提高水泥质量途径分析培训ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,检测的水灰比增大，对,3,天强度的规定未变，实际提高了早期强度，而高早期强度并不是普适必要的；,单纯追求强度，使水泥厂采取使用助磨剂磨细、掺用 “增强剂”等，增加了开裂敏感性和不利于混凝土长期性能稳定性和耐久性的成分；,有的厂家缺乏诚信第一的市场经济观念，造成混凝土配合比设计的困难；,购销双方缺少合同观念,检测的水灰比增大，对3天强度的规定未变，实际提高了早期强度，,1,水泥现状对当代混凝土的不适应问题,片面追求强度而使比表面积太大、早期强度太高而长期增长率低甚至倒缩、实际强度浮动幅度太大；,太细的水泥降低与外加剂的相容性、增加混凝土需水量，不利于混凝土长期性能的发展,不控制含碱量、氯离子含量，不检测开裂敏感性、无法提供在当代混凝土中与外加剂的相容性,水泥出厂温度太高，造成混凝土浇筑温度过高，温度应力增大，混凝土凝结时间不正常，早期开裂问题普遍,水泥现状对当代混凝土的不适应问题片面追求强度而使比表面积太大,2,水泥影响混凝土结构质量的主要因素,水化热及其释放速率,矿物组成和细度、水,泥温度,需水量,细度、含碱量,开裂敏感性,矿物组成、细度、水泥温度、,含碱量,水泥与外加剂的相容性,矿物组成、细度、,石膏形态和含量、含碱量,性能稳定性和耐久性,细度,、含碱量、氯离,子含量,产品匀质性,生产控制和原材料剂产品均化,水泥影响混凝土结构质量的主要因素 水化热及其释放速率矿物,3,水泥主要矿物水化热发展,3,3,2,4,水泥主要矿物水化热发展332 4,4,熟料矿物的收缩率,熟料矿物的收缩率,5,碱和,C,4,AF,对收缩的影响,碱和C4AF对收缩的影响,6,水泥含碱量和,C,3,A,对收缩的影响,水泥含碱量和C3A对收缩的影响,7,水泥与减水剂的相容性问题,C,3,A,含量和,SO,3,的匹配,一般水泥中石膏的优化条件：,W/C=0.5,现代混凝土使用高效减水剂, W/C,0.40,，,SO,3,不足；,混凝土中掺入矿物掺和料，,SO,3,被稀释。,细度和颗粒级配,最佳组成,: 5,30m,90%,10m,10%,只考虑细度的结果：水泥越细，细颗粒越多，,需水量越大，混凝土坍落度损失越大。,水泥与减水剂的相容性问题 C3A 含量和 SO3,8,熟料中,SO,3,与含碱量的匹配,不同水泥试样流变性能的测定：,熟料中SO3与含碱量的匹配不同水泥试样流变性能的测定：,9,提高水泥质量途径分析培训ppt课件,10,SD,与水泥流变性能关系的验证实例,琉璃河水泥，熟料中,SO,3,=1.2%,Na,2,O=0.4%,K,2,O=1.5%,计算,SD=,混凝土,W/C=0.305,，掺入高效减水剂,1.5%,，坍落度初始为,200mm,，半小时后为,160mm,，,1,小时后为,75mm,，损失达,60%,SD与水泥流变性能关系的验证实例琉璃河水泥，熟料中 S,11,C,3,A,含量不同的水泥配制高强混凝土的实例,C3A含量不同的水泥配制高强混凝土的实例,12,其他，如石膏的形态、,C,3,A,的形态,不同形态的石膏溶解速率和溶解度不同：,其他，如石膏的形态、C3A 