干混砂浆的原材料性能及检测

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游离氧化钙引起的安定性可由沸煮法进行检测; 方镁石引起的安定性可由压蒸法进行检测(如 左图);石膏引起的安定性可由单位体积砂浆 中三氧化硫的溶出率进行检测。
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水泥的物理特性 3)稠度及需水量
稠度是指新拌水泥浆或砂浆的相对流动性或流动 能力,砂浆稠度可用跳桌法测试(左图)。
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水泥的技术要求 1)通用水泥的技术指标(GB 175-1999, GB1344-1999 )
国家标准对硅酸盐水泥的不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫、细度、凝结时间、安定性、 强度和碱9个方面提出了技术要求。
要求指标 不溶物含量
硅酸盐水泥
P·Ⅰ
P·Ⅱ
≤0.75% ≤1.50%
普通硅酸盐水泥 P.O
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水泥中的活性混合材——高性能水泥及混凝土的重要组成
可以20%~70%代替水泥熟料,减 少熟料的生产,节约资源、能源, 减少温室气体排放。
可以与水泥熟料水化产物氢氧化 钙反应生成二次水化产物水化硅 酸钙、铝酸钙等。
可以提高砂浆及混凝土的工作性 能、长期力学性能及耐久性能。
4.0
7.0
5.0
7.0
5.0
8.0
5.5
8.0
2.5
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3.5
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3.5
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不同分类方法进行的水泥分类
划分方法
类别
说明
通用水泥 一般用途的水泥,如硅酸盐水泥,普硅水泥等
按性能与用途分 专用水泥 专门用途的水泥,如油井水泥、低热水泥等
特性水泥 特殊性能水泥,快硬水泥,膨胀水泥等
按水泥的生料制 备方法分不同分
湿法 半干法 干法
原料湿磨成料浆后在回转窑内进行煅烧 生料粉加适量水成球后在立窑或立波尔窑煅烧 原料烘干粉磨成生料粉后在干法窑煅烧
达到标准稠度时的用水量称为标稠需水量。
理论上水泥完全水化,需要大约25%的水,但为 了满足施工性的需要,干混砂浆的水灰比均远大 于25%,多余的水在硬化浆体中形成大量的孔隙。
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水泥的物理特性 4)凝结时间
水泥从加水开始到失去流动性,即从可塑状态发展到固 体状态所需的时间叫凝结时间。
水泥品种
代号 细填料品种
细填料掺量 国家标准
硅酸盐水泥
P·I 无细填料 P·II 石灰石或高炉矿渣
0 ≤5%
GB175-1999 GB175-1999
普通硅酸盐水泥 P·O 各种混合材
6%~15% GB175-1999
矿渣硅酸盐水泥 P·S 高炉矿渣
20%~70% GB1344-1999
火山灰硅酸盐水泥 P·P 火山灰质混合材
胶凝材料实质上是一种粘结剂,无机胶凝材料实质上是一种无机粘结剂,水泥 实质上是无机粘结剂中的一种,需要水才能产生粘结效果。
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干混砂浆中最常使用的几种无机胶凝材料
水硬性胶凝材料(水泥)
气硬性胶凝材料
硅酸盐水泥
铝酸盐水泥
石膏
石灰
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50%~70% 水化快,利于早期强度 15%~30% 水化慢,利于后期强度 5%~10% 水化快,不利于硫酸盐侵蚀。 5%~15% 利于煅烧,对强度贡献小。
水泥熟料的岩相照片(400倍)
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C3S晶体的扫描电镜照片(3000倍)
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水泥中的硅酸盐熟料——水泥凝结硬化的基础 3) 熟料矿物的水化反应
20%~50% GB1344-1999
粉煤灰硅酸盐水泥 P·F 粉煤灰
20%~40% GB1344-1999
复合硅酸盐水泥 P·C 两种或两种以上混合材 15%~50% GB12958-1999
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硅酸盐水泥的生产工艺———“两磨一烧”
降低砂浆及混凝土的早期强度, 延缓凝结时间。
