水泥细度对水泥水化及混凝土早期开裂影响

发表时间:2020/8/10   来源:《建筑实践》2020年第8期   作者:胡飞兵
[导读] 随着新技术的不断创新,目前,我国水泥工业技术正处于不断
        摘要:随着新技术的不断创新,目前,我国水泥工业技术正处于不断发展的状态,水泥细度也在不断的变化。近年来,我国多次对水泥的比表面积进行相应的调节,增加了其相应的抗压强度,从而提高了水泥的强度要求。从经济利益出发,生产厂家为了更好地满足水泥等级要求,普遍提高了水泥的细度。由于水泥比表面积的规格是小于 350 m2 / kg,而在实际的工程中,并没有严格按照相应的施工指南和验收标准进行加工制作,从而使得混凝土在投入使用中不能达到经久耐用的标准。其主要原因是由水泥过细而造成的。水泥过细也对水泥水化和混凝土早期收缩与开裂也具有一定的影响。因此,改变水泥的细度是实现混凝土长期性和耐久性的重点工作。
        关键词:水泥细度;混凝土;收缩
        混凝土路面具有稳定性高、抗滑性好、耐磨、刚度大、负载能力强,有利于夜间行车等优势,同时也具有易受环境影响,路面接缝较多,日后修复养护困难等缺点。这些缺点严重影响了水泥混凝土路面的使用性能和使用寿命,反复的修复养护也造成了巨大的浪费。作为水泥混凝土路面常见病害的一种,起初这种裂缝基本为微裂缝,一旦道路荷载过多,微裂缝就会变成宏观裂缝,严重时可导致板块裂缝,严重增加了行车的危险性。因此,预防水泥混凝土路面裂缝具有重要作用。
        一、水泥混凝土路面裂缝的原因
        1、原材料问题。对于混凝土来说,其干燥过程由外自内,内部呈水梯状,导致表面收缩大、内部收缩小,引起内外收缩不均衡,最终使得混凝土表面承受拉力,混凝土内部承受压力。一旦混凝土表面所承拉力远远过于其抗拉强度时,表面就会产生裂缝。此外,集料也会限制水泥石的收缩进而导致裂缝,具体为:(1) 水泥的水化反应。水泥与水接触后会迅速释放热量而产生温度,忽低忽高的温度会导致混凝土变形,温度变形速度若高于混凝土徐变速度就可导致裂缝。同时,一旦水泥硅酸二钙含量超高或有害物质过高,会严重降低混凝土稳定性,导致收缩过大而产生裂缝。(2) 水泥石的干缩。混凝土在硬化前,内部骨料逐渐沉积,且混合料好处于塑性状态而未获得去强度,进而失水过快而导致表面干缩过度引发裂缝。
        2、施工问题。(1) 混凝土配合比问题。在水泥混凝土路面施工过程中,水灰比、含泥量等问题会导致强度不均衡,进而使路面产生裂缝。(2) 面板施工问题。在施工过程中,一旦混凝土搅拌时间过短、材料搅拌不均等问题就会导致混凝土强度不统一,进而影响混凝土密实度均衡问题,导致混凝土面板底部呈空洞状、蜂窝状,进而削减路面承受能力,导致面板裂缝。
        二、实验方法
        首先,根据不同性质的水泥的细度进行实验,如硅酸盐水泥,根据不同的比例将孰料与二水石膏搅拌均匀,并对其进行磨细。其次是采用模数达到 2.9 的细集材料,如中砂它的的表观密度为 2.64 g /cm3,而其中含泥量则占总量的1.4% 。而粗集料是由石灰石碾压而成的碎石子,其含泥量则为 0.3% 。在实验中,按 3∶7 的比例将 5~10 mm 和 10~20 mm 两种粒径的石灰石进行混合使用。对其减水剂主要采用市面上在售的萘系高效减水剂,气减水率可达到 28% ,在实验中,掺入其占水泥的相应的质量分数。针对测定的方法而言,主要有: (1)水化热的测定。水化热的测定是通过相关的微量热仪测定方式而进行相应的测定,结合国内外先进的测定技术,将微量热仪置于实验室中,其实验室的温度主要在(20 ±2) ℃,在其实验前将室内恒温至少 4 h,当微量热仪各个通道曲线相对稳定后开始相关的实验。主要过程为将水灰比为 0.4 的水泥净浆快速搅拌至均匀为止,与此同时,将对比式样放入其中,在实验的前后取其相应的始末基线,其前提是要在在规定时间范围内对其基线进行设定。由此可以得出相应的结论,如:初始基线和结束基线之间对应的热流值可得到相应的水化放热速率,而其两者间的热流图积分即可得到水化热。(2)混凝土早期收缩。以《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》作为早期收缩变形的依据,利用非接触式激光位移传感器进行相应的测试。