的形态不同形态的石膏溶解速率和溶,13,生石膏和硬石膏溶解速率对比,生石膏和硬石膏溶解速率对比,14,石膏对坍落度损失的影响,石膏对坍落度损失的影响,15,C,3,A,、,R,2,O,、,SO,3,的关系,C3A、R2O、SO3的关系,16,水泥中不同细度颗粒对强度的作用,水泥中不同细度颗粒对强度的作用,17,水泥细度与其抗压强度的关系,水泥细度与其抗压强度的关系,18,比表面积为,3014cm,2,饱和点为,0.8%,坍落度不损失掺量为,1.6%,雍阳外加剂厂试验,比表面积为3014cm2,饱和点为0.8%,坍落度不损失掺,19,水泥细度为,3982cm,2,饱和点为,1.2%,坍落度无损失掺量为,1.82%,雍阳外加剂厂试验,水泥细度为3982cm2,饱和点为1.2%,坍落度无损失掺,20,比表面积为,4445cm,2,饱和点为,1.6%,找不到坍落度无损失点,雍阳外加剂厂试验,比表面积为4445cm2,饱和点为1.6%,找不到坍落度无,21,水泥细度对砂浆抗拉强度的影响,水泥细度对砂浆抗拉强度的影响,22,水泥细度和开裂敏感性的关系,用收缩开裂环检测水泥的开裂敏感性,从成型到开裂经过的时间越短，抗裂性越差,水泥细度和开裂敏感性的关系 用收缩开裂环检测水泥的开裂敏感性,23,抗冻性随水泥比表面积增大而下降,抗冻性随水泥比表面积增大而下降,24,水泥细度对水泥浆土和混凝土开裂的影响,水泥细度对水泥浆土和混凝土开裂的影响,25,二、水泥施工性能的控制,1,、现行标准对水泥质量的控制方法,（,1,）胶凝性方面：,细度（或比表面积）、凝结时间、安定性、,R3,、,R28,。,有明确的指标要求。混合材料的品种和掺加量等，由检验报告提供。,（,2,）耐久性方面：,SO,3,、,MgO,、,R,2,O,、,Cl,-,有明确规定。,二、水泥施工性能的控制1、现行标准对水泥质量的控制方法,26,（,3,）对水泥使用性能（施工性）：,标准中无规定，如：需水性、泌水性、出厂水泥温度、外加剂相容性等。,2,、目前建筑施工部门对水泥质量的主要意见,（,1,）质量稳定性。如：颜色变化、凝结时间变化、强度波动等。,（3）对水泥使用性能（施工性）：,27,（,2,）水泥需水量大，泌水量大。,（,3,）水泥与外加剂相容性。,（,4,）混凝土早期裂缝多。,（2）水泥需水量大，泌水量大。,28,3,、水泥的需水性和保水性,（,1,）水泥需水量的构成：,需水量,颗粒表面润湿水,多孔性材料内部吸水（如火山灰材料）,初期水化水（很少）,颗粒间的空隙水（很大，约占,60%,）,3、水泥的需水性和保水性（1）水泥需水量的构成：,29,水泥比面积愈大,润湿水、水化水愈多,火山灰混合材愈多,内部吸水愈多,水泥胶凝材料颗粒级配不合理,空隙多，水量愈大,（,2,）水泥砼泌水现象,有砼砂石骨料级配和施工方法原因；,有水泥胶凝材料原因：细度粗、多孔材料少,水泥比面积愈大,30,4,、水泥及胶凝材料的颗粒级配控制,水泥及混合材料和掺和料组成水泥胶凝材料，这种胶凝材料的颗粒级配主要由水泥厂调控，施工单位现场掺和料也应调控，调控机理有三条：,（,1,）强度机理,为了充分利用熟料活性，国内外公认颗粒分布：,粒度（,m,） ,3 3-32,65,组成 （,%,）,10,65 0,4、水泥及胶凝材料的颗粒级配控制 水泥及混合材,31,（,2,）密实机理,使水泥颗粒密实堆积，提高水泥石的密实性。,按,Fuller,方程要求的粒度分布：,粒度,（,m,） ,3,32,65,组成,（,%,）,20-30 70-80 80-95,它是一个以,3-32m,为中心的窄分布曲线，优点是充分利用熟料活性，缺点是水泥需水量大，使用性能差。,（2）密实机理使水泥颗粒密实堆积，提高水泥石的密实性。