从混凝土角度谈水泥的品质要求

从混凝土角度谈水泥的品质要求上海建工材料工程有限公司2010年10月0上海建工材料公司简介上海建工材料工程有限公司是由上海建工集团控股的公司。具有国家建设部商品混凝土生产的最高资质，是上海地区规模最大的商品混凝土公司，在2009年达到新高：1276万方混凝土。公司拥有长桥、真如、宏成等三家直属搅拌站，控股管理浦新、浦莲、加建、富康、南航、浦升、环港等七家商品混凝土公司以及位于俄罗斯圣彼得堡的上建俄搅拌站和成都的上建拌站，共计商品混凝土搅拌楼22座、装机容量为121立方米，混凝土输送车400多辆，混凝土泵送车50多辆，商品混凝土设计年生产能力达到1500万立方、日生产量可达3万立方米，小时出方量达3000立方米，是上海规模最大的商品混凝土公司，位居全国同行首位。0上海建工材料公司简介0.1规模简介公司先后承担了“新中国50年上海十大金奖经典建筑”以及上海环球金融中心、金茂大厦、上海大剧院、东方明珠电视塔、浦东国际机场、磁悬浮列车工程、南浦、杨浦、徐浦、卢浦大桥等上海标志性建筑的混凝土工程。最近几年，公司主要承担了上海世博工程、上海虹桥综合交通枢纽、上海中心大厦和闵浦大桥等上海市重大工程的混凝土工程。0上海建工材料公司简介0.2工程简介混凝土C30自密实混凝土C100混凝土彩色混凝土上海建工预拌混凝土定义产生时间及其产生背景相比传统混凝土的优势上海建工原材料进厂船运进料堆料混凝土的生产生产控制上料搅拌下料混凝土拌车泵车泵送直卸施工现场混凝土的运输原材料的质量控制骨料检测粉料检测外加剂检测混凝土的质量控制取样坍落度检测试块制作强度检测1现代混凝土需要什么样的水泥1.1混凝土的几次重要突破（1）1850年法国人取得钢筋混凝土专利以后，使混凝土在结构构件中得以物尽其用，是混凝土应用技术的第一次飞跃；（2）1928年法国的E．Freyssinet发明预应力锚具是混凝土应用技术又一次的飞跃性发展；（3）就混凝土材料本身来说，1918年美国的D．Abrams提出著名的水灰比定则，使混凝土的配合比选择和制备工艺有了依据，成为混凝土技术发展的第一个里程碑；（4）直到化学外加剂特别是超塑化剂(高效减水剂)的大规模使用后，大大改变了混凝土的配制、性能和工艺。1现代混凝土需要什么样的水泥1.2现代混凝土的特点矿物掺和料低水胶比特点工厂化集中生产使用外加剂1现代混凝土需要什么样的水泥1.3存在的问题（1）原材料组分多，增加了过程控制的复杂性（2）混凝土搅拌存在的匀质性问题；（3）大掺量矿物掺和料使胶凝材料中SO3不足（4）水泥和外加剂的适应性；1现代混凝土需要什么样的水泥1.3存在的问题（3）大掺量矿物掺和料使胶凝材料中SO3不足在传统上，生产水泥时对石膏的优化主要是为了调节凝结时间，基本上未考虑其他影响。在混凝土中掺人掺和料稀释SO3的同时当然也稀释C3A，但是石膏在有掺和料的浆体中的作用并不只涉及C3A，对大掺量掺和料混凝土凝结时间的影响机理不同于和C3A的关系。1现代混凝土需要什么样的水泥1.3存在的问题SO3含量对砂浆体积稳定性的影响水泥中SO3含量对砂浆体积稳定性的影响1现代混凝土需要什么样的水泥1.3存在的问题水泥中的SO3含量对砂浆强度的影响1现代混凝土需要什么样的水泥1.4预拌混凝土预拌混凝土是现代混凝土中的蓬勃发展壮大的一支。水泥作为混凝土最主要的原材料：（1）水泥各项技术性能除必须满足现行国家标准要求外，还应保持产品的匀质性和稳定性，化学成分、细度、各龄期强度等级、凝结时间、标准稠度用水量等指标不能有较大波动，特别是强度值不能大起大落；（2）与外加剂有较好的适应性，在配制混凝土时需水量要小、流动性要好；（3）水泥粉磨时不仅要控制细度(比表面积)，而且要合理控制水泥颗粒级配和颗粒形状；（4）水泥混合材品种的匹配、掺入量要科学、合理；重视石膏品种的选择；（5）重视出厂水泥温度的控制；1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.1预拌混凝土生产急需水泥的匀质性和稳定性关注水泥的匀质性和稳定性：水泥强度的大幅度波动，无疑会严重影响混凝土强度等级的波动。如某厂的P•O42.5水泥强度极差大，高的达56MPa，而低的只有42.2MPa，标准偏差高达3.5MPa以上，造成混凝土强度波动。