1-3水泥凝結(jié)時間測定試驗

1、學(xué)習(xí)情境三學(xué)習(xí)情境三水泥凝結(jié)時間測定試驗水泥凝結(jié)時間測定試驗一、基本知識一、基本知識 （一）硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化 （二）影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的主要因素 （三）水泥凝結(jié)時間測定原理（一）硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化（一）硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化水泥用適量的水調(diào)和后，最初形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠失去可塑性，這一過程稱為凝結(jié)。凝結(jié)時間分為“初凝”和“終凝”，它直接影響工程的施工。然后逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度不斷提高，最后變成堅硬的石狀物水泥石，這一過程稱為硬化。水泥的凝結(jié)和硬化是人為劃分的，實(shí)際上水泥的水化與凝結(jié)硬化是一個連續(xù)、復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程，水化是凝結(jié)硬化的前提，凝結(jié)硬化是水化的結(jié)果。凝結(jié)與硬化

2、是同一過程的不同階段，但凝結(jié)硬化的各階段是交錯進(jìn)行的，不能截然分開。這些變化決定了水泥石的某些性質(zhì)，對水泥石的應(yīng)用有著重要意義。（一）硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化（一）硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化水泥加水后，水泥顆粒被水包圍，熟料礦物顆粒表面立即與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物，并放出一定的能量。硅酸鹽水泥與水作用后，生產(chǎn)的主要水化產(chǎn)物有水化硅酸鈣，水化鐵酸鈣凝膠體，氫氧化鈣，水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣晶體。水泥加水拌合后的劇烈水化反應(yīng)，一方面使水泥漿中起潤滑作用的自由水分逐漸減少；另一方面，水化產(chǎn)物在溶液中很快達(dá)飽和或過飽和狀態(tài)而不斷析出，水泥顆粒表面的新生物厚度逐漸增大，使水泥漿中固體顆粒間的間距逐漸減小

3、，越來越多的顆粒相互連接形成了骨架結(jié)構(gòu)。此時，水泥漿便開始慢慢失去可塑性，表現(xiàn)為水泥的初凝。（一）硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化（一）硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化由于鋁酸三鈣水化極快，會使水泥很快凝結(jié)，為使工程使用時有足夠的操作時間，水泥中加入了適量的石膏。水泥加入石膏后，一旦鋁酸三鈣開始水化，石膏會與水化鋁酸三鈣反應(yīng)生成針狀的鈣礬石。鈣礬石很難溶解于水，可以形成一層保護(hù)膜覆蓋在水泥顆粒的表面，從而阻礙了鋁酸三鈣的水化，阻止了水泥顆粒表面水化產(chǎn)物的向外擴(kuò)散，降低了水泥的水化速度，使水泥的初凝時間得以延緩。當(dāng)摻入水泥的石膏消耗殆盡時，水泥顆粒表面的鈣礬石覆蓋層一旦被水泥水化物的積聚物所脹破，鋁酸三鈣等礦物的再

4、次快速水化得以繼續(xù)進(jìn)行，水泥顆粒間逐漸相互靠近，直至連接形成骨架。水泥漿的塑性逐漸消失，直到終凝。（一）硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化（一）硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化隨著水化產(chǎn)物的不斷增加，水泥顆粒之間的毛細(xì)孔不斷被填實(shí)，加之水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣晶體、水化鋁酸鈣晶體不斷貫穿于水化硅酸鈣等凝膠體之中，逐漸形成了具有一定強(qiáng)度的水泥石，從而進(jìn)入了硬化階段。水化產(chǎn)物的進(jìn)一步增加，水分的不斷喪失，使水泥石的強(qiáng)度不斷發(fā)展。隨著水泥水化的不斷進(jìn)行，水泥漿結(jié)構(gòu)內(nèi)部孔隙不斷被新生水化物填充和加固的過程，稱為水泥的“凝結(jié)”。隨后產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸變成堅硬的人造石水泥石，這一過程稱為水泥的“硬化”。實(shí)際上，水泥的水化過程很慢

5、，較粗水泥顆粒的內(nèi)部很難完全水化。因此，硬化后的水泥石是由晶體、膠體、未完全水化顆粒、游離水及氣孔等組成的不均質(zhì)體。（二）影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的主（二）影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的主要因素要因素 1.熟料礦物組成的影響 2.水泥細(xì)度的影響 3.拌合用水量的影響 4.養(yǎng)護(hù)濕度、溫度的影響 5.養(yǎng)護(hù)齡期的影響 6.儲存條件的影響（三）水泥凝結(jié)時間測定原理（三）水泥凝結(jié)時間測定原理水泥從加水開始到失去其流動性，即從液體狀態(tài)發(fā)展到較致密的固體狀態(tài)的過程稱為水泥的凝結(jié)過程。這個過程所需要的時間稱為凝結(jié)時間。凝結(jié)時間分初凝時間和終凝時間。初凝時間為水泥加水拌和至標(biāo)準(zhǔn)稠度的凈漿完全失去可塑性所需的時間。終凝時

6、間為水泥加水拌和至標(biāo)準(zhǔn)稠度的凈漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時間。（三）水泥凝結(jié)時間測定原理（三）水泥凝結(jié)時間測定原理 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥的凝結(jié)時間是以標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定溫度及濕度環(huán)境下用水泥凈漿凝結(jié)時間測定儀測定，以試針沉入水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿至一定深度所需的時間表示。 硅酸鹽水泥初凝不小于45min，終凝不大于390min；普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥初凝不小于45min，終凝不大于600min。二、試驗準(zhǔn)備工作二、試驗準(zhǔn)備工作1.儀器設(shè)備儀器設(shè)備 （1）水泥凈漿攪拌機(jī)： （2）標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀 （3）試模 （4）平板玻璃 （5

7、）量水器 （6）天平 （7）濕氣養(yǎng)護(hù)箱（1）水泥凈漿攪拌機(jī)（2）標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀：用試針取代試桿玻璃板試模初凝時間測定用立式試模的側(cè)視圖 （試針）終凝時間測定用反轉(zhuǎn)試模的前視圖 初凝用用試針 1（排氣孔）終凝用用試針 下部加圓形附件加圓形附件2.儀器設(shè)備準(zhǔn)備儀器設(shè)備準(zhǔn)備 調(diào)整凝結(jié)時間測定儀的試針接觸玻璃板時，指針對準(zhǔn)零點(diǎn)。3.試件的制備試件的制備 以標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量制成標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿一次裝滿試模，振動數(shù)次刮平，立即放入濕氣養(yǎng)護(hù)箱中。記錄水泥全部加入水中的時間作為凝結(jié)時間的起始時間。三、試驗過程三、試驗過程1.初凝時間的測定初凝時間的測定 試件在濕氣養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)至加水后30min時進(jìn)行第一次測定。測定時

8、，從濕氣養(yǎng)護(hù)箱中取出試模放到試針下，降低試針與水泥凈漿表面接觸。擰緊螺絲1s2s后，突然放松，試針垂直自由地沉入水泥凈降。觀察試針停止下沉或釋放試針30s時指針的讀數(shù)。2.終凝時間的測定終凝時間的測定 為了準(zhǔn)確觀測試針沉入的狀況，在終凝針上安裝了一個環(huán)形附件。在完成初凝時間測定后，立即將試模連同漿體以平移的方式從玻璃板取下，翻轉(zhuǎn)180，直徑大端向上，小端向下放在玻璃板上，再放入濕氣養(yǎng)護(hù)箱中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，臨近終凝時間時每隔15min測定一次。3.測定時應(yīng)注意測定時應(yīng)注意 在最初測定的操作時應(yīng)輕輕扶持金屬柱，使其徐徐下降，以防止試針撞彎，但結(jié)果以自由下落為準(zhǔn)； 試針沉入的位置至少要距試模內(nèi)壁10mm。

9、 臨近初凝時，每隔5min測定一次，臨近終凝時每隔15min測定一次，到達(dá)初凝或終凝時應(yīng)立即重復(fù)測一次，當(dāng)兩次結(jié)論相同時才能定為到達(dá)初凝或終凝狀態(tài)。每次測定不能讓試針落入原針孔，每次測試完畢須將試針擦凈并將試模放回濕氣養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)，整個測試過程要防止試模受振。四、試驗結(jié)果計算及處理四、試驗結(jié)果計算及處理1.初凝時間的測定初凝時間的測定 當(dāng)試針沉至距底板4mm1mm時，為水泥達(dá)到初凝狀態(tài)；由水泥全部加入水中至初凝狀態(tài)的時間為水泥的初凝時間，用“min”表示。2.終凝時間的測定終凝時間的測定 當(dāng)試針沉入試體0.5mm時，即環(huán)形附件開始不能在試體上留下痕跡時，為水泥達(dá)到終凝狀態(tài)，由水泥全部加入水中至初凝

10、狀態(tài)的時間為水泥的終凝時間，用“min”表示。五、硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程五、硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程 水化早期，大約是加水?dāng)嚢璧匠跄秊橹?，水泥顆粒表面迅速發(fā)生水化，這一階段，水泥漿既有可塑性又有流動性。 水化中期，約有30%的水泥已經(jīng)水化，以水化硅酸鈣、低硫型水化硫鋁酸鈣和鈣礬石的快速形成為特征，水泥石逐步發(fā)揮出強(qiáng)度。 水化后期，大約是1天以后直到水化結(jié)束，水泥水化反應(yīng)逐漸趨緩，水化產(chǎn)物逐漸填滿原來由水占據(jù)的空間，水泥石不斷致密，強(qiáng)度增加。 分別相當(dāng)于一般水泥在20溫度環(huán)境中水化3h、20h30h 以及更長時間 影響凝結(jié)硬化的主要因素影響凝結(jié)硬化的主要因素1、熟料礦物的組成 礦物組成比例不同

11、，對水泥性質(zhì)的影響也不同，。例如C3S含量高的水泥早期強(qiáng)度高， C2S含量高的水泥后期強(qiáng)度高。2、水泥細(xì)度 顆粒越細(xì)，凝結(jié)硬化速度越快，早期強(qiáng)度越高。過細(xì)的水泥，達(dá)到相同稠度時的用水量增加，硬化時產(chǎn)生較大的體積收縮和孔隙，致使水泥石強(qiáng)度降低。3、拌和用水量 拌合用水量越多，水泥石中毛細(xì)孔就越多，水泥強(qiáng)度越低，即水灰比越大，水泥強(qiáng)度越低。4、養(yǎng)護(hù)濕度、溫度 提高養(yǎng)護(hù)溫度，可加快水化反應(yīng)，提高水泥的早期強(qiáng)度。溫度降低，水化減慢甚至停止。另外，環(huán)境濕度大，有利于水泥強(qiáng)度的增長。5、養(yǎng)護(hù)齡期 養(yǎng)護(hù)齡期越長，水泥石越致密。6、儲存條件 水泥在潮濕的環(huán)境里，容易受潮結(jié)塊，強(qiáng)度降低；干燥環(huán)境中，因為水泥會與空氣中的二氧化碳和水發(fā)生緩慢碳化反應(yīng)，使強(qiáng)度降低。通常，水泥的儲存期不應(yīng)超過三個月。六、摻混合料的水泥的凝