水泥細度對混凝土早期性能的影響建材專業(yè)畢業(yè)論文1

1、本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）水泥細度對混凝土早期性能的影響graduation design(thesis) of chongqing universityreasearch of the effect of cement fineness on the early properties of concreteundergraduate: gaoyangsupervisor: dr. jia xingwen major: inorganic non-metallic materials engineeringcollege of material science and engineering c

2、hongqing universityjune 2010摘 要應(yīng)用于大跨度預(yù)應(yīng)力橋梁的水泥，由于施工要求早期強度，加之國家標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定細度上限，因此越磨越細。過高的細度已經(jīng)開始對混凝土的各方面性能產(chǎn)生影響。基于這個原因，針對用于橋梁工程的混凝土，作了細度對混凝土早期力學(xué)性能影響的實驗研究。通過采用統(tǒng)一配合比，改變水泥細度的方法成型混凝土試件，研究了細度對混凝土早期強度增長規(guī)律的影響，以及摻合料和減水劑的用量對混凝土強度與水泥細度相關(guān)規(guī)律的影響。測定了不同細度水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，凝結(jié)時間，膠砂擴展度。結(jié)果表明，混凝土的早期抗壓強度隨細度增大而增大，增長曲線逐漸平緩；早期抗拉強度也隨細度增大而增

3、加，但變化不明顯，并且在水泥比表面積超過400/kg時抗拉強度出現(xiàn)下降。減水劑和少量礦物摻合料的摻入對比表面積350400/kg的水泥拌制的混凝土的強度提高較大，當(dāng)?shù)V物摻合料的用量增大時，則對比表面積較小的水泥的強度有較大提高，同時可以降低混凝土強度對水泥細度變化的敏感性。水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量隨細度增加而增加，增幅不大，比表面積400/kg時，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量約為26%；凝結(jié)時間隨細度增大而縮短，幅度不大；關(guān)鍵詞：水泥細度，早期強度，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，凝結(jié)時間，膠砂擴展度abstractas the demand of the early strength of concrete grows, w

4、hile the national standards hasn't fixed a fineness limit, the fineness of cement used in long-span prestressed concrete bridge increases without control. excessive fineness begins to affect the performance of all aspects of concrete. for that reason, in this paper the affect of cement fineness

5、on the early properties of concrete is studied.the results show that early compressive strength of concrete increases with the fineness，and growth curve turns from steep to flat；early tensile strength of concrete increases with the fineness, and the growth is modest. tensile strength decreases when

6、surface area reaches 400；standard consistency water grows slowly with the fineness.setting time gradually shortened with increasing fineness.the addition of superplasticizer and mineral admixtures improves the strength of concrete which uses fine cement better.according to the experimental results,t

7、he author recommends to use fine cement whose surface area ranges between 350 and 400 in structures which has the demand of early strength.key words： cement fineness , early strength , standard water consistency, setting time, mortar fluidity目 錄中文摘要abstract1 緒 論11.1研究背景11.1.1預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋梁對水泥的要求11.1.2研究水

8、泥細度與橋梁混凝土力學(xué)性能關(guān)系的必要性21.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1水泥細度對工作性能的影響21.2.2水泥細度對混凝土力學(xué)性能的影響51.2.3水泥細度對混凝土耐久性的影響71.2.4顆粒分布對水泥性能的影響81.3本文要研究的內(nèi)容92 原材料和試驗方法102.1原材料102.2試驗方法123 水泥細度對標(biāo)稠、凝結(jié)時間、膠砂擴展度的影響143.1水泥細度對標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的影響143.2水泥細度對凝結(jié)時間的影響143.3水泥細度對膠砂擴展度的影響153.4水泥細度新拌混凝土坍落度的影響153.5結(jié)論164 水泥細度對混凝土力學(xué)性能的影響174.1水泥細度對膠砂強度的影響174.1.1水泥細

9、度對膠砂抗折強度的影響174.1.2水泥細度對膠砂抗壓強度的影響194.2水泥細度對混凝土力學(xué)性能的影響194.2.1水泥細度對混凝土抗壓強度的影響204.2.2水泥細度對混凝土劈裂抗拉強度的影響224.2.3減水劑和礦渣摻量對水泥細度和混凝土早期力學(xué)性能相關(guān)規(guī)律的影響244.3結(jié)論275 結(jié)論和展望27參 考 文 獻281 緒 論1.1研究背景預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋梁這一結(jié)構(gòu)形式由于其用料省、自重輕、行車平穩(wěn)、跨越能力強等顯著的優(yōu)越性，在實際工程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于施工工藝和工程進度的要求，橋梁混凝土經(jīng)常需要達到較高的早期強度，因此工程中多采用比表面積較大的早強型水泥。我國自1979年開

10、始的數(shù)次水泥標(biāo)準(zhǔn)修訂都把早期強度放在了越來越重要的位置1：第一次修訂是將我國使用了20 多年的“硬練”強度檢驗方法和標(biāo)準(zhǔn)改為“軟練”強度和標(biāo)準(zhǔn)。這次變化較大,主要變化如表1.1 所示：水泥標(biāo)準(zhǔn)從“硬練”改為“軟練”的主要變化表1.1變化因素gb175-63gb175-77孰料的石灰飽和系數(shù)（kh）0.85左右0.90左右c3a含量5%7%8%檢驗強度所用灰砂比1:31:2.5檢驗強度所用加水量p/4+2.6固定0.44用相同熟料檢驗28d抗壓強度的差別497kg/cm2613kg/cm2425kg/cm2525kg/cm2細度4900孔/cm2篩余15%0.08mm篩余15%由表中可見，這次修

