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水泥的物理性
- 回答：1 瀏覽：4024 提問時(shí)間：2006-05-26
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- 1 水泥自身的物理特征主要有密度、細(xì)度和含氣量。
1．1密度
水泥密度測(cè)定的要點(diǎn)就是測(cè)出單位重量水泥的實(shí)際體積。經(jīng)典的方法是用液體排代法，測(cè)定時(shí)在恒定的溫度下，用李氏瓶細(xì)脛部分容積刻度量出加入一定重量水泥時(shí)的體積。為了防止水泥水化，常用的液體就是無水煤油。這種方法投資少但測(cè)定時(shí)間一般要2個(gè)多小時(shí)，操作也比較麻煩。
最新的方法是氣體排代法，該方法用分子截面積很小的氦氣作為介質(zhì)，通過儀器測(cè)出水泥樣品的實(shí)際體積，這種方法測(cè)定時(shí)間短，更接近于真密度，而且對(duì)樣品無損害。
1．2 細(xì)度
水泥細(xì)度的表述概括起來有篩余、比表面積、顆粒級(jí)配、平均粒徑等幾種。
1．2．1 篩余
這是水泥生產(chǎn)最常用的方法。1977年以前我國水泥的篩析均采用手工篩析，1977年以后采用了水篩法，1990年后又增加了負(fù)壓篩析法。這在減少勞動(dòng)強(qiáng)度改善試驗(yàn)環(huán)境衛(wèi)生，提高工效和試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性等方面都有長足的進(jìn)步。目前在水泥生產(chǎn)中存在的問題就是，用80t~m方孔篩控制水泥細(xì)度已經(jīng)不合適了，應(yīng)在水泥生產(chǎn)中推廣使用45μm方孔篩篩余，用45μm方孔篩控制水泥細(xì)度。但45 μm試驗(yàn)篩網(wǎng)的生產(chǎn)技術(shù)要求高，國內(nèi)市場(chǎng)上這種產(chǎn)品很少地方有，我們?cè)鴮ｉT請(qǐng)國內(nèi)某篩網(wǎng)廠家試產(chǎn)45μm篩網(wǎng)，第一次沒有成功，第二次才勉強(qiáng)達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。所以大家在采購45μm篩子時(shí)要注意它是否合格。我院正在制備標(biāo)定45μm篩的標(biāo)準(zhǔn)粉，大家可用它來考核這種篩子。
1．2．2 比表面積
我國水泥比表面積的測(cè)定方法都采用透氣法。1980年代前大多使用原蘇聯(lián)的T-3型透氣儀，1980年代后采用勃氏透氣儀。
無論是T-3型透氣儀還是勃氏儀，透氣法測(cè)比表面積時(shí)都是測(cè)定一定量的空氣透過一定孔隙率水泥層所需的時(shí)間，然后通過計(jì)算求得比表面積值。為了使測(cè)定的時(shí)間更準(zhǔn)確，計(jì)算更簡(jiǎn)便， 目前有人采用電子計(jì)時(shí)加電腦計(jì)算來改進(jìn)勃氏儀，可使測(cè)定結(jié)果自動(dòng)報(bào)出。
比表面積所代表的細(xì)度含義比篩余進(jìn)了一大步，它與水泥性能的相關(guān)性比篩余更具普遍性。但透氣法也存在對(duì)多孔物料和過細(xì)物料測(cè)試不準(zhǔn)的問題，而且在與水泥物理性能相關(guān)性上也還存在不少局限。
1．2．3 顆粒組成
水泥的顆粒組成，即水泥粉中大小顆粒的含量。它給出了水泥細(xì)度的全貌。測(cè)定它的方法最早是用沉降法，即大小不同的水泥顆粒在液體中的沉降速度是不同的，因此通過測(cè)定不同時(shí)間的沉降量就可以測(cè)出不同顆粒的含量。這種方法費(fèi)時(shí)而且要求操作技能高，計(jì)算也復(fù)雜，對(duì)摻混合材的水泥也測(cè)不準(zhǔn)。1980年以后出現(xiàn)了激光衍射方法，它只需10分鐘左右就可以測(cè)出一個(gè)樣品的結(jié)果，而且不分什么品種都可以使用。近幾年國內(nèi)也開始生產(chǎn)激光粒度分析儀，不過在用的多數(shù)還是進(jìn)口的。
顆粒組成雖然反映出水泥細(xì)度的全貌，但它是一組數(shù)據(jù)，測(cè)定這些數(shù)據(jù)的目的就是要建立與水泥物理性能的關(guān)系，如何表征這種關(guān)系是當(dāng)前的一個(gè)課題。目前常用的是在顆粒組成中求出顆粒特征粒徑和均勻性系數(shù)兩個(gè)量來建立與水泥使用物理性能之間的關(guān)系。
近幾年已有在線的激光顆粒分析儀在水泥生產(chǎn)自動(dòng)控制中使用，這給水泥生產(chǎn)質(zhì)量自動(dòng)控制增加了一種可貴的手段。
1．2．4 平均粒徑
平均粒徑一般由比表面積或顆粒組成結(jié)果計(jì)算得到，計(jì)算的基礎(chǔ)是把水泥的顆粒當(dāng)成球體或圓面積，所以它不是真值，而且跟計(jì)算方法有關(guān)。但它易與水泥物理性能之間建立關(guān)系。
1．2．5 含氣量
水泥的含氣量與水泥的一些耐久性相關(guān)。我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)方法是等效采用ASTM的方法，但目前只有少數(shù)工廠使用它。
2 水泥施工性能的檢測(cè)
