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水泥的强度计算的几种简易方法
admin在2020-07-28发布 频道:行业资讯 标签:水泥 强度 计算 简易
     
摘要:本文介绍了水泥及熟料强度计算的几种经验方法,对快速推定水泥强度,合理利用水泥起到了一定的指导作用。
 
1  前言
    由于检测数据的滞后性,对水泥强度的检测数据的应用一直制约了混凝土配合比的设计,为了解决这一困难,本研究认为,水泥中熟料的化学成分、用量、表观密度和标准稠度用水量都是影响水泥强度的关键因素。对于回转窑水泥,水泥的强度与熟料的强度成正比例关系,与熟料的用量成一次函数关系,即在水泥配比一定时,熟料强度越高水泥强度越高,熟料掺量越多水泥强度越高。水泥的强度与堆积密度之间成一次函数关系,堆积密度越大水泥的强度越高。以下介绍熟料强度推定的几种简易方法
 
2  化学成分
    水泥的四大主要化学成分是CaO、SiO2、Al2O3、Fe3O4,他们在水泥熟料的水化过程中发挥了最主要的作用,因此水泥熟料的确定与这些化学成分之间有着必然的联系,经过近十年的总结,我们得到水泥熟料的强度等于CaO、Al2O3和Fe3O4的百分比数减去SiO2的百分比数的经验公式。即:
R28= CaO+Al2O3+Fe3O4-SiO2
例如:水泥熟料化学成分和质量百分比如下
化学成分 CaO Al2O3 Fe3O4 SiO2
百分比(%) 63 8 7 19
    则熟料强度
    R28= CaO+Al2O3+Fe3O4-SiO2
      =63+8+7-19
      =59(MPa)
    计算误差为正负3 MPa
 
3  煤的热值
    烧制水泥的主要燃料为煤,煤的热值直接决定了水泥熟料熔融状态,热值越高水泥熟料储存的势能越高,水泥熟料水化形成的强度越高。在水泥生料配比合理的前提下,煤的热值与水泥熟料强度之间有着必然的联系,经过近十年的总结,我们得到煤的热值正比于水泥熟料的强度的经验公式。即:
    R28= 煤的热值/100(MPa)
    例如:煤的热值与水泥熟料强度对比表
煤的热值(大卡) 4000 4500 5000 5500 6000
水泥熟料强度(MPa) 40 45 50 55 60
     计算误差为正负3 MPa
 
4  燃烧状态
   水泥烧制的过程中,燃烧是否充分对熟料的强度而言显得非常重要,由于烧制水泥的主要燃料为煤,当燃烧充分时,烟囱几乎看不到浓烟,这时生料得到了充分的烧结达到熔融形成了理想的熟料,熟料水化形成的强度较高;当燃烧不充分时,烟囱会冒出黄烟,这时生料没有达到充分的烧结,生成的熟料具有黄芯,水泥熟料水化形成的强度较低。在水泥生料配比合理、燃煤热值较高的前提下,燃烧状态与水泥熟料强度之间有着必然的联系,经过近十年的总结,我们得到通过烟囱冒出的烟推断水泥熟料强度的经验规律。即:烟雾状态、长短与水泥熟料强度对应关系表
烟雾状态 黄烟长度 较轻黄烟长度 白烟长度 白烟长度 白烟长度
烟雾长短 超过5倍烟囱 超过3倍烟囱 超过2倍烟囱 超过1倍烟囱 小于1倍烟囱
熟料强度(MPa) 40 45 50 55 60
 
5  水泥强度与熟料强度的关系
    对水泥厂而言,在熟料强度RR0
    一定的条件下,水泥强度主要取决于熟料的用量百分比x%,水泥中熟料掺加量越大,水泥强度R越高。当使用同种混合材时,水泥强度正比于水泥熟料的掺加量。
    R=R0×x%
    例如:熟料强度为60MPa,掺量75%,则水泥强度为:
    R=R0×x%=60×75%=45 MPa
 
6  水泥强度与水泥浆强度之间的关系
    在标准试验条件下,影响水泥强度的主要因素是比表面积和水胶比。水泥粉磨得越细,比表面积就越大,与水接触的面积也越大,水化反应就会越充分,强度越高。此外,细磨时还会使水泥内晶体产生扭曲、错位等缺陷而加速水化。但是增大细度,迅速水化生成的产物层又会阻碍水化作用的进一步深入,所以增加水泥细度,只能提高早期水化速度,对后期强度和水化作用不明显,而对较粗的颗粒,各阶段的反应都较慢。
    水泥加水搅拌后达到充分反应水化形成浆体的合理水胶比为标准稠度用水量对应的水胶比,这一水胶比对应的水有两个作用,其一是保证水泥充分水化的水,其二是保证水泥颗粒达到充分水化所需的匀质性。水胶比在此范围内变化时,适当增大水胶比,可以增大水化反应的接触面积,使水化速度加快,早期强度提高,但水胶比过大,会使水泥石结构中孔隙太多,而降低其强度,故水胶比不宜太大。若水泥水化时水胶比过小,水化反应所需水量不足,会延缓反应进行。同时,水胶比过小,则没有足够孔隙来容纳水化产物而使未水化部分进一步水化,也会降低水化速度,强度降低,因此水胶比也不宜太小,最好控制在标准稠度用水量对应的水胶比。
    水泥浆对强度的贡献与水泥的标准养护强度、表观密度和标准稠度用水量有密切的关系。水泥强度的检验采用标准胶砂试验的方法,当标准养护的水泥胶砂试件破型检验时,标准砂并没有破坏,水泥浆体被压力破坏,因此我们认为水泥水化形成的浆体强度值等于水泥标准养护试件强度值除以水泥在标准胶砂中的体积比求得。
    δ0=R28/Vc0
    例如:水泥强度为38MPa,标准胶砂中水泥体积比为0.19,则水泥浆的强度为:200 MPa。
作者:朱效荣   
信息来源:混凝土视频网
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