混凝土及水泥制品中的水.pdf
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1、2 0 1 2年第 6期 6月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C0NC RE T E AND C E ME NT P R ODUC T S 2 01 2 No 6 J u n e 混凝土及水泥制品中的水 纪爱 民 ( 沧兴集团管桩有限公司 , 0 6 1 1 0 0 ) 摘要 : 介 绍了水在 混凝 土 中的存在 形式、 技术要 求及其在混凝 土中所发 挥的作用 , 分析 了水对新拌和硬化混凝 土 及 水 泥 制 品 质 量 的 影 响 , 指 出 了, 用 水 不 当是 混 凝 土 及 水 泥 制 品许 多质 量 瑕 疵 产 生的 根 源 。 关键 词 : 混 凝 土 ;
2、水 泥 制 品 ; 水 ; 质 量 问题 ; 用 水 量 Ab s t r a c t :T h e e x i s t i n g f o r ms o f wa t e r i n c o n c r e t e w a t e r q u a l i t y t e c h n i c a l r e q u i r e me n t s o f wa t e r a n d r o l e s o f wa t e r i n t h e c e me n t c o n c r e t e a r e i n t r o d u c e d An d t h e i n f l u
3、e n c e s o f wa t e r o n t h e q u a l i t y o f n e w mi x i n g c o n c r e t e , h a r d c o n c r e t e a n d c e me n t p r o d u c t s a r e a n a l y z e d I t p o i n t s o u t t h a t u n r e a s o n a b l e u s e o f w a t e r i s t h e r o o t c a u s e o f q u a l i t y d e f e c t s o
4、 f c o n c r e t e a n d c e me n t p r o d u c t s Ke y wo r d s : C o n c r e t e ; C e me n t p r o d u c t s ; Wa t e r ; Q u a l i t y p r o b l e ms ; Wa t e r c o n s u mp t i o n 中图分类号 : T U 5 2 5 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7( 2 0 1 2 ) 0 6 3 3 0 4 0前 言 水是制备混凝土必不可少的材料之一 , 对混凝 土及 水 泥制 品 的
5、许 多性 能和 质量 有着 重要 影 响 。了 解水 的性质对于弄清其在混凝土 与水泥 制品 中的 作用以及质量控制有着很大的帮助。 尽管水对于混凝 土结构的形成很重要 , 但不合 理控制用水量 , 也会给混凝土及水泥制品结构带来 危 害或损伤 , 如冻融破 坏 、 腐蚀破 坏 、 混 凝土强度 低 、 泌 水 、 塌落 、 蜂 窝麻 面 、 密实 度及 耐久 性差 等 。因 此 ,要充 分发挥水的正面作用来为混凝土性 能服 务 , 同时也要防止水对混凝土造成的不 良影响 。本 文主要介绍水在混凝 土中的存 在形式及在水泥制 品中所发挥 的作用 , 论述水对混凝土性能与水泥制 品质 量 等 的
6、影 响 。 1 水在混凝土中的存在形式 1 1 按所存在的位置分水存在的形式 按水在混凝土 中所存在的位置 , 水主要存在 以 下 4种形式。 ( 1 ) 结晶水 。它是指水泥水化产物晶体中所含 的水 , 如钙矾石 、 托勃莫来石等晶体 中所含的水 , 该 部分水不可能结冰。 ( 2 ) 吸附水 , 也称凝胶水。它存在于各种水化物 如钙矾石 的胶凝 孔 中, 因凝胶孔尺寸很小 , 一般在 1 5 2 n m之间 , 仅 比水分子大一个数量级 , 可认为在 自然条件下这部分水是不可能结冰 的。 ( 3 ) 毛细孑 L 水。它是存在于毛细孔中的水 , 为可 冻水 。 ( 4 ) 游离水 , 也称
7、自由水。它存在于各种固体颗 粒 之 间 , 为 可冻 水 。 1 2 按参 与化学物理结合作用性质来分水存在 的 形 式 按水 在水 泥混凝 土中参 与的化学物理结合作 用性质来分 , 水有 以下 3种形式 。 ( 1 ) 化学结合水。它是严格定量参与水泥水化 的水 , 它使水泥浆形成结晶固体 。化学结合水是强 结合水 , 不参 与混凝 土和外界湿度 的交换 , 也不参 与水对混凝 土与外界之间的任何化学 、物理作用 , 不改变? 昆凝土的性质 , 但其含量要严格限制。 ( 2 ) 物理一 化学结合水。它是一种 以薄膜状结构 依附在混凝土上的水。它属于中等结合 , 容易因水 分蒸发 而破坏结合
