混凝土原材料——水泥
文摘
科技
2024-11-05 07:02
河南
![]()
水泥是一种水硬性的胶凝材料，加水拌合成塑性浆体，能胶凝砂、石等适当材料并能在空气中和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。水泥是混凝土中最重要的组成成分之一，其性能直接影响混凝土的性能，如工作性、凝结时间、强度以及耐久性等。了解一些水泥方便的知识对混凝土生产是十分必要的。
硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度用比表面积表示，规范要求其比表面积不小于300m2/kg，其他品种的水泥细度用筛余表示，其80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。由于水泥标准仅规定细度的下限，造成目前水泥普遍偏细，很多水泥比表面积都超过350m2/kg，有的甚至超过380m2/kg。水泥磨的太细，造成其需水量增加，与外加剂相容性差，外加剂用量也相应增加，生产的混凝土坍落度损失加大。水泥细度偏细，水泥水化速度快，水化热过快释放，给混凝土温控带来难度，温度裂缝的几率增加。早期强度的过快增长，造成后期强度增长不足，甚至有强度倒缩现象。因此，水泥细度太细，对混凝土工作性、强度、耐久性都是不利的，国家相关标准应控制水泥比表面积不超过350m2/kg，这是很有必要的。水泥的技术性质中有体积安定性和凝结时间，为了使其检验结果具有可比性，国家标准规定必须采用标准稠度用水量的水泥净浆来测定。获得这一稠度时所需的水量称为标准稠度用水量。影响标准稠度用水量的因素有水泥熟料的矿物组成、水泥的细度、混合材的种类和数量等。水泥的标准稠度用水量在一定程度上反应了水泥的需水量，水泥标准稠度用水量与混凝土用水量有一定的关系。在其他因素不发生变化时，水泥的标准稠度用水量增加，要达到相同的坍落度，混凝土用水量也要相应的增加。匡楚胜以水泥标准稠度用水量25%作为标准值，得出混凝土用水量与水泥标准稠度用水量变化的经验公式：式中：△W——每立方米混凝土用水量变化值，kg/m3；从上面公式可以看出，当水泥用量为300kg/m3时，水泥标准稠度用水量变化1%，保持混凝土坍落度不变，混凝土用水量要增加2.4kg/m3。水泥中碱含量增加，其需水量也相应增加，与外加剂相容性变差，混凝土开裂敏感性增加，不利于耐久性控制。但水泥碱含量也不是越低越好，其碱含量不足也会造成与外加剂适应性差，混凝土坍落度损失大，外加剂用量稍高于饱和点，混凝土容易出现泌水、离析。因此，水泥适宜碱含量以Na2O当量为0.4%～0.6%。水泥的凝结时间是指水泥从开始加水拌和到失去流动性质所需的时间，分为初凝时间和终凝时间。初凝时间为水泥从开始加水拌和起至水泥浆开始失去塑性所需的时间；终凝时间是水泥开始加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。水泥的凝结时间对施工有重要实际意义，其初凝时间不宜过早，以便在施工中有足够的时间完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇筑等操作；终凝时间不宜过迟，以使水泥能尽快硬化和产生强度，进而缩短施工工期。1.水泥快凝。水泥中C3A含量高或活性高，水泥中的硫酸盐不难满足正常凝结需要时，C3A快速水化造成水泥在45min内凝结，这种现象称为快凝。2.水泥闪凝。水泥中石膏掺量很低或可溶性石膏很低，不能抑制C3A的快速水化，造成水泥瞬间凝结，同时有水化放热现象，称为闪凝。3.水泥假凝。水泥中C3A含量低或活性降低，而水泥中半水石膏含量偏多，浆体中钙离子和硫酸根离子浓度达到饱和形成一定量的二水石膏晶体，使浆体稠度增加，流动度降低，这种现象称为假凝。假凝与快凝和闪凝的区别是没有水化放热现象。在混凝土中添加一定量的外加剂，其拌合物的流动性、坍落度保持能力良好，无离析、泌水现象，即外加剂与水泥相容性好。