水泥

    水泥组成对混凝土和易性的影响

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    (1)水泥矿物组成对和易性的影响
    和易性(又称工作性)是指混凝土拌合物易于施工操作(即易于拌合、运输、浇筑及振捣)​,并能获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。混凝土的和易性包括流动性、黏聚性和保水性三个方面,它们是互相矛盾又互相依存的整体。水泥矿物组成当中C3S和C3A含量越多,水泥的凝结硬化速度越快,在同样时间内会导致水泥浆体的流动性相对变差,使混凝土的坍落度损失增加,在这方面不利于混凝土的和易性;而C2S的含量越多,C3S和C3A的含量越少则相对有利。

    (2)水泥混合材组成对和易性的影响
    水泥混合材种类繁多,根据混合材对水泥性能的影响,概括的分类方法有三种:一是根据水泥混合材的活性程度,可以大致分为活性混合材与惰性混合材;二是根据混合材的化学成分,可以概括分为酸性、中性和碱性混合材;三是根据混合材的吸水性高低,可以粗略分为低吸水性、中吸水性、高吸水性和特高吸水性混合材。具有不同性质的混合材,对混凝土和易性的影响差异很大。
    ①混合材的酸碱性对和易性的影响 
    混合材的酸碱性与其表面的亲水性和憎水性密切相关。由于液态水中含有大量断裂的氢键(室温下,水的氢键大约有50%断开)​,致使水分子的表面电荷不饱和而带有一定的正电性,所以电负性较强的酸性掺合料相对电负性较弱的碱性掺合料,表面的亲水性较大、憎水性较小。亲水性材料的表面容易被水润湿,而且水能通过毛细管作用被吸入材料内部;憎水性材料表面不易被水润湿,而且能阻止水分渗入毛细管中,从而降低材料的吸水性。因此,水泥混合材的酸性越强,吸附水分的能力也就越强。在混合材比表面积(包括颗粒孔隙内部的比表面积)相同的条件下,由于颗粒表面及内部吸水量的增大,混凝土拌合物保持相同流动性时的需水量也就增大,对混凝土流动性的影响自然是不利的,但对提高混凝土的黏聚性和保水性则是有利的。反之,混合材的碱性越强,其亲水性和吸水性越小,用这类混合材制备的混凝土流动性相对较好,但黏聚性和保水性则相对较差。
    ②混合材的活性、吸水性对和易性的影响 
    一般来讲,混合材的活性越高,其表面能越大,对水分子的化学吸附和物理吸附能力也就越强,因而在固体颗粒表面的每一个吸附活性中心点都会吸附更多的水分子。在材料酸碱性和比表面积相同的情况下,要使水分完全包裹颗粒的内表面和外表面,就需要吸附更多数量的水,才能保证混凝土的流动性不致降低。因此,混合材的活性越高,水泥混凝土的流动性越差,但黏聚性和保水性则越好。
    混合材的吸水性可以分为物理吸水性和化学吸水性。混合材的物理吸水性与混合材的致密程度(表观密度)​、粉磨细度(比表面积)​、颗粒级配及表面形态等密切相关;混合材的化学吸水性与其化学活性和酸碱性有关。控制适当的化学吸水性,可以通过掺合料活性与惰性、酸性与碱性的合理搭配得以实现;而控制适当的物理吸水性,实际就是控制掺合料的致密程度、粉磨细度、颗粒级配以及形态的优化组合,从而保证混凝土具有优良的流动性、黏聚性和保水性。

    (3)水泥颗粒组成对和易性的影响
    水泥的颗粒组成,包括水泥熟料与混合材的粉磨细度及颗粒级配。水泥的粉磨细度越细,比表面积越大,其物理吸水性越强,在配制混凝土时,越不利于混凝土流动性的提高,但有利于混凝土黏聚性和保水性的提高。合理的颗粒级配既能保证水泥浆体具有较小的空隙率,又能保证水泥颗粒具有合适的比表面积,使硅酸盐水泥具有适宜的标准稠度用水量(一般在23%~31%)​。一般情况下,标准稠度用水量每增加1%,普通混凝土用水量增加6~8kg/m3。因此,颗粒级配合理的水泥,在配制混凝土时,对混凝土的流动性、黏聚性和保水性都是有利的。
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