11、訂水泥標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果是增加了熟料中的c3s和c3a的含量，水泥的比表面積從平均300/kg增加到平均330/kg，提高了水泥強度，尤其是早期強度；第二次修訂后的gb 175 - 92、gb 1344 - 92 等強調(diào)了水泥的早期強度, 28 d 強度提高了2 % , 增加了r 型水泥品種。該標(biāo)準(zhǔn)強化了3 d 早期強度意識,倡導(dǎo)多生產(chǎn)r 型水泥。普通水泥的細度進一步變細,從篩析法的< 12 %改為< 10 %。第三次修訂后的規(guī)范gb 175 - 1999、gb 1344 - 1999 等把強度檢驗的水灰比改為0. 50 ,取消了gb 175 - 92 中的325 號水泥。水泥的強度進一步

12、提高,迫使水泥廠以提高c3s、c3a和比表面積來提高水泥的強度。由于國家標(biāo)準(zhǔn)對于水泥的細度上限沒有作規(guī)定，導(dǎo)致實際工程中采用的水泥比表面積越來越偏大，80m篩余量大多都小于3%，甚至沒有篩余，水泥比表面積已高達400/kg。我國水泥在40多年前的最高強度（gb175-63硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥）相當(dāng)于20世紀末的425號硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥（gb175-92），相當(dāng)于目前的32.5級2。人們對于這種細水泥的特性了解的還不夠深入，因此當(dāng)它應(yīng)用于橋梁工程時，已經(jīng)對混凝土的性能產(chǎn)生了諸多影響，諸如耐久性迅速降低，后期強度增長緩慢甚至倒縮等。因此有必要提出一個適合大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋

13、梁的水泥細度上限值，確保混凝土的中長期性能。1.1.1預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋梁對水泥的要求用于預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋梁的高性能混凝土，其性能要求要高于一般的普通混凝土，除了拌合物需要有良好的工作性以外，較高的強度和優(yōu)越的耐久性也是必不可少的。其中強度的要求包括兩個方面，早期強度和中長期強度。從工程應(yīng)用上講，結(jié)構(gòu)的早期強度和耐久性存在著矛盾，甚至于早期強度和中長期強度也存在著一定程度上的矛盾：許多工程實例和研究結(jié)果顯示，過高的早期強度往往和裂縫的過早產(chǎn)生和后期強度的倒縮有著一定的聯(lián)系。因此在早期強度和中長期性能這兩者之間尋找一個平衡點是個至關(guān)重要的問題，因為這兩者分別代表了工程進度和工程質(zhì)量這兩個關(guān)鍵因素對

14、混凝土和水泥的要求。1.1.2研究水泥細度與橋梁混凝土力學(xué)性能關(guān)系的必要性在工程進度和工程質(zhì)量這兩者的矛盾中，水泥的細度起著重要的控制作用：細度過小，則水化速度慢，早期強度達不到要求，施工進度慢，嚴重影響模板、場地和施工機械的周轉(zhuǎn)效率，延長工期，增加工程投資，帶來不必要的浪費；細度過大，則初期水化速度過快，放熱量大，收縮增加，產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力和收縮裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性，而且細度過大還可能導(dǎo)致混凝土后期強度增長緩慢乃至倒縮。所以有必要通過實驗研究水泥細度與橋梁混凝土力學(xué)性能的關(guān)系，找到一個最合適的水泥細度限值，既能滿足混凝土早期強度的需要，保證工程進度，又不至于影響結(jié)構(gòu)的中長期強度。1.2國

15、內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1水泥細度對工作性能的影響(1)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量國內(nèi)外普遍認為水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量隨著細度的增加而增加。表1.1是包先成等人3引用陜西聲威集團建材有限公司某月的數(shù)據(jù)：水泥細度與凈漿流動度和標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的關(guān)系表1.1 序號細度/%比表面積/(/kg)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/%凈漿流動度/mm80m篩篩余45m篩篩余初始60min12345671.21.02.42.71.14.55.86.76.711.011.28.013.016.036036040736134330930128.928.229.829.227.124.525.11201472061951951331901402222

16、35(2)凈漿流動度凈漿的流動度隨著水泥細度的增加而不斷減小。石小芳4等人研究了篩余及比表面積對水泥凈漿流動度的影響，實驗結(jié)果見表1.2：水泥凈漿流動度與比表面積和80m篩余的關(guān)系表1.2.編號12345678980m篩篩余比表面積/(/kg)5min流動度4.83412014.03631923.63421953.43611783.03611702.83561802.43371702.43641652.2355165作者認為:水泥的凈漿流動度同80m篩篩余有較好的相關(guān)性。試驗水泥的比表面積變化不大，應(yīng)該通過放大篩余來調(diào)整水泥的適應(yīng)性。為此將球磨機的鋼球級配進行了調(diào)整，將42.5水泥的細度指標(biāo)由

