不同品牌的普通硅酸盐水泥物理力学性能对比分析-职业学院毕业论文.docx

0安徽交通职业技术学院毕 业 论 文题 目：不同品牌的普通硅酸盐水泥物理力学性能对比分析系 别： 土木工程系 专 业： 工程造价 班 级： 12164 学生姓名： 张欢迎 学 号： 201210177 指导教师： 周涛 完成日期： 2015-05-15 1摘 要随着社会现代化进程的迅速发展公路工程建设刻不容缓，因此，一些与公路相关的产业必须与时俱进，所以对水泥的生产、性能的控制则需要更进一步的探讨与研究作为胶凝材料，水泥是公路建设当中不可或缺的，我们有必要弄清水泥的基本性能及各种品牌水泥之间性能的区别通过对不同品牌水泥性能的区别分析，在不同工程中选用不同品牌的水泥，更好的突出其性能降低工程造价不同硅酸盐水泥的物理性质不同，适用于工程中将会对工程质量有较大影响，因此对普通硅酸盐水泥的基本组成及基本性能做概要阐述选取四种不同品牌的普通硅酸盐水泥，对其成分组成进行对比分析，对四种不同品牌的普通硅酸盐水泥分别进行物理、力学性能（即标准稠度用水量、凝结时间、抗压强度、抗折强度）试验分析。

最后根据试验结果和成分分析结果综合对比，得出结论关键词：普通硅酸盐水泥 基本信息与性能 成分分析 试验对比23不同品牌的普通硅酸盐水泥物理力学性能对比分析1 水泥的基本信息与性能1.1 水泥的基本信息1．1．1 水泥的定义和分类 定义：凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥硅酸盐水泥定义：以硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 按组成分类：常用水泥／硅酸盐水泥（以硅酸盐水泥熟料为主要组分） 如：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等特种水泥（以非硅酸盐类水泥熟料为主要组分） 如：高铝水泥、硫铝酸盐水泥等1.2 水泥的基本组成1. 1.1.2.1 原材料：（１）石灰石质原料（主要成份为碳酸钙，提供氧化钙） ，如石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳等２）粘土质原料（提供氧化硅和氧化铝及部分氧化铁） ，如黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等３）少量校正原料（铁质校正原料和硅质校正原料，提供氧化铁和氧化硅） ，铁质校正原料如低品位铁矿石、炼铁厂尾矿以及硫酸厂工业废渣硫酸渣（硫铁矿渣）等；硅质校正原料如砂岩、河砂、粉砂岩等。

1.1.2.2 水泥的基本组成（1）硅酸盐水泥熟料① 氧化物组成4CaO、SiO 2、Al 2O3、Fe 2O3 ~95%MgO、 SO 3、TiO 2、P 2O5、K 2O 和 Na2O 等 ~5%② 矿物组成经高温煅烧后，两种或两种以上的氧化物反应生成多种矿物集合体，结晶细小（30~60μm） 四种主要矿物：硅酸三钙（C 3S） 、硅酸二钙（C 2S） 、铝酸三钙（C 3A） 、铁相固溶体（C 4AF） 另外，还含有少量的游离氧化钙（f-CaO） 、方镁石（结晶氧化镁） 、含碱矿物以及玻璃体等 （2）混合材① 活性混合材混合材磨细后与石灰和石膏拌合，加水后既能在水中又能在空气中硬化的称为活性混合材② 火山灰质混合材：凡天然的及人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物质原料，磨成细粉加水后并不硬化，但与石灰混合后再加水拌和，则不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化者称为火山灰质混合材天然：火山灰、火山凝灰岩、浮石、硅藻土、硅藻石、蛋白石等人工：烧粘土、活性硅质渣、粉煤灰、烧页岩等③ 非活性混合材5与水泥成分不起化学作用或化学作用很小的称为非活性混合材。

