硅酸鹽水泥的性能分析

1、.XX工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題 目：硅酸鹽水泥的性能分析姓 名：趙華庚 系部：材料工程技術(shù)班 級： 材料工程1班學(xué) 號：2021216003 指導(dǎo)教師：尹春曉2021年11月11日. v.硅酸鹽水泥的性能分析目錄01摘要102關(guān)鍵詞103硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間104調(diào)凝外加劑205硅酸鹽水泥的強(qiáng)度406影響水泥強(qiáng)度的因素407施工條件508硅酸鹽水泥的體積變化和水化熱609硅酸鹽水泥的耐久性810總結(jié)1011致謝1112參考文獻(xiàn)12. v.硅酸鹽水泥的性能分析摘要：硅酸鹽水泥在現(xiàn)代建筑工程中主要用以配制砂漿、混凝土和生產(chǎn)水泥制品，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷開展，水泥作為大量應(yīng)用的工程材料，研究和改善其

2、性能，對于開展水泥品種、提高建筑效率、改善工程質(zhì)量都具有十分重要的意義。硅酸鹽水泥在現(xiàn)代建筑工程中主要用以配制砂漿、混凝土和生產(chǎn)水泥制品，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷開展，水泥作為大量應(yīng)用的工程材料，研究和改善其性能，對于開展水泥品種、提高建筑效率、改善工程質(zhì)量都具有十分重要的意義。硅酸鹽水泥的性能包括：物理性能，如密度細(xì)度等，建筑性能，如凝結(jié)時間、強(qiáng)度、體積變化和水化熱、耐久性等。關(guān)鍵詞：凝結(jié)時間，強(qiáng)度，水化熱，耐久性1.硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間水泥漿體的凝結(jié)時間，對于建筑工程的施工具有十分重要的意義。水泥漿體的凝結(jié)可分為初凝和終凝。初凝表示水泥漿體失去流動性和局部可塑性，開場凝結(jié)終凝那么表示水泥漿體逐漸

3、硬化，完全失去可塑性，并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、能抵抗一定的外個來壓力。從水泥加水拌合到水泥初凝所經(jīng)歷的時間稱為“初凝時間，到終凝所經(jīng)歷的時間稱為“終凝時間。根據(jù)中國水泥標(biāo)準(zhǔn)GB175-1999規(guī)定，硅酸鹽水泥初凝不得早于45min,終凝不得遲于390min。水泥凝結(jié)時間的長短決定于其凝結(jié)速度的快慢。從水泥的水化硬化過程可知，水泥加水拌合后熟料礦物開場水化，熟料中各礦物28d的水化速度大小順序?yàn)镃3AC3SC4AFC2S，并產(chǎn)生各種水化物，C3S與C2S水化生成C-S-H凝膠和Ga(OH)2, C3A與C4AF在石膏作用下，根據(jù)石膏摻量的不同可分別水化生成三硫型水化硫鋁鐵酸鈣AFt、單硫型水化硫鋁

4、鐵酸鈣AFm和C4AH13固溶體。隨著水化作用的繼續(xù)進(jìn)展，水化產(chǎn)物逐漸長大增多并初步聯(lián)接成網(wǎng)，逐漸失去流動性和可塑性而凝結(jié)。所以，但凡影響水化速度的各種因素，根本上也同樣影響水泥的凝結(jié)速度，如熟料礦物組成、水泥細(xì)度、水灰比、溫度和外加劑等。 水泥的凝結(jié)速度與熟料礦物水化有關(guān)，又與各礦物的含量有關(guān)。決定凝結(jié)速度的礦物為C3A和C3S，快凝是由C3A造成的，而正常凝結(jié)那么是受C3S的制約的。事實(shí)上，水泥的凝結(jié)速度還與礦物和水化產(chǎn)物的形態(tài)構(gòu)造有關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證明，即使化學(xué)組成和外表積完全一樣的水泥，由于煅燒制度的差異認(rèn)可是熟料構(gòu)造有所不同，凝結(jié)時間也將發(fā)上相應(yīng)的變化。與此同時，溫度的變化也會影響水泥的凝