17、原來的3.0調(diào)整到1.5%3.0%，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量下降到27.0%左右，水泥的流動度達到了180mm，使水泥性能得到了很大的改善。圖1.1.不同細度水泥漿體的流變曲線（磨細熟料加5%石膏，水灰比為0.25）- 201/kg；- 248.5/kg；-307/kg；-403/kg；-511/kg圖1.1是不同細度水泥漿體的流變曲線，它來自r.a.heimuth美 5關(guān)于新拌水泥漿體的一篇學(xué)術(shù)論文。其中的屈服應(yīng)力是按照維卡儀穿透20mm所需要的力來計算的，它表明水泥漿體在凝結(jié)的各個階段的的屈服應(yīng)力都隨水泥細度的增大呈現(xiàn)出增加的趨勢。周立霞19等人對粉煤灰水泥細度的研究表明，粉煤灰水泥的膠砂需水

18、量（比）與粉煤灰及水泥顆粒細度為負關(guān)聯(lián)，而流動度（比）則與粉煤灰及水泥顆粒細度為正關(guān)聯(lián)。即細度增加會導(dǎo)致膠砂需水量減小，流動度增加。因此，在配制粉煤灰混凝土?xí)r，可以通過適當(dāng)提高粉煤灰顆粒細度來減少混凝土拌合用水量，提高混凝土的流動性。(3)凝結(jié)時間水泥細度的增加會縮短水泥的凝結(jié)時間6，如圖1.2所示，水泥細度由3220cm2/g增至5560cm2/g時，混凝土的初凝和終凝時間分別縮短了1h20min和1h40min。因此水泥細度的增加及比表面積的提高會加速混凝土的凝結(jié)。 圖1.2.水泥細度與凝結(jié)時間的關(guān)系(4)漿體泌水量混凝土的泌水特性也會受到水泥細度的影響6，如圖1.3所示，隨著水泥細度的增

19、加，其泌水量相應(yīng)減小。另外，水泥初始水化快，泌水會相應(yīng)減小。圖1.3.水泥細度與漿體泌水量的關(guān)系1.2.2水泥細度對混凝土力學(xué)性能的影響楊靜17等人認為：(1)水泥顆粒的粒徑分布與andreasen最緊密堆積理論的要求尚有很大差距，因此摻入比水泥顆粒更細的礦物摻合料，可以起到改善膠凝材料顆粒級配的作用。(2)不同細度的礦物摻合料復(fù)合摻配時，它們的顆?？梢韵嗷パa充，使膠凝材料顆粒的粒徑分布更接近緊密堆積狀態(tài)的要求，從而提高水泥漿體的密實度。(3)砂漿中膠凝材料的顆粒級配在接近andreasen顆粒最緊密堆積理論要求時，砂漿強度最高，水泥凝膠體的微觀結(jié)構(gòu)也比較致密。這時，適當(dāng)增加礦物摻合料替代水泥

20、的百分率不會明顯影響強度。黃新18等則認為，水泥石的性能很大程度上取決于水泥石的孔結(jié)構(gòu)，而水泥石的孔結(jié)構(gòu)又決定于水泥漿體原始的堆積密度和水泥水化物對原始孔隙的填充程度。水泥顆粒的狀態(tài)對水泥石的結(jié)構(gòu)有較大影響。一方面，水泥的比表面積決定同時間產(chǎn)生的水化物的量；另一方面，水泥的粒徑分布決定水泥漿體中的水泥顆粒堆積的密實程度。適當(dāng)?shù)乃嗔椒植伎梢允顾酀{體初始結(jié)構(gòu)具有最佳的堆積密度，同時使水泥水化物的生成量與水泥漿初始孔隙量相匹配，從而得到空隙率和孔徑較小的密實均勻的水泥石，使水泥石的性能提高。陳云波7等人研究了不同粉磨方法和不同粉磨細度的水泥的各齡期抗壓強度和抗折強度，結(jié)果如表1.3所示：不同粉

21、磨方法和不同粉磨細度的水泥的各齡期抗壓強度和抗折強度表1.3試樣編號比表面積抗折強度抗壓強度1d3d28d1d3d28da12502.85.28.712.628.658.2a230757.29.722.341.269.2a33505.77.89.825.445.772.2a438767.810.329.450.673.6a54505.97.810.23150.776.5a65866.58.611.43858.282.6b12482.95.68.112.827.853.7b23133.96.59.316.833.859.9b33534.96.79.122.137.361.2b43825.57.1

22、9.723.640.470.2b547067.59.629.444.971.8b66006.17.99.63650.474.8c13114.25.98.416.629.855.8c23614.96.59.221.835.261.2c33875.16.38.923.235.661.6c44395.879.227.840.864.6d12442.24.58.78.823.952.2原文作者認為，同一磨機磨出來的水泥，比表面積越大，強度就越大，但是強度增長并不符合統(tǒng)一規(guī)律，處于中間比表面積（約380/kg）的水泥28d增幅較小，抗折強度甚至持平，如a4和a5，b4和b5，c2和c3號對比樣；有的水泥

