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1、道路工程第五章水泥与水泥混凝土第一二节知识点第一节 水泥的技术性质和技术要求1.1水泥概述1. 水泥是土木工程中应用最广的无机胶凝材料。2. 水泥是一种人造水硬性胶凝材料。3. 水泥技术经过多年的发展，已形成众多品种。从组成上看有硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥及无熟料（少熟料）水泥等；从用途和性能上又可分为通用水泥和专用水泥等。4. 路桥工程中涉及的水泥品种主要是通用型硅酸盐类水泥。六个品种：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。5. 生产水泥的原材料主要是石灰质原料（如石灰石、白云石等）和黏土质原料（如黏性土、黄土等），前者为水泥提供所需
2、的氧化钙（CaO），而后者为水泥提供所需的二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）以及氧化铁（Fe2O3）等成分，必要时添加一些诸如铁矿石之类的校准材料。6. 在水泥熟料中加入石膏是用来调节水泥的凝结速度，使水泥水化反应速度的快慢适应实际应用的需要。7. 石膏是水泥组成中必不可缺少的缓凝剂。但过量的石膏会在水泥水化过程中产生不良影响，造成体积不安定现象。8. 水泥熟料中或多或少要掺入一些混合材料，这些外加混合材料所引起的做义工是在增加水泥产量、降低生产成本的同时，改善水泥的品质。9. 掺入的混合材料，大致分为活性和非活性两类。10. 活性指某些材料具有水化胶凝能力的性质，具有活性的混合材料在
3、一定条件下课与水发生反应，产生水化凝结并硬化的产物。这类混合材料具有粒化高炉矿渣、火山灰质材料、粉煤灰等。11. 非活性混合材料不具备与水反应生成凝胶物的能力，所起的作用主要是提高产量、降低水化热。这类混合料主要有石英砂、石灰石、黏土等。12. 水泥中的主要矿物成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙，这些矿物成分的性能和数量，直接决定了水泥的特点。1.2水泥技术性质1. 物理性质包括细度、标准稠度、凝结时间、安定性等。2. 细度的大小反映了水泥颗粒粗细程度或水泥的分散程度，它对水泥的水化程度、水泥的需水量、和易性、放热速率和强度的形成都有一定的影响。水泥细度测定的方法之一是筛分法，它以
4、80m或45m标准筛上存留量的多表示水泥细度，该方法现多采用负压筛法。3. 水泥标准稠度是指标准试杆在沉入水泥净浆时，经受水泥浆阻力达到规定贯入深度所具有的的水和水泥用量百分率。水泥标准稠度测定方法有标准维卡仪法（试杆法）和代用维卡仪法（试锥法）两种方式。4. 标准法是让标准试杆沉入水泥净浆，当试杆沉入的距离正好离底板61，此时水泥浆的稠度就是水泥浆标准稠度，该状态下的拌和用水量为该品种水泥标准稠度用水量。5. 代用法是当稠度仪的试锥贯入水泥浆深度正好为301时，对应的水泥浆稠度为标准稠度，此时的拌和水量即为该水泥的标准稠度用水量。6. 水和水泥混合组成的水泥浆，从最初的可塑状态到逐渐失去可塑
5、性，要经历一定的时间，水泥的凝结时间就是这种过程时间长短的一种定量表示方法。它以标准试针沉入标准稠度水泥净浆达到规定深度所需的时间来表示，并分为初凝时间和终凝时间两个时间段。7. 初凝时间是指从水泥全部加入水中的时刻计时，到水泥浆开始失去塑性状态所需的时间周期。8. 终凝时间是指从水泥全部加入水中开始计时，到完全失去塑性所需的时间周期。9. 初凝时间太短，不利于整个混凝土施工工序的正常进行；但终凝时间过长，又不利于混凝土结构的形成、模具的周转，以及影响到养护周期时间的长短等。10. 安定性是一项表示水泥浆体硬化后是否发生不均匀性体积变化的指标。11. 水泥安定性不良是由水泥中存在某些有害成分造
6、成的，如掺加石膏时带入的三氧化硫（SO3）、水泥煅烧时残存的游离氧化镁（MgO）或游离氧化钙（CaO）等。12. 体积安定性的检测方法采用雷氏夹法（标准法）和试饼法（代用法）。两种方法的基本原理都是在沸煮条件下，加速有害成分产生消极作用的程度，通过观察和检测，判断这些有害物是否会引起安定性不良。当两种方法检测结果不一致时，以雷氏夹法为准。13. 水泥的力学性质，主要指水泥的强度指标。水泥墙强度，包括抗折和抗压两个方面。强度的高低除了与水泥自身熟料矿物组成和细度有关外，还与水和水泥混合比例的多少、试件制作方法、养护条件以及龄期等因素密切相关。14. 化学性质：有害成分水泥中有害成分包括游离氧化镁
