水泥水化热对混凝土早期开裂影响
混凝土水化热产生机理\危害与防治对策分析

混凝土水化热产生机理\危害与防治对策分析【摘要】大体积混凝土产生裂缝的原因是多方面的,必须从结构设计、温度控制、原材料选择、施工安排和施工质量等方面采取综合性措施。
由于温度变化和混凝土收缩而产生的温度应力和是导致大体积混凝土出现裂缝的主要原因,所以在制定温控措施时,必须把控制混凝土的最高温度作为主要方面。
这就要从降低混凝土出机口温度和降低水化热温升入手,抓住主要矛盾的主要方向,从而结合工程的实际情况,采取切实可行的具体措施。
在降低水化热温升方面:可以采用混凝土“双掺”(掺粉煤灰、掺外加剂),合理选择混凝土配合比,尽量降低单位水泥用量,尽量选用低流态和大级配混凝土。
在降低混凝土出机口温度方面:主要从降低对混凝土出机口温度影响最大的石子温度和拌和水温度方面下功夫。
经验表明:石子温度每下降1℃,混凝土出机口温度大约可降低0.55℃,水温下降1℃,混凝土温度可下降0.2℃。
同时在制定温控措施时,必须结合工地实际情况,采用技术上可行、操作上简便实用、经济上节省的措施。
运输上,采用混凝土罐车,尽量减少曝晒时间和停歇,从而降低温升。
【关键词】大体积混凝土;施工裂缝;控制0.引言混凝土:水化热在桥梁及大型设备基础等大体积混凝土施工中较为常见。
由于混凝土凝结、硬化过程中,水泥的水化反应,产生大量的水化热,水化热积聚在内部不易散发,使内部温度上升,内外温差引起巨大的内应力和温度变形,使混凝土产生裂缝、变形,甚至破坏,因此,水化热对大体积混凝土工程是十分不利的。
混凝土水化热源于水泥等胶凝材料水化产生的热量,其危害在大体积混凝土中尤为突出。
本文分析了混凝土水化热产生机理、危害与防治对策。
1.水化热产生机理与危害水泥水化释放的热量是混凝土水化热的来源。
水泥熟料主要由硅酸三钙( 3CaO.SiO2)、硅酸二钙( 2CaO.Si O2)、铝酸三钙(3CaO.Al2O3)和铁铝酸四钙(4CaO.Al2O3.Fe2O3)等矿物组成。
混凝土的水化热分析

混凝土的水化热分析混凝土是广泛应用于建筑和基础设施领域的一种常见材料。
在混凝土的制作过程中,水化反应是一个关键的过程,其产生的水化热对混凝土的性能和耐久性有着重要影响。
本文将对混凝土的水化热进行分析,并探讨其对混凝土性能的影响。
一、混凝土的水化过程混凝土的水化过程是指水泥与水反应生成水化产物的过程。
水化过程是一个复杂的化学反应过程,涉及到水化产物的形成和结构的演变。
一般来说,混凝土的水化过程可以分为初期水化和后期水化两个阶段。
1. 初期水化阶段初期水化阶段指的是混凝土刚刚形成后的几天到几周的时间段。
在此阶段,混凝土内的水化反应比较剧烈,产生大量的水化热。
这是因为水化反应速度较快,水泥中的矿物质与水迅速反应生成水化产物。
初期水化阶段对混凝土的强度发展有着重要影响。
2. 后期水化阶段后期水化阶段是指混凝土中水化反应逐渐减慢的阶段。
在此阶段,水化反应的速率逐渐降低,混凝土中的水化产物逐渐形成并发展。
尽管水化反应速率较慢,但仍然会持续一段时间。
后期水化阶段对混凝土的持久性和耐久性具有重要意义。
二、水化热对混凝土的影响混凝土的水化反应产生的热量是不可避免的。
这种水化热会对混凝土的性能和耐久性产生影响。
1. 早期温升在初期水化阶段,大量的水化热会产生,导致混凝土温度升高。
这种早期温升对混凝土的强度发展和导热性能有着重要的影响。
高温可能导致混凝土内的微观孔隙产生闭合,从而改变了混凝土的结构和性能。
2. 收缩和开裂水化热引起的混凝土温度升高可能导致混凝土在水化过程中产生收缩,进而导致混凝土开裂。
这种收缩和开裂现象对混凝土的耐久性和外观质量产生负面影响。
