组成材料范文（精选9篇）
组成材料 第1篇
随着科技与工业的飞速发展, 混凝土结构受恶劣环境的腐蚀日趋严重, 混凝土结构的耐久性、强度及其与钢筋的粘结强度等基本性能在一定程度上被大大地削弱, 进一步威胁到人们群众的生命财产安全。通常情况下, 混凝土材料都是呈现弱碱性或碱性, 对酸性环境比较敏感。通过研究现有的资料, 同时结合工程经验, 进一步表明:酸类腐蚀在一定程度上恶化混凝土的性能, 进一步加剧钢筋的锈蚀程度, 逐渐成为腐蚀混凝土结构的重要因素。在我国的内陆地区、沿海地区, 经过调查研究发现, 许多桥梁、隧道、大坝、厂房等工程均受到不同程度的酸侵蚀, 进一步影响工程的安全运行。在混凝土中, 水泥砂浆作为其中的一种主要成分, 在对混凝土耐酸性能进行研究的过程中, 通常情况下通过采用水泥砂浆开展相应的试验, 进而在一定程度上减少试验的影响因素。因此, 在酸性环境中, 通过试验研究组成材料对水泥砂浆力学性能影响规律, 对于增强混凝土酸性条件下物理力学性能和耐久性是具有重要的意义的。
1 试验原材料与实验方法
1.1 实验原材料
在进行本试验的过程中, 选用的水泥分别是:葛洲坝水泥厂生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥 (OPC) 、高抗硫酸硅酸盐水泥 (SRPC) 和湖北孝感安达特种水泥有限公司生产的42.5级快硬硫铝酸盐水泥 (SAC) ;粉煤灰采用武汉阳逻电厂的I级粉煤灰;矿渣粉采用武汉钢铁集团公司生产的S95级磨细矿渣粉;磷渣粉为湖北宜昌兴发集团生产的磷渣粉;碎石采用5~25mm连续级配石灰石质碎石。
1.2 试验方法
试验过程中水泥砂浆试件尺的规格为40mm×40mm×160mm, 每种配合比有6个试件。在标准养护室中, 对试件进行24小时养护, 然后浸入20℃自来水中进行28天的养护, 取出试块, 晾至饱和面干测得其初始质量。随后将其浸入p H=2的硫酸溶液中, 每天对溶液进行搅动使其均匀, 确保试块周围保持相同的侵蚀环境, 每7天更换溶液, 且每隔一段时间 (2天或3天) 调试p H值至初始值。测其质量、强度值等表征参数, 同时观测砂浆表观形貌变化、酚酞法测砂浆的中性化深度。
本次试验分别对水泥品种、材料配合比和外加剂材料进行测试, 分别比较它们对砂浆耐酸性能的影响:通过对三种水泥品种的耐酸性能进行深入研究, 分别为普通硅酸盐水泥 (OPC) 、高抗硫酸盐水泥 (SRPC) 以及快硬硫铝酸盐水泥 (SAC) , 配合比见表1;材料配合比对耐酸性能影响试验中, 采用高抗硫酸盐水泥在不同配合比下进行酸性腐蚀试验, 配合比见表2;外加剂对耐酸性能影响试验中, 采用密实剂、阻锈剂和憎水剂三种外加剂进行试验。
2 试验结果
2.1 水泥品种对耐酸性能的影响
用硫酸溶液对相同水泥材料不同灰砂比的砂浆进行侵蚀试验, 在规定龄期测试砂浆的质量以及强度变化。图1为三种水泥砂浆侵蚀28天后外观图片。
2.1.1 质量变化
测量三种水泥砂浆在不同龄期侵蚀后质量, 算出质量损失率如表3所示。
由表3中可以得出:三种水泥砂浆在硫酸溶液中试验一段时间后, 质量都会急剧下降;在耐酸性能方面, OPC和SRPC这两种水泥之间表现出很大的相似性, SAC质量在酸性环境下损失最大, 所以其耐酸性能通常情况下是最差的。
2.1.2 强度变化
对于砂浆来说, 通常情况下, 其抗折强度主要:一方面受到砂浆本身性能的影响和制约, 另一方面受到试块表面状态的影响和制约, 由于这些因素的存在, 使得抗折强度在一定程度上发生很大的波动性, 没有明显的规律可循, 在本文中, 这里只通过砂浆的抗压强度作为砂浆耐酸性能的评价参数, 表4、图2在一定程度上分别为三种砂浆在p H=2的硫酸环境下经历不同时间的侵蚀后的抗压强度结果。
注:侵蚀龄期为84天时, SAC强度损失太大, 表面砂裸露, 无法测量.
由表4和图2可以得出:在试验的中早期, 虽然砂浆强度都会出现一定程度的增加, 这是因为, 在试验过程中, 部分未完全水化的水泥颗粒在一定程度上继续水化生成更多的水化产物, 进一步填充了基体内部的空隙, 使得密实度逐渐增加, 暂时性地提高了混凝土的强度;在长期侵蚀性环境下, 水泥各种水化产物会发生结构变化, 导致强度性能的劣化;在硫酸溶液中, OPC表现出比SRPC砂浆稍好的耐酸性能, SAC砂浆表现出最差的耐酸性能。
2.1.3 中性化深度
采用酚酞法粗略测试砂浆的中性化深度。结果显示:126天时, 对于普通硅酸盐水泥砂浆来说, 中性化深度约为1.74mm, 占截面宽度的8.7%;SRPC约为1.34mm, SAC砂浆的截面积由原来的40×40mm2变化到35.3×36.1mm2;如图3所示。
2.2 灰砂比对耐酸性能的影响
采用相同的侵蚀方法, 用硫酸溶液对相同水泥材料不同灰砂比的砂浆进行侵蚀试验, 在规定龄期测试砂浆的质量以及强度变化, 所得表5为砂浆抗压强度值, 图4与图5分别为砂浆的质量变化率和强度变化率曲线。
由表5、图4和图5可知:在硫酸环境下, 各砂浆的质量一直在减小;对于砂浆的强度来说, 先是增加, 但是随着酸性的侵蚀, 进而在一定程度上造成砂浆强度的损失速率超过因水泥继续水化强度增加速率时, 砂浆强度进一步表现为下降;一个混合体, 砂浆通常情况下是由水泥、水与砂共同组成, 并且存在一个最佳的搭配比例, 并非水泥用量越大砂浆的初始强度就越高。
2.3 外加剂对耐酸性能的影响
表6为掺不同种类外加剂的砂浆在侵蚀1年内抗压强度测定值, 图6为其衰退速率对比图。
通常情况下, 三种防腐剂对混凝土的耐酸性的影响存在差异, 但是这种差异比较小。其中, 憎水剂相对较好, 其原因是混凝土中加入憎水剂后, 在混凝土内部孔隙的表面存在着憎水成, 进而使得混凝土表面的张力在一定程度上增大, 外界腐蚀性介质渗入混凝土的速率被进一步降低, 混凝土性能衰退速率得到有效的延缓。
3 结论
(1) 在p H=2的酸性环境下, OPC和SRPC的耐腐蚀能力要强于SAC砂浆。故酸性环境下不能够使用快硬硫铝酸盐水泥。
(2) 灰砂比从1:3上升到1:1.5时, 经历164天p H=2的硫酸侵蚀后, 砂浆的抗压强度损失率从52.4%降为26%。
(3) 憎水剂的效果相对较好, 在1年的侵蚀龄期内, 相比掺阻锈剂与密实剂的混凝土, 强度下降率较小。
参考文献
[1]杨凯, 周明凯, 李北星, 唐凯.不同水泥砂浆的耐酸性研究[J].新世纪水泥导报, 2011, 02:3-8, 10.
[2]杨凯, 刘江, 施载玲, 李北星.强酸性环境下砂浆性能变化研究[J].混凝土, 2011, 02:113-115.
[3]李北星, 刘江, 蔡老虎, 刘昌国.酸性环境下混凝土寿命预测模型的建立及应用[J].水运工程, 2012, 06:69-73.
[4]霍润科, 李宁, 张浩博.酸性环境下类砂岩材料物理性质的试验研究[J].岩土力学, 2006, 09:1541-1544.
