水泥工艺学第8章硅酸盐水泥的性能重点分析.ppt

第八章 硅酸盐水泥的性能 §8.1 凝结 一、凝结过程 水泥加水拌和成水泥浆体，逐渐失去流动性、可塑性，形成具有一定强度的硬化浆体的过程。 ⑴ 初凝时间： 从加水拌和起，到水泥浆体开始失去可塑性所需时间。 ⑵ 终凝时间： 从加水拌和起，到水泥浆体完全失去可塑性并开始产生强度所需时间。 二、凝结时间的重要意义 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。 三、影响凝结时间的因素 1.熟料矿物组成 C3A含量高，易导致水泥的快凝（闪凝） 2.熟料矿物结构 慢冷熟料易导致水泥的快凝 （慢冷时， C3A 形成晶体） 3.水泥细度 细度细，水泥水化快，凝结时间短 4.水化温度 温度高，水泥水化快，凝结时间短 5.水灰比（水泥浆体稠度 ） 水灰比越大，水化速度就越快，但加水量过多，颗粒间距会增大，网络结构较难形成，所以凝结速度反而变慢。 6.调凝外加剂 促凝剂：如氯化钠、硫酸钠、三乙醇胺等 缓凝剂：如糖钙、木钙、柠檬酸、锌盐、磷酸盐、石膏等 四、石膏的作用及其适宜掺量的确定 1.石膏的作用 可以控制水泥的水化速度、调节水泥的凝结时间。 改善水泥的性能。如提高早期强度，降低干缩变形，改善耐久性等。 主要作用是调节水泥的凝结时间 2.石膏的缓凝机理 水泥中掺加适宜石膏时，Ｃ3Ａ在石膏—石灰的饱和溶液中，生成溶解度极低的三硫型水化硫铝酸钙（AFt，又称钙矾石）。棱柱状的小晶体生长在水泥颗粒表面，形成覆盖层或薄膜，阻滞了水分子及离子的扩散，降低了水化速度，延长了凝结时间，防止了快凝现象发生。 3.石膏的最佳掺量 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。 五、水泥的急凝与假凝 1.急凝 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（C4AH13），并相互连接形成松散的网状结构，出现不可逆的固化现象，又称为“速凝”或“闪凝” 。 2.假凝 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。 造成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。 §8.2 强度 一、强度的产生和发展 水化形成大量C-S-H凝胶、Ca(OH)2 、钙钒石(AFt)晶体； C-S-H、钙钒石(AFt)生长成纤维状，相互交织联结，形成网络状结构，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。 二、影响强度的因素 1.熟料的矿物组成 单矿物净浆抗压强度 MPa 2.水泥细度 1um：搅拌中就完全水化，对强度无益；增加需水量，降低浇筑性能。 1～3um：可提高3d强度，但增加需水量。 3～32um：决定28d强度，含量越高越好；强度富余大，可增加混合材掺量。 32～65um：对强度有贡献，但贡献率低。 65um：只起骨架作用；含量增加，泌水性增大。 要求：水泥细度合适，级配合理 3.水泥石的结构 水泥石密实程度越高，强度就越高，与孔结构密切相关。 水泥水化所需的结合水一般占水泥质量的23％左右，水灰比大，多余的水蒸发形成气孔或通道，强度下降； 水灰比过小，拌合物干稠，施工振捣中不易密实，出现蜂窝、孔洞，强度严重下降。 4.养护温度和湿度 温度和湿度是影响水泥水化速度的重要因素。水泥水化过程中，必须在一定的时间内保持适当的温度和足够的湿度，以使水泥充分水化。 提高养护温度（即水化的温度），可以使早期强度得到较快发展，但后期强度，特别是抗折强度反而会降低。 如果湿度不够，水泥的水化反应不能正常进行，甚至停止水化，会严重降低水泥强度。 §8.3 体积变化与水化热 一、体积变化 1.化学减缩 水泥在水化硬化过程中，无水的熟料矿物转变为水化产物，固相体积大大增加，而水泥浆体的总体积却在不断缩小。由于这种体积减缩是化学反应所致，故称为化学减缩。 2.湿胀干缩 硬化水泥浆体的体积随其含水量而变化。浆体结构含水量增加时，其中凝胶粒子由于分子吸附作用而分开，导致体积膨胀，如果含水量减少，则会使体积收缩。湿胀和干缩大部分是可逆的。 3.碳化收缩 在一定的相对湿度下，硬化水泥浆体中的水化产物如Ca(OH)2、C-S-H等会与空气中的CO2作用，生成CaCO3和H2O，造成硬化浆体的体积减少，出现收缩现象，称为碳化收缩。 二、水化热 水泥的水化热是由各种熟料矿物与水作用时产生的。在冬季施工中，水化放热能提高水泥浆体的温度，有利于水泥正常凝结。但在大体积混凝土工程中，水化放出的热量聚集在混凝土内部不易散失