5、結(jié)速度。溫度升高水化加快凝結(jié)時間縮短，反之凝結(jié)時間會延長?？傊?，影響水泥凝結(jié)快慢的因素是多方面的，但主要還是C3A的影響，因此在生產(chǎn)上都是摻入石膏來控制水泥的凝結(jié)時間。 假凝是指水泥的一種不正常的早期固化或過早變硬現(xiàn)象。在水泥用水拌合的幾分鐘內(nèi)，物料就顯示凝結(jié)。假凝和快凝是不同的，前者放熱量極微，而且經(jīng)劇烈攪拌后，漿體又可恢復(fù)塑性，并到達(dá)正常凝結(jié)，對強(qiáng)度并無不利影響；而快凝或閃凝往往是由于緩凝不夠所引起的，漿體已具有一定強(qiáng)度，重拌并不能使其再具塑性。 實(shí)踐說明，假凝現(xiàn)象在摻有混合材料的水泥中很少產(chǎn)生。實(shí)際生產(chǎn)時，為了防止所摻的二水石膏脫水，在水泥粉磨時常采用必要的降溫措施。還應(yīng)盡量采用無水硫酸

6、鈣含量較高的石膏，將水泥適當(dāng)存放一段時間，或者在制備混泥土?xí)r延長攪拌時間等，也可以消除假凝現(xiàn)象的產(chǎn)生。1.1調(diào)凝外加劑 除石膏外，還有許多無機(jī)鹽或有機(jī)化合物，能夠影響硅酸鹽水泥的凝結(jié)過程，它們均可作為調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的外加劑，通常有緩凝劑和促凝劑早強(qiáng)劑兩種。緩凝劑：緩凝劑是用來延長凝結(jié)時間，使新拌混泥土漿體較長時間保持塑性，以便滿足較長時間運(yùn)輸?shù)男枰?，提高施工效率的外加劑?？梢詰?yīng)用的有幾緩凝劑有：木質(zhì)素磺酸鹽、羥基羌酸及其鹽、多元醇及其衍生物、糖類及碳水化合物、按沿河氨酸等；無機(jī)緩凝材料包括：硼砂，氯化鋅，碳酸鋅、鐵、通、鋅和鎘的硫酸鹽、磷酸鹽和偏磷酸鹽等由于其緩凝作用不穩(wěn)定，因此不常使用，他們的

7、作用機(jī)理在于在水泥顆粒外表形成難溶性膜，阻礙水泥水化過程。促凝劑：促凝劑是減少水泥漿由塑性變?yōu)楣虘B(tài)所需時間的外加劑。在施工過程中，有時要求水泥漿體較快的凝結(jié)和硬化，或者要求較高的早期強(qiáng)度。在低溫氣候條件下要求加速水泥水化和硬化。這些場合需要促凝劑。 可以應(yīng)用的無極促凝劑有：銨鹽、碳酸鹽、硅酸鹽、氟硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫代硫酸鹽等或者氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化銨等。其中最常用的是氯化鈣。通常認(rèn)為，雖然絕大局部無機(jī)電解質(zhì)有促進(jìn)C3S水化的作用，但其中尤以可溶性的鹽最為有效。其主要作用是能使液相提早到達(dá)必須的Ca(OH)2過飽和度，從而加快Ca(OH)2的結(jié)晶析出，縮短誘導(dǎo)期。

8、值得注意的是，有些外加劑在摻量改變時會起相反作用，如緩凝劑，在一定摻量時緩凝，超量那么凝結(jié)加速。還有，加有緩凝劑的水泥，凝結(jié)延遲，早期強(qiáng)度的開展變慢，而后期強(qiáng)度反而有所增加；而加有促凝劑的水泥，常兼有塊硬早強(qiáng)的特性，但最終強(qiáng)度卻又會低于正常硬化下的強(qiáng)度。為了克制對后期物理性質(zhì)的不利影響，往往采用無機(jī)鹽與有機(jī)外表活性劑或聚合物電解質(zhì)組成的復(fù)合外加劑。2.硅酸鹽水泥的強(qiáng)度水泥的強(qiáng)度是評價水泥質(zhì)量的重要指標(biāo)，是劃分強(qiáng)度等級的依據(jù)。通常按齡期將28d以前的強(qiáng)度稱為早期強(qiáng)度；28d及以后的強(qiáng)度稱為后期強(qiáng)度。水泥強(qiáng)度及其開展與很多因素有關(guān)，如熟料的礦物組成、水泥細(xì)度、水灰比、養(yǎng)護(hù)溫度、石膏摻量以及外加劑等

9、。有關(guān)硬化水泥強(qiáng)度的產(chǎn)生，存在這不同的說法。一種說法認(rèn)為，水泥加水拌合后熟料礦物迅速水化，隨著水化的進(jìn)一步進(jìn)展，水化產(chǎn)物數(shù)量不斷增加，晶體尺寸不斷長大，從而使硬化漿體構(gòu)造更為致密，強(qiáng)度逐漸提高。另一種看法認(rèn)為，硬化水泥漿體強(qiáng)度的產(chǎn)生，是由于水化產(chǎn)物尤其是C-S-H凝膠素具有的巨大外表能，導(dǎo)致克里產(chǎn)生X德華力或化學(xué)鍵力，吸引其他離子形成空間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，從而具有強(qiáng)度。2.1影響水泥強(qiáng)度的因素影響水泥強(qiáng)度的因素非常復(fù)雜，而且涉及很廣，有些機(jī)理目前還缺乏確切的結(jié)論，仍有待進(jìn)一步研究。在硅酸鹽水泥熟料中，四種主要礦物C3S、C2S、C3A、C4AF每一種都已單獨(dú)的相存在，并在水化反響中顯示各自不同的特性。

10、因此，礦物組成及其相對含量對水泥的水化速度、水化物的形態(tài)和尺寸有決定性影響，對水泥強(qiáng)度的形成和開展有著至關(guān)重要的作用?？梢哉f，礦物組成是是水泥中期強(qiáng)度、強(qiáng)度增長速度和后期強(qiáng)度上下最為重要的影響因素。作為調(diào)凝集參加的石膏，也能改變水泥的強(qiáng)度。石膏對強(qiáng)度的影響受細(xì)度、C3A含量和堿含量等因素控制當(dāng)參加適量的石膏時，有利于提高水泥的強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度，但石膏參加量過多時，那么會使水泥產(chǎn)生體積膨脹而使強(qiáng)度降低。應(yīng)該注意的是，水泥的強(qiáng)度并非是幾種礦物強(qiáng)度的簡單加和，還與各種礦物之間的比例、煅燒條件、構(gòu)造形態(tài)、微量元素存在著一定的關(guān)聯(lián)。因此，必須把各種影響因素綜合考慮，否那么將直接影響水泥的強(qiáng)度。水泥細(xì)

11、度對強(qiáng)度和強(qiáng)度增長速度也有著十分重要的影響。水泥越細(xì)，顆粒分布X圍越窄越均勻，其水化速度越快，而且水化更為完全，水泥的強(qiáng)度尤其是早期強(qiáng)度越高。適當(dāng)增大水泥細(xì)度，還能改善漿體泌水性、和易性和黏結(jié)力等。而且顆粒水泥只能在外表水化，未水化局部只起填充作用。不同細(xì)度的水泥水化活性不同，但是水泥越細(xì)標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量越大，增大了硬化漿體構(gòu)造的孔隙率，從而引起強(qiáng)度下降。因此，水泥細(xì)度只有在一定X圍內(nèi)強(qiáng)度才能最高。2.2施工條件水泥石構(gòu)造的強(qiáng)度預(yù)期施工過程密切相關(guān)在施工過程中，水灰比、顆粒級配、攪拌振搗的程度、養(yǎng)護(hù)溫度及是否采用外加劑等對強(qiáng)度都有很大影響。水灰比及密實(shí)程度：水泥的水化越高，單位體積內(nèi)水化產(chǎn)物就越

12、多，水泥漿體內(nèi)毛細(xì)孔被水化產(chǎn)物填充的程度就高，水泥漿體的密實(shí)程度也就高些。事實(shí)上，水灰比是孔隙率的一個量度，在水泥組成和細(xì)度一樣的情況下，水灰比與強(qiáng)度之間的關(guān)系，和孔隙率與強(qiáng)度之間的關(guān)系相類似養(yǎng)護(hù)溫度：在水泥水化過程中，提高養(yǎng)護(hù)溫度即水化的溫度，可以使早期強(qiáng)度得到較快開展，但后期強(qiáng)度特別是抗折強(qiáng)度反而會降低。應(yīng)該注意的是，在提高養(yǎng)護(hù)溫度的同時，必須使?jié){體保持濕潤，否那么水化將可能停頓。為防止強(qiáng)度下降，一般在漿體蒸壓時摻假適量硅質(zhì)材料，如細(xì)石英砂或粉煤灰等。外加劑：在現(xiàn)代建筑工程中，幾乎絕大局部混凝土及其制品中都采用外加劑。根據(jù)需要采用適當(dāng)?shù)耐饧觿λ嗍瘶?gòu)造的強(qiáng)度也會有一定的影響。如采用摻入量