具体过程如下:将适量的润滑油涂抹于试模内,在铺两层塑料的薄膜,并涂一层润滑油在试模与薄膜之间,并将混凝土的拌和物浇注至试模内,其主要占试模的 1 /2,且将试模进行上下震动,然后对其安装反射靶,将试模内填满并再次震动、抹平,最后带入恒温室内,半小时后,计算机将对其进行数据采集,每组的实验时间要达到 24 h。 (3)混凝土早期开裂。主要采用集中约束平板装置对混凝土进行早期开裂实验。实验的风速、温度和湿度分别为8m/s,(20 ± 2) ℃,(60 ± 5)% .将拌匀的混凝土置入模具当中,振实抹平后将其置于测试地点,将风扇开启。利用圆盘模具测定混凝土的水分蒸发速率,其大小最好为直径200 mm,高 30 mm。经过 6 h 后,对其进行水分损失的称量,并测量裂缝的宽度,估测其平均宽度,并用钢尺对裂缝的长度进行测量,采用相关的公式对裂缝的面积进行相应的计算。(4)实验中原材料的配合比例主要是通过调整相应的减水剂在原材料经过混合后的混合材料中的掺量,使得混凝土的坍落度维持在规定的范围以内,因此,充分说明配合比在实验中是十分重要的。 3
        三、实验结果
        (1)针对细度对水泥水化的影响,随着细度的不断增加,其水泥的水化热则呈递减的趋势,由于水泥的细度不同,使得在不同时间下放热峰值有所不同,其水化放热速率也会受到其变化而变化。随着细度的变化,水化放热速率和放热峰值就会随之而改变,而放热峰值随着细度的变化,在出现的时间上有一定的调整。相应的研究表明:水化放热速率受水泥细度影响较大,从相关的化学角度考虑,当参与反应的物体的表面积越大,那么发生反应的速率就会随着物体面积的加大而不断加快。也就说明,当水泥细度加大,其比表面积也就相应地发生变化,其与水的接触面积也就不断增加,从而使得水化放热峰值在时间上有所提前。
         (2)水泥细度对混凝土早期的收缩影响,在很大的程度上,水泥的比表面积的加大,会直接影响混凝土的早期收缩,使得混凝土的质量受到一定的影响。从时间上来看,在开始的 2~10 h 范围内,混凝土的收缩速度快速增加,又尤其是在水泥细度对应下的比表面积较大的混凝土表现较为突出,而在之后的 10~ 24 间,其速度相对减缓,从大体上说,前十小时内的收缩量所占比例较大,其主要原因是由于水泥的比表面积而形成的。
         (3)细度对早期开裂的影响。随着水泥细度的增加,使得其水分蒸发较慢,这种情况的产生主要是由比表面积过大而导致的,比表面积大的水泥混凝土,其早期开裂的裂缝细而不通,反之,水泥混凝土比表面积小的,其裂缝宽且相互连通。从而使水分蒸发受到很大的影响,这就充分说明水泥的细度在整个环节中对水泥水化和早期收缩具有很大的影响。 水泥细度对其水热化、水化放热速度、水化热峰值具有很大的影响,并且相应的新拌混凝土早期收缩随之而增大,影响了单位裂缝的面积和水分蒸发速度。
        随着水泥混凝土路面使用时间的不断延长,也呈现出了种种问题亟待解决,其中较为典型的问题就是路面的裂缝问题,这个问题一直以来都是养护单位和施工单位所担心并急于解决的重要问题。因此,应当从内外因两个角度充分分析混凝土路面裂缝的种种影响因素,不断提高水泥混凝土路面的施工技术,来降低水泥混凝土裂缝的产生,从而提升水泥混凝土路面质量,延长路面使用寿命。  
        参考文献:
        [1] 王冲,张洪波,杨长辉. 水泥细度对水泥水化及混凝土早期开裂影响[J]. 建筑材料学报,2016(5).
        [2] 王国清.公路工程质量问题及防治措施[M].北京:人民交通出版社,2019,12.
        [3] 徐宪江.最新公路工程施工要点与通病防治大全[M].北京:兵器工业出版社,2018,3.
        [4] 缪昌文,金志强.刘艳辉.浅谈水泥混凝土路面面层裂缝的原因与防治措施[J].民营科技,2018(6):28.
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: