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水泥的物理性
- 回答：1 瀏覽：3959 提問時間：2006-05-26
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- 1 水泥自身的物理特征主要有密度、細度和含氣量。
1．1密度
水泥密度測定的要點就是測出單位重量水泥的實際體積。經(jīng)典的方法是用液體排代法，測定時在恒定的溫度下，用李氏瓶細脛部分容積刻度量出加入一定重量水泥時的體積。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定時間一般要2個多小時，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)，通過儀器測出水泥樣品的實際體積，這種方法測定時間短，更接近于真密度，而且對樣品無損害。
1．2 細度
水泥細度的表述概括起來有篩余、比表面積、顆粒級配、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年后又增加了負壓篩析法。這在減少勞動強度改善試驗環(huán)境衛(wèi)生，提高工效和試驗結(jié)果的準確性等方面都有長足的進步。目前在水泥生產(chǎn)中存在的問題就是，用80t~m方孔篩控制水泥細度已經(jīng)不合適了，應在水泥生產(chǎn)中推廣使用45μm方孔篩篩余，用45μm方孔篩控制水泥細度。但45 μm試驗篩網(wǎng)的生產(chǎn)技術(shù)要求高，國內(nèi)市場上這種產(chǎn)品很少地方有，我們曾專門請國內(nèi)某篩網(wǎng)廠家試產(chǎn)45μm篩網(wǎng)，第一次沒有成功，第二次才勉強達到了國家標準的要求。所以大家在采購45μm篩子時要注意它是否合格。我院正在制備標定45μm篩的標準粉，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，透氣法測比表面積時都是測定一定量的空氣透過一定孔隙率水泥層所需的時間，然后通過計算求得比表面積值。為了使測定的時間更準確，計算更簡便， 目前有人采用電子計時加電腦計算來改進勃氏儀，可使測定結(jié)果自動報出。
比表面積所代表的細度含義比篩余進了一大步，它與水泥性能的相關(guān)性比篩余更具普遍性。但透氣法也存在對多孔物料和過細物料測試不準的問題，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。它給出了水泥細度的全貌。測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，因此通過測定不同時間的沉降量就可以測出不同顆粒的含量。這種方法費時而且要求操作技能高，計算也復雜，對摻混合材的水泥也測不準。1980年以后出現(xiàn)了激光衍射方法，它只需10分鐘左右就可以測出一個樣品的結(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)還是進口的。
顆粒組成雖然反映出水泥細度的全貌，但它是一組數(shù)據(jù)，測定這些數(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)系是當前的一個課題。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)自動控制中使用，這給水泥生產(chǎn)質(zhì)量自動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)果計算得到，計算的基礎(chǔ)是把水泥的顆粒當成球體或圓面積，所以它不是真值，而且跟計算方法有關(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)行的標準方法是等效采用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
水泥的施工性能主要有需水性、保水性、流變性、凝結(jié)時間等，水泥產(chǎn)品標準中一般只列凝結(jié)時間、膠砂流動度，為了測定凝結(jié)時間和安定性測定標準稠度用水量。
2．1 標準稠度用水量
水泥實際使用時絕大多數(shù)采用砂漿或砼，而且這些砂漿或砼的流動性各不相同，因此同一水泥在不同情況下使用時凝結(jié)硬化情況也不相同。為了建立水泥需水量可比標準和凝結(jié)時間的測定基準，采用了標準稠度凈漿的概念。
在1977年以前我國都用維卡法測定標準稠度用水量，1977年后增加了一種用試錐代替試桿的改進后的維卡儀來測定，它大大簡化了標準稠度用水量的測定工作量；2001年后又因ISO標準仍采用維卡法，我國標準中再次把維卡法作為標準法，試錐法為代用法。我認為在通常情況下仍采用試錐法為好。
