第四章--硅酸盐水泥.pptVIP

水泥石的渗透系数与水化龄期的关系 新拌浆体的孔隙率最大，渗透性较高，到24d孔隙率有所减少，但渗透系数降低2500倍 渗透系数与毛细管含量的关系 渗透系数随毛细孔含量增加，而显著增加 凝胶孔高达28％的凝胶体的渗透系数只有2×10-15 即凝胶孔基本不渗水 影响水泥石渗透性的主要因素是体系中连通毛细孔的数量 毛细管含量与水灰比有密切的 关系 随水灰比增大，毛细孔数目增加 在一定水灰比范围，毛细孔率随水化程度增加而降低，但是超过这个范围，水化程度对孔隙率变化影响很小 毛细管率达到18－20％，连通孔隙率急剧增加，体系的渗透性就会明显增大 不论水灰比和水化程度如何，只有孔隙率达到某一个值，连通孔隙就会出现 （二）水泥石的抗冻性 水泥石的抗冻性主要与水泥石中的水结冰膨胀（增大10％）有关 水泥石中可以结冰的水量随温度而发生变化。 在负温下，水泥石中的毛细孔首先结冰，在-12℃可结冰的水量与毛细孔的水量成正比，这个比例系数随温度而变化。 如0－-6℃比例系数是0.6；-6－-8℃是0.8，-12℃为1 当温度等于-12℃，毛细孔中的水全部结冰，此时凝胶水向毛细孔迁移，并在毛细孔中结冰。 带来的问题是结冰体积膨胀，同时凝胶孔水的转移使凝胶收缩 2 1 1-结冰时的体积变化 2-融化时的体积变化 冻融循环产生的体积变化是不可逆的，残留变形可占30％。 结冰膨胀导致裂缝扩展 引气剂的影响 在含16％的气泡时，冻融曲线近似可逆 把膨胀应力转移到气泡上，缓解了膨胀应力的影响 加入引气剂可以提高水泥石的抗冻性。 提高水泥石的密实度，尽可能使孔隙变小，可以提高水泥石的抗冻性 毛细孔越小，冰点越低。 Tr是冰点，Ts－273K，σ－冰水界面的表面张力 M－冰的摩尔质量；Q－冰的摩尔熔解热，d－冰的密度 四、水泥石的抗侵蚀性 水介质的侵蚀有三类： I：淡水 II：离子交换 III：盐类 水泥石中可溶成分溶出 形成可溶性物质 盐结晶膨胀 （一）淡水侵蚀 在硅酸盐水泥的水化产物中溶解度最大的氢氧化钙。 在流水作用下，侵蚀作用严重 水泥石中溶出的氢氧化钙被流水带走，导致周围浓度降低，使水泥石的氢氧化钙不断溶解，同时使其它水化产物如凝胶分解，从而整个结构破坏 接近Ca(OH)2—饱和浓度 随着CaO溶出，首先是水泥石中的氢氧化钙溶解，接着使高碱性的水化硅酸钙和水化铝酸盐分解为无胶凝能力的物质 （二）离子交换侵蚀 水中可溶性盐与水泥石中物质发生交换反应，形成易溶于水的盐或无胶结能力的物质，使水泥石破坏 常见的有碳酸、有机酸、无机酸、碱金属及碱土金属等 CO2的溶解度是很小的，但是存在以下反应 引起侵蚀的H2CO3 PH8.4时，碳酸溶解度很低，当PH＝6时，可达77％，所以PH7时，碳酸的影响就非常明显 当含碳酸的水与混凝土接触时，会发生 （1）水泥石中氢氧化钙被碳酸化，在混凝土表面形成碳酸钙 （2）形成的碳酸钙会与碳酸继续反应，生产可溶性碳酸氢盐 碳酸侵蚀的机理是溶解了表面的碳化部分，同时使水泥石中氢氧化钙转化碳酸钙，再转变为可溶性碳酸氢钙，从而水泥石Ca(OH)2不断溶解，引起水化硅酸盐和铝酸盐的分解。 一些无机酸和有机酸的作用，与碳酸的作用相似 （三）硫酸盐侵蚀 在一些工业污水排放中和海水会出现这种现象 在硫酸根离子浓度250-1500mg/L时，形成硫铝酸钙，产生体积膨胀，而对硬化结构产生影响 当硫酸根离子浓度5000-10000mg/L时，石膏结晶，形成石膏型腐蚀。 在海水中，除硫酸根离子外，还含有Mg 2+，会导致水化硅酸钙分解。 反应形成的Mg(OH)2溶解度很低，饱和溶液的PH近于10.5，低于低碱性硅酸钙稳定的值，使水化硅酸钙分解出石灰，以平衡PH值，但是MgSO4会与Ca(OH)2作用，形成Mg(OH)2和二水石膏，产生镁盐和硫酸盐双重腐蚀 （四）防止侵蚀的方法 1. 改变熟料的矿物组成 减少C3S和C3A含量 2.加入外加剂 如粉煤灰、矿渣等 3. 提高密实度 优化配比，降低水灰比。 在表面形成难溶性盐，提高抗淡水侵蚀能力 4. 表面涂层 表面刷沥青或铺沥青混合料、防水砂浆、有机溶剂（树脂单体）等 （四）水泥石中水在负温下的相变 水泥石中水形态不同，冰点也不同 （1）孔径在大于100nm中的水，一般是自由水，其冰点在0℃左右 （2）孔径在10nm左右过渡孔的水，其冰点在0℃以下 （3）孔径在3-10nm的孔中的水在湿度60-90％，冰点在-43℃ （4）对于层厚2.5单分子层的强吸附水，冰点在-160℃以下 第七节 水泥石的工程性质 主要讨论水泥石的力学性能、体积变化、抗渗性、抗冻性等 一、水泥石强度和变形 （一）水泥石的强度理论 1. 脆性材料断裂理论 格里菲斯公式 E-弹性模量；γ-单位面积的材料表面能；C-