你怎样估算硅酸盐水泥硬化与收缩

1、你怎样估算硅酸盐水泥硬化与收缩质检?教学?研究谴两目蒜商2011年09月你怎样估算硅酸盐水泥硬化与收缩范秋波华润混凝土(南宁)有限公司摘要:混凝土的开裂将会影响结构的受力,耐久性等性能.造成混凝土开裂的原因有许多.如水泥的硬化收缩,混凝土的干燥收缩,温差收缩,碳化收缩等.其中水泥的硬化收缩是造成混凝土开裂的重要原因之一.为此.补偿水泥硬化过程中造成的水泥一水体系的体积减缩就显得十分有意义.本文介绍了硅酸盐水泥的硬化收缩是造成混凝土开裂的重要原因之一,为此根据硅酸盐水泥的硬化收缩量,估算出补偿其硬化收缩所需钙钒石的理论值,为实际|I:程中确定膨胀剂的最小掺量奠定了理论基础.关键词:钙钒石:硅酸盐

2、;水泥;硬化收缩;补偿收缩能够作为膨胀源补偿收缩的物质有钙钒石(AFt),氧化镁及氧化钙,但是由于后两者的稳定性及可控膨胀性不是很好,所以常用的膨胀源就是钙钒石(AFt).硅酸盐水泥的各主要矿物在水化过程中,将会引起水泥一水体系的体积减缩,而硅酸盐水泥,石膏及活性铝水化后生成的钙钒石(AFt)的固相体积是增大的,所以通过理论计算,控制钙钒石的生成量,以达到补偿硅酸盐水泥硬化过程中造成的体系体积减缩,同时也避免钙钒石生成量过大造成混凝土的胀裂,对防水混凝土,水泥浆灌缝等实际工程有一定的指导意义.1钙钒石的膨胀源动力关于钙钒石的膨胀源动力,有两种观点:一种是凝胶态膨胀组分由于吸水而产生体积膨胀,即

3、胶体吸水膨胀学说(Mehta).另一种是结晶态膨胀组分由于晶体生长穿透周围物质而向外扩张,即晶体生长压力学说(刘崇喜).游宝坤认为,在水泥石孔缝间存在钙钒石晶体,这些晶体的生长能够使水泥石体积产生膨胀,但更多的膨胀来自于水泥凝胶区中生成的凝胶状钙钒石通过吸水肿胀而产生的膨胀;在两者的共同作用下,水泥石产生体积膨胀,即将两种学说结合在一起来解释钙钒石的膨胀源动力.2硅酸盐水泥的硬化收缩水泥中的各种矿物在拌水后发生水化反应,反应后体系的绝对体积小于反应前水泥与水的体积之和,这就是水泥的硬化收缩,也称化学减缩.产生这种现象的原因在于水泥水化反应前后,反应物与生成物的平均密度不同,但是反应后的固相体积

4、较反应前是有所增加的.在密实状态下,每100g水泥浆体完全水化时,其减缩值为6.25mL;不完全水化时,水泥浆体的减缩值约为其化学结合水体积的0.25倍.经试验表明,对于硅酸盐水泥来说,100g水泥与33mL的水混合水化后,总的化学减缩值约为7-9mL,但是水泥浆体硬化后的宏观体积变化不大,原因在于水泥一水体系化学减缩后在硬化体内形成了许多孔隙.表1列出了硅酸盐水泥主要矿物成分单独反应时的体积变化情况.表1水泥主要矿物熟料一水体系中的体积变化密度/体系绝对体积/固相绝对体积/绝对体积的变反应式分子量,g化,%g.e1.11-3反应前反应后反应前反应后体系的固相的4563.152C3S+6H20

5、=10810OC3sH3+3Ca252.7225.8144.8225.810.64+55.94(OH)23422.7l2222.233443-262C2s+4H20=721.ooC3sH3+Ca177.5159.4105.5159.410-20+51.0(OH)23422.71742.232703.04C+6H20=1081.oo196.8150.088.815O.0-23.78+68.92CH3782.52由表1计算得出的体系减缩量为14.6%,由此算出的lO0g水泥与33mL水混合水化后,体系的化学减缩理论值约为9.45mL,与7-9mL的经验值差别处在于没考虑水泥水化反应时各种矿物相互影

6、响的作用.综合以上两者,取1Oog水泥与33mL水混合水化后,硬化减缩量为8mL,作为补偿硬化收缩的计算量.?24?3钙钒石理论估算假定水泥的水化反应是一个非常复杂的过程,要想精确计算水泥的硬化收缩量,并在实际工程中做到精确补偿是很难的,故本文的计算也有一些前提条件,具体如下:(1)本文计算的钙钒石生成量是指在水泥石适当强度时,钙钒石产生有效膨胀所需的量,没考虑水泥塑性阶段的损失.水泥水化前期,水泥处于塑性阶段,此时生成的钙钒石将不会使水泥石产生膨胀,从而硬化收缩也得不到补偿;但是当水泥石强度很高时,生成的钙钒石将使水泥石浆体胀裂,因此钙钒石的生成存在生成时机的问题.赵顺增提出限制膨胀混凝土在

7、抗压强度为5-20MPa时,是生成钙钒石的最好时机,在此时间段内钙钒石的生成量不小于8值(补偿水泥硬化收缩所需钙钒石的最小生成量),才能使水泥硬化收缩得到补偿.(2)硅酸盐水泥的硬化收缩量8mL是在100g水泥与33mL水完全反应的条件下,综合考虑理论计算值9.45mL(硅酸三钙(Cs),硅酸:二钙(C)及铝酸三钙(cA)单独反应造成的总的体系减缩量)与经验值79mL两者确定的.(3)硅酸盐水水化过程中有Ca(OH),生成,能够满足生成钙钒石所需的CaO,需要l-Drl的掺料是石膏及活性AbO,二者按一定的比例加入,而非只加石膏,以免影响水泥石硬化后的强度.4补偿硬化收缩所需钙钒石的理论生成量

8、铝酸三钙单独与石膏反应生成钙钒石的反应式如下:C3A+3(CaSO42H20)+25H20=c3A?3CaSO?31H20固相体积:V,=311.2cm3(反应前);V2=690.5cm(反应后).固相体积可增大量:1.22由反应式可知,反应后钙钒石固相体积的理论增大量为1.22倍;反应后的固相体积较反应前的试验增大量为1.221.75倍,考虑到水泥水化过程的复杂性,取钙钒石的固相体积增大量为1.22倍,则钙钒石固相体积增大率为:11:0_5511每1g钙钙石晶体产生的体积膨胀v为:V=m_mO.318cm(3)P其中:tn为钙钒石晶体的质量,取lg;p为钙钒石晶体的密度,取1.73g/cm.由上面计算得到的100g硅酸盐水泥硬化收缩值8mL及式(3),即可计算出补偿100g水泥硬化收缩所需钙钒石的量8:s=赣誓因此,由式(4)可知:欲补偿硅酸盐水泥凝胶水化造成的收缩量,小