硅酸盐水泥的技术性质

水泥 2 无机胶凝材料 以无机化合物为基本成分 有机胶凝材料 天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分 沥青 树脂 按凝结硬化条件分类 气硬性胶凝材料 只在空气中硬化 石灰 石膏 水硬性胶凝材料 空气 水中皆可硬化 水泥 3 水硬性胶凝材料水泥 即能在水中凝结 又能在空气中凝结的胶凝材料 4 水泥分类 硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥铁铝酸盐水泥 按化学成分 5 2 按性能和用途分类 6 硅酸盐水泥 1 硅酸盐水泥的生产工艺概述2 硅酸盐水泥的组成材料3 硅酸盐水泥的水化和硬化4 硅酸盐水泥的技术性质5 硅酸盐水泥的技术标准6 硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 7 1 硅酸盐水泥的生产工艺概述 1 生产工艺 2 生产原料 8 2 硅酸盐水泥的组成材料 1 硅酸盐水泥熟料 2 石膏 3 混合材料 9 1 硅酸盐水泥熟料 简称为熟料 1 硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸三钙 主要矿物组成 分子式 分子简式 3CaO SiO2 C3SC2SC3AC4AF 2CaO SiO2 3CaO Al2O3 4CaO Al2O3 Fe2O3 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 名称 10 注意 水泥中的其它成分 原因 煅烧水泥中反应 危害 影响水泥体积安定性 石灰石质原料富含 潜在危害非常严重 11 2 硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性 12 实例快硬水泥 3d抗压强度高 熟料中C3A C3S含量高 适用于紧急抢修工程 军事工程 冬季施工工程 道路水泥 抗折强度高 耐磨 抗冲击 抗冻和抗硫酸性好 干缩性小 C4AF C2S含量高 适用于道路路面 机场道面 城市广场等工程 大坝水泥 简称中热水泥低热矿渣水泥 加入矿渣 适用于大坝工程 大型构筑物 大型房屋的基础等大体积工程 水化放热较低 C2S含量高 C3A含量低 13 2 石膏 作用 缓凝剂水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结 无法施工 加入适量的石膏会延缓凝结时间 同时还有利于提高水泥早期强度 降低干缩变形等性能 石膏品种 主要采用天然石膏 工业副产石膏 14 3 混合材料 1 活性混合材料2 非活性混合材料 15 1 活性混合材料 系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料 炼钢厂冶炼生铁时的副产品 主要成分 CaO Al2O3 SiO2 具有较高的化学潜能 但稳定性差 粒化高炉矿渣山灰质混合材料粉煤灰 火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣 主要成分 较多的SiO2 Al2O3和少量的CaO具有较高的活性 天然的人工的 主要成分 Al2O3 SiO2 本身不硬化 石灰 水起胶凝作用 16 2 非活性混合材料 定义 在水泥中主要起填充作用 本身不具有 或具有微弱的 潜在的水硬性或火山灰性 目的 调节水泥强度 增加水泥产量 降低水化热 常用种类 磨细的石灰石 石英岩 粘土 慢冷矿渣 高硅质炉灰等 17 六大品种硅酸盐水泥 硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥 不掺混合材 少量混合材 水泥量5 硅酸盐水泥熟料 适量石膏 多量混合材 P P 少量混合材 水泥量5 20 P O 粒化高炉矿渣 P P P F P S 火山灰 粉煤灰 P C 多种混合材 18 19 3 硅酸盐水泥的水化硬化 1 水化 水化速度快 长纤维状 短纤维状 六方板结晶 缓凝机理 同上 针状结晶 立方板状结晶 20 第一阶段 大约在水泥拌水起至初凝时止 C3S迅速反应生成Ca OH 2 石膏和C3A反应生成钙矾石晶体 水泥浆呈塑性状态 第二阶段 大约从初凝起至24h止 水泥水化加速 生成较多的Ca OH 2 钙矾石晶体 水化硅酸钙凝胶 水化产物大量生成 水泥凝结 第三阶段 指24h以后直到水化结束 所有水化产物生成 数量不断增加 结构更加致密 强度不断提高 2 水泥的硬化 21 水泥硬化研究理论水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理 不同的矿物在不同的阶段 水化机理也会不完全相同 22 4 硅酸盐水泥的技术性质 1 化学性质 不溶物 主要指煅烧过程中存留的残渣 不溶物的含量会影响水泥的粘结质量 烧失量 水泥煅烧不理想或者受潮后 会导致烧失量增加因此 烧失量是检验水泥质量的一项指标 氧化镁 水化慢 体积膨胀 影响安定性 三氧化硫 碱 限制发生碱 集料反应 按 Na2O 0 658K2O 值计 选择性指标 23 24 2 物理力学性质 细度 选择性指标 0 08mm方孔筛筛余量 负压筛法 适用于其它水泥 比表面积 m2 kg cm2 g 勃氏法 适用于硅酸盐 普通硅酸盐水泥水泥 a 指标 25 b 试验方法 1 筛析试验前 调节负压至4000 6000Pa范围内 2 称取试样25g 置于负压筛 