普通硅酸鹽水泥

水泥目錄基本要求3.1簡(jiǎn)介3.2硅酸鹽水泥3.3摻混合材料的硅酸鹽水泥基本要求內(nèi)容主要介紹水泥的分類、優(yōu)點(diǎn)及生產(chǎn)。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)和技術(shù)性質(zhì)、腐蝕與防護(hù)、特性和應(yīng)用。重點(diǎn)6種硅酸鹽水泥的定義硅酸鹽水泥的礦物組成水泥水化、凝結(jié)與硬化機(jī)理技術(shù)性質(zhì)及測(cè)試方法硅酸鹽水泥興起于19世紀(jì)。它已經(jīng)成為現(xiàn)在最為重要的一種建筑材料。它的化學(xué)成成分復(fù)雜，但主要的膠結(jié)成分是水化硅酸鈣。普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度高、能抗硫酸鹽腐蝕、水化熱，也可用于制備砂漿。為了建筑需要，水泥可做成白色、黑色或其他各種顏色。簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介水泥具有以下優(yōu)點(diǎn)，因此，在土木工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。多樣性低成本可塑性工藝簡(jiǎn)單耐久性與鋼筋粘結(jié)性好水硬性水泥的優(yōu)點(diǎn)Back水泥按用途可分為通用水泥、專用水泥和特性水泥。通用水泥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復(fù)合水泥簡(jiǎn)介專用水泥砌筑水泥油井水泥特性水泥快硬水泥膨脹水泥抗硫酸鹽水泥中熱水泥水泥按化學(xué)成分可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和硫酸鹽水泥。硅酸鹽水泥一般工程鋁酸鹽水泥硫酸鹽水泥快硬、早強(qiáng)。主要用于緊急搶修工程、早強(qiáng)工程、冬季施工、抗蝕、抗凍等工程。早強(qiáng)、膨脹。適用于搶修工程、錨固和地下工程等。

Back簡(jiǎn)介混合材料0-5%石膏熟料磨細(xì)硅酸鹽水泥P.ⅠP.Ⅱ混合材料6-15%石膏熟料磨細(xì)普通硅酸鹽水泥P.O?；郀t礦渣石膏熟料磨細(xì)礦渣硅酸鹽水泥P.S火山灰質(zhì)混合材料石膏熟料磨細(xì)火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P.P粉煤灰石膏熟料磨細(xì)粉煤灰硅酸鹽水泥P.F兩種以上混合材料石膏熟料磨細(xì)復(fù)合硅酸鹽水泥P.C

盡管水泥的品種很多，但是，工程中90%以上使用的是硅酸鹽水泥。所以，在學(xué)習(xí)這一章的內(nèi)容時(shí)，以硅酸鹽水泥的內(nèi)容為基礎(chǔ)，主要學(xué)習(xí)硅酸鹽水泥的組成、技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用等知識(shí)。在此基礎(chǔ)上，再學(xué)習(xí)其它摻混合材料的硅酸鹽水泥等內(nèi)容。Back簡(jiǎn)介硅酸鹽水泥的生產(chǎn)簡(jiǎn)述及其礦物組成硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)硅酸鹽水泥的腐蝕與防護(hù)硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用§3.2硅酸鹽水泥Back何為硅酸鹽水泥？凡由硅酸鹽水泥熟料、0～5%石灰或熟化高爐礦渣、適量石膏共同磨細(xì)制的水硬性膠凝材料。硅酸鹽水泥代號(hào)PⅠ、PⅡPⅠ表示不摻混合材料的硅酸鹽水泥PⅡ表示混合材料摻量不超過(guò)5%的硅酸鹽水泥ClinkerPortlandCementMixingmaterialsGypsumRawmaterialsBack硅酸鹽水泥的生產(chǎn)簡(jiǎn)述及其礦物組成圖3.2.1硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過(guò)程GrindingPⅡPⅠMixingmaterialsLimestoneClayIronorepowderBleedingGrinding1450℃RawmaterialClinkerGypsum硅酸鹽水泥的礦物組成及特性硅酸鹽水泥的主要礦物組成包括：硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣礦物組成的技術(shù)特性見(jiàn)表3.2.1凝結(jié)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)稠度及標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量凝結(jié)時(shí)間測(cè)定初凝時(shí)間終凝時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)稠度試錐下沉深度為28±2mm時(shí)的稠度標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量P(%)按一定的方法將水泥調(diào)制成具有標(biāo)準(zhǔn)稠度的凈漿所需的水量。P%=水量ml/水泥1g。標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量測(cè)試方法有不變(固定)水量法和調(diào)整水量法2種。初學(xué)者多用前者，有爭(zhēng)議時(shí)以后者為準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)稠度及標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量不變(固定)水量法初學(xué)者采用有爭(zhēng)議時(shí)多采用此法調(diào)整水量法不變(固定)水量法固定水量法采用以下方法配制標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿稱取500g水泥加入500×P%ml水采用標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀（圖3.2.5）測(cè)量P%不變(固定)水量法圖3.2.5標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀

