苏教版八年级语文(下)基础知识汇编(第一至第三单元)

第九章硅酸盐水泥的性能9.1凝结时间9.2强度9.3体积变化9.4水化热9.5粉磨细度9.1凝结时间(settingtime)水泥从加水开始到失去流动性，即从流体状态发展到较致密的固体状态，这个过程所需要的时间称凝结时间。初凝时间：初凝为从水泥加水开始到水泥浆完全失去流动性并开始失去可塑性的时间。终凝时间：终凝水泥从加水开始到水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度的时间。加水拌合可塑性浆体具有流动性初凝稠硬浆体塑性消失终凝硬化浆体强度增长诱导期凝结初凝时间终凝时间硬化图9-1-1水泥的初、终凝时间示意图加水开始失去可塑性完全失去可塑性凝结过程初凝终凝初凝终凝水泥浆体的凝结时间，对于建筑工程的施工具有十分重要的意义。若初凝时间太短，往往来不及进行施工，水泥浆体就已变硬。若终凝时间太长，未产生足够大的强度，则影响施工的速度。因此，应有足够长的时间来保证混凝土的搅拌、输送、浇注、成型等操作的顺利完成；同时还应尽可能短的时间加快脱模及施工进度，以保证工程的进展。◆凝结时间的重要意义◆凝结时间的标准规定我国硅酸盐水泥国家标准GB175—2007规定：◇初凝不得早于45min（≥45min）◇终凝不的迟于390min（≤6.5h）影响水泥凝结时间的因素是多方面的，凡是影响水泥水化速度的因素，一般都能影响水泥凝结时间。一、凝结速度二、石膏(gypsum)的作用及掺加量三、假凝现象四、调凝外加剂凝结时间一、凝结速度水泥的凝结时间决定于其凝结速度的快慢。从水泥的水化硬化过程可知，水泥加水拌和后产生各种水化产物，待到水化产物逐渐长大、增多并初步联结成网，才会失去流动性而开始凝结。所以，凡是影响水化速度的各种因素，基本上也同样影响水泥的凝结速度，如矿物组成、细度、水灰比、温度和外加剂等。但水化和凝结又有一定的差异。例如，水灰比越大，水化越快，凝结反而变慢。这是因为加水量过多，颗粒间距增大，浆体结构不易紧密，网络结构难以形成的缘故。水泥的凝结速度既与熟料矿物水化难易有关，又与各矿物的含量有关。决定凝结速度的主要矿物为C3A和C3S。鲍格等人认为，C3A的含量是控制初凝时间的决定因素。在C3A含量较高或石膏等缓凝剂掺量过少时，硅酸盐水泥加水拌和后，C3A迅速反应，很快生成大量片状的水化铝酸钙，并相互联结形成松散的网状结构，出现不可逆的固化现象，称为“速凝”或“闪凝”。但是如果C3A较少(＜2％)或掺加有石膏等缓凝剂时，水泥的凝结则主要由C3S来决定。所以说，快凝是由C3A造成的，而正常凝结则是受C3S制约的。实验证明，即使化学组成和表面积完全相同的水泥，但由于锻烧制度的差异，仍可使熟料结构有所不同，凝结时间也将发生相应的变化。如急冷熟料凝结正常，而慢冷热料常出现快凝现象。1、熟料矿物组成2、熟料矿物和水化产物的形态结构另外，若水化产物是胶凝状的，则会在水泥颗粒表面及周围形成薄膜，阻碍水化的进一步进行，因而延缓水泥的凝结。同时，熟料中碱（K2O）含量对凝结时间也有一定的影响。除此之外，温度的变化也会影响水泥凝结的速度：温度升高，水化加快，凝结时间缩短；反之，凝结时间延长。图9-1-2温度对凝结时间的影响3、温度2、石膏的作用：主要是调节凝结时间，而且适量的石膏对提高水泥强度有利，尤其是早期强度；但石膏量不宜过多，否则会使水泥产生体积膨胀而使强度降低，甚至影响水泥的安定性。一般水泥中石膏掺加量以SO3计为水泥质量的1.5～2.5%。二、石膏的作用及掺加量1、石膏的缓凝机理：C3A在石膏、石灰的饱和溶液中生成AFt,这些柱状小晶体长在水泥颗粒的表面，成为一层薄膜，封闭水泥组分的表面，阻滞水分子以及离子的扩散，从而延缓了水泥颗粒特别是C3A的继续水化。图9-1-3石膏对水泥凝结时间的影响当石膏掺量小于约1.3%时，石膏掺量过小，水泥会产生快凝，进一步增加SO3含量时，石膏才出现明显的缓凝作用；但石膏掺量超过2.5％以后时，凝结时间增长很少。故石膏掺量一般波动于SO3含量在1.5～2.5%之间。3、石膏掺量4、影响石膏掺量的因素（1）、石膏的种类表9-1-1各种石膏的缓凝作用（2）、熟料中C3A的含量熟料中C3A的含量是石膏掺量的最主要影响因素。