23、早期強度增長比后期快，如b5和b6號對比樣，有的則正好相反，如b3和b4號對比樣。r.e.davis等人的研究表明，水泥細度對早期7d抗壓強度影響較大，對后期抗壓強度影響較小8：早期7d，水泥細度對水泥抗壓強度的貢獻值為1.52mpa；齡期由7d至90d(365d)，水泥細度對水泥抗壓強度的貢獻率僅增長了0.69mpa(0.62 mpa）。即水泥表面積對早期強度的影響遠大于后期強度。這是因為細水泥的早期水化反應(yīng)速率較快，對早期強度作用明顯；隨著細水泥水化反應(yīng)的繼續(xù)進行，包圍在水泥顆粒周圍的水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)變得更密實，阻礙了拌合水的擴散，所以提高粉磨細度對后期強度的影響有一定局限性，不如對早期強度提

24、高的幅度大9。圖1.4是來自e.w.benntee和b.c.collings的proceedings of the institution of civil engineers的一張圖表10，圖中反映了不同齡期時水泥的抗壓強度隨細度變化的趨勢。從圖中可以看出，細度對強度的影響程度隨著齡期的增長不斷地減弱，細度小的水泥后期強度會逐漸趕上細度大、早期強度高的水泥：圖1.4.不同齡期水泥細度與抗壓強度的關(guān)系1.2.3水泥細度對混凝土耐久性的影響水泥細度對于混凝土耐久性的影響很重要的一點在于：水泥細度增加，水化率增大，導(dǎo)致強度增長率及水化放熱速率均較高。同時，細度增加能導(dǎo)致泌水減少，但在高細度的情況下

25、，對非引氣混凝土來說，為滿足工作性必須增加需水量，并導(dǎo)致干縮增加。此外，高細度的水泥使混凝土的抗凍融循環(huán)能力降低10。水泥細度對砂漿抗裂性影響非常明顯。harold采用砂漿環(huán)開裂試驗方法，水灰比0.46、灰砂比1:2.34、存放于21和50%相對濕度下時，比表面積約為240/kg的粗水泥的初裂時間為14天，是比表面積約為380平米/kg的細水泥的初裂時間（7天）的2倍11。不同細度水泥的混凝土暴露于自然條件下一年的抗凍試驗也表明，水泥越粗，砂漿內(nèi)部的微裂紋越少，其混凝土抗凍融循環(huán)能力越強11。 美國的withy分別于1901年、1923年和1937年成型了5000多個水泥凈漿，砂漿和混凝土試件

26、，在室外暴露，1975年由washa和wendt發(fā)表了暴露試驗的結(jié)果如圖所示。圖1.5表明，用7m水泥配制的混凝土50年后抗壓強度達到了52mpa,而用i型水泥（當(dāng)時的快硬水泥）配制的混凝土在10年后強度開始倒縮；1937年按快硬水泥生產(chǎn)的i型水泥與現(xiàn)今水泥的平均水平很相似12。圖1.5室外暴露條件下不同細度水泥強度隨齡期的變化1.2.4顆粒分布對水泥性能的影響根據(jù)zur strassen13的意見，水化作用是從熟料顆粒的均一表面像核心的擴散反映。對波特蘭水泥中純c3s進行測定，得到下列反應(yīng)滲透深度值：齡期/天137 28 滲透深度/m0.523467 zur strassen對c2s進行測定

27、得到以下數(shù)值：齡期/天406080滲透深度/m123這表明阿利特含量高的水泥當(dāng)中，30m顆粒在28d水化87.5%，而小于3m的顆粒在拌合后短時間即已完全水化。由此得到兩條結(jié)論13：（1）03m顆粒部分（這部分顆粒使水泥具有較高的比表面積）對于早期強度時必不可少的，但對后期強度則不起作用。（2）330m顆粒部分是對后期強度起唯一重要作用的部分。超過30m的顆粒只是部分水化，它們對強度所起的作用是很小的。趙飛20等人認為：(1)不同大小的顆粒，其水化活性有很大差異，粒徑越小，水化活性越高，具體表現(xiàn)在，隨著顆粒的細化，對水分子的吸附能力及離子溶出能力大大提高，漿體的極化能力增強，漿體初始結(jié)構(gòu)形成時

28、間縮短，早期硬化漿體結(jié)構(gòu)形成時間提前，形成速度加快，水化放熱曲線的誘導(dǎo)期縮短，加速期的反應(yīng)速度加快，放熱速率和放熱量增大。(2)不同大小的顆粒，各自強度的發(fā)揮也很不相同。030m顆粒的強度發(fā)揮正常，粗顆粒在早期只達到很低的強度，010m和05m的細顆粒在早期就達到較高的強度，但后期強度幾乎沒有增長，甚至產(chǎn)生倒縮。(3)致使010m和05m細顆粒的后期強度發(fā)揮不好的原因是它們的水化反應(yīng)速度太快，水化產(chǎn)物的膠結(jié)性能不好，膠結(jié)點的牢固程度較低，早期漿體結(jié)構(gòu)易通過溶解和再結(jié)晶而破壞。目前比較公認的水泥最佳性能的顆粒級配為14:332m顆粒總量不低于65%，3m細顆粒不超過10%，65m和1m的顆粒越少

