存储环境对水泥及混凝土强度的影响分析

JIAN SHE YAN JIU166Cun chu huan jing dui shui niji hun ning tu qiang du de ying xiang fen xi存储环境对水泥 及混凝土强度的影响分析徐富东水泥是混凝土中最关键的原材料，水泥抗压强度决定三、影响水泥强度的主要因素混凝土的抗压强度。在潮湿的环境下长期存储会使得水泥水泥原料的品质、熟料的化学组成、粉磨细度、水泥抗压强度降低。试验证明，只要措施得当，一个良好的存成品中矿物成分的多少和所占比例等均对水泥的强度产生储环境可以最大限度地延长水泥的存储时间，且水泥的抗直接影响，这些是影响水泥强度的内在因素。而散装水泥压强度基本不变，从而保证混凝土质量，满足特殊工程的运输工具、袋装水泥的包装及运输、水泥的存储环境、需要。存储时间等则是影响水泥强度的外在因素。其中外部环境核电工程建设前期和工程后期，都会遇到水泥在现场中的存储环境、存储时间对水泥强度的影响最直接。因存储较长时间的情况。在核电工程准备期间，需开展混凝此，国家标准对水泥的运输和贮存明确规定应采取防潮防土原材料调研、混凝土配合比试验、混凝土配合比在搅拌雨措施。站验收，直到浇筑第一罐混凝土（FCD）。通常FCD都是大体积混凝土一次性浇筑，必须提前储备足够数量的水泥。四、存储时间和存储环境对水泥强度的影响分析由于FCD的不确定性，水泥会在施工现场存储较长时间，1.散装水泥强度指标是否还能满足标准要求，需要通过一系列的试验国家相关标准规定，水泥出厂超过3个月应进行复检，来论证。合格者方可使用。表2是同一个生产厂家、同品种、同强度等级的散装水泥，储存环境均为核电现场混凝土搅拌站一、水泥强度增长机理水泥储罐，在不同时间水泥强度的试验数据统计。表2是水泥是水硬性胶凝材料。水泥遇到水会“水化”，就不同时间水泥强度初检与复检试验结果。是水泥与水发生化学反应，主要生成水化铝酸钙（C-A-H）和水化硅酸钙凝胶（C-S-H）。这两种反应同时进行，一表2 不同存储时间水泥性能汇总同促进水泥强度的持续增长。两个反应式如下:铝酸盐水化反应式如下：检测检验28d抗压28d抗压28d抗压时间批次强度平均强度最大强度最小比表面积2标准稠度值MPa值MPa值MPam/kg用水量%初检2150.7 57.547.531424.6硅酸盐水化反应式如下：3个月2050.9 57.248.431624.64个月250.050.749.331024.76个月251.0 51.150.929624.9在有水或潮湿环境下，水化过程不断进行，水泥浆体逐渐失去塑性，开始凝结并硬化，随着时间的推移，最终从表2可以看到，初检水泥21批次，28d平均抗压形成如岩石一般坚硬的水泥石。强度为50.7MPa，最长复检时间6个月。6个月复检28d平均抗压强度为51.0MPa，强度几乎没有变化。随着存二、水泥的技术指标储时间的延长，水泥比表面积变小，标准稠度用水量略有增加。图1～图3分别为水泥存储时间与水泥28d抗压表1 核电技术规格书中水泥部分技术指标强度、比表面积、标准稠度用水量的关系图。序28d抗压强比表面积凝结时间min影响水泥需水量的因素很多，其中最主要的是水号检测项目度MPam2/kg安定性初凝终凝泥的粉磨细度、矿物组成、混合材的品种和掺量等。1技术要求≥42.5≥280，沸煮法 理论上讲，水泥粉磨细度越细，水泥的比表面积越大，≤400合格≥45≤600需水量是增加的。由于水泥在核电现场存储一段时间28d抗压强度5251.55150.55049.549初检3个月4个月6个月图1 水泥存储时间与28d抗压强度的关系曲线25标准稠度用水量24.824.624.424.2初检3个月4个月6个月图2 水泥存储时间与标准稠度用水量的关系曲线后，水泥中的部分超细粉颗粒吸附了空气中的水汽而水化”凝结，改变了水泥的颗粒分布结构，水泥颗粒变粗，使得比表面积减小。