3-第三章水泥ppt課件

1、Civil Engineering Materials第三章第三章 水泥水泥Civil Engineering Materials邢臺中聯(lián)水泥邢臺中聯(lián)水泥 自自1824年波特蘭水泥問世以來，水泥和水泥基年波特蘭水泥問世以來，水泥和水泥基材料已成為當(dāng)今世界最大宗的人造材料。至材料已成為當(dāng)今世界最大宗的人造材料。至2019年，我國水泥總需求量達(dá)到了年，我國水泥總需求量達(dá)到了7億噸左右，占世界億噸左右，占世界水泥用量的水泥用量的1/3,水泥混凝土的總需求量也達(dá)到了水泥混凝土的總需求量也達(dá)到了50億噸。億噸。課外知識：波特蘭水泥的發(fā)明課外知識：波特蘭水泥的發(fā)明 1824年由英國建筑工人阿斯普丁發(fā)明年由

2、英國建筑工人阿斯普丁發(fā)明,通過通過煅燒石灰石與粘土的混合料得出一種膠凝材料煅燒石灰石與粘土的混合料得出一種膠凝材料,它制成磚塊很像由波特蘭半島采下來的波特蘭石它制成磚塊很像由波特蘭半島采下來的波特蘭石,由此將這種膠凝材料命名由此將這種膠凝材料命名波特蘭水泥波特蘭水泥 砂漿、混凝土砂漿、混凝土鋼筋混凝土鋼筋混凝土（1850年）年）石棉水泥石棉水泥（1900年）年）預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土（1929年）年）外加劑混凝土外加劑混凝土（1935年）年）高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土（20世紀(jì)世紀(jì)70年代）年代）波特蘭水泥波特蘭水泥(1824年年)高性能混凝土高性能混凝土（20世紀(jì)世紀(jì)90年代）年代）聚合物水泥混

3、凝土聚合物水泥混凝土（20世紀(jì)世紀(jì)50年代）年代）課外知識：水泥基材料的發(fā)展歷程：課外知識：水泥基材料的發(fā)展歷程：v內(nèi)容內(nèi)容 v主要介紹水泥的分類、優(yōu)點(diǎn)及生產(chǎn)。主要介紹水泥的分類、優(yōu)點(diǎn)及生產(chǎn)。v主要介紹硅酸鹽水泥及摻加混合料的硅酸鹽水泥，主要介紹硅酸鹽水泥及摻加混合料的硅酸鹽水泥，包括：定義、組成、水化、凝結(jié)與硬化、實(shí)驗(yàn)和包括：定義、組成、水化、凝結(jié)與硬化、實(shí)驗(yàn)和技術(shù)性質(zhì)、腐蝕與防護(hù)、特性和應(yīng)用。技術(shù)性質(zhì)、腐蝕與防護(hù)、特性和應(yīng)用。v簡單介紹常用的其他品種水泥。簡單介紹常用的其他品種水泥。v重點(diǎn)重點(diǎn)v6種硅酸鹽水泥的定義種硅酸鹽水泥的定義v硅酸鹽水泥的礦物組成硅酸鹽水泥的礦物組成v水泥水化、凝結(jié)

4、與硬化機(jī)理水泥水化、凝結(jié)與硬化機(jī)理v技術(shù)性質(zhì)及測試方法技術(shù)性質(zhì)及測試方法v重點(diǎn)重點(diǎn)v水泥的腐蝕及防護(hù)水泥的腐蝕及防護(hù)v特性特性v應(yīng)用應(yīng)用v難點(diǎn)難點(diǎn)v水泥水化、凝結(jié)和硬化機(jī)理水泥水化、凝結(jié)和硬化機(jī)理v各種水泥的異同點(diǎn)各種水泥的異同點(diǎn)v本卷須知本卷須知v本章是整個(gè)課程的重點(diǎn)本章是整個(gè)課程的重點(diǎn)v聯(lián)系各種水泥進(jìn)行學(xué)習(xí)聯(lián)系各種水泥進(jìn)行學(xué)習(xí) v著重分析它們之間的差異及造成這些差異的原因著重分析它們之間的差異及造成這些差異的原因v水泥的定義：水泥的定義：v 水泥是一種水硬性的膠凝材料，呈粉末狀，加水拌和后成漿水泥是一種水硬性的膠凝材料，呈粉末狀，加水拌和后成漿體后，能膠結(jié)砂、石等散粒材料，并能在空氣和水中

5、硬化并保持、發(fā)體后，能膠結(jié)砂、石等散粒材料，并能在空氣和水中硬化并保持、發(fā)展其強(qiáng)度。展其強(qiáng)度。v發(fā)展趨勢：發(fā)展趨勢：v1在水泥品種方面，將加速發(fā)展快硬、高強(qiáng)、低熱等特種和多用途的在水泥品種方面，將加速發(fā)展快硬、高強(qiáng)、低熱等特種和多用途的水泥；水泥；v2大力發(fā)展水泥外加劑；大力發(fā)展水泥外加劑；v3大力發(fā)展高標(biāo)號水泥；大力發(fā)展高標(biāo)號水泥；v水泥具有以下優(yōu)點(diǎn)，因而，在土木工程領(lǐng)水泥具有以下優(yōu)點(diǎn)，因而，在土木工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。域得到廣泛的應(yīng)用。特性水泥特性水泥快硬水泥快硬水泥膨脹水泥膨脹水泥抗硫酸鹽水泥抗硫酸鹽水泥中熱水泥中熱水泥Civil Engineering Materials19一、硅酸