29、越好。因為332m的顆粒對強度增長起主要作用，特別是1624m的顆粒對水泥性能尤為重要，含量應(yīng)當(dāng)最多，3m的細顆粒容易結(jié)團，1m的小顆粒在加水?dāng)嚢柚泻芸炀湍芩瑢炷翉姸茸饔煤苄?，且影響水泥與外加劑的適應(yīng)性，影響水泥性能而導(dǎo)致混凝土開裂，嚴重影響混凝土的耐久性；65m的顆粒水化很慢，對28d強度貢獻很小14。1.3本文要研究的內(nèi)容（1）水泥細度對標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間和膠砂流動度的影響測試了4種不同細度水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和膠砂流動度隨細度的變化情況；測試了6種另一粉磨方式的不同細度的水泥的膠砂流動度隨細度變化的情況。（2）水泥細度對混凝土早期強度增長的影響測試了4種不同細度水泥按照統(tǒng)一

30、配合比成型的兩種配合比高性能混凝土試塊的7d、28d、56d立方體抗壓強度和7d、28d劈裂抗拉強度；測試了6種不同細度水泥按照統(tǒng)一配合比成型的膠砂試塊的5d、8d、12d立方體抗壓強度（3）摻合料和減水劑對水泥細度和混凝土早期力學(xué)性能相關(guān)規(guī)律的影響測試了4種不同細度水泥在不摻減水劑、單摻減水劑、摻入減水劑和不同摻量的礦渣幾種情況下的7d、28d立方體抗壓強度；2 原材料和試驗方法2.1原材料(1)水泥：水泥粉磨所用的熟料為潤江水泥廠出產(chǎn)。熟料中so3含量為0.8%（廠家數(shù)據(jù)），理論計算得到水泥中so3為2.98%，水泥密度為3.05g/ cm2。本次實驗采用不同的粉磨方法制備兩種水泥，編號為

31、a和b。磨制a、b水泥的熟料相同，a、b水泥的石膏摻量也相同。將熟料摻入5%的石膏，采用球磨機磨制20min，將粒徑大于5mm的顆粒篩出，與下一次料一同加入磨機，粒徑小于5mm的顆粒一部分經(jīng)過0.4mm方孔篩，得到a1水泥。另一部分用振動磨分別磨制5min、10min和20min，得到a2、a3、a4三種不同細度的水泥。a1、a2、a3、a4這四種水泥的實測比表面積分別為：255/kg，342/kg，360/kg，393/kg。根據(jù)課題的要求，這里使用名義比表面積250/kg、300/kg、350/kg、400/kg表征a1a4水泥的細度。將熟料過5mm方孔篩之后，加入振動磨中粉磨，分別在5m

32、in，10min，20min，30min，40min和50min的時候打開振動磨的卸料口卸料2030s，將6次卸出的熟料分別經(jīng)過0.4mm方孔篩，即得到b1b6水泥。由于粉磨過程中未加入石膏，b水泥在使用時須摻入5%的石膏調(diào)凝。(2)砂試驗用中砂產(chǎn)自湖南岳陽，其性能指標(biāo)見表2.2。中砂基本性能表表2.2.表觀密度（kg/m3）2690篩孔尺寸（mm）篩余質(zhì)量（g）分計篩余（%）累計篩余（%）堆積密度（kg/m3）松散緊密157016304.752.3646.083.09.216.69.225.8空隙率（%）松散緊密41.639.41.180.6093.598.518.719.744.564.2

33、含泥量（%）1.40.300.15篩底133.537.08.526.77.41.790.998.3100.0產(chǎn)地岳陽細度模數(shù)3.1(3)石子碎石分大、小兩種粒徑，性能見表2.3、表2.4：碎石（510mm）的性能（產(chǎn)地：歌樂山）表2.3 表觀密度（kg/m3）2670篩孔尺寸（mm）篩余質(zhì)量（g）分計篩余（%）累計篩余（%）堆積密度（kg/m3）松散138026.5000緊密147019.0000空隙率松散48.316.0000緊密44.99.501206.06.0含粉量（%）0.74.75167083.589.5產(chǎn)地歌樂山2.361909.599.0篩底201.0100.0碎石（520mm）

34、的性能（產(chǎn)地：歌樂山）表2.4. 表觀密度（kg/m3）2670篩孔尺寸（mm）篩余質(zhì)量（g）分計篩余（%）累計篩余（%）堆積密度（kg/m3）松散140026.5000緊密152019.0121524.324.3空隙率松散47.616.073014.638.9緊密43.19.50275055.093.9含粉量（%）0.54.752805.699.5產(chǎn)地歌樂山2.36100.299.7篩底150.3100.0(4)磨細礦渣礦渣為重鋼礦渣，烘干后粉磨50min，通過30m方孔篩，得到磨細礦渣。(5)減水劑減水劑為科之杰ts-pc聚羧酸系高效減水劑，推薦摻量2.3%。(6)水拌合用水為重慶當(dāng)?shù)氐淖?/p>

35、來水。2.2試驗方法(1)水泥密度和比表面積測定試驗水泥的密度用李氏瓶測定；水泥的比表面積根據(jù)水泥比表面積測定方法（勃氏法）（gb/t 8074-1987）相關(guān)規(guī)定，利用勃氏比表面積儀測定。(2)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時間測定試驗水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時間根據(jù)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法（gb/t 1346-1989），測定。(3)水泥膠砂流動度測定試驗水泥的膠砂流動度測定根據(jù)gb/t2419-2005進行，膠砂的制備方法參照標(biāo)準(zhǔn)gb/t2419-2005。(4)膠砂強度試驗?zāi)z砂強度試驗方法參照標(biāo)準(zhǔn)水泥膠砂強度檢驗方法（iso法）（gb/t17671- 1999），將原材