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自荐材料的内容组成 第2篇
标题的主要功能是标明自荐材料的性质，它对自荐材料起着画龙点睛的作用。一个好的标题，往往能够一下子就把用人单位抓住，促使招聘者想进一步了解自荐材料的具体内容。标题的内容与自荐材料的内容、特点以及择业者的择业意向与招聘行业的特点密切相关。如突出个人经历丰富，则可以用“奋斗的足迹”之类的意蕴作为标题的主要内容。如突出大中专时期个人的学习和社会实践所取得的丰硕成果，则可以用“青春无悔”之类的意蕴作为标题的内容。如表示对用人单位十分看重，对所属行业十分热爱，则可用“人生的抉择”之类意蕴作为标题内容。如对未来表示满怀希望和憧憬，则可用“走向明天”之类的创意作为标题内容。等等。总之，标题的内容取决于多种因素，内容与整个自荐材料是否相符，含义是否精当，就要看标题内容与各种因素的契合程度。
2、导语的内容
导语是标题与正文之间的过渡性语言，它在整个自荐材料中起着一个承上启下的作用。如果一个好的标题吸引了用人单位，那么就需要一个好的导语进一步吸引和诱导用人单位进入正文。导语写什么内容，则与毕业生生所学的专业、择业意向密切相关。导语的主要内容是要表达毕业生生的择业意愿。不同专业和个人的不同爱好，表达的方式也不同，可以好似自叙性的、宣言式的、序跋式的，也可以好似引言式的、自转式的、书信式的。表达导语内的文件可以是格言警句、名人名言，又可以是诗词或散文、书信自传等等。由于导语的中心内大会司自荐意愿，所以要求重点突出，主题鲜明。
3、正文的内容
前面已经介绍，正文的基本结构包括毕业生生基本情况、学业成绩与知识结构、社会实践与科研成果、获奖情况、自荐信等内容。而结构的每一部分又有若干具体内容。
(1)毕业生生基本情况。一般包括毕业生生的姓名、年龄、籍贯、政治面貌、生源类型、所学专业、特长爱好、性格特征及择业意向针对应聘的不同行业和要求，还可以加上身高、体重等项目，表格式情况介绍还应在右上角贴上一长免冠正面照片，以增强直观感觉。
以上项目有的是固定的，无可选择，有的在项目设置和表述上还要有周密的思考。一般说来，项目的设置应根据实际情况，特别是根据现实的需要来设置，有必要，应尽可能展示自己的全面情况，因为用人单位考虑问题往往是多方面的，有时多一个因素，就可能多一分机遇。但切不可画蛇添足，乱设项目，以免给人烦琐的印象，有时甚至可能对择业不利。譬如一单位需译名教师，你的家庭出生是“农民”，你就多设置了一向“家庭出身”，但这对你无实际的帮助。如果碰巧你的毫秒吨毫年个是时代教师，你就设制了“家庭出身”一栏，填上“教师”，或许用人单位在考虑到人才产生的良好环境，可能对你比别人更感兴趣。另外，假如你的性格是活泼外向，喜欢交际，于是你就设置了“性格”一栏，但如果你所应聘的单位招聘的是一名图书管理人员，需用沉稳细致的工作人员，这个项目不仅对你毫无帮助，反而会让用人单位考虑你顾虑重重。
基本情况所包括的内容，有的项目要理解准确，切不可随意填写。如“特长爱好”一项，特长与爱好不一样，特长是指个人比他人更为突出的能力，而爱好是指情趣所致在某方面具有一定的素质基础。能力与知识基础是有显著区别的。
择业意向，是个人对择业的期望目标，这个目标应是明确的，具体的，一般是写清楚行业或部门，不必落实到具体的职位，因为到一个单位后，单位有统一的安排，不是择业者想怎样做就怎样做。如写得太具体，与用人单位的具体安排常回发生冲突，甚至给用人单位留下不好的印象，很可能导致就业机会的丧失。
(2)学业成绩与知识结构。此部分包括成绩名次、主修课、辅修课、自修课、教育实习、外语水平等内容。有的学校未排名次，就可省去名次一栏。由于装业不同，血液课程的安排也不一样，各专业可根据具体情况进行课程的合理排列，也可用基础课、专业课、选修课、自修课等方式来代替主、辅修课的安排。有的也根据课程的具体内容来排列学业成绩，如有的中文专业学生，他们把课程分为“文学史”、“文学理论”、“素质教育”、“政治”等几大类来组合排列，只要清楚准确，排列有序都是可以的。
(3)社会实践与科研成果。这个部分是指毕业生生所参加的各种形式的社会实践活动情况和围绕自己的专业所取得的各种科研成果。
(4)获奖情况。指毕业生生在院(校)、系、班各种层次各种活动中的获奖情况，也包括院(校)外的各种组织举办的获奖情况。一些级别、层次太低，影响较小的获奖，比如小组或寝室搞的一些活动可以不必计入这个栏目，以免影响你获奖项目的质量。
(5)自荐信。自荐信又叫自我推荐书或求职信。它主要表述毕业生生的主观愿望与专业专业特长。一般说来，自荐信更针对应聘单位特定的个人，如公司或企业的党政负责人等。自荐信常以突出的个人特征与求职意向而打动招聘者。自荐信带有一定的主观性质，行文时可以带有一定的感情色彩，但也切不可无限夸张、娇柔造作。
从内容结构上来讲，自荐信一般由三部分构成，即开头、主体和结尾。开头部分，包括称呼和引言。称呼一般不直呼×××同志，而是称呼其职务、职称或官衔。如果对象身份不清，则可用“尊敬的领导”一语代替。引言作用有两点。一是吸引企事业负责人看完材料，二是引导对方进入你所设计的`主题而不感到突然。所以，开头虽然简单，要写好它却不容易。
主题部分是自荐信的重点。一般说来，这部分主要简述你的学业基本情况、个人综合素质、个人的特长优势，并且申述求职动机和附带说明对未来的设想等。
最后一个部分是结语。结尾要令人难忘，记忆深刻。这部分可以恰当的表达你求职的迫切心情，恰当地恳请用人单位考虑你的求职要求。当然，最后落款要写清姓名和日期。
自荐信往往放在整个自荐材料的前面。
4、附文
附文包括各级组织意见及自荐人详细的通讯地址、邮编、联系电话号码、电挂、及电话联系的时间等项内容。各级组织的意见有的把它算作正文内容。基于本人自我编撰的主要内容为正，其它材料为附的标准，我们把它放在附文一类。以表格形式形成的组织意见是院(校)、系、班组织对毕业生生的评价，也包括其它社会组织对毕业生生的择业有利的评价，它可以单独放在材料之后，亦可以以推荐表的形式附后。至于自荐人的联系事项则可放在正文之后单独设立的表格中，如是叙述性自荐材料，则可在正文后单列一段作特殊说明。
附文中的个项内容要具体、清晰、准确，特别是有关联系事项，更不可粗心。留下的联系办法，一个基本要求是要让人联系起来准确、便利、快捷。一般说来，校名要写全称，如“三峡学院”不可简称为“三院”“万县水利电力学校”不可简称为“万水校”等。系别、专业也要写清楚。中专学校还要写清楚年级和班级。一般说来，在校学生没有自己的电话，电话联系人一般是中专人，所以最好注名联系人和你的关系，并告之对方什么时间联系最合适，以便能够做到信息传达的畅通、及时和准确。
5、附件
附件是指能证实自荐人在自荐材料中所列出的各方面情况的原始证明材料。它是证明自荐人自荐材料的真实性和自荐人才能的有力佐证。附件哟班系复印件，以防投递过程中丢失，一般用人单位确定录用后，还要审看原件。附件内容的安排，可以根据材料多少、自荐内容的编排方式，或按时间先后，或按性质分类来加以组合。总之，附件的 目的是为自荐的目的服务。 (徐根清)
超薄磨耗层组成材料选择标准的研究 第3篇
超薄磨耗层是将间断级配沥青混合料与乳化沥青相结合的一项技术。从施工工艺方面来划分, 可分为同步施工超薄磨耗层和分步施工超薄磨耗层, 前者是指乳化沥青洒布与沥青混合料摊铺同步进行;而后者是指乳化沥青洒布与沥青混合料摊铺分步进行。在这里乳化沥青不单单起到连接表面层与下承层的作用, 更重要的是可以部分进入上部沥青混合料当中, 起到封层作用。沥青混合料在摊铺后, 压路机紧随其后快速碾压, 在短时间内即可开放交通。超薄磨耗层一般铺筑厚度为15～25mm, 具有表面抗滑性能好、减少雨天水雾及路面水膜、低噪音、施工速度快、开放交通快等特点, 既可用于道路养护中的路面加铺, 也可用于新建道路。
2 集料
超薄磨耗层的厚度决定其集料的公称最大粒径不宜过大, 一般为9.5mm或13.2mm。在对超薄磨耗层粗集料选择时, 由于其采用间断级配沥青混合料, 而且作为抗滑表层, 所以粗集料的用量很大, 其品质的好坏直接影响到沥青混合料的路用性能, 因此超薄磨耗层粗集料技术要求较高, 最好采用玄武岩 (也可采用辉绿岩) , 但尽量避免采用花岗岩和石灰岩, 这是因为花岗岩的粘附性较差, 而石灰岩的磨光值较小。在对超薄磨耗层细集料选择时, 要求必须采用机制砂, 可以是石灰岩或玄武岩, 机制砂是采用坚硬岩石反复破碎制成, 具有良好的棱角性和嵌挤性能, 有利于提高混合料的高温稳定性;而天然砂是经过亿万年风化、搬运, 其颗粒形状基本上呈球形, 因此其抗高温变形能力很差, 所以在超薄磨耗层中不允许用天然砂充当细集料。
对于超薄磨耗层集料的具体指标要求如表1所示。
3 矿粉
矿粉在沥青混合料中的作用至关重要, 只有当沥青吸附在矿粉表面形成薄膜时, 才能对集料产生粘附作用, 因此, 超薄磨耗层对矿粉的要求很高, 一般采用石灰石矿粉, 亲水系数小于1, 与沥青有良好的粘附性, 矿粉中小于0.075mm的部分应大于85%, 矿粉必须存放在室内干燥的地方, 使用时要保持干燥不成团, 其质量应符合现行规范关于沥青混凝土面层矿粉质量技术要求, 见表2。在超薄磨耗层的沥青混合料中, 矿粉的用量最好不应超过有效沥青含量的1.2倍, 过大的粉胶比不仅会给混合料的拌和带来很大困难, 而且还会对其性能产生负面影响。
4 沥青结合料
超薄磨耗层中沥青结合料的技术要求相对较高, 在选择材料时要慎重, 为更好的找出适合超薄磨耗层的沥青结合料, 我们采用美国SHRP沥青结合料规范进行试验。课题组要求三家单位提供满足超薄磨耗层要求的沥青样品, 我们将这三种沥青分别编号为沥青A、沥青B和沥青C, 并进行了沥青常规试验, 试验结果如表3所示。
4.1 高温性能评价
4.1.1 原样沥青结合料
我们对三种原样沥青结合料分别进行了DSR试验, 测定的抗车辙因子G*/sinδ数值与温度的关系如图1所示。
4.1.2 RTFOT残留沥青结合料
我们又对三种原样沥青结合料进行RTFOT老化, 然后再对老化后残留沥青结合料分别进行DSR试验, 测定的抗车辙因子G*/sinδ数值与温度的关系如图2所示。
研究表明, 抗车辙因子G*/sinδ越大, 其抗车辙变形能力越强。从图1、2可以清楚的看出三种沥青之间的差别, A沥青原样的抗车辙因子G*/sinδ明显高于B和C, 但经旋转薄膜烘箱老化后, 这种优势明显减弱, 但抗车辙因子G*/sinδ仍然高于B和C。按沥青结合料高温性能优劣排序为:A>C>B。
4.2 低温性能评价
4.2.1 DSR试验
我们对三种经RTFOT老化后的沥青结合料进行PAV老化, 然后再对PAV老化后的残留沥青结合料分别进行DSR试验, 目的是找出BBR试验的起始温度, 测定结果见表4。
4.2.2 BBR试验
我们对上述DSR试验得出的数据进行分析, 根据《公路沥青路面施工技术规程》JTGF40-2004确定A、B、C沥青BBR试验对应的起始温度分别为-24℃、-18℃、-18℃, BBR试验测定结果如表5所示。
对BBR试验数据进行分析可得, A沥青蠕变劲度S在-24℃时为220 MPa, 斜率m为0.390均满足《公路沥青路面施工技术规程》JTGF40-2004中的要求, 而B、C的蠕变劲度S和斜率m在-18℃时已经接近临界值, 所以A沥青的低温性能最好, 而B沥青和C沥青的低温性能相对较差。
由三种沥青结合料的高、低温试验数据分析可得, 沥青样品A可作为超薄磨耗层沥青混合料的首选材料。
Superpave设计理论中提到, 沥青结合料的选择要根据当地气候的情况而定, 所以在此我们只是通过对比试验来介绍如何选择更适合超薄磨耗层的沥青结合料, 而不对其作具体指标要求。
5 乳化沥青
超薄磨耗层对乳化沥青 (粘层油) 的要求较高, 乳化沥青的选择取决于施工工艺, 不同的施工工艺采用的乳化沥青 (技术指标) 也不同。同步施工超薄磨耗层要求乳化沥青快裂快凝, 使其进入沥青混合料的量较大, 一般采用改性乳化沥青;而分步施工超薄磨耗层要求乳化沥青洒布后粘附性较弱, 待逐渐破乳后粘附性恢复变强, 从而避免运料车等施工机械碾压带走部分乳化沥青, 其可采用改性乳化沥青或低标号乳化沥青。虽然超薄磨耗层乳化沥青作为粘层油喷洒, 但要求其固体含量较高, 具体技术指标见表6。
6 小结
本文结合大量的室内试验, 对超薄磨耗层组成材料进行了较深入的研究, 提出了集料、矿粉、沥青结合料及乳化沥青的选择标准或技术要求, 其中对于超薄磨耗层沥青结合料和乳化沥青的要求较高。
摘要：超薄磨耗层作为一种新型的路面养护材料, 越来越被人们所关注, 但对其组成材料的选择还没有一个规范性的标准, 针对此问题, 结合室内试验进行了初步的研究, 并取得了一定的成果, 可为今后的研究提供参考。
关键词：超薄磨耗层,集料,沥青结合料,乳化沥青
参考文献
[1]贾渝.高性能沥青路面Superpave技术实用手册.南京:江苏省交通科学研究院, 2002.
