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电阻率法研究磷及石灰对水泥凝结硬化的影响

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第29卷　第8期2007年8月武　汉　理　工　大　学　学　报JOURNA L OF WUHAN UNIVERSIT Y OF TECHN OLOG YVol.29　No.8　Aug.2007电阻率法研究磷及石灰对水泥凝结硬化的影响周明凯1,周丽娜1,魏小胜2(1.武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉430070;2.华中科技大学土木工程与力学学院,武汉430074)摘　要:　用非接触式电阻率测试仪研究了不同含量的可溶磷及石灰对水泥早期水化过程中电阻率的影响。

结果表明:可溶磷使得水泥早期的电阻率降低,水化进程推迟,且随着可溶磷含量的增加,电阻率呈逐步降低趋势;单独添加石灰对水泥早期水化影响较小;石灰中和可溶磷后可补偿可溶磷的对水化的延期危害,其电导率随时间变化规律与未添加磷、石灰的水泥基本一致。

关键词:　磷;　水化;　电阻率;　凝结时间中图分类号:　X 781文献标志码:　A文章编号:167124431(2007)0820037204E ffects of Phosphate and Lime on the Setting and H ardening ofCement Using an Electrical R esistivity MethodZHOU M i ng 2kai 1,ZHO U L i 2na 1,W EI Xiao 2sheng2(1.School of Materials Science and Engineering ,Wuhan University of Technology ,Wuhan ,430070,China ;2.School ofCivil Engineering ,Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074,China )Abstract :　The influence of different contents of phosphate and lime on hydration of Portland cement has been studied usinga non contact electrical resistivity meter.The results show that the bulk resistivity curve of the paste with phosphate is delayed in early period ,and resistivity declines as the contents of the phosphate increase.The lime has little effect on the hydration of cement but has an effect to react with the phosphate and offset the retardation of phosphate.The cement added with lime and phosphate has almost the same rule of resistivity change as the cement without lime and phosphate.K ey w ords :　phosphate ;　hydration ;　electrical resistivity ;　setting time收稿日期:2007202226.基金项目:教育部科学技术研究项目(105125).作者简介:周明凯(19642),男,教授,博导.E 2mail :zhoumingkai @磷石膏中因含有磷、氟、有机质等杂质影响其开发利用。

研究表明[1]:磷石膏中的磷主要为可溶磷、共晶磷及难溶磷。

其中影响较大的可溶磷又有不同的存在形式:H 3PO 4,H 2PO -4,HPO 2-4,尤以HPO 2-4对水泥的凝结时间影响最大。

而目前对于磷石膏的后期处理主要采用的石灰中和法、煅烧法、化合处理(利用碱性钙材、硅铝复合材、添加剂与磷石膏按一定的比例投料搅拌均匀后经化合反应)等工艺[2,3],上述各种方法中都涉及到石灰在磷石膏改性中的应用。

同时,在研究水泥基材料的众多方法中,电的方法可以进行动态检测[426],反映水化体系中整个范围内孔的形成变化过程。

因此从水泥电阻率的角度研究以HPO 2-4形式存在的可溶磷、石灰对水泥水化的影响,从而探讨磷对水泥凝结硬化的影响及石灰在改性磷石膏工艺中所起的作用。

1　试　验1.1　原材料贵州磷石膏;武汉生石灰有效钙65%以上;普通硅酸盐42.5水泥;Na 2HPO 4・12H 2O (AR );40%氢氟酸(AR)。

其中磷石膏的化学成分分析及其中可溶磷、可溶氟的含量见表1。

表1　磷石膏的化学成份分析w/%样品SiO2Fe2O3Al2O3CaO MgO TiO2SO3P2O5可溶磷可溶氟PG 3.230.0530.1931.060.0380.02243.460.6610.1730.0522 1.2　方法1)磷酸盐溶液的配制　试验选用Na2HPO4・12H2O(AR)配制溶液。

设磷石膏在水泥中的掺量为4% (质量分数),则可溶磷(以P2O5计)在水泥中的掺量为0.173%×4%= 6.92×10-5,现取Na2HPO4・12H2O40.000g,于500mL的容量瓶定容,则折算成P2O5的浓度为1.587×10-2g/mL,要到上述可溶磷在水泥中的掺量,则需加配制的溶液2.20mL。

现设计以下试验方案,使得可溶磷在水泥中的掺量从0.007%增加至0.175%,即从磷石膏可溶磷含量的×1倍增至×25倍,参见表2。

2)石灰掺量的设计　为研究石灰对可溶磷的吸收效果设计试验如表3所示。

表2　可溶磷(以P2O5计)在水泥中的不同含量的设计代号可溶磷在水泥中的含量/%需加入的溶液体积/mL A10.007(×1) 2.20A20.035(×5)11.00A30.175(×25)55.00表3　各原料用量w/%代号水泥可溶磷石灰B1100-0.308B21000.0350.308 3)水泥电阻率测试　电阻率测定采用香港科技大学李宗津等发明、香港建维科技有限公司生产的无电极电阻率测定仪[7]。

