硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)

硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)第1頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一生產(chǎn)工藝流程(簡稱為“兩磨一燒”)一

硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及礦物組成石灰石粘土鐵礦石生料磨熟料磨燒成設(shè)備水泥產(chǎn)品第2頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一硅酸三鈣(C3S)硅酸二鈣(C2S)鋁酸三鈣(C3A)鐵鋁酸四鈣(C4AF)主要礦物組成一硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及礦物組成第3頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一一硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及礦物組成水泥熟料單礦物水化時特征

名稱硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣凝結(jié)硬化速度28d水化放熱量強度快多高慢少早期低，后期高最快最多低快中低第4頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一二硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化水化反應(yīng)一、硅酸三鈣1.C3S的水化反應(yīng)3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+（3-x）Ca(OH)2即:C3S+nH=C-S-H+（3-x)CH式中x——表示鈣硅比（C/S）n——表示結(jié)合水量第5頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一硬化后的水泥石是由膠體粒子、晶體粒子、凝膠孔、毛細孔及未水化的水泥顆粒所組成。其結(jié)構(gòu)如圖所示。

二硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化A－－未水化水泥顆粒B－－膠體粒子C－－晶體粒子D－－毛細孔（毛細孔水）E－－凝膠孔第6頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一影響水泥凝結(jié)硬化的因素①水泥的熟料礦物組成及細度水泥熟料中各種礦物的凝結(jié)硬化特點不同，當水泥中個礦物的相對含量不同時，水泥的凝結(jié)硬化特點就不同。

水泥磨得愈細，水泥顆粒平均粒徑小，比表面積大，水化時與水的接觸面大，水化速度快，凝結(jié)硬化快，早期強度就高。第7頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一影響水泥凝結(jié)硬化的因素②水泥漿的水灰比水泥漿的水灰比是指水泥漿中水與水泥的質(zhì)量之比。當水泥漿中加水較多時，水灰比較大，此時水泥的初期水化反應(yīng)得以充分進行；但是水泥顆粒間原來被水隔開的距離較遠，顆粒間相互連接形成骨架結(jié)構(gòu)所需的凝結(jié)時間長，所以水泥漿凝結(jié)較慢,且空隙多，降低水泥石的強度。第8頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一影響水泥凝結(jié)硬化的因素③石膏的摻量硅酸鹽水泥中加入適量的石膏會起到良好的緩凝效果，且由于鈣礬石的生成，還能提高水泥石的強度。但是石膏摻量過多時，可能危害水泥石的安定性。（一般摻量在2.0%-5.0%左右）第9頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一影響水泥凝結(jié)硬化的因素④環(huán)境溫度和濕度水泥水化反應(yīng)的速度與環(huán)境的溫度有關(guān)，只有處于適當溫度下，水泥的水化、凝結(jié)和硬化才能進行。通常，溫度較高時，水泥的水化、凝結(jié)和硬化速度就較快。當環(huán)境溫度低于0℃時水泥水化趨于停止，就難以凝結(jié)硬化。

水泥水化是水泥與水之間的反應(yīng)，必須在水泥顆粒表面保持有足夠的水分，水泥的水化、凝結(jié)硬化才能充分進行。保持水泥漿溫度和濕度的措施，稱水泥的養(yǎng)護。第10頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一影響水泥凝結(jié)硬化的因素⑤齡期水泥漿隨著時間的延長水化物增多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)就逐漸致密，一般來說，強度不斷增長。第11頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一三、硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)體積安定性細度凝結(jié)時間水化熱標準稠度用水量強度與強度等級第12頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一比表面積硅酸鹽水泥的細度用比表面積表示按照GB175-2007的規(guī)定硅酸鹽水泥的比表面積>300m2/kg比表面積可采用比表面積儀測定（右圖）用比表面積測定儀測試顆粒粒徑分布情況。測量一定量空氣通過水泥石時，流速變化.比表面積測定儀（一）硅酸鹽水泥的細度第13頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一（一）硅酸鹽水泥的細度定義細度－－指水泥顆粒的粗細程度。同時規(guī)定凡細度不符合規(guī)定者為不合格品。討論與分析缺點:水泥越細優(yōu)點：