半刚性基层材料组成设计方法研究 第4篇
半刚性基层材料组成设计方法研究
矿料级配对于基层或面层性能都有很大的.影响,因此级配将是路面承担荷栽的根基,也是路面抵抗病害的根本.本文就半刚性基层的级配分布与承载力粒径分布进行分析和探讨,并验证粗细集料划分标准问题.
作 者：林师美 Lin Shimei 作者单位：海南省交通运输厅,海南,海口,570204刊 名：科学之友英文刊名：FRIEND OF SCIENCE AMATEURS年，卷(期)：“”(24)分类号：U414关键词：半刚性基层 密实--骨架结构 矿料级配 骨架--空隙结构
组成材料 第5篇
目前已有一些针对压浆料的研究报道。朱清华等[2]研究了水胶比、减水剂种类和掺量、水泥品种、矿物掺合料颗粒形貌和粒径分布、搅拌方式及温度等因素对压浆料流动性能的影响规律;黄晓静[3]认为,一定掺量范围内粉煤灰能够改善压浆料的物理力学性能和耐久性能;胡亮等[4]则制备出压浆料专用的塑性膨胀剂,并探讨了其对压浆料膨胀性能的影响。为了确保压浆料具有良好的物理力学性能和耐久性能,压浆料常由多种原材料组成,但很少有针对各种组成材料影响压浆料各项物理性能的作用规律方面的研究。基于此,本文主要探讨了减水剂、膨胀剂、稳定剂以及矿物掺合料等多种常用的组成材料对压浆料流动度、泌水性、早期收缩膨胀性等物理性能的影响规律,分析了在此基础上得到的压浆料微观形貌,从而为制备出性能良好的压浆料提供一定的参考。
1 试验
1.1 原材料
1.1.1 水泥
海螺P·Ⅱ52.5R水泥:其化学组成及物理性能分别见表1和表2。
%
1.1.2 矿物掺合料
(1)粉煤灰:Ⅱ级粉煤灰,上海宝田新型建材有限公司提供;
(2)S95级矿渣微粉:上海宝田新型建材有限公司提供;(3)超细矿渣粉SA:颗粒最大粒径小于15μm,平均粒径7.5μm。
1.1.3 化学添加剂
(1)稳定剂:2种黏度差别巨大的羟乙基甲基纤维素,黏度分别为500 m Pa·s和20 000 m Pa·s,分别记作纤维素醚M1和M2;
(2)减水剂:聚羧酸减水剂,减水率25%,BASF公司提供;
(3)EVA乳胶粉:瓦克公司提供的Vinnapas 5010N;
(4)膨胀剂:膨胀剂SPA,黄色固体粉末。
1.2 试验方案
1.2.1 试验配合比
在基础配合比的基础上,通过改变不同组成材料的掺量,研究组成材料及其掺量变化对压浆料物理性能的影响规律。基础配合比为:m(水泥)∶m(S95矿渣微粉)∶m(粉煤灰)∶m(减水剂)∶m(纤维素醚)∶m(水)=700∶130∶130∶5∶1∶320。
1.2.2 试验方法
(1)物理性能:试验内容主要包括压浆料的初始流动度和30 min后流动度、泌水率(3 h和24 h)以及24 h自由膨胀率等物理性能,试验方法参照TB/T 3192—2008《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》进行。
(2)微观形貌分析(ESEM):取样品的新鲜断面放在场发射环境扫描电子显微镜下,进行形貌观察。仪器为FEI公司制造的Quanta200FEG型场发射环境扫描电子显微镜,加速电压为20 k V。
2 结果与讨论
2.1 组成材料对压浆料物理性能的影响
2.1.1 矿渣微粉对压浆料物理性能的影响
S95矿渣微粉和超细矿渣粉SA对压浆料物理性能的影响见表3。
由表3可以看出,掺加6.5%的S95矿渣微粉后,压浆料有轻微的泌水现象,3 h和24 h泌水率分别为0.10%和0.26%;当矿渣微粉掺量为13.0%和19.0%时,无论是S95矿渣微粉还是超细矿渣粉SA,均使得压浆料在3 h和24 h的泌水率为0,没有产生泌水现象,能够确保压浆料具有良好的保水性能。无论是S95矿渣微粉还是超细矿渣粉SA,随着其掺量增大,压浆料的初始流动度和30 min流动度的流出时间均逐渐有所增大,这表明矿渣掺量越大,越不利于改善压浆料的流动性。
掺量相同的情况下,相对S95矿渣微粉,掺加超细矿渣粉SA的压浆料初始流动度和30 min流动度流出时间更长,说明压浆料的流动性能有所降低。掺加S95矿渣微粉或超细矿渣粉SA后,压浆料均有一定的收缩,24 h膨胀率表现为负值;而且掺加超细矿渣粉SA的压浆料24 h收缩率明显大于掺加S95矿渣微粉的压浆料,这说明超细矿渣粉SA更不利于改善压浆料24 h的膨胀率。
以上分析表明,矿渣微粉掺量及其颗粒细度不同,对压浆料的物理性能具有显著的影响,矿渣颗粒较小时,并不一定能够有利于改善压浆料的物理性能。
2.1.2 粉煤灰对压浆料物理性能的影响
粉煤灰掺量对压浆料物理性能的影响如表4所示。
由表4可以看出,随着粉煤灰掺量的增大,压浆料的初始流动度和30 min流动度的流出时间逐渐减小,压浆料流动性逐渐增大,但30 min流动度变化幅度较小。这表明在一定掺量范围内,粉煤灰能够明显改善压浆料的流动性。原因在于,粉煤灰具有填充效应和滚珠效应[5],在水灰比不变的情况下,能够进一步提高水泥基材料的流动性。
粉煤灰掺量不同的情况下,压浆料3 h和24 h均有一定的泌水,而且泌水率随着粉煤灰掺量增大而逐渐增大,这说明粉煤灰掺量较大时,不利于改善压浆料的泌水性。随着粉煤灰掺量增大,压浆料的24 h膨胀率均为负值,表现为收缩,且收缩率逐渐增大。这表明粉煤灰并不能够改善压浆料的24 h膨胀率。
2.1.3 纤维素醚对压浆料物理性能的影响
纤维素醚是一种常用于干混砂浆等水泥基材料的稳定剂,具有保水、增稠、缓凝和引气等作用[6],能够明显改善水泥砂浆的性能。2种不同黏度的纤维素醚掺量变化对压浆料物理性能的影响如表5所示。
由表5可以看出,随着纤维素醚M1掺量的增大,压浆料的初始流动度和30 min流动度流出时间有所增大,这说明纤维素醚M1掺量增大会一定程度上导致压浆料的流动性降低,但其掺量变化的影响相对较小。纤维素醚M2掺量为0.025%和0.050%时,压浆料的初始流动度流出时间分别为28.8 s和29.1 s,而30 min流动度流出时间分别为33.6 s和34.8 s,已明显大于掺加纤维素醚M1的压浆料,这表明纤维素醚黏度大时会明显降低压浆料的流动性,但此时纤维素醚M2掺量的变化影响程度较小。但当纤维素醚M2掺量为0.100%时,压浆料的初始流动度和30 min流动度流出时间分别显著增大至80.8 s和88.9 s,这说明纤维素醚M2掺量较大时,会导致压浆料的流动性急剧降低。分析表明,纤维素醚掺量及其黏度变化对压浆料的流动性具有显著影响,考虑到实际应用时压浆料流动性的易控制性和稳定性,选择使用低黏度的纤维素醚为宜。
掺加纤维素醚后,无论其黏度和掺量变化情况,压浆料的3 h和24 h泌水率均为0。这表明,在很小掺量的情况下,纤维素醚即能显著提高压浆料的保水性,降低泌水率。掺加纤维素醚后,压浆料24 h膨胀率均为负值,表现为收缩;但纤维素醚黏度不同,其掺量变化对压浆料24 h收缩率的影响明显不同;随着低黏度的纤维素醚M1掺量增大,压浆料的24 h收缩率逐渐减小;而随着高黏度的纤维素醚M2掺量增大,压浆料的24 h收缩率则呈现出逐渐增大的趋势。这表明,虽然纤维素醚并不能改善压浆料的24 h膨胀率,但其黏度不同会产生不同的影响规律。纤维素醚能够影响到压浆料的上述物理性能,主要原因在于纤维素醚溶解到水泥浆体中,增大了水泥浆体中液相的黏稠度。
2.1.4 乳胶粉对压浆料物理性能的影响
作为水泥基材料常用的一种可再分散聚合物,乳胶粉常用来改善水泥基材料的工作性能和粘结强度[7]。乳胶粉对压浆料的物理性能影响规律如表6所示。
由表6可以看出,相比于不掺乳胶粉的压浆料,掺加乳胶粉的压浆料其初始流动度流出时间明显缩短;乳胶粉掺量为0.3%时,压浆料的初始流动度流出时间仅为14.9 s,降低幅度达40%以上。这表明,乳胶粉能够显著改善压浆料的初始流动性,且掺量越大改善效果越明显。掺加乳胶粉后,压浆料的30 min流动度流出时间也明显缩短,但乳胶粉掺量变化的影响程度相对较小。这表明,乳胶粉一定程度上也能改善压浆料的30 min流动性,提高流动度,但其掺量变化对30 min流动性的改善效果相对较低。
掺加乳胶粉后,压浆料的3 h和24 h泌水率仍为0,这说明掺加乳胶粉后压浆料仍具有良好的保水性,没有发生泌水现象。这是因为乳胶粉本身也能够一定程度上提高水泥基材料的保水性[7]。掺加乳胶粉后,随着乳胶粉掺量增大,压浆料的24 h膨胀率仍为负值,具有一定的收缩性,且随着乳胶粉掺量增大而有所增大。这表明,乳胶粉并不能够改善压浆料的24 h膨胀率,反而略有不利的影响。
2.1.5 膨胀剂SPA对压浆料物理性能的影响
膨胀剂SPA对压浆料物理性能的影响分别见表7和图1。
由表7可以看出,随着膨胀剂SPA掺量增大,压浆料的初始流动度和30 min流动度的流出时间均有所缩短,而且30min流动度流出时间降低幅度尤其明显;但其掺量变化对压浆料流动性的影响程度相对较小。这说明,膨胀剂SPA能够在一定程度上改善压浆料的流动性。随着膨胀剂SPA掺量增大,压浆料的24 h泌水率均为0,这表明膨胀剂SPA对压浆料的泌水率影响较小。
