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止于至善

有混凝土的地方,就会有我

 
 
 

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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学校外硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员,中国土木工程学会混凝土耐久性专业委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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水泥 常见问题解答(2)  

2016-08-10 06:22:52|  分类: 混凝土理论知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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6.硅酸盐水泥的水化速度有何特点?硬化后的水泥浆体由哪些成分组成?

答:硅酸盐水泥的水化速度表现为早期快后期慢,特别是最初的37d内,水泥的水化速度最快,所以硅酸盐水泥的早期强度发展最快。

硬化后的水泥浆体称为水泥石,主要是由凝胶体(胶体与晶体)、未水化的水泥熟料颗粒、毛细孔及游离水分等组成。

7.根据标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB1751999)规定,对硅酸盐水泥的技术性质有哪些要求?

答:根据标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB1751999)规定,对硅酸盐水泥的技术性质要求有:

1)密度与堆积密度

硅酸盐水泥的密度与其矿物组成、储存时间和条件以及熟料的煅烧程度有关。在进行混凝土配合比计算时通常采用3.10g/cm3

硅酸盐水泥的堆积密度,除与矿物组成及细度有关外,主要取决于存放时的紧密程度。计算时通常采用1300 kg/m3

2)细度

水泥细度是指水泥颗粒粗细的程度。通常水泥越细,凝结硬化速度越快,强度(特别是早期强度)越高,收缩也增大。但水泥越细,越易吸收空气中水分而受潮形成絮团,反而会使水泥活性降低。此外,提高水泥的细度要增加粉磨时的能耗,降低粉磨设备的生产率,增加成本。

3)标准稠度用水量

水泥标准稠度用水量是指水泥净浆达到标准稠度时所需要的水量。通常用水与水泥质量的比(百分数)来表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在21%28%之间。水泥的标准稠度用水量主要与水泥的细度及其矿物成分有关。

4)凝结时间

水泥从加水开始到失去流动性,即从可塑状态发展到固体状态所需要的时间称为凝结时间。凝结时间又分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是指从水泥加水拌和时起到水泥浆开始失去塑性所需要的时间;终凝时间是指从水泥加水拌合时起到水泥浆完全失去可塑性,并开始具有强度的时间。

水泥凝结时间的测定是以标准稠度的水泥净浆,在规定的温度、湿度条件下,用凝结测定仪来测定。

5)体积安定性

水泥凝结硬化过程中,体积变化是否均匀适当的性质称为水泥体积安定性。水泥体积安定性不良,一般是由于熟料中所含游离氧化钙、游离氧化镁过多或掺入的石膏过多等原因造成的。

6)强度

泥强度一般是指水泥胶砂试件单位面积上所能承受的最大外力。根据外力作用形式的不同,把水泥强度分为抗压强度、抗折强度、抗拉强度等,这些强度之间既有内 在联系又有很大区别。水泥的抗压强度较高,一般是抗拉强度的1020倍,实际建筑结构中主要是利用水泥的抗压强度较高的特点。

硅酸盐水泥的强度主要取决于4种熟料矿物的比例和水泥的细度,此外还与试验方法、试验条件、养护龄期有关。

7)水化热

水泥在水化过程中放出的热量,亦称为水泥的水化热。水泥放热量大小及速度与水泥熟料的矿物组成和细度有关。

硅酸盐水泥水化热很大,冬期施工时,水化热有利于水泥的正常凝结、硬化。但对于大体积混凝土工程,如大型基础、大坝、桥墩等,水化热是有害因素,可使大体积混凝土产生开裂。因此,大体积混凝土中一般要严格控制水泥的水化热。

8)不溶物和烧失量

不溶物是指水泥经酸和碱处理后,不能被溶解的残余物。它是水泥中非活性组分的反映,主要由生料、混合料和石膏中的杂质产生。

烧失量是指水泥经高温灼烧处理后的质量损失率。它主要由水泥中未煅烧组分产生,如未烧透的生料、石膏带入的杂质、掺合料及存放过程中的风化等。当样品在高温下灼烧时,会发生氧化、还原、分解及化合等一系列反应并放出气体。

凡不溶物和烧失量任一项不符合标准规定的水泥均为不合格品水泥。

9)碱含量。

硅酸盐水泥中除主要矿物成分以外,还含有少量其它化学成分,如钠和钾的氧化物─碱。碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示。当用于混凝土中的水泥其碱含量过高,骨料又具有一定的活性时,会在潮湿环境或有水环境中发生有害的碱集料反应。

 

8.常见的水泥石腐蚀有哪几种情况,腐蚀原因(损害机理)如何?

