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水泥凝结时间影响因素

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水泥的凝结时间分为初凝和终凝。水泥加水拌和到水泥浆体开始失去可塑性的时间。水泥加水拌和到水泥完全失去可塑性并开始产生强度的时间为终凝时间。对于大多数硅酸盐类水泥这两个阶段是很明显的，1初凝时间大多超过1小时，终凝时间一般在初凝后1小时左右，由于水泥水化速度除与自身物理化学因素有关还与水灰比、温度等因素有关，因此凝结时间受到测定时水泥浆状态，环境温度、湿度等诸多因素的影响。
2、水泥凝结时间
水泥凝结时间是水泥的重要技术指标，国家标准对每一种水泥的凝结时间都有规定。这种规定 一是基于水泥使用时水泥凝结时间过早导致来不及施工和水泥凝结时间过迟导致施工周期长而影响施工进度。二是基于不同地域水泥生产企业和水泥用户需要有一个根据生产和使用情况选择水泥凝结时间的范围。因此研究对水泥凝结时间的影响因素并确定适宜的凝结时间，是水泥生产过程中一项重要技术工作。
2.1水泥凝结时间的检测概念
水泥初凝时间和终凝时间有国家标准规定的检测方法测定，它是在相同要求的条件下检测出来的不同水泥的凝结时间，这种检测的水泥凝结时间是一种对水泥实际凝结时间的比较，一种总目标的控制要求。凝结时间符合水泥国家标准规定范围内的水泥都是合格的，但合适与优良的评价要靠用户和市场的反映，为了满足用户和市场要求，水泥凝结时间也需要进行合理确定。
3、水泥凝结时间测定
测定水泥凝结时间的方法目前有维卡法和吉尔摩法两种，我国及世界大多数国家用维卡法。
3.1方法原理
水泥凝结时间的测定方法是采用一定重量的试针自由沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需的时间，由于试体随着时间的延长凝结固化的状态不同，致使试针进入试体深度不同，以此来测定水泥的初结时间和终凝时间。
3.2凝结时间的测定
3.2.1调零
调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时指针对准标尺零点。
3.2.2试件的制备
将水泥试样按规定程序以标准稠度用水量制成标准稠度净浆，一次装满试模，振动数次并刮平，做好标记，放入湿气养护箱中养护。记录水泥全部加入水中的时间作为凝结时间的起始时间。
3.2.3初凝时间的测定
试模在湿气养护箱中养护至加水后30分钟时进行第一次测定，测定时，从湿气养护箱中取出试模放到试针下，降低试针与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝1-2秒后，突然放松，试针垂直、自由的沉入水泥净浆。观察试针停止下沉或释放试针30秒时指针的读数。当试针沉至距底板4mm±1mm时，为水泥达到初凝状态。
3.2.4终凝时间的测定
为了准确观测试针沉入的状况，终凝针上安装了一个环形附件。在完成初凝时间检测后，立即将试模同浆体以平移的方式从玻璃板取下，翻转180度，直径大端向上，小端向下放在玻璃板上，再放入湿气养护箱中养护，临近终凝时间时每隔15分钟测定一次，当试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始未能在试件浆体表面上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态，由水泥全部加入水中至终凝状态的时间为水泥的终凝时间，用分钟来表示。
4、水泥凝结时间影响因素
4.1水泥的矿物组成
硅酸三钙C3S、硅酸二钙C2S、铝酸三钙C3A、铁铝酸四钙C4AF四种矿物组成中，按水化速率可排列成：铝酸三钙＞铁铝酸四钙＞硅酸三钙＞硅酸二钙。而水泥的凝结时间主要取决于铝酸三钙和硅酸三钙，铝酸三钙的水化反应如果进行的很快，会导致水泥的凝结过快而无法使用，铝酸三钙含量过高，水化反应加快，会使混凝土坍塌过快，容易造成假凝影响水泥质量。不同铝酸三钙含量对凝结时间的影响试验结果见表3-1：
表3-1不同的C3A含量对凝结时间的影响
凝结时间试验
铝酸三钙
＜8.0%
＜9.0%
＜10.0%
＜11.0%
初凝
终凝
初凝
终凝
初凝
终凝
初凝
终凝
试验1
170min
220min
147min
187min
119min
154min
91min
121min
试验2
160
203
132
172
103
138
74
107
试验3
156
204
133
173
104
139
76
109
从表3-1可知，C3A含量越高，水化速度越快，含量8%比含量11%的凝结时间要慢100分钟左右，可见硅酸盐水泥矿物组成是影响水泥的水化速度、凝结时间的主要因素之一。
4.2水泥的细度
通常情况下，水泥粉磨细度越细，水泥就越易水化，也就越易在存放中分化。当环境温度较高节且潮湿时，存放时吸水，容易导致水泥缓凝：而吸收了二氧化碳，则会导致水泥快凝。相同矿物组成的水泥，若减小细度，其比表面积增大，水化加快，则凝结时间也会有明显不同。试验结果见表3-2。
表3-2水泥细度不同对凝结时间的影响
凝结时间试验
细度（80um筛筛余）
＜1.0%
＜3.0%
＜5.0%
＜7.0%
初凝
终凝
初凝
终凝
初凝
终凝
初凝
终凝
试验1
169min
204min
211min
253min
243min
284min
259min
306min
试验2
146
181
172
220
190
237
206
254
试验3
151
184
190
229
221
262
235
280
从表3-2可知，同等矿物组成的试验对比中，水泥粉细度越大，凝结时间也会相对的延长。
4.3硬化时的温度和湿度
温度愈高，凝结硬化的速度愈快，当温度较低时，凝结硬化速度比较缓慢，当温度为0℃以下时，硬化将完全停止，并可能遭受冰冻破坏，因此，GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》中，对试验室温度（20℃±2℃）、相对湿度（不低于50%）以及对养护箱温度（20℃±1℃）、相对湿度（不低于90）都作了明确规定，以保证时间测定的准确性，同等矿物组成不同温度和湿度对凝结时间的影响实验结果见表3-3、3-4：
表3-3不同温度对凝结时间的影响
凝结时间试验
养护箱温度
18℃
20℃
23℃
初凝
终凝
初凝
终凝
初凝
终凝
试验1
249min
294min
214min
254min
194min
224min
试验2
202
242
161
201
136
175
试验3
231
271
190
230
166
201

