第二章建筑干混砂浆常用材料及检验方法

第二章建筑干混砂浆常用材料及检验方法第一节水硬性胶凝材料在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。分为水硬性和非水硬性两大类。水硬性胶凝材料基本上是无机材料，它和水后即能在空气中硬化又能在水中硬化（如水泥）。非水硬性胶凝材料只能在空气中或其他条件下硬化（如石膏、石灰、耐酸胶结料、磷酸盐胶结料、环氧树脂等）。1.水泥水泥是干混砂浆最主要的水硬性胶凝材料。水泥品种按化学成份水泥可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等。1.1硅酸盐系列水泥硅酸盐系列水泥是以硅酸钙为主要成份的水泥熟料，一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。按性能和用途又可分为通用水泥、专用水泥和特种水泥。通用水泥按所掺合料的种类及数量不同又可分硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）、矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥）、火山灰硅酸盐水泥（简称火山灰水泥）、粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥）、复合硅酸盐水泥（简称复合水泥）。专用水泥是指专门用途的水泥，如砌筑水泥、道路水泥等。特种水泥是指某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、硅酸盐膨胀水泥。(1)硅酸盐水泥（又称波特兰水泥）GB175--1999硅酸盐水泥是用石灰石、黏土、铁粉等原材料经配料粉磨后，在1400℃以上的高温下煅烧而制成熟料，该熟料加入二水石膏、混合材，研磨而成。硅酸盐水泥的定义是：凡是由硅酸盐水泥熟料，再掺入0—5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏经磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥又分为两种类型：不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号为P·Ⅰ。粉磨时掺加不超过水泥重量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号为P·Ⅱ。硅酸盐水泥的主要矿物如下：硅酸三钙3CaO·SiO2C3S37％～60％硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15％～37％铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7％～15％铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10％～18％除以上主要矿物外，硅酸盐水泥中还存在少量有害物质，（2）普通硅酸盐水泥：（简称普通水泥P.O）GB175--1999凡是由硅酸盐水泥熟料，再掺入6—15%混合材料及适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸盐水泥，代号P·0。（简称普通水泥）。普通水泥颜色差别主要原因是所含氧化铁量不同。表1水泥颜色与氧化铁含量的关系氧化铁含量3－40.45－0.70.35—0.4水泥颜色暗灰色淡绿色白色（3）矿渣硅酸盐水泥：（P.S）GB1344－1999凡是由硅酸盐水泥熟料，粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥。代号P·S。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按重量百分比计20—70%。（4）火山灰硅酸盐水泥：（P.P）GB1344－1999火山灰硅酸盐水泥凡是由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥。代号P·P。水泥中火山灰质混合材料掺加量按重量百分比计20—50%。（5）粉煤灰硅酸盐水泥：（P.F）GB1344－1999粉煤灰硅酸盐水泥凡是由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏经磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号P·F。