答:常见的水泥石腐蚀有:软水侵蚀(溶出性侵蚀)、酸类侵蚀(溶解性侵蚀)、盐类腐蚀、强碱腐蚀等。除上述四种侵蚀类型外,对水泥石有腐蚀作用的还有糖类、酒精、脂肪、氨盐和含环烷酸的石油产品等。

1)软水侵蚀(溶出性侵蚀)

软水是不含或仅含少量钙、镁等可溶性盐的水。雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水以及含重碳酸盐甚少的河水与湖水均属软水。软水能使水泥水化产物中的Ca(OH)2溶解,并促使水泥石中其他水化产物发生分解,强度下降。故软水侵蚀称为“溶出性侵蚀”。

种水化产物与水作用时,因为Ca(OH)2溶解度最大,所以首先被溶出。在水量不多或无水压的情况下,由于周围的水迅速被溶出的Ca(OH)2所饱和,溶 出作用很快即中止,破坏仅发生于水泥石的表面部位,危害不大。但在大量水或流动水中,Ca(OH)2会不断溶出,特别是当水泥石渗透性较大而又受压力水作 用时,水不仅能渗入内部,而且还能产生渗透作用,将Ca(OH)2溶解并渗滤出来,因此不仅减小了水泥石的密实度,影响其强度,而且由于液相中 Ca(OH)2的浓度降低,还会破坏原来水化物间的平衡碱度,而引起其他水化产物如水化硅酸钙、水化铝酸钙的溶解或分解。最后变成一些无胶凝能力的硅酸凝 胶、氢氧化铝、氢氧化铁等,水泥石结构彻底遭受破坏。

软水腐蚀的轻重程度与水泥石所承受的水压及与水中有无其他离子存在等因素有关。当水泥石结构承受水压时,受穿流水作用,水压越大,水泥石透水性越大,腐蚀越严重;水泥中含有少量的SO42-Cl-Na+K+等离子时,能提高氢氧化钙的溶解度,使溶出性腐蚀加重。

溶出性侵蚀的速度还与环境水中重碳酸盐的含量有很大关系。

2)酸类侵蚀(溶解性侵蚀)       

硅酸盐水泥水化产物呈碱性,其中含有较多的Ca(OH)2,当遇到酸类或酸性水时则会发生中和反应,生成比Ca(OH)2溶解度大的盐类,导致水泥石受损破坏。

碳酸的侵蚀:这种反应长期进行会导致水泥石结构疏松,密度下降,强度降低。另外水泥石中Ca(OH)2浓度的降低又会导致其他水化产物的分解。进一步加剧了水泥石的腐蚀。

般酸的腐蚀:各种酸类都会对水泥石造成不同程度的损害。其损害机理是酸类与水泥石中的Ca(OH)2发生化学反应,生成物或者易溶于水,或者体积膨胀导致 水泥石中产生内应力而引起水泥石破坏。无机酸中的盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸和有机酸中的醋酸、蚁酸、乳酸的腐蚀作用尤为严重。

3)盐类腐蚀

1)硫酸盐及氯盐腐蚀(膨胀型腐蚀)

一些湖水、海水、沼泽水、地下水以及某些工业污水中常含有钠、钾、铵等的硫酸盐,它们会先与硬化的水泥石结构中的氢氧化钙起置换反应,生成硫酸钙。硫酸钙 再与水泥石中的水化硫铝酸钙起反应,生成高硫型水化硫铝酸钙,高硫型水化硫铝酸钙含有大量结晶水,其体积较原体积膨胀2.22,产生巨大的膨胀应力, 此对水泥石的破坏很大,高硫型水化硫铝酸钙呈针状晶体,俗称“水泥杆菌”。

当水中硫酸盐浓度较高时,硫酸钙会在孔隙中直接结晶成二水石膏,造成膨胀压力,引起水泥石的破坏。

2)镁盐的的腐蚀(双重腐蚀)

在海水及地下水中,常含有大量的镁盐,主要是硫酸镁和氯化镁。它们与水泥石中的氢氧化钙起置换作用,生成的氢氧化镁松软无胶凝能力,氯化钙易溶于水,二水石膏则引起硫酸盐的破坏。由此可见镁盐腐蚀属于双重腐蚀,镁盐对水泥石的破坏特别严重。

4)强碱腐蚀

酸盐水泥水化产物呈碱性,一般碱类溶液浓度不大时不会对水泥石造成明显损害。但铝酸盐(C3A)含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱(如NaOH)会发生反应, 生成的铝酸钠溶于水。当水泥石被氢氧化钠浸透后又在空气中干燥,则溶于水的铝酸钠会与空气中的CO2反应生成碳酸钠。由于水分失去,碳酸钠在水泥石毛细管 中结晶膨胀,引起水泥石疏松、开裂。

 

9.影响水泥石腐蚀的因素有哪些?

答:引起水泥石腐蚀的外部因素是侵蚀介质。

引起水 泥石腐蚀的内在因素:一是水泥石中含有易引起腐蚀的组分,即Ca(OH)2和水化铝酸钙(3CaO?Al2O3?6H2O);二是水泥石不密实。水泥水化 反应时理论需水量仅为水泥质量的23%,而实际应用时拌合用水量多为40%70%,多余水分会形成毛细管和孔隙存在于水泥石中,侵蚀性介质不仅在水泥石 表面起作用,而且易于通过毛细管和孔隙进入水泥石内部引起严重破坏。

掺混合材料的水泥水化反应生成物中Ca(OH)2明显减少,其耐侵蚀性比硅酸盐水泥明显改善。

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