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水泥的物理特性 1)粒径与细度
• 硅酸盐水泥的粒径是由各种粒径的棱角形颗 粒组成。
• 硅酸盐水泥的细度是水泥颗粒的总体分布, 可以用“筛余”和“勃氏比表面积”及“激光 粒度分布”表示。
抗压强度(MPa)
3d 17.0
28 d 42.5
22.0
42.5
23.0 27.0 28.0 32.0 11.0 16.0
52.5 52.5 62.5 62.5 32.5 32.5
16.0
42.5
21.0
42.5
22.0
52.5
26.0
52.5
抗折强度(MPa)
3d
28 d
3.5
6.5
4.0
6.5
矿渣硅酸盐水泥P·S 火山灰质硅酸盐水泥P·P 粉煤灰硅酸盐水泥P·F

烧失量 细度 终凝时间 初凝时间
MgO含量
SO3含量 安定性 强度 碱含量
≤3%
≤3.5%
≤5%

比表面积>300 m2/kg
80 μm方孔筛的筛余量<10%
<390 min
<10 h
>45 min
水泥(P·I、P·II)及熟料(P·S、P·P、P·F)中MgO含量不宜超过5.0%;若 水泥经蒸压安定性试验合格,MgO含量可放宽至6.0%以下。
水泥中的硅酸盐熟料——水泥凝结硬化的基础 1)从原料到熟料的形成过程
硅酸盐水泥熟料的形成过程实质上是一个复杂的物理化学变化,它消耗大量的 自然资源(优质石灰石和粘土等)和大量的能源(煤),并排放出大量的温室 气体CO2(每吨熟料生产排放1吨CO2)。
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水泥的技术要求 2)硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的强度指标(GB 175-1999)
国家标准GB 175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》对水泥强度的等级进行了 规定与划分。
品种 硅酸盐水泥
普通水泥
强度等级
42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R 32.5 32.5R 42.5 42.5R 52.5 52.5R
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水泥的物理特性 5)抗压强度
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水泥的28天抗压强度是水泥强度 等级分类的依据。 水泥强度受水泥矿物组成、细度、 养护条件,养护龄期多种因素的 影响。 水泥的强度测试的标准条件是水 养,而多数聚合物改性干混砂浆 产品的标准条件是空气中养护。
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水泥本质上是一种的无机粘结剂
什么是胶凝材料?什么是无机胶凝材料?什么是水泥?
凡能在物理、化学作用下,从具有流动性的浆体变成坚固的石状体,并能胶结 其他物料,且有一定的机械强度的物质,统称胶凝材料(又称胶结材料)。 按组成 分类,可分为无机胶凝材料(水泥、石灰、石膏等)与有机胶凝材料(沥青、 各种树脂等)。 水硬性胶凝材料在拌水后既能在空气中硬化,又能在水中硬化,通常称为水泥。 如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。 拌水后只能在空气中硬化的胶凝材料,称为气硬性胶凝材料,如石灰、石膏、 镁质胶凝材料、耐酸胶凝材料等。
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水泥中的硅酸盐熟料——水泥凝结硬化的基础 6)熟料矿物水化硬化的模型
a)水泥熟料矿物开始水化,并在熟料表面 生成一定的水化产物。
b)和 c)水泥熟料矿物形成的水化产物不 断增多,并相互交联,水泥浆体失去塑性, 水泥浆体开始凝结。
d)水泥产物进一步增多,形成较致密的 结构,水泥浆体开始硬化,并具有一定强 度。
左图中:块状黑色部分代表未水化的水泥 熟料矿物,纤维代表水泥矿物的水化产物, 白色部分代表的是水或孔隙。
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水泥中的石膏——水泥正常凝结的保证
水泥中的石膏是通常是二水石膏,它可以 控制C3A的水化,是水泥的缓凝剂。 可以与熟料中的铝酸盐矿物反应生成钙矾 石,改善水泥的干缩性能。 可以协调水泥中各矿物的水化,改善水泥 的强度发展性能。 通过强度及凝结时间的实验,可以确定出 石膏的最佳掺量(3~5%)。
CREATING TOMORROW`S SOLUTIONS
无机胶凝材料
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主要内容
