211硅酸鹽水泥水泥的定義和分類49課件講解

2.2水泥

水泥的定義和分類水泥是一種細(xì)磨成粉末狀，加入適量水后成為可塑性的漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂、石等材料牢固地膠結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體的水硬性膠凝材料。2.1.1硅酸鹽水泥水泥按性能和用途的分類水泥品種性能與用途主要品種通用水泥指一般土木工程通常采用的水泥。此類水泥的長(zhǎng)量大，適用范圍廣硅酸鹽水泥、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)合硅酸鹽水泥等六大硅酸鹽系水泥

專用水泥具有專門用途的水泥道路水泥、砌筑水泥和油井水泥等特性水泥某種性能比較突出的水泥快硬硅酸鹽水泥、白色硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥和膨脹水泥按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175—2007《水泥的命名、定義和術(shù)語(yǔ)》規(guī)定，按水泥的性能及用途可分為三大類，2.2水泥

2.2水泥

1.硅酸鹽水泥（P.I和P.II）2.普通硅酸鹽水泥（P.O）3.礦渣硅酸鹽水泥（P.S）4.火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（P.P）5.粉煤灰硅酸鹽水泥（P.F）6.復(fù)合硅酸鹽水泥（P.C）1.鋁酸鹽水泥（CA）2.白色硅酸鹽水泥及彩色硅酸鹽水泥3.中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥4.道路硅酸鹽水泥5.砌筑水泥6.明礬石膨脹水泥7.油井水泥8.核電站專用水泥通用水泥特性水泥水泥的分類我國(guó)水泥工業(yè)現(xiàn)狀

近年來(lái)我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展很快，無(wú)論是品種、產(chǎn)量、質(zhì)量都有很大的突破，尤其是產(chǎn)量居世界前列。但同時(shí)也存在著嚴(yán)重的不足，主要表現(xiàn)為：能耗大、污染嚴(yán)重。我們來(lái)看一組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：

如何降低水泥能耗、減少污染物的排放量，將是今后應(yīng)該研究的主要內(nèi)容，綠色產(chǎn)業(yè)化是水泥工業(yè)的發(fā)展方向。2.2水泥

硅酸鹽水泥的原料及生產(chǎn)工藝：生產(chǎn)原料

主要是石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料兩類。石灰質(zhì)原料：如石灰石、白堊等，主要提供CaO粘土質(zhì)原料：如粘土、粘土質(zhì)頁(yè)巖等，主要提供SiO2、

Al2O3、Fe2O3

有時(shí)兩種原料化學(xué)組成不能滿足要求，還要加入少量校正原料(如鐵礦粉等)調(diào)整。2.2水泥

圖4-1硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝流程硅酸鹽水泥的生產(chǎn)有三大主要環(huán)節(jié)，即生料制備、熟料燒成和水泥制成。生產(chǎn)工藝水泥廠廠區(qū)平面圖水泥生產(chǎn)工藝流程礦山開(kāi)采系統(tǒng)原料破碎系統(tǒng)原料均化與儲(chǔ)存系統(tǒng)原料配料系統(tǒng)原料粉磨與廢氣處理系統(tǒng)生料均化與入窯系統(tǒng)熟料燒成與余熱發(fā)電系統(tǒng)熟料入庫(kù)及散裝水泥熟料及粉磨系統(tǒng)水泥儲(chǔ)存及發(fā)運(yùn)系統(tǒng)發(fā)運(yùn)系統(tǒng)硅酸鹽水泥熟料的組成2.2水泥

生料SiO2CaO化合反應(yīng)800～1450℃800℃左右分解反應(yīng)Al2O3Fe2O32CaO·SiO23CaO·SiO23CaO·Al2O34CaO·Al2O3·Fe2O3水泥熟料主要礦物組成及其特性

礦物名稱項(xiàng)目硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣化學(xué)式3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O34CaO·Al2O3·Fe2O3簡(jiǎn)寫C3SC2SCC4AF質(zhì)量含量(%)36～6015～377～1510～18凝結(jié)硬化速度快慢最快快水化時(shí)放熱量多少最多中強(qiáng)度高低最大大小小發(fā)展快慢最快較快抗化學(xué)侵蝕性較小最大小大干燥收縮中中大小2.2水泥

2.2水泥

2.水泥熟料礦物的水化、凝結(jié)與硬化水泥與水拌合均勻后，顆粒表面的熟料礦物開(kāi)始溶解并與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的水化產(chǎn)物，放出一定的熱量，固體體積逐漸增加。硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化2.2水泥

凝結(jié)硅酸鹽水泥加水拌合后，最初形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠失去塑性，這一過(guò)程稱為初凝；由初凝到終凝的過(guò)程為凝結(jié).硬化之后水泥漿體開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度，并逐漸發(fā)展成為堅(jiān)硬的水泥石，這一過(guò)程稱為“硬化”。2.2水泥

細(xì)度水膠比環(huán)境濕度、溫度齡期影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的主要因素熟料的礦物組成石膏2.2水泥