7、、三氧化硫和碱含量。当这些成分含量过高时，会对水泥造成诸如体积安定性不良、碱集料反应等不利影响；不溶物所谓不溶物指熟料中不能被浓酸溶解的物质；烧失量指水泥在950高温下产生的质量损失；氯离子水泥中氯离子主要来自于原材料或为保证生产工艺要求加入的外加剂。氯离子的存在，会对混凝土的钢筋造成严重的锈蚀；碱含量水泥属于偏碱性材料，碱性成分是保证硅酸盐水泥水化、凝结和硬化的重要条件。1.3通用硅酸盐水泥技术要求1. 凝结时间硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于390min。其他类型水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min。2. 细度硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度采用比表面
8、积表示，要求不小于300/kg；其他类型水泥采用筛余量表示，要求80m方孔筛余量不大于10%或45m方孔筛不大于30%。第二节 水泥试验检测1.1水泥细度试验1. 通过水泥颗粒粗细程度的测定，作为评定水泥品质的物理指标之一。2. 试验方法一：负压筛法实验仪器：负压筛析仪（能够产生4000-6000pa的负压）、试验用负压标准筛（孔径为80m或45m的方孔筛，并配有透明筛盖）、天平（感量不大于0.05g）。3. 试验方法二：水筛法仪器设备：专用水筛（孔径为0.080mm的方孔筛）、水筛架、喷头、天平（感量小于0.05g）、烘箱（能控温1055）。4. 试验方法三：比表面积法（勃士法）5. 仪器设
9、备：透气仪（由透气圆筒、U形玻璃管压力计、抽气装置组成）、透气圆筒、捣器、U形压力计、抽气装置、基准样品、天平（感量0.001g）、其他（带塞100ml试样瓶、滤纸、秒表、烘箱、干燥箱和毛刷等）6. 标准样品以及专用滤纸可在一些权威机构购得，如中国水泥质量监督检验中心。7. 待测水泥样品的密度，应提前采用李氏比重瓶法测得。8. 不同温度下空气黏度可在比表面积仪说明书中查得。1.2水泥标准稠度用水量的测定1. 实验目的：水泥浆对标准试杆或试锥的沉入具有一定的阻力，通过针对不同用水量水泥净浆的穿透性试验，以确定水泥净浆达到标准稠度所需的水量，以此作为水泥凝结时间和安定性两项物理指标测定时所需的水泥
10、浆材料。2. 试验用仪器设备：维卡仪、标准试杆、标准试锥、盛装水泥净浆的圆台形试模、水泥浆搅拌机、天平（量程100g，感量1g）、量水器（最小刻度为0.5ml）。3. 现行国标及行标针对水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性等试验操作时，都存在标准方法和代用法共存现象，实际操纵时应首选标准法。4. 采用固定用水量法不适宜试锥下沉深度小于13mm时的水泥。5. 试模放置在玻璃板上的时候，事先在玻璃上抹上一层黄油等类似材料，防止水泥粘在玻璃上不好清除。6. 当水泥全部加入搅拌锅时，应记录下这一时刻所对应的时间，以备随后的凝结时间测定时用。1.3水泥凝结时间测定1. 试验目的：通过测定水泥从加水时刻起
11、，到水泥开始失去塑性和完全失去塑性产生凝固所需要的时间，来指导水泥拌制混凝土施工时的适宜施工周期。2. 试验用仪器设备：湿气养护箱（可控温在201，相对湿度大于90%）、试针、其他仪器设备用水泥净浆标准稠度试验。3. 掌握好两种凝结时间可能出现的时刻，在接近初凝或终凝时，要缩短两次测定的间隔，以免错过“真实”时刻。4. 达到凝结时间时，要立即重复测定一次，只有当两次测定结果都表示达到初凝或终凝状态时，才可认定。5. 在最初进行初凝时间测定时，为防止试针撞弯，要轻轻扶持金属杆，使试针缓缓下降，但最后结果要以自由下落为准。6. 每次测定要避免试针落在同一针孔位置，并避开模内壁至少10mm。测定间隔
12、期间要保持试样在养护箱中等待。1.4水泥安定性试验1. 试验目的：通过安定性试验，检测一些有害成分在水泥水化凝固过程中是否造成过量体积上的变化，以此对这些有害成分的不良影响程度进行判断。2. 试验仪器设备：沸煮箱、雷氏夹、雷氏夹膨胀仪、玻璃板、小抹刀（宽10mm）、直尺、黄油等、其他仪器设备同标准稠度用水量试验。3. 当雷氏夹法和试饼法试验结果相矛盾时，以雷氏夹法的结果为准。4. 在雷氏夹沸煮过程中，要避免雷氏夹指针相互交叉，以免对试验结果造成不必要的影响。5. 现行行标与国际在操作细节和结果判断上有些区别。1.5水泥胶砂强度试验1. 试验目的：通过采用ISO法，测定水泥的实际强度，并以此确定水泥强度等级。2. 试验仪器设备：胶砂搅拌机、胶砂振实台、试模、（加砂）下料漏斗、压力试验机、抗压试验夹具、刮平尺和播料器、其他（试验筛、天平、量筒等）、ISO标准砂。3. 进行抗压试验时，要选择适宜的加载量程，使试件破坏时达到的最大加载值在所选量程的20%-80%为宜。
