水硬性胶凝材料-水泥性质2.2

> 90 µm 几乎接近惰性。
• 一般认为，水泥颗粒粒径小于40μm时才具有较大的活性。 • 虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是水化放热速度也快， 水泥收缩也越大，对水泥石性能不利； • 水泥越细，生产能耗越高，成本增加； • 水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而降低强度。
体积安定性
水泥中的游离氧化钙或氧化镁都是过烧的它们的水化速度 慢，在水泥硬化后才开始水化，使已经硬化的水泥石膨胀 开裂。 当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，它还能继续与水化铝
酸钙反应，生成高硫型水化硫铝酸钙，体积增大1.5倍， 引起水泥石开裂。此时，水化 硫铝酸钙被称为水泥杆菌。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
结论1：水泥的 初凝时间不能过 短，否则在施工 前即已失去流动 性和可塑性而无 法施工。
结论2：水泥的 终凝时间不能过 长，否则将延长 施工进度和模板 周转期。
（二）硅酸盐水泥的凝结时间

GB规定
结论1：水泥的 初凝时间不能过 初凝时间不得 短，否则在施工 早于 45min 前即已失去流动 性和可塑性而无 法施工。 结论2：水泥的 终凝时间不得 终凝时间不能过 长，否则将延长 迟于 6.5h。 施工进度和模板 周转期。
现行国家标准( GB/T 1346-2001)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。
标准稠度用水量P(%)
按一定的方法将水泥调制成具有标准稠度的净浆所需的水量。
水泥的标准稠度用水量 用水量 100% 水泥用量
F (1)水泥试样筛余百分数： ms 100 m
筛余结果的修正:
FC C F
C——修正系数，0.80～1.20
点击图标观看水泥负压筛析法测定细度实验
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• 筛分析法 以80m方孔筛的筛余量表示；
水泥试样筛余百分率按下式计算:
F
ms 100% m
式中：F —水泥试样筛余百分率，%； ms—水泥试样在80μm筛上筛余 质量，g；
2.为什么水泥颗粒不宜太粗或太细
（细度直接影响水泥的水化、凝结硬化、强度和水化 热；） • 太粗，与水接触的表面积小，水化反应速度慢，且不充分，早期 强度低。 • 太细，硬化时收缩大，易产生裂缝。水泥太细，对水泥的储存也 不利，容易受潮结块，反而降低强度。粉磨过程能耗大，水泥成 本提高。
水泥细度的测定方法（了解）
同时规定:初凝时间不符合规定者为废品， 终凝时间不符合规定者为不合格品。