该仪器消除了电极接触问题,其主要原理是通过变压器在次级线圈(盛装样品的环型模具)上施加环电压,通过传感器和计算机记录不同时间的环电流,最后计算出水泥电阻率[8]。

h2π-r1r2-r1lnr2r1+lnr3r2+r4r4-r3lnr4r3VI式中,ρ为水泥基材料电阻率;h为样品的高度;V为环电压;I为环电流;r1,r2,r3和r4为模具从小到大的半径,且r1=99mm,r2=104mm,r3=141mm, r4=146mm。

试验中所有不同种类的水泥浆均采用0.4的水灰比,水泥用量为2500g,环境温度为(20±2)℃,搅拌装置为水泥胶砂试验搅拌器,搅拌时间为7min。

然后将浆体倒入电阻率仪配套的模具中。

设置每1min记录一个数据,至24h结束。

2　结果与分析2.1　不同含量的可溶磷及石灰对水泥凝结时间的影响 水泥用量为500g,调整其标准稠度用水量为140mL。

根据所加溶液的不同量调节外加水的用量,采用维卡仪测试其凝结时间。

代号C2A为不掺任何溶液的水泥;代号C2A1—C2A3为加入相应比例的可溶磷溶液的水泥;C2B1代表0.308%石灰含量的水泥,C2B2代表0.308%石灰含量及0.035%可溶磷含量的水泥。

其测得的水泥凝结时间见表4。

表4　可溶磷对水泥的凝结时间的影响代号溶液量/mL可溶磷溶液水石灰用量/g凝结时间/(h:min)初凝终凝C2A0140.0002:303:15 C2A1 2.20137.8003:003:40 C2A211.00129.0004:054:45 C2A355.0085.0005:206:05 C2B10140.00 1.542:303:25 C2B211.00129.00 1.542:203:20 如C2A1所示,当可溶磷的含量与磷石膏所含相同时,其初凝比掺天然石膏的水泥C2A推迟约0.5h;随着可溶磷的掺量越大,由C2A1—C2A3缓凝效果越明显,掺量达到0.175%(C2A3)时初凝推迟约3h。

可见,以HPO2-4存在的的可溶磷可以极大地推迟水泥水化。

另外,单独添加石灰(C2B1)几乎不影响水泥凝结时间。

对比C2A2和C2B2可知,用石灰处理可溶磷可以消除可溶磷的不利影响,使凝结时间提前。

83 武　汉　理　工　大　学　学　报 2007年8月2.2　可溶磷对水泥电阻率的影响由于早期水化的水泥浆体是一种含有Ca 2+、OH -、K +、Na +等离子的浆体,这些离子在电场作用下自由迁移的能力与水泥水化及孔结构有密切的关系,因而可通过测试水泥浆体的电性能参数———电阻率来研究水泥的水化。

图2是添加不同含量的可溶磷的水泥电阻率随时间变化曲线,图2(a )、图2(b )分别代表水化24h 及700min 。

其中C 2A —C 2A3分别代表可溶磷在水泥中的含量为0,0.007%,0.035%,0.175%逐步增加(如表2所示),水灰比为0.4。

以未掺加可溶磷的水泥C 2A 为例,电阻率对时间曲线的特点为:开始略有降低,至最低点后慢速上升再加速上升。

另外,除以上共同点外,图2(a )中C 2A 曲线末端还表现出增长减缓的趋势。

对比C 2A 及可溶磷含量逐步增加的C 2A1,C 2A2,C 2A3曲线可知,从水化最初到水化24h ,水泥电阻率由C 2A 到可溶磷含量最高的C 2A3依次降低;且同一时刻的电阻率差值随着水化的进行表现出增大的趋势。

Archie 通过大量试验提出水泥电阻率与其液相电阻率成正比,与孔隙率成反比[9]。

在水化较早期,即图2(b )中各曲线最低点以前,水泥溶解释放出大量的离子,致使液相电阻率迅速降低,此时孔结构尚未形成,水化产物较少,水泥电阻率主要受液相电阻率影响,表现为降低趋势。