36、料砂篩除5mm以上的顆粒，替代iso標(biāo)準(zhǔn)砂進行試驗。采用ujz-15攪拌機進行攪拌，zt-96振動臺進行振動。成型后帶模養(yǎng)護24h，拆模后移入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室養(yǎng)護。用kzj-500抗折試驗機和nyl-60型60t壓力機測砂漿強度試塊的5d，9d和14d抗折強度和抗壓強度。(5)混凝土試驗參照jtg e 30-2005公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程，采用西南地區(qū)原材料，利用30l混凝土攪拌機進行混凝土的拌合，成型100×100×100的試塊，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護。參照gb/t50080-2002混凝土拌合物性能檢驗方法檢測混凝土拌合物的坍落度，參照gb/t50081-2002混凝土物

37、理力學(xué)性能檢驗方法測定混凝土的7d、14d、28d、56d抗壓強度和7d、28d劈裂抗拉強度。具體試驗過程詳述如下：(1)細度對抗壓強度的影響試驗用固定的配合比拌制和成型兩種強度等級的混凝土，每組四個細度，每個細度測7d、28d、56d三個齡期的立方體抗壓強度。強度測試采用amsler公司生產(chǎn)的79-147壓力機進行。(2)細度對劈裂抗拉強度的影響利用表9所示的配合比成型混凝土，每個細度測7d和28d兩個齡期的劈裂抗拉強度。7d強度測試采用無錫建材儀器廠生產(chǎn)的10t液壓萬能試驗機，28d強度測試采用無錫建材儀器廠生產(chǎn)的的nyl-60型60t壓力機。(3)細度對摻合料和減水劑與抗壓強度相關(guān)規(guī)律的

38、影響改變配合比中減水劑和摻合料的摻量，成型混凝土4組，每組四個細度，每個細度測7d、28d兩個齡期的立方體抗壓強度。3 水泥細度對標(biāo)稠、凝結(jié)時間、膠砂擴展度的影響3.1水泥細度對標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的影響水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量試驗采用a組水泥，測得水泥試樣的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量隨水泥細度的變化情況如表3.1所示：水泥細度與標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的關(guān)系表3.1比表面積/(/kg)250300350400標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/%22.225.42626.6結(jié)果很明顯，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量隨細度變化基本先快后慢的增長，但是增長幅度并不是很大。a1號水泥（比表面積255/kg）流動度與其他細度水泥差別很大，這應(yīng)該是由于其粉磨方式與其他三

39、種水泥不同，其他三種水泥（a2a4）采用球磨機粗磨，振動磨精磨的方式，而a1水泥則沒有經(jīng)過振動磨磨制，僅是將球磨機粉磨5min后出的料經(jīng)過0.4mm方孔篩即為成品。根據(jù)陳云波14等人的研究結(jié)果，當(dāng)出料的比表面積相同時，振動磨出料的粒徑范圍相對球磨機而言比較集中，而且振動磨的3m以下顆粒含量較球磨機高。據(jù)此猜想產(chǎn)生上圖結(jié)果的原因在于球磨機出料的級配相對振動磨而言較為理想，而且需水量較大的3m以下顆粒含量較少，因此在比表面積相同的情況下，球磨機磨出的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量相對振動磨而言偏小。 3.2水泥細度對凝結(jié)時間的影響水泥細度對凝結(jié)時間的影響試驗測定采用a組水泥，試驗結(jié)果如表3.2所示。水泥細度與

40、初凝、終凝時間的關(guān)系表3.2細度/(/kg)250300350400初凝時間/h終凝時間/h1.872.501.782.421.522.171.482.00從表中可以看出水泥的初凝和終凝時間隨著細度的增大而縮短，且基本呈線性變化。但是表中結(jié)果反映出試驗所用的水泥試樣有一個明顯的問題：終凝過快四種細度的水泥無一例外地在兩個半小時之內(nèi)都達到了終凝。反思實驗過程中的操作步驟，結(jié)合查閱文獻，對這一現(xiàn)象作如下解釋：根據(jù)陳云波14等人的研究結(jié)果，c3s的易磨性較好，容易集中在細顆粒中，c2s的易磨性較差，容易集中在粗顆粒中。相同粉磨方法的水泥，30m以下顆粒含量高，c3s的含量就高。這表明水泥中的礦物組分

41、由于易磨性的不同，在粉磨過程中會富集于不同粒徑的顆粒。a組水泥的粉磨過程步驟如2.1節(jié)所述，粗大的，易磨性差的顆粒在多次粉磨仍未磨碎的情況下最終被篩出。猜想正是這個原因?qū)е铝怂嗟V物組分的變化，從而導(dǎo)致了水泥終凝時間的異常。國內(nèi)有資料顯示14，一般地，c3s和c3a的含量高都會導(dǎo)致水泥的凝結(jié)時間變短。因此可以將本次試驗的得到的終凝過快現(xiàn)象歸咎于粉磨方法的不完善，沒有將熟料中各種硬度的顆粒同時磨細，使得水泥的礦物組分發(fā)生了變化，最終影響到了水泥的凝結(jié)硬化性能。3.3水泥細度對膠砂擴展度的影響分別使用a組合b組水泥研究了水泥細度對膠砂流動度的影響，規(guī)律見表3.3和表3.4：a組水泥細度與膠砂擴展度