密度與堆積密細(xì)度(選擇性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量凝結(jié)時(shí)間體積安定性強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)水化熱3.硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求2.2水泥

化學(xué)性質(zhì)氧化鎂含量三氧化硫含量燒失量不溶物品種代號(hào)不溶物燒失量三氧化硫氧化鎂氯離子硅酸鹽水泥P·I≤0.75≤3.0≤3.5≤≤P·Ⅱ≤1.50≤3.5普通硅酸鹽水泥P·O-≤5.0礦渣硅酸鹽水泥P·S·A--≤4.0≤6.0bP·S·B---火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P·P--≤3.5≤6.0b粉煤灰硅酸鹽水泥P·F--復(fù)合硅酸鹽水泥P·C--a如果水泥壓蒸試驗(yàn)合格，則水泥中氧化鎂的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）允許放寬至6.0%。b如果水泥中氧化鎂的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）大于6.0%時(shí)，需進(jìn)行水泥壓蒸安定性試驗(yàn)并合格。c當(dāng)有更低要求時(shí)，該指標(biāo)由買賣雙方協(xié)商確定。硅酸鹽水泥的技術(shù)性能要求見(jiàn)《通用硅酸鹽水泥》(GB175—2007)2.2水泥

細(xì)度

細(xì)度指水泥顆粒的粗細(xì)程度。一般情況下，水泥顆粒越細(xì)，其總表面積越大，與水反應(yīng)時(shí)接觸的面積也越大，水化反應(yīng)速度就越快，所以相同礦物組成的水泥，細(xì)度越大，凝結(jié)硬化速度越快，早期強(qiáng)度越高。一般認(rèn)為，水泥顆粒粒徑小于45μm時(shí)才具有較大的活性。但水泥顆粒太細(xì)，使混凝土發(fā)生裂縫的可能性增加，此外，水泥顆粒細(xì)度提高會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。水泥細(xì)度可用下列方法表示：

①篩析法以80μm方孔篩上的篩余量百分率表示。篩析法分負(fù)壓篩法和水篩法兩種，以負(fù)壓篩法為準(zhǔn)。

水泥試樣篩余百分率按下式計(jì)算

式中：F

—水泥試樣篩余百分率，%；

ms—水泥試樣在80μm篩上篩余質(zhì)量，g；

m—水泥試樣的質(zhì)量，g。

2.2水泥

2.2水泥

②比表面積法以每千克水泥所具有的總表面積（m2）表示。比表面積采用勃氏法測(cè)定。我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)規(guī)定：硅酸鹽水泥的細(xì)度比表面積大于300㎡/㎏，其余四品種水泥在80μm方孔篩上篩余量不大于10%。2.2水泥

標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量在測(cè)定水泥的凝結(jié)時(shí)間和安定性時(shí)，為使其測(cè)定結(jié)果具有可比性，必須采用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿進(jìn)行測(cè)定?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T1346-2001)規(guī)定，以標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀的試桿沉入凈漿距底板的距離為6mm±1mm時(shí)的水泥漿的稠度作為標(biāo)準(zhǔn)稠度。水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)所需拌和水量稱為標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。2.2水泥

水泥凈漿攪拌機(jī)標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀不同的水泥品種，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量各不相同，一般在21%～33%之間。2.2水泥

凝結(jié)時(shí)間

水泥從加水時(shí)至水泥漿失去可塑性所需的時(shí)間。凝結(jié)時(shí)間分初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。初凝時(shí)間：從水泥加水至水泥漿開(kāi)始失去可塑性所經(jīng)歷的時(shí)間；終凝時(shí)間：從水泥加水至水泥漿完全失去可塑性所經(jīng)歷的時(shí)間。水泥全部加入水中開(kāi)始失去可塑性完全失去可塑性初凝時(shí)間終凝時(shí)間凝結(jié)時(shí)間以試針沉入水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿至一定深度所需時(shí)間表示。2.2水泥

標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀初凝試針終凝試針當(dāng)初凝試針沉至距底板4mm±1mm時(shí)，為水泥達(dá)到初凝狀態(tài)終凝試針（終凝針上裝有一個(gè)環(huán)形附件），當(dāng)試針沉入試體0.5mm時(shí)，即環(huán)形附件開(kāi)始不能在試體上留下痕跡時(shí)，為水泥達(dá)到終凝狀態(tài)，由水泥加水時(shí)至達(dá)到終凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間作為水泥的終凝時(shí)間。

2.2水泥

水泥的初凝時(shí)間不宜過(guò)短，終凝時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。水泥的初凝時(shí)間太短，則在施工前即已失去流動(dòng)性和可塑性而無(wú)法施工；水泥的終凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則將延長(zhǎng)施工進(jìn)度和模板周轉(zhuǎn)期。我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)(GB175-2007)規(guī)定，硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于6.5h。2.2水泥