通過(guò)水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥凈漿的凝結(jié)時(shí)間。測(cè)定方法圖3.2.6凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀

水泥凝結(jié)時(shí)間測(cè)定錄像凝結(jié)時(shí)間測(cè)定概念從水泥加水拌和起至標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿開(kāi)始失去可塑性所需的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)要求≮45min國(guó)產(chǎn)水泥一般為1-3h實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)以試針距底板4±1mm為準(zhǔn)。工程意義水泥的初凝時(shí)間不宜過(guò)早，以便施工時(shí)有充分的時(shí)間攪拌、運(yùn)輸、澆搗和砌筑等操作。初始凝結(jié)時(shí)間終凝時(shí)間概念從水泥加水拌和起至水泥凈漿完全失去可塑性并開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)要求≯390min國(guó)產(chǎn)水泥一般為5-6h實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)以試針下沉0.5mm為準(zhǔn)。工程意義終凝時(shí)間不宜過(guò)遲，以便施工完畢后更快硬化，達(dá)到一定的強(qiáng)度，以利于下一步施工工藝的進(jìn)行。Back定義

指水泥硬化過(guò)程中體積變化小且均勻的性能。體積安定性不良水泥硬化后產(chǎn)生不均勻的體積變化（裂紋后彎曲）。使建筑質(zhì)量下降，甚至引起嚴(yán)重的建筑事故。體積安定性不良的原因過(guò)量游離的CaO過(guò)量游離的MgO過(guò)量石膏硅酸鹽水泥的體積安定性Back水泥中的游離氧化鈣或氧化鎂都是過(guò)燒的它們的水速度慢，在水泥硬化后才開(kāi)始水化，使已經(jīng)硬化的水泥石膨脹開(kāi)裂。當(dāng)石膏摻量過(guò)多時(shí)，在水泥硬化后，它還能繼續(xù)與水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成高硫型水化硫鋁酸鈣，體積增大1.5倍，引起水泥石開(kāi)裂。此時(shí)，水化硫鋁酸鈣被稱為水泥桿菌。體積安定性不良的原因煮沸法-加速實(shí)驗(yàn)法測(cè)量體積安定性的兩種方法：餅法觀察水泥凈試餅在沸煮后的外形變化雷氏夾法測(cè)量水泥石餅沸煮后的膨脹值

體積穩(wěn)定性的測(cè)定水泥安定性的測(cè)定圖3.2.8煮沸法測(cè)定儀圖3.2.7體積安定性不良體積安定性的測(cè)定圖3.2.9雷氏夾法體積安定性測(cè)定儀限制上述測(cè)試方法僅能測(cè)出游離CaO是否過(guò)量。游離MgO和石膏不能通過(guò)加速實(shí)驗(yàn)的方法檢測(cè)所以它們必須在生產(chǎn)工藝中嚴(yán)格控制，避免過(guò)量。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

MgO≯5%、石膏SO3≯3.5%。體積安定性的測(cè)定BackC:S:W=1:3:0.5Standardspecimen40×40×160CompressivestrengthCuredunderthestandardconditionBendingstrengthtestC:S:W=1:3:0.5的比例混合，制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件（40×40×160mm），在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，測(cè)試抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。強(qiáng)度試驗(yàn)Back圖3.2.10強(qiáng)度測(cè)定儀bendingstrength

instrument圖3.2.10強(qiáng)度測(cè)定儀Compressivestrength

instrument實(shí)驗(yàn)錄像強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)3天和28天抗壓強(qiáng)度3天和28天抗折強(qiáng)度硅酸鹽水泥可分為6個(gè)等級(jí)：42.5，42.5R,52.5，52.5R,62.5,62.5R各齡期的強(qiáng)度不低于GB175-99表中的規(guī)定。按早期強(qiáng)度不同分為兩種類型，早強(qiáng)型(用R表示)和普通型。62.5R62.552.5R52.542.5R42.5StrengthGrade表3.2.4硅酸鹽水泥各齡期的強(qiáng)度要求