6、鹽水泥生產(chǎn)工藝一、硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝定義：凡由硅酸鹽水泥熟料，石灰定義：凡由硅酸鹽水泥熟料，石灰石或?；郀t礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的石或粒化高爐礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥國外水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥國外通稱波特蘭水泥）。通稱波特蘭水泥）。分類：分類：不摻混合材不摻混合材型硅酸鹽水泥型硅酸鹽水泥）摻摻5%混合材料混合材料型硅酸鹽水泥型硅酸鹽水泥 ）Civil Engineering Materials20 兩磨一燒，其中最關(guān)鍵是燒Civil Engineering Materials21新型干法新型干法Civil Engineering Materials22生

7、料磨系統(tǒng)生料磨系統(tǒng)Civil Engineering Materials23窯尾懸浮預(yù)熱器及分解爐系統(tǒng)窯尾懸浮預(yù)熱器及分解爐系統(tǒng)Civil Engineering Materials24回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯Civil Engineering Materials25窯頭窯頭Civil Engineering Materials26水泥磨水泥磨Civil Engineering Materials271. 熟料熟料礦物組成、巖相結(jié)構(gòu)礦物組成、巖相結(jié)構(gòu)水泥廠常用各種元素的氧化物來表示。水泥廠常用各種元素的氧化物來表示。熟料主要礦物：熟料主要礦物：硅酸三鈣硅酸三鈣 3CaOSiO2，可簡寫為，可簡寫為C3S；

8、硅酸二鈣硅酸二鈣 2CaOSiO2，可簡寫為，可簡寫為C2S；鋁酸三鈣鋁酸三鈣 3Ca0AI2O3,可簡寫為可簡寫為C3A;鐵相固溶體鐵相固溶體 通常以鐵鋁酸四鈣通常以鐵鋁酸四鈣4CaOAI2O3Fe2O3作為代表式，可簡寫成作為代表式，可簡寫成C4AF。 Civil Engineering Materials熟料礦物的基本特性熟料礦物的基本特性Civil Engineering Materials29 2.石膏石膏作用：調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，提高早強(qiáng)，降低干縮，作用：調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，提高早強(qiáng)，降低干縮，改善耐久性、抗?jié)B性等；對摻混合材的水改善耐久性、抗?jié)B性等；對摻混合材的水泥，石膏還起激發(fā)劑的作用。泥

9、，石膏還起激發(fā)劑的作用。品種：二水石膏或無水石膏防止品種：二水石膏或無水石膏防止“假凝假凝現(xiàn)現(xiàn)象）象）摻量：與摻量：與C3A含量及混合材種類有關(guān)含量及混合材種類有關(guān)Civil Engineering Materials 水泥漿通過水泥熟料礦物的水化反應(yīng)、漿體的凝結(jié)硬化過程變成堅(jiān)硬固體。凝結(jié)凝結(jié)水泥與水混合形成可塑漿體，隨著時(shí)間推移、可塑性下降，但還水泥與水混合形成可塑漿體，隨著時(shí)間推移、可塑性下降，但還不具備強(qiáng)度，此過程即為不具備強(qiáng)度，此過程即為“凝結(jié)凝結(jié)”；硬化硬化隨后漿體失去可塑性，強(qiáng)度逐漸增長，形成堅(jiān)硬固體，這個(gè)過程隨后漿體失去可塑性，強(qiáng)度逐漸增長，形成堅(jiān)硬固體，這個(gè)過程即為即為“硬化硬

10、化”。 水泥漿體轉(zhuǎn)變成堅(jiān)硬固體的過程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程。Civil Engineering Materials31 硅酸鹽水泥生成的主要水化產(chǎn)物有硅酸鹽水泥生成的主要水化產(chǎn)物有: C-H-S凝膠、氫氧化鈣、水化鋁鐵酸鈣和水化硫鋁凝膠、氫氧化鈣、水化鋁鐵酸鈣和水化硫鋁鐵酸鈣晶體。鐵酸鈣晶體。 Civil Engineering Materials32水化硅酸鈣形貌水化硅酸鈣形貌Civil Engineering Materials33C-S-H凝膠體和凝膠體和C4AH13晶體晶體Civil Engineering Materials34氫氧化鈣氫氧化鈣CH形貌形貌Civil Engin

11、eering Materials鈣礬石顯微形貌鈣礬石顯微形貌 Civil Engineering Materials36 水泥石的組成：水泥石的組成： 未水化水泥顆粒未水化水泥顆粒+水化產(chǎn)物水化產(chǎn)物+孔隙孔隙水化產(chǎn)晶體共生和交錯(cuò)，形成結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，水化產(chǎn)晶體共生和交錯(cuò)，形成結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在其中起骨架作用；在其中起骨架作用；C-S-H凝膠填充于其中。凝膠填充于其中。水泥石的強(qiáng)度主要取決于內(nèi)部的孔隙率。水泥石的強(qiáng)度主要取決于內(nèi)部的孔隙率。Civil Engineering Materials371. 凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間 初凝：開始失去塑性初凝：開始失去塑性45分分 （13小時(shí)）小時(shí)） 終凝：完全失去