？硅酸鹽水泥的比表面積應(yīng)大于300m2/kg。GB規(guī)定

與水發(fā)生水化反應(yīng)的速度越快，水泥石的早期強度越高?？偙砻娣e越大，硬化收縮越大；易受潮而降低活性；成本越高。返回第14頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一（二）硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間定義討論與分析GB規(guī)定試驗方法第15頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一定義水泥的凝結(jié)時間分初凝時間和終凝時間。水泥全部加入水中開始失去可塑性完全失去可塑性初凝終凝（二）硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間第16頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一水泥的初凝和終凝時間對工程有重要意義。例如：混凝土的施工。討論與分析結(jié)論1：水泥的初凝時間不能過短，否則在施工前即已失去流動性和可塑性而無法施工。結(jié)論2：水泥的終凝時間不能過長，否則將延長施工進度和模板周轉(zhuǎn)期。（二）硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間第17頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一請觀看凝結(jié)時間試驗動畫試驗方法結(jié)論1：水泥的初凝時間不能過短，否則在施工前即已失去流動性和可塑性而無法施工。初凝時間不得早于45min結(jié)論2：水泥的終凝時間不能過長，否則將延長施工進度和模板周轉(zhuǎn)期。終凝時間不得遲于6.5h。同時規(guī)定:初凝時間不符合規(guī)定者為廢品，終凝時間不符合規(guī)定者為不合格品。GB規(guī)定（二）硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間第18頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一（三）硅酸鹽水泥的標準稠度用水量討論與分析定義試驗方法第19頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一定義不同的水泥品種，標準稠度用水量各不相同，一般在24%～33%之間。例：A水泥的標準稠度用水量為27%，B水泥的標準稠度用水量為30%。（三）硅酸鹽水泥的標準稠度用水量第20頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一(四)硅酸鹽水泥的體積安定性定義討論與分析GB規(guī)定試驗方法第21頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一定義水泥的體積安定性－－指水泥硬化后體積變化是否均勻的性質(zhì)。水泥硬化后體積發(fā)生不均勻膨脹，導(dǎo)致水泥石開裂、翹曲等現(xiàn)象。否則，為良好。不良：良好：注意：安定性不良的水泥為廢品水泥，嚴禁在工程中使用。(四)硅酸鹽水泥的體積安定性第22頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一討論與分析引起安定性不良的原因有哪些熟料中含有過多的游離MgO;熟料中含有過多的游離CaO;石膏摻量過多。用沸煮法檢驗必須合格；熟料中MgO含量≯5%；熟料中SO3含量≯3.5%；(四)硅酸鹽水泥的體積安定性使過燒石灰充分熟化GB規(guī)定第23頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一GB規(guī)定(五)硅酸鹽水泥的強度等級第24頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一GB規(guī)定強度是水泥力學性質(zhì)的一項重要指標，是確定水泥強度等級的依據(jù)。硅酸鹽水泥各等級、各齡期的強度值(GB175—2007)品種強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d硅酸鹽水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0(五)硅酸鹽水泥的強度等級第25頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一（六）硅酸鹽水泥的水化熱定義水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)所放出的熱量稱為水化熱。對工程的影響

