硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)

1、硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)國標(biāo)GB175-1999，對硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)作出下列規(guī)定：細(xì)度：細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度，是鑒定水泥品質(zhì)的主要項(xiàng)目之一。水泥細(xì)度通常采用篩析法或比表面積法測定，硅酸鹽水泥的比表面積不小于300m2/kg。凝結(jié)時(shí)間：凝結(jié)時(shí)間是指水泥從加水開始，到水泥漿失去塑性的時(shí)間。分初凝時(shí)間和終凝時(shí)間，初凝時(shí)間是指從水泥加水到水泥漿開始失去塑性的時(shí)間，終凝時(shí)間是指從水泥加水到水泥漿完全失去塑性的時(shí)間。硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間不得早于45min終凝時(shí)間不得遲于6.5h。凡初凝時(shí)間不符合規(guī)定者為廢品，終凝時(shí)間不符合規(guī)定者為不合格品。水泥凝結(jié)時(shí)間的測定，是以標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定溫度和

2、濕度條件下，用凝結(jié)時(shí)間測定儀測定。所謂標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是指水泥凈漿達(dá)到規(guī)定稠度時(shí)所需的拌合用水量，以占水泥重量的百分率表示。水泥的凝結(jié)時(shí)間對水泥混凝土和砂漿的施工有重要的意義。初凝時(shí)間不宜過短，以便有足夠的時(shí)間來完成混凝土和砂漿的運(yùn)輸、澆搗或砌筑等操作；終凝時(shí)間不宜過長，使混凝土和砂漿在澆搗或砌筑完畢后能盡快凝結(jié)硬化，以利于下一道工序的及早進(jìn)行。安定性：指水泥漿體硬化后體積變化的均勻性。若水泥硬化后體積變化不穩(wěn)定、均勻，會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生膨脹破壞，造成嚴(yán)重的工程質(zhì)量事故。因此，國標(biāo)水泥安定性不合格應(yīng)作廢品處理，不得用于任何工程中。水泥中由于熟料煅燒不完全而存在游離CaO與MgO，由于是高溫生成因此

3、水化活性小在水泥硬化后水化，產(chǎn)生體積膨脹；生產(chǎn)水泥時(shí)加入過多的石膏，在水泥硬化后還會繼續(xù)與固態(tài)的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣，產(chǎn)生體積膨脹。這三種物質(zhì)使得硬化水泥石產(chǎn)生彎曲、裂縫甚至粉碎性破壞。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通用水泥用沸煮法檢驗(yàn)游離CaO安定性；游離MgO的水化比游離CaO更緩慢，沸煮法已不能檢驗(yàn)，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通用水泥MgO含量不得超過5%；由石膏造成的安定性不良需經(jīng)長期浸在常溫水中才能發(fā)現(xiàn)，所以國標(biāo)規(guī)定硅酸鹽水泥中的SO3含量不得超過3.5%。硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程水泥的凝結(jié)硬化過程可分為：初始反應(yīng)期、潛伏期、凝結(jié)期、硬化期。初始反應(yīng)期：水泥與水接觸后的510min內(nèi)放熱速率劇增，可達(dá)此階

4、段的最大值然后又降至很低。硅酸三鈣開始水化生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣，氫氧化鈣溶于水中，鈣離子濃度急劇增大，當(dāng)達(dá)到過飽和時(shí)呈結(jié)晶析出。同時(shí)水泥熟料顆粒表面的鋁酸三鈣也與已溶解的石膏反應(yīng)，生成鈣礬石附著在顆粒表面，在這個(gè)階段中，水化的水泥只是極少的一部分。 潛伏期：初始反應(yīng)期后的相當(dāng)長一段時(shí)間（約12h）放熱速率很低，水泥水化緩慢。這是由于水泥顆粒表面覆蓋了一層以水化硅酸鈣凝膠為主的滲透膜層，阻礙了水泥顆粒與水的接觸。水泥水化產(chǎn)物數(shù)量不多，水泥顆粒仍呈分散狀態(tài)，水泥漿保持塑性。凝結(jié)、硬化期：由于滲透壓的作用，水泥顆粒表面的膜層破裂，水泥繼續(xù)水化，放熱速率又開始增大，6h內(nèi)可增至最大值，然后又緩

