水泥混凝土化學(xué)知識(shí)點(diǎn)

1、標(biāo)準(zhǔn)文案水泥混凝土化學(xué)本課程總體目標(biāo)需要了解和掌握水泥與混凝土的組成結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系、制備過(guò)程的化學(xué)（動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)）原理、制備與使用過(guò)程的物理與化學(xué)過(guò)程的演 變機(jī)理和規(guī)律。具體涉及各種水泥及其配制的混凝土的化學(xué)與礦物組分與配合 比、結(jié)構(gòu)、顆粒組成、礦物及其結(jié)構(gòu)形成與退化過(guò)程的物理化學(xué)演變過(guò)程、形成 與演變過(guò)程影響條件及其與性能的關(guān)系、 以及礦物與結(jié)構(gòu)形成、演變過(guò)程的化學(xué) 動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)；各物理化學(xué)過(guò)程的演變機(jī)理與演變規(guī)律； 水泥混凝土的物理力 學(xué)性能及其外加劑、填充料、骨料的性能和對(duì)混凝土性能的影響；各種檢測(cè)檢驗(yàn) 方法與檢測(cè)原理等。一、水泥加入適量水后可形成塑性漿體，既能在空氣中硬化又能在水

2、中硬化，并能將 砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的細(xì)粉末狀水硬性膠凝材料， 通稱(chēng)為水泥。水泥 作為一種重要的膠凝材料，廣泛應(yīng)用于土木建筑、水利、國(guó)防等工程。水泥的種類(lèi)很多，按其用途和性能可分為：通用水泥、專(zhuān)用水泥和特性水泥 三大類(lèi)。通用硅酸鹽水泥為大量土木工程一般用途的水泥，包括硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù) 合硅酸鹽水泥。專(zhuān)用水泥指有專(zhuān)門(mén)用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥等。而特 性水泥則是某種特性比較突出的一類(lèi)水泥， 如快硬硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽 水泥、中熱硅酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥、自應(yīng)力鋁酸鹽水泥等。按其所含的主要水硬性礦物，水泥又

3、可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁 酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥以及以工業(yè)廢渣和地方材料為主要組分的水泥。1. 硅酸鹽水泥熟料的組成由主要含CaO SQ、AI2Q、Fe?Q的原料，按適當(dāng)比例磨成細(xì)粉燒至部分熔融所得以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質(zhì)稱(chēng)為硅酸鹽水泥熟料，簡(jiǎn)稱(chēng)熟料。1.1 化學(xué)成分硅酸鹽水泥熟料主要由CaO SiO2、AI2Q和FeQ四種氧化物組成，其含量總和通常都在95%以上?，F(xiàn)在生產(chǎn)的硅酸鹽水泥熟料，各氧化物含量的波動(dòng)范圍：CaO為 62%67% SiO2 為 20%24% AlzQ為 4%7魏 FeQ 為 2.5%6.0% 在某些情況下， 由于水泥品種、原料成分以及工藝過(guò)程的不

4、同，其氧化物含量也可能不在上述范圍。例如，白色硅酸鹽水泥熟料中 FeQ含量必須小于0.5%,而SiO2含 量可高于24%，甚至可達(dá)27%。除了上述四種主要氧化物外，通常還含有MgO、SO、K2Q Na。TiO2、P2Q 等。1.2 礦物組成在硅酸鹽水泥熟料中CaO SiO2、AI2Q和FeQ不是以單獨(dú)的氧化物存在，而是兩種或兩種以上的氧化物經(jīng)高溫化學(xué)反應(yīng)而生成的多種礦物的集合體，其結(jié)晶細(xì)小，一般為3060叱mi主要有硅酸三鈣（GS）,硅酸二鈣（QS）,鋁酸三鈣 （CA）和鐵鋁酸四鈣（C4AF）四種礦物。止匕外，還有少量游離氧化鈣（f-CaO）、 方鎂石（結(jié)晶氧化鎂）、含堿礦物及玻璃體。通常，G

5、S和C2S含量名占75%稱(chēng)為硅酸鹽礦物。GA和C4AF的理論含量約 占22%在水泥熟料煨燒過(guò)程中，C3A和CAF以及氧化鎂、堿等在12501280c 會(huì)逐漸熔融形成液相，促進(jìn)硅酸三鈣的形成，故稱(chēng)熔劑礦物。2. 水泥混合材硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料所制得的水泥的總稱(chēng)。如摻入一定數(shù)量的混合材料， 則硅酸鹽水泥名稱(chēng)前冠以混合材料的名稱(chēng)，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等。將合適組成的硅酸鹽水泥熟料、石膏和混合材經(jīng)粉磨、儲(chǔ)存、均化，達(dá)到質(zhì)量要求的過(guò)程即為硅酸鹽水泥的制成，是水泥生產(chǎn)過(guò)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，為改善水泥性能、調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號(hào)而加到水泥中的礦物質(zhì)材料， 稱(chēng)

6、之為水泥混合材料，簡(jiǎn)稱(chēng)水泥混合材。水泥生產(chǎn)用的混合材料品種很多，根據(jù)來(lái)源可分為天然混合材料和人工混合材料（主要是工業(yè)廢渣）， 但通常根據(jù)混合材的性質(zhì)及其在水泥水化過(guò)程中所起的作用，分為活性混合材和非活性混合材兩大類(lèi)?；钚曰旌喜牧鲜侵妇哂谢鹕交倚曰驖撛诘乃残?，以及兼有火山灰性和水硬性的礦物質(zhì)材料。非活性混合材是指在水泥中主要起填充作用而又不損害水泥性能的礦物質(zhì)材料，即活性指標(biāo)達(dá)不到活性混合材要求的礦渣、火山灰材料、粉煤灰以及石灰石、砂巖、 生頁(yè)巖等材料。一般對(duì)非活性混合材的要求是對(duì)水泥性能無(wú)害。 那么什么是火山灰性？什么是潛在水硬性？所謂火山灰性，是指一種材料磨成細(xì)粉，單獨(dú)不具有水硬性，但在常

7、溫下和石灰一起加水后能形成具有水硬性化合物的性能；而潛在水硬性是指材料單獨(dú)存在時(shí)基本無(wú)水硬性，但在某些激發(fā)劑激發(fā)下，可呈現(xiàn)水硬性。2.1 ?；郀t礦渣在高爐冶煉生鐵時(shí)，所得以硅酸鈣與鋁酸鈣為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷成粒后，即為粒化高爐礦渣，簡(jiǎn)稱(chēng)礦渣，也成水渣。粒化高爐礦渣是目前國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)中用量最大、質(zhì)量最好的活性混合材料。但若是經(jīng)慢冷（緩慢冷卻）后的產(chǎn)品則呈現(xiàn)塊狀或細(xì)粉狀等，不具有活性，屬于非活性混合材料。為何粒化高爐礦渣是活性混合材料，而慢冷塊狀礦渣則是非活性混合材料？這是因?yàn)榱；郀t礦渣是熔融礦渣經(jīng)水或蒸汽急速冷卻處理所得到的質(zhì)地疏松、多孔的粒狀物。由于冷卻速度很快，熔融礦渣來(lái)不及結(jié)晶，