因此,对混凝土的水化热进行合理控制,是减少混凝土开裂的关键。
3. 内应力和变形水化热引起的温度升高还会导致混凝土内部产生应力和变形。
这些应力和变形可能对混凝土的结构稳定性和力学性能造成影响。
因此,在设计和制造混凝土结构时,需要充分考虑水化热对结构的影响,并采取适当的措施来降低内应力和变形。
水泥水化热对混凝土早期开裂的影响

水泥水化热对混凝土早期开裂的影响`引言对于预拌混凝土应用过程出现的早期开裂现象,有些混凝土专家归因于水泥比外表积太大和早期强度太高; 而水泥界则认为, 我国目前水泥的比外表积和早期强度并不比国外的高, 混凝土的早期开裂主要是混凝土施工和养护不当所致。
笔者认为, 必须通过混凝土生产者和水泥生产商沟通, 对早期裂缝的成因达成共识, 在水泥生产、混凝土配制及施工养护等环节共同采取措施加以解决。
“高强早强、高比外表积”及“水泥磨得太细”, 这些都是外表现象, 其本质是早期水化热太高及混凝土温度应力大的缘故。
1 水化热高是混凝土早期开裂的重要原因混凝土早期开裂主要是由于初凝前后干燥失水引起的收缩应变和水化热产生的热应变所引起。
关于混凝土的开裂, 大家都已接受如下认识: 抗拉强度越高, 则混凝土开裂的危险性越小; 弹性模量大、收缩大则开裂的危险性大; 徐变大则开裂的危险性小。
弹性模量越低, 一定收缩量(或应变)产生的拉应力越小。
混凝土处于塑性状态时弹性模量几乎为零, 任何收缩或应变都不会产生拉应力, 只有凝结固化具有一定强度后才有弹性模量, 混凝土弹性模量随强度增加而增大。
因此, 混凝土强度的发展既有利于减少混凝土的开裂又因弹性模量增大而增加混凝土的开裂性。
根据美国ACI 建筑法规318- 83, 混凝土弹性模量与标准圆柱体28d 抗压强度的平方根成正比[1]。
混凝土徐变越大, 应力松弛量越大, 纯拉应力越小。
因此, 弹性模量低、徐变大及收缩小的混凝土开裂的危险小。
高强混凝土因收缩较大和徐变较小而较易开裂, 而低强混凝土可能因收缩小和徐变大, 而往往裂缝较少。
关于干燥收缩及其防止或减少收缩的措施, 大家都已达成共识, 本文不拟赘述, 但对于温度应变引起的应力往往认识不足。
温度应力是目前预拌混凝土早期开裂的一个很重要的因素。
R.Springenschmid[2]认为, 混凝土的2/3 应力来自于温度变化, 1/3 来自干缩和湿胀。
大体积混凝土温度裂缝产生原因和防治措施

大体积混凝土温度裂缝产生原因和防治措施在现代建筑工程中,大体积混凝土的应用越来越广泛。
然而,大体积混凝土在施工过程中容易出现温度裂缝,这不仅会影响混凝土结构的外观,还可能降低其承载能力和耐久性,给工程质量带来隐患。
因此,深入了解大体积混凝土温度裂缝产生的原因,并采取有效的防治措施,具有重要的现实意义。
一、大体积混凝土温度裂缝产生的原因1、水泥水化热的影响水泥在水化过程中会释放出大量的热量,这是大体积混凝土内部温度升高的主要原因。
由于混凝土的导热性能较差,热量在内部积聚不易散发,导致混凝土内部温度迅速上升,而表面温度相对较低,形成较大的内外温差,从而产生温度应力。
当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
2、混凝土的收缩变形混凝土在硬化过程中会发生收缩,包括自收缩、干燥收缩和碳化收缩等。
大体积混凝土由于体积较大,表面水分蒸发较快,内部水分不易散失,导致表面收缩较大,内部收缩较小,从而产生拉应力,引起裂缝。
3、外界气温变化的影响在混凝土施工过程中,外界气温的变化对混凝土的温度有着直接的影响。
特别是在混凝土浇筑初期,混凝土的强度较低,当外界气温骤降时,混凝土表面的温度迅速下降,而内部温度变化相对较小,从而产生较大的温度梯度,引起温度裂缝。