,32,（,3,）三峰合一机理,充分发挥熟料活性和混合材及掺合料的作用，发挥各自的优点，组成水泥胶凝材料的理想粒度分布,它是一个,0-80m,（,0-65m,）范围内的宽粒度分布。它的优点是水泥颗粒密实堆积，减少需水量。缺点是熟料有点过细粉磨现象，有过粗颗粒，浪费能源,（3）三峰合一机理充分发挥熟料活性和混合材及掺合料的作用,33,4,、水泥及胶凝材料的颗粒级配,细颗粒,以混合材（掺和料）为主；,中等颗粒,以熟料为主；,粗颗粒,以混合材料为主。,5,、水泥与外加剂相容性,（,1,）、外加剂品种与掺量,4、水泥及胶凝材料的颗粒级配,34,（,2,）、熟料影响,矿物组成：,C,3,A,C,4,Af,C,3,S,C,2,S,矿物晶形：,C,3,A,与,C,4,AF,结晶形态,碱含量：,R,2,O0.6%,左右为好,硫碱比：,SD=0.774SO3/(Na,2,O+0.658K,2,O) 100%,fCa,：,适当小,需水量：,愈小愈好，如,22%,24%,稠度,（2）、熟料影响,35,（,3,）石膏形态与掺量,石膏种类 溶解度（,g/L),溶解速率,二水石膏,2.08,中,-,半水石膏,6.20,快,-,半水石膏,8.15,快,可溶硬石膏,6.30,慢,天然硬石膏,2.70,慢,（3）石膏形态与掺量石膏种类 溶解度（g/L),36,德国试验,德国试验,37,铝酸盐活性与溶液中硫酸盐匹配,铝活性低、溶液中,SO,3,低：,形成,AFt,，凝结正常,铝活性高、溶液中,SO,3,高：,形成,AFt,，凝结正常,铝活性低、溶液中,SO,3,高：,形成,AFt,和二水石膏，,1,“,假凝”,铝活性高、溶液中,SO,3,低：,形成,AFt,、,AFm,、,1,C,4,AH,13,，“急凝”，“欠,1,硫型”,铝酸盐活性与溶液中硫酸盐匹配铝活性低、溶液中SO3低：形成A,38,（,4,）混合材料的种类,掺加大量混合材和掺和料都有助改善相容性，但火山灰掺量过多后，需水量增加。,（,5,）水泥细度状态,熟料为细粒（,3m,）超多：,比表面积增大，,1,到,相 容性差,密实堆积的粒度分布：,需水量少，相容性好,P.O 42.5,水泥：,比表面积,450m,2,/kg,，相容,性差；中位粒径,14m,，相,容性变差,水泥圆度系数：,愈圆，相容性愈好,（4）混合材料的种类 掺加大量混合材和掺和料都,39,（,6,）水泥存放时间与温度：,长好，温度,低好,（,7,）水泥需水量：,P,小好,（,8,）水泥凝结时间：,适当长好，如,2-3h,6,、砼的收缩与裂缝,（,1,）水泥收缩造成的砼裂缝：,化学收缩：,7%-9%,。,C,3,A,大，细度细水化,快，但,AFt,高好,（6）水泥存放时间与温度：长好，温度 ,40,塑性收缩：,沉降、失水、化学反应造成,的。塑性阶段夏天砼表面大,量失水,温度收缩：,水化热造成砼内外温差。大,体积砼。夏天温度高，水化,快。,干燥收缩：,水泥石毛细孔水蒸发造成的。,夏天砼表面水蒸发快。,塑性收缩：沉降、失水、化学反应造成,41,碳化收缩：,砼表面,Ca(OH),2,与,CO,2,反应生,成,CaCO,3,造成。,自收缩：,在恒温、恒湿下，水泥化学反,应造成。,（,2,）预防收缩的措施：,减少水泥收缩,熟料矿物组成：,高,C,3,S+C,2,S,，低,C,3,A,或高,SO,3,碳化收缩：砼表面Ca(OH)2与CO2反应生 ,42,细度状态：,最佳颗粒级配、堆积密实、,球形化、比表面积不宜过高。,混合材料：,粉煤灰有益。