8、大部分呈玻璃態(tài)，儲(chǔ)存有潛在的化學(xué)能，在一定條件下易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而具有活性。而慢冷塊狀礦渣則是熔融礦渣自然慢冷卻形成的，凝固后呈結(jié)晶態(tài)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難以與其他成分反應(yīng)，因而活性很小或無(wú)活性，故為非活性混合材料。高爐礦渣中主要的化學(xué)成分是： SiO2、AI2Q、CaO MgO MnO FeO和SO等。 此外有些礦渣還含有微量的 TiO2、VO、NaQ BaO P2Q、CmQ等。在高爐礦渣 中CaO SiO2、AI2Q含量總和占90犯上。根據(jù)礦渣中堿性氧化物（CaO口 MgO與酸性氧化物（SiO2和A12Q）的質(zhì)量 比值M= （W+W / （VS+W0的大小，可以將礦渣分為三種：M&

9、gt;1 堿性礦渣；M=1 中性礦渣；M<1 酸性礦渣高爐礦渣中的各種氧化物成分以各種形式的硅酸鹽礦物形式存在。堿性高爐渣中最常見(jiàn)的礦物有黃長(zhǎng)石、硅酸二鈣、橄欖石、硅鈣石、硅灰石和尖晶石。酸性高爐渣由于其冷卻的速度不同，形成的礦物也不一樣。當(dāng)快速冷卻時(shí)全部凝結(jié)成玻璃體；在緩慢冷卻時(shí)（特別是弱酸性的高爐渣）往往出現(xiàn)結(jié)晶的礦物相，如黃長(zhǎng)石、假硅灰石，輝石和斜長(zhǎng)石等。高鈦高爐礦渣的礦物成分中幾乎都含有鈦。鈕鐵礦渣中存在著鉆橄欖石（2MnOSiO2）和薔薇輝石（MnO6Q2） 礦物。高鋁礦渣中存在著大量的鋁酸鈣（CaO Al2O）、三鋁酸五鈣（5CaO 3A%Q）、 二鋁酸鈣（CaO2AI2Q）

10、等。2.2 火山灰質(zhì)材料凡天然的和人工的以氧化硅、氧化鋁為主要成分的礦物質(zhì)材料，本身磨細(xì)加水拌和并不硬化，但與氣硬性石灰混合物后，再加水拌和，則不但能在空氣中硬化， 而且能在水中繼續(xù)硬化者，成為火山灰質(zhì)混合材料。按其成因可分為天然的和人工的兩大類(lèi)：天然的火山灰質(zhì)混合材料a. 火山灰：火山噴發(fā)的細(xì)粒碎屑的疏松沉淀物；b. 凝灰?guī)r：由火山灰沉積形成的致密巖石；c. 沸石巖： 凝灰?guī)r經(jīng)環(huán)境介質(zhì)作用而形成的一種以堿或堿土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物為主的巖石；d. 浮石：火山噴出的多孔的玻璃質(zhì)巖石；e. 硅藻土和硅藻石：由極細(xì)致的硅藻介殼聚集、沉淀而成的巖石。人工的火山灰質(zhì)混合材料a. 煤矸石：煤層中炭質(zhì)頁(yè)

11、巖經(jīng)自然或煅燒后的產(chǎn)物；b. 燒頁(yè)巖：頁(yè)巖或油母頁(yè)巖經(jīng)煅燒或自然后的產(chǎn)物；c. 燒粘土：粘土經(jīng)煅燒后的產(chǎn)物；d. 煤渣：煤炭燃燒后的殘?jiān)籩. 硅質(zhì)渣：由礬土提取硫酸鋁的殘?jiān)?；f. 硅灰：硅灰石煉硅或硅鐵合金過(guò)程中得到的副產(chǎn)品，氧化硅的含量通常在90犯上，主要以玻璃態(tài)存在，顆粒平均尺寸在0.1 m左右，具有非常高的火山灰性。2.3 粉煤灰粉煤灰是一種火山灰質(zhì)礦物外加劑，是火力發(fā)電廠(chǎng)燃煤鍋爐排除的煙道灰。粉煤灰是由結(jié)晶體、玻璃體以及少量未燃盡的碳粒所組成。根據(jù)煤種不同可分為以下兩類(lèi)：F 類(lèi)由無(wú)煙煤或煙煤煅燒收集的粉煤灰；C由褐煤或次煙煤煨燒收集的粉煤灰，其CaO含量一月大于10%粉煤灰外觀類(lèi)似水

12、泥，顏色在乳白色到灰黑色之間變化。粉煤灰的顏色是一項(xiàng)重要的質(zhì)量指標(biāo)，可以反映含碳量的多少和差異。在一定程度上也可以反映粉煤灰的細(xì)度，顏色越深，粉煤灰粒度越細(xì)，含碳量越高。粉煤灰就有低鈣粉煤灰和高鈣粉煤灰之分。通常高鈣粉煤灰的顏色偏黃，低鈣粉煤灰的顏色偏灰。怎么區(qū)分水泥和粉煤灰？粉煤灰：是以顆粒形態(tài)存在的，且這些顆粒的礦物組成、粒徑大小、形態(tài)各不相同，其顏色由乳白至灰色不等。水泥： 粉狀水硬性無(wú)機(jī)膠凝材料。加水?dāng)嚢韬蟪蓾{體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起。區(qū)別兩者主要從以下幾個(gè)方面：1. 顏色：水泥顏色一般比粉煤灰深一些，粉煤灰泛灰白色的偏多；2. 密度：

13、水泥密度大于粉煤灰密度，相同體積比較重量，較重的為水泥；3. 水硬性：兩者都具有一定的水硬性，但是水泥硬化后的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粉煤灰的硬度；4. 觸感：粉煤灰觸感較光滑，水泥較粗糙。粉煤灰的化學(xué)成分隨煤種、燃燒條件和收塵方式等條件的不同而在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，但以SiO2、AI2O為主，并含有少量FeQ、CaO其活性取決于可溶性的SiO2、AI2Q和玻璃體，以及它們的細(xì)度。此外，燒失量的高低（燒失量主要顯示含碳量的高低，亦即燃燒的完全程度）也影響其質(zhì)量。粉煤灰的粒度一般在0.5200 Nm之間，80 m方孔篩篩余為3%40%質(zhì)量密度為2.22.3g/cm 3,體積密度為0.61.0g/cm 3。2.4

14、 水泥混合材和混凝土摻和料的區(qū)別在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，為改善水泥某些性能、調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號(hào)及增加產(chǎn)量而加到水泥中的礦物質(zhì)材料，稱(chēng)之為水泥混合材料，簡(jiǎn)稱(chēng)水泥混合材。在水泥中摻加混合材料可以調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號(hào)與品種，增加水泥產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本；在一定程度上改善水泥的某些性能，滿(mǎn)足建筑工程中對(duì)水泥的特殊技術(shù)要求；可以綜合利用大量工業(yè)廢渣，具有環(huán)保和節(jié)能的重要意義。混凝土摻和料一般是指在混凝土制備過(guò)程中摻入的，與硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥共同組成膠凝材料，以硅、鋁、鈣等一種或多種氧化物為主要成分，在混凝土中可以取代部分水泥，具有規(guī)定細(xì)度和凝結(jié)性能、能改善混凝土拌合物工作性能和混凝土強(qiáng)度的具有火山灰活性或潛在水硬性的