12、塑性，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度終凝：完全失去塑性，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度 硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥6小時(shí)小時(shí)30min， 普通水泥普通水泥10小時(shí)小時(shí)(一般一般57小時(shí)小時(shí))Civil Engineering Materials38 測定：維卡儀測定：維卡儀實(shí)驗(yàn)視頻實(shí)驗(yàn)視頻Civil Engineering Materials392. 強(qiáng)度強(qiáng)度國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17671-2019規(guī)定：水泥的規(guī)定：水泥的膠砂強(qiáng)度。膠砂強(qiáng)度。將水泥和中國將水泥和中國ISO標(biāo)準(zhǔn)砂按標(biāo)準(zhǔn)砂按1:3，水灰比為，水灰比為0.5的比例，以規(guī)定的方法攪拌制成標(biāo)準(zhǔn)試件的比例，以規(guī)定的方法攪拌制成標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為尺寸為40mm40mm160mm

13、），在），在標(biāo)準(zhǔn)條件下標(biāo)準(zhǔn)條件下20士士1水中養(yǎng)護(hù)至水中養(yǎng)護(hù)至3d和和28d，測定個(gè)齡期的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。，測定個(gè)齡期的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。強(qiáng)度等級：將硅酸鹽水泥分為強(qiáng)度等級：將硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、625、62.5R等等6個(gè)強(qiáng)度等級，個(gè)強(qiáng)度等級，其中帶其中帶R的為早強(qiáng)型水泥。的為早強(qiáng)型水泥。Civil Engineering Materials40水泥凈漿攪拌機(jī)水泥凈漿攪拌機(jī)水泥砂漿攪拌機(jī)水泥砂漿攪拌機(jī)Civil Engineering Materials41水泥膠砂模具水泥膠砂模具水泥凈漿模具水泥凈漿模具振實(shí)臺振實(shí)臺Civil Engineering

14、 Materials42標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)Civil Engineering Materials43SANS萬能試驗(yàn)機(jī)萬能試驗(yàn)機(jī)Civil Engineering Materials 對某一硅酸鹽水泥進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)對某一硅酸鹽水泥進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)如下，請?jiān)u定該水泥的強(qiáng)度等級。據(jù)如下，請?jiān)u定該水泥的強(qiáng)度等級。Civil Engineering Materials453. 安定性安定性定義：水泥在凝結(jié)硬化過程中，體積變化的定義：水泥在凝結(jié)硬化過程中，體積變化的均勻性。均勻性。安定性不良原因：安定性不良原因： f-CaO 過量過量 f-MgO過量過量 石膏過

15、量石膏過量沸煮法：試餅法、雷氏夾法沸煮法：試餅法、雷氏夾法壓蒸安定性試驗(yàn)壓蒸安定性試驗(yàn)沸煮箱沸煮箱Civil Engineering Materials464. 細(xì)度細(xì)度 定義：指粉體材料的粗細(xì)程度。定義：指粉體材料的粗細(xì)程度。國標(biāo)規(guī)定：國標(biāo)規(guī)定： 硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥 ： 比表面積比表面積300m2/Kg。（比表面積儀）。（比表面積儀）其他五類水泥：篩析法水篩、干篩、負(fù)壓篩在其他五類水泥：篩析法水篩、干篩、負(fù)壓篩在80m標(biāo)準(zhǔn)篩的標(biāo)準(zhǔn)篩的篩余量不得超過篩余量不得超過10%。Civil Engineering Materials475. 水化熱水化熱 水泥礦物的水化熱及放熱速率比較水泥礦物的水化

16、熱及放熱速率比較 C3AC3SC4AFC2S 水泥水化放熱量和放熱速率還與水泥細(xì)水泥水化放熱量和放熱速率還與水泥細(xì)度、混合材種類和數(shù)量有關(guān)度、混合材種類和數(shù)量有關(guān).Civil Engineering Materials485. 水泥化學(xué)品質(zhì)指標(biāo)水泥化學(xué)品質(zhì)指標(biāo)（1不溶物不溶物 熟料中未參與礦物形成反應(yīng)得熟料中未參與礦物形成反應(yīng)得粘土和結(jié)晶粘土和結(jié)晶SiO2，國標(biāo)規(guī)定：，國標(biāo)規(guī)定： P0.75% P1.50%（2燒失量燒失量 P3.0% P3.5% PO5.0%（3氧化鎂氧化鎂（4SO3 （5堿含量堿含量 Na2O+0.658K2O，堿集料反，堿集料反應(yīng)應(yīng) （6氯離子含量氯離子含量 各類硅酸鹽水

17、泥各類硅酸鹽水泥0.06%Civil Engineering Materials496. 產(chǎn)品質(zhì)量評定產(chǎn)品質(zhì)量評定 凝結(jié)時(shí)間、安定性、強(qiáng)度凝結(jié)時(shí)間、安定性、強(qiáng)度不合格品：終凝時(shí)間不合格；細(xì)度不合不合格品：終凝時(shí)間不合格；細(xì)度不合格；強(qiáng)度低于商品等級規(guī)定的指標(biāo)。格；強(qiáng)度低于商品等級規(guī)定的指標(biāo)。廢品：廢品： 初凝時(shí)間不合格；安定性試驗(yàn)不初凝時(shí)間不合格；安定性試驗(yàn)不合格即合格即f-CaO）；）；SO3含量超標(biāo)；含量超標(biāo)；MgO含量超標(biāo)。含量超標(biāo)。Civil Engineering Materials501. 淡水軟水）淡水軟水）原因：水的流動(dòng)、壓力作用使原因：水的流動(dòng)、壓力作用使CH流失。流失。若靜