5、慢下降。水化產(chǎn)物不斷增加并填充水泥顆粒之間的空間，接觸點(diǎn)增多形成了由分子力結(jié)合的凝聚結(jié)構(gòu)，水泥漿體逐漸失去塑性，這一過程稱為水泥的凝結(jié)。然后，放熱速率緩慢下降，24h后，放熱速率已降到一個(gè)很低值，此時(shí)，水泥水化仍在繼續(xù)進(jìn)行，水化鐵鋁酸鈣形成；由于石膏的耗盡高硫型水化硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榈土蛐退蜾X酸鈣，水化硅酸鈣凝膠形成纖維狀。在這一過程中，水化產(chǎn)物越來越多，它們更進(jìn)一步地填充孔隙且彼此間的結(jié)合亦更加緊密，使得水泥漿體產(chǎn)生強(qiáng)度，這一過程稱為水泥的硬化。硬化期是一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間過程，在適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)條件下，水泥硬化可以持續(xù)很長時(shí)間甚至幾十年后強(qiáng)度還會繼續(xù)增長。水泥石強(qiáng)度發(fā)展的一般規(guī)律是：37天內(nèi)強(qiáng)度增長

6、最快，28天內(nèi)強(qiáng)度增長較快，超過28天后強(qiáng)度將繼續(xù)發(fā)展但增長較慢。 硅酸鹽水泥的水化 水泥加水后最初形成具有可塑性的漿體（水泥凈漿），隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行逐漸變稠失去塑性，這一過程稱為凝結(jié)。隨著水化反應(yīng)的繼續(xù)，漿體逐漸變?yōu)榫哂幸欢◤?qiáng)度的堅(jiān)硬的固體水泥石，這一過程稱為硬化。水化是水泥產(chǎn)生凝結(jié)硬化的前提，而凝結(jié)硬化則是水泥水化的必然結(jié)果。硅酸鹽水泥與水拌合后，其熟料顆粒表面的四種礦物立即與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥GB175-1999規(guī)定凡由硅酸鹽水泥熟料、05%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥（即國外通稱

7、的波特蘭水泥）。硅酸鹽水泥分兩種類型，不摻加石灰石和?；郀t礦渣的稱I型硅酸鹽水泥，代號PI；在粉磨時(shí)摻加不超過水泥重量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱II型硅酸鹽水泥，代號PII。凡由硅酸鹽水泥熟料再加入6%15%混合材料及適量石膏，經(jīng)磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為普通硅酸鹽水泥（簡稱普通水泥），活性混合材料的最大摻量不得超過15%，其中允許用不超過水泥重量5%的窯灰或不超過水泥重量10%的非活性混合材料來代替，摻非活性混合材料時(shí)最大摻入量不得超過水泥重量的10%。表3-4 普通硅酸鹽水泥各強(qiáng)度等級、各齡期強(qiáng)度值（GB175-1999） 上述定義可知，普通硅酸鹽水泥與硅酸鹽水泥的差別僅在

8、于其中含有少量混合材料，而絕大部分仍是硅酸鹽水泥熟料，故其特性與硅酸鹽水泥基本相同；由于摻入少量混合材料，因此與同標(biāo)號硅酸鹽水泥相比，普通硅酸鹽水泥早期硬化速度稍慢、3天強(qiáng)度稍低、抗凍性稍差、水化熱稍小、耐蝕性稍好。普通硅酸鹽水泥對細(xì)度的要求為80m方孔篩篩余不得超過10%，終凝時(shí)間不得遲于10h，其余技術(shù)性質(zhì)要求同硅酸鹽水泥。1 試驗(yàn)原理(1)取水為142.5ml，放人水泥凈漿攪拌鍋內(nèi)，再加人500 g水泥，按水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量凝結(jié)時(shí)間安定性測定方法(GT31346-2001)的方法進(jìn)行拌合。(2)測定試錐下沉深度S。若下沉深度S在(28土2)mm范圍內(nèi)，此時(shí)的用水量就是標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量W,;

9、若下沉深度S不在(28士2)mm范圍內(nèi)，應(yīng)根據(jù)公式P=33.4-0.185S計(jì)算出此稠度用水量P1。用此稠度用水量P1×500，就可得出標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量W1。(3)稱取外加劑推薦量。500g 水泥，加水與W,相同，拌合若先摻外加劑應(yīng)與水泥一同加人;若采用滯水法，外加劑滯后于水，1-3 min加人。再按水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量凝結(jié)時(shí)間安定性測定方法(GT31346-2001)的方法進(jìn)行拌合。(4)拌完后測定試錐下沉深度S2，計(jì)算出P2o3 現(xiàn)場試驗(yàn)3.1 采用快測法(1)試驗(yàn)所需:水泥凈漿攪拌機(jī)一臺、試錐及錐模、標(biāo)準(zhǔn)稠度檢測儀、100 ml和50 ml量筒各一支(精確1%，最小刻度0.1 ml