15、粉體材料，其摻量一般不小于膠凝材料用量的5%。其主要作用是改善混凝土的工作性、穩(wěn)定性、耐久性、抗蝕性。盡管水泥混合材和混凝土摻和料有交集，混凝土摻和料理論上說(shuō)都可以做水泥的混合材，但是， 水泥混合材即使是活性混合材料還是不能代替混凝土摻和料，具體理由如下：1. 從工程實(shí)踐來(lái)看，混凝土摻和料一般具有一定的潛在活性，其發(fā)揮火山灰效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)和界面效應(yīng)可以取代10%-50%勺常規(guī)普通硅酸鹽水泥，用量最大的摻和料主要有粉煤灰、礦渣微粉，其次是鋼渣粉、硅灰等。2. 工程實(shí)踐中，混凝土摻和料也可以在混凝土中起充填效應(yīng)，起調(diào)節(jié)混凝土或砂漿強(qiáng)度等級(jí)的作用。典型案例是：混凝土摻和料在硫鋁酸鹽水泥或

16、鐵鋁酸鹽水泥基砂漿或混凝土中就主要起充填效應(yīng)。3. 混凝土摻和料的細(xì)度比水泥混合材的細(xì)度要細(xì)?；炷翐胶土媳缺砻娣e一股在400450m2/kg及以上，甚至更高（比如硅灰）；水泥混合材由于通常與水泥孰料、石膏一起粉磨，其比表面積一般在330380m2/kg左右，細(xì)度相對(duì)比較粗一些。4. 各種成熟的混凝土摻和料目前都有自己的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是可以市售的商品；而水泥混合材，其地位只能說(shuō)是水泥粉磨時(shí)的原材料，二者地位相差很大。因?yàn)橹挥挟?dāng)摻和料或者混合材達(dá)到一定的細(xì)度，才可以發(fā)揮火山灰效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)和界面效應(yīng)，才有利于混凝土密實(shí)度的改善和耐久性的提高。從混凝土材料體系上來(lái)說(shuō)，水泥混合材不

17、能取代混凝土摻和料，反之，混凝土摻和料倒可以取代大部分的水泥混合材。5. 混凝土的基本理論表明，混凝土摻和料在混凝土中可以發(fā)揮火山灰效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)和界面效應(yīng)，是當(dāng)代高性能混凝土的第六大必需組份，是一種“高大上”的產(chǎn)品。用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596-2005、 用于水泥和混凝土中的粒化高 爐 礦 渣 粉GB/T18046-2008、 石 灰 石 粉 在 混 凝 土 中 應(yīng) 用 技 術(shù) 規(guī) 程 JGJ/T318-2014、用于水泥和混凝土中的?；姞t磷渣粉GB/T 26751-2011、用于水泥和混凝土中的鋼渣粉GB/T 20491-2006、用于水泥和混凝土中的鋰渣粉Y

18、B/T4230-2010 及混凝土用復(fù)合摻和料JG/T486-2015 等國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為混凝土摻和料工業(yè)提供了良好機(jī)遇，大量發(fā)展并推廣混凝土各種摻和料應(yīng)用到混凝土中是更明智的選擇。6. 關(guān)于均勻性問(wèn)題。誠(chéng)然水泥混合材與水泥孰料、石膏一起粉磨，硅酸鹽粉體與混合材混合的比較均勻，作為水泥產(chǎn)品勻質(zhì)性是相當(dāng)好的，但是水泥針對(duì)混凝土 （或砂漿）來(lái)說(shuō)畢竟只是一種半成品；混凝土摻和料在生產(chǎn)水泥混凝土?xí)r摻入， 并與其他骨料和減水劑一起攪拌，通過(guò)適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土攪拌時(shí)間完全可以把混凝土各材料攪拌均勻，生產(chǎn)實(shí)踐中，也完全可以做的到?？傊?， 水泥混合材，特別是具有潛在活性的混合材是在水泥粉磨時(shí)大量添加，還是單獨(dú)粉磨

19、加工的更細(xì)變成混凝土摻和料在高性能混凝土中使用，通過(guò)上述比較， 結(jié)論就一目了然了。更由于水泥與混凝土工業(yè)的一體化，行業(yè)利益分配的均衡化， 這些都為我國(guó)水泥工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，提供了有利技術(shù)支撐條件。當(dāng)然，針對(duì)那些非活性混合材料，特別是各類(lèi)工業(yè)廢渣、建筑垃圾等低品位材料，可以用到砌筑水泥中作為混合材，也可以復(fù)合摻配加工粉磨的更細(xì)做 “混凝土用復(fù)合摻和料”，從而更具有環(huán)保和節(jié)約資源的意義。3. 水泥的水化和硬化3.1 熟料礦物的水化3.1.1 硅酸三鈣水化硅酸三鈣在水泥熟料中的含量約占50%，有時(shí)高達(dá)60%，它的水化作用、水化產(chǎn)物及其所形成的結(jié)構(gòu)，對(duì)硬化水泥漿體的性能有很重要的作用。硅酸三鈣在常溫

20、下的水化反應(yīng)生成水化硅酸鈣（C-S-H 凝膠） 和氫氧化鈣。硅酸三鈣的水化速率很快，其水化過(guò)程根據(jù)水化速率- 時(shí)間曲線(xiàn)，可分為五個(gè)階段：I:誘導(dǎo)前期加水后立即發(fā)生急劇化學(xué)反應(yīng)，但持續(xù)時(shí)間較短，在15min 內(nèi)結(jié)束。n：誘導(dǎo)期反應(yīng)速率極其緩慢，持續(xù) 24h （水泥漿體保持塑性）。初凝時(shí)間基本相當(dāng)于誘導(dǎo)期的結(jié)束。田：加速期反應(yīng)重新加快，反應(yīng)速率隨時(shí)間而增大，出現(xiàn)第二個(gè)放熱峰。在達(dá)到峰頂時(shí)本階段即告結(jié)束（48h）,此時(shí)終凝時(shí)間已過(guò)，水泥石開(kāi)始硬化。IV:減速期水化衰減期，反應(yīng)速率隨時(shí)間下降的階段（1224h）,水化作用逐漸受擴(kuò)散 速率控制。V:穩(wěn)定期反應(yīng)速率很低，反應(yīng)過(guò)程基本趨于穩(wěn)定，水化完全受擴(kuò)散

21、速率控制。3.1.2 硅酸二鈣水化硅酸二鈣的水化與硅酸三鈣相似，只是水化速度比硅酸三鈣慢，28d 齡期僅水化20%左右，凝結(jié)硬化緩慢。早期強(qiáng)度低，但28d 以后強(qiáng)度還能較快增長(zhǎng)，一年后其強(qiáng)度可以趕上甚至超過(guò)阿利特的強(qiáng)度。水化熱小，抗水性好。3.1.3 鋁酸三鈣水化鋁酸三鈣與水反應(yīng)迅速，放熱快，其水化產(chǎn)物組成和結(jié)構(gòu)受液相 CaO濃度和 溫度的影響很大。常溫下其水化生成CA和CAH, C4AH9在低于85%勺相對(duì)濕度 下會(huì)失去6mol的結(jié)晶水變成CAM。C4AH9、CAM和CAH都是片狀晶體，常溫下 處于介穩(wěn)狀態(tài)，有向QAH等軸晶體轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。溫度高于 35c時(shí)，鋁酸三鈣會(huì) 直接生成QAH。在硅酸

