材料检测―水泥

第一节水泥第三章水泥和水泥混凝土一、认识水泥什么是水泥水泥是一种粉末状水硬性胶凝材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人造石材。水泥适用范围不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。ConstructionMaterials正在建设中的三峡大坝挪威的海上石油钻井平台二、水泥的分类按性能和用途分水泥通用水泥专用水泥特性水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥如油井水泥、道路硅酸盐水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥等水泥的生产三、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺1、硅酸盐水泥的原材料生产硅酸盐水泥熟料的原材料•石灰质原料天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成分相似的材料如白垩等。•粘土质原料主要为粘土，其主要化学成分为SiO2，其次为Al2O3和少量Fe2O3。•铁矿粉采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等。混合材料：包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨细石英砂等）。硅酸盐水泥的生产工艺——“两磨一烧”工艺石膏是水泥组成中必不可少的缓凝剂，用来调节水泥的凝结速度。混合料可分为活性和非活性两类，在增加水泥产量、降低生产成本的同时，用来改善水泥的品质。2、硅酸盐水泥的生产工艺石灰石粘土铁矿粉生料石膏硅酸盐水泥混合材料熟料按比例混合磨细约1450℃煅烧磨细3、熟料的矿物组成及其特性熟料的矿物组成水泥熟料矿物硅酸二钙铁铝酸四钙游离氧化钙和氧化镁铝酸三钙硅酸三钙碱类及杂质2CaO•SiO2，C2S4CaO•Al2O3•Fe2O3，C4AFf－CaO和f－MgO3CaO•Al2O3，C3A3CaO•SiO2，C3S化学式及简写水泥熟料矿物的主要特性熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应，其特点见上表。矿物名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙含量范围（质量％）37～6015～377～1510～18水化反应速度中慢快中强度高早期低，后期高低低（含量多时对抗折强度有利）水化热中低高中四、硅酸盐水泥的主要技术性质1、细度细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥颗粒的粗细，直接影响其水化反应速度、活性和强度。国家标准中规定，水泥的细度用筛析法和比表面积法来测定。筛析法：以80μm标准水泥筛上存留物的多少表示细度。比表面积法：单位质量水泥材料表面积的大小来表示细度。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：10001mmF筛余结果的修正:C——修正系数，0.80～1.20FCFC2.水泥净浆标准稠度:1.目的：确定水泥净浆达到标准稠度时所需的水量，使水泥凝结时间和安定性两项重要指标的测定结果具有可比性。2.测定：试验仪器：水泥净浆搅拌机、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:水泥净浆达到标准稠度时的用水量。五、硅酸盐水泥的凝结和硬化1、熟料矿物的水化反应硅酸三钙2（3CaO·SiO2）＋6H2O==3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca（OH）2硅酸二钙2（2CaO·SiO2）＋4H2O==3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca（OH）2铝酸三钙3CaO·Al2O3＋H2O==3CaO·Al2O3·6H2O3CaO·Al2O3·6H2O＋3（CaSO4·2H2O）＋19H2O==3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3＋7H2O==3CaO·Al2O3·6H2O＋CaO·Fe2O3·H2O18ConstructionMaterials钙钒石晶体19ConstructionMaterialsC-S-H水化硅酸钙凝胶CHCrystal氢氧化钙晶体电镜下的水泥水化产物图20ConstructionMaterials水泥浆扫描电镜照片（7d龄期）C-S-H凝胶钙矾石2、硅酸盐水泥的凝结和硬化凝结硬化的概念水泥水化后，生成各种水化产物，随着时间推延，水泥浆的塑性逐渐失去，而成为具有一定强度的固体，这一过程称为水泥的凝结硬化。凝结硬化的影响因素有：水泥的熟料矿物组成及细度、水泥浆的水灰比、环境温度和湿度、龄期以及石膏的掺量。3、凝结时间凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从加水至水泥浆开始失去塑性的时间；终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度的时间。凝结时间的工程意义：水泥的初凝时间不宜过早，以便在施工时有足够的时间完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇注和砌筑等工作。水泥的终凝时间不宜过迟，以免延误施工工期。国家标准GB175－2006规定：硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。凝结时间的测定:（1）采用凝结时间测定仪（维卡仪）；（2）采用水泥标准稠度净浆。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留下痕迹时。凝结时间测定:六、水泥安定性水泥安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。水泥在硬化过程中体积变化不稳定，即为体积安定性不良。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。雷氏夹七、水泥胶砂强度水泥强度影响因素水泥浆的水灰比环境温度和湿度龄期石膏的掺量熟料矿物组成及细度检验方法（ISO法）配合比：水泥：胶砂：水=1:3:0.5成型三条试件所需材料用量：水泥450±2g；ISO砂1350±5g；水225±1mL