18、水：若靜水：CH飽和則不再溶解。飽和則不再溶解。流動(dòng)水：流動(dòng)水：CH不斷溶解、流失。不斷溶解、流失。水泥中堿度水泥中堿度， 其他水化物分解其他水化物分解C3SHnC2SHnCSHnC+S+nH各主要水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在時(shí)所必需的極限石灰濃度如下：各主要水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在時(shí)所必需的極限石灰濃度如下： 氫氧化鈣約為氫氧化鈣約為1.3gCaO/L； 水化硅酸三鈣稍大于水化硅酸三鈣稍大于1.2gCaO/L； 水化鐵鋁酸四鈣約為水化鐵鋁酸四鈣約為1.06gCaO/L； 水化硫鋁酸鈣約為水化硫鋁酸鈣約為0.045gCaO/L。當(dāng)環(huán)境水的水質(zhì)較硬，環(huán)境水中重碳酸鹽能與水泥石中的當(dāng)環(huán)境水的水質(zhì)較硬，環(huán)境水中重碳酸鹽

19、能與水泥石中的Ca(OH)2起作用，生成幾乎不溶于水的起作用，生成幾乎不溶于水的CaCO3。 Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2OCivil Engineering Materials512.酸與酸性水碳酸腐蝕）酸與酸性水碳酸腐蝕）在工業(yè)污水、地下水中，常溶解有一定量的在工業(yè)污水、地下水中，常溶解有一定量的二氧化碳，它對水泥石的腐蝕作用如下：二氧化碳，它對水泥石的腐蝕作用如下： Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 （可逆反應(yīng)）（可逆反應(yīng)）生成的碳酸氫鈣易溶于水。當(dāng)水中含有較多生成的碳酸氫鈣易溶于水。當(dāng)水中含

20、有較多的碳酸，并超過平衡濃度時(shí)，反應(yīng)向右進(jìn)的碳酸，并超過平衡濃度時(shí)，反應(yīng)向右進(jìn)行。氫氧化鈣濃度的降低還會導(dǎo)致水泥石行。氫氧化鈣濃度的降低還會導(dǎo)致水泥石中其他水泥水化物的分解，使腐蝕作用進(jìn)中其他水泥水化物的分解，使腐蝕作用進(jìn)一步加劇。一步加劇。Civil Engineering Materials523.硫酸鹽硫酸鹽海水、地下水、工業(yè)污水中常常含有硫酸鹽。如：海水、地下水、工業(yè)污水中常常含有硫酸鹽。如：Na2SO410H2OCa(OH)2+Na2SO410H2OCaSO42H2O+2NaOH+8H2O3CaOAl2O36H2O+3(CaSO42H2O)+19H2O 3CaOAl2O33CaSO4

21、31H2O 簡寫：簡寫：C3AH6+3CSH2+19HC6AS3H31生成的高硫型水化硫鋁酸鈣體積增加了生成的高硫型水化硫鋁酸鈣體積增加了1.50倍，對倍，對水泥石的破壞作用很大。俗稱水泥石的破壞作用很大。俗稱“水泥桿菌水泥桿菌”。當(dāng)水中硫酸鹽濃度較高時(shí)，硫酸鈣會在毛細(xì)孔中直當(dāng)水中硫酸鹽濃度較高時(shí)，硫酸鈣會在毛細(xì)孔中直接結(jié)晶成二水石膏，體積增大，引起水泥石的破接結(jié)晶成二水石膏，體積增大，引起水泥石的破壞。壞。若為若為MgSO4，“鎂鹽侵蝕鎂鹽侵蝕”Civil Engineering Materials534.含堿溶液含堿溶液化學(xué)侵蝕反應(yīng)、結(jié)晶侵蝕化學(xué)侵蝕反應(yīng)、結(jié)晶侵蝕化學(xué)侵蝕反應(yīng)：化學(xué)侵蝕反應(yīng)

22、：2CaOSiO2nH2O+2NaOH=2Ca(OH)2+Na2SiO3+(n-1)H2O3CaOAl2O36H2O+2NaOH=3Ca(OH)2+Na2OAl2O3+4H2O結(jié)晶侵蝕：堿液滲入漿體孔隙，然后蒸結(jié)晶侵蝕：堿液滲入漿體孔隙，然后蒸發(fā)結(jié)晶析出，產(chǎn)生結(jié)晶應(yīng)力引起的脹發(fā)結(jié)晶析出，產(chǎn)生結(jié)晶應(yīng)力引起的脹裂。裂。Civil Engineering Materials54 水泥石易腐蝕的基本原因：（水泥石易腐蝕的基本原因：（1硅酸鹽水泥石硅酸鹽水泥石中含有較多易受腐蝕的成分，氫氧化鈣、水化鋁中含有較多易受腐蝕的成分，氫氧化鈣、水化鋁酸鈣等；（酸鈣等；（2本身不密實(shí)，含有大量的毛細(xì)孔本身不密實(shí)，