有些厂的同一品种同一强度等级的不同批次水泥，其技术指标如强度、颜色、需水量波动较大。这样造成水泥与外加剂适应性上波动更为突出。1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥的与外加剂的适应性水泥与外加剂适应性的影响因素很多，大致有：（1）水泥熟料的矿物组成；（2）石膏的种类和掺量；（3）水泥细度(比表面积)和颗粒级配；（4）混合材种类和掺量；（5）水泥温度；（6）水泥碱含量；（7）水泥的陈放时间1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥的与外加剂的适应性（1）水泥熟料的矿物组成对与外加剂适应性的影响水泥熟料中C3A对外加剂的吸附量远高于其它矿物组成，这是由于C3A水化速度最快，对减水剂的吸附量最大。C3A含量高的水泥，其标准稠度用水量上升。通过定量研究，当C3A含量上升1％，水泥标准稠度用水量也增加l％，而混凝土用水量相应提高6~7kg/m3。1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥的与外加剂的适应性（2）石膏的种类和掺量对与外加剂适应性的影响不同种类石膏作为水泥的调凝剂对混凝土工作性的影响1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥的与外加剂的适应性（2）石膏的种类和掺量对与外加剂适应性的影响（a）2004年10月发现某厂适应性良好的水泥，使用后混凝土发生急凝，追究其原因是使用了工业副产品磷石膏所致；（b）2005年某厂水泥在搅拌站使用时，发生未到目的地就凝固，经查成分并无差异，也用二水石膏，但后经检验该石膏SO3虽在35％左右，但结晶水只有4％，实际上是硬石膏与二水石膏的混生物，由于仍然存在“溶解速度”的问题，致使发生不适应状况；（c）水泥厂在粉磨水泥时即使用了优质二水石膏，但因磨内温升过高造成石膏脱水，工程使用时也发生急凝、假凝现象。1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥的与外加剂的适应性（3）水泥细度(比表面积)和颗粒级配对与外加剂适应性的影响水泥净浆流动度较好的6、7号样，其筛余明显较大，比表面积明显较小1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥的与外加剂的适应性（3）水泥细度(比表面积)和颗粒级配对与外加剂适应性的影响水泥比表面积已高达400m2/kg。越细的水泥需水量越大，与外加剂相容性越差，水化热越大，开裂敏感性越大。1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥的与外加剂的适应性（3）水泥细度(比表面积)和颗粒级配对与外加剂适应性的影响水泥砂浆抗拉强度随水泥比表面积的增加而呈线性下降，碳化深度总的趋势是随水泥比表面积增大而减小。水泥细度对抗拉强度的影响1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥的与外加剂的适应性（3）水泥细度(比表面积)和颗粒级配对与外加剂适应性的影响混凝土抗冻性随水泥比表面积减小而提高，可能也和碳化降低渗透性有关水泥细度对混凝土抗冻性的影响1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥与外加剂的适应性（3）水泥细度(比表面积)和颗粒级配对与外加剂适应性的影响水泥细度对混凝土抗开裂性的影响1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥与外加剂的适应性（3）水泥细度(比表面积)和颗粒级配对与外加剂适应性的影响水泥细度对水泥浆体和混凝土开裂的影响1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥与外加剂的适应性（4）混合材种类和掺量对与外加剂适应性的影响水泥中掺入矿渣粉、粉煤灰、石灰石等混合材有利于改善浆体流动性能，而双掺效果较单掺好；对改善水泥与外加剂适应性的排序是：石灰石矿渣(430m2/kg)矿渣(380m2/kg)原状二级粉煤灰磨细二级粉煤灰(550m2/kg)。1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥与外加剂的适应性（4）混合材种类和掺量对与外加剂适应性的影响不同温度的水泥其净浆流动度变化情况1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥与外加剂的适应性（5）出机温度对与外加剂适应性的影响不同温度的水泥对其净浆流动度变化情况1现代混凝土需要什么样的水泥1.4.2预拌混凝土：水泥与外加剂的适应性（6）水泥碱含量对与外加剂适应性的影响不同水泥碱含量对其净浆流动度变化情况上海建工在现代预拌混凝土生产过程中，外加剂已成为不可缺少的第六组分。但是，水泥与外加剂的相互作用并非都能产生很好的效果，这就是水泥与外加剂的相容性问题。影响水泥与外加剂相容性的因素很多，二者是双向的，不仅要求水泥适应外加剂，而且也要求外加剂适应水泥。水泥与外加剂的相容性，既取决于水泥的品种和质量，也取决于外加剂的品种和质量。我们将主要从工程实践碰到的问题出发，提出适用于预拌混凝土生产企业的可行性控制方法与手段。水泥与外加剂的相容性问题上海建工一、水泥的影响因素1、熟料中的矿物组成四大矿物组成中，C3S与C2S，特别是C2S玻璃体与外加剂相容性较好，C3A与C4AF与外加剂的相容性不好，尤其是C3A是主要影响因素。水泥与外加剂的相容性问题先从水泥的角度，讨论二者间的关系上海建工一、水泥的影响因素2、石膏的种类及其掺量石膏的种类也是影响相容性问题的主要因素，不同种类的石膏，其溶解度和溶解速度不同。水泥与外加剂的相容性问题上海建工一、水泥的影响因素3、碱含量过高的碱含量使得水泥与外加剂的相容性变差，水泥的标准稠度需水量增大、凝结提前，早期强度提高，后期强度降低。主要原因：碱促进了水泥的水化速度水泥与外加剂的相容性问题上海建工一、水泥的影响因素4、混合材的种类不同种类的混合材对水泥与外加剂的相容性影响很大。通常认为，矿粉、粉煤灰（Ⅱ级）、石灰石粉的掺入对混凝土流动性的影响依次为：石灰石粉＞粉煤灰（Ⅱ级）＞矿粉矿粉由于具有斥水效应，对混凝土的初始流动性有增强作用。水泥与外加剂的相容性问题上海建工一、水泥的影响因素5、水泥的细度5.1水泥新标准的影响水泥新标准实施后，出厂水泥的细度相较以前有明显提高，0.08mm筛余值普遍小于1%，水泥的比表面积也有显著提高。这就造成外加剂掺量不变的情况下，混凝土的流动性较以前变差。主要原因：水泥对外加剂的吸附量增大水泥与外加剂的相容性问题上海建工一、水泥的影响因素5、水泥的细度5.2节能减排、减免税等政策法规的影响目前大多数水泥厂基于节能减排、政策导向等原因，为了提高水泥的产量，在生产水泥的过程中加入了助磨剂，主要带来以下问题：①助磨剂与外加剂的相容性很难控制②水泥颗粒分布较为集中、均匀性变大，单单细度指标不能准确反应标准稠度用水量的变化水泥与外加剂的相容性问题上海建工以上主要是从水泥的角度简述了水泥与外加剂相容性能的影响，下面主要从外加剂的角度来讨论这个问题。水泥与外加剂的相容性问题上海建工二、外加剂因素通常情况下，预拌混凝土生产过程中，水泥的品种较为单一，一般情况下最多两个品种，通常以P·O425水泥居多。混凝土搅拌站的外加剂品种主要有三种：普通型外加剂（木钙/木钠/木镁）、中效萘系外加剂以及高效（聚羧酸系、脂肪族）外加剂水泥与外加剂的相容性问题1、根据混凝土强度等级选择外加剂品种试验室根据配合比设计原则：满足工作性、强度、耐久性等，来选择外加剂的种类C30以下普通型外加剂为主C30～C40中效萘系外加剂C40～C60聚羧酸系外加剂上海建工2、根据工程部位对混凝土性能的要求选择外加剂品种试验室在配合比设计中除了满足强度要求外，要根据施工性能要求对外加剂品种加以选择，比如工况条件的限制、需要早强或缓凝的混凝土、受钢筋分布密度的制约，需要高流态的混凝土。基于这些问题，拌站试验室往往对外加剂本身性能提出诸多要求，比如减水率、保塑性与增稠性、引气性能、凝结时间等上海建工3、根据环境变化选择外加剂品种在不同季节（冬季、夏季）、不同的环境（干燥与水下）下，要非常重视对外加剂的选择。高性能混凝土（