高水化熱的水泥在大體積混凝土工程中是非常不利的，在大體積混凝土中應(yīng)選擇低熱水泥。在混凝土冬期施工時，水化熱有利于水泥的凝結(jié)、硬化和防止混凝土受凍。第26頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一擋墻開裂與水泥的選用【概況】某大體積的混凝土工程，澆注兩周后拆模，發(fā)現(xiàn)擋墻有多道貫穿型的縱向裂縫。該工程使用某立窯水泥廠生產(chǎn)的42.5Ⅱ型硅酸鹽水泥?！驹蚍治觥坑捎谠摴こ趟褂玫乃郈3A和C3S含量高，導(dǎo)致該水泥的水化熱高。在澆注混凝土后，混凝土的內(nèi)外溫差高，造成混凝土貫穿型的縱向裂縫?！痉乐未胧渴紫龋瑢Υ篌w積的混凝土工程宜選用低水化熱，即C3A和C3S的含量較低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需適當控制。再次，大體積混凝土工程施工時應(yīng)采取相應(yīng)的措施，如外部保溫、內(nèi)部降溫等。第27頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一水泥石在正常使用條件下，具有較好的耐久性，但在某些腐蝕性介質(zhì)作用下，水泥石的結(jié)構(gòu)逐漸遭到破壞，強度下降以致全部潰裂，這種現(xiàn)象叫水泥石的腐蝕。四水泥石的腐蝕和防止簡介腐蝕類型腐蝕原因防止措施第28頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一簡介水泥石硬化后，在正常的使用條件下，即在潮濕環(huán)境中或水中，仍可以逐漸硬化并不斷增長期強度。水泥石的腐蝕在一些腐蝕性介質(zhì)中，水泥石的結(jié)構(gòu)會遭到破壞，強度和耐久性降低，甚至完全破壞的現(xiàn)象。腐蝕類型軟水侵蝕，硫酸鹽腐蝕，鎂鹽腐蝕，碳酸鹽的腐蝕，酸的腐蝕，堿的腐蝕Back四水泥石的腐蝕和防止第29頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一軟水侵蝕特點介質(zhì)—軟水（含HCO3－少的水，如雨水、雪水和蒸餾水）；氫氧化鈣溶解于水中引起的腐蝕。

過程當水泥石與軟水接觸時，最先溶出的成分是氫氧化鈣。當水泥使處于流水或是有壓力的水中時，氫氧化鈣不斷溶解流失，水泥石的密實度下降，強度和耐久性也降低；而且，由于氫氧化鈣濃度的下降，還引起了水泥石中的其它水化產(chǎn)物的分解。四水泥石的腐蝕和防止第30頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一在硬水中會發(fā)生如下反應(yīng)生成的氫氧化鈣幾乎不溶于水，堆積在水泥石的空隙中，形成密實的保護層預(yù)防措施將與軟水接觸的混凝土，事先在空氣中碳化－人工碳化Ca(OH)2+Ca(HCO3)2CaCO3+H2O軟水侵蝕四水泥石的腐蝕和防止第31頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一人工碳化將與軟水接觸的混凝土，事先在空氣中碳化Ca(OH)2+Ca(HCO3)2

CaCO3+H2O生成的氫氧化鈣幾乎不溶于水，堆積在水泥石的空隙中，形成密實的保護層四水泥石的腐蝕和防止軟水侵蝕第32頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一硫酸鹽腐蝕特點以硫酸鹽為介質(zhì)的海水、地下水等硫酸鹽與水泥石中的成分反應(yīng)生成膨脹性晶體，使水泥石破壞腐蝕過程舉例：結(jié)晶膨脹四水泥石的腐蝕和防止第33頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一Fig.1-Deleteriousexpansionduetosulfatecomponentsingroutsetwithinconcrete硫酸鹽侵蝕后水泥石局部膨脹開裂Sulfate-attack硫酸鹽侵蝕MicrographofconcreteinWharf105showingsecondaryettringiteinthepaste–aggregateinterface.硫酸鹽侵蝕后產(chǎn)生的三硫型水化硫鋁酸鈣針狀晶體，電鏡照片第34頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一

MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2MgSO4+Ca(OH)2+H2O=Mg(OH)2+CaSO4·2H2O

結(jié)晶膨脹易溶于水鎂鹽腐蝕

特點以鎂鹽為介質(zhì)的海水、地下水等鎂鹽與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水或松軟無膠凝作用的產(chǎn)物，破壞水泥石腐蝕過程舉例：四水泥石的腐蝕和防止第35頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一碳酸鹽腐蝕

Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2OCaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2易溶于水特點以碳酸鹽為介質(zhì)的海水、地下水等碳酸鹽與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水的產(chǎn)物，破壞水泥石腐蝕過程舉例：四水泥石的腐蝕和防止第36頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一堿的腐蝕易溶于水干燥空氣結(jié)晶膨脹特點堿與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水、結(jié)晶膨脹的產(chǎn)物，破壞水泥石Back四水泥石的腐蝕和防止第37頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一防止措施：侵蝕的防止根據(jù)水泥石侵蝕的原因及侵蝕的類型，工程中可采取下列防止侵蝕的措施。（1）根據(jù)環(huán)境介質(zhì)的侵蝕特性，合理選擇水泥品種。如摻混合材料的硅酸鹽水泥具有較強的抗溶出性侵蝕能力，抗硫酸鹽硅酸鹽水泥抵抗硫酸鹽侵蝕的能力較強。（2）提高水泥石的密實度。通過合理的材料配比設(shè)計，提高施工質(zhì)量，均可以獲得均勻密實的水泥石結(jié)構(gòu)，避免或減緩水泥石的侵蝕。（3）設(shè)置保護層。必要時可在建筑物表面設(shè)置保護層，隔絕侵蝕性介質(zhì)，保護原有建筑結(jié)構(gòu)，使之不遭受侵蝕。如設(shè)置瀝青防水層、不透水的水泥噴漿層及塑料薄膜防水層等，均能起到保護作用。第38頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)摻混合材料的硅酸鹽水泥凡在硅酸鹽水泥熟料中，摻入一定量的混合材料和適量石膏共同磨細制成的水硬性膠凝材料，均屬摻混合材料的硅酸鹽水泥?；旌喜牧鲜侵冈诜勰ニ鄷r與熟料、石膏一起加入磨內(nèi)用以改善水泥性能、調(diào)節(jié)水泥標號、提高水泥產(chǎn)量的礦物質(zhì)材料。第39頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一混合材料——指在生產(chǎn)水泥時，常摻入的天然或人工的礦物材料。按照其參與水化的程度，分為活性混合材料和非活性混合材料。（一）活性混合材料?；郀t礦渣火山灰質(zhì)混合材料粉煤灰硅酸鹽水泥熟料的水化反應(yīng)稱為一次水化反應(yīng)。含有活性氧化硅和活性氧化鋁二次水化反應(yīng)一混合材料第40頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一活性混合材料一混合材料第41頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一一混合材料第42頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一定義：GB175-2007規(guī)定，由硅酸鹽水泥熟料，6%-20%混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料。代號P.O在應(yīng)用范圍方面，普通水泥與硅酸鹽水泥基本相同，甚至在一些不能用硅酸鹽水泥的地方也可采用普通水泥，使得普通水泥成為建筑待業(yè)應(yīng)用面最廣、使用量最大的水泥品種。二普通硅酸鹽水泥第43頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一強度等級

抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d42.51642.53.56.542.5R2142.54.06.552.52252.54.07.052.5R2652.55.07.0普通硅酸鹽水泥的強度要求(GB175—2007)

第44頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及復(fù)合硅酸鹽水泥的強度要求(GB175—2007)第45頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一四種水泥的共同性質(zhì)凝結(jié)硬化慢，早期強度低，后期強度發(fā)展較快抗軟水、抗腐蝕能力強水化熱低、放熱速度慢抗碳化能力差抗凍性差、耐磨性差濕熱敏感性強，適合蒸汽養(yǎng)護第46頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一四種水泥各自的特性礦渣水泥耐熱性強、干縮性較大、保水性差火山灰水泥保水性發(fā)、抗?jié)B性好、硬化干縮性顯著粉煤灰水泥干縮性小、抗裂性好復(fù)合硅酸鹽水泥特性取決于所摻混合材料的種類、摻量及相對比例。其使用應(yīng)參照其他摻混合材料水泥的適用范圍按工程實踐經(jīng)驗選用。第47頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一名稱代號水泥熟料摻加混合料品種及摻量適量石膏摻少量混合料水泥硅酸鹽水泥P.Ⅰ水泥熟料未摻加混合料適量石膏P.Ⅱ水泥熟料摻加混合料0~5%適量石膏普通硅酸鹽水泥P.O水泥熟料摻加混合料6%~20%適量石膏摻大量混合料水泥礦渣硅酸鹽水泥P.S水泥熟料摻粒化高爐礦渣20%~70%適量石膏粉煤灰硅酸鹽水泥P.F水泥熟料摻粉煤灰20%~40%適量石膏火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P.P水泥熟料摻火山灰質(zhì)混合料20%~40%適量石膏復(fù)合硅酸鹽水泥P.C水泥熟料摻兩種或兩種以上混合料，20%~50%適量石膏通用硅酸鹽水泥的組成與代號四通用硅酸鹽水泥技術(shù)要求比較第48頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一四通用硅酸鹽水泥技術(shù)要求比較品種三氧化硫氧化鎂氯離子硅酸鹽水泥≤3.5≤5.0≤0.06普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥（A）≤4.0≤6.0礦渣硅酸鹽水泥（B）-火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥≤3.5