22、鹽水泥漿體的堿性溶液中，CaCft度往往達(dá)到飽和或過(guò)飽 和，會(huì)產(chǎn)生較多的六方片狀CAH3,可阻礙粒子的相對(duì)移動(dòng)，這是使?jié){體產(chǎn)生瞬 凝的一個(gè)主要原因。在有石膏的情況下，根據(jù)石膏量的多少會(huì)生成三硫型水化硫鋁酸鈣（鈣磯石AFt）和單硫型水化硫鋁酸鈣（AFm。總而言之，C3A 水化硬化非常迅速，它的強(qiáng)度三天之內(nèi)就能充分發(fā)揮出來(lái)。所以早期強(qiáng)度較高，但絕對(duì)值較小。以后幾乎不再增長(zhǎng)，甚至倒縮。放熱多、凝 結(jié)快、干縮變形大、抗硫酸鹽性能差是其弱點(diǎn)。3.1.4 鐵相固溶體的水化鐵相固溶體的水化速率比 GA略慢，水化熱較低，即使單獨(dú)水化也不會(huì)引起 快凝。其水化反應(yīng)及其產(chǎn)物與GA相似。氧化鐵基本上起著與氧化鋁相同的

23、作用， 相當(dāng)于C3A中一部分氧化鋁被氧化鐵所置換，生成水化鋁酸鈣和水化鐵酸鈣的固 溶體。3.2 水泥的水化硅酸鹽水泥有多種熟料礦物和石膏共同組成，加水后，石膏溶解于水，C3A和QS很快與水反應(yīng)。GS水化析出Ca（OH,故填充在顆粒之間的液相不是純水， 而是充滿(mǎn)CeT和OH離子的溶液。另外，水泥熟料中的堿也會(huì)迅速溶于水，因此，水泥在開(kāi)始水化之后，基本上就是在含堿的氫氧化鈣和硫酸鈣溶液中進(jìn)行。石膏的存在會(huì)略加速GS和C2S的水化，還有一部分硫酸鹽進(jìn)入 C-S-H凝膠。更重要大全標(biāo)準(zhǔn)文案是石膏的存在改變了 GA的反應(yīng)過(guò)程，形成了鈣磯石。當(dāng)溶液中石膏耗盡且還有 多余GA時(shí)，則GA會(huì)和鈣磯石作用形成單硫

24、型硫鋁酸鈣。堿的存在會(huì)使GS的水化加快，水化硅酸鈣的C/S增大。根據(jù)以上敘述可知，水泥的主要水化產(chǎn)物是 氫氧化鈣、C-S-H凝膠、水化硫鋁酸鈣和水化硫鋁(鐵)酸鈣以及水化鋁酸鈣和 水化鐵酸鈣等。根據(jù)水泥水化過(guò)程中的放熱曲線(xiàn)，將水泥的水化過(guò)程劃分為三個(gè) 階段：幾十分鐘若干小時(shí)若干天水化時(shí)間(1)鈣磯石形成期CA率先水化，在石膏存在的條件下，迅速形成鈣磯石，這是導(dǎo)致第一放熱 峰的主要原因。(2) GS水化期GS開(kāi)始迅速水化，大量放熱，形成第二個(gè)放熱峰。有時(shí)會(huì)有第三放熱峰或 在第二放熱峰上出現(xiàn)一個(gè)“峰肩”。一般認(rèn)為是由鈣研石轉(zhuǎn)化成單硫型水化硫鋁 鈣。另外，QS和鐵相以不同程度也參與了這兩個(gè)階段的反應(yīng)

25、。(3)結(jié)構(gòu)形成和發(fā)育期此時(shí)，放熱速率很低并趨于穩(wěn)定。隨著各種水化產(chǎn)物的增多，填入原先由 水所占據(jù)的空間，再逐漸連接并相互交織，發(fā)展成硬化的漿體結(jié)構(gòu)。3.3 摻混合材的水泥的水化和硬化摻混合材的硅酸鹽水泥的水化過(guò)程比較復(fù)雜，通常是水泥加水后，硅酸鹽水泥中熟料先水化，水化產(chǎn)生氫氧化鈣后，氫氧化鈣再與混合材反應(yīng)形成一系列水化產(chǎn)物。例如，粉煤灰硅酸鹽水泥的水化過(guò)程：（1）粉煤灰水泥拌水后，首先是水泥熟料的水化。（2）然后是粉煤灰混合材中的活性組分 SiO2、AI2O與熟料 礦物水化所釋放的Ca（OH）等產(chǎn)水化產(chǎn)物反應(yīng)。（3）由于粉煤灰的玻璃體結(jié)構(gòu) 比較穩(wěn)定，表面很致密，所以粉煤灰玻璃體被熟料水化產(chǎn)物

26、Ca（OH侵蝕和破壞的速度很慢，即火山灰反應(yīng)很慢。在水泥水化7d 后的粉煤灰顆粒表面，幾乎沒(méi)有變化；直到28d,才能見(jiàn)到表面初步水化，略有凝膠狀的水化產(chǎn)物出現(xiàn)；在水化 90d 后， 粉煤灰顆粒表面才開(kāi)始生成大量的水化硅酸鈣凝膠體，它們相互交叉連接形成很好的粘結(jié)強(qiáng)度。所以， 鑒定粉煤灰的活性要以相應(yīng)水泥三個(gè)月的抗壓強(qiáng)度值來(lái)表示。4. 特性水泥和專(zhuān)用水泥特種水泥包括特性水泥（某種性能突出）和專(zhuān)用水泥（ 適應(yīng)專(zhuān)門(mén)用途），指通用水泥以外的水泥。隨建筑業(yè)發(fā)展，五大品種水泥不能滿(mǎn)足特殊工程需要，如大壩施工過(guò)程中必須使用中熱或低熱水泥；搶修工程必須使用快硬早強(qiáng)水泥；填堵漏油的油井水泥需要急凝特性；因此特種水

27、泥在工程中占據(jù)了不可替代作用。以下對(duì)特性水泥和專(zhuān)用水泥做分類(lèi)概述：4.1 快硬和特快硬水泥凡以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏磨細(xì)制成的，以 3 天抗壓強(qiáng)度表示強(qiáng)度等級(jí)的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為快硬硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)快硬水泥）。按其礦物組成不同可分為： 硅酸鹽快硬水泥、鋁酸鹽快硬水泥、硫鋁酸鹽快硬水泥和氟鋁酸鹽快硬水泥。 按其早期強(qiáng)度增長(zhǎng)速度不同又可分為：快硬水泥，以 3 天抗壓強(qiáng)度值確定標(biāo)號(hào)； 特快硬水泥，以小時(shí)抗壓強(qiáng)度值確定標(biāo)號(hào)，氟鋁酸鹽快硬水泥即屬特快硬水泥?？煊菜嗌a(chǎn)方法與硅酸鹽水泥基本相同，只是要求GS和GA含量高些，生料細(xì)度在0.08mm方孔篩篩余小于5%比表面積在330-4507kg ,適當(dāng)