10、)、小刀一把、攪拌鍋一只、天平(能準(zhǔn)確稱量至1 g).(2)具體試 驗(yàn)步驟:稱取巨龍P.04 2.5水泥500 g，按水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量凝結(jié)時(shí)間安定性測定方法(GT31346-2001)的方法，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為140.0 ml(當(dāng)時(shí)試驗(yàn)溫度為20 9C)，此時(shí)，試錐下沉深度為29 mm，則P=33.4-0.185×29=28.0%.根據(jù)產(chǎn)品說明可知徐州宜揚(yáng)建材廠生產(chǎn)的YN-1外加劑的推薦摻量為2.0%,減水率約在20%左右。為了較準(zhǔn)的測出外加劑的減水率，選用標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為140 ml，在此基礎(chǔ)上扣除15%的水，即140×l5% =21。采用先摻法，因此需稱取外加劑YN-1

11、 500×2.0%=10.0g，用100 ml和50 ml的量桶量取水119 ml，先將外加劑倒人攪拌鍋中，為了減少誤差將水倒人盛外加劑的器皿中，把外加劑清洗干凈，一并倒人攪拌鍋中，接著加人500 g的巨龍P.0 42.5水泥，將攪拌鍋放到攪拌機(jī)上開始攪拌。攪拌完畢，測得此時(shí)試錐下沉得深度為34 mm。即P=33.4-0.185×34=27.11%,即可得扣水后的減水率為(28.0 -27.11)/283.2%，實(shí)際測定的外加劑減水率為18.2%,(15%+3.2%=18.2%)。按此減水率，巨龍P.0 42.5級水泥的實(shí)際用水量為W=140×(100-18.2%

12、)=114.5 ml.驗(yàn)證，再稱取巨龍P.0 42.5級水泥500 g，量取水114.5 g，稱取10.0 g的外加劑YN-1，按水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量凝結(jié)時(shí)間安定性測定方法(GT31346-2001)的方法，測得此時(shí)的試錐下沉深度為28 mm，可知該外加劑YN-1的實(shí)際減水率即為:WR=(140-114.5)/140×100%=18.2% 。3.2 采用國家標(biāo)準(zhǔn)的方法測外加劑的減水率(1)試驗(yàn)所需:JYT-50A架盤藥物天平，最大秤量5 000 g，分度值1 g;TGT-100型磅秤，最大秤量200 kg，分度值50 g;HJW-60型單臥軸強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)坍落度桶、搗棒、量桶、抹刀

13、、鐵鍬等。(2)試驗(yàn)原材料:水泥:江蘇巨龍水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)P.0 32.5級水泥。R28=37:0 MPa;密度p,=3 100 kg/m3;安定性，初、終凝時(shí)間合格;氧化鎂含量、三氧化硫含量、燒失量、混合材摻人量等均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。砂:江蘇徐州沂河中砂，細(xì)度模數(shù):2.8;含泥量:1.8%;泥塊含量:0.5%;表觀密度p,=2 650 kg/m''.石子:江蘇徐州漢王碎石，采用531.5 mm連續(xù)級配;含泥量:0.1%;泥塊含量:0.1%;壓碎指標(biāo)值:6.8%;針片狀顆?？偤?3.7%;表觀密度p,-2 700 kg/M3.外加劑:采用徐州宜楊建材廠生產(chǎn)的YN-1高效減水劑

14、。其主要成份是P-蔡磺酸鈉鹽甲醛縮合物，摻量為水泥質(zhì)量的2.0%，含固量為38%.(3) 選用配合比(設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C25)，如表1所示。表1材料配合比水泥河砂碎石水外加劑395 5911 206205YN-1高效減水劑(4)試驗(yàn)步驟:按照國標(biāo)的方法，試拌25L。稱取以上設(shè)計(jì)配合比所用的原材料，其加料順序?yàn)樯白?14.85 kg)-水泥(9.87 kg)-碎石(30.15 kg)斗水(5.12 kg)。將其放到混凝土攪拌機(jī)中攪拌120s后，放出拌合物，再次用鐵鍬拌合均勻，分三次裝人坍落度筒，且每次均勻插到25次，然后抹平清除坍落度筒底板邊的拌合物，再勻速垂直地提升坍落度筒(5-10s內(nèi)完成)。從開始裝料到提坍落度筒的整個(gè)過程應(yīng)不間斷的進(jìn)行，并應(yīng)在150s內(nèi)完成。最后測得坍落度為90 mm 在上述配合比基礎(chǔ)之上，摻人水泥質(zhì)量2.0%的YN-1外加劑，重復(fù)以上試驗(yàn)，其中外加劑與水一并加人，考慮到外加劑的減水率，扣除一部分的水，根據(jù)試驗(yàn)一的結(jié)論得知，YN-1的減水率為18.2%。所以在加水過程中扣除5.12x 18.2 %=0.932 (kg).即應(yīng)加水5:12-0.932=