试验方法
请观看凝结时间试验动画
http://www.iqiyi.com/w _19ru8bgc51.html
总结：
凝结时间 ： 硅酸盐水泥初凝不小于45 min，终凝时间不大于 390 min。 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅 酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥初凝 不小于于45 min，终凝不大于600 min。 其他通用水泥终凝时间不得迟于10h 国标 规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品；终 凝时间不符合规定的水泥为不合格品。为什么？
• 方法一：比表面积法 以1kg水泥所具有的总的表面积（m2/kg)表示； （一般硅酸盐水泥>300 m2/kg）
• 方法二：筛余率（常用） 以80m（微米）方孔筛筛余率<10%或45m方 孔筛筛余率<30%
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
游离MgO和石膏不能通过加速实验的方法检测 所以它们必须在生产工艺中严格控制，避免过量。 标准规定： MgO≯5%、石膏SO3≯3.5%。
某机场道肩混凝土破坏
【概况】某机场道肩混凝土于1995年7-11月施工，当年10月就 发现网状裂缝，次年6月表面层开始剥落。该混凝土使用某立 窑水泥厂生产的普通硅酸盐水泥。该厂当时生产的熟料呈暗 红色，还有一些白色物质。钻取破坏与未破坏的混凝土各加 工成试件，未被破坏混凝土强度可满足设计要求、密实、颜 色为正常的青灰色。而已破坏的混凝土强度大大下降，低于 设计值，劈开可见砂浆层与骨料之间粘结疏松。经X射线衍射 分析可知，已破坏混凝土试样有大量Ca(OH)2和大量CaCO3。 【原因分析】经有关单位研究认为，该混凝土破坏主要是由于 水泥质量不稳定所致，水泥中有一定数量的游离氧化钙存在， 以及大量生成的钙矾石造成泥土膨胀开裂。且由于水泥质量 不稳定，给混凝土施工造成不便。水泥混凝土凝结时间或长 或短，使混凝土施工质量得不到保证。
体积安定性的测定 煮沸法-加速实验法
体积安定性
测量体积安定性的两种方法：
饼法 • 观察水泥净试饼在沸煮后的外形变化 雷氏夹法 • 测量水泥石饼沸煮后的膨胀值 雷氏法为标准法，试饼法是代用法，有矛盾时以标准 法为准。
点击图标观看水泥体积安定性的测定
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
体积安定性
雷氏夹法测定水泥体积安定性步骤示意图
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
体积稳定性的测定
图3.2.7 试饼法体积安定性不良 图3.2.8 沸煮箱
图3.2.10 雷氏夹
图3.2.9 雷氏夹法体积安定性测定仪
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
体积安定性
体积安定性的测定
限制
上述测试方法仅能测出游离CaO是否过量。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
标准稠度用水量
拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已置于玻璃底板上的试模中，用小 刀插捣，轻轻振动数次，刮去多余的净浆；抹平后速将试模和底板移到维卡仪 上，并将其中心定在标准稠度试杆下，降低试杆直至与水泥净浆表面接触。 A．降低试杆至水泥净浆表面后，拧紧螺丝1～2 s，突然放松，使试杆垂直 自由地沉入水泥净浆中。 B．在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离。 C. 整个操作应在搅拌后1.5 min内完成。 ③试验结果 以试杆沉入净浆并距底板6±1 mm的水泥 净浆为标准稠度净浆。其拌和水量为该水泥的 标准稠度用水量，按水泥质量的百分比计。
②水泥放置一段时间后，吸收了空气中的水汽，大部分氧化钙生成氢氧化钙， 或进一步与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钙。故此时加入拌和水后，不会再 出现原来的水泥浆体温度升高、水化速度过快、凝结时间过短的现象。但其它水 泥熟料矿物也会和空气中的水汽反应，部分产生结团、结块，使强度下降。
(四)硅酸盐水泥的体积安定性
标准法测定水泥标准稠度用水量实验 (1) 水泥标准稠度用水量试验 ①试验前的准备 A. 试验前必须检查维卡仪的金属棒能否 自由滑动。 B. 调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点。 C. 搅拌机运转正常。 D.水泥净浆搅拌机的筒壁及叶片先用湿布 擦抹干净。
标准稠度用水量
(2) 水泥净浆的拌和 用水泥净浆搅拌机搅拌，搅拌锅和搅拌叶片先用湿布擦过，将拌和水倒入搅拌 锅内，在5～10s内将称好的500g水泥全部加入水中，防止水和水泥溅出；拌和时， 先将锅放在搅拌机的锅座上，升至搅拌位置，旋紧定位螺钉，连接好时间控制器， 将净浆搅拌机右侧的快→停→慢扭拨到“停”；手动→停→自动拨到“自动”一侧， 启动控制器上的按钮，搅拌机将自动低速搅拌120s，停15s，接着高速搅拌120s停机。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
3.标准稠度及标准稠度用水量
标准稠度用水量
稠度是按一定的方法将水泥调制成具有标准稠度的净浆所需的水量。
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。水泥标准稠度用水量以水泥净浆达到规
定稀稠程度时的用水量占水泥用量的百分数表示。 按GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检 验方法》，标准稠度用水量可用标准法或代用法测定，代用法又有调 整用水量和固定用水量法两种，当发生争议时以标准法为主。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
水泥净浆搅拌机
标准法维卡仪
5、强度
• 水泥强度指水泥抵抗外力破坏的能力。粘结力越强的水泥，其强 度就超高。 • 水泥的强度主要与熟料的矿物成分和细度有关。水泥中混合材料 的质量和数量、石膏掺量等都对水泥的强度有影响。 • 水泥强度包括抗折强度和抗压强度。
强度 测定：根据水泥品种不同，分别测定3d、 28d的抗折强度和抗压强度，即为水泥的 胶砂强度。将水泥、标准砂及水按1:3:0.5 的比例按规定方法制成40×40×160mm的试 件，在标准温度（20℃±1℃）的水中养护， 测定其抗折及抗压强度。 使用水泥胶砂试件测强原因： ①水泥净浆体积收缩，易产生裂缝，不 利于强度的测定。 ②实际中均用砂浆，而很少用水泥净浆。 ③可测多方面的强度。