由图1可见,随着膨胀剂SPA掺量增大,压浆料24 h膨胀率呈现出逐渐增大的趋势。未掺膨胀剂SPA的压浆料收缩较为明显(0.40%),随着膨胀剂SPA掺量增大,压浆料24 h膨胀率逐渐增大,但其掺量小于0.3%时,压浆料24 h膨胀率仍低于0,表现为具有一定的收缩;膨胀剂SPA掺量为0.3%时,压浆料24 h膨胀率为0,已没有明显的收缩现象;之后当膨胀剂SPA掺量大于0.3%时,压浆料24 h膨胀率显著增大为正值,且其掺量越大,24 h膨胀率越大,表现出一定的膨胀性。这表明,膨胀剂SPA能够显著改善压浆料的膨胀性能,当其掺量大于0.3%时即能确保压浆料具有良好的24 h膨胀率,但也应控制其掺量在一定范围内。
2.1.6 减水剂对压浆料物理性能的影响
减水剂掺量对压浆料物理性能的影响见表8。
由表8可以看出,随着减水剂掺量的增大,压浆料初始流动度和30 min流动度的流出时间显著缩短;减水剂掺量为0.3%时,压浆料的初始流动度和30 min流动度的流出时间均超过40 s;减水剂掺量为0.5%时,压浆料流动度的流出时间已缩短30%以上;减水剂掺量为1.0%时,压浆料流动度的流出时间缩短幅度更是达60%以上。这说明,减水剂能显著提高压浆料的流动性,且其掺量变化的影响尤其显著。
减水剂掺量变化对压浆料泌水率具有一定的影响,减水剂掺量低于0.8%时,压浆料3 h泌水率为0;但减水剂掺量1.0%的压浆料3 h略微泌水,泌水率为0.12%。当减水剂掺量低于0.5%时,压浆料24 h没有泌水现象;但其掺量大于0.8%时,压浆料的24 h泌水率有所增大。这表明,一定掺量范围内,减水剂对压浆料的泌水率影响较小,但掺量较大时会导致压浆料泌水率增大,不利于改善压浆料的保水性。随着减水剂掺量的增大,压浆料的24 h膨胀率仍为负值,有一定的收缩;且其掺量越大,压浆料的24 h收缩率也越大。这表明,减水剂不利于提高压浆料的24 h膨胀率。
以上分析表明,组成材料及其掺量不同,对压浆料的物理性能影响程度差别巨大,应根据各种组成材料对压浆料的性能影响规律,并选择合适的掺量范围,来配制物理性能满足要求的压浆料。
2.2 压浆料的微观形貌
按m(水泥)∶m(S95矿渣微粉)∶m(粉煤灰)∶m(减水剂)∶m(纤维素醚)∶m(乳胶粉)∶m(SPA)∶m(水)=727∶130∶130∶6.5∶1∶1.5∶4∶320的配比制备压浆料,硬化后压浆料的内部微观形貌见图2。
由图2可以看出,压浆料内部形成了致密的结构,几乎观察不到孔隙[见图2(a)];而且已生成了较多的水化产物,水泥水化产物钙矾石为细长棒状,长度达2μm以上,并与CSH凝胶等水化产物相互交织,形成致密的结构[见图2(b)];压浆料内部也生成了较多的CSH凝胶,且凝胶为细长纤维状,并相互交织在一起形成致密结构[见图2(c)];在压浆料内部还能观察到大量的板状氢氧化钙,在氢氧化钙附近伴有粉煤灰颗粒,可以观察到粉煤灰颗粒表面已发生水化反应,生成一些水化产物[见图2(d)]。以上分析表明,经过不同组成材料合适比例配制而成的压浆料内部会形成致密的结构,从而影响到压浆料的宏观性能。
3 结语
(1)组成材料及其掺量不同,对压浆料物理性能的影响规律显著不同;
(2)矿渣微粉并不利于改善压浆料的物理性能,尤其是其掺量和细度较大时,影响程度更大;粉煤灰则有利于改善压浆料的流动性,但会增大泌水性;
(3)纤维素醚能够显著改善压浆料的泌水性,一定程度上能改善膨胀性能,但掺量和黏度较大时,会导致压浆料流动性显著降低;乳胶粉则能明显改善压浆料的流动性,而对其它物理性能的影响相对较小;
(4)减水剂能够显著改善压浆料的流动性,但掺量较大时,会导致压浆料泌水性和收缩率增大;膨胀剂则是影响压浆料膨胀性能的关键因素,对其它性能影响相对较小;
(5)微观形貌分析表明,上述组成材料按适当比例范围配制的水泥基压浆料具有较为致密的微观结构,从而确保压浆料具有良好的性能。
参考文献
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[6]王培铭,许绮,李纹纹.羟乙基甲基纤维素对水泥砂浆性能的影响[J].建筑材料学报,2000,3(4):305-309.
组成材料 第6篇
建筑从勘查设计至竣工交付使用直至其服务于人们的生活、工作的全寿命周期, 由此可以看出, 建筑能耗具有明显的时间区域性。相对从建筑材料制造、建筑施工过程的能耗来讲, 建筑全使用寿命周期的能耗无论从总量还是总时间长度来说, 对社会总能耗的影响巨大。因此, 本文所讨论的建筑能耗主要指建筑使用过程中的能耗。
中国目前的建筑能耗以供暖、空调和通风为主, 三项之和占到了建筑总能耗的2/3。这三项能耗的基本途径与以下建筑组成部分息息相关。以下就不同建筑组成部分为分类依据, 分析节能材料的应用和发展方向。
1 围护结构的节能
我国幅员辽阔, 不同地区气候条件差别很大, 但统计数据表明, 不同地区围护结构传热能耗, 占建筑物总能耗的57%～77%。因此, 建筑物的围护结构是建筑节能设计中应重点采取技术措施的部位。
其中, 通过外墙损失的热量占建筑总热耗的35%～49%。因此, 许多国家都大力发展低能耗的墙体材料。保温绝热材料的节能能力由材料的导热系数决定。导热系数越小, 保温隔热性能越好。总体来说, 绝热材料都具有轻质、疏松、多孔或为纤维状的特点。目前多层建筑中广泛采用的烧结多孔砖和聚苯乙烯泡沫塑料就是典型的绝热材料。建筑物维护结构的主要建筑材料有砌墙砖、砌块和板材。
其中砌墙砖按其强度是否是通过烧结形成分为烧结砖和非烧结砖。烧结砖包括普通粘土砖, 烧结多孔砖、烧结空心砖等。普通粘土砖由于其生产会破坏生态, 给环境带来永久性损害, 其烧制过程中会产生二氧化硫等污染气体, 而且其保温隔热性能也远低于新型材料, 目前在我国的大部分城市已经禁止使用, 资料显示, 已经有139个城市完成了实心粘土砖的禁用、限用。非烧结砖不会破坏生态, 有利于保护农田和减少环境污染, 利用工业废渣制造非烧结砖已经成为砌墙砖生产的主要途径之一。但是在广大农村乡镇, 粘土砖因其原料广泛, 生产工艺简单, 仍是主要建筑材料, 粗略估计, 实心粘土砖的用量仍占墙体总用量的80%。北京市4000多个自然村中, 95%以上的建筑依然使用红砖, 即普通烧结砖。据不完全统计, 我国墙体材料企业约有10万家, 其中砖瓦企业9万家以上, 墙体材料年总产量折合为普通砖约为8500亿块, 其中普通实心粘土砖为5000亿块。这些数据不容乐观, 普通粘土砖耗能严重, 国家禁令频频, 却仍然有很大的市场, 主要有以下两方面的原因, 一是节能宣传不到位, 单纯法令禁止不能使老百姓切身感受到节能材料带来的经济价值;二是新型墙体材料的成本问题, 如混凝土空心砌块, 生产周期长、工序复杂, 销售价格远高于普通粘土砖。
目前, 在使用环节, 我国已经加大对新型墙体材料推广的支持力度。凡财政拨款或补贴的行政机关办公用房、公共建筑、经济适用房、示范建筑小区和国家投资的生产性项目, 都必须选用新型墙体材料。利用预算内资金或国债资金以及中小企业发展专项资金, 对新型墙体材料重大技术开发和产业化示范项目给予必要的资金支持;在生产环节, 利用废渣、炉渣、粉煤灰等或掺废料30%以上的非烧结砖年产量占总产量的16%以上, 全国新型墙体材料已经占到墙材年总产量的近39.26%, 其中砌墙砖类墙材产品占到了32.13%。
外墙材料的设计发展方向及节能措施主要以在采用新型墙体材料的同时在墙体内外侧敷设保温隔热材料为主, 辅助措施有反射幕墙、植物覆盖绿化等等。其中玻璃幕墙结合太阳能发电技术成为目前节能建筑发展的新旗帜, 2008年10月18日正式并网运行的保定"电谷锦江国际酒店"其发电主体是总计达到3800块、4500平方米的玻璃幕墙。玻璃幕墙是目前高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙。"电谷锦江"的建成, 使我国节能建筑的发展又迈进了关键的一步, 也为今后建筑材料的功能化发展指明了方向。
2 屋顶节能
屋顶是建筑物顶部的外围护构件和承重构件。抵御自然界雨、雪及太阳能辐射等对建筑的影响, 同时承受建筑物顶部荷载。因此屋顶必须具有足够的强度、刚度, 作为节能的重要部位, 更要有保温隔热的能力。目前普通建筑的屋顶依据建筑材料、结构形势、顶部造型的不同, 主要分为平屋顶、坡屋顶和其他类型屋顶。坡屋顶一般坡度在10%以上, 其特点是屋面排水速度快。坡屋顶在保温方面较平屋顶有更多的优势, 其保温方法一般有两种:一种是在屋面挂瓦和望板之间加保温材料, 另一种是在坡屋顶下做吊顶并在顶棚内铺轻质保温材料, 如锯末、矿渣棉等。北京市从2002年开始实施的"平改坡"工程, 正是坡屋顶良好保温性能的"发现之旅", 并为北京采暖季节的节能和城市环境治理带来巨大的影响。坡屋顶较平屋顶的最大优势就在于, 屋顶结构为设置隔汽层和封闭的空气间层提供了空间。屋顶表面采用柔性防水时, 能够反射阳光辐射的材料也将给建筑的节能效率带来较大的影响。