28、添加石膏摻量。快硬水泥水化放熱速率快，水化熱較高，早期強(qiáng)度高，但早期干縮率較大。 水泥石較致密，不透水性和抗凍性都優(yōu)于普通水泥，適用于搶修、軍事工程，配置干硬混凝土。4.2 中低熱水泥這類(lèi)水泥水化熱較低，適用于大壩和其他大體積建筑。按水泥組成不同可分為硅酸鹽中熱水泥、普通硅酸鹽中熱水泥、礦渣硅酸鹽低熱水泥和低熱微膨脹水泥等。低熱和中熱水泥是按水泥在3、 7 天齡期內(nèi)放出的水化熱量來(lái)區(qū)別。采用低放熱量和低放熱速率的水泥可降低大體積混凝土的內(nèi)部升溫。可適度降低熟料中CA和C3S的量，相應(yīng)提高 CAF和GS的量。初凝不早于60min,終凝不超過(guò)12h， SO3 含量不超過(guò)3.5%。摻入混合材，如粒化

29、高爐礦渣，可使水化熱按比例下降。4.3 膨脹和自應(yīng)力水泥硬化過(guò)程中體積膨脹的水泥。按礦物組成不同，中國(guó)分為硅酸鹽類(lèi)膨脹水泥、鋁酸鹽類(lèi)膨脹水泥、硫鋁酸鹽類(lèi)膨脹水泥和氫氧化鈣類(lèi)膨脹水泥。硅酸鹽膨脹水泥、明礬石膨脹水泥、氧化鐵膨脹水泥、氧化鎂膨脹水泥、K型膨脹水泥等屬于硅酸鹽類(lèi)膨脹水泥。這類(lèi)水泥一般是在硅酸鹽水泥中，摻加各種不同的膨脹組分磨制而成。例如1. 以高鋁水泥和石膏作為膨脹組分，適量加入硅酸鹽水泥中，可制得硅酸鹽膨脹水泥。2. 石膏礬土膨脹水泥屬于鋁酸鹽類(lèi)膨脹水泥， 通常是在高鋁水泥中摻加適量石膏和石灰共同磨制而成。3. 硫鋁酸鹽膨脹水泥是由硫鋁酸鹽水泥熟料摻加適量石膏共同磨制而成。產(chǎn)生膨脹

30、反應(yīng)主要三種：CaO水化生產(chǎn)Ca (OH), MgOK化生成Mg(OH)以及形成鈣礬石。 一般膨脹值較小的水泥，可配制收縮補(bǔ)償膠砂和混凝土，適用于加固結(jié)構(gòu)，灌筑機(jī)器底座或地腳螺栓，堵塞、修補(bǔ)漏水的裂縫和孔洞，以及地下建筑物的防水層等。膨脹值較大的水泥，也稱(chēng) 自應(yīng)力水泥， 用于配制鋼筋混凝土。自應(yīng)力水泥在硬化初期，由于化學(xué)反應(yīng)，水泥石體積膨脹，使鋼筋受到拉應(yīng)力，反之，鋼筋使混凝土受到壓應(yīng)力，這種預(yù)壓應(yīng)力能夠提高鋼筋混凝土構(gòu)件的承載能力和抗裂性能。對(duì)自應(yīng)力水泥，要求其砂漿或混凝土在膨脹變形穩(wěn)定后的自應(yīng)力值大于2兆帕（ 一般膨脹水泥為1 兆帕以下 ） 。自應(yīng)力水泥按礦物組成不同可分為硅酸鹽類(lèi)自應(yīng)力水

31、泥、鋁酸鹽類(lèi)自應(yīng)力水泥和硫鋁酸鹽類(lèi)自應(yīng)力水泥。這類(lèi)水泥的抗?jié)B性良好，適宜于制作各種直徑的、承受不同液壓和氣壓的自應(yīng)力管。水泥膨脹的原因是因?yàn)楫a(chǎn)生了鈣礬石。4.4 油井水泥專(zhuān)用于油井、氣井固井工程的水泥，也稱(chēng)堵塞水泥。按用途可分為普通油井水泥和特種油井水泥。普通油井水泥由適當(dāng)?shù)V物組成的硅酸鹽水泥熟料和適量石膏磨細(xì)而成，必要時(shí)可摻加不超過(guò)水泥重量15%的活性混合材料（如礦渣），或不超過(guò)水泥重量10%的非活性混合材料（如石英砂、石灰石）。中國(guó)的普通油井水泥按油（氣）井深度不同，分為 45° C、75° C、95° C和120 ° C四個(gè)品種，適用于一般油（氣）

32、 井的固井工程。特種油井水泥通常由普通油井水泥摻加各種外加劑制成。4.5 裝飾水泥裝飾水泥是指白色水泥和彩色水泥。硅酸鹽水泥的顏色是由氧化鐵引起，含量在3-4%熟料呈暗紅色，在0.45-0.7% 帶淡綠色，降到0.35-0.4% 后接近白色。故生產(chǎn)白色水泥要降低氧化鐵含量。白色硅酸鹽水泥是白色水泥中最主要的品種，是以氧化鐵和其他有色金屬氧化物含量低的石灰石、粘土、硅石為主要原料，經(jīng)高溫煅燒、淬冷成水泥熟料，加入適量石膏（也可加入少量白色石灰石代替部分熟料），在裝有石質(zhì)（或耐磨金屬）襯板和研磨體的磨機(jī)內(nèi)磨細(xì)而成的一種硅酸鹽水泥。彩色水泥通常由白色水泥熟料、石膏和顏料共同磨細(xì)而成。所用的顏料要求在

33、光和大氣作用下具有耐久性，高的分散度，耐堿，不含可溶性鹽，對(duì)水泥的組成和性能不起破壞作用。常用的無(wú)機(jī)顏料有氧化鐵（可制紅、黃、 褐、 黑色水泥）、二氧化錳（黑、褐色）、氧化鉻（綠色）、鈷藍(lán)（藍(lán)色）、群青藍(lán)（藍(lán)色）、炭黑（黑色）；有機(jī)顏料有孔雀藍(lán)（ 藍(lán)色） 、天津綠（綠色）等。在制造紅、褐、黑大全標(biāo)準(zhǔn)文案等深色彩色水泥時(shí)，也可用硅酸鹽水泥熟料代替白色水泥熟料磨制。 彩色水泥還 可在白色水泥生料中加入少量金屬氧化物作為著色劑，直接煨燒成彩色水泥熟 料，然后再磨細(xì)，制成水泥。彩色水泥主要用作建筑裝飾材料， 也可用于混凝土、 磚石等的粉刷飾面。綜上所述，除了特種水泥以外，根據(jù)水泥的主要特性和適用范圍，

34、 我們可以 將通用水泥總結(jié)成以下表格：品種特點(diǎn)適用范圍(2)抗凍性好硅酸鹽水泥(3)(4)耐腐蝕性差 水化熱高(5)抗炭化性(6)耐熱性差干縮小(8)耐磨性好普通(1)早期強(qiáng)度略低(2)耐腐蝕性稍硅酸鹽水泥(3)水化熱略低(4)抗凍性和抗?jié)B性好(5)抗炭化性略差(6)耐磨性略差礦渣(1)早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快硅酸鹽水泥(2)水化熱低，耐凍性差(3)干縮大(4)耐熱性好火山灰質(zhì)(1)早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快硅酸鹽水泥(2)水化熱低，耐凍性差(3)需水量大，和易性好粉煤灰(1)早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快硅酸鹽水泥(2)水化熱低，耐凍性差(3)干縮小，抗裂性好(1)早期及后期強(qiáng)度均