4、约束条件的影响大体积混凝土在浇筑过程中,通常会受到基础、钢筋、模板等的约束。
当混凝土因温度变化而产生膨胀或收缩时,由于受到约束而无法自由变形,从而产生约束应力。
当约束应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
5、施工工艺的影响施工工艺不当也是导致大体积混凝土温度裂缝产生的原因之一。
例如,混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣等环节控制不当,可能会导致混凝土的均匀性和密实性差,从而影响混凝土的强度和抗裂性能。
此外,混凝土的养护措施不到位,如养护时间不足、养护温度和湿度控制不当等,也会增加裂缝产生的风险。
二、大体积混凝土温度裂缝的防治措施1、优化混凝土配合比(1)选用低水化热的水泥品种,如粉煤灰水泥、矿渣水泥等,以减少水泥水化热的产生。
水泥水化热标准

水泥水化热标准水泥水化热是指水泥在水化反应过程中释放的热量。
水泥水化热的大小直接影响着混凝土的温升和温度分布,对混凝土的性能和耐久性有着重要的影响。
因此,水泥水化热标准的制定和遵守对于混凝土工程至关重要。
水泥水化热标准的制定是为了保证混凝土工程的质量和安全。
根据相关标准,水泥水化热的释放量应在一定范围内,不能过大也不能过小。
过大的水化热会导致混凝土温升过快,产生裂缝和变形,影响混凝土的使用性能;而过小的水化热则会影响混凝土的早期强度发展,影响混凝土的施工进度和使用性能。
因此,严格遵守水泥水化热标准对于混凝土工程是非常重要的。
水泥水化热标准的制定需要考虑多方面的因素。
首先,要考虑水泥的类型和配合比。
不同类型的水泥在水化过程中释放的热量是不同的,因此需要根据水泥的类型来确定相应的水化热标准。
同时,水泥的配合比也会影响水化热的大小,因此在制定标准时需要考虑水泥的配合比对水化热的影响。
其次,还需要考虑混凝土的使用环境和性能要求。
在不同的使用环境下,对混凝土的性能和耐久性有着不同的要求,因此需要根据实际情况来制定水泥水化热标准。
比如,在高温地区,需要控制水泥水化热的释放量,以防止混凝土温度过高导致裂缝和变形;而在低温地区,需要适当增加水泥水化热的释放量,以保证混凝土的早期强度发展。
此外,还需要考虑混凝土的施工工艺和成本控制。
在制定水泥水化热标准时,需要考虑混凝土的施工工艺和成本控制,以确保标准的可行性和经济性。
同时,还需要考虑相关的技术和设备支持,以保证标准的执行和监测。
总的来说,水泥水化热标准的制定是为了保证混凝土工程的质量和安全,需要考虑水泥的类型和配合比、混凝土的使用环境和性能要求、施工工艺和成本控制等多方面因素。
只有严格遵守水泥水化热标准,才能保证混凝土工程的质量和安全,促进混凝土工程的可持续发展。
UHPC水化热对功能梯度组合梁早期收缩开裂的影响

第36卷第1期 石圭叙盆通报Vol.36 No.1 2017 年 1 月___________________BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY_______________January,2017U H P C水化热对功能梯度组合梁早期收缩开裂的影响王凯1,朱恩1,李柏殿2,杨为德3(1.华东交通大学土木建筑学院,南昌330013;2.江西省高速公路投资集团公司泰和管理中心,吉安343700;3.江西省高速公路投资集团公司上高管理中心,宜春443000)摘要:以UHPC厚度为基本参量,进行了UHPC-NC功能梯度组合梁水泥水化阶段构件截面温度场和混凝土收缩性 能的实验研究。
