水化前后体系总体积的变化 湿度和温度影响以及大气作用等各种原因 水泥石必然有一定的体积变化 湿胀干缩 化学减缩 碳化收缩 温度变形 在荷载作用下的变形 数量级远小于安定性问题 但也影响到其他的物理 力学和耐久性能 水泥浆硬化过程中产生显著而不匀性的体积变化称为安定性不良 30 03 2020 65 水化前后示意图 30 03 2020 66 湿胀干缩 湿胀干缩大部分是可逆的 干燥时固相产生压缩弹性变形 表面张力提高 造成干缩 水泥熟料的矿物组成中 干缩的差别大部分由C3A引起 C3A相同的情况下 石膏掺入量成为决定干缩值的关键 图 水灰比对干缩的影响 图 混凝土中 由于集料的限制作用 干缩要小得多 在对建筑物有损的裂缝中 干缩产生有10 左右 30 03 2020 67 C3A含量对干缩的影响 图 30 03 2020 68 水灰比对水泥浆体干缩的影响 图 30 03 2020 69 碳化收缩 在有水汽存在条件下 二氧化碳会和水泥浆体内所含的氢氧化钙作用 生成碳酸钙和水 硬化浆体的的体积减小 出现不可逆的碳化收缩 在一般的大气中 实际的碳化速度很慢 通常在1年以后才会使浆体表面产生微细裂缝 主要影响其外观质量 30 03 2020 70 化学减缩 在水泥的水化过程中 无水的熟料矿物转变为水化物 固相体积逐渐增加 但水泥 水体系的总体积却在不断缩小 这种体积减缩是因化学反应所致 故称化学减缩 它是不能恢复的 水泥熟料中各单矿物的减缩作用排序如下 C3A C4AF C3S C2S 30 03 2020 71 温度变形 环境温度变化时 硬化后的混凝土也具有热胀冷缩的性质 环境温度每升高1 每1m膨胀0 01mm 温度变形对大体积混凝土及大面积混凝土极为不利 混凝土硬化初期 水泥水化放出较多的热量 混凝土又是热的不良导体 散热较慢 因此在大体积混凝土内部的温度比外部高 有时温差可达50 100 这样内部和外部膨胀 收缩 不一致 在外表面产生很大的拉应力 严重时使混凝土产生裂缝 30 03 2020 72 在荷载作用下的变形 在短期荷载作用下的变形 混凝土内部结构中含有砂石骨料 水泥石 水分和气泡 这就决定了混凝土本身的不匀质性 它不是一种完全的弹性体 而是一种弹塑性体 在受力时 产生可以恢复的弹性变形 又会产生不可恢复的塑性变形 徐变 在长期荷载作用下 混凝土沿着作用力方向的变形会随时间不断增长 一般要延续2 3年才逐渐趋于稳定 30 03 2020 73 安定性 f CaO是一种最常见 影响最严重的因素 死烧状态的f CaO水化速度很慢 通常3天后水化开始明显 3到6个月水化完成 在硬化的水泥石中水生成六方板状的Ca OH 2晶体 体积增大近一培 产生膨胀应力 以致破坏水泥石 欠烧 低温 f CaO 在1100 低温条件下形成 高温未化合f CaO 在1400 高温条件下形成 因饱和比高 熔剂矿物少 混合不均匀 烧成时间不足产生 少量的f CaO可改善水泥的收缩性能 对防止砼开裂有些好处 30 03 2020 74 安定性的时效性 同一批水泥在第一次送检时安定性不合格 但是在过一段时间后送检却是合格的 这种安定性随时间发生变化的情况称为安定性的时效性 水泥中的低温f CaO的结构比较疏松 在水泥存放的过程中能自动吸收空气中的水分进行消解 随着时间的延长 其含量不断的减小 这并不意味着如水泥安性不良 只要存放一段时间就可以合格 因高温f CaO结构比较致密 表面包裹玻璃釉状物质 不易吸收空气中的水分进行水化 30 03 2020 75 氧化镁 熟料中MgO主要由石灰石原料带入 在1400 高温下发展成粗大 结构致密的方镁石 方镁石的水化速度更慢 一般10之后还在水化 故要经过较长时间才会显露其危害性 它水化生成Mg OH 2时 体积膨胀148 检验时用100 沸煮法不能使其大量水化 所以要在高温高压条件下的压蒸釜法 30 03 2020 76 三氧化硫 石膏掺入量过多 多余的SO3在水泥硬化后继续形成水化硫铝酸盐 