定义
水泥的体积安定性－－指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。
不良：水泥硬化后体积发生不均匀膨胀， 导致水泥石开裂、翘曲等现象。
良好： 否则，为良好。
注意：安定性不良的 水泥为废品水泥， 严禁在工程中使用。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
体积安定性不良的原因
水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。
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（二）硅酸盐水泥的凝结时间

定义
水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。 水泥全部加入水中 初凝 终凝 开始失去可塑性
完全失去可塑性
b.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。
（二）硅酸盐水泥的凝结时间

讨论与分析
水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。 例如：混凝土的施工。
四、硅酸盐水泥应满足哪些技术性质
• 细度 • 凝结时间 • 标准稠度用水量 • 体积安定性 • 强度 • 水化热 • 耐腐蚀性
溶解性腐蚀 化学腐蚀
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
问题：为什么需要规定水泥的细度？
解答：
• 水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒太粗，水化活性越 低，不利于凝结硬化； 粒径： < 3µm 水化非常迅速，需水量增大； < 40 µm 水化较慢，内芯难以水化。
硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在２１％～２８％之间。
问题：标准稠度用水量与什么因素有关？
为什么？
• 解答： 与水泥细度、水泥矿物组成、混合材掺量 等有关。因为水泥颗粒越细，比表面越大，表 面吸附水越多；水泥矿物组成和混合材掺量不 同，颗粒的表面吸附特性不同，吸附水量不同。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
m—水泥试样的质量，g。
比表面积测定仪
• 比表面积法 以1kg水泥颗粒所具有的总表面积来表示。比 表面积采用勃氏法测定。
（二）.凝结时间
1. 定义：水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的
时间,称为凝结时间。
初凝状态：自水泥加水拌合起,到水泥浆开始失去 a.两种状态 可塑性为止所需的时间。——初凝时间。 终凝状态：自水泥加水拌合,到水泥浆完全失去可 塑性并开始产生强度所需的时间。——终凝 时间。
（一）硅酸盐水泥的细度

定义
细度－－指水泥颗粒的粗细程度。
优点：总表面积越大，
水泥细度
缺点: 硬化收缩越大；易受潮而降低活性； 成本越高。
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四、硅酸盐水泥的主要技术性质
1.细度(Fineness of Cement)
• 根据国家标准GB175-2007规定，水泥的细度可用比表面积或 0.08 mm方孔筛的筛余量（未通过部分占试样总量的百分率） 来表示。其筛余量不得超过规定的限值。比表面积是指单位 质量的水泥粉末所具有的表面积的总和（cm2/g 或 m2/kg）。 一般常为317～350m2/kg。 • 国标要求 • 硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。 • 普通水泥80m方孔筛的筛余量不得超过10.0%或45m方 孔筛的筛余量不得超过30.0%。 • 细度不符合要求的水泥为不合格品！
文库专用
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答： 水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝 土质量； 初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用 价值，即为废品；
终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即为不合格品。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
水泥凝结时间前后变化
观察ຫໍສະໝຸດ Baidu讨论
现象：某立窑水泥厂生产的普通水泥游离氧化钙含量较高，加水拌和后初凝时间 仅40 min，本属于废品。但后放置1个月，凝结时间又恢复正常，而强度下降，请 分析原因。 讨论： ①该立窑水泥厂的普通硅酸盐水泥游离氧化钙含量较高，该氧化钙相当部分 的煅烧温度较低。加水拌和后，水与氧化钙迅速反应生成氢氧化钙，并放出水化 热，使浆体的温度升高，加速了其它熟料矿物的水化速度。从而产生了较多的水 化产物，形成了凝聚－结晶网结构，凝结时间较短。