研究表明:当UHPC厚度超过20 mm时,截面中心和外缘的温差达到5. 6 T:,由温差引起的最大拉 应力值为3.36 MPa,组合梁水化热产生的温度应力不可忽略。
在试验研究的基础上,提出了考虑UHPC层厚度影 响的UHPC-NC功能梯度组合梁温度应力的计算方法,并将计算结果与试验结果进行了对比,两者吻合较好,具有 一定的工程应用价值。
关键词:水化热;超高性能混凝土;温度场;早龄期;收缩;开裂中图分类号:TU528.01 文献标识码:A 文章编号:1001-1625(2017)01-0038-05Effect of UHPC Hydration Heat on Early Age Shrinkage Cracking ofFunctionally Graded Composite BeamsWANG Kai1 ,ZHU En1,LI Bai-dian2, YANG Wei-de3(1. School of Civil Engineering and Architecture,East China Jiaotong University,Nanchang 330013 ,China;2. Taihe Management Center of Jiangxi Province Expressway Investment Group Company,Jian 343700,China;3. Shanggao Management Center of Jiangxi Province Expressway Investment Group Company,Yichun 443000,China)Abstract:The temperature field and the shrinkage performance of the UHPC-NC functional gradient composite beam was carried out,which was based on the UHPC thickness as the basic content in cement hydration stage.The results show that when the thickness of UHPC more than 20 mm,the difference in temperature between the center section and the outer edge reaches 5. 6 ,and the difference of maximum tensile stress value caused by temperature is 3.36 MPa,which proves that beam of hydration heat temperature stress produced can not be ignored.On the basis of experimental research,a calculation method considering the effect of the UHPC UHPC-NC functional gradient layer the thickness of the composite beam temperature stress was put forward.The calculation results are good agreement with real measured data.Key words:hydrate heat;ultra high performance concrete;temperature field;early age;shrinkage;crack1引言梯度结构混凝土是指在混凝土的结构设计中引入梯度设计思路,选择两种或两种以上具有不同性能的 材料,对混凝土进行分层设计以建立梯度结构混凝土体系,实现结构与功能的分立与统一[1]。