磨细石英砂、石灰石、慢冷矿渣等作用：提高水泥产量，减少水化热，降低水泥标号3）石膏天然石膏或工业副产石膏（CaSO 4，CaSO 4·2H2O） 作用：调节凝结时间，提高早期强度，降低干缩变形，改善耐久性、抗渗性等性能，对混合材起活性激发作用以水泥中 SO3含量作为石膏掺量的控制指标，过少，不能合适地调节水泥正常凝结时间；过多，可能导致水泥体积安定性不良1.2 水泥的品质要求1.2.1 凝结时间——工程施工初凝：水泥加水拌和开始至标准稠度净浆开始失去可塑性所经历的时间终凝：浆体完全失去可塑性并开始产生强度所经历的时间硅酸盐水泥300m 2/kg ，透气式比表面积仪其他水泥 80μm标准筛上筛余量5且≤2018 石灰石+火山灰/12水渣+ 煤矸石/12+8转炉渣+石灰石/16石膏掺量(%) / 5.0 二水石膏/5.5天然石膏/5.0二水石膏/6.0助磨剂掺量(%)≤0.5 0.05 0 0.10 /由 1.2.6 可知水泥烧失量反映熟料的烧成质量，混合材掺量是否适当以及水泥风化的情况从上表可得南方水泥烧失量为 2.86%为最小值，说明其熟料的烧成质量及混合料掺量相较其他三种品牌为最佳。

此外，氧化镁与水反应会生产氢氧化镁体积膨胀导致水泥长期安定性不良，所以氧化镁含量不宜过高在四种品牌中南方和盘固的氧化镁含量属于中等含量，固对其安定性的影响不会大于其他品牌水泥三氧化硫的含量是由控制石膏的量来控制的四种品牌中三氧化硫含量最低的是海螺的 1.19%三氧化硫含量越高，水泥的凝结速度越快，但过高则影响强度石膏是用作调节水泥凝结时间的组分，是缓凝剂适量石膏可以延缓水泥的凝结时间，也可以提高水泥的强度四种品牌中石膏含量最低的是南方和明港的 5.0%3 各品牌水泥试验对比3.1 试验目的通过对四种品牌的普通硅酸盐水泥分别进行试验，得出结果再进行横向对比，从而直观的了解各种水泥的具体性能83.2 试验过程3.2.1 标准稠度、凝结时间与安定性试验主要试验仪器：水泥净浆搅拌机、维卡仪、沸煮箱、雷氏夹膨胀仪（1）标准稠度：先将水泥试样充分拌匀，过 0.9mm 方孔筛用水泥净浆搅拌机搅拌，搅拌锅和搅拌叶片先用湿布擦过，将拌和水倒入搅拌锅中，然后5~10s 内小心将称好的 500g 水泥加入水中，防止水和水泥溅出；拌合时，先将锅放在搅拌机的锅座上，升至搅拌位置，启动搅拌机，低速搅拌 120s，停15s，同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间，接着高速搅拌 120s 停机。

拌合结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已放在玻璃板上的试模中，用小刀插捣，轻轻振动数次，刮去多余的净浆抹平后迅速将试模和底板移到维卡仪上，并将其中心定在试杆下，降低试杆直到与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝 1s~2s后，突然放松，使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中，在试杆停止沉入或释放试杆 30s 时记录试杆到底板的距离，升起试杆后立即擦净整个操作应在搅拌后1.5min 内完成以试杆沉入净浆并距底板 6mm±1mm 的水泥净浆为标准稠度净浆2）凝结时间：制备试件，以标准稠度用水量安制成标准稠度净浆（记录水泥全部加入水中的时间作为凝结时间的起始时间）一次装满试模，振动数次刮平，立即放入湿气养护箱中初凝时间：试件在湿气养护箱中养护至加水 30min 时进行第一次测定测定时，从湿气养护箱中取出试模放到试针下，降低试针与水泥净浆表面接触拧紧螺丝 1s~2s 后，突然放松，使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中观察试针停止沉入或释放试针 30s 时指针的读数临近初凝时，每隔 5min 测定一次当试针沉距底板 4mm±1mm 时，为水泥水泥达到初凝状态达到初凝状态时应立即重复测一次，当两次结论相同时才能定为达到初凝状态。