水泥中粉煤灰掺加量按重量百分比计20—40%。（6）复合硅酸盐水泥：（P.C）GB12958－1999复合硅酸盐水泥凡是由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏经磨细制成的水硬性胶凝材料称为复合硅酸盐水泥，水泥中混合材料总掺加量按重量百分比应大于15%，但不超过50%。1.2特种水泥（1）白色硅酸盐水泥适当成分的生料经熔融，生成硅酸钙为主要成分，氧化铁含量很少的白色硅酸盐熟料，加入适量石膏，共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥。表2白色硅酸盐水泥的等级、白度值及标号白水泥的等级白度值%白度级别标号优等品86特级625,525一等品84一级525,42580二级525,425合格品80二级425,32575二级325（2）高铝水泥高铝水泥又称矾土水泥，以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧成铝酸钙为主要成分，氧化铝含量超过50%的熟料，再磨细制成的水硬性材料。凝结时间与波特兰水泥相似，可以提供快速的强度发展。高铝水泥与快硬水泥相同，以三天强度为标号。高铝水泥与波特兰水泥混合的强度发展变化主要依赖波特兰水泥的情况。一般来说，强度发展在早期即可显现。（3）硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥的主要成分分为无水硫铝酸钙(3(Ca·Al2O3)·CaSO4)和β型硅酸盐二钙(β-C2S)。硫铝酸盐水泥具有快凝、早强、不收缩的特点，宜用于配制早强、抗渗和抗硫酸盐侵蚀等混凝土，负温施工（冬期施工），浆锚、喷锚支护、抢修、堵漏；水泥制品、玻璃纤维增强水泥（GRC）制品及一般建筑工程。此外钙钒石在150℃以上会脱水，强度大幅度下降，故耐热性较差。另外其水化产物水化硫铝酸钙抗碳化性能不如硅酸盐类水泥。2.水泥在干混砂浆中的应用水泥是我国今后相当长的时间内干混砂浆的最主要胶凝材料。我国水泥产量达16.3亿吨，居世界首位。水泥强度等级以32.5MPa和42.5MPa为主，高标号的42.5MPa和52.5MPa较少。总体看来，我国水泥的品种、质量和供给都能满足用于干混砂浆产品生产需要。3.水泥性能的检验方法3.1水泥细度的测定3.1.1试验原理根据一定量水泥在一定孔径筛子上的筛余量大小来反映水泥的粗细。筛余量越大水泥越粗，反之水泥越细。3.1.2试验内容(1)干筛法（负压筛析法）1）试验仪器a.试验筛。由圆形筛框和筛网组成，筛框和筛网接触处应用防水胶密封。筛口配有有机玻璃筛盖。筛盖与筛口有良好的密封性。b.负压筛析仪。由筛座、干筛、负压源及收尘器组成。c.天平。最大称量值为100g，分度值不大于0.05g。2）试验操作步骤a.将水泥试样充分混合均匀，通过0.9mm方孔筛过筛，并记录筛余物情况。b.称取水泥试样25g置于洁净的干筛内并盖上筛盖，再将筛子放在干筛座上，启动筛析仪连续筛析2min。此间若有试样黏附在筛盖上，可用手轻轻拍击，使试样落下。筛毕，用天平称量筛余物质量，准确至0.1g。3）水泥筛余百分数计算F=P/W×100%式中：F——水泥试样的筛余百分数，%；P——水泥试样质量，gW——水泥筛余物质量，g。结果精确至0.1%。(2)水筛法1）试验仪器a.试验筛。方孔边长为0.080mm的铜丝网筛布，筛框有效直径为125mm，高为80mm。筛布应绷紧在筛框上，接缝必须严密，筛内径为(140±3)mm。b.筛座。能灵活带动水筛转动，转速约50r/min。c.喷头。直径为55mm，面上均匀分布90个孔，孔径为0.5～0.7mm，喷头底面和筛网之间距离为35～75mm。2）试验操作步骤a.水泥样品通过0.9mm方孔筛，记录筛余物情况，防止过筛时混进其他水泥，并检查水中有无泥、砂。b.称取试样50g倒入水筛中，手持水筛放在水龙头下用适度水流冲洗至大部分细粉通过，然后将水筛放在筛座上，用水压为（0.05±0.02）MPa的分散水流对筛内水泥连续冲洗3min。c.筛毕，用小股水流把水筛上的筛余物转移到蒸发皿中，并使蒸发皿中的筛余物均匀分布在蒸发皿底部。d.烘干筛余物。冷却后将筛余物转移到天平上称量。3）水泥筛余百分数计算F=P/W×100%。