≤6.0粉煤灰硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥1.化學指標第49頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一品種凝結(jié)時間強度等級細度（選擇性指標）安定性硅酸鹽水泥初凝不小于45min，終凝不大于6.5h42.542.5R52.552.5R62.562.5R以比表面積表示，不小于300m2/kg沸煮法合格普通硅酸鹽水泥初凝不小于45min，終凝不大于10h42.542.5R52.552.5R礦渣硅酸鹽水泥32.532.5R42.542.5R52.552.5R以篩余表示，80μm方孔篩篩余不大于10%或45μm方孔篩篩余不大于30%?；鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥2.物理指標四通用硅酸鹽水泥技術(shù)要求比較第50頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一四通用硅酸鹽水泥技術(shù)性能比較水泥品種硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥技術(shù)性能1.早期、后期強度高2.水化熱高3.耐腐蝕性差4.抗碳化性好5.抗凍性好6.耐磨性好7.耐熱性差1.早期強度稍低，后期強度高2.水化熱略低3.耐腐蝕性稍差4.抗碳化性好5.抗凍性好6.耐磨性較好7.抗?jié)B性好1.早期強度低，后期強度發(fā)展快2.水化熱低3.耐腐蝕性好4.抗碳化性較差5.抗凍性較差6.耐磨性差7.對溫度敏感，適合蒸汽養(yǎng)護第51頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一四通用硅酸鹽水泥技術(shù)性能比較水泥品種礦渣硅酸鹽水泥火山灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥技術(shù)性能1．泌水性大、抗?jié)B性差2．干縮大3．耐熱性較好1．保水性好、抗?jié)B性好2．干縮大1．保水性差，易泌水2．干縮小、抗裂性好干縮較大第52頁，共62頁，2023年，2月20日，星期一五通用硅酸鹽水泥的選用混凝土工程特點及所處環(huán)境條件優(yōu)先選用可以選用不宜選用普通混凝土在一般氣侯環(huán)境中的混凝土普通水泥礦渣、火山灰、粉煤灰、復(fù)合水泥在干燥環(huán)境中的混凝土普通水泥礦渣水泥火山灰、粉煤灰水泥在高濕度環(huán)境中或長期處于水中的混凝土礦渣、火山灰、粉煤灰、復(fù)合水泥普通水泥厚大體積混凝土礦渣、火山灰、粉煤灰、復(fù)合水泥普通水泥硅酸鹽水泥有特殊要求的混凝土要求快硬、高強(大于C40)的混凝土硅酸鹽水泥普通水泥礦渣、火山灰、粉煤灰、復(fù)合水泥嚴寒地區(qū)的露天混凝土，寒冷地區(qū)處于水位升降范圍內(nèi)的混凝土普通水泥礦渣水泥(強度等級大于32.5)火山灰、粉煤灰水泥嚴寒地區(qū)處于水位升降范圍內(nèi)的混凝土普通水泥(強度等級大于42.5)礦渣、火山灰、粉煤灰、復(fù)合水泥有抗?jié)B要求的混凝土普通水泥、火山灰水泥礦渣水泥有耐磨性要求的混凝土硅酸鹽、普通水泥礦渣水泥(強度等級大于32.5)火山灰、粉煤灰水泥受侵蝕性介質(zhì)作用的