（GB175-99）

技術(shù)性質(zhì)分析

水泥在出廠和使用前必須檢驗(yàn)的技術(shù)指標(biāo)有四項(xiàng)：細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度和體積安定性。這四項(xiàng)指標(biāo)中，除強(qiáng)度外，其它任何一項(xiàng)指標(biāo)不合格，則水泥不能使用；反之，若僅強(qiáng)度一項(xiàng)指標(biāo)不合格，而其它三項(xiàng)指標(biāo)合格，則水泥可降等級(jí)使用。

IfonlythestrengthisunqualifiedCementofthelowergradeBack其他性質(zhì)密度:3.0-3.15g/cm3,通常3.1g/cm3堆積密度:1000-1600kg/m3堿含量以Na2O+0.658K2O計(jì)算值表示，以防止堿-骨料反應(yīng)的發(fā)生。低堿水泥含堿量≯0.6%，或由供需雙方商定。水化熱大部分的水化熱在水化反應(yīng)的初期釋放出來(lái)，它的數(shù)量決定于水泥的化學(xué)成分和細(xì)度、礦物摻合料以及酸的侵蝕。C3S，C3A越高，顆粒越細(xì)，水化熱越大，對(duì)冬季施工有利，但對(duì)大體積混凝土工程有害。Back硅酸鹽水泥的特點(diǎn)和應(yīng)用強(qiáng)度高

適用于高強(qiáng)混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土工程

硬化快

適用于要求凝結(jié)快、早強(qiáng)高的工程，冬季施工，預(yù)制、現(xiàn)澆等工程抗凍性好

適用于冬季施工及嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)凍融的工程

耐蝕性差

不適用與淡水及海水等腐蝕性介質(zhì)接觸的工程Back耐熱性差

不適用于有耐熱要求的混凝土工程水化熱大

不適用于大體積混凝土工程，但有利于低溫季節(jié)畜熱法施工

耐磨性好

適用于公路、地面工程抗碳化性好

對(duì)鋼筋的保護(hù)作用強(qiáng)，適合CO2

濃度高的環(huán)境硅酸鹽水泥的特點(diǎn)和應(yīng)用混合材料普通硅酸鹽水泥(P.O)礦渣硅酸鹽水泥(P.S)火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥(P.P)粉煤灰硅酸鹽水泥(P.F)復(fù)合硅酸鹽水泥(P.C)Back§3.3摻混合材料的硅酸鹽水泥混合材料定義分類活性混合材料概述二次水化活性原理非活性混合材料Back混合材料定義生產(chǎn)水泥時(shí)加入的人工或天然礦物材料改善水泥性能調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)降低成本在生產(chǎn)水泥時(shí)，為了改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)，降低成本，而加入的人工或天然的礦物材料。Back分類按性能分非活性混合材料(填充性混合材料)活性混合材料(水硬性混合材料)按性能分為兩類:活性混合材料(水硬性混合材料)非活性混合材料（填充性混合材料）Back活性混合材料磨細(xì)后加水不水化但摻加石灰后發(fā)生二次水化反應(yīng)生成水硬性膠凝產(chǎn)物火山灰活性概述BackSiO2+mH2O+xCa(OH)2xCaO·SiO2·nH2OAl2O3+aH2O+yCa(OH)2yCaO·Al2O3·bH2O活性混合材料消耗Ca(OH)2水硬性膠凝產(chǎn)物火山灰活性水化反應(yīng)硅酸鹽水泥中加入活性混合材料硅酸鹽水泥水化一次水化二次水化雖然活性混合材料不是水泥的組成材料.但水泥中用一定比例的活性混合材料代替可以改變各種水泥的性能活性混合材料二次水化反應(yīng)的特性

溫度敏感性

常溫反應(yīng)速度慢

高溫反應(yīng)速度快

消耗Ca(OH)2

改善孔隙構(gòu)造摻活性混合材料的作用提高產(chǎn)量降低成本改善水泥的性能

調(diào)整強(qiáng)度等級(jí)降低水化熱減少堿骨料反應(yīng)的發(fā)生擴(kuò)大應(yīng)用范圍充分利用工業(yè)廢渣保護(hù)環(huán)境常用活性混合材料?；郀t礦渣火山灰質(zhì)混合材料粉煤灰粉煤灰是一種發(fā)電廠燃料廢渣?；郀t礦渣是熔融的礦渣水淬而得到?；钚猿煞譃榛钚匝趸韬突钚匝趸X?；鹕交屹|(zhì)混合材料是火山噴發(fā)沉積物及其它具有類似活性的材料的統(tǒng)稱。分為含水硅酸質(zhì)（如硅藻土等）、鋁硅玻璃質(zhì)（如火山灰等）、粘土質(zhì)（燒粘土等）。Back非活性混合材料Back特點(diǎn)磨成細(xì)粉與石灰加水拌和后，不能或很少生成具有膠凝性質(zhì)的水化產(chǎn)物常用品種石英粘土慢冷礦渣普通硅酸鹽水泥