终凝时间：为了准确观察试件沉入的状况，在终凝针上安装了一个环形附件由水泥全部加入水中至终凝状态的时间为水泥的终凝时间在完成初凝时间测定后，立即将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板下反转 180°，直径大端向上、小端向下放在玻璃板上，再次放入湿气养护箱中继续养护临近终凝时间时每隔 15min 测定一次，当试针沉入试件 0.5mm 时，即环形附件开始不能9在试件上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态达到终凝状态时应立即重复测定一次，当两次结论相同时才能定为达到终凝状态3）安定性（标准法）：将预先准备好的雷氏夹放在已擦油的玻璃上，并立刻将已制好的标准稠度净浆装满雷氏夹装浆时一只手轻轻扶持雷氏夹，另一只手用宽约 10mm 的小刀插捣数次然后抹平，盖上稍涂油的玻璃板，接着立刻将雷氏夹移至湿气养护箱内养护 24h±2h沸煮前，调整好沸煮箱内的水位，使之在整个沸煮过程中都能没过试件，不需中途添补试验用水，同时保证在30min±5min 内水能沸腾脱去玻璃板取下试件，先测量雷氏夹指针尖端间的距离 A，精确到 0.5mm，接着将试件放入水中箅板上，试针朝上，试件之间互不交叉，然后在 30min±5min 内加热水至沸腾，并恒沸 3h±5min。

沸煮结束后，即放掉箱中的热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件进行判别测量雷氏夹指针端间的距离 C，精确至 0.5mm，当两个试件主后增加距离（C-A）的平均值不大于 5.0mm 时，即认为该水泥安定性合格；当两个试件的（C-A）值相差超过 4.0mm 时，应用同一样品立即重做一次试验再如此，则认为该水泥为安定性不合格3.2.2 水泥胶砂强度试验主要试验仪器：胶砂搅拌机、振实台、抗折试验机、抗压试验机1）试件成型：成型前将试模擦净，四周的模板与底座的接触面上应图黄油，紧密装配，放止漏浆，内壁均匀地刷一薄层机油水泥与 ISO 的质量比为1：3，水灰比 0.5每成型三条试件需称量的材料及用量为：水泥450g±2g；ISO 砂 1350g±5g；水 225ml±1ml降水加入锅中，再加入水泥，把锅放在固定架上并升至固定位置然后立即开动机器，低速搅拌 30s 后，子第二个 30s 开始的同时均匀将砂子加入当砂是分级装时，应从最粗粒级开始，依次加入，再高速搅拌 30s停拌 90s在停拌中的第一个 15s 内用胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中再高速下继续搅拌 60s各个阶段时间误差应在±1s 内。

用振实台成型时，将空试模和模套固定在振实台上，用适当的勺子直接从搅拌锅中将胶砂分两层装入试模装第一层时，每个槽里约放 300g 砂浆，用大播料器垂直架在模套顶部，沿每个模槽来回一次将料层播平，接着振实 60 次10再装入第二层胶砂，用小播料器播平，再振实 60 次移走模套，从振实台上取下试模，并用刮尺以 90°的角度架在试模顶的一端，沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动，一次将超出试模的胶砂刮去并用同一直尺在近乎水平的情况下将试件表面抹平试模编号后，将其放入养护箱养护，养护箱内箅板必须水平水平放置时刮平面应朝上对于 24h 龄期的，应在破型试验前20min 内脱模对于 24h 以上龄期的，应在成型后 20h~24h 内脱模脱模时要非常小心，应防止试件损伤硬化较慢的水泥允许延期脱模，但必须记录脱模时间试件脱模后即放入水槽中养护，试件之间间隙和试件上表面的水深不得小于 5mm每个养护池中只能养护同类水泥试件，并应随时加水，保持恒定水位，不允许养护期间全部换水除 24h 龄期或延迟 48h 脱模的试件外任何到龄期的试件应在试验（破型）前 15min 从水中取出抹去试件表面沉淀物，并用湿布覆盖。

2）抗折强度试验：以中心加荷法测定抗折强度采用杠杆式抗折试验机试验时，试件放入前，应使杠杆成水平状态，将试件成型侧面朝上放入抗折试验机内试件放入后调整夹具，使杠杆在试件折断时尽可能地接近水平位置抗折试验加荷速度为 50N/s±10N/s，直至折断，并保持两个半截棱柱试件处于潮湿状态直至抗压试验抗折强度结果取三个试件平均值，精确至 0.1MPa当三个强度值中有超过平均值±10%的。