水泥的物理性

水泥的物理性
水泥的物理性

水泥的物理性
1 水泥自身的物理特征主要有密度、细度和含气量.
1．1密度
水泥密度测定的要点就是测出单位重量水泥的实际体积.经典的方法是用液体排代法,测定时在恒定的温度下,用李氏瓶细胫部分容积刻度量出加入一定重量水泥时的体积.为了防止水泥水化,常用的液体就是无水煤油.这种方法投资少但测定时间一般要2个多小时,操作也比较麻烦.
最新的方法是气体排代法,该方法用分子截面积很小的氦气作为介质,通过仪器测出水泥样品的实际体积,这种方法测定时间短,更接近于真密度,而且对样品无损害.
1．2 细度
水泥细度的表述概括起来有筛余、比表面积、颗粒级配、平均粒径等几种.
1．2．1 筛余
这是水泥生产最常用的方法.1977年以前我国水泥的筛析均采用手工筛析,1977年以后采用了水筛法,1990年后又增加了负压筛析法.这在减少劳动强度改善试验环境卫生,提高工效和试验结果的准确性等方面都有长足的进步.目前在水泥生产中存在的问题就是,用80t~m方孔筛控制水泥细度已经不合适了,应在水泥生产中推广使用45μm方孔筛筛余,用45μm方孔筛控制水泥细度.但45 μm试验筛网的生产技术要求高,国内市场上这种产品很少地方有,我们曾专门请国内某筛网厂家试产45μm筛网,第一次没有成功,第二次才勉强达到了国家标准的要求.所以大家在采购45μm筛子时要注意它是否合格.我院正在制备标定45μm筛的标准粉,大家可用它来考核这种筛子.
1．2．2 比表面积
我国水泥比表面积的测定方法都采用透气法.1980年代前大多使用原苏联的T-3型透气仪,1980年代后采用勃氏透气仪.
无论是T-3型透气仪还是勃氏仪,透气法测比表面积时都是测定一定量的空气透过一定孔隙率水泥层所需的时间,然后通过计算求得比表面积值.为了使测定的时间更准确,计算更简便, 目前有人采用电子计时加电脑计算来改进勃氏仪,可使测定结果自动报出.
比表面积所代表的细度含义比筛余进了一大步,它与水泥性能的相关性比筛余更具普遍性.但透气法也存在对多孔物料和过细物料测试不准的问题,而且在与水泥物理性能相关性上也还存在不少局限.
1．2．3 颗粒组成
水泥的颗粒组成,即水泥粉中大小颗粒的含量.它给出了水泥细度的全貌.测定它的方法最早是用沉降法,即大小不同的水泥颗粒在液体中的沉降速度是不同的,因此通过测定不同时间的沉降量就可以测出不同颗粒的含量.这种方法费时而且要求操作技能高,计算也复杂,对掺混合材的水泥也测不准.1980年以后出现了激光衍射方法,它只需10分钟左右就可以测出一个样品的结果,而且不分什么品种都可以使用.近几年国内也开始生产激光粒度分析仪,不过在用的多数还是进口的.
颗粒组成虽然反映出水泥细度的全貌,但它是一组数据,测定这些数据的目的就是要建立与水泥物理性能的关系,如何表征这种关系是当前的一个课题.目前常用的是在颗粒组成中求出颗粒特征粒径和均匀性系数两个量来建立与水泥使用物理性能之间的关系.
近几年已有在线的激光颗粒分析仪在水泥生产自动控制中使用,这给水泥生产质量自动控制增加了一种可贵的手段.
1．2．4 平均粒径
平均粒径一般由比表面积或颗粒组成结果计算得到,计算的基础是把水泥的颗粒当成球体或圆面积,所以它不是真值,而且跟计算方法有关.但它易与水泥物理性能之间建立关系.
1．2．5 含气量
水泥的含气量与水泥的一些耐久性相关.我国现行的标准方法是等效采用ASTM的方法,但目前只有少数工厂使用它.
2 水泥施工性能的检测
水泥的施工性能主要有需水性、保水性、流变性、凝结时间等,水泥产品标准中一般只列凝结时间、胶砂流动度,为了测定凝结时间和安定性测定标准稠度用水量.
2．1 标准稠度用水量
水泥实际使用时绝大多数采用砂浆或砼,而且这些砂浆或砼的流动性各不相同,因此同一水泥在不同情况下使用时凝结硬化情况也不相同.为了建立水泥需水量可比标准和凝结时间的测定基准,采用了标准稠度净浆的概念.
在1977年以前我国都用维卡法测定标准稠度用水量,1977年后增加了一种用试锥代替试杆的改进后的维卡仪来测定,它大大简化了标准稠度用水量的测定工作量；2001年后又因ISO标准仍采用维卡法,我国标准中再次把维卡法作为标准法,试锥法为代用法.我认为在通常情况下仍采用试锥法为好.