立体绿化也是节能建筑屋顶设计的发展方向之一, 覆土和植草屋面的生态保温隔热效果明显, 在一般的防水层上加塑料凹凸板、盖土工布, 起到防水、挡土、滤水的作用。研究数据表明, 立体绿化可以使屋顶温度降低5.C以上。屋顶绿化不仅对建筑物降低能耗有显著作用, 同时也能缓解大气浮尘净化空气, 保护建筑物顶部, 延长建筑物使用寿命。西方发达国家在立体绿化方面起步较早, 相继建造了各类规模和结构的屋顶绿化工程。日本的东京甚至通过立法强制屋顶的绿色植物覆盖率, 规定凡是新建建筑占地面积超过1000平方米者, 屋顶必须有20%的植物覆盖, 否则将被处以罚款。我国屋顶绿化建设始于上世纪60年代。深圳、上海、广东等省市纷纷出台屋顶绿化的相关实施办法。屋顶绿化需要解决的关键问题是荷载, 目前屋顶绿化的种植层使用人工介质、轻质土、腐叶土、锯末、复合肥或者蛭石、珍珠岩、煤渣、谷壳等提前配制好的种植土, 这些合成土的特点是重量轻、透气性好、营养充足且不易板结, 不仅利于植物生长, 而且在草坪厚20～30cm时, 增加荷载仅为100kg/m2, 即使旧屋也能满足该荷载要求。
3 门窗节能
就其建筑部位划分, 门窗应属于围护结构的一部分, 门窗面积约占建筑外维护结构面积的30%, 门窗传热及其空气渗透耗热量最大, 是建筑能耗散失的最薄弱部位, 各地区约占建筑物总耗热量的50%～60%不等, 显然, 门窗的节能在建筑节能中具有举足轻重的地位。目前国内在建筑上所使用的门窗, 主要有钢、木、铝 (合金) 、塑钢四大类。木门窗由天然木材加工制成, 属传统门窗类型, 但因木材生长周期长, 过多的使用将会对环境造成恶劣影响, 而塑钢门窗、玻璃钢门窗与木门窗相比, 具有轻质、高强、耐久、密封性好, 隔音效果好, 且具有良好的绝热性能, 正逐渐替代木门窗, 成为门窗建材的首选。统计数据表明, 塑钢门窗节约能源较铝合金提高30%以上, 特别适合冷气空调环境, 使用塑钢门窗的房间比使用木门窗的房间, 冬季室内温度平均提高4℃～5℃, 这对北方采暖季的煤耗、电耗等的节约都将起到重大的作用, 同时也节约了大量的木材和钢材, 提高了人们的居住质量。目前, 由于木门窗易变形、防火绝缘性差、耐久性差等缺点, 其应用范围正逐步萎缩, 但是, 铝合金门窗因其施工维修方便、重量轻、强度高等优点, 有很大的应用量, 同时, 因为其坚固耐用, 已使用该类型门窗的建筑更换的概率较小, 但是, 铝合金门窗具有较高的导热性, 这一特点无论是对冬季采暖还是夏季空调来说, 都会造成能源浪费。因此, 原有铝合金门窗的改造升级, 将是节能建筑改造丞待解决的问题之一。
窗户上能量传递方式主要有:辐射传递、对流传递、传导传递, 另外空气渗漏也是窗户能量损失的重要组成部分。辐射传热可通过物理学原理境地玻璃表明发射率得到改善, 如镀膜玻璃对太阳光中的热射线具有一定的控制作用, 在保证室内采光柔和的条件下, 可以有效的屏蔽进入室内的太阳辐射能, 从而避免暖房效应, 节约能耗, 而且镀膜玻璃对于可见光有较高的透过率, 有利于自然采光, 从而节省照明费用;传导损失主要发生在玻璃和窗框之间, 通过使用绝密的边部密封材料可以有效的减少此类损失;对流损失主要指玻璃间隔层内的气体运动所带来的热量损失, 通常通过充入特殊气体解决。
玻璃的发展日新月异, 现代玻璃技术的发展, 使其装饰性和功能性紧密的联系在一起, 成为未来节能建筑的主要材料之一。
4 楼地面节能
由于建筑物地面并不直接暴露在外界环境中, 所以, 相对其他结构, 楼地面更利于保温。现在的大部分的民用建筑都有地下室和一定的地下空间, 使地面与地基之间有一定的空气隔层, 提高保温性能。如今, 地板采暖在城市建筑中的应用十分广泛, 较普通的散热片采暖方式, 地板采暖在节能方面表现突出, 采用散热片采暖, 一般出水温度要求在70度以上, 而地板采暖的辐射面大, 要求的供水温度相对较低, 只需40～50度, 而且可以克服传统采暖部分热量从门窗散失的缺点, 地板采暖的节能幅度约为10%～20%。但是, 地板采暖同时对楼地面的铺设材料的绝热性能提出了更高的要求, 需要在楼地面的中间层铺设有较好的刚性、韧性和较大的蓄热系数的保温材料。
5 结语
随着我国经济的快速发展, 能源需求不断增长, 能源供应面临巨大挑战。和西方发达国家相比, 我国在能源问题上所面临的形势相当严峻, 人均主要能源资源占有量低。建筑能耗巨大, 大力发展节能建筑是实现经济可持续发展的重要途径之一。
摘要：从建筑工程的组成和构造以及各组成部分的建筑材料出发, 分析了目前建筑节能的发展情况, 结合我国节能建筑的发展情况, 提出了存在的问题和解决问题的若干措施和建筑节能技术的发展方向。
关键词：建筑组成部分,建筑材料,节能建筑
参考文献
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[3]李仕国, 王烨, 中国建筑能耗现状及节能措施概述, 环境科学与管理, 2008年2月
组成材料 第7篇
生产烧结砖瓦原材料的性能及其生产工艺、产品性能和质量, 主要是由原材料的矿物成分决定。当矿物成分适合制砖的原材料 (或混合料, 下同) 一经确定, 那么它的矿物组成、化学成分就不会变化了, 由矿物组成决定的制砖工艺、产品性能也基本不变。这种原材料最终适合生产什么砖及如何生产制作, 则由该原材料的颗粒状况决定。
对原材料颗粒状况分析研究的项目很多, 比如颗粒的形状、颗粒的质量、颗粒的大小、临界颗粒的控制、颗粒的粒度级配、颗粒的分布、颗粒的亲水性能、颗粒的电磁性能、颗粒的热反应性能等。每项内容的细致研究对工装设备的设计制造和成型、干燥、焙烧的工艺参数确定, 都具有重要的指导作用。其中原材料颗粒粒度尺寸的分布尤能表现出每种制品坯体的特征, 研究原材料中不同颗粒的尺寸分布组成, 对确定生产什么品种、规格的砖瓦和制定相应合理的生产工艺技术, 选用适用的设备, 以及对提高产品的性能、质量有极为重要的作用, 甚至有决定一条生产线成功与失败的关键作用。
在工厂实际生产管理中, 企业对原材料颗粒状态分析研究的主要内容是颗粒尺寸的组成和分布, 即颗粒的大小、临界颗粒的控制、颗粒粒径的级配、颗粒的亲水性能 (最佳成型水分) 等。特别是将煤矸石、页岩等硬质物料粉碎后作为原材料的生产线, 以及两种及两种以上不同原材料混合后作为原料的生产线, 尤其需要注重分析研究原材料颗粒的临界颗粒和粒度级配, 合理调整和控制原材料颗粒尺寸的均匀分布, 防止颗粒组成不当或颗粒混合不均匀形成影响生产和产品质量问题。
2 原材料颗粒粒径的测定
烧结砖瓦生产的原材料都是分散细颗粒状, 或者粉碎加工处理到一定细度的分散颗粒状。对分散集料颗粒的粒径大小是用等效粒径来表示的。因为分散颗粒的形状大多为非球形的, 而且是各种各样的形状, 有片状的、针状的、多棱状的等等, 难以直接用球体直径表示其大小。等效粒径就是对各种非球形颗粒, 用同质球形颗粒的直径代表和这个同质球形颗粒某些物理特性 (例如尺寸、面积、比表面积、体积或质量等) 相同或相近时的实际非球形颗粒的直径, 也称球当量径。因此在颗粒粒度研究领域所测试的颗粒粒径都是用等效粒径来表示的。这也是目前几乎所有粒度检测方法和测试仪器的基本原理。为了分析、叙述简便, 本文涉及到原材料颗粒粒径和颗粒的性能、作用时, 均视颗粒为球形, 各种异形颗粒在实际生产中对坯体成型及制品性能的影响、作用则不多赘述。
颗粒粒径的测定方法及仪器很多, 目前基于不同工作原理的测量装置已研制并生产使用的就有200多种, 并且还会不断有新的颗粒测量方法和仪器面世。我国砖瓦行业现在对颗粒粒径的测定方法及仪器还没有统一的标准和规定。行业内常用的有筛分法, 测定的是等效尺寸的粒径;重力沉降法, 测定的是等效质量径的粒径;显微镜法, 测定的是等效投影面积径;激光衍射光学法, 测定的是等效体积径 (即与所测颗粒具有相同体积的同质球形颗粒的直径) 等。显然, 以上几种基于不同物理原理的测试方法, 相对等效粒径的意义不同, 分别视同于各自物理意义的等效球体的直径尺寸。因此各种测试方法得到的测量结果之间无直接的对比性。实际生产应用应该统一采用同一种测试方法来测定原材料的颗粒组成。如果采用两种以上不同物理原理的测试方法, 则需要对测定结果换算成统一的物理量。
3 原材料颗粒组成控制的技术指标
3.1 临界颗粒
临界颗粒是指原材料颗粒组成中生产工艺所允许的最大尺寸颗粒, 也称极限粒度, 或极限最大颗粒。临界颗粒对原材料的组成和制备, 对坯体的成型和焙烧, 对制品的结构和外观及其他性能都有一定的影响, 是根据原材料的特性、制品的品种与规格尺寸、对制品性能的要求以及选用的生产工艺与设备而合理确定。所有砖瓦生产企业都会自觉或不自觉重视和控制生产原材料的临界颗粒, 都会根据自己原材料的特点选用破碎、粉碎, 甚至磨机细磨等方式把原材料加工到需要的细度, 然后通过筛选来保证原材料临界颗粒的粒径不超过工艺规定要求。