42、的關(guān)系表3.3水泥細度/(/kg)250300350400流動度(mm)147.50167.50170.00162.50b組水泥細度與膠砂擴展度的關(guān)系表3.4粉磨時間/min510203040流動度(mm)160173181173155以上兩組結(jié)果中，膠砂擴展度的變化范圍都比較窄，且都隨著水泥細度的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的過程。根據(jù)圖形推斷，峰值大約位于粉磨時間20min左右的地方，經(jīng)驗證明，這一粉磨時間的出料細度為300350/kg，正好對應(yīng)了圖4.3的峰值區(qū)間。國內(nèi)有文獻認為16：普通水泥顆粒有一種絮凝的趨勢，絮凝作用使水泥顆粒形成開放的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)絮凝體。網(wǎng)絡(luò)孔隙限值了部分水的流動，使之

43、不能用于水泥顆粒表面水化和拌合物液化，使水泥漿體粘度提高。由此推斷當(dāng)水泥顆粒較粗，且級配不好時，粗顆粒間的孔隙較大，則包裹的孔隙水就多，因此流動度小。而隨著細度的增大，細顆粒的增多，粗顆粒間的孔隙更多地被細顆粒填充，包裹其中的水釋放出來參與拌合物液化，使流動度增加。但當(dāng)細度達到某一臨界值后再繼續(xù)增大時，由于與水的接觸面積增大，形成包裹顆粒的水膜所需要的水增多，因此流動度又開始減小。3.4水泥細度對新拌混凝土坍落度的影響表3.5是按照3.2.1節(jié)所示的配合比拌合的混凝土坍落度：坍落度與水泥細度的關(guān)系表3.5水泥細度/(m2/kg）250300350400坍落度/mm22514010050可以看出

44、新拌混凝土的坍落度隨水泥細度的增加而迅速降低，變化規(guī)律接近直線。3.5結(jié)論：水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量隨細度增大而增大，凝結(jié)時間隨細度增大而縮短；混凝土的坍落度隨水泥細度增大而減小。值得注意的是，比表面積393/kg的a4組細水泥，其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量雖最大，但相比于a2水泥來說并沒有大太多（其中a2水泥的比表面積與工程中常用的普通硅酸鹽水泥接近），但7d和28d立方體抗壓強度則相對普通水泥有較大的增加。流動度隨細度的增加呈先增加再減小的變化，峰值存在于比表面積300350/kg處。整個變化過程上下限相差不超過20mm，即水泥細度變化對膠砂擴展度影響不大?？偠灾?，相對于普通水泥而言，采用細水泥可以顯著

45、提高早期強度，而不會對混凝土拌合物的需水量和工作性有明顯影響。4水泥細度對混凝土力學(xué)性能的影響力學(xué)性能是混凝土的一項重要特性，它直接影響到結(jié)構(gòu)的安全性和適用性。在研究水泥細度對混凝土力學(xué)性能的影響之前，為了大致了解其影響趨勢，在實驗中少走彎路，先成型一批砂漿試塊，觀察其規(guī)律，然后根據(jù)工程要求成型兩種配合比的高性能混凝土試塊，研究水泥細度變化對其力學(xué)性能的影響。4.1水泥細度對膠砂強度的影響成型水泥膠砂強度試件采用的水泥為2.1第一節(jié)中所述b1b6水泥，它們的粉磨時間依次為5min，10min，20min，30min，40min和50min。實驗證明在一定范圍內(nèi)，粉磨時間與出料比表面積基本接近直

46、線關(guān)系，此處用粉磨時間代替比表面積作為坐標(biāo)橫軸，雖對各段直線斜率有影響，但還是可以看出總體的變化趨勢。4.1.1水泥細度對膠砂抗折強度的影響水泥砂漿試塊按照2.2所示方法成型，各齡期抗折強度與細度的關(guān)系見圖4.1：圖4.1.砂漿各齡期抗折強度與細度的關(guān)系由圖3.1中數(shù)據(jù)可以看出：(1)各齡期抗折強度隨粉磨時間增加而增加。原因在于，水泥細度增加，顆粒與水的接觸面積就增加，因此水化速率增加，早期強度增長快。這個道理顯而易見。(2)抗折強度總的變化幅度并不大，粉磨時間從10min增加到30min，抗折強度總共才增加了不到2mpa，曲線較為平緩。證明增加水泥細度對抗折強度的影響不明顯。(3)粗水泥的抗

47、折強度隨細度變化幅度大，細水泥的抗折強度隨細度變化幅度小。尤其是12d強度，從b3到b6，抗折強度呈直線。因此認為，水泥細度較大時，增加細度對早期抗折強度的影響已經(jīng)不明顯了。而這個時候，高細度，大比表面積造成的早期水化過快，放熱過大產(chǎn)生的副作用顯現(xiàn)了出來，導(dǎo)致強度不再平穩(wěn)增長，而是有相對較大的波動。推斷這種波動可能是由于水化過快導(dǎo)致的內(nèi)在溫度應(yīng)力和微裂縫造成的。(4)粉磨時間30min和40min的水泥從5d到8d的抗折強度增長很大，而其余幾個試樣的強度增長則相對不明顯。原因可能是：對于細度較小的水泥b1b3，它們的強度增長不明顯的原因是比表面積小，水化慢，因此早期強度增長也慢。另外，5d齡期