大多數(shù)水泥標準稠度凈漿凝結(jié)時間與工程中實際使用時的凝結(jié)時間相關(guān)性良好，因此標準中采用標準稠度凈漿來測凝結(jié)時間，但也有的水泥相關(guān)性不好，如鋁酸鹽水泥，所以在2000年新標準中就采用標準稠度砂漿來測定凝結(jié)時間，其標準稠度用水量是標準稠度砂漿的用水量。
2．2膠砂流動度
膠砂流動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際使用時的需水性，因此在對比水泥需水性時往往采用這種方法。但控制膠砂流動度的目的主要是為了給測定水泥其它物理性能確立一個基準，如某些需水量差別很大的水泥的強度，或不同水泥的干縮率等。測定水泥膠砂流動度的方法各國標準中都采用跳桌，不同的地方是其跳動部分的重量和落距不同。我國采用的跳桌現(xiàn)分為手動和電動兩種，由于粗制濫造和彼此仿制，其結(jié)構(gòu)和性能極須進行統(tǒng)一。
2．3 凝結(jié)時間
凝結(jié)時間的測定一直沿用維卡針入法，但由于測定時間長，人工操作誤差大等原因希望研究出自動測定方法。國外最早用機械定時下落法，后來用電腦控制實現(xiàn)自動測定。我院在1980年代曾按人工手法研制出機電一體化的凝結(jié)時間自動測定儀，但因試制產(chǎn)品與手工測定結(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)時間自動測定儀，預計2002年底可以面市。
3 水泥結(jié)構(gòu)性能檢測
水泥結(jié)構(gòu)性能中的最重要性能是強度和體積穩(wěn)定性及它們在各種外界環(huán)境條件下變化。主要測定項目有強度、耐磨性和膨脹率、收縮率等。
3．1 水泥強度測定
自2001年開始，我國通用水泥標準強度的測定已采用國際法(1SO 679：1989)，該方法即為前述的R—C法，是由歐洲水泥協(xié)會和材料與結(jié)構(gòu)實驗研究機構(gòu)聯(lián)合會(RILEM)聯(lián)合研究提出的。
我國在采用該法時對方法的所有參數(shù)進行了認真的研究，在遵從其要求的前提下，對所用儀器設(shè)備都進行了改進，使其達到使用方便，結(jié)構(gòu)堅固合理、對ISO標準砂也從砂源到成品加工工藝都進行了系統(tǒng)的研究生產(chǎn)出中國ISO標準砂，只要我們使用按統(tǒng)一圖紙認真生產(chǎn)的儀器，和使用真正的中國ISO標準砂，我國水泥強度測定結(jié)果，以28天抗壓強度來表示與國際基準強度的誤差一般在1％以內(nèi)，會遠低于5％的要求。
最近有人制作了強度試件成型刮平機器人來代替人工操作，這樣就使強度成型可實現(xiàn)全過程機械化，試驗結(jié)果的正確性將會進一步提高。水泥標準強度測定中，目前有二個技術(shù)問題尚未解決。一是濕氣養(yǎng)護箱尚無標準，因此市場銷售的濕氣養(yǎng)護箱是否符合要求有待檢測，二是壓力試驗時壓力機的加荷速度。現(xiàn)在常用的壓力機有手工操縱和全自動二種機型，手工操縱的定速盤的轉(zhuǎn)速尚可檢測，但全自動的沒有檢測方法。市售的全自動壓力機也很少提供這方面的實測數(shù)據(jù)，甚至有用秒表來檢測全自動壓力機加荷速度的，顯然這樣的自動程度難以適應強度測定的需要。
對于環(huán)境條件變化時的水泥強度測定，一般將標準方法中的標準養(yǎng)護條件或某些參數(shù)改為環(huán)境條件，用這種條件下測得的強度與標準養(yǎng)護強度的比值來表達。
3．2 耐磨性
很多場合需要考慮砼表面的耐磨性，一般說來耐磨性與水泥強度有關(guān)，但仍有一些未知因素。我國有專門的耐磨性測定方法標準(JC／T421)，它采用專門耐磨試驗機對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。耐磨性測定要注意試件的成型、烘干和耐磨機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)，因此預測它們非常重要。但由于造成體積不穩(wěn)定的原因不同，測定方法也須針對不同情況進行設(shè)計。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項目，其它檢測項目主要用于特種水泥。我國對水泥體積穩(wěn)定性的檢測都有相應的標準方法，需要時可按標準進行。
4水泥其它性能的檢測
除以上三個方面外，水泥還有其它一些物理性能需要檢測，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鋼筋的銹蝕等，常用的是水化熱。
水化熱測定通常有三種方法，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準方法，小部分使用直接法。溶解熱方法可以測定任一齡期的水化熱，而直接法只能用來測定早期(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，是當前該方法實施的實際困難。 - 回答時間：2006-05-26
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