在最低点以后,随着水化的进行,液相电阻率的影响减弱;同时水化产物增多,浆体逐渐硬化,水泥的孔隙率降低,表现出电阻率升高的趋势。

在加入可溶磷以后,随着其含量由C 2A1增加到C 2A3,从水化最初到24h 电阻率依次降低。

推断其原因为:在最低点以前即反应一开始时,可溶磷就阻止了水化产物的形成,使得附着在水泥颗粒表面的水化产物减少,离子溶解受到的阻碍降低,溶解出的离子略微增加,液相电阻率降低;且可溶磷含量越高早期液相电阻率降低亦越明显。

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混凝土中使用电阻率检测质量的方法

混凝土中使用电阻率检测质量的方法

混凝土中使用电阻率检测质量的方法混凝土是一种常见的建筑材料，广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程中。

因此，混凝土的质量非常重要。

通常，为了确保混凝土的质量，需要进行一系列的检测。

其中一个重要的检测方法是使用电阻率检测。

本文将介绍混凝土中使用电阻率检测质量的方法。

一、电阻率检测的原理电阻率是介质中电阻和导电性的量度。

在混凝土中，电阻率与混凝土中的水分含量和离子浓度有关。

水分含量和离子浓度越高，电阻率就越低。

因此，通过测量混凝土的电阻率可以评估混凝土的含水量和离子浓度，进而判断混凝土的质量。

二、电阻率检测的步骤1.准备工作在进行电阻率检测之前，需要进行一些准备工作。

首先，需要准备好测试仪器。

测试仪器通常由电极和电阻计组成。

其次，需要准备好混凝土样本。

样本的大小可以根据需要进行调整。

最后，需要将混凝土样本放置在恒温恒湿的条件下，以确保样本的温度和湿度稳定。

2.测量电阻率将电极插入混凝土样本中，然后将电阻计连接到电极上。

打开电阻计，开始测量电阻率。

在测量过程中，需要注意保持样本的温度和湿度稳定。

通常，需要进行多次测量，以获得准确的结果。

3.分析数据将测量到的数据进行分析，以评估混凝土的质量。

通常，可以将测量到的电阻率与标准值进行比较。

如果测量到的电阻率低于标准值，则说明混凝土的含水量和离子浓度较高，质量较差。

相反，如果测量到的电阻率高于标准值，则说明混凝土的含水量和离子浓度较低，质量较好。

三、电阻率检测的注意事项1.保持样本的温度和湿度稳定混凝土的电阻率与温度和湿度有关。

因此，在进行电阻率检测时，需要保持样本的温度和湿度稳定。

如果样本的温度和湿度发生变化，将会影响测量结果的准确性。

2.选择适当的电极电极的大小和形状会影响测量结果的准确性。

因此，在进行电阻率检测时，需要选择适当的电极。

通常，电极的大小应该与样本的大小相匹配，以确保测量结果的准确性。

3.进行多次测量在进行电阻率检测时，需要进行多次测量，以获得准确的结果。

电阻率法用于高性能混凝土养护程度的评价

电阻率法用于高性能混凝土养护程度的评价

电阻率法用于高性能混凝土养护程度的评价采用电阻率法对高性能混凝土养护程度进行评价，其方法如下，选择改进电阻率和内置铜电极的测量方法，利用不同深度的电阻率变化对混凝土内部的湿度梯度变化进行测量，并且将混凝土的养护状况反映出来。

结果显示，混凝土养护条件会受到混凝土电阻率的显著影响，与表面具有不同距离的电阻率的差异情况可以将混凝土的养护程度很好地反映出来。

本文针对在高性能混凝土养护程度评价中电阻率法的具体应用进行了分析和介绍，供大家参考。

标签：电阻率；高性能混凝土；养护0 引言目前在快速评价现场混凝土养护效果方面的工作一直属于混凝土现场检测的重要难题，其极大地制约了现场检测的效率和效果，最终使得理想质量的混凝土的获得受到了极大影响。

与普通混凝土相比，高性能混凝土具有自身的特点，因此对其进行科学合理地养护工作具有重要意义。

为此，必须要具备一个快速的、简单的高性能混凝土现场养护程度评价手段，笔者通过对于表面具有不同距离的内部混凝土的电阻率变化的研究，将一种能够对混凝土养护程度进行评价的电阻率法提了出来。

1 问题的提出Ephraim最早通过吸水力的指标进行了混凝土的养护评价研究，ASTM C1511表示，普通混凝土具有Kɑ≤3.7×10-6cm2/s的表面吸水率，就表明具有良好的养护效果。