表3-4不同湿度对凝结时间的影响
凝结时间试验
养护箱湿度
85%
90%
95%
初凝
终凝
初凝
终凝
初凝
终凝
试验1
185min
224min
217min
258min
246min
284min
试验2
131
171
165
207
199
238
试验3
162
203
193
232
225
260
从表3-3、3-4可知同等矿物组成的试验对比中，凝结时间会随着养护的温度升高而缩短，随着养护湿度的升高而延长。
4.4用水量
水泥需水量的大小直接影响混凝土的水灰比，硅酸盐水泥的四种矿物中，C3A的标准稠度用水量大，C2S最小，大致顺序为：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S。而C3A增加，标准稠度需水量也会随着增加，同等矿物不同用水量凝结时间的影响组成试验结果见表3-5。

表3-5不同用水量对凝结时间的影响
凝结时间试验
稠度用水量%
24.0
25.0
26.0
27.0
初凝
终凝
初凝
终凝
初凝
终凝
初凝
终凝
试验1
164min
204min
186min
227min
213min
252min
254min
305min
试验2
110
151
132
174
165
208
201
259
试验3
142
181
119
165
194
239
232
281
从表3-5可知，同等矿物组成的试验对比中，稠度用水量增加，凝结时间也会相对延长。
4.5游离氧化钙
立窑生产的水泥，有时会存在一些欠烧熟料，因而游离氧化钙含量较高，并且水化速度较快，吸水量也较大，容易引起水泥凝结时间不正常。放置一段时间后，游离氧化钙部分得到消解，此时凝结时间的测定值与存放前的测定值有明显差别。实验结果见表3-6。
表3-6不同煅烧温度熟料的凝结时间对比
凝结时间试验
煅烧温度
约1200℃
约1400℃
约1500℃
初凝
终凝
初凝
终凝
初凝
终凝
试验1
62min
97min
98min
138min
147min
196min
试验2
57
93
104
146
165
213
试验3
49
82
112
158
172
216
从表3-6可知，低温煅烧由于能生成较多的硫铝酸钙和氟铝酸钙这些早强矿物，水化很快，凝结时间较短，而随着煅烧温度提高，液相粘度显著降低，AL2O3溶入铁相的量增加，铝酸盐矿物明显减少，同时随着C3S中CaF2固溶量的增加，A矿水化活性下降，凝结时间也会有所延长。
4.6水灰比

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