同时水泥颗粒粒径变粗，水泥内部空隙增大，需要更多的水去填充，需水量也就增大了。假设混凝土的用水量为160kg/m3，水泥的标准稠度用水量从24.6%增加到24.9%，混凝土的用水量将增加约2kg/m3，对混凝土的抗压强度的影响还不到1MPa。2.袋装水泥表3是同一厂家、同一品种、相同强度等级的袋装水泥P·O42.5，在核电现场存储超过3个月后的复检结果。表3 袋装水泥存储超过3个月的试验结果检测检验28d抗压28d抗压28d抗压时间批次强度平均强度最大强度最小比表面标准稠度值MPa值MPa值MPa积m2/kg用水量%初检553.556.350.732324.73个月348.348.947.831125.5从表3看出，袋装水泥在核电现场存储超过3个月后的28d抗压强度比初检强度下降了9.7%，有明显的下降趋势，比表面积和标准稠度用水量与散装水泥一样，随着存储时间延长，比表面积减小，需水量也是增加的。由于袋装水泥是直接存放在现场仓库中，受潮湿环境的影响比散装水泥大，袋装水泥还出现了少量结块现象。受潮的水泥部分失去了活性，强度下降，存储时间越长，水泥强度下降越多。五、存储6个月水泥对混凝土强度的影响2014年12月20日，某核电站二期3#核岛FCD一共用到4批水泥，其中3#储罐水泥批号为R331，该批水泥已经在水泥罐中存储了6个月。 表4是分别用四批水泥浇筑筏基混凝土28d抗压强度试验结果。技术应用表4 不同批号水泥的混凝土抗压强度试验结果工程部位砼强度水泥出机坍落28d抗压强度水泥等级罐号度（㎜）（MPa)批号3BRX中心区筏基C50P8121069.0 V0143BRX中心区筏基C50P8119575.0 V0143BRX中心区筏基C50P8220573.9 V0133BRX中心区筏基C50P8220571.1 V0133BRX中心区筏基C50P8419075.0 V0153BRX中心区筏基C50P8420074.1 V0153BRX中心区筏基C50P8318570.0R3313BRX中心区筏基C50P8317576.7R331由表4数据显示，筏基共取样8次，28d平均抗压强度73.1MPa，最大值76.7MPa，最小值69.0MPa。其中R331批水泥取样2次，28d抗压强度分别为70.0MPa、76.7MPa。在8组样品中，28d抗压强度最大值出现在R331批水泥中，另一个强度值也大于8组样品中的最小值。通过分析，存储时间超过6个月的水泥对混凝土的强度没有影响。水泥批号对应的混凝土抗压强度78.076.074.072.070.068.066.064.0V014V014V013V013V015V015R331R331图3 水泥批号对应混凝土抗压强度的关系曲线从出机坍落度来看，相同配合比，水胶比固定，用水量不变，用R331批水泥生产的混凝土出机坍落度较其它批水泥偏小，这验证了存储6个月的水泥需水量增大了。在相同用水量的情况下，虽然混凝土出机坍落度偏小，但结果均满足混凝土配合比坍落度设计要求，不影响混凝土的施工性能。六、结语通过试验对比，潮湿的环境下，水泥很容易受潮结块，使得水泥强度下降。由于核电水泥储罐具有较好的密封性能，水泥存储在相对干燥的环境中，这样的存储环境对水泥强度、比表面积、需水量的影响是轻微的。尽管如此，施工中还是需要总体控制好水泥的进场时间，尽可能缩短水泥在现场的存储时间，减少因存储时间和存储环境对水泥性能的不利影响，从而保证混凝土的质量。（作者单位：中国核工业华兴建设有限公司）167“