大体积混凝土水化热对结构的影响研究共3篇

大体积混凝土水化热对结构的影响研究共3篇大体积混凝土水化热对结构的影响研究1混凝土是指以水泥、砂子、石子等为主要原料,通过混合、浇注、养护等一系列工艺制成的建筑材料。
在混凝土的制作过程中,水和水泥反应产生的热量很容易导致混凝土的温度升高,从而产生水化热现象。
这种水化热对混凝土的性能和结构产生一定的影响。
本文将探讨混凝土水化热对结构的影响及其防治措施。
1. 混凝土水化热的原理混凝土的制作离不开水泥,在水泥与水的反应中会产生大量的热量,这种热量被称为水化热。
随着反应的进行,热量会逐渐释放,直到达到稳定状态。
加热会导致混凝土体积变化,而混凝土的爆裂和开裂问题正是由此引起的。
2. 水化热对混凝土性能的影响热量会使得混凝土内部温度升高,从而引起混凝土的膨胀和收缩,导致混凝土体积变化。
这种体积变化容易引起混凝土龟裂、开裂等问题,使混凝土的耐久性和强度下降。
此外,水化热还会影响混凝土的颜色和成型,从而影响混凝土的美观程度。
3. 水化热对结构的影响混凝土作为建筑的主要材料,其性能的变化会直接影响建筑结构的安全性能。
水化热会使混凝土内应力升高,从而加速混凝土的老化速度,缩短其使用寿命。
另外,热量还会导致混凝土内部含水率下降,从而降低混凝土的韧性和抗冲击性能。
4. 防治措施混凝土水化热对建筑结构的影响是不可忽视的,因此需要采取一些措施来防止水化热的影响。
其中,主要措施如下:(1)采用低热水泥或添加剂来减少水化热。
(2)采用较小的浇注面积或多次浇注来分散水化热。
(3)采用恰当的加固措施,如钢筋骨架、预应力等。
(4)提高混凝土的密实度和韧性,以减少水化热带来的影响。
综上所述,混凝土的水化热是建筑结构中的一个常见问题,而其对结构的影响则需要引起我们的注意。
在使用混凝土进行建筑时,需要根据实际情况采取相应的防治措施,以确保建筑结构的安全性和耐久性。
大体积混凝土水化热对结构的影响研究2混凝土是一种常见的建筑材料,广泛应用于各类建筑结构中。
混凝土水化热最高温度

混凝土水化热最高温度
混凝土的水化热最高温度通常在初凝阶段达到。
刚浇注的混凝土在水化过程中会放出大量的热量,这是因为水与水泥反应产生水化产物时伴随着释放的热能。
混凝土的水化热峰值温度通常在40℃到70℃之间,但具体的温度取决于混凝土配合比、
水胶比、环境温度等因素。
过高的水化热温度可能会导致混凝土产生开裂、变形等问题,因此在施工中需要采取适当的措施进行降温,如使用冷却剂、预冷混凝土等。
对于高性能混凝土或大体积混凝土,水化热峰值温度可能会更高,甚至可以达到70℃以上。
当水化热峰值温度超过70℃时,需要采取更强的措施来控制混凝土温度,以避免混凝土的开裂和损坏。
常见的控制混凝土水化热峰值温度的方法包括以下几种:
1. 控制水泥的用量和类型:使用低热值水泥、控制水胶比等方法可以降低混凝土的水化热。
2. 利用冷却剂:添加冷却剂可以降低混凝土的温度,常见的冷却剂有冰块、冰水等。
冷却剂的添加量和冷却方式需要根据具体情况设计。
3. 预冷混凝土:在混凝土浇注前使用冷水喷淋或蒸汽预冷混凝土砼、模温控制等方法降低混凝土的初始温度。
4. 加强散热:在浇注混凝土后,可以通过覆盖湿布、喷雾冷却、加强通风等方式提高散热效果,降低混凝土的温度。
需要注意的是,水化热峰值温度是指混凝土内部的温度,而不是混凝土表面的温度。
