水泥水化热试验研究分析.pdf

第32卷第1期
公路交通技术
Vol 32 No
2016年2月
Technology of Highway and Transport
Feb.2016
DOl:10.13607/j.cnki.gjt.2016.01.004
水泥水化热试验研究分析
冀伟
(河北省高速公路邢汾管理处,河北邢台054009)
摘要:水泥水化热是影响混凝土工程的一个主要因素,且被认为是混凝土早期开裂的主要原因之一。选取不同种
类的硅酸盐水泥进行水泥水化热试验,并基于试验结果,研究不同水泥种类、粉煤灰和减水剂对水泥水化热的影响。
关键词:水泥;水化热;粉煤灰;滅水剂;试验
文章编号:1009-6477(2016)01-0013-04中图分类号:U416.216文献标识码:B
Experimental Research and Analysis of Hydration Heat of Cement
J Wei
Abstract Hydration heat of cement is one of main factors affecting concrete works and is regarded as one
of main reasons of early stage cracking of concrete. This paper selects different kinds of Portland cement to
carry out the test of hydration heat of cement, and researches influences of different kinds of cement, coal
ash and water reducer on hydration heat of cement based on the test results
Keywords: cement; hydration heat; coal ash; water reducer; test
混凝土结构浇筑后,在硬化过程中,由于胶凝材放热反应而产生的热量。影响水泥水化热的因素有
料水化反应会产生大量的水化热,使混凝土内部温很多,主要有内部因素和外部因素。内部因素主要
度升高;而混凝土热传导性能较低,当混凝土体积较指材料本身,包括水泥的类型和用量,外加剂料的类
大时,其内部近似为绝热状态,散热很慢,内外形成型和用量等。外部因素指混凝土的人模温度、冷却
明显的温差,从而产生温度应力,当温度应力超过混水温度、大气温度、冷却管的水流量边界条件等
凝土的抗拉极限时,混凝土会产生裂缝,其对混凝土
根据水泥水化放热速率与时间的关系,可以将
的整体性、耐久性和安全性造成不良影响。
硅酸盐水泥水化分为4个阶段(,即诱导前期诱导
水泥的水化热是影响混凝土工程的一个主要因期、凝结期、硬化期,如图1所示。
。随着混凝土运用越来越广泛,混凝土水化热问
题就越发明显。已有实测资料数据表明,混凝土水
AF形式C-S-H和CH
AFm形成
化热引起的温度可高达70℃。实际工程中,硅酸盐
快速形式
终凝
水泥的绝对放热量或水化放热速率对于混凝土工程
诱导期
Ca2+浓度提高
有很大的影响,水化热温度应力已被认为是混凝土
初凝
早期开裂的主要原因之一。本文通过选取不同种类
儿几十分钟
若f小时
若干天
水化时间
的硅酸盐水泥进行水泥水化热试验,并根据试验结
图]硅酸盐水泥在水化过程中的放热曲线
果来研究不同水泥种类、粉煤灰和减水剂对水泥水
化热的影响,进而分析其作用机理。
1.1诱导前期
水泥加水后,立即发生急劇放热反应,放热率剧
1水泥水化热
增,可达最大值,并出现第1个放热高峰;游离的石
水泥的水化是指水泥熟料、石膏和水之间一系灰、石膏与铝酸盐溶解,形成钙钒石(C3A?3CaS0
列化学反应的叠加,水化热是水泥水化过程中发生32H20);水化体系迅速放热,且放热率很大,而随后
收稿日期:2015-08-03
作者简介:冀伟(1983-),男,河北省邯郭市人,本科,工程师。
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路交通技术
第32卷
几min又降至很低。这个阶段称为诱导前期。
的影响。
1.2诱导期
4)本试验委托国家水泥质量监督检验中心
诱导前期发生一段时间后,随着Ca2'浓度提进行。
高,相当一段时间(2~4h)内,水化反应速率极其缓
慢,放热率也很低。这一阶段反应几乎停止,故称此
试验数据分析
为潜化期或诱导期。有些研究者将诱导前期和诱导3.1水泥种类水化热试验结果
期合并称为诱导期,故凝结硬化4个阶段便分为3
对试验结果数据进行整理,列出不同种类水泥
个阶段。
的水化热温度曲线和不同种类水泥水化热数值,如
3凝结期
图2及表1所示
诱导期结東,实质上就是凝结期的开始。由于
诱导期的潜化作用,围绕水泥颗粒成长的凝胶体膜
一水
太行山
层破裂,致使水泥颗粒进一步水化,而使水化反应速
24
度加快,所以放热量也很快增加,出现第2个释热
峰。一般认为,这是与硅酸三钙水化后形成水化硅
102030405060708090100110
酸钙(CーH-S)和氢氧化钙(CH)的原因。这一阶
时间h
段,由于C-S-H和C3A?3CaSO4·32H20形成网
图2不同种类水泥的水化热温度曲线
状结构,水泥浆失去塑性,开始凝结,故称为凝结期。
表1不同种类水泥水化热数值
1.4硬化期
终凝以后,又出现第3个释热峰,一般认为这是
水化热平均值/
水泥水泥重/水量/水泥浆稠度
由石膏耗尽后,钙矾石(C3A?3CaS02?32H20)转
(kJ?kg)
种类
%
变为单硫盐(AFm)所致。这一阶段,各种水化产物
3d 7d
数量增加,孔隙减少,强度提高,逐渐硬化,故称为硬
永宁32.5184
化期。同时,水泥放热速率下降,颗粒间、浆体与集太行山32.518463
29278325
料间粘结。
东岳32.518463
257309
注:达到水化热最高值时间一般为3-7d,由图2可知,72
2水泥水化热试验
h水化热过程已经基本完成,因此表中取前3d和前7
1试验目的
d的水化热平均值。
选取不同种类的硅酸盐水泥进行水泥水化热试
从图2可以看出,3种水泥的水化放热量基本
验,并根据试验结果来研究不同水泥种类、粉煤灰和相等,但由表1可知,3种水泥3d和7d的温度峰
减水剂对水泥水化热的影响。
值和最小值各不相同,永宁的第1个峰值最小,而第
2.2试验方案
2个峰值最大,其余2种水泥的大小波峰走向都非
为了解外掺剂对水泥水化热的影响,采用以下常明显,由此说明不同种类的水泥水化热不同。
试验方案进行研究。
1)永守32.5水泥第1阶段释放的热量比其他
)选取永宁32.5、太行山32.5、东岳32.5普2种要少,水化诱导期时间短,且水化热温度回落不
通砫酸盐水泥进行水化热试验,分析不同水泥种类大,基本平稳地过渡到水化加速