13、適當(dāng)品種與摻量的減水劑，可使水灰比大幅度減小到0.25，穩(wěn)定的促進(jìn)強(qiáng)度的增長；采用早強(qiáng)劑可大幅度調(diào)高早期強(qiáng)度；而采用另外一些外加劑如引氣劑、膨脹劑、速凝劑等那么會引起后期強(qiáng)度的降低，固在使用時應(yīng)嚴(yán)格控制其摻加量。3.硅酸鹽水泥的體積變化和水化熱化學(xué)縮寫：水泥在水化硬化過程中，無水的熟料礦物轉(zhuǎn)變?yōu)樗a(chǎn)物，固相體積大大增加，而水泥漿體的體積卻在不斷縮小，由于這種減縮是化學(xué)反響所致，故稱化學(xué)減縮。水泥水化后固相體積總是大大增加，即填充原來體系中水所占的部位，使硬化漿體變得更加致密，因而導(dǎo)致整個體系產(chǎn)生體積減縮現(xiàn)象當(dāng)硬化過程在空氣中進(jìn)展時，會引起外表體積收縮，同時在體系內(nèi)產(chǎn)生氣孔。由于化學(xué)減縮是水泥

14、水化反映的結(jié)果，所以可以利用化學(xué)減縮來間接說明水泥的水花速度和水化程度。在一定齡期內(nèi)化學(xué)減縮越大，說明水化速度越大，水化程度越高。同時化學(xué)減縮作用帶來的孔隙數(shù)量也是相當(dāng)大的。不過，隨著水化作用的進(jìn)展，化學(xué)減縮雖在相應(yīng)增加，但固相體積的大幅度增長，填充了大局部孔隙，總孔隙率還是在不斷減少的。濕脹干縮：硬化水泥漿體的體積隨其含水量而變化。漿體構(gòu)造含水量增加時，期中凝膠粒子由于分子吸附作用而分開，導(dǎo)致體積膨脹；如果含水量減少那么會使體積收縮。濕脹和干縮大局部是可逆的。枯燥與失水有關(guān)，但二者沒有線性關(guān)系。關(guān)于枯燥引起收縮確實(shí)切原因，目前尚有不同看法，一般認(rèn)為與毛細(xì)孔X力、外表X力、拆散壓力及層間水的變

15、化等因素有關(guān)。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)適當(dāng)降低水灰比，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以減少干縮。碳化收縮：在一定的相對濕度下，硬化水泥漿體中的水化產(chǎn)物會與空氣中的二氧化碳反響造成硬化漿體的體積減少，出現(xiàn)不可逆的收縮現(xiàn)象稱為碳化收縮。通常在大氣中，實(shí)際的碳化速度很慢，而且僅限于外表進(jìn)展，大約在1年后才會在硬化水泥漿體外表產(chǎn)生微裂縫，只影響其外觀質(zhì)量，對強(qiáng)度并沒有不利影響。綜上所述，引起硬化水泥漿體體積變化的因素是多方面的。在生產(chǎn)應(yīng)用中，不管是膨脹還是收縮，最重要的是體積變化的均勻性，如果水泥形成的固相發(fā)生局部的不均勻膨脹，那么會引起硬化漿體構(gòu)造破壞，造成安定性不良但如控制得當(dāng)，所增加的固相體積恰能使水泥漿體產(chǎn)生均勻的膨脹

16、，反而有利于水泥石構(gòu)造變得更加致密，提高其強(qiáng)度，相應(yīng)改善抗凍、抗?jié)B等性能；甚至還可以利用其作為膨脹組分，稱為配置各種膨脹水泥的根底。水化熱：水泥的水化熱是由各種熟料礦物與水作用時產(chǎn)生的，在冬季施工中，水化放熱能提高水泥漿體的溫度，有利于水泥正常凝結(jié)，不致因環(huán)境溫度過低而使水化太慢，影響施工進(jìn)度。但在大體積混凝土工程中，水化放出的熱量聚集在混凝土內(nèi)部不易散失，使其內(nèi)部溫度升高，導(dǎo)致混凝土構(gòu)造內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生應(yīng)力，致使混凝土構(gòu)造不均勻膨脹而產(chǎn)生裂縫，給工程帶來嚴(yán)重的危害。所以，水化熱是大體積混凝土工程一個重要的使用性能，如何降低水化熱，是提高大體積混凝土質(zhì)量的重要舉措之一。水泥水化放熱的時間很長