35、高適用范圍廣適用于混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混 凝土的地上、地下和水中結(jié)構(gòu)(其中包 括受反復(fù)冰凍作用的結(jié)構(gòu))以及需要早 期達(dá)到要求強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)，配制耐熱混凝 土等，但不宜用于大體積混凝土工程及 受侵蝕的結(jié)構(gòu)中。礦渣硅酸鹽水泥適合用于有耐熱要求的 混凝土工程，不適合用于有抗凍性要求 的混凝土工程。適合用于有抗?jié)B性要求的混凝土工程， 不適合用于干燥環(huán)境中的地上混凝土工 程，也不宜用于有耐磨性要求的混凝土 工程。適合用于承載較晚的混凝土工程，不宜 用于有抗?jié)B要求的混凝土工程，也不宜 用于干燥環(huán)境中的混凝土工程及有耐磨 性要求的混凝土工程。二、混凝土混凝土是由膠凝材料、水和粗、細(xì)骨料按適當(dāng)比例配合、拌制

36、成拌合物，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間硬化而成的具有所需形狀、強(qiáng)度和耐久性的人造石材?；炷潦怯啥喾N性能不同的材料組合而成的復(fù)合材料，其品種很多，按照強(qiáng)度等級(jí)可分為：普通混凝土，其抗壓強(qiáng)度一般在50MP以下，其中抗壓強(qiáng)度小于 20MPa的混凝土稱(chēng)為低強(qiáng)度混凝土，抗壓強(qiáng)度在 2050MPa的混凝土稱(chēng)為中等強(qiáng) 度混凝土；抗壓強(qiáng)度等于或大于50MPa勺混凝土稱(chēng)為高強(qiáng)混凝土；抗壓強(qiáng)度大于 100MPa勺混凝土稱(chēng)為超高強(qiáng)混凝土?；炷潦钱?dāng)代最大宗的、用量最大的土建材料，其技術(shù)與經(jīng)濟(jì)意義是其他建筑材料所無(wú)法比擬的，究其根本原因緣于混凝土材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：（ 1）可澆注性。新拌混凝土有良好的可塑性和流動(dòng)性，能按所要求的形狀

37、和輪廓進(jìn)行澆注成型。（ 2）經(jīng)濟(jì)性好。混凝土中的沙石含量達(dá)80%以上，這些材料可就地取材，價(jià)格低廉。（ 3）強(qiáng)度高、耐久性好。優(yōu)質(zhì)混凝土是一種強(qiáng)度高、耐久性非常好的材料，當(dāng)它按使用條件正確設(shè)計(jì)、嚴(yán)格澆筑時(shí)，經(jīng)過(guò)多年也無(wú)需保養(yǎng)。（ 4）環(huán)保性好。混凝土可固化各種工業(yè)廢渣，是一種較好的環(huán)境協(xié)調(diào)性材料。（ 5）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可代替鋼、木結(jié)構(gòu)，能節(jié)省大量的鋼材和木材。然而， 混凝土卻有其弱點(diǎn)，這限制了它在某些場(chǎng)合的使用，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須加以考慮?；炷潦且环N抗拉強(qiáng)度很低的脆性材料，因此， 通常混凝土不應(yīng)承受拉力。 拉力載荷需由鋼筋來(lái)承受，如忽視拉伸載荷會(huì)引起開(kāi)裂。混凝土延性很低意味著它的抗沖擊強(qiáng)度以及

38、韌性比金屬差?；炷恋淖灾卮?、比強(qiáng)度小，尤其是體積穩(wěn)定性是工程中必須要注意的問(wèn)題。由于在室溫下水分的喪失，混凝土的不可逆收縮相當(dāng)大；在承受荷載時(shí)，即使在正常的使用條件下，也還有相當(dāng)可觀的徐變。意識(shí)到混凝土的這些問(wèn)題，人們可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)來(lái)補(bǔ)償，并可用過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇材料和施工實(shí)踐來(lái)部分的加以控制。大量非研究工作已致力于改善這些情況，現(xiàn)在，混凝土已廣泛地用于工業(yè)與民用建筑、給水與排水工程、水利工程，以及地下工程、國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域。1. 混凝土的組成材料普通混凝土是由水泥、砂、石和水組成的。在混凝土中砂、石起骨架作用，稱(chēng)為骨料；水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前水泥漿起潤(rùn)滑

39、作用，賦予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥漿硬化后，則將骨料膠結(jié)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體?；炷潦且环N復(fù)合材料，宏觀勻質(zhì)，其質(zhì)量和技術(shù)性能很大程度上由原材料的性質(zhì)及其相對(duì)含量所決定的，同時(shí)也與施工工藝（配料、 攪拌、 成型、 養(yǎng)護(hù)等）有關(guān)。 因此， 首先必須了解原材料的性質(zhì)、作用及其質(zhì)量要求，合理選擇原材料，這樣才能保證混凝土的質(zhì)量。1.1 水泥混凝土中采用何種水泥，應(yīng)根據(jù)混凝土工程的特點(diǎn)和所處環(huán)境條件來(lái)選擇。對(duì)于水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇，應(yīng)與混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。原則上時(shí)配制高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土選用高強(qiáng)度等級(jí)的水泥，低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土選用低強(qiáng)度等級(jí)的水泥。一般以水泥強(qiáng)度等級(jí)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)的1.01

40、.5倍為宜。1.2 細(xì)骨料混凝土所用的骨料按其粒徑大小不同可分為細(xì)骨料和粗骨料。粗骨料的總體積占混凝土體積的70%-80%因此骨料的性質(zhì)對(duì)所配制的混凝土的性能有很大的影響。 為了保證混凝土的質(zhì)量，對(duì)骨料技術(shù)性能的要求主要有：有害雜質(zhì)的含量少；具有良好的顆粒形狀、適宜的顆粒級(jí)配；表面粗糙，與水泥粘結(jié)牢固；性能穩(wěn)定，堅(jiān)固耐久等。通常將粒徑在0.154.75mm之間的骨料稱(chēng)為細(xì)骨料或砂?；炷了玫募?xì)骨料主要有天然砂和人工砂。一般采用天然砂，它是巖石風(fēng)化后形成的大小不等、不同礦物散粒組成的混合物，包括河沙、海砂及山砂等。1.3 粗骨料普通混凝土粗骨料有碎石和卵石兩類(lèi)。由天然巖石經(jīng)破碎、篩分而成的粒徑

41、大于4.75mm的顆粒，稱(chēng)為碎石。卵石是由天然巖石經(jīng)自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積形成的粒徑大于4.75mm的顆粒。碎石、卵石按技術(shù)要求分為I類(lèi)、H類(lèi)、田類(lèi)三種類(lèi)別。I類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)大于C60的混凝土； R類(lèi)宜用于強(qiáng)度等 級(jí)為C3g C60及有抗凍、抗?jié)B要求的混凝土；田類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)小于 C30的 混凝土。1.4 拌合用水和養(yǎng)護(hù)用水混凝土拌合用水和養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)符合混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)（JGJ 63）的規(guī)定。 凡符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水，均可拌制混凝土?；炷涟韬嫌盟此纯煞譃轱嬘盟?、地表水、地下水、海水以及經(jīng)適當(dāng)處理或處置后的工業(yè)廢水。對(duì)混凝土拌合和養(yǎng)護(hù)用水質(zhì)量的要求：不得影響混凝土的和易性