什么是普通硅酸鹽水泥技術(shù)性質(zhì)強(qiáng)度要求應(yīng)用Back什么是普通硅酸鹽水泥？

普通硅酸鹽水泥是一種水硬性膠凝材料摻加少量混合材料和適量的石膏混合材料的最大摻量不超過(guò)15%熟料混合材料石膏磨細(xì)水硬性膠凝材料P.OBack技術(shù)性質(zhì)特點(diǎn)與硅酸鹽水泥相近因?yàn)榛旌喜牧系膿搅可?，其礦物組成仍在硅酸鹽水泥的范圍之內(nèi)不同點(diǎn)細(xì)度采用篩余量表示測(cè)量通過(guò)0.08mm的方孔篩的篩余量≯10%強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度應(yīng)符合表3.3.1的要求共有六個(gè)強(qiáng)度等級(jí):32.5,32.5R,42.5R,42.5,52.5,52.5R最終凝結(jié)時(shí)間不超過(guò)10h強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度

(MPa)抗折強(qiáng)度（MPa）3天28天3天28天32.532.5R42.542.5R52.552.5R11.016.016.021.022.026.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.05.05.55.56.56.57.07.0表3.3.1普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度要求普通硅酸鹽水泥的應(yīng)用是通用的水泥主要品種，廣泛應(yīng)用于各種混凝土和鋼筋混凝土工程。應(yīng)用范圍與硅酸鹽水泥相同。Back凡有硅酸鹽水泥熟料、粒化高爐礦渣和適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為礦渣水泥。

?；V渣摻量為20～70%。水硬性膠凝材料熟料?；郀t礦渣石膏磨細(xì)P.S什么是礦渣硅酸鹽水泥？Back技術(shù)性質(zhì)技術(shù)性質(zhì):分為6個(gè)強(qiáng)度等級(jí):32.5,32.5R,42.5,42.5R,52.5,52.5R（表3.3.2）其它技術(shù)性質(zhì)與普通水泥相同強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度（MPa）3天28天3天28天32.532.5R42.542.5R52.552.5R10.015.015.019.021.023.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.04.55.55.56.56.57.07.0表3.3.2

P.S、P.P、P.F的強(qiáng)度要求P.S的特點(diǎn)與應(yīng)用性能與硅酸鹽水泥和普通水泥有以下區(qū)別原因：水泥中混合材料摻量多，熟料成分少，故其性能與硅酸鹽水泥有一定的差別。①早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高礦渣水泥的水化分兩步:水泥熟料的水化;二次水化二次水化早期速度慢，生成的水化產(chǎn)物少，因而強(qiáng)度低后期二次水化速度增長(zhǎng)，生成產(chǎn)物數(shù)量增加，強(qiáng)度也隨之提高。礦渣水泥適用于中期養(yǎng)護(hù)的預(yù)制構(gòu)件以及承重遲緩的工程,不適用于早強(qiáng)要求高的工程。與硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥相比P.S的特點(diǎn)與應(yīng)用②抗蝕性強(qiáng)，抗碳化能力差。因?yàn)闅溲趸}含量低適用于水工或海港混凝土工程不適用于CO2濃度高的工業(yè)廠房（如鑄造翻砂車間）③水化熱低。適用大體積混凝土工程④溫度敏感性大適合高溫養(yǎng)護(hù)⑤抗凍性差：早期強(qiáng)度低，且火山灰需水量大。⑥耐熱性好適用于有耐熱要求的混凝土工程。⑦干縮大，抗?jié)B性差。由于混合材料摻量大，而且高爐礦渣有尖銳棱角，拌和用水量大，保水性差，易產(chǎn)生泌水通道。說(shuō)明：⑥⑦為P.S特性，其它為PS、PP、PF水泥共性P.S的特點(diǎn)與應(yīng)用Back凡有硅酸鹽水泥熟料、火山灰質(zhì)混合材料和適量石膏其同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。其中混合材料的摻量為20～50%。火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥水硬性膠凝材料熟料火山灰質(zhì)混合材料石膏磨細(xì)P.PBack特點(diǎn)與應(yīng)用早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高耐腐蝕性強(qiáng)，抗碳化性差抗凍性差水化熱低溫度敏感性大與