8、 , 一般不需严格定量 , 在混凝土 中起扩散及溶解水泥颗粒 的功能 , 同时这种膜状结 构 为了免 除蒸发 而积极参与混凝土与外界 的相互 作 用 。 ( 3 ) 物理结合水 。它是一种以单独 的物理结合 形式存在于混凝土的晶格或毛细孔中的 自由水 , 处 于游离状态 , 又称为 自由水 , 或游离水 。其含量不稳 定 , 性质不稳定 , 结合 强度低 , 极易受水分蒸发的影 响而破坏与其它物质 的结合 , 积极参与对混凝土的 反应 和 与外 界湿度 的交 换 。 水与水 泥拌 和 , 水化反应便开始进 行 , 且初期 非常强烈 , 约 2 5 的水产生化学结合 , 且随着反应 的进行 ,化
9、学结合水在增加 , 5 h后化学结合水可达 4 0 。 在拌和物阶段为了满足施工工艺要求 , 拌和物 一 33 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年 第 6期 混凝 土与水 泥制 品 总第 1 9 4期 应具有 良好 的工作性 。因此 , 在用水量一定的情况 下 , 应尽量减少结 晶水 、 吸附水和毛细孔水 , 增加游 离水 , 提高和易性 。水在混凝土中的存在形式并没 有严格的界限, 是在不断调整与变化的。 2 水 的 技术 要求 由于水对? 昆凝土及制品的影响较大 ,所 以, 水 的选 择要 慎 重 。一 般 应选 择 干净 、 无污 染 的 生
10、 活饮 用水 。混凝土用水 的质量技术要求是 : 对混凝土的 凝结硬化 、强度发展和耐久性不会产生不 良影响 ; 对钢 筋 锈 蚀无 影 响 ,不会 导 致 预应 力 钢 筋 的脆 断 ; 对混凝土表面无污染。混凝土拌合用水应符合 J G J 6 3 2 0 0 6 混凝土用水标准 中的规定 , 见表 1 。对 于新水源在使用前必须进行水质分析 , 其水样主要 化验指标一般有硫 酸盐 、 镁盐 、 碳 酸盐 、 氯盐 、 苛性 碱量 、 铵盐 、 侵蚀性二氧化碳含量 、 总矿化度和 p H 值等。 表 1混凝 土拌合用水 的质量要求 注 : 碱含量按 N a 2 0 + 0 6 5 8 K 2
11、 0计算 值来表示 。采用 非碱活性 骨料时 , 可不检验含碱量 。 在制备混凝土时 , 不允许使用富有有机杂质 的 沼泽水 、 含有腐殖酸或其他 酸 、 盐 的污水和工业废 水 。此外 , 海水不允许用于拌制预应力混凝土 和钢 筋混凝 土 , 但海水可用于拌制素混凝土 , 不过会 引 起表面泛霜现象 , 影响美观。 目前 , 绝大多数混凝土搅拌站都是采用饮 用水 来配制混凝土 。近年来 , 为节能环保 , 有些搅拌站开 始利用废水来配制混凝土 , 但在使用之前 , 应进行 充分 的试 验 研 究 。否 则 , 一 旦给 混 凝 土 的性 能 造成 危 害 , 则得 不偿 失 。 3水在 水泥
12、 混 凝土 中的作 用 ( 1 ) 水是胶凝材料水化反应 的反应物 。混凝土 的各种性能来源于胶凝材料 的水化反应 , 而在这一 反应中, 水是一个不可缺少的反应物。没有水 , 混凝 土的所有性能都无从谈起。 ( 2 ) 水 是混凝 土 流动性 的调节组 分 。一般 来说 , 在 混凝 土中 , 水是 唯一 的一个流态组分 , 其余 都为 3 4 固态组分 , 一些液体 的化学外加剂也是 由固态外加 剂组分溶解在水中形成的。因此 , 只有靠水的流 动 来带动其它 固体颗粒的运动 , 以便使新拌混凝土发 生流动, 进而保证混凝土的正常施工 。因此 , 水的含 量必然是新拌混凝土的一个重要调节组分
13、。 ( 3 ) 水是各种组分运动的载体 。在水泥基材料 的各种反应中 , 一些组分 的运动是这些反应进行 的 前提条件, 没有这些组分的运动 , 反应很难进行 。例 如, 一些矿物外加剂的火山灰反应 , 只有 C a 2 + 到达矿 物外加剂表面时 , 这一反应才有可能进行 ; 同样 , 对 于碱一 集料反应 ,也只有 当碱到达活性集料表 面时 才能进行这一反应等。在这些反应过程中, 水起 到 一 个输送载体作用 ,将各种反应物运送 到 目的地 , 但有时也会将 环境 中的一些有害物质通过 水带 入 混凝土 中的。此外 , 一些化学外加剂也是溶解在水 中, 由水带到各种颗粒的表面而发挥作用 的
14、。尽管 在一些反应中 , 水不是一个反应物 , 但这种载体作 用 不容 忽视 。 ( 4 ) 水是产生膨胀的源泉。在水泥基材料中, 几 乎 所 有 的膨 胀 反 应 都 与 水 有 关 。例 如 钙 矾 石 的膨 胀 , 尽管钙矾石的形成途径各有不 同 , 但从本质上 说 , 都是 由于 固体体积增加而造成的 , 引起 固相体 积增加 的一个很重要原 因就是大量 的水进入 晶格 结 构而成 为结 晶水 。如碱一硅酸反应形成碱硅凝 胶 , 只有 当这 种凝胶 吸水 时 才会 产 生膨 胀 。混 凝 土 的冻融破坏也是由于水结冰膨胀而造成的。因此 , 在水泥基材料 中,水起 到一个非常重要的作用
15、, 这 种作用不仅表现在混凝土的施工 阶段 , 也表现在混 凝土材料的使用阶段 , 贯穿着混凝土性能发展的整 个 过程 。在分 析 和认 识 混凝 土 各种 性 能 时 , 要 特 别 地注意水的作用 , 充分发挥水的正面作用来为混凝 土 性 能服 务 , 同时也 要 注意 水 的反 面 作 用 以 防止 对 混凝土造成破坏。 4 水 对新 拌和 硬化 混凝 土性 能的 影响 水对新拌 和硬化混凝 土性 能 的影响主要体现 在混凝 土中的化学结合水和物理吸附水两种形态 的水上 , 它对混凝土的许多性能都有显著的影响。 4 1 水对混凝土和易性及凝结时间的影响 新拌 昆 凝 土的和易性是一项综合
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