1、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
2、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111 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
3、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：（）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。（）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。（）少量校正原料（铁质校正
4、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 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% 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（3060m） 。 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-C
5、aO） 、方镁石（结晶氧化镁） 、含碱矿物以及玻璃体等。 （2）混合材 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。 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。 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
6、号。（3）石膏天然石膏或工业副产石膏（CaSO 4，CaSO 42H2O） 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 80m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
7、+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%。
8、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
9、后510s 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 1s2s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
10、成。以试杆沉入净浆并距底板 6mm1mm 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 1s2s 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 4mm1mm 时，为水泥水泥达到初凝状态。达到初凝状态时应立
11、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
12、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 24h2h。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30min5min 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 30min5min 内加热水至沸腾，并恒沸 3h5min。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，
13、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450g2g；ISO 砂 1350g5g；水 225ml1ml。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。
