梅花易 发表于 2024-12-7 15:18:19

影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素

(1)水泥组成成分的影响

水泥的矿物组成成分及各组分的比例是影响水泥凝结硬化的最主要因素。如前所述,不同矿物成分单独和水起反应时所表现出来的特点是不同的。水泥中如提高C3A的含量,将使水泥的凝结硬化加快,同时水化热也大。一般来讲,若在水泥熟料中掺加混合材料,将使水泥的抗侵蚀性提高,水化热降低,早期强度降低。

(2)石膏掺量

石膏称为水泥的缓凝剂,主要用于调节水泥的凝结时间,是水泥中不可缺少的组分。水泥熟料在不加入石膏的情况下与水拌合后会立即产生凝结,同时放出热量。其主要原因是由于熟料中的C3A很快溶于水中,生成一种促凝的铝酸钙水化物,使水泥不能正常使用。石膏起缓凝作用的机理是:水泥水化时,石膏很快与C3A作用并产生难溶于水的水化硫铝酸钙(钙矾石)​,它沉淀在水泥颗粒表面形成保护膜,从而阻碍了C3A的水化反应并延缓了水泥的凝结时间。

石膏的掺量太少,缓凝效果不显著,但过多地掺入石膏因其本身会生成一种促凝物质,反而使水泥快凝。适宜的石膏掺量主要取决于水泥中C3A的含量和石膏中SO3的含量,同时也与水泥细度及熟料中SO3的含量有关。石膏掺量一般为水泥质量的3%~5%。如果水泥中石膏掺量超过规定的限量,还会引起水泥强度降低,严重时会引起水泥体积安定性不良,使水泥石产生膨胀性破坏。所以国家标准规定,硅酸盐水泥中SO3总计不得超过水泥总质量的3.5%。

(3)水泥细度的影响

水泥颗粒的粗细直接影响水泥的水化、凝结硬化、强度及水化热等。这是因为水泥颗粒越细,总表面积越大,与水的接触面积越大,因此水化迅速,凝结硬化也相应增快,早期强度也高。但水泥颗粒过细,易与空气中的水分及二氧化碳反应。致使水泥不宜久存,过细的水泥硬化时产生的收缩亦较大;水泥磨的越细,能耗越多,成本越高。因此,水泥颗粒的粒径应控制在合适的范围内。

(4)养护条件(温度、湿度)的影响

养护环境有足够的温度和湿度,有利于水泥的水化和凝结硬化过程及早期强度发展。如果环境十分干燥,水泥中的水分蒸发导致水泥不能充分水化,同时硬化也将停止,严重时会使水泥石发生裂缝。通常情况下,养护时温度升高,水泥的水化加快,早期强度发展也快。若在较低的温度下硬化,虽强度发展较慢,但最终强度不受影响。但当温度低于0℃以下时,水泥的水化停止,强度不但不增长,甚至会因水结冰而导致水泥石结构破坏。实际工程中,常通过蒸汽养护,压蒸养护来加快水泥制品的凝结硬化过程。

(5)养护龄期的影响

水泥的水化硬化是较长时期内不断进行的过程,随着水泥颗粒内各熟料矿物水化程度的提高,凝胶体不断增加,毛细孔不断减少,使水泥石的强度随龄期增长而增加。实践证明,水泥一般在28d内强度发展较快,28d后发展缓慢。

(6)拌合用水量的影响

在水泥用量不变的情况下,增加拌合用水量,会增加硬化水泥石中的毛细孔,降低水泥石的强度,同时延长水泥的凝结时间。所以,在实际工程中,水泥混凝土调整流动性大小时,在不改变水灰比的情况下,常增减水和水泥的用量。为了保证混凝土的耐久性,有关标准规定了最小水泥用量。

(7)外加剂的影响

硅酸盐水泥的水化、凝结硬化受水泥熟料中C3S、C3A含量的制约,凡对C3S和C3A的水化能产生影响的外加剂,都能改变硅酸盐水泥的水化、凝结硬化性能。如加入促凝剂(CaCl2、Na2SO4等)能促进水泥水化硬化,提高早期强度。相反,掺加缓凝剂(木钙糖类等)会延缓水泥的水化、硬化,影响水泥早期强度的发展。

(8)储存条件的影响

储存不当,会使水泥受潮,颗粒表面发生水化而结块,严重降低强度。即使良好的储存,在空气中的水分和CO2作用下,水泥也会发生缓慢水化和碳化,经3个月,强度通常降低10%~20%、6个月降低15%~30%、1年后将降低25%~40%,所以水泥的有效储存期为3个月,不宜久存。
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