48、強度增長曲線在b3水泥處出現(xiàn)了一個峰值，根據(jù)8d齡期強度曲線來推斷，該峰值應(yīng)該系試驗誤差和數(shù)據(jù)波動導(dǎo)致。可以推斷，在b3水泥處，8d強度應(yīng)該也有相應(yīng)的增長。對于細度最大的水泥b6，它的強度增長最快的時刻可能在5d齡期之前，因此5d到8d的強度變化并不明顯。而且看得出b6水泥在8d齡期時的抗折強度已經(jīng)明顯低于b5水泥，這也可能是由于水化過快，內(nèi)部微裂紋增長導(dǎo)致的。4.1.2水泥細度對膠砂抗壓強度的影響各齡期不同細度水泥砂漿試塊抗壓強度見圖4.2：圖4.2水泥細度與各齡期砂漿抗壓強度關(guān)系由圖3.2可以看出：(1)與抗折強度相同，各齡期抗壓強度隨細度增大而增大，斜率也是先大后小。，這表明細度變化對抗

49、壓強度的影響也隨著細度的逐漸增大趨于不明顯。尤其是到了細度-強度曲線的末端，增加粉磨時間對增加早期強度的意義已經(jīng)不大了。(2)細水泥的5d12d強度增長大于粗水泥。這也說明細水泥水化快，抗壓強度增長快。4.2水泥細度對混凝土力學(xué)性能的影響為了解水泥細度對混凝土力學(xué)性能的影響，設(shè)計該組試驗。試驗采用a1a4水泥，比表面積依次為250/kg、300/kg、350/kg、400/kg。4.2.1水泥細度對混凝土抗壓強度的影響試驗用兩種混凝土的配合比如表4.2所示：摻礦渣高性能混凝土配合比表4.2 水泥砂大石子小石子減水劑水礦渣ab425450722723700702350351126118.26.5

50、6.897580不同細度水泥混凝土的各齡期立方體抗壓強度見圖4.3和圖4.4：圖4.3. a組混凝土各齡期強度與水泥細度關(guān)系圖4.4. b組混凝土各齡期強度與水泥細度關(guān)系圖4.3和圖4.4并不能明顯反映不同細度水泥混凝土的強度隨齡期的變化情況。因此以齡期為變量，將不同細度水泥拌制的兩種配合比的混凝土的強度發(fā)展?fàn)顩r作成折線圖，以研究水泥細度對混凝土強度隨齡期變化規(guī)律的影響。如圖4.5和圖4.6所示：圖4.5 不同水泥細度a組混凝土的強度發(fā)展曲線圖4.6 不同水泥細度b組混凝土的強度發(fā)展曲線由圖4.3和圖4.4可以很明顯地看出，隨著水泥細度的增加，混凝土的各齡期抗壓強度都呈現(xiàn)明顯的增大趨勢。其細度

51、-強度曲線有如下特征：(1)a組混凝土的抗壓強度隨細度增大的變化曲線在圖示的細度范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)明顯的平緩區(qū)和下降區(qū)，整個變化過程接近直線。這證明在本實驗研究的細度范圍內(nèi)，水泥細度與立方體抗壓強度呈現(xiàn)線性關(guān)系，在水泥比表面積接近400/kg的時候，細度的增大仍然對a組混凝土早期強度的增加起著明顯的作用。對b組混凝土而言，雖然a3水泥（即比表面積350/kg的水泥）拌制的混凝土的立方體抗壓強度相對于a2水泥增幅很小，但是整個細度-強度曲線從整體上還是接近直線的。a3水泥的強度偏低可以理解為拌合時的偶然誤差。由于幾個齡期的試塊是一起拌合的，因此各齡期的a3水泥統(tǒng)一出現(xiàn)了偏低的現(xiàn)象。(2)7d和28d

52、兩個齡期的細度-強度曲線形狀相近，表明各個細度水泥對應(yīng)的7d28d絕對增長值很接近。從圖3.5和3.6可以看出，2856d強度幾乎沒有增長，比表面積400/kg的水泥甚至出現(xiàn)了下降。原因可能是28d時各個細度水泥的早期水化過程都已經(jīng)完全結(jié)束，之后的強度增長極為緩慢，28d56d強度增長甚微，觀察不到。細水泥的強度下降現(xiàn)象，可能是由于養(yǎng)護條件不夠穩(wěn)定引起的。加之細水泥原本就比較敏感，拌合時偶然的影響因素也可能導(dǎo)致強度波動。4.2.2水泥細度對混凝土劈裂抗拉強度的影響不同水泥細度的混凝土各齡期劈裂抗拉強度見圖4.7和圖4.8：圖4.7 a組混凝土各齡期劈裂抗拉強度與細度的關(guān)系圖4.8 b組混凝土各齡期劈裂抗拉強度與細度的關(guān)系從圖中可以看出，劈裂抗拉強度隨細度增大的變化規(guī)律與抗壓強度