大多数水泥标准稠度净浆凝结时间与工程中实际使用时的凝结时间相关性良好,因此标准中采用标准稠度净浆来测凝结时间,但也有的水泥相关性不好,如铝酸盐水泥,所以在2000年新标准中就采用标准稠度砂浆来测定凝结时间,其标准稠度用水量是标准稠度砂浆的用水量.
2．2胶砂流动度
胶砂流动度反映了水泥浆与砂子之间的摩擦力,其需水量更接近于水泥实际使用时的需水性,因此在对比水泥需水性时往往采用这种方法.但控制胶砂流动度的目的主要是为了给测定水泥其它物理性能确立一个基准,如某些需水量差别很大的水泥的强度,或不同水泥的干缩率等.测定水泥胶砂流动度的方法各国标准中都采用跳桌,不同的地方是其跳动部分的重量和落距不同.我国采用的跳桌现分为手动和电动两种,由于粗制滥造和彼此仿制,其结构和性能极须进行统一.
2．3 凝结时间
凝结时间的测定一直沿用维卡针入法,但由于测定时间长,人工操作误差大等原因希望研究出自动测定方法.国外最早用机械定时下落法,后来用电脑控制实现自动测定.我院在1980年代曾按人工手法研制出机电一体化的凝结时间自动测定仪,但因试制产品与手工测定结果不一致,未投入批量生产,最近有单位正在研制新一代的水泥凝结时间自动测定仪,预计2002年底可以面市.
3 水泥结构性能检测
水泥结构性能中的最重要性能是强度和体积稳定性及它们在各种外界环境条件下变化.主要测定项目有强度、耐磨性和膨胀率、收缩率等.
3．1 水泥强度测定
自2001年开始,我国通用水泥标准强度的测定已采用国际法(1SO 679：1989),该方法即为前述的R—C法,是由欧洲水泥协会和材料与结构实验研究机构联合会(RILEM)联合研究提出的.
我国在采用该法时对方法的所有参数进行了认真的研究,在遵从其要求的前提下,对所用仪器设备都进行了改进,使其达到使用方便,结构坚固合理、对ISO标准砂也从砂源到成品加工工艺都进行了系统的研究生产出中国ISO标准砂,只要我们使用按统一图纸认真生产的仪器,和使用真正的中国ISO标准砂,我国水泥强度测定结果,以28天抗压强度来表示与国际基准强度的误差一般在1％以内,会远低于5％的要求.
最近有人制作了强度试件成型刮平机器人来代替人工操作,这样就使强度成型可实现全过程机械化,试验结果的正确性将会进一步提高.水泥标准强度测定中,目前有二个技术问题尚未解决.一是湿气养护箱尚无标准,因此市场销售的湿气养护箱是否符合要求有待检测,二是压力试验时压力机的加荷速度.现在常用的压力机有手工操纵和全自动二种机型,手工操纵的定速盘的转速尚可检测,但全自动的没有检测方法.市售的全自动压力机也很少提供这方面的实测数据,甚至有用秒表来检测全自动压力机加荷速度的,显然这样的自动程度难以适应强度测定的需要.
对于环境条件变化时的水泥强度测定,一般将标准方法中的标准养护条件或某些参数改为环境条件,用这种条件下测得的强度与标准养护强度的比值来表达.
3．2 耐磨性
很多场合需要考虑砼表面的耐磨性,一般说来耐磨性与水泥强度有关,但仍有一些未知因素.我国有专门的耐磨性测定方法标准(JC／T421),它采用专门耐磨试验机对试件表面施加磨损力,以试件的磨损量大小来衡量水泥的耐磨性.耐磨性测定要注意试件的成型、烘干和耐磨机磨头重量与花轮片硬度及花轮片自身磨损程度等.
3．3 体积稳定性
水泥的体积稳定性是砼构筑物稳定性的基础,因此预测它们非常重要.但由于造成体积不稳定的原因不同,测定方法也须针对不同情况进行设计.常用的有安定性,自由膨胀、限制膨胀、硫酸盐膨胀、干燥收缩、碳化收缩等,安定性是硅酸盐系列水泥必测项目,其它检测项目主要用于特种水泥.我国对水泥体积稳定性的检测都有相应的标准方法,需要时可按标准进行.
4水泥其它性能的检测
除以上三个方面外,水泥还有其它一些物理性能需要检测,如彩色水泥的色度,热水泥的水化热,铝酸盐水泥的耐火度,低碱度水泥的碱度和水泥对钢筋的锈蚀等,常用的是水化热.
水化热测定通常有三种方法,即绝热法、蓄热法(直接法)、溶解热法(间接法),大多数国家使用溶解热方法作为标准方法,小部分使用直接法.溶解热方法可以测定任一龄期的水化热,而直接法只能用来测定早期(7天)水化热.直接法和溶解热法的仪器设备国内均有产品,但直接法的杜瓦瓶属特制产品,采购比较困难而消耗又比较大,是当前该方法实施的实际困难.

石头做的 遇水凝固