23、含有大量的毛細(xì)孔隙。隙。 防止腐蝕的措施：（防止腐蝕的措施：（1根據(jù)工程所處的環(huán)境特根據(jù)工程所處的環(huán)境特點(diǎn)，選擇合適點(diǎn)，選擇合適 的水泥品種；（的水泥品種；（2提高水泥石的提高水泥石的密實(shí)程度；（密實(shí)程度；（3表面防護(hù)處理。表面防護(hù)處理。Civil Engineering Materials55凝結(jié)硬化快、強(qiáng)度高凝結(jié)硬化快、強(qiáng)度高配制高強(qiáng)砼、預(yù)應(yīng)力砼、要求早期強(qiáng)度高的砼，冬季配制高強(qiáng)砼、預(yù)應(yīng)力砼、要求早期強(qiáng)度高的砼，冬季施工施工抗凍性好，干縮較小抗凍性好，干縮較小嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)凍融的砼工程嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)凍融的砼工程抗碳化能力強(qiáng)抗碳化能力強(qiáng)CO2濃度高的區(qū)域濃度高的區(qū)域耐磨性好耐磨性好道路、

24、地面工程道路、地面工程耐蝕性差耐蝕性差有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境水化熱大水化熱大大體積砼工程大體積砼工程長期受高溫的環(huán)境如工業(yè)窯爐）長期受高溫的環(huán)境如工業(yè)窯爐）耐熱性差耐熱性差Civil Engineering Materials 定義：是指由硅酸鹽熟料，摻入適量的混定義：是指由硅酸鹽熟料，摻入適量的混合材料和石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝合材料和石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。材料。 品種：主要有普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸品種：主要有普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥等。酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥等。Ci

25、vil Engineering Materials 定義：在水泥生產(chǎn)過程中，摻入的天然或人工礦定義：在水泥生產(chǎn)過程中，摻入的天然或人工礦物材料，稱為水泥混合材料。物材料，稱為水泥混合材料。 作用：在水泥生產(chǎn)過程中節(jié)約能源，利用廢料，作用：在水泥生產(chǎn)過程中節(jié)約能源，利用廢料，降低成本，改善水泥的性能，減少污染。降低成本，改善水泥的性能，減少污染。 分類：活性混合材料、非活性混合材料分類：活性混合材料、非活性混合材料Civil Engineering Materials1.非活性混合材料非活性混合材料定義：常溫下不能與氫氧化鈣和水發(fā)生水化定義：常溫下不能與氫氧化鈣和水發(fā)生水化反應(yīng)或反應(yīng)很弱，也不能

26、產(chǎn)生凝結(jié)硬化的反應(yīng)或反應(yīng)很弱，也不能產(chǎn)生凝結(jié)硬化的混合材料稱為非活性混合材料?；旌喜牧戏Q為非活性混合材料。常用：磨細(xì)石英砂、石灰石、慢冷礦渣等常用：磨細(xì)石英砂、石灰石、慢冷礦渣等作用：主要起填充作用，摻入硅酸鹽水泥中作用：主要起填充作用，摻入硅酸鹽水泥中主要起調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級、增加產(chǎn)量、降主要起調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級、增加產(chǎn)量、降低水化熱等作用。低水化熱等作用。Civil Engineering Materials 定義：常溫下能與氫氧化鈣和水發(fā)生水化定義：常溫下能與氫氧化鈣和水發(fā)生水化反應(yīng)，生成水硬性的水化物，并能夠逐漸反應(yīng)，生成水硬性的水化物，并能夠逐漸凝結(jié)硬化產(chǎn)生強(qiáng)度的混合材料稱為活性混凝結(jié)硬

27、化產(chǎn)生強(qiáng)度的混合材料稱為活性混合材料。合材料。 常用的活性混合材：?；郀t礦渣、火山常用的活性混合材：?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料、粉煤灰等。灰質(zhì)混合材料、粉煤灰等。 活性來源：可反應(yīng)的活性來源：可反應(yīng)的SiO2、Al2O3Civil Engineering Materials3.活性混合材的水化活性混合材的水化 堿性環(huán)境中：堿性環(huán)境中： SiO2+nCa(OH)2+mH2OCnSH(m+n) Al2O3+nCa(OH)2+mH2OCnAH(m+n) 硫酸鹽激發(fā)劑石膏）：硫酸鹽激發(fā)劑石膏）： Al2O3+3Ca(OH)2+3CaSO42H2O+22H2O 3CaOAl2O33CaSO431H

28、2O 水化產(chǎn)物特點(diǎn)：發(fā)生二次水化，水化產(chǎn)物特點(diǎn)：發(fā)生二次水化， Ca(OH)2少，低少，低堿性。堿性。Civil Engineering Materials 定義：凡由硅酸鹽水泥熟料，定義：凡由硅酸鹽水泥熟料，6%-15%混合材料，混合材料，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為普通適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥簡稱普通水泥硅酸鹽水泥簡稱普通水泥PO）。）。 組成：組成：85%熟料熟料+石膏石膏94% 6%活性混合材活性混合材15% 強(qiáng)度等級及其他品質(zhì)要求：表強(qiáng)度等級及其他品質(zhì)要求：表3-861Civil Engineering Materials1. 組成組成 2070