水泥的施工性能主要有需水性、保水性、流變性、凝結(jié)時(shí)間等，水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中一般只列凝結(jié)時(shí)間、膠砂流動(dòng)度，為了測(cè)定凝結(jié)時(shí)間和安定性測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。
2．1 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量
水泥實(shí)際使用時(shí)絕大多數(shù)采用砂漿或砼，而且這些砂漿或砼的流動(dòng)性各不相同，因此同一水泥在不同情況下使用時(shí)凝結(jié)硬化情況也不相同。為了建立水泥需水量可比標(biāo)準(zhǔn)和凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定基準(zhǔn)，采用了標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿的概念。
在1977年以前我國都用維卡法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，1977年后增加了一種用試錐代替試桿的改進(jìn)后的維卡儀來測(cè)定，它大大簡(jiǎn)化了標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的測(cè)定工作量；2001年后又因ISO標(biāo)準(zhǔn)仍采用維卡法，我國標(biāo)準(zhǔn)中再次把維卡法作為標(biāo)準(zhǔn)法，試錐法為代用法。我認(rèn)為在通常情況下仍采用試錐法為好。
大多數(shù)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿凝結(jié)時(shí)間與工程中實(shí)際使用時(shí)的凝結(jié)時(shí)間相關(guān)性良好，因此標(biāo)準(zhǔn)中采用標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿來測(cè)凝結(jié)時(shí)間，但也有的水泥相關(guān)性不好，如鋁酸鹽水泥，所以在2000年新標(biāo)準(zhǔn)中就采用標(biāo)準(zhǔn)稠度砂漿來測(cè)定凝結(jié)時(shí)間，其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是標(biāo)準(zhǔn)稠度砂漿的用水量。
2．2膠砂流動(dòng)度
膠砂流動(dòng)度反映了水泥漿與砂子之間的摩擦力，其需水量更接近于水泥實(shí)際使用時(shí)的需水性，因此在對(duì)比水泥需水性時(shí)往往采用這種方法。但控制膠砂流動(dòng)度的目的主要是為了給測(cè)定水泥其它物理性能確立一個(gè)基準(zhǔn)，如某些需水量差別很大的水泥的強(qiáng)度，或不同水泥的干縮率等。測(cè)定水泥膠砂流動(dòng)度的方法各國標(biāo)準(zhǔn)中都采用跳桌，不同的地方是其跳動(dòng)部分的重量和落距不同。我國采用的跳桌現(xiàn)分為手動(dòng)和電動(dòng)兩種，由于粗制濫造和彼此仿制，其結(jié)構(gòu)和性能極須進(jìn)行統(tǒng)一。
2．3 凝結(jié)時(shí)間
凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定一直沿用維卡針入法，但由于測(cè)定時(shí)間長，人工操作誤差大等原因希望研究出自動(dòng)測(cè)定方法。國外最早用機(jī)械定時(shí)下落法，后來用電腦控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)定。我院在1980年代曾按人工手法研制出機(jī)電一體化的凝結(jié)時(shí)間自動(dòng)測(cè)定儀，但因試制產(chǎn)品與手工測(cè)定結(jié)果不一致，未投入批量生產(chǎn)，最近有單位正在研制新一代的水泥凝結(jié)時(shí)間自動(dòng)測(cè)定儀，預(yù)計(jì)2002年底可以面市。
3 水泥結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)
水泥結(jié)構(gòu)性能中的最重要性能是強(qiáng)度和體積穩(wěn)定性及它們?cè)诟鞣N外界環(huán)境條件下變化。主要測(cè)定項(xiàng)目有強(qiáng)度、耐磨性和膨脹率、收縮率等。
3．1 水泥強(qiáng)度測(cè)定
自2001年開始，我國通用水泥標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的測(cè)定已采用國際法(1SO 679：1989)，該方法即為前述的R—C法，是由歐洲水泥協(xié)會(huì)和材料與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合會(huì)(RILEM)聯(lián)合研究提出的。