17、，但大局部熱量是在3d以內(nèi)，特別是在水泥漿發(fā)生凝結(jié)、硬化的初期放出。由此可知調(diào)整熟料礦物組成是配置地?zé)崴嗟母敬胧?.硅酸鹽水泥的耐久性硅酸鹽水泥硬化后，在通常的適用條件下一般可以有較好的耐久性。影響耐久性的因素雖然很多，但抗?jié)B性、抗凍性以及對環(huán)境介質(zhì)的抗蝕性事衡量硅酸鹽水泥耐久性的三個主要方面：抗?jié)B性：因?yàn)榻^大多數(shù)的有害流動水、溶液、氣體等介質(zhì)，無不是從水泥漿體或混凝土中德孔隙滲入的，而抗?jié)B性就是抵抗各種有害介質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部的能力，所以提高抗?jié)B性是改善耐久性的一個有效途徑。另外，水泥構(gòu)建筑物以及儲油罐、壓力管、蓄水塔等工程對抗?jié)B性更有一定的使用要求。值得注意的是，在實(shí)驗(yàn)室條件下雖然能夠制得抗

18、滲性很好的硬化漿體，但實(shí)際使用的砂漿、混凝土，其滲透系數(shù)要大得多。這是因?yàn)樯?、石等集料界面上存在著過渡的多孔區(qū)。集料越粗影響越大。如果漿體先經(jīng)枯燥后受濕，滲透系數(shù)要增加。特別是集料界面上的開裂對混凝土的影響更為明顯。所以，混凝土的抗?jié)B性仍然是一個值得重視的問題?？箖鲂裕嚎箖鲂砸彩怯不酀{體的一項(xiàng)重要使用性能。硅酸鹽水泥在寒冷的地區(qū)使用時，其耐久性主要取決于抵抗凍融循環(huán)的能力。硬化水泥漿體中水的存在形式有：化合水、吸附水、自由水三種，其中化合水不會結(jié)冰，吸附水只能在極低溫度下如-78下才能結(jié)冰，只有自由水才會結(jié)冰但就一般混凝土而言在-30時毛細(xì)孔誰就能完全結(jié)冰所以在寒冷地區(qū)，混凝土常會受凍而開

19、裂另外，在地溫下施工時，采用適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)保溫措施，防止過早受凍，或在混凝土中摻加引氣劑，使水泥石內(nèi)形成大量分散極細(xì)的氣孔，也是提高抗凍性的重要途徑。環(huán)境介質(zhì)的侵蝕：硬化的水泥漿體與環(huán)境接觸時，通常會受到環(huán)境介質(zhì)的影響。對于水泥耐久性有害的環(huán)境介質(zhì)主要有淡水、酸和酸性水、硫酸鹽溶液和堿溶液等。在環(huán)境介質(zhì)的侵蝕作用下，硬化的水泥石構(gòu)造會會發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，降低溫度，甚至匱竭破壞。淡水侵蝕又稱溶出寢室，它是指硬化水泥漿體受淡水侵析時，其組成逐漸被水溶解并在水流動時被帶走，最終導(dǎo)致水泥石構(gòu)造破壞的現(xiàn)象；酸和酸性水侵蝕又稱榮析和化學(xué)溶解雙重侵蝕，這是指硬化水泥漿體與酸性溶液接觸時其化學(xué)組分就會直接溶惜或與酸發(fā)生化學(xué)反響形成易容物質(zhì)被水帶走，從而導(dǎo)致構(gòu)造破會的現(xiàn)象；硫酸鹽侵蝕又稱膨脹侵蝕，它是指介質(zhì)溶液中的硫酸鹽與水泥石組分反響形成鈣礬石而產(chǎn)生結(jié)晶壓力，造成膨脹開裂，破壞硬化漿體構(gòu)造的現(xiàn)象。耐久性的改善途徑：由上述討論可知，影響水泥混凝土耐久性的因素有很所方面。為了提高混凝土的耐久性，在使用水泥是，首先要考慮使用的環(huán)境條件，采用適當(dāng)組成的水泥，量材為用，從根本上提高混凝土的耐久性；配置混凝土?xí)r，要精心設(shè)計，采取合理的配比，盡量降低水灰比，并考慮適宜的施工方案，加強(qiáng)攪拌、振搗、養(yǎng)護(hù)等，提高混凝土