29、%?；郀t礦渣粒化高爐礦渣-礦渣礦渣水泥水泥熟料熟料+石膏石膏+ 2050%火山灰質(zhì)混合材火山灰質(zhì)混合材-火山火山灰水泥灰水泥 2040%粉煤灰粉煤灰-粉煤粉煤灰水泥灰水泥2. 強(qiáng)度等級及其他品質(zhì)要求見表強(qiáng)度等級及其他品質(zhì)要求見表3-9、3-8 。 62Civil Engineering Materials633. 三種水泥的特點(diǎn)三種水泥的特點(diǎn)（1三種水泥的共性三種水泥的共性 早期強(qiáng)度低、后期強(qiáng)度發(fā)展高。早期強(qiáng)度低、后期強(qiáng)度發(fā)展高。 對溫度敏感，適合高溫養(yǎng)護(hù)。對溫度敏感，適合高溫養(yǎng)護(hù)。 耐腐蝕性好。耐腐蝕性好。 水化熱小。水化熱小。 抗凍性較差。抗凍性較差。 抗碳化性較差抗碳化性較差 Civi

30、l Engineering Materials64（2三種水泥的特性三種水泥的特性礦渣硅酸鹽水泥：保礦渣硅酸鹽水泥：保水性差，且干縮較大；水性差，且干縮較大；抗?jié)B性差；耐熱抗?jié)B性差；耐熱性較好性較好300400）。）。礦渣在礦渣在3.0K下的下的SEM照片照片應(yīng)用：可用于耐熱工程；應(yīng)用：可用于耐熱工程； 不宜用于抗?jié)B工程。不宜用于抗?jié)B工程。Civil Engineering Materials65 火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥 ： 保水性好；抗?jié)B性較好；干縮大，保水性好；抗?jié)B性較好；干縮大，易干縮開裂。易干縮開裂。 應(yīng)用：宜用于有抗?jié)B性要求的混凝土工程；應(yīng)用：宜用于有抗?jié)B性要求的混凝土

31、工程； 不宜用于干燥地區(qū)和受凍部位。不宜用于干燥地區(qū)和受凍部位。Civil Engineering Materials66 粉煤灰硅酸鹽水泥：粉煤灰硅酸鹽水泥： 水化更慢，早強(qiáng)低；水化更慢，早強(qiáng)低；需水量小，可增加混需水量小，可增加混凝土流動(dòng)性；干縮較凝土流動(dòng)性；干縮較小，抗裂性好；抗?jié)B小，抗裂性好；抗?jié)B性較差；耐磨性差。性較差；耐磨性差。粉煤灰在粉煤灰在3.0K下的下的SEM照片照片 應(yīng)用：適合用于承載較晚的混凝土工程；不宜用于有抗?jié)B性要求的以及有耐磨應(yīng)用：適合用于承載較晚的混凝土工程；不宜用于有抗?jié)B性要求的以及有耐磨性要求的混凝土工程。性要求的混凝土工程。Civil Engineering

32、 Materials 定義：是由硅酸鹽水泥、兩種或兩種以上混合材定義：是由硅酸鹽水泥、兩種或兩種以上混合材料和適量石膏組成。料和適量石膏組成。 特性：取決于其所摻混合材料的種類、摻量及相特性：取決于其所摻混合材料的種類、摻量及相對比例。對比例。 適用范圍：可根據(jù)其摻入的混合材料種類，參照適用范圍：可根據(jù)其摻入的混合材料種類，參照其他混合材水泥適用范圍選用。其他混合材水泥適用范圍選用。67Civil Engineering Materials68一、鋁酸鹽水泥一、鋁酸鹽水泥定義：以礬土和石灰石作原料，按適當(dāng)?shù)谋榷x：以礬土和石灰石作原料，按適當(dāng)?shù)谋壤浜线M(jìn)行燒結(jié)或熔融，再經(jīng)粉磨而制成，例配合進(jìn)行

33、燒結(jié)或熔融，再經(jīng)粉磨而制成，稱為鋁酸鹽水泥稱為鋁酸鹽水泥CA）。）。分類：按分類：按Al2O3含量分為含量分為 耐高溫工程耐高溫工程CA-80 77% Al2O3CA-50 50% Al2O360%搶修、早強(qiáng)要求高的工程搶修、早強(qiáng)要求高的工程CA-60 60% Al2O368%早強(qiáng)要求高的及耐熱工程早強(qiáng)要求高的及耐熱工程CA-70 68% Al2O377%耐熱工程耐熱工程Civil Engineering Materials69（1快硬早強(qiáng)?？煊苍鐝?qiáng)。1d強(qiáng)度高，適用于緊急搶修工程。強(qiáng)度高，適用于緊急搶修工程。（2水化熱大。水化熱大。 放熱量主要集中在早期，不宜用于大體積混凝土放熱量主要集中在

34、早期，不宜用于大體積混凝土工程；但適用于寒冷地區(qū)冬季施工的混凝土工程。工程；但適用于寒冷地區(qū)冬季施工的混凝土工程。（3抗硫酸鹽侵蝕性好。適用于抗硫酸鹽及海水侵蝕的工程。抗硫酸鹽侵蝕性好。適用于抗硫酸鹽及海水侵蝕的工程。（4耐熱性好。可作為耐熱砂漿或耐熱混凝土的膠結(jié)材料，能耐耐熱性好?？勺鳛槟蜔嵘皾{或耐熱混凝土的膠結(jié)材料，能耐13001400高溫。高溫。（530以上潮濕環(huán)境導(dǎo)致轉(zhuǎn)晶反應(yīng)，強(qiáng)度顯著降低。不宜蒸汽以上潮濕環(huán)境導(dǎo)致轉(zhuǎn)晶反應(yīng)，強(qiáng)度顯著降低。不宜蒸汽養(yǎng)護(hù)、高溫季節(jié)施工，不宜用于溫濕環(huán)境；適宜的硬化溫度為養(yǎng)護(hù)、高溫季節(jié)施工，不宜用于溫濕環(huán)境；適宜的硬化溫度為15，因此也不宜用于長期承載結(jié)構(gòu)。