,减少砼收缩,配合比：,石、砂密实堆积,水灰比：,适当小,养护：,加强初期水养护,大体积砼：,采用低水化热水泥,掺和料：,粉煤灰有益,细度状态：最佳颗粒级配、堆积密实、,43,三、提高水泥质量途径分析,1,提高水泥熟料活性,(1),选择最佳熟料率值,熟料配料的三率值决定了熟料的矿物组成和熟料的活性状况。企业应根据原燃材料实际、易烧性和窑炉的热工状况，选择最佳的熟料率值。,三、提高水泥质量途径分析1 提高水泥熟料活性,44,在熟料率值选择和确定中应努力提高硅酸盐矿物（,C3S+C2S),含量，回转窑可在,75%,以上。在这个基础上适当提高,C3S,含量，适当调整,C3A,含量，适当降低,C4AF,含量。,在熟料率值选择和确定中应努力提高硅酸盐矿物（C3S+C2S),45,硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性,硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性,46,不同窑型硅酸盐水泥熟料率值的参考范围,不同窑型硅酸盐水泥熟料率值的参考范围,47,(2),强化烧成快速冷却,迅速升高烧成温度，使熟料矿物迅速形成，,A,矿和,B,矿晶体尺寸较小，约为,10-30um,，且分布均匀时，熟料活性最高。相反，如果熟料易烧性差，如生料细度粗，有难烧的石灰石，或缓慢升高烧成温度，会使,A,矿尺寸增大到,50-100um,，,B,矿尺寸增大到,30-50um,，此时，熟料活性会降低。,(2)强化烧成快速冷却,48,熟料矿物都有不同的温度变体，各种变体的水化速度和强度是不同的。快速冷却可使,A,矿、,B,矿的高温变体在常温下稳定下来，对熟料活性有利。,一般认为，熟料从,1250-1150,开始快速冷却可以获得最高的强度。快速冷却还可以形成一定的玻璃体，它对熟料活性有利。,熟料矿物都有不同的温度变体，各种变体的水化速度和强度是不同,49,重视微量组分对熟料活性的影响,。,K2O,、,Na2O,、,SO3,、,Cl,-,等微量组分在数量较少时对熟料活性影响不明显，但超过一定数量后对熟料煅烧工艺和活性会造成很大影响。,重视微量组分对熟料活性的影响。K2O、Na2O、SO3、C,50,欠烧的熟料活性低是众所周知的。过烧的熟料，如熔融的熟料，其活性低于烧结的熟料。,在还原气氛中,被还原的,Fe,2+,进入,C3S,固溶体 中取代,Ca,2+,，并促使,C3S,在冷却时分解。,Fe,2+,进入,-C2S,固溶体中，能促使它向,-C2S,转变。,欠烧的熟料活性低是众所周知的。过烧的熟料，如熔融的熟料，其,51,2,控制水泥的细度状态,目前我国水泥企业几乎都采用,80um,筛余和比表面积控制水泥的粉磨细度,，它对于控制水泥性能和充分发挥水泥各组分的作用是远远不够的。相同筛余或比表面积的水泥性能会有很大差别，,为此应全面考虑磨制水泥的细度状态，包括：细度 （筛余和比表面积）、颗粒分布、颗粒形貌和堆积密度。,2 控制水泥的细度状态,52,(1),水泥颗粒分布对水泥性能的影响,对于相同组分（熟料、混合材和石膏）水泥而言，水泥的颗粒分布决定水泥的性能，如水化速度、水化热、强度、需水量等,.,(1)水泥颗粒分布对水泥性能的影响,53,水泥颗粒级配对水泥性能产生的各种影响，主要是因为不同大小颗粒的水化速度不同，测定结果是：,水泥颗粒级配对水泥性能产生的各种影响，主要是因为不同大小颗,54,国内外试验研究证明，水泥颗粒级配对水泥性能有直接影响，目前比较公认的水泥最佳颗粒级配为：,3-32um,颗粒对强度增长起主要作用，其间粒度分布是连续的，总量不低于,65%,。