C3A含量多，则石膏掺量响应增加，反之，则应减少。（3）、熟料中SO3的含量当熟料中SO3的含量较高时，应减少石膏的掺量。（4）、水泥细度水泥细度越细，其水化越快，则应适当增加石膏掺量。（5）、混合材的品种和掺量（6）、R2O含量假凝是指水泥加水拌和后，在几分钟内即迅速凝结变硬，经剧烈搅拌后，又重新恢复塑性的现象。假凝和快凝是不同的，前者放热量极微，而且经剧烈搅拌后，浆体又可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度并无不利影响；而快凝或闪凝往往是由于缓凝不够所引起，浆体已具有一定强度，重拌并不能使其再具塑性。假凝的影响比快凝较为轻微，但仍会给施工带来一定困难。三、假凝现象1、假凝及其特征图9-1-4不正常凝结的典型特性曲线比较项目假凝快凝凝结时间几分钟几分钟放热量小大重新搅拌正常凝结不能恢复塑性强度大小没有不利影响产生一定强度施工操作难度增大不可逆固化表9-1-2不正常的早期快速固化现象比较假凝现象与很多因素有关——熟料中C3A含量过多、水泥在粉磨时受到高温，使较多二水石膏脱水成半水石膏等。当水泥调水后，半水石膏迅速溶于水又重新水化为二水石膏析出，形成针状结晶网状构造，从而引起浆体固化。对于某些含碱较高的水泥，所含的硫酸钾会依下式反应：K2SO4十CaSO4·2H2O———K2SO4·CaSO4·H2O十H2O所生成的钾石膏结晶迅速长大，也会是造成假凝的原因。2、引起假凝的原因引起假凝的主要原因是水泥在粉磨时受到高温，其中二水石膏脱水形成半水石膏甚至可溶性无水石膏。在生产中，为了防止假凝，采用措施：●使用无水硫酸钙含量较高的石膏，以避免粉磨时石膏脱水；●在水泥粉磨时采取一定的降温措施，也可避免石膏脱水。●在建筑施工中，可以延长搅拌时间来消除假凝现象的产生。●掺加较多的混合材。3、预防假凝的措施四、调凝外加剂除石膏外，还有许多无机盐或有机化合物，能够影响硅酸盐水泥的凝结过程，均可作为调节凝结时间的外加剂。按照其所起的作用，通常有促凝剂和缓凝剂两种。由于在正常情况下，主要是硅酸三钙影响着凝结，而铝酸三钙则是引起不正常凝结的原因，因此一般就将外加剂的作用归结于它们对硅酸三钙和铝酸三钙水化的影响。试针0点试模净浆调整凝结时间测定仪的试针，当接触玻璃板时，指针应对准标尺零点。◇测定前的准备工作凝结时间的测定方法◇凝结时间的测定2～3mm初凝状态由开始加水至初凝状态时的时间为该水泥的初凝时间，用小时（h）或分（min）来表示。凝结时间的测定方法◇凝结时间的测定39～39.5mm终凝状态由开始加水至终凝状态时的时间为该水泥的终凝时间，用小时（h）或分（min）来表示。凝结时间的测定方法标准稠度用水量在测定水泥的凝结时间和安定性时，为使其测定结果具有可比性，必须采用标准稠度的水泥净浆进行测定。现行国家标准(GB/T1346-2001)规定，以标准法维卡仪的试杆沉入净浆距底板的距离为6mm±1mm时的水泥浆的稠度作为标准稠度。水泥净浆达到标准稠度时所需拌和水量称为标准稠度用水量。不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在24%～30%之间。100%水泥用量用水量水泥的标准稠度用水量水泥净浆搅拌机标准法维卡仪•凝结时间以试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需时间表示。现行国家标准(GB/T1346-2001)规定：将标准稠度的水泥净浆装入凝结时间测定仪的试模中，以标准试针（分初凝用试针和终凝用试针）测试。标准法维卡仪初凝试针终凝试针•当初凝试针沉至距底板4mm±1mm时，为水泥达到初凝状态，由水泥加水时至达到初凝状态所经历的时间作为初凝时间；完成初凝时间测定后，将试模连同浆体翻转180°，换上终凝试针（终凝针上装有一个环形附件），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，为水泥达到终凝状态，由水泥加水时至达到终凝状态所经历的时间作为水泥的终凝时间。•水泥的初凝时间不宜过短，终凝时间不宜过长。