反之，出现外加剂用量高，混凝土用水量偏高或流动性和坍落度保持能力降低，以及异常凝结，则二者相容性差。水泥中C3A含量对外加剂影响很大，当C3A含量超过9%时，与外加剂相容性明显降低。石膏形态、品种不同，其溶解度也不相同，溶解度的差异造成外加剂与水泥相容性差异。此外，外加剂某些组分如木钙对无水石膏、磷石膏的溶解度有影响，造成相容性差。水泥的碱含量偏高或偏低，混凝土用水量增加，与外加剂适应性变差。生产中，应加强水泥与外加剂适应性检验，可使用净浆流动度试验或直接使用C30生产配合比进行混凝土试验，观察混凝土用水量、流动性、保坍性，发现问题及时查找原因，采用相应对策预防混凝土质量事故。生产过程中出现用水量或坍落度损失异常时，采取“排除法”查找原因，如怀疑水泥有问题，使用相同配合比对原水泥留样与现水泥进行对比试验，若结果相同可排除水泥原因。再采用类似的办法一一试验其他原材料。当混凝土生产过程中，一时查找不到原因，或查找到原因，一时难以解决，而生产又不能停止。可采取：1.适当增加外加剂用量；2.派专人到施工现场使用外加剂二次添加调整；3.保证水胶比不变的前提下，适当增加浆体量，一般按坍落度增加10mm，浆体增加1%～2%。水泥温度越高或现象，水泥水化快，混凝土坍落度损失大。一般水泥温度高于50℃，会使外加剂适应性变差，超过60℃，拌制高强混凝土时，流动性会损失很快，尤其使用聚羧酸减水剂时更应注意。水泥粉磨过程中，为降低细粉黏聚，加速物料粉磨，提高粉磨效率，降低能耗，便会掺入少量的外加剂称为助磨剂，水泥助磨剂多为醇、胺、酚类、木质素类等。水泥助磨剂的使用有利于水泥磨细，造成水泥颗粒粒径集中，空隙率增加。此外，一些助磨剂会导致混凝土中大气泡增加，不利于混凝土表面质量，尤其是给清水混凝土施工带来不便。目前是的商品混凝土生产实践所使用的水泥比较单一，大部分搅拌站使用的水泥为P·O42.5。商品混凝土企业可以根据自己的特点制定详细的技术合同，如水泥的最低强度和强度标准差、混合材的品种及掺量、C3A的含量、碱含量、比表面积等。商品混凝土企业在水泥的选择问题上应综合考虑以下几点：水泥和外加剂的相容性直接影响混凝土的质量，水泥与外加剂的相容性差会产生一系列的问题，如混凝土流动性差、坍落度损失过快、泌水严重、凝结时间异常等等。水泥与外加剂相容的问题如果不能有效解决，会对混凝土的性能造成严重的影响，如混凝土的坍落度损失过快，混凝土流动性差，施工工人为了达到他们所理想的流动性，便会进行现场加水。影响水泥和外加剂相容性的因素很多，有些因素可以通过外加剂的复配和调整混凝土配合比的方式解决，但有些因素通过调整外加剂的方式很难解决。比如水泥的C3A和可溶性碱含量高的水泥，欠硫现象十分严重，有时补硫的量超出外加剂所能溶解的最大溶解度，此时，如果水泥厂家调整C3A的含量或者可溶性碱的含量相对会简单的多。此外，与外加剂相容性好的水泥，较低的外加剂掺量就可以达到满意的效果，经济性也好。水泥的各项技术指标除必须满足国标外，还应保持产品的匀质性和稳定性，其化学矿物成分、细度、各龄期强度、凝结时间、标准稠度用水量等等不能有太大的波动，特别是水泥强度不能大起大落，早期强度应适宜。水泥的标准稠度用水量与混凝土用水量具有很强的相关性，水泥标准稠度用水量高，相应的混凝土的用水量也高。较低的标准稠度用水量有利于降低混凝土用水量，降低水胶比，克服用水量过高对混凝土强度和耐久性的危害。水泥的比表面积不宜过大，也不宜过小，一般不超过350m2/kg。过大的比表面积虽然可以提高混凝土的早期强度，满足施工单位工程进度的要求，但水泥的水化速率过快，对混凝土坍落度损失和裂缝控制带来一定的难度。比表面积也不宜过小，比表面积过小，水泥水化速率慢，混凝土易出现泌水现象。温馨提示：不同品牌水泥的需水量和凝结时间是有差异的，尽量不要混合入罐，以免因其需水量不同造成混凝土流动性的很大波动，甚至出现混凝土开裂及异常凝结现象。