水泥的體積安定性

水泥在凝結(jié)硬化過(guò)程中體積變化的均勻程度。引起水泥體積安定性不良的原因是：①水泥中含有過(guò)多的游離CaO和MgO。熟料中所含游離CaO或MgO都是過(guò)燒的，結(jié)構(gòu)致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已經(jīng)硬化后才進(jìn)行熟化，生成六方板狀的Ca(OH)2晶體，這時(shí)體積膨脹97%以上，從而導(dǎo)致不均勻體積膨脹，使水泥石開(kāi)裂。

②石膏摻量過(guò)多。當(dāng)石膏摻量過(guò)多時(shí)，在水泥硬化后，殘余石膏與水化鋁酸鈣繼續(xù)反應(yīng)生成鈣礬石，體積增大約1.5倍，從而導(dǎo)致水泥石開(kāi)裂。2.2水泥

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB175-1999)規(guī)定，硅酸鹽水泥的體積安定性用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。沸煮法分雷氏法（標(biāo)準(zhǔn)法）和試餅法（代用法）兩種。

①雷氏法是將標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿按規(guī)定方法裝入雷氏夾的環(huán)形試模中，濕養(yǎng)24h后測(cè)定指針尖端距離。雷氏夾雷氏夾膨脹測(cè)定儀檢測(cè)方法：2.2水泥

待試件冷卻后再測(cè)定指針尖端的距離，若沸煮前后指針尖端增加的距離不超過(guò)5.0mm，則認(rèn)為水泥的體積安定性合格。

②試餅法是用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿按規(guī)定方法制成規(guī)定的試餅，經(jīng)養(yǎng)護(hù)、沸煮后，觀察餅的外形變化，如目測(cè)試餅無(wú)裂紋，用鋼直尺檢查無(wú)彎曲，則認(rèn)為安定性合格，反之為不合格。

雷氏法為標(biāo)準(zhǔn)法，試餅法是代用法，有矛盾時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)法為準(zhǔn)。2.2水泥

強(qiáng)度水泥技術(shù)要求中最基本的指標(biāo)，它直接反映了水泥的質(zhì)量水平和使用價(jià)值。水泥的強(qiáng)度越高，其膠結(jié)能力也越大。硅酸鹽水泥的強(qiáng)度主要取決于熟料的礦物組成和水泥的細(xì)度，此外還與水灰比、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)條件、養(yǎng)護(hù)齡期等因素有關(guān)。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》（GB17671－1999）規(guī)定：將水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂及水按規(guī)定的比例（水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂：水＝1：3：0.5），用規(guī)定方法制成40mm×40mm×160mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（24h之內(nèi)在溫度20℃±1℃，相對(duì)濕度不低于90％的養(yǎng)護(hù)箱或霧室內(nèi)，24h后在20℃±1℃的水中）下養(yǎng)護(hù)，測(cè)定其3d和28d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。

相對(duì)濕度：空氣中實(shí)際所含水蒸氣密度和同溫度下飽和水蒸氣密度的百分比值。2.2水泥

2.2水泥

水泥膠砂攪拌機(jī)水泥膠砂試模水泥膠砂振實(shí)臺(tái)2.2水泥

電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)壓力試驗(yàn)機(jī)2.2水泥

抗折強(qiáng)度結(jié)果評(píng)定：以一組三個(gè)棱柱體抗折強(qiáng)度結(jié)果的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)三個(gè)強(qiáng)度值中有一個(gè)超出平均值±10%時(shí)，應(yīng)剔除后再取平均值作為抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。若兩個(gè)超出則試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效?？箟簭?qiáng)度結(jié)果評(píng)定：以一組三個(gè)棱柱體上得到的六個(gè)抗折強(qiáng)度測(cè)定值的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。如六測(cè)定值中有一個(gè)超出六個(gè)平均值的±10%，就應(yīng)剔除這個(gè)結(jié)果，而以剩下五個(gè)的平均數(shù)為結(jié)果，如果五個(gè)測(cè)值中再有超過(guò)它們平均數(shù)±10%的，則此結(jié)果作廢。2.2水泥

水泥強(qiáng)度等級(jí)

按規(guī)定齡期抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來(lái)劃分，硅酸鹽水泥各齡期強(qiáng)度不低于課本表2-10數(shù)值。在規(guī)定各齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均符合某一強(qiáng)度等級(jí)的最低強(qiáng)度值要求時(shí)，以28d抗壓強(qiáng)度值（MPa）作為強(qiáng)度等級(jí)，硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。

2.2水泥

強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度/MPa抗折強(qiáng)度/MPa3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0水化熱

水泥在水化過(guò)程中放出的熱為水泥的水化熱堿含量

堿含量是指水泥中氧化鈉(Na2O)和氧化鉀(K2O)的含量。近些年來(lái)，在混凝土施工中發(fā)現(xiàn)了許多堿集料反應(yīng)，即水泥中的堿和集料中的活性二氧化硅反應(yīng)，生成膨脹性的堿硅酸鹽凝膠，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。因此，當(dāng)使用活性骨料時(shí)，要使用低堿水泥。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥中堿總含量(按Na2O+0.658K2O計(jì)算)不得大于0.60%，或由供需雙方商定。2.2水泥

我國(guó)現(xiàn)