42、及凝結(jié)；不得有損于混凝土強(qiáng)度及污染表面；不得降低混凝土的耐久性或腐蝕鋼筋。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，對(duì)水泥石有侵蝕作用，對(duì)鋼筋也會(huì)造成銹蝕， 因此不得用于拌制鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程；對(duì)有飾面要求的混凝土， 也不得采用海水拌制，以免因表面產(chǎn)生鹽析而影響裝飾效果。工業(yè)廢水經(jīng)檢驗(yàn)合格后，方可用于拌制混凝土。生活污水的水質(zhì)比較復(fù)雜，不得用于拌制混凝土。1.5 化學(xué)外加劑混凝土化學(xué)外加劑是指值混凝土拌合過(guò)程中摻入的、用以改善混凝土性能的物質(zhì)。除特殊情況外，摻量一般不超過(guò)水泥用量的5%?，F(xiàn)在已被人們認(rèn)為是混凝土中不可少的第五組分材料?；炷镣饧觿┓N類(lèi)繁多，就目前而言，約有300 多種，我國(guó)已生

43、產(chǎn)的有100多種。根據(jù)混凝土外加劑的分類(lèi)、命名與定義（GB 8075）的規(guī)定，混凝土外加劑按其主要功能分為四大類(lèi)：1）調(diào)節(jié)或改善混凝土拌合物流變性能的外加劑。包括各種減水劑、引氣劑、泵送劑等。2） 調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑。包括早強(qiáng)劑、緩凝劑、 速凝劑的。3）改善混凝土耐久性能的外加劑，增強(qiáng)混凝土物理力學(xué)性能的外加劑。包括引氣劑、防凍劑、阻銹劑。4）改善混凝土其他性能的外加劑。包括引氣劑、膨脹劑、著色劑、防水劑等。1.6 礦物外加劑礦物外加劑被認(rèn)為是混凝土中的第六組分。在混凝土中加入礦物外加劑一般可達(dá)到以下目的：減少水泥用量，改善混凝土的工作性能，降低水化熱，增加后期強(qiáng)度，改善混凝

44、土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高抗?jié)B性和抗腐蝕能力，抑制堿集料反應(yīng)等。國(guó)標(biāo)中對(duì)礦物外加劑的明確規(guī)定是：用于改善混凝土耐久性而加入的， 磨細(xì)的各種礦物摻合料，其主要特征是磨細(xì)礦物材料，細(xì)度比水泥顆粒小，主要用于改善混凝土的耐久性能和工作性能。常用的礦物外加劑主要有礦渣、粉煤灰和硅灰，三種礦物外加劑都能使混凝土性能得以改善。2. 混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)混凝土的各組成材料按一定的比例配合，經(jīng)攪拌均勻后，未凝結(jié)硬化之前，稱(chēng)為混凝土拌合物。它必須具有良好的和易性，以保證能獲得良好的澆灌質(zhì)量；混凝土拌合物凝結(jié)硬化之后，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以保證建筑物能安全的承受設(shè)計(jì)荷載，并應(yīng)具有必要的耐久性。2.1 混凝土拌合物的和易性和

45、易性又稱(chēng)工作性，是指混凝土拌合物易于施工操作（拌和、運(yùn)輸、澆灌、搗實(shí)），并獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的混凝土性能。和易性是一項(xiàng)綜合的技術(shù)性質(zhì)，包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性等三方面的含義。（ 1）流動(dòng)性流動(dòng)性是指混凝土拌合物在本身自重或施工機(jī)械振搗的作用下，能產(chǎn)生流動(dòng)，并均勻密實(shí)地填滿(mǎn)模板的性能。（ 2）粘聚性粘聚性是指混凝土拌合物在施工過(guò)程中其組成材料之間有一定粘聚力，不致產(chǎn)生分層和離析的現(xiàn)象。在外力作用下，混凝土拌合物各組成材料的沉降不同，如配合比例不當(dāng)，粘聚性差，則施工當(dāng)中易發(fā)生分層、離析等情況，致使混凝土硬化后產(chǎn)生“蜂窩”、“麻面”等缺陷，影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。（ 3）保水性保水性是指混凝

46、土拌合物在施工過(guò)程中，具有一定的保水能力，不致產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。泌水性又稱(chēng)析水性，是指從混凝土拌合物中泌出部分水的性能。保水性不良的混凝土，易出現(xiàn)泌水，水分泌出后會(huì)形成聯(lián)通孔隙，從而削弱了骨料或鋼筋與水泥的粘聚力，影響混凝土質(zhì)量。由此可見(jiàn)，混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性和保水性，三者之間相互聯(lián)系，又相互矛盾。如粘聚性好，則保水性往往也好，但流動(dòng)性可能較差；當(dāng)增大流動(dòng)性時(shí)，粘聚性和保水性往往變差。因此，所謂拌合物的和易性良好，就是要使這三方面的性能，在某種具體工作條件下得到統(tǒng)一，達(dá)到均勻良好的狀態(tài)。2.2 混凝土的強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度包括抗壓、抗拉、抗彎、抗剪以及握裹鋼筋強(qiáng)度等，其中抗壓強(qiáng)度值最大，而

47、且混凝土的抗壓強(qiáng)度與其他強(qiáng)度間有一定的相關(guān)性，可以根據(jù)抗壓強(qiáng)度的大小來(lái)估計(jì)其他強(qiáng)度值。另外，工程上混凝土主要承受壓力，因此，混凝土的抗壓強(qiáng)度是最重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，混凝土的強(qiáng)度越高，其剛性、不透水性、抵抗風(fēng)化和某些介質(zhì)侵蝕的能力也越高，通常用混凝土強(qiáng)度來(lái)評(píng)定和控制混凝土的質(zhì)量。2.3 混凝土的變形性能混凝土的變形包括非荷載作用下的變形和荷載作用下的變形。非荷載作用下的變形分為混凝土的化學(xué)收縮、干濕變形和溫度變形；荷載作用下的變形，分為短期荷載作用下的變形和長(zhǎng)期荷載作用下的變形徐變。2.4 混凝土的耐久性混凝土的耐久性是指混凝土能抵抗環(huán)境介質(zhì)的長(zhǎng)期作用，并保持其良好的使用性能和外觀完整

48、性，從而具有維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力。混凝土的耐久性主要包括：抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化性、抗堿- 骨料反應(yīng)，以及混凝土中的鋼筋耐銹蝕等。（ 1）抗?jié)B性抗?jié)B性是指混凝土在水、油等液體壓力作用下，抵抗?jié)B透的性能。它直接影響混凝土的抗凍性和抗侵蝕性?；炷恋目?jié)B性主要與其密實(shí)度及內(nèi)部孔隙的大小和構(gòu)造有關(guān)?；炷恋目?jié)B性用抗?jié)B等級(jí)來(lái)表示?？?jié)B等級(jí)是以28d 齡期的標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下所承受的最大靜水壓來(lái)表示，共有P4、 P6、 P8、 P10和P12五個(gè)等級(jí)，表示混凝土能抵抗 0.4MP3 0.6MP3 0.8MP3 1.0MPa和1.2MPa 的靜水壓力而不滲透。影響抗?jié)B性