水泥的初凝时间太短，则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工；水泥的终凝时间过长，则将延长施工进度和模板周转期。我国现行国标(GB175-2007)规定，硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。普通硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。水泥加水拌和后，熟料矿物迅速水化，生成大量的水化产物C-S-H凝胶，并生成Ca(OH)2及钙钒石(AFt)晶体；经过一定时间以后，C-S-H也以长纤维晶体从熟料颗粒上长出，同时钙钒石晶体逐渐长大，在水泥浆体中相互交织联结，形成网状结构，同时，又受到颗粒间范德华力或化学键的影响，从而产生强度。随着水化进行，水化产物数量不断增加，晶体尺寸不断长大，从而使硬化浆体结构更为致密，强度逐渐提高。9.2水泥强度（strength）一、水泥强度形成和发展水泥强度是硬化的水泥石能够承受外力破坏的能力。根据受力的形式不同，水泥强度通常分抗压、抗拉、抗折三种。（一）、抗压强度(compressivestrength)水泥胶砂硬化试体承受压缩破坏时的应力，称为水泥的抗压强度；以MPa表示。（二）、抗拉强度(tensilestrength)也称为抗张强度。水泥胶砂硬化试体承受拉伸破坏时的应力，称为水泥的抗拉强度，以MPa表示。二、水泥强度的分类（三）、抗折强度水泥胶砂硬化试体承受弯曲破坏时的最大应力称为水泥的抗折强度，以MPa表示。表示水泥强度等级的指标即为水泥强度等级（以前称为标号）。•我国现行标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB17671－2007）规定：将水泥、标准砂及水按规定的比例（水泥：标准砂：水＝1：3：0.5），用规定方法制成40mm×40mm×160mm的标准试件，在标准条件（24h之内在温度20℃±1℃，相对湿度不低于90％的养护箱或雾室内，24h后在20℃±1℃的水中）下养护，测定其3d和28d的抗折强度和抗压强度。相对湿度：空气中实际所含水蒸气密度和同温度下饱和水蒸气密度的百分比值。水泥胶砂搅拌机水泥胶砂试模水泥胶砂振实台电动抗折试验机压力试验机•抗折强度结果评定：以一组三个棱柱体抗折强度结果的平均值作为试验结果。当三个强度值中有一个超出平均值±10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。若两个超出则试验结果无效。•抗压强度结果评定：以一组三个棱柱体上得到的六个抗折强度测定值的算术平均值作为试验结果。如六测定值中有一个超出六个平均值的±10%，就应剔除这个结果，而以剩下五个的平均数为结果，如果五个测值中再有超过它们平均数±10%的，则此结果作废。三、影响水泥强度的因素◆熟料的矿物组成◆细度◆施工条件在施工过程中，水灰比，骨料级配，搅拌振捣的程度，养护温度及是否采用外加剂等对强度有很大影响。◇水灰比及密实程度◇养护温度◇外加剂表9-2-1四种主要矿物的抗压强度（MPa）◆熟料的矿物组成硅酸盐矿物的含量是决定水泥强度的主要因素。图9-2-1C3S,C2S相对含量对强度发展的影响其中，C3S的早期强度最大，28d强度基本上依赖于C3S含量，C3S含量高，水泥的早期强度高，但以后强度增长不大。而C2S高的水泥虽早期强度不高，但长期强度增幅大，到1年以后可以赶上甚至超过C3S高的水泥。◆水泥细度水泥越细，颗粒分布范围越窄越均匀，其水化速度越快，而且水化更为完全，水泥的强度，尤其是早强越高。但是水泥太细，标准稠度需水量越大，增大了硬化浆体结构的孔隙率，从而引起强度下降。◆密实程度图9-2-2水泥浆体抗压强度和孔隙率的关系水泥石结构中孔隙率和大毛细孔减少时，其强度能得到较大程度的提高。图9-2-3水泥浆体抗压强度和水灰比的关系◆水灰比图9-2-4养护温度对水泥浆体强度的影响◆养护温度在水泥水化过程中，提高养护温度(即水化的温度)，可以使早强得到较快的发展，但后期强度，特别是抗折强度反而会降低。◆外加剂根据需要采用适当的外加剂对水泥石结构的强度也会