钙矾石 体积增加2 22倍 产生膨胀应力而影响水泥的安定性 石膏对水泥凝结时间的影响 并不与掺量成正比 并带有突变性 见图 30 03 2020 77 石膏对水泥凝结时间的影响 图 30 03 2020 78 最佳石膏掺入量 用同一种熟料掺加各种百分比的石膏 分别磨到同一细度 进行凝结时间 强度等性能试验 根据得到的SO3和强度的关系曲线 选择在凝结时间正常时能达到的最高强度的SO3掺加量 见图 30 03 2020 79 SO3总量与抗压强度的关系 图 30 03 2020 80 碱含量 选择性指标 按Na2O 0 658k2O计算值表示 一般不应大于0 60 碱集料反应 碱与集料中的活性二氧化硅相作用 形成碱的硅酸盐凝胶 其体积大于反应前的二氧化硅 凝胶吸水肿胀引起混凝土开裂 可能造成快凝 假凝 因石膏会和碱反应消耗一部分 破坏了石膏的缓凝作用 混凝土表面起白斑造成水泥同一些外加剂不批配 一般认为随着水泥中可溶性碱含量增大 减水剂与水泥的适应性变差 减水剂的塑化效果降低 混凝土坍落度经时损失增大 在水泥中溶出速度快 可加速水化 激发混合材活性 从而提高早强 30 03 2020 81 碱 集料反应 一般 当水泥的碱含量在0 6 以下时 不会发生过大的膨胀 对活性集料是安全的 反应的条件 1 骨料有活性 2 有一定量的可溶性碱 3 受到水的作用 重要工程的砂石要进行骨料碱活性检验 反应很慢 引起的破坏一般若干年后才会明显 对于给定的活性集料 有一个能导致最在膨胀的 最危险 含量 蛋白含量可低到3 5 对于活性较低的集料 最危险含量 可能为10 20 30 03 2020 82 抑制碱 骨料反应的措施主要 使用非活性骨料使用低碱水泥 限制混凝土碱含量使用掺活性混合材的水泥使用碱 骨料反应抑制剂改善混凝土结构排水 防水设施 30 03 2020 83 强度 检验水泥强度的目的 一方面是为了确定水泥强度等级 评定水泥质量的好坏 另一方面是为设计混凝土标号提供依据 3 7天为早期强度 28天及以后强度为后期强度 也将3个月以后的强度称为长期强度 28天时 水泥强度大部分发挥 所以用28天强度来划分不同等级 30 03 2020 84 8 6强度 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥和掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥在进行胶砂强度检验时 其用水量按0 50水灰比和胶砂流动度不小于180mm来确定 当流动度小于180mm时 应以0 01的整数倍递增的方法将水灰比调整到胶砂流动度不小于180mm 30 03 2020 85 氯离子来源 正常情况下 水泥中的氯离子来源于原料 但大部分在熟料烧成过程中挥发 残留氯离子含量很少 一般小于0 05 如氯离子含量高 主要来源于使用的的各种外加剂 30 03 2020 86 氯离子 氯盐是一种无机促凝剂 最常用的为氯化钙 它有促进初凝和缩短初 终凝间隔的作用 无机电解质有促进C3S水化的作用 主要是使液相提早达到必需的Ca OH 2过饱和度 从而加快Ca OH 2的结晶析出 缩短诱导期 氯化钙会加速钙矾石形成 与C3A生成水化氯铝酸盐 促进水泥硬化 提高早强 30 03 2020 87 加促凝剂的图 30 03 2020 88 其它性能 水化热抗硫酸盐侵蚀性能保水率耐磨性 和抗压强度有较好的相关性 可提高C3S C4AF 可加入5 以下的石英砂 30 03 2020 89 8 1组分 水泥组分是水泥品种的界定条件 现有的 水泥组分的定量测定 有局限性 不能解决混合材品种 活性和非活性的判断问题 本标准参照欧洲和美国标准 由生产者自行选择适合的测定方法并形成企业标准 定期进行水泥组分的校核 测定 不再将混合材超限量作为水泥合格判定的依据 但为了混凝土搅拌站能够控制混凝土掺合料的总量 水泥企业应严格控制 向