因此,在控制水化热时,需要关注混凝土内部的实际温度,而不仅仅是表面温度。
同时,不同的混凝
土配比和环境条件也会对水化热产生影响,因此在施工前应进行适当的温度计算和调整。
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水泥水化热对混凝土早期开裂影响【来源:水泥工艺网】【2011年09月13日】0 引言对于预拌混凝土应用过程出现的早期开裂现象,有些混凝土专家归因于水泥比表面积太大和早期强度太高;而水泥界则认为,我国目前水泥的比表面积和早期强度并不比国外的高,混凝土的早期开裂主要是混凝土施工和养护不当所致。
笔者认为,必须通过混凝土生产者和水泥生产商沟通,对早期裂缝的成因达成共识,在水泥生产、混凝土配制及施工养护等环节共同采取措施加以解决。
“高强早强、高比表面积”及“水泥磨得太细”,这些都是表面现象,其本质是早期水化热太高及混凝土温度应力大的缘故。
1 水化热高是混凝土早期开裂的重要原因混凝土早期开裂主要是由于初凝前后干燥失水引起的收缩应变和水化热产生的热应变所引起。
关于混凝土的开裂,大家都已接受如下认识:抗拉强度越高,则混凝土开裂的危险性越小;弹性模量大、收缩大则开裂的危险性大;徐变大则开裂的危险性小。
弹性模量越低,一定收缩量(或应变)产生的拉应力越小。
混凝土处于塑性状态时弹性模量几乎为零,任何收缩或应变都不会产生拉应力,只有凝结固化具有一定强度后才有弹性模量,混凝土弹性模量随强度增加而增大。
因此,混凝土强度的发展既有利于减少混凝土的开裂又因弹性模量增大而增加混凝土的开裂性。
根据美国ACI建筑法规,混凝土弹性模量与标准圆柱体28d抗压强度的平方根成正比。
混凝土徐变越大,应力松弛量越大,纯拉应力越小。
因此,弹性模量低、徐变大及收缩小的混凝土开裂的危险小。
高强混凝土因收缩较大和徐变较小而较易开裂,而低强混凝土可能因收缩小和徐变大,而往往裂缝较少。
关于干燥收缩及其避免或减少收缩的措施,大家都已达成共识,本文不拟赘述,但对于温度应变引起的应力往往认识不足。
温度应力是目前预拌混凝土早期开裂的一个很重要的因素。
R.Springenschmid认为,混凝土的2/3应力来自于温度变化,1/3来自干缩和湿胀。
水泥水化热是混凝土早期温度应力的主要来源。
按照瑞典学者J.Byfors的观点,“混凝土拌和物成型的最初几个小时,还没有形成凝聚结构,此时主要表现为黏塑性。
随着水化进行,塑性减少,弹性模量增大,成型后4~8h,弹性模量从10~102MPa迅速增长至104~105MPa,增加了3个数量级,而此期间抗压和抗拉强度以正常速度增长,因此极限抗拉应变由2h的4.0×10-3急剧下降至6~8h的0.04×10-3左右,即极限应变减小到原来的1/100,因此成型后6~8h极限抗拉应变达到最低值”。
在混凝土终凝时,抗压强度只有0.7MPa,抗拉强度只有0.07MPa,混凝土弹性模量按1.0×104MPa计,只要产生大于0.07/(1.0×104)=7×10-6的应变即可使混凝土开裂。
混凝土的热膨胀系数为10×10-6/℃,只要混凝土内外温差为1℃就足可使此时混凝土开裂。
国外为使混凝土的早期不开裂,要求12h抗压强度不大于6MPa,相应的抗拉强度约0.6MPa,即使弹性模量仍按1.0×104MPa计,此时应变不应大于6×10-5,相当于内外温度梯度不大于6℃。
而国内学者要求24h抗压强度不大于12MPa,相应的抗拉强度约1.2MPa,此时应变不应大于12×10-5,相当于内外温差不大于12℃。
不幸的是,水泥的水化热释放主要集中在早期,水泥加水拌和后,立即出现放热(称为第一个放热峰),持续几分钟,这可能是铝酸盐和硫酸盐的溶解热。