一般生产普通砖或多孔砖要求原材料临界颗粒可略微大些, 约2 mm, 至少粉碎后2 mm筛上料不超过3%。而生产大块、薄壁、高孔洞率、高强制品的原材料临界颗粒应小于1mm。具体的应该根据选用的成型设备及成型工艺不同来确定。如果不考虑粉碎处理费用的话, 一般希望临界颗粒越小越好, 原因如下。
3.1.1 细小颗粒可提高原材料塑性指数, 提高坯体成型性能
同一种物料, 颗粒愈细小其塑性指数就越高。对于一般普通制砖原材料 (普通黏土) , 小于2μm的颗粒含量越多, 就具有越高的可塑性, 坯体成型容易, 坯体缺陷少, 相应的所需成型水分就越大。这是因为尺寸小于2μm的颗粒多为黏土矿物的组分, 随着颗粒尺寸的减小, 其比表面积就会增大, 和水的亲和力、粘合力加大;<2μm的颗粒含量越少, 则就会有相反的结果。
对于页岩、煤矸石或其他硬质物料, 则机械破碎的颗粒愈细小其塑性指数就越高。能够说明这一结论的研究和实例报道很多。例如北京郊区某种页岩, 实验室将其粉碎1 mm以下测定塑性指数为8, 而粉碎到0.1 mm以下再测定塑性指数则为17。这是因为原材料颗粒愈细小, 比表面积愈大, 成型所需水分愈高, 水对颗粒的结合力越大。颗粒愈细小, 毛细管半径愈小, 毛细管力增加, 因此塑性增高。原材料塑性提高了, 成型自然较容易, 坯体质量也较好。如果原材料颗粒粗大, 其塑性指数就降低, 就需增大成型挤出的压力, 需要采用半硬挤出或硬挤出成型设备, 这对成型设备的机械强度和动力都会有较高的要求。临界颗粒太大时, 即便数量很少, 也可能导致坯体成型困难, 外观质量差, 湿坯强度低, 干燥压裂多, 还容易堵塞机口芯头, 切坯时容易阻断切坯钢丝, 造成频繁停产, 严重时会降低设备运转率超过20%。
顺便强调:在解读实验室提供的原材料试验报告中的塑性指数时, 一定要注意测试时是将物料粉碎到颗粒多么大时测定的塑性指数。如果实验室将物料粉碎到0.1 mm以下测定塑性指数为10, 并不代表这种原材料塑性就好, 实际这种物料的塑性可能很低而不能湿塑挤出成型。因为工厂实际生产不可能也将原材料都粉碎到0.1 mm以下 (不是指技术上不行, 而是加工费用太大, 经济上不可行) 。如果工厂对这种原材料实际控制临界颗粒为2 mm、甚至1 mm时, 这种原材料的塑性指数恐怕远远低于10而难以使用。
介于实验室测试条件和工厂实际生产条件不同, 建议实验室测定生产多孔砖硬质原材料的塑性指数时, 临界颗粒控制为1 mm, 这样测定的塑性指数接近工厂实际原材料临界颗粒2 mm时的工艺性能。因为这类依靠颗粒尺寸减小而提高塑性的原材料, 在生产过程中, 还要经破碎、搅拌加水、陈化、碾练、抽真空处理等过程, 每经过一道工序, 其颗粒尺寸都会减小, 或因水的作用而颗粒疏解得到逐步提高, 到达挤出机挤出成型时的塑性大致接近实验室按土工试验方法测定的结果。
3.1.2 细小颗粒可增加制品密实度, 提高产品强度
要生产高强度的产品, 就需要使原材料获得最大的堆积密度。如果原材料的临界颗粒控制的较小, 那么原材料中比临界颗粒更小的细小颗粒总量就多, 颗粒的平均粒径也就小得多, 则颗粒之间的空隙总量就越小, 成型后坯体的空隙率相对较少, 相对能够获得较大堆积密度。这样坯体密实性就越高, 产品密度较大, 经焙烧后制品的抗压强度高, 抗冻性能和耐久性能好。
当然, 特别细小的颗粒 (小于2μm的颗粒) 也不能太多, 否则会造成成型水分高, 干燥脱水困难, 容易导致坯体干燥收缩大、裂纹严重等缺陷。各种粒径的颗粒组合只要满足合理的颗粒粒度级配要求即可。
3.1.3 有的原材料中含有含碳酸盐矿物如石灰石、白云岩或碎屑岩、砂岩、泥灰岩等对制品有害的杂质
这些杂质颗粒如果较大时, 焙烧后易于引发制品出现石灰爆裂;大于0.5 mm颗粒较多时也会因焙烧后形成Ca O、Mg O吸收空气中水分生成Ca (OH) 2、Mg (OH) 2使体积膨胀而产生破坏应力。因此对含有这些杂质的原材料需粉碎的更细小。
3.2 原材料颗粒的粒度级配
3.2.1 什么是原材料的颗粒粒度级配
原材料中的颗粒大小不一, 形状各异。即便是临界颗粒控制严格的原材料, 也是由小于极限颗粒的大、中、小各种不同粒径的颗粒混合组成。把颗粒粒径按一定尺寸的界限分为大、中、小的级别组, 各级别组之间的质量比例组合 (或面积比例组合、或体积比例组合, 一般为百分比率) 称为原材料的颗粒粒度级配, 也称为颗粒级配或粒径级配, 可简称为级配。
颗粒的粒度级配直接影响原材料的可塑性、制品干燥收缩、气孔率、烧成收缩和其他烧成性能。同样的原材料, 不同的颗粒粒度级配可以获得不同的塑性指数、不同的最佳成型水分、不同的坯体干燥收缩和制品焙烧收缩, 以及不同的焙烧温度和焙烧温度范围, 特别是能够获得不同的制品强度及抗冻性能。如果仅仅原材料临界颗粒控制恰当, 但颗粒的粒度级配不当, 同样能造成坯体成型困难, 或制品裂纹较多、强度不高等缺陷。这种因为颗粒的粒度级配不合理而导致了坯体中的颗粒不能达到紧密聚集状态, 导致坯体和产品产生各种缺陷的情况并不罕见, 在我国辽宁、山东、安徽、山西、内蒙、新疆等地的砖瓦企业都多有发生。
按照颗粒堆积的性质和颗粒最大堆积密度的原理, 当颗粒大小相对均匀一致时, 则颗粒间的空隙较多, 密度较小。假设颗粒都为球形, 如果颗粒大小相等, 为单一一种, 堆积后的空隙率可高达45%, 这样的制品当然很不密实, 缺陷很多。如果两种不同直径的颗粒对半混合在一起, 并且当其直径比例为2∶1到10∶1时, 则堆积密度会随之提高, 空隙率会降低到15%左右。如果三种不同粒径颗粒对等比例混合则堆积密度又会提高, 空隙率会大大降低到5%左右。理论上讲, 增加颗粒分组组分的数目可提高堆积密度, 使它接近于最紧密聚集状态, 但当组分大于3时, 对砖瓦工业生产的实际意义不大 (颗粒粒级四组分的空隙率2%左右。五组分的空隙率0.8%左右) 。所以, 分散物料获得最大的堆积密度不仅取决于颗粒的形状、颗粒的尺寸, 还取决于不同尺寸颗粒的分布, 即颗粒的粒度级配。
砖瓦原材料在挤出成型过程中, 使坯体获得最大密度所受的作用力 (水平挤压力、离心力等) 虽然和分散颗粒堆积获得最大堆积密度所受的作用力 (垂直重力、震捣力等) 不同, 但颗粒受力相互间聚集获得最大密度的大致过程和原理基本相同。这就要求生产砖瓦的原材料, 在满足最大颗粒不超过临界颗粒前提下还须有多种不同粒径颗粒的合理比例组合, 即有大颗粒起骨架作用, 中小颗粒的填充作用和细小颗粒 (提供塑性) 的粘结作用。有合理的颗粒的粒度级配才能保证坯体成型顺利, 制品密度高, 空隙率小, 强度大。具体原材料颗粒分级和每级含量比例控制范围, 除了和原材料的矿物、化学成分有关外, 还和不同的成型方式 (比如软塑螺旋挤出、半硬塑螺旋挤出、硬塑螺旋挤出或半干压制成型等) 有关, 和生产不同规格型号的制品 (比如实心砖、多孔砖、空心砌块等) 有关。具体的要求和条件不同, 对原材料颗粒粒度级配要求都不一样。一般成型压力大, 原料塑性低, 成型水分少, 制品壁厚, 对制品强度要求不是很高的情况时, 对原材料颗粒的粒度级配的要求可略粗些, 细小颗粒可相对少些;成型压力较小, 原料塑性高、成型水分较多及制品为大孔洞、薄壁制品, 或生产高档、高强制品时, 要求原材料临界颗粒要细小, 颗粒的粒度级配要严格, 细小颗粒要相对多些。对于遇水易分解、分散, 陈化处理有明显效果的泥土质原材料破碎颗粒可略大些;而对不易分解、较硬的、陈化处理效果不明显的原材料, 则机械破碎的颗粒应细小些。必要时选用磨机研磨获取细小颗粒, 力求粉碎后配制好的原材料的临界颗粒和不同粒径颗粒连续级配都能满足生产工艺的要求。
3.2.2 颗粒的粒度级配的表示方式
目前, 行业内对原材料大、中、小颗粒每一粒级的尺寸分级界线及评价颗粒的粒度级配都没有标准规定。制砖原材料颗粒应该怎样分级, 没有一个统一的标准, 甚至没有较统一的观点。有的分大、中、小三级, 有的则分四级。也有的只简单提出“原材料颗粒小于若干毫米”或“小于若干毫米的不得少于多少”的要求。这种“一级式”的颗粒组成工艺要求显然不能反映原材料制砖的工艺性能, 实际上很多企业仅按这种要求加工、控制原材料的粒径, 结果生产中经常反复出现成型困难, 坯体缺陷较多, 制品质量差等情况。
国家标准《土的分类标准》 (GBJ 145) 明确规定该标准仅适用各类工程用土, 对其他行业的生产领域用土需另行单独编制。砖瓦行业生产用土的合理颗粒的粒度级配, 由于和原材料的成分有关;和生产的制品品种、规格有关 (比如瓦、实心砖、多孔砖、空心砌块、几何尺寸、孔洞率、孔型等) ;和成型方式有关 (如软塑挤出、半硬塑挤出、硬塑挤出或半干压制成型等) ;还和其他生产条件有关。因此砖瓦行业生产原材料颗粒的粒度级配的标准很难统一规定。国内外有关砖瓦的文献资料报道有许多种不同的颗粒粒度级配表示方式, 每种表示方法都有特定的使用条件, 各有多项不同的指标要求。
3.2.2. 1 表格表示方式
