水泥化学组分对物性的影响及意义探讨

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1、水泥化学组分对物性的影响及意义探讨初必旺1,赵倩2(1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司,云南昆明650033;2.云南共兴建筑劳务有限公司,云南昆明650033)摘要:通过探讨水泥强度、凝结时间和安定性的影它们密集连生交叉结合,又受到颗粒间的范德华力或化学响因素,突出了化学组分对物理性能的重大影响,揭示出键的影响,使硬化水泥浆具有强度。水泥化学组分和物理性能之间的密切关系,并概述了水泥水泥水化及硬化的过程是个复杂体系的化学反应过程,化学指标的重要意义。其硬化速度即水泥强度的增长速度,受熟料的矿物组成、关键词:水泥;化学指标;强度;凝结时间;安定性水泥细度(或比表面积)、石膏、外掺物

2、等因素影响,其中图分类号:TQ172.1文献标志码:B中,熟料的矿物组成是水泥强度最重要的影响因素。文章编号:1672-4011(2016)09-0005-03熟料的矿物组成对熟料强度起着决定性作用,熟料的4DOI:10.3969/.jissn.1672-4011.2016.09.003种主要矿物组成分别为硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)和铁铝酸四钙(C4FA)。一般说0前言来,C3S的水化产物对水泥早期强度和后期强度起主要作根据GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定,水泥出用,C2S的水化产物对水泥早期强度贡献较小,但对水泥厂检验项目分为两大类,第一类为物

3、理指标,共3个参数:后期强度起重要作用,C3A对水泥早期强度起一定作用,强度、凝结时间、安定性;第二类为化学指标,共5项检C4FA水化后强度不高,但对水泥的抗折和抗冲磨性能起测参数:不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子。到重要作用。当上述8项指标中的任何一项不符合规范要求时,均判定熟料矿物组成是水泥产生强度的内在因素,故众多学该水泥为不合格产品。水泥的化学指标除了上述5项检测者开展了以熟料矿物组成为影响因子,预测水泥28d强度的研究。前苏联学者叶戈罗夫[2]研究了水泥熟料的组成与参数外,还需经常检测的参数有:氧化钙、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝以及碱含量。强度之间的相互关系,提出用

4、矿物组成推算水泥28d的强度;Knofel[3]基于德国水泥厂数据,总结出水泥28d强度一般来说,物质的化学组成和形态构成决定了其物理性质。但在实际生产过程中,水泥的物理指标对生产的指特征值F28和其矿物成分关系,而F28和水泥28d抗压强导作用更为直观,相比之下,水泥化学指标所代表的意义度有着良好的线性关系,其中F28预测模型如式(1):及其对物理指标的影响,并不为许多用户甚至是检测工作F28=3C3S+2C2S+C3A-C4AF(1)者所理解。因此,本文将通过探讨水泥物理指标的影响因式中,F28为水泥28d强度特征值;C3S、C2S、C3A、素,来揭示化学指标和物理指标的内在联系,并强

5、调了水C4FA分别为水泥中硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁泥化学指标的意义,以此来加深水泥工作者对水泥参数的铝酸四钙质量百分数。[4]以此为基础,详细研究了水泥比表面理解。Y.M.Zhang等积、颗粒级配、矿物组成和强度的关系,将比表面积和颗1水泥物理指标影响因素探讨粒级配引入新的预测模型,可预测水泥3、7d和28d强度;中国建筑材料科学研究院的周双喜等[5]利用4个水泥本节将从水泥物理性能的角度出发,探讨其主要影响厂的120组数据建立起了水泥28d抗压强度与4种矿物组因素,揭示化学指标对物理指标的影响。水泥的物理指标成的数学关系式,见式(2):较多,本文仅探讨水泥出厂检验的三大物理指标:

6、强度、R28=0.7603(C3S+C2S+C3A-C4AF)-16.95(2)凝结时间和安定性。式中,R28为水泥28d抗压强度。1.1水泥强度在上述研究中,水泥矿物成分可用X射线定量分析、水泥强度是水泥物理性能中最重要的指标,较为成熟化学萃取等方法测定,但Bogue计算法最为简单和实用,的水化及硬化机理[1]是:水泥加水后,各种矿物和石膏溶采用计算公式[6]见式(3)~(6):解于水,经过一系列的化学反应生成C-S-H、C3S=4.07CaO-7.60SiO2-6.72Al2O3-1.43Fe2O3-Ca(OH)2、钙矾石、水化铝酸钙等水化产物,硬化的水泥2.86SO3(3)浆体是由无

7、数钙矾石的针状晶体和多形貌的C-S-H,再C2S=8.60SiO2+5.07Al2O3+1.07Fe2O3+2.15SO3-夹杂着六方板块的Ca(OH)2等晶体交织在一起而构成的,3.07CaO(4)C3A=2.65Al2O3-1.69Fe2O3(5)作者简介:初必旺(1986-),男,硕士研究生,工程师,主要从事化学检测和混凝土方面工作。C4AF=3.04Fe2O3(6)·5·式中,CaO、SiO2、Fe2O3、Al2