但是上述的方法往往在评价早期普通混凝土的时候比较适用，而在对不同养护制度在28天后的吸水率差异进行评价的时候则具有比较差的效果。

在混凝土中电阻率属于对含水率变化具有较高敏感性的一项参数，如果采用混凝土电阻率对养护程度进行评价，就能够对混凝土的养护效果进行更好地判定[1]。

在早期电阻率除了能够将混凝土内部湿度梯度变化很好地反映出来之外，而且在后期还能够对混凝土渗透性进行反映。

有研究人员通过电阻率的方式研究了表层混凝土的性能，还有人利用电阻率评价钢筋混凝土的耐久性。

然而很多研究都是利用电阻变化对混凝土中掺合料和胶凝材料的水化程度进行评价，很少关于混凝土养护程度与电阻率之间的报告。

非接触电阻率法在水泥基材料上的应用进展

非接触电阻率法在水泥基材料上的应用进展


中电阻率变化的测量装置，He 等[22–23]改进得到了可 用于测试传输性能等的非接触电阻率测量装置，其 分别如图 2 和图 3 所示。这两者改进的非接触电阻 率测量装置在原理上仍与原始 CCR 型无电极电阻 率测定仪一致，均依据电磁感应原理和 Ohm 定律计 算电阻及电阻率，仅对环形模具进行了改进。前者 在环形模具处添加了油浴加热系统，可通过加热器和
非接触电阻率法在水泥基材料上的应用进展
王赟程 2，刘志勇 1,2，张云升 1，刘 诚 1
(1. 东南大学，江苏省土木工程材料重点实验室，南京 211189； 2. 中国矿业大学，深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221116)
摘 要：非接触电阻率法是一种新型无损检测方法，能够原位连续监测样品电阻率的变化。简要概括了非接触电阻率法在水 泥基材料的早期水化进程研究中的应用，详细总结了其在表征微结构表征和渗透性能上的应用。介绍了 3 种改进后的非接触 电阻率法和基于新方法的微结构参数和扩散系数计算理论模型。指出了现有研究的不足，并提出了对非接触电阻率法在实验 装置改进、微结构和渗透性能表征以及理论模型研究方面的展望。
1 测试仪器及原理
最早的非接触电阻率测定仪为 CCR 型无电极 电阻率测定仪[19]。该测定仪主要由控制器、电压感 应环、电压感应器、水泥基材料环形试件和微电流 传感器组成，如图 1 所示。该测试方法采用电磁感 应原理和欧姆定律[20]完成对样品电阻和电阻率的 测定和计算。
后来，由于不同研究的需要，学者们在 CCR 型 无电极电阻率测定仪的基础上进行了一定的改进， 张云升等[21]改进得到了高温环境混凝土形成过程
WANG Yuncheng2, LIU Zhiyong1,2, ZHANG Yunsheng1, LIU Cheng1 (1. Jiangsu Key Laboratory for Construction Materials, Southeast University, Nanjing 211189, China; 2. State Key Laboratory of Geomechanics & Deep Underground Engineering, China University of Mining and Technology,
磷渣对水泥物理性能的影响研究

磷渣对水泥物理性能的影响研究

磷渣对水泥物理性能的影响研究
由于工业生产的不断进步，磷的活性也在不断增强，①而水泥是钢筋混凝土的基本成分之一，在现实水泥生产中各种消耗品都有可能含有磷。

随着磷对水泥物理性能的影响，建筑施工中对水泥磷渣的分析越来越重要。

②水泥是一种复合材料，由熟料、外加剂、活性粉煤灰和水组成，它的特性由各组分的大小、粒径、数量及化学性质决定。

③参与制备水泥的外加剂中，磷是一种重要的有机物质，它对水泥的物理性能有重要影响。

④磷的影响主要包括抗折强度、抗压强度、吸水率、水浸时间、收缩率以及初凝时和晚期强度。

首先，磷含量较高时，水泥抗压强度降低，随着磷含量的增加，水泥抗压强度不断减弱。

其次，⑤ 高温时更加明显，随着磷含量的增加，水泥抗压强度降低得更快，抗压强度可能下降到15Mpa或更低。

⑥ 水泥的水泥性能受到磷的影响较大，其影响主要表现在吸水率和水浸时间这两个性能上。

具体来说，磷渣水泥吸水率较高，严重影响水泥及其制品特性。

磷渣水泥⑦水浸时间较长，导致水泥物理机械性能不足以满足工程需要。

此外，磷对水泥中的细微颗粒有重要影响，当磷含量增加时，细微颗粒的比重及活性会增加。

⑧磷渣水泥收缩率较高，普通水泥收缩率的1.5倍以上，当砂浆中的收缩量超过4%时，易出现裂缝等损坏，严重影响施工质量。

⑨ 综上所述，磷渣对水泥物理性能影响巨大，磷含量较高时，会导致水泥性能及其制品质量下降。

因此，在生产过程中，必须注意控制磷含量，同时要科学选择合适的外加剂，使水泥满足工程要求，实现可持续发展的目标。