按不同颗粒粒级及相应含量的质量百分比编制表格, 表示对原材料颗粒的粒度级配要求。采用这种方法, 一般都是针对不同的原材料和不同的制品规格品种、不同的生产工艺来编制。有的把颗粒大小分为三级 (例如表1) , 有的分为四级 (例如表2) 。表格表示方法简单明了, 直观易用, 能明确但较粗略的用数量表示各粒组百分比含量, 实验室检测颗粒组成使用的仪器简单价廉, 也容易操作。可根据自己生产的需要把原材料颗粒分为几个粒级, 但要求粒径分级要合理恰当, 能有效反映颗粒极配的作用。表格表示方法每一表格指标参数的针对性和局限性很强, 仅仅针对某一类原材料, 以及某一成型方法, 或某一种制品有效;换了原材料, 或者换一种成型方法, 或换一种规格品种则极可能有偏差。对大量多种原材料进行比对较困难, 不能得到直观结果。
3.2.2. 2 图解表示方式
根据等边三角形内任意一点到三个边的平行距离总和等于该三角形边长的原理, 绘制一个等边三角形图形, 把原材料颗粒按粒径适当尺寸分为大、中、小三个粒度级, 三角形每一边表示一个粒度级的百分比含量 (质量百分比) 。根据检测的原材料大、中、小三个粒级含量比值在三角形内可以确定唯一一个点位, 这一点对应每一边所示百分比值, 就是该原材料这一粒级的百分比含量。反过来, 三角形内任何一个点都可以通过相对应的三条边找的三个粒级的百分比含量, 合计是100%。三角形图解法只能把颗粒粒级分成三级, 每一边表示一个粒极, 所以也称三元图解法、三因素图解法或三角坐标法。
德国人尼斯波尔和威克莱编制的尼斯波尔-威克莱三角图 (见图1) , 是砖瓦行业最早运用三角形图解来表示原材料颗粒的粒度级配的, 该图对砖瓦行业影响很大。该三角图把原材料颗粒分成三个粒级:黏土粒级 (<2μm) , 粉土粒级 (2μm~20μm) , 砂土粒级 (>20μm) , 这三种粒级的颗粒含量的总和等于100%。在三角形内归集划定了代表适合生产实心砖、多孔砖、瓦、薄壁楼板砖的不同类型产品的区域。即每一种类型的产品, 其坯体原材料的颗粒尺寸分布是按区域、成组出现的。但有的区域互相重叠, 重叠区域代表相应的多个类型品种。按对原材料检测三个粒级的百分比含量确定的点位, 落在三角图的那个区域, 则表明该原材料可以生产这个区域所代表的制品品种。比如屋面瓦要求的细颗粒在20%~50%之间, 而粗颗粒尺寸的原材料则应用来生产砖, 特别是生产实心砖。显然, 尼斯波尔-威克莱三角图包含的信息量很多, 应运范围很广, 适用多品种制品, 实用价值很高, 但也有很强的局限性。因为该图是尼斯波尔和威克莱根据德国地区多处黏土实际检测、试验结果整理汇编的, 它只适用矿物成分和化学分析已证实可以生产烧结砖瓦的黏土;而对页岩、煤矸石或其他原材料未必适用;它只适用软塑挤出成型工艺, 对半硬挤出和硬挤出成型工艺未必适用;对德国以外地区的黏土也不一定准确可靠。而且该图也没有强调对临界颗粒的限定。尽管如此, 尼斯波尔-威克莱三角图还是非常有参考价值的工具, 有助于多种类型原材料混合或掺配添加剂时对提高原材料性能的分析判断。我们使用时必须根据自己原材料颗粒的粒度级配的分析结果, 借鉴三角形图解法方法, 分析研究原材料颗粒组成对产品质量和生产工艺技术的影响作用。
3.2.2. 3 直角坐标表示方法
在直角坐标系中用原材料颗粒的粒径表示横坐标, 横坐标为由小到大或由大到小的粒径值;以小于该粒径的累计百分比含量为纵坐标, 纵坐标为零至100%。在此坐标系中表示这两者关系的曲线称为颗粒粒径级配累计曲线法 (例如图2) , 一般是根据筛分法测定各粒级含量得到的数据绘制。理论上正常的颗粒粒径分布累计曲线应是一条完整的S形曲线, 但实际没有一种原材料的曲线是完全的S型曲线, 也不都是光滑的S形曲线。这种曲线是颗粒累积分布的表示方法, 可以方便直观求得任一粒径以下区段的累积百分含量和这一百分含量内的最大粒径, 可以对原材料颗粒级配进行定量分析, 还可以同时比较多个样品颗粒级配的曲线。如果原材料颗粒累计曲线比较平缓, 粒度变化范围宽, 颗粒不均匀则为颗粒级配比较好。如果累计曲线整体比较陡, 粒度变化范围窄, 颗粒大小较均匀则为颗粒的粒度级配不良。另外, 可以从该图求得原材料的平均颗粒尺寸和根据工艺要求设定的控制粒径、有效粒径, 并可由此计算出原材料颗粒分布的不均匀系数和曲线曲率系数。其中不均匀系数反映原材料颗粒大小不同的粒度分布情况, 其值越大表示颗粒大小分布范围越大, 级配越良好, 可能容易获得制品较大的密实度。曲率系数反映曲线的整体连续性能, 可以判定原材料颗粒粒径大小的连续程度。
国家标准《土的工程分类标准》GB/T50145规定了土的基本分类, 但各行业在遵守该标准的基础上应根据需要编制本行业专门分类标准。其中, 颗粒分布不均匀系数和曲线曲率系数的计算方法如下:
a.不均匀系数CU的计算公式:
式中d60—在土的粒径分布曲线上的某粒径, 小于该粒径的土粒质量为总土粒质量的60;
d10—在土的粒径分布曲线上的某粒径, 小于该粒径的土粒质量为总土粒质量的10。
b.曲率系数CC的计算公式:
式中d30—在土的粒径分布曲线上的某粒径, 小于该粒径的土粒质量为总土粒质量的30。
这两项系数指标同时为良好时, 即可判断原材料的颗粒粒度级配比较合理。但判定这两项系数的最佳指标值, 需要根据砖瓦生产工艺特点, 以及原材料性能、成型方式和制品类别的不同来确定。
3.2.2. 4 直方图表示方法
颗粒组成的直方图表示方法是激光粒度仪对原材料粒度检测后, 通过计算机直接自动打印的多种报告单中的一种 (同时还可测定打印颗粒粒径分布累积曲线等) , 它是根据仪器测定的各粒级区间粒度体积百分比含量数值, 自动绘制的直方图 (例如图3) , 又称颗粒区间分布图, 或颗粒频率分布图。它表示各粒径区间中颗粒的百分含量, 还可以同时打印相对应的各粒径区间粒度分布数量的表格。激光粒度仪检测颗粒组成数值精细准确, 打印的直方图方便查看各粒级的颗粒占全部原材料的百分比值, 可以直接得知每一级颗粒含量的多少, 和颗粒粒径分布累积曲线结合起来可以很详细准确的分析判断原材料颗粒的粒度级配的好坏及问题所在, 也可以计算颗粒分布不均匀系数和曲线曲率系数。但不方便的是该指标参数和曲线给出百分比的计量单位是体积百分比率 (包括颗粒累积曲线) , 如果工厂生产中原材料的混合及掺配使用的是质量百分比计量, 那么使用时还需要按原材料的密度进行换算。
4 结束语
烧结砖瓦生产中根据原材料特性、工艺条件和产品性能来确定原材料合理的临界颗粒和粒度级配, 既有利于坯体的成形, 也有利于坯体的烧结, 并可获得密度较高的制品。对于强度、密度和孔洞率等要求不同的各种砖瓦制品, 可通过调整和控制临界颗粒和粒度级配的方法而获得质量优良的产品。确定、调整和控制烧结砖瓦原材料颗粒在生产过程的组成状态, 确保原材料颗粒的极限颗粒合理和粒径极配良好, 在砖瓦生产过程中有非常适用和十分重要的作用。
摘要：烧结砖瓦原材料颗粒粒度组成包括临界颗粒和粒度级配等内容, 其重要性仅次于该原材料的矿物成分组成, 对确定生产产品的品种和制定合理生产工艺技术, 以及对提高产品性能、质量都有极为重要的作用。良好的颗粒粒度组成, 要求临界颗粒符合工艺规定, 同时粒度级配要合理恰当。
组成材料 第8篇
高水材料是一种新型的无机水硬性材料, 它由甲料、乙料两部分组成, 甲料、乙料按1∶1比例混合, 甲、乙料单独加水搅拌后长时间不凝结、不堵管、可泵送, 混合后又能速凝早强。这种材料适合于高水灰比条件下使用, 具有用水量大、固体用料少、凝固体韧性好等特点[1]。目前, 高水材料主要应用于巷旁充填、岩层注浆加固或堵水、采空区密闭、以及其他领域等一系列工程中[2]。
2 高水材料组成成分对其基本性能的影响
高水材料分为甲料、乙料两部分, 其中甲料是硫铝酸盐水泥熟料、悬浮剂和超缓凝剂等的混合物;乙料是石膏、石灰、悬浮剂、速凝早强剂等的混合物。甲料中最主要和最基本的配料是硫铝酸盐水泥熟料, 乙料中最基本的配料是石膏和石灰, 本文通过一系列的实验从初凝时间、泌水程度以及强度等方面来分析硫铝酸盐水泥熟料、石膏和石灰对高水材料性能的影响。
2.1 实验内容
实验内容为: (1) 其他条件完全相同, 甲料所用硫铝酸盐水泥熟料来源不同, 测定高水材料的初凝时间、泌水情况及不同龄期的强度; (2) 其他条件完全相同, 乙料所用石膏来源和比例不同, 测定高水材料初凝时间和泌水情况; (3) 其他条件完全相同, 乙料所用石灰来源和比例不同, 测定高水材料初凝时间和泌水情况。
2.2 实验过程
(1) 实验仪器。 (1) 70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的试模; (2) 搅拌机; (3) 刻度尺; (4) 天平 (精确到1 g) ; (5) 材料实验压力机。
