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混凝土原材料基礎知識系列—水泥
添加時間:2024-11-25 | 文章來源:盛天機械
我國目前經常使用的水泥品種有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥等六大類。這六大水泥種類,都是硅酸鹽系列水泥,只是混合材品種和摻量不同而已。硅酸鹽水泥通常主要由硅酸三鈣、硅酸二鈣、鐵鋁酸四鈣和鋁酸三鈣四大礦物組成,水化后產生C-S-H膠凝及其結晶相。硅酸鹽系列水泥常見混合材種類有:石灰石、礦渣、粉煤灰、火山灰質混合材料、爐渣、窯灰。
硅酸鹽系列水泥主要品質指標有:抗壓強度、抗折強度、安定性、Cl-含量、MgO含量、SO3含量、初凝時間、終凝時間,此外硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥對燒失量都有限制,硅酸鹽水泥對不溶物還有限制。GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》標準中對上述水泥品質指標有明確的規定。GB50164《混凝土質量控制標準》規定對所用水泥必須檢驗其強度和安定性。水泥強度是水泥膠結能力的表現,是混凝土強度的根本來源。一般來說,同一配合比,相同質量礦物摻合料、外加劑、砂石料,水泥強度每增加1MPa,混凝土強度也會相應地增加。混凝土強度水泥強度主要由熟料的礦物組成和礦物結構、混合材的質量與摻量、粉磨細度、石膏摻量等因素決定。影響水泥安定性的主要因素有熟料中的游離氧化鈣(fCaO)、氧化鎂(MgO)含量和水泥中的三氧化硫(SO3)含量。
(1)水泥組分中影響混凝土的坍落度損失的主要因素采用現場制備混凝土時,混凝土從加水攪拌到正常使用完畢,通常只需要很短的時間。在這段時間里,混凝土的坍落度損失一般很小,通常不予考慮。采用商品混凝土時,新拌混凝土從出攪拌站到澆筑完畢,需要較長一段時間,因此不得不考慮混凝土的坍落度損失。如果混凝土的坍落度損失太大,即便所配置的混凝土流動性再好,也很難保證正常施工。一般來說,水泥凝結時間越快,混凝土坍落度損失越快。對水泥凝結時間影響最為顯著是C3A含量和石膏摻量。C3A含量高的水泥凝結快,有可能引起較快的坍落度損失。C3A含量與石膏摻量應該有一個匹配關系。當C3A含量與石膏摻量都較低時,水泥漿體需要較長的時間才能凝結。當C3A含量與石膏摻量都較高時,水泥漿體也能有一個正常的凝結時間。當C3A含量高石膏摻量低或C3A含量低石膏摻量高的水泥,水泥漿體則表現為較快的凝結。
(2)水泥組分中影響混凝土收縮的的主要因素混凝土在凝結硬化過程中體積一般表現為收縮。質量好的砂、石料體積穩定性好,對混凝土收縮變形影響不大,造成混凝土收縮變形的主要原因是水泥石的收縮變形。對水泥石自收縮影響較大的有:C3A含量、石膏摻量、堿含量、水泥粉磨細度、顆粒分布、混合材品種。C3A的收縮變形是較大的,當有石膏存在時,C3A不僅與水反應,更重要的是與石膏反應。生成水化硫鋁酸鈣,因而可能產生膨脹,而不是收縮。水泥的堿含量越高,所形成的水泥石的干縮變形也將越大。一般來說,水泥顆粒較細,或者水泥的顆粒分布較窄時,水泥基材料的干縮變形較大。礦渣硅酸鹽水泥的干縮變形是較大的,在使用礦渣硅酸鹽水泥,尤其注意早期養護,如養護不當,很容易產生裂縫。而粉煤灰水泥的干縮變形則較小。
(3)水泥組分中影響混凝土泌水的主要因素水與固體顆粒的分離稱為泌水。當泌水嚴重時,表面混凝土含水量較大,硬化后表面混凝土強度明顯低于下面混凝土的強度,甚至在表面產生大量容易剝落的“粉塵”。對水泥泌水影響較大的有:C3A含量、粉磨細度、水泥顆粒親水性、混合材品種。C3A含量高的水泥保水性強,泌水少;提高粉磨細度有助于提高水泥的保水性能,減少泌水;礦渣水泥的保水性通常比其它水泥差,用礦渣水泥配制混凝土,較容易產生泌水;而在水泥中摻加粉煤灰有助于減少泌水。
(4)水泥的選擇水泥品種的選擇主要根據工程結構特點、工程所處環境及施工條件確定。如高溫車間結構混凝土有耐熱要求,一般宜選用耐熱性好的礦渣水泥等等。水泥強度等級的選擇原則為:混凝土設計強度等級越高,則水泥強度等級也相應越高;設計強度等級低,則水泥強度等級也相應低。例如:C40以下混凝土,一般選用強度等級42.5級;C45~C60混凝土一般選用52.5級,在采用高效減水劑等條件下也可選用42.5級;大于C60的高強混凝土,一般宜選用52.5以上強度等級或純硅水泥;對于C15以下的混凝土,則可選擇強度等級為42.5級的水泥,并外摻粉煤灰等混合材料也可以直接選用32.5級水泥。目標是保證混凝土中有足夠的漿體,既不過多,也不過少。因為膠凝材料用量過多(低強水泥配制高強度混凝土),一方面成本增加。另一方面,混凝土收縮增大,對耐久性不利。水泥用量過少(高強水泥配制低強度混凝土),混凝土的粘聚性變差,不易獲得均勻密實的混凝土,嚴重影響混凝土的耐久性。