3.2标准稠度用水量的测定拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已置于玻璃板上的试模中，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，降低试杆直至与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝1～2s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时记录试杆与底板之间的距离，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（6±1）mm的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量（P），按水泥质量的百分比计。3.3凝结时间的测定（1）测定前准备工作调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时，指针对准零点。（2）试件的制备以标准稠度用水量制成标准稠度净浆，一次装满试模，数次刮平，立即放入标准养护箱中。记录水泥全部加入水中的时间，作为凝结时间的起始时间。（3）初凝时间的测定当试针沉至距底板（4±1）mm时为水泥达到初凝状态。由水泥全部加入水中至初凝状态的时间为水泥的初凝时间，用“min”表示。（4）终凝时间的测定临近终凝时每隔15min测定一次，试针沉入试体0.5mm时（即环型附件开始不能在试体上留下痕迹时）为水泥达到终凝状态，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，用“min”表示。3.4水泥胶砂强度检验（1）试验仪器1）水泥胶砂搅拌机。搅拌时搅拌叶片与锅底、锅壁的最小间隙为（3±1）mm。2）振实台。采用JC/T682规定的振实台，该振实台工作时以1次/s的振动频率振动60次后自动停机。3）试模。由3个水平的模槽组成，可同时成型3条截面为40mm×40mm×160mm的菱形试体，其材质和制造尺寸应符合JC/T726要求。4）播料器。将拌好的胶砂装入试模时用于播平料层。5）金属刮平尺。胶砂振实成型后用于刮去试模中多余的胶砂。6）抗折试验机。7）抗压试验机及抗压夹具。抗压试验机吨位以20～30t为宜，在较大的4/5量程范围内使用时记录的荷载应有±1%精度，并具有（2400±200）N/S的加荷能力，应有一个能指示试件破坏时的荷载并把它保持到试验机卸荷时的指示器，可以用表盘里的峰值指针或显示器来实现。人工操纵的试验机应配有一个速度动态装置，以便于控制荷载增加。配用的抗压夹具应符合JC/T683的要求。（2）试验材料1）当试验水泥从取样至试验要保持24h以上时，应把它贮存在基本装满和气密的容器里，这个容器应不与水泥起反应。2）标准砂应符合《水泥胶砂强度检验方法》（GB/T17671-1999）的质量要求。3）仲裁试验或其他重要试验用蒸镏水，其他试验可用饮用水。（3）试验条件1）水泥试体成型试验温度为（20±2）℃，相对湿度大于50%，水泥试样、标准砂拌和水及试模的温度与室温相同。2）养护箱温度为（20±1）℃，相对湿度大于90%，养护水的温度为（20±1）℃。3）温度、湿度记录每天不少于2次。（4）试验步骤1）成型前将试模擦净，四周的模板与底座的接触面上应涂黄干油，紧密装配，防止漏浆，内壁均匀刷一薄层机油。2）水泥与标准砂的质量比为1：3；水灰比为0.5。3）每成型3条试体需称量的材料及用量。4）胶砂制备后立即进行成型。将空试模和模套固定在振实台上，用一个适当的勺子直接从搅拌锅里将胶砂分两层装入试模，装第1层时，每个槽里约放300g胶砂，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；再装入第2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，用一金属直尺以近似90°的角度架在试模模顶的一端，然后沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动，一次将超过试模部分的胶砂刮去，并用同一直尺以近乎水平的情况下将试体表面抹平。在试模上作标记或加字条标明试体编号和试件相对于振实台的位置。5）试验前或更换水泥品种时，搅拌锅、叶片和下料漏斗等必须抹擦干净。（5）试件的养护1）脱模前的处理和养护。去掉留在模子四周的胶砂，立即将做好标记的试模放入雾室或湿箱的水平架子上养护，湿空气应能与试模各边接触。养护时不应将试模放在其他试模上。一直养护到规定的脱模时间时取出脱模。脱模前，用防水墨汁或颜料笔对试体进行编号和作其他标记。对两个龄期以上的试体编号时，应将同一试模中的3条试体分在两个以上龄期内。2）脱模。脱模应非常小心，对于24h龄期的试体，应在破型试验前20min内脱模；对于24h以上的龄期的试体，应在成型后