下一阶段是形成钙矾石所放出的热量,对于大部分波特兰水泥,大约在4~8h后,会达到第二个放热峰顶点,除钙矾石形成热外它也包括C3S的一些溶解热和C-S-H的形成热。
典型的波特兰水泥在开始3d内大致会放出50%的水化热。
某P·O42.5水泥1d水化热为188kJ/kg,3d为231kJ/kg,按混凝土密度2400kg/m3、比热0.96kJ/(kg·℃)计,混凝土1d和3d的绝热温升相应为24.4℃和30.1℃。
混凝土温升的高峰一般出现在浇注后的3~4d,掺粉煤灰后可推迟至第5~6d,因此,从减少混凝土早期温度应变出发,应尽量减少水泥水化热。
笔者认为,国内外混凝土专家要求混凝土1d抗压强度不大于12MPa或12h抗压强度不大于6MPa,其实质是降低早期水化速率和水化热,减少温度应变所产生的应力。
有些施工人员反映细度太细强度太高的水泥配制的混凝土容易开裂,其实质也是这些水泥早期水化快,水化热大,使混凝土温度应力大的结果。
混凝土成型后盖湿麻袋养护不开裂是因为它起到保湿保温的作用。
综上所述,对混凝土的早期开裂必须具体分析,不能一概归咎于水泥。
笔者认为,对于低强度等级的混凝土特别是C30以下的混凝土,其早期开裂主要是由于养护不当所引起,而对低水胶比高强度等级的混凝土,除此之外,水泥水化热也起着重要的作用。
2 减少水泥水化热和混凝土温升的重要途径2.1减少水泥水化热的措施水泥水化热的大小和放热速率与熟料的矿物组成有关。
C3A的水化热和水化放热速率最大,C3S和C4AF次之,C2S的水化热最小,放热速率最慢。
因此减少C3A相应增加C4AF、减少C3S相应增加C2S均能降低水化热。
但高C3S、高C3A是水泥高强早强和预分解窑熟料工艺煅烧所需,因此降低熟料矿物中的C3S和C3A有一定难度。
尽管已有预分解窑生产出中热硅酸盐水泥熟料,但仍不普遍。
笔者认为,高温煅烧快速冷却、调整硫酸盐饱和度、减少碱含量、掺入混合材、优化水泥颗粒级配以及对水泥进行冷却等降低水泥水化热的措施均是切实可行的。
1)高温煅烧快速冷却是减少水泥熟料C3A含量的有效途径。
我们通常所讲的C3A含量是根据熟料的化学成分计算而得的潜在含量或称理论含量。
实际上,在硅酸盐水泥熟料煅烧过程中,一部分Al2O3固溶于C3S中,使实际生成的C3A减少;另外高温煅烧使铁相以C6A2F形式存在,也使实际生成的C3A减少;特别是预分解窑出窑熟料于1350~1280℃时在篦冷机上骤冷,使一部分C3A以玻璃体形式存在。
因此预分解窑熟料中的C3A实际含量要比理论计算的少。
2)除C3A实际含量外,C3A晶型对其活性有显著影响,从而影响其水化热和水化放热速率。
据文献报道,使用X射线衍射法的Rietveld法能够快速准确地测出熟料各矿物的实际含量。
测试结果表明,由于使用二次燃料造成熟料中SO3含量降低,碱的硫酸盐饱和度降低,多余的碱进入C3A晶格,使立方晶型的C3A含量下降,斜方晶型的C3A含量增加,而斜方晶型的C3A活性特别高,因此其水化速率及水化热增加,水泥凝结时间大为缩短,对聚酯类超塑化剂的匹配产生影响。
某厂使用二次燃料后硫酸盐饱和度从60%降为40%,熟料中立方晶型的C3A含量从5.3%降为2.2%,而斜方晶型的C3A含量从6.0%增加到10.0%,水泥初凝时间从3h20min降为2h05min。
因此,熟料煅烧时一定要注意硫酸盐饱和度变化对矿物晶型的影响,从配料或燃料方面调整硫酸盐饱和度。
3)碱使水泥水化加速,早期水化热增加,增大早期的温度应力。
R.W.Burrows认为,碱是影响混凝土抗裂性能的最重要因素。
“碱不但增大混凝土的收缩率,即使水泥的水化速率和自由收缩值相同,碱也使混凝土的抗裂性能明显下降。