35、，因此也不宜用于長期承載結(jié)構(gòu)。（6與硅酸鹽水泥或石灰相混會閃凝，且產(chǎn)生膨脹開裂，施工時(shí)與硅酸鹽水泥或石灰相混會閃凝，且產(chǎn)生膨脹開裂，施工時(shí)應(yīng)避免。應(yīng)避免。（7抗堿性極差?？箟A性極差。Civil Engineering Materials（1不得與硅酸鹽水泥、石灰等能析出氫氧化鈣的不得與硅酸鹽水泥、石灰等能析出氫氧化鈣的物質(zhì)混合，否則將產(chǎn)生閃凝，且強(qiáng)度降低。物質(zhì)混合，否則將產(chǎn)生閃凝，且強(qiáng)度降低。（2鋁酸鹽水泥混凝土后期強(qiáng)度下降較大，應(yīng)以最鋁酸鹽水泥混凝土后期強(qiáng)度下降較大，應(yīng)以最低穩(wěn)定強(qiáng)度設(shè)計(jì)。最低穩(wěn)定強(qiáng)度值以試體脫模后放入低穩(wěn)定強(qiáng)度設(shè)計(jì)。最低穩(wěn)定強(qiáng)度值以試體脫模后放入502水中養(yǎng)護(hù)，取齡期為水中

36、養(yǎng)護(hù)，取齡期為7d和和14d強(qiáng)度值的低著強(qiáng)度值的低著來確定。來確定。（3若采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度不高于若采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度不高于50。（4不能與未硬化的硅酸鹽水泥混凝土接觸使用。不能與未硬化的硅酸鹽水泥混凝土接觸使用。（5鋁酸鹽水泥最適宜的硬化溫度為鋁酸鹽水泥最適宜的硬化溫度為15左右，一左右，一般不得超過般不得超過25。Civil Engineering Materials71定義：將鋁質(zhì)原料如礬土）、石灰質(zhì)原定義：將鋁質(zhì)原料如礬土）、石灰質(zhì)原料如石灰石和石膏適當(dāng)配合，煅燒成料如石灰石和石膏適當(dāng)配合，煅燒成以無水硫酸鈣礦物為熟料，該熟料摻適量以無水硫酸鈣礦物為熟料，該熟料摻適量石膏共同磨

37、細(xì)，即可制得硫鋁酸鹽水泥。石膏共同磨細(xì)，即可制得硫鋁酸鹽水泥。Civil Engineering Materials3.硫鋁酸鹽水泥特性及應(yīng)用硫鋁酸鹽水泥特性及應(yīng)用（1凝結(jié)速度較快；早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度凝結(jié)速度較快；早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度發(fā)展緩慢，但不倒縮。因此可用于搶修工程、發(fā)展緩慢，但不倒縮。因此可用于搶修工程、冬季施工工程、地下工程、配制膨脹水泥和自冬季施工工程、地下工程、配制膨脹水泥和自應(yīng)力水泥。應(yīng)力水泥。（2空氣中收縮小，抗凍和抗?jié)B性能良好，空氣中收縮小，抗凍和抗?jié)B性能良好，抗硫酸鹽性能很強(qiáng)?？沽蛩猁}性能很強(qiáng)。（3水泥液相堿度低，可用于配制玻璃纖維水泥液相堿度低，可用于配制玻璃纖維砂漿

38、。砂漿。72Civil Engineering Materials73 定義：以鋁質(zhì)原料、石灰質(zhì)原料、螢石或再加定義：以鋁質(zhì)原料、石灰質(zhì)原料、螢石或再加石膏適當(dāng)配合，煅燒成以氟鋁酸鈣石膏適當(dāng)配合，煅燒成以氟鋁酸鈣C11A7CaF2起主導(dǎo)作用的熟料，再與石膏起主導(dǎo)作用的熟料，再與石膏共同磨細(xì)，即可制得氟鋁酸鹽水泥。共同磨細(xì)，即可制得氟鋁酸鹽水泥。 礦物組成：礦物組成：C3S、早強(qiáng)礦物、早強(qiáng)礦物C11A7CaF2，C2S、C4AF、游離石灰和游離石膏。、游離石灰和游離石膏。Civil Engineering Materials2. 氟鋁酸鹽水泥的特性及應(yīng)用氟鋁酸鹽水泥的特性及應(yīng)用技術(shù)特性：技術(shù)特性

39、：凝結(jié)快凝結(jié)快具有小時(shí)強(qiáng)度具有小時(shí)強(qiáng)度良好的抗化學(xué)侵蝕性能良好的抗化學(xué)侵蝕性能應(yīng)用：適用于煤礦井下的錨噴支護(hù)，搶修和快應(yīng)用：適用于煤礦井下的錨噴支護(hù)，搶修和快速施工，雨天快速施工、堵漏和水中工程，也速施工，雨天快速施工、堵漏和水中工程，也可用于制作鋼筋混凝土預(yù)制件等?？捎糜谥谱麂摻罨炷令A(yù)制件等。74Civil Engineering Materials組成：膨脹組分組成：膨脹組分+強(qiáng)度組分強(qiáng)度組分75用處：用處： 配制收縮補(bǔ)償砼，用于構(gòu)件接逢及管道接頭、砼結(jié)構(gòu)的加固和配制收縮補(bǔ)償砼，用于構(gòu)件接逢及管道接頭、砼結(jié)構(gòu)的加固和修補(bǔ)、防滲堵漏工程、機(jī)器底座和地腳螺絲固定。修補(bǔ)、防滲堵漏工程、機(jī)器底座