(2) 实验过程。由于所配制的高水材料的组分很多, 但是每份用量又较少, 为保证拌合物的质量, 本实验采用人工搅拌的方法。首先将甲、乙料分别倒入两个搅拌锅, 按固定的水灰比分别加入一定量的水, 搅拌5 min, 然后将甲、乙料混合搅拌5 min均匀取出, 倒入70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的试模。流程图如图1所示。
(1) 初凝时间测定:从甲料、乙料混合以后, 搅拌5 min, 从倒入试模开始, 到掀起试模一端倾斜45度, 浆液不流动结束, 这段就是高水材料的初凝时间。
(2) 泌水情况的测定:待高水材料初凝时, 用刻度尺测量试模中试块上部泌出水分的高度, 算出泌水高度占试块总高度的比例。这就是高水材料的泌水情况。
(3) 强度的测定:将制作好的试件进行标准养护, 达到龄期以后拿出试件并擦干放在实验机的下压板上, 试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心应与实验机下压板的中心对准。在实验过程中应连续均匀的加载, 加载速度为50 N/s;当试件破坏时, 记录破坏荷载, 根据破坏荷载算出试件的强度, 每三个试件为一组, 三个试件的平均值即为高水材料的抗压强度。
2.3 实验结果
1) 水泥熟料的影响。甲料中硫铝酸盐水泥熟料生产的主要原燃料是矾土、石膏、石灰石、煤炭 (立窑生产要求用无烟煤) 和少量的复合矿化剂, 要求达到下列品质指标:矾土:Al2O3>55%, Si O2<25%;石灰石:Ca O>48%~52%;石膏:SO3>38%[3,4]。
通过一组实验来分析水泥熟料对高水材料性能的影响。所用甲料的水泥熟料分别采购于A地和B地, 其他条件完全相同, 甲料与乙料的水灰比均是1.76∶1。通过实验得到实验结果见表1。
通过表1的实验结果, 可以得到以下结论。
(1) A熟料对高水材料早期强度影响较好。它的初凝时间较B熟料要短, 泌水也比较少, 而且5 h时已经有强度。
(2) 用B熟料的试块后期强度较前者高, 3~7 d强度增长幅度较大。两种熟料的1~7 d强度随龄期增加而变大, 28 d强度较7 d都有所提高。
(3) 对于材料初凝时间, 泌水以及早期强度有要求的试块可以选用A熟料。而对后期强度要求高的试块可选用B熟料。
2) 石膏的影响。高水材料乙料的主要原料是石膏、石灰, 辅助原料有悬浮剂、速凝早强剂等。
石膏品质要求为:石膏:SO3>45%[4]。
我们通过两组组实验来研究石膏对高水材料性能的影响, 两组实验甲料和其他条件完全相同, 不同的是配料所用石膏的种类和比例, 实验结果如表2~3所示。
从实验结果我们得到以下结论。
(1) 随着石膏比例的增加, 初凝时间缩短, 泌水也减小。
(2) 同一比例的不同类型的石膏对材料初凝时间和泌水情况也有影响, 从表2中可得出, 用1号石膏的材料的初凝时间较短, 泌水较少。
(3) 但是实验过程中, 1号和2号石膏的材料使用乙料30 min左右就凝固, 而且凝固后强度较高, 考虑到实际应用, 1号和2号石膏都不可取。
(4) 选用石膏配料的时候要综合考虑它对乙料, 初凝时间和泌水情况的影响。
3) 石灰的影响。对于高水材料乙料所用的石灰, 品质要求为:Ca O>80%[4]。我们通过一组实验来研究石灰对高水材料性能的影响, 这组实验甲料和其他条件完全相同, 不同的是乙料所用石灰的种类和比例, 实验结果如表4所示。
从表4的实验结果得到下的结论。
(1) 对于同一比例的石灰, 用石灰 (新自磨) 材料的初凝时间较短, 泌水较少。
(2) 用石灰 (新自磨) 10%得到的材料初凝最短泌水最少。
3 研究展望
高水材料既具有普通混凝土的各种性能, 又具有普通混凝土所不具有的高水、速凝、易泵送及防冻等特殊性能, 这种新材料是混凝土材料领域的一大突破。国内外学者都作了一些前期研究, 由于高水材料的研究开发刚起步, 很多技术还不完善, 很多课题尚需进一步探讨。
(1) 高水速凝材料的性能主要包括:材料的初凝时间, 泌水情况, 以及材料在1、3、7、28 d的强度。
(2) 通过不同材料, 不同水灰比的材料实验情况、综合初凝时间、泌水情况以及不同龄期的强度, 选取高水材料的较优配比。
(3) 将高水材料应用到建筑中, 可以考虑用高水材料代替钢管混凝土中的混凝土, 然后对这种钢管高水材料进行力学性能的研究。
摘要：随着科技的进步, 现代建筑业的发展, 陆陆续续出现了很多新型的材料。高水材料是一种新型的无机水硬性材料, 本文通过一系列实验分析了高水材料的组成成分对其性能的影响, 为高水材料的进一步研究提出方向。
关键词：高水材料,甲料,乙料
参考文献
[1]颜志平, 漆泰岳, 张连信, 等.ZKD高水速凝材料及其泵送充填技术的研究[J].煤炭学报, 1997, 22 (3) :48-53.
[2]陈国锋, 杨米加.ZKD高水速凝材料浆的流动性能及其堵水机理的研究[J].山西煤炭, 1997, 17 (5) :29-32.
[3]陈国峰, 杨永生.ZKD高水速凝材料若干性能的实验研究[J].矿业快报, 2000, 20 (20) :4-7.
组成材料 第9篇
1 冬季施工混凝土的材料组成
这种混凝土施工条件较差, 气候等对混凝土强度有很大的影响, 它与常温下施工的混凝土相比, 对原材料的质量要求更为严格。施工实践表明, 冬季施工混凝土的质量如何、进度的快慢和造价的高低, 在一定程度上取决于对组成混凝土原材料选择。在混凝土进入冬季施工时, 必须进行原材料的选择和配比设计。
1.1 对水泥等胶凝材料的选择
冬季施工混凝土所用水泥品种和性能, 一般取决于混凝土养护条件、.结构特点、结构使用期间所处环境和施工方法。冬季施工混凝土要优选硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥, 不能选用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。如果必须选用矿渣硅酸盐水泥, 要先考虑采用蒸汽养护方法。
具备条件的工程可用特种快硬高强类水泥来配制冬季施工混凝土。在采用掺外加剂冬季施工方法时, 不可选用高铝水泥的。对厚大体积的混凝土结构物, 如水坝、高层建筑物的大体积基础等, 要选用水化热较小的水泥, 以防止温差应力对结构产生不利的影响。冬季施工混凝土对水泥的选择要注意以下几个方面:一是优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥;二是若选用矿渣硅酸盐水泥, 要同时考虑采用蒸汽养护;三是水泥强度要大于32.5MPa;四是水泥用量必须大于300kg/m3, 大体积混凝土的水泥用量, 要按实际情况进行确定。
1.2 对骨料的选择
冬季施工混凝土所用的骨料分为细骨料和粗骨料。第一种选用色泽鲜艳、质地坚硬、级配良好、质量合格的中砂, 其含泥量要小于1.0%;后者应选用经15次冻融值试验合格 (总质量损失小于5%) 的坚实级配花岗岩或石英岩碎石, 其坚固性指标必须满足国家标准的要求, 不可含有风化的颗粒, 含泥量要小于1.0%, 泥块含量必须控制在0.5%以下。
对抗冻等级为DIO0及以上的混凝土, 粗骨料和细骨料都要进行坚固性试验, 并满足行业标准《普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法》 (JGJ52-2006) 中的技术要求, 必须满足国家标准《建筑用卵石、碎石》和《建筑用砂》中的具体规定。骨料对混凝土的质量影响很大, 必须对骨料提前进行清洗和储备, 做到清洁。冬季施工混凝土所用的骨料, 要具有良好的抗冻性和细骨料要分别满足相关规定要求。
1.3 对早强防冻剂的选择
早强防冻剂应具有的作用
一是具备良好的早强作用;二是具有高效减水作用。通过掺加早强防冻剂, 可有效地减少混凝土的单位用水量, 从而细化混凝土中的毛细孔径, 这是减轻混凝土冰胀的内在因素;三是具有降低冰点的作用。掺加早强防冻剂后, 可使混凝土在较低的环境温度条件下, 保持混凝土中一定数量的液态水存在, 为水泥的持续水化反应提供条件, 保证混凝土强度的持续增长;四是对钢筋无锈蚀作用。
2 冬季施工混凝土配合比设计
冬季施工混凝土, 在施工工艺上要采取相应的技术措施, 特别重要的是要通过良好的配合比设计提高混凝土本身的抗冻性能。因此, 认真进行冬季施工混凝土配合比设计, 是确保混凝土质量的基础。
2.1 配合比设计的要求
除必须遵循上述原材料的选用规定外, 还要适量地增加水泥用量, 选用较小的水灰比, 通常水灰比要控制在0.40-0.60范围内, 并要使冬季施工混凝土具有抵御早期遭受冻害的早期临界强度、抵御冻融危害的防冻、抗渗和耐久等性能。在符合以上性能的条件下, 还必须考虑冬季施工混凝土的经济性。
2.2 配合比设计的过程
冬季施工混凝土配合比设计, 要在遵照其设计原则的条件下, 在设计过程中, 一定要按照《普通混凝土配合比设计技术规程》 (JGJ55-2011) 和《混凝土结构工程施工及验收规范》 (GB50204-2002) 中的有关规定执行。
2.3 冬季施工混凝土参考配合比