低碱水泥有良好的抗开裂性能,特别是当碱钠当量低于0.6%时,抗裂性大幅度提高”。
R.Springenschmid也认为,碱使高速公路出现表面开裂。
他在给Burrows的信中写到:“我们因5%高速公路出现表面开裂而遇到很大的困难,这只限于那些含碱钠当量(Na2O+0.658K2O)超过1.0%水泥的路段,有时碱钠当量达1.3%,……”。
文献报道,德国“道路建筑通函”18/1998(ARS18/1998)规定,用于高速公路的混凝土路面的水泥“总碱含量Na2O当量≤0.84%”,“最近又将使用CEMI和CEMⅡ/A类水泥时的总碱含量降为Na2O当量≤0.80%”。
由此看来,碱对水泥混凝土的收缩开裂性能影响很大,在水泥生产和应用过程中必须控制。
我国北方某些厂的水泥碱含量偏高,在用于混凝土路面或飞机场跑道时应加以注意。
不过,南方地区由于土壤经常有雨水冲洗,碱含量不高。
4)水泥越细,水化越快,放热速率越大,早期水化热越集中,产生的温度应力越大,越容易产生早期开裂。
但掺入混合材细粉,既可改善水泥级配,减小水泥标准稠度用水量又可减少水化热。
美国混凝土学会207委员会认为,当用火山灰代替部分水泥时,要初估水泥发热量,一个颇为实用的方法是假定火山灰的发热量为所取代的水泥发热量的50%,即HP=HO(1-0.5P),式中Hp和HO分别为火山灰取代后和取代前的水化热,P为火山灰取代量。
蔡正咏根据刘家峡和三门峡的经验得到HP=HO(1-0.55P)。
据报道,某粉煤灰3d、7d水化热分别为11.7kJ/g和20.5kJ/g,用它分别取代20%、40%、60%和80%的水泥后,水化热3d分别下降到原来的75.1%、72.8%、54.6%和31.4%;7d分别下降到原来的80.7%、69.2%、52.7%和31.8%。
用比表面积400m2/kg的矿渣粉取代35%的某普通水泥时,3d水化热从235kJ/kg下降至160kJ/kg,水化热减少了32%。
尽管混合材取代水泥后水化热下降情况随水泥品种和工程实际情况变化较大,但减少水化热的趋势是确定无疑的。
因此,就减少水化热而论,生产掺混合材的水泥是十分有效的。
5)增加混合材掺量虽然可以降低水泥的水化速度和水化热,但水泥以及所配混凝土的早期强度也随之降低,从而影响拆模时间和施工进度。
对于该问题,可以从以下两方面认识和解决:①廉慧珍等认为,早期强度过高的水泥所配混凝土的后期强度增长率下降甚至倒缩,对混凝土的耐久性不利。
吴笑梅等认为,“水泥的3d强度是施工的要求,水泥的28d强度是混凝土设计强度的需要,而远龄期强度指标则是混凝土耐久性(强度补充及自愈合)的需要。
合理或较低的早期强度,较高的后期及远龄期强度是优质水泥重要的性能指标之一”。
因此,应将混凝土耐久性放在第一位,施工进度应服从混凝土耐久性的需要,掺入混合材后水泥的早期强度适当降低是可以接受的。
②在不增加水化热的情况下,可以通过调整胶凝材料的颗粒级配来提高早期强度。
硬化浆体的强度取决于材料的原始堆积密度和水泥水化产物对原始空隙的填充程度,在不提高水泥水化速度即早期水化产物数量的情况下,降低胶凝材料的原始空隙率即提高其堆积密度,可以提高其强度特别是早期强度。
张大康的研究表明,在P·I42.5R硅酸盐水泥(比表面积333m2/kg),中掺入4%的高细石灰石粉(比表面积1194m2/kg)和26%的矿渣粉(比表面积414m2/kg),与单掺30%矿渣粉相比较,水泥3d抗压强度显著增加(从24.6MPa增加至29.4MPa);与母体水泥(P·I42.5R)比较,3d抗压强度只有很少的降低,28d抗压强度提高了9.4MPa,其原因与高细石灰石粉的填充作用有很大关系。