49、的主要因素除施工振搗不密實(shí)外，再就是與水灰比有很大的關(guān)系。 水灰比大時(shí)，水泥漿中多余水分的蒸發(fā)留下很多氣孔，以及泌水形成的毛細(xì)孔、 粗骨料下部界面水富集所形成的空穴等，都會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生滲透現(xiàn)象。試驗(yàn)表明，隨著水灰比的增大，抗?jié)B性逐漸變差，當(dāng)水灰比大于0.6 時(shí)，抗?jié)B性急劇下降。提高混凝土抗?jié)B性的主要措施：降低水灰比，選擇好的骨料級(jí)配并充分振搗，摻入引氣劑等。（ 2）抗凍性混凝土的抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞， 同時(shí)強(qiáng)度也不嚴(yán)重降低的性能。在寒冷地區(qū)，特別是在接觸水又受凍的環(huán)境下的混凝土，要求具有較高的抗凍性。混凝土的抗凍融循環(huán)性能與其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)、水飽和程度、

50、受凍齡期、混凝土的強(qiáng)度等許多因素有關(guān)，其中最主要的是孔結(jié)構(gòu)。如果孔結(jié)構(gòu)不合理，開(kāi)口孔和連通孔多，水很容易進(jìn)入混凝土，在寒冷的氣候壞境下就易遭受凍害。（ 3）混凝土的碳化混凝土的碳化是指空氣中的二氧化碳在水存在的條件下，與水泥中的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水的過(guò)程。碳化過(guò)程是二氧化碳由表及里向混凝土內(nèi)部逐漸擴(kuò)散的過(guò)程。碳化使引起水泥石化學(xué)組成及組織結(jié)構(gòu)的變化，從而對(duì)混凝土的化學(xué)性能和物理性能有明顯的影響。 其主要危害是：由于碳化使混凝土堿度降低，減弱了其對(duì)鋼筋的防銹保護(hù)作用，使鋼筋易出現(xiàn)銹蝕；另外，碳化將顯著增加混凝土的收縮，使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土中出現(xiàn)微細(xì)裂縫，從而使混凝土的抗拉、抗

51、折強(qiáng)度降低。影響碳化速度的主要因素有：環(huán)境中二氧化碳的濃度、水泥的品種、水灰比、環(huán)境濕度等。二氧化碳濃度高，碳化速度快；當(dāng)壞境中的相對(duì)濕度在50%-75%之間時(shí)，碳化速度最快，當(dāng)相對(duì)濕度小于25%時(shí)碳化將停止；水灰比小的混凝土比較密實(shí)，二氧化碳和水不宜侵入，碳化速度就減慢；摻混合材的水泥堿度較低，碳化速度隨混合材料摻量的增多而加快。（ 4）混凝土的堿- 骨料反應(yīng)混凝土的堿-骨料反應(yīng)是由混凝土中的某些骨料與水泥和其他來(lái)源的堿（如外加劑中的堿）在水的長(zhǎng)期作用下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土體積膨脹開(kāi)裂，甚至造成破壞。這些能夠與堿起化學(xué)反應(yīng)的礦物稱(chēng)為堿活性礦物，含有堿活性礦物的骨料稱(chēng)為堿活性骨料。堿 -

52、 骨料反應(yīng)大致分為兩類(lèi)：堿 - 硅酸反應(yīng)和堿- 碳酸鹽反應(yīng)。堿 - 硅酸反應(yīng)是混凝土中的堿與骨料中的活性SiO2 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成堿的硅酸鹽凝膠，凝膠體積大于反應(yīng)前的SiO2的體積，凝膠吸水膨脹引起混凝土開(kāi)裂。堿-碳酸鹽反應(yīng)是混凝土中的堿與活性碳酸鹽骨料中所含的白云石晶體發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土膨脹開(kāi)裂?；炷翂A- 骨料反應(yīng)必須具備三個(gè)條件：一是混凝土中的骨料具有活性；二是混凝土中有一定的可溶性堿；三是受到水的作用。去除或避免這三個(gè)條件中的任何一個(gè)，都不易產(chǎn)生堿-骨料反應(yīng)。在實(shí)際工程中，為了抑制堿- 骨料反應(yīng)的危害，可采取以下方法：a 使用非活性骨料；b 使用低堿水泥；c 在混凝土中摻入火山灰質(zhì)

53、混合材；d 使用堿 -骨料反應(yīng)抑制劑；e 改善混凝土結(jié)構(gòu)排水、防水措施?；炷猎馐芨鞣N侵蝕作用的破壞雖各不相同，但提高混凝土耐久性的措施卻大全標(biāo)準(zhǔn)文案有很多共同之處。除原材料的選擇外，提高混凝土的密實(shí)度是改善其耐久性的一 個(gè)重要環(huán)節(jié)。一般提高混凝土耐久性的具體措施有以下六個(gè)方面：1）合理選擇水泥品種，根據(jù)混凝土工程的特點(diǎn)和所處的環(huán)境條件合理選用 水泥；2）選擇質(zhì)量好、級(jí)配合理的骨料和合理的砂率；3）控制水灰比以保證足夠的水泥用量，是保證混凝土密實(shí)度并提高混凝土 耐久性的關(guān)鍵。為了保證混凝土耐久性合格，普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程（JGJ 55）規(guī)定了混凝土的最大水灰比和最小水泥用量的限值；4）摻用

54、引氣劑或減水劑，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)。摻用引氣劑對(duì)提高抗?jié)B、 抗凍等性能有良好的作用，在某些情況下，還能節(jié)約水泥；5）改善混凝土的施工方法。在混凝土施工中，應(yīng)當(dāng)攪拌均勻、澆灌和振搗密實(shí)及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土的施工質(zhì)量；6）表面處理。在混凝土硬化后，對(duì)表面進(jìn)行涂刷或包裹一層防腐層，可 有效地提高其耐久性。混凝土的質(zhì)量控制是一項(xiàng)非常重要的工作。 在實(shí)際施工中，由于原材料和施 工條件以及實(shí)驗(yàn)條件等許多復(fù)雜因素的影響， 必然會(huì)造成混凝土質(zhì)量的波動(dòng)，因 此，在保證混凝土性能的同時(shí)，力求保持其質(zhì)量的穩(wěn)定性。3.混凝土的孔結(jié)構(gòu)3.1 孔的分類(lèi)混凝土是一種多相、多組分、不均勻、不連續(xù)、離散性較大的材料，也即它1896年，法國(guó)Feret最早提出是由固、液、氣三相組成的一種復(fù)合材料。早在 的混凝土強(qiáng)度公式為R = K2式中C , W A 一水泥、水、空氣的絕對(duì)體積;一抗壓強(qiáng)度;K 一常數(shù)由該公式可知，水與空氣的含量大時(shí)，則強(qiáng)度低。水與空氣的含量決定了孔 的含量?？梢?jiàn)， 對(duì)孔的認(rèn)識(shí)對(duì)于認(rèn)識(shí)混凝土材料具有重大的意義。在混凝土中，根據(jù)孔徑尺度將孔分為以下四種：孔徑大于103 nm； 孔徑為102 -103nm； 孔徑為10 -102nm