,16-24um,的颗粒对水泥性能尤为重要，含量愈多愈好。,3um,的细颗粒，易结团，不要超过,10%,。,65um,的颗粒活性很小，最好没有。,国内外试验研究证明，水泥颗粒级配对水泥性能有直接影响，目前,55,在通常细度的水泥中，可能有,20-40%,的熟料对混凝土强度增长没有发挥作用。如何挖掘熟料活性潜力，改善水泥性能，应根据水泥强度等级、混合材状况和具体粉磨工艺，确定合理颗粒级配。,在通常细度的水泥中，可能有 20-40% 的熟料对混凝土强,56,提高水泥质量途径分析培训ppt课件,57,(2),水泥颗粒形貌对水泥性能的影响,水泥颗粒形貌通常用圆度系数表示，正圆形颗粒圆度系数等于,1,，其他形状都小于,1,。国外水泥的圆度系数大多在,0.67,左右，我国部分大中型水泥企业水泥的圆度系数波动在,0.51-0.73,之间，平均值为,0.63,。,(2) 水泥颗粒形貌对水泥性能的影响 水泥颗粒形貌通常用圆,58,（,3,）最佳堆积密度理论,水泥颗粒的堆积密度对配制出的混凝土施工性、强度和耐久性有很大影响，水泥颗粒的堆积密度最佳时，混凝土性能最好。,（3）最佳堆积密度理论,59,（,4,）改进粉磨工艺,磨机改造,在磨机改造中可使用,史密斯公司的康必丹磨技术及其它各种新型衬板、隔仓板和研磨体技术。研磨体级配和尾仓的小型研磨体对于改善水泥颗粒分布和颗粒形貌具有重要作用,。如合肥院高细磨水泥颗粒圆度系数可达,0.70,以上；沈阳水泥机械研究所的磨机改造技术，可明显改善水泥的颗粒分布，提高圆度系数。,（4）改进粉磨工艺,60,辊压机,(,或立磨,),与球磨机组合,采用辊压机,(,或立磨,),与球磨机联合的粉磨工艺，可明显改善水泥颗粒形貌，圆度系数可达,0.58-0.73,，水泥颗粒分布也很好。,采用高效选粉机的闭路磨,带高效选粉机的闭路磨工艺，通过改变选粉机转速、风量等可按需要调整水泥的颗粒分布，而开路磨及带离心选粉机、旋风选粉机的闭路磨要进行这种调整就比较困难。,辊压机(或立磨)与球磨机组合 采用辊压机 (或立磨)与球磨机,61,采用分别粉磨工艺,目前水泥企业大都是熟料与混合材一起混合粉磨，由于不同物料的易磨性差别很大，造成混合粉磨的许多问题。而采用分别粉磨不但可以解决这些问题，还可以根据熟料和混合材料细度的不同要求，制备出不同性能的水泥产品。,采用分别粉磨工艺,62,3,发挥混合材的作用,混合材料在水泥中主要,3,个作用：一是,活化效应,，它与混合材料活性和细度有关。二是,填料作用,，它同水泥水化产物结合在一起，起骨架作用。三是,最佳堆积密度效应,，当混合材料的粒径很小时，如,3um,，可以明显提高水泥石的密实度，改善水泥混凝土性能，提高水泥混凝土的强度。,3 发挥混合材的作用,63,在水泥中多掺加一些混合材料生产出高质量的水泥主要有如下途径。,提高熟料粉磨细度,提高矿渣细度,提高粉煤灰细度,在水泥中多掺加一些混合材料生产出高质量的水泥主要有如下途径,64,4,提高水泥质量的均匀性,水泥质量的均匀性对于水泥的使用具有重要意义。我国预拌混凝土和集中搅拌的混凝土,28d,抗压强度标准偏差要求,3.0-4.0MPa,。水泥质量的均匀性成为施工单位普遍关注的大问题。当前施工单位对水泥质量均匀性不满意主要集中在强度、用水量和凝结时间波动太大上。我国实施水泥新标准后水泥质量均匀性仍未得到解决。,4 提高水泥质量的均匀性,65,