筛析2min 3 筛毕 称量筛余物ms 4 结果计算 1 水泥试样筛余百分数 筛余结果的修正 C 修正系数 0 80 1 20 26 凝结时间a 定义 水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的时间 称为凝结时间 初凝状态 水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性所需的时间 初凝时间 终凝状态 水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性所需的时间 终凝时间 c 凝结时间的测定 b 两种状态 1 采用凝结时间测定仪 维卡仪 2 采用水泥标准稠度净浆 27 d 水泥标准稠度净浆 1 目的 试验结果具有可比性 用于测定凝结时间和安定性 2 测定 试验仪器 维卡仪试验方法 标准法 调整水量法 3 标准稠度净浆标准 试杆距底板距离为6mm 1mm 4 标准稠度用水量 达到标准稠度净浆时的用水量 28 初凝时间 试杆距底板距离为4mm 1mm 终凝时间 当试针沉入试体0 5mm时 即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时 e 凝结时间测定 29 凝结时间 硅酸盐水泥初凝不小于45min 终凝时间不大于390min 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥初凝不小于于45min 终凝不大于600min 30 安定性a 定义 指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性 b 安全性不良的因素 1 MgO过量 2 石膏掺量过多 3 水泥中游离过多CaO c 试验方法 试饼法 雷氏法 发生争议以雷氏法为主 31 d 雷氏法 1 雷氏夹试件的成型 标准稠度水泥净浆 2 测量A取下试件 测量雷氏夹指针尖端间的距离A 3 沸煮 4 测量C沸煮后 冷却 取出试件测量雷氏夹指针尖端的距离C 5 结果判定当两个试件煮后增加距离C A平均值 5 0mm时 安定性合格 当两个试件C A值相差超过4 0mm时 应重做一次试验 再如此 则认为该水泥安定性不合格 雷氏夹 32 强度a 检验方法 ISO法 水泥 标准砂 水 1 3 0 5 制成40mm 40mm 160mm棱柱体试件 标准养护3d 28d 分别测定抗折强度 抗压强度 b 强度等级fce k 1 以水泥28d抗压强度确定 2 为强度范围的下限 3 水泥实际强度fce c fce k c 水泥富裕系数 1 0 1 5 c 分类 普通型 早强型 33 34 5 不合格水泥GB175 2007 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 规定 凡化学指标 凝结时间 安定性 强度符合技术要求的为合格品 如有其中一项不符合技术要求的为不合格品 35 6 硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 1 腐蚀1 软水侵蚀溶出Ca OH 2降低碱度2 硫酸盐腐蚀 3 镁盐腐蚀 4 一般的腐蚀中和反应5 碳酸腐蚀 6 强碱腐蚀 36 2 防止1 根据腐蚀环境特点合理选用水泥品种2 提高水泥石的密实度3 敷设耐蚀保护层当腐蚀作用较强时 可在混凝土表面敷设一层耐腐蚀不透水的保护层 通常可采用耐酸石料 耐酸陶瓷 玻璃 塑料或沥青等 37 物理性能的检测要点 GB T1346 2001 水泥标准稠度用水量 凝结时间 安定性检验方法 标准稠度用水量测定代用法 试锥法 标准法 试杆法 注意两个方法判定的不同凝结时间初凝 塑性浆体开始失去流动性 终凝 浆体开始产生强度 养护箱温湿度安定性雷氏法 测定水泥净浆在雷氏夹中沸煮后的膨胀值 试饼法 观察水泥净浆试饼沸煮后的外形变化来检验水泥的安定性 注意两个方法判定的不同 38 强度检验GB T17671 1999 水泥胶砂强度检验方法 ISO法 材料 ISO标准砂1350g水泥450g水225ml具体步骤 行星式搅拌机 搅拌程序 先加水再加水泥 低速拌30S 然后自动加入砂子 同时搅拌30S 然后高速搅拌30S 停90S 再高速搅拌60S 全过程共4分钟 用伸臂式振实台成型 胶砂分二层装入 各振60次 试件成型试验室温度为20 2 相对湿度不低于50 24 2h拆模 试件拆模后进行水中养护 温度控制为20 1 不允许在养护期间全部换水 1 抗折强度测定加荷速度为50 l0N S 强度记录至0 1MPa 取三个试件的平均值作为试验结果 若单个强度值中有超出平均值的 10 剔除后再取平均值 计算精确至0 1MPa 2 抗压强度测定专用抗压夹具 承压面积为40mm 40mm 加荷速度为2400 200N S 抗压强度Rt Fc A取六个强度测定值的平均值作为试验结果 若其中有一个超过平均值的 l0 时应予剔除 以剩下五个的平均数作为结果 如果五个测定值中再有超过它们平均数 l0 的 则此结果作废 平均值计算精确至0 lMPa 39 例题 1 一水泥成型试件其抗折强度值分别为 7 5MPa 8 0MPa 8 3MPa 其抗折强度代表值为多少 7 9MPa 2 一水泥成型试件其抗折强度值分别为 7 2MPa 8 6MPa 8 5MPa 其抗折强度代表值为多少 8 6MPa 3 一水泥成型试件其压力分别为 30 70KN 31 07KN 31 27KN 31