40、和地腳螺絲固定。 配制自應(yīng)力砼，主要用于制造需要低應(yīng)力值的構(gòu)件，如：管子配制自應(yīng)力砼，主要用于制造需要低應(yīng)力值的構(gòu)件，如：管子、墻板、樓板、屋面板等。、墻板、樓板、屋面板等。Civil Engineering Materials 定義：凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得定義：凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分、氧化鐵含量很少的白色硅以硅酸鈣為主要成分、氧化鐵含量很少的白色硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的水硬酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為白色硅酸鹽水泥簡稱白水性膠凝材料，稱為白色硅酸鹽水泥簡稱白水泥）。泥）。 性能：與硅酸鹽水泥基本相同，

41、所不同的是嚴(yán)格性能：與硅酸鹽水泥基本相同，所不同的是嚴(yán)格控制水泥原料的鐵含量，并嚴(yán)防在生產(chǎn)過程中混控制水泥原料的鐵含量，并嚴(yán)防在生產(chǎn)過程中混入鐵質(zhì)。入鐵質(zhì)。Fe2O3含量一般小于含量一般小于0.5%，盡可能除掉，盡可能除掉其他著色氧化物其他著色氧化物MnO、TiO2等）。等）。 76Civil Engineering Materials 定義：凡由硅酸鹽水泥熟料及適量石膏或白色定義：凡由硅酸鹽水泥熟料及適量石膏或白色硅酸鹽水泥）、混合材及著色劑磨細(xì)或混合制成硅酸鹽水泥）、混合材及著色劑磨細(xì)或混合制成的帶有色彩的水硬性膠凝材料稱為彩色硅酸鹽水的帶有色彩的水硬性膠凝材料稱為彩色硅酸鹽水泥。泥。 行

42、業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)彩色硅酸鹽水泥（彩色硅酸鹽水泥（JC/T870-2000規(guī)定：強(qiáng)度等級為規(guī)定：強(qiáng)度等級為27.5、32.5、42.5；基本色有；基本色有紅、黃、藍(lán)、綠、棕、黑等。紅、黃、藍(lán)、綠、棕、黑等。 應(yīng)用：建筑物的內(nèi)外裝飾工程。應(yīng)用：建筑物的內(nèi)外裝飾工程。77Civil Engineering Materials 1.湖南某廠綜合樓，五層磚混結(jié)構(gòu)湖南某廠綜合樓，五層磚混結(jié)構(gòu)1573m2，施工至屋面天溝時(shí)突然倒塌。施工至屋面天溝時(shí)突然倒塌。材料為火山灰硅酸鹽水泥，平均氣溫材料為火山灰硅酸鹽水泥，平均氣溫6，其，其中雨雪天中雨雪天36天，天，5氣候氣候34天。天。原因：溫度對火山灰硅酸鹽水泥影

43、響很大，導(dǎo)原因：溫度對火山灰硅酸鹽水泥影響很大，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度很低。致混凝土強(qiáng)度很低。Civil Engineering Materials2.某水泥廠生產(chǎn)的某水泥廠生產(chǎn)的PO水泥水泥f-CaO含量較高，加水拌和后初含量較高，加水拌和后初凝時(shí)間僅為凝時(shí)間僅為40min，本屬于廢品。但放置，本屬于廢品。但放置1個(gè)月后，凝結(jié)時(shí)個(gè)月后，凝結(jié)時(shí)間又恢復(fù)正常，但強(qiáng)度有所下降，請分析原因。間又恢復(fù)正常，但強(qiáng)度有所下降，請分析原因。 分析分析 該廠的該廠的PO水泥水泥f-CaO含量較高，部分含量較高，部分f-CaO的煅燒溫的煅燒溫度較低，加水拌和后，水與氧化鈣迅速反應(yīng)生成了氫氧化鈣度較低，加水拌和后，水與氧

44、化鈣迅速反應(yīng)生成了氫氧化鈣，并放出水化熱，時(shí)漿體溫度升高，加速了其他熟料礦物的，并放出水化熱，時(shí)漿體溫度升高，加速了其他熟料礦物的水化速率，從而使初凝時(shí)間偏短。水泥放置一段時(shí)間后，吸水化速率，從而使初凝時(shí)間偏短。水泥放置一段時(shí)間后，吸收了空氣中的水分，大部分收了空氣中的水分，大部分CaO生成生成Ca(OH)2或進(jìn)一步與空或進(jìn)一步與空氣中的氣中的CO2反應(yīng)生成反應(yīng)生成CaCO3。故此時(shí)加水拌和后，不會再。故此時(shí)加水拌和后，不會再出現(xiàn)原來的凝結(jié)時(shí)間過短的現(xiàn)象。但其他水泥熟料礦物也會出現(xiàn)原來的凝結(jié)時(shí)間過短的現(xiàn)象。但其他水泥熟料礦物也會和空氣中的水反應(yīng)，部分產(chǎn)生結(jié)團(tuán)、結(jié)塊，使強(qiáng)度下降即和空氣中的水反應(yīng)，部分