如何調(diào)節(jié)水泥的水化熱水化速率和凝結(jié)時(shí)間?

一、如何調(diào)節(jié)水泥的水化熱水泥的水化熱是由各熟料礦物水化作用所產(chǎn)生的。對(duì)冬季施工而言，水化放熱可提高漿體溫度，以保持水泥的正常凝結(jié)硬化，但對(duì)于大型基礎(chǔ)和堤壩等大體積工程，由于內(nèi)部熱量不容易散失而使混凝土溫度升高20～40℃，與其表面的溫差過(guò)大，產(chǎn)生溫度應(yīng)力而導(dǎo)致裂縫。水泥水化放熱的周期很長(zhǎng)，但大部分熱量是在3d以內(nèi)放出。影響水化熱的因素很多，凡能加速水泥水化的各種因素，均能相應(yīng)提高放熱速率。水化熱的大小與放熱速率首先決定于熟料的礦物組成，一般規(guī)律為：C3A的水化熱和放熱速率最大；C3S和C4AF次之；C2S的水化熱最小，放熱速率也最慢。欲降低水泥的水化熱，應(yīng)降低熟料中C3A和C3S的含量，適當(dāng)提高熟料中C4AF和C2S的含量。在水泥中摻入礦渣、粉煤灰等混合材，也可顯著降低水泥的水化熱。二、如何調(diào)節(jié)水泥的水化速率和凝結(jié)時(shí)間水化速率是指單位時(shí)間內(nèi)水泥的水化程度或水化深度。水化程度是指一定時(shí)間內(nèi)已水化的水泥量與完全水化量的值。凝結(jié)與硬化是同一過(guò)程中的不同階段。凝結(jié)標(biāo)志著水泥漿體失去流動(dòng)性而具有一定的塑性強(qiáng)度；硬化則表示水泥漿體固化后所建立的結(jié)構(gòu)，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。水泥凝結(jié)過(guò)程分為初凝和終凝兩個(gè)階段，以表示凝結(jié)過(guò)程的進(jìn)展，國(guó)家規(guī)定用維卡儀測(cè)定初凝和終凝時(shí)間。影響水泥水化速率的因素很多，主要有以下幾種：⑴熟料礦物組成熟料中四種主要礦物的水化速率順序?yàn)镃3A＞C3S＞C4AF＞C2S。⑵水灰比水灰比大，則水泥顆粒能高度分散，水與水泥的接觸面積大，因此水化速率快。另外，水灰比大，使水化產(chǎn)物有足夠的擴(kuò)散空間，有利于水泥顆粒繼續(xù)與水接觸而起反應(yīng)。但水灰比大使水泥凝結(jié)慢，強(qiáng)度下降。⑶細(xì)度水泥細(xì)度細(xì)，與水接觸面積多，水化快；另外，細(xì)度細(xì)，水泥晶格扭曲、缺陷多，也有利于水化。一般認(rèn)為，水泥顆粒粉磨至粒徑小于40μm，水化活性較高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)較合理。細(xì)度過(guò)細(xì)，往往使早期水化反應(yīng)和強(qiáng)度提高，但對(duì)后期強(qiáng)度沒(méi)有多在益處。⑷養(yǎng)護(hù)溫度水泥水化反應(yīng)也遵循一般的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，溫度提高，水化加快，特別是對(duì)水泥早期水化速率影響更大，但水化程度的差別到后期逐漸趨小。⑸外加劑常用的外加劑有促凝劑、促硬劑及延緩劑等。絕大多數(shù)無(wú)機(jī)電解質(zhì)都有促進(jìn)水泥水化作用。使用歷史最早的是CaCl2，主要是增加Ca2+濃度，加快Ca(OH)2的結(jié)晶，縮短誘導(dǎo)期。大多數(shù)有機(jī)外加劑對(duì)水化有延緩作用，最常使用的是各種木質(zhì)素黃酸鹽。凡能影響水化速度的因素，基本上也都同樣影響水泥的凝結(jié)時(shí)間。一般水泥熟料磨成細(xì)粉，與水相遇就會(huì)在瞬間很快凝結(jié)（熟料的鋁酸三鈣含量相當(dāng)?shù)蜁r(shí)除外，如C3A＜2%或熟料迅速冷卻而極少析出C3A晶體），使施工無(wú)法進(jìn)行。加入適量石膏不僅可調(diào)節(jié)其凝結(jié)時(shí)間，以利于施工，同時(shí)還可以改善水泥的一系列性能，如提高水泥的強(qiáng)度，改善水泥的耐蝕性、抗凍性、抗?jié)B性，降低干縮變形等。但石膏對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響，并不與摻量成正比，而是突變的，當(dāng)摻量超過(guò)一定數(shù)量時(shí)，略有增加就會(huì)使凝結(jié)時(shí)間變化很大。石膏摻量太少，起不到緩凝的作用；但摻量太多，會(huì)在水泥水泥化后期繼續(xù)形成鈣礬石，將使初期硬化的漿體產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，削弱強(qiáng)度，發(fā)展嚴(yán)重的還會(huì)造成安定性不良的后果。為此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限制了出廠水泥中石膏的摻入量，其根據(jù)是使水泥的各種性能不會(huì)惡化的最大允許含量。在實(shí)際生產(chǎn)中，通常用同一熟料摻各種百分比的石膏(SO3＝1%～4%)，分別磨到一定細(xì)度，然后進(jìn)行凝結(jié)時(shí)間、不同齡期的強(qiáng)度等性能試驗(yàn)，用