我國在采用該法時(shí)對(duì)方法的所有參數(shù)進(jìn)行了認(rèn)真的研究，在遵從其要求的前提下，對(duì)所用儀器設(shè)備都進(jìn)行了改進(jìn)，使其達(dá)到使用方便，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固合理、對(duì)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂也從砂源到成品加工工藝都進(jìn)行了系統(tǒng)的研究生產(chǎn)出中國ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，只要我們使用按統(tǒng)一圖紙認(rèn)真生產(chǎn)的儀器，和使用真正的中國ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，我國水泥強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果，以28天抗壓強(qiáng)度來表示與國際基準(zhǔn)強(qiáng)度的誤差一般在1％以內(nèi)，會(huì)遠(yuǎn)低于5％的要求。
最近有人制作了強(qiáng)度試件成型刮平機(jī)器人來代替人工操作，這樣就使強(qiáng)度成型可實(shí)現(xiàn)全過程機(jī)械化，試驗(yàn)結(jié)果的正確性將會(huì)進(jìn)一步提高。水泥標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度測(cè)定中，目前有二個(gè)技術(shù)問題尚未解決。一是濕氣養(yǎng)護(hù)箱尚無標(biāo)準(zhǔn)，因此市場(chǎng)銷售的濕氣養(yǎng)護(hù)箱是否符合要求有待檢測(cè)，二是壓力試驗(yàn)時(shí)壓力機(jī)的加荷速度。現(xiàn)在常用的壓力機(jī)有手工操縱和全自動(dòng)二種機(jī)型，手工操縱的定速盤的轉(zhuǎn)速尚可檢測(cè)，但全自動(dòng)的沒有檢測(cè)方法。市售的全自動(dòng)壓力機(jī)也很少提供這方面的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，甚至有用秒表來檢測(cè)全自動(dòng)壓力機(jī)加荷速度的，顯然這樣的自動(dòng)程度難以適應(yīng)強(qiáng)度測(cè)定的需要。
對(duì)于環(huán)境條件變化時(shí)的水泥強(qiáng)度測(cè)定，一般將標(biāo)準(zhǔn)方法中的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件或某些參數(shù)改為環(huán)境條件，用這種條件下測(cè)得的強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度的比值來表達(dá)。
3．2 耐磨性
很多場(chǎng)合需要考慮砼表面的耐磨性，一般說來耐磨性與水泥強(qiáng)度有關(guān)，但仍有一些未知因素。我國有專門的耐磨性測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)(JC／T421)，它采用專門耐磨試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件表面施加磨損力，以試件的磨損量大小來衡量水泥的耐磨性。耐磨性測(cè)定要注意試件的成型、烘干和耐磨機(jī)磨頭重量與花輪片硬度及花輪片自身磨損程度等。
3．3 體積穩(wěn)定性
水泥的體積穩(wěn)定性是砼構(gòu)筑物穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，因此預(yù)測(cè)它們非常重要。但由于造成體積不穩(wěn)定的原因不同，測(cè)定方法也須針對(duì)不同情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。常用的有安定性，自由膨脹、限制膨脹、硫酸鹽膨脹、干燥收縮、碳化收縮等，安定性是硅酸鹽系列水泥必測(cè)項(xiàng)目，其它檢測(cè)項(xiàng)目主要用于特種水泥。我國對(duì)水泥體積穩(wěn)定性的檢測(cè)都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)方法，需要時(shí)可按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
4水泥其它性能的檢測(cè)
除以上三個(gè)方面外，水泥還有其它一些物理性能需要檢測(cè)，如彩色水泥的色度，熱水泥的水化熱，鋁酸鹽水泥的耐火度，低堿度水泥的堿度和水泥對(duì)鋼筋的銹蝕等，常用的是水化熱。
水化熱測(cè)定通常有三種方法，即絕熱法、蓄熱法(直接法)、溶解熱法(間接法)，大多數(shù)國家使用溶解熱方法作為標(biāo)準(zhǔn)方法，小部分使用直接法。溶解熱方法可以測(cè)定任一齡期的水化熱，而直接法只能用來測(cè)定早期(7天)水化熱。直接法和溶解熱法的儀器設(shè)備國內(nèi)均有產(chǎn)品，但直接法的杜瓦瓶屬特制產(chǎn)品，采購比較困難而消耗又比較大，是當(dāng)前該方法實(shí)施的實(shí)際困難。 - 回答時(shí)間：2006-05-26
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