无机胶凝材料的定义及分类 硅酸盐水泥的生产工艺、组成和基本物理特性 特种水泥(白水泥,高铝水泥、快硬水泥体系) 气硬性胶凝材料(石膏、石灰)
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≤3.5%
≤3.5%(矿渣水泥可放宽到≤4.0%)
沸煮法合格
水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分,要求见下页。 水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示。若使用活性集料,用户要求 提供低碱水泥时,水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。
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水泥中的硅酸盐熟料——水泥凝结硬化的基础 4)熟料矿物水化产物的形态
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水泥中的硅酸盐熟料——水泥凝结硬化的基础 5)熟料矿物水化硬化后的形态
硬化后的水泥浆体是由未水化水泥、水泥水化产物、水及毛细孔组成的固、液、 气三相结构。
主要原材料是钙质材料(石灰石)和硅质材料(粘土)。
主要原材料与少量其它校正材料混合磨细得 到生料
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生料混合物在回转窑中加热到约1,450℃ 直到开始烧结,形成波特兰水泥熟料
熟料与石膏,石灰石或矿渣、粉 煤灰等混合材一同粉磨得到水泥
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初凝时间是指从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑 性所需的时间;
从加水拌合至水泥浆完全失去可塑性的时间为水泥的终 凝时间。
水泥的凝结时间受石膏、水泥细度、水灰比、混合材及 温湿度等因素的影响。
干混砂浆的凝结时间还受胶粉、纤维素醚、砂子等因素 的影响,它与水泥的凝结时间不直接相关。
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按水泥熟料的煅 烧方法不同分
立窑 回转窑
适于规模较小的工厂 湿法窑、立波尔窑、新型干法窑(预热器窑等)
按照水泥熟料矿 硅酸盐水泥,铝酸盐水泥,硫铝酸盐水泥,氟铝酸盐水泥,铁 物组成划分 铝酸盐水泥,无熟料水泥(碱矿渣水泥)等
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硅酸盐水泥的生产、组成和基本物理特性
无机胶凝材料的定义及分类 硅酸盐水泥的生产工艺、组成和基本物理特性 特种水泥(白水泥,快硬水泥体系) 气硬性胶凝材料(石膏、石灰)
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硅酸盐系列水泥的物理组成及分类
所有硅酸盐系列的水泥均是由硅酸盐熟料、少量石膏及部分活性或非活性混合 材组成。根据混合材的品种及数量,硅酸盐系列水泥可分为六大类:
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水泥中的硅酸盐熟料——水泥凝结硬化的基础 2)熟料的矿物组成
硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成
矿物相名称
化学式
简写式 平组均成
基本性质
硅酸三钙
3CaO · SiO2
C3S
硅酸二钙
2CaO · SiO2
C2S
铝酸三钙
3CaO · Al2O3
C3A
铁铝酸四钙 4CaO · Al2O3 · Fe2O3 C4AF
• 水泥细度主要影响早期的水化速率、水化热 及强度,但同时也会引起早期较大的收缩。
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水泥的物理特性 2)安定性Hale Waihona Puke Baidu
安定性是指硬化水泥浆体维持体积稳定性的能 力。
水泥中引起安定性不良的矿物主要是游离氧化 钙、方镁石及石膏,应控制它们的最大含量。
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水泥的物理特性 5)碱含量
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水泥中的过多的碱一般对砂浆及混 凝土性能有负面作用。 许多混凝土及砂浆的外加剂对碱都 敏感。 碱会加快水泥早期的水化,但不利 于长期强度的发展。 如果混凝土或砂浆中活性集料,过 多的碱易引起碱集料反应。 碱还易引起砂浆产品的泛白。
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