第2講混凝土原材料-水泥.ppt

1、第二章,混凝土原材料,第一節(jié) 硅酸鹽水泥,七、硅酸鹽水泥的應(yīng)用與存放,一、硅酸鹽水泥的概念、類型及代號,二、硅酸鹽水泥的生產(chǎn),三、硅酸鹽水泥熟料的組成,四、硅酸鹽水泥的水化凝結(jié)硬化,五、硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì),六、水泥石的腐蝕與防止,概 述,什么是水泥(cement)？,水泥是以水化活性礦物為主要成分的水硬性膠凝材料。,水泥在土木工程中的重要作用,水泥是當(dāng)今產(chǎn)量與用量最大的土木工程材料！ 水泥及其砂漿、混凝土與纖維水泥等水泥基材料普遍用于各種土木工程和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)！ 水泥的性能和正確選用對土木工程的功能與質(zhì)量至關(guān)重要！,水泥的種類有哪些？,硅酸鹽系水泥 鋁酸鹽系水泥 硫鋁酸鹽系水泥 磷酸鹽系水

2、泥等。,1、根據(jù)水泥的主要礦物成分：,2、根據(jù)水泥的特性：,膨脹水泥 快硬水泥 低熱水泥 抗硫酸鹽水泥等。,3、按用途不同,工程常用六大水泥品種,快硬水泥 高鋁水泥 抗硫酸鹽水泥等,油井水泥 砌筑水泥 道路水泥等。,通用水泥,專用水泥,特性水泥,一、硅酸鹽水泥的概念、類型及代號,（一）硅酸鹽水泥的概念：,凡由硅酸鹽水泥熟料、05石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥(即國外通稱的Portland Cement).,（二）類型與代號：,硅酸鹽水泥熟料+石膏共同磨細(xì)型P 硅酸鹽水泥熟料+石膏+5%混合材共同磨細(xì)型P,二、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)：,（二）硅酸鹽水泥的生產(chǎn)：,

3、生產(chǎn)過程概括為“兩磨一燒”工藝,（一）生產(chǎn)原料：,A、石灰質(zhì)原料,石灰石、白堊等,CaO,B、粘土質(zhì)原料,黏土、黃土等,SiO2、Al2O3、Fe2O3,C、校正原料,鐵礦粉、砂巖等,SiO2、Al2O3、Fe2O3,D、礦化劑,螢石（CaF2）、石膏等,降低水泥熟料的燒成溫度,包括：生料制備、熟料煅燒和水泥粉磨三個過程,硅質(zhì) (粘土),鈣 質(zhì) (石灰石),1450,調(diào)節(jié) 原料,石膏,石膏,水 泥,生 料,熟 料,混合材,水泥制造的“兩磨一燒”工藝流程,粉 磨,煅 燒,粉 磨,硅酸鹽水泥熟料制造工藝流程,化學(xué)組成： 主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)， Al2O3(=A)， Fe2O3

4、(=F) 少量雜質(zhì)：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。 礦物組成： 硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物：,三、硅酸鹽水泥熟料的組成：,另外還含有少量的其它礦物質(zhì)：如 fCaO fMgO方鎂石 含堿礦物及玻璃體：其中K2O、Na2O含量較高 （國標(biāo)要求0.6%） 在上述的主要礦物中，C3S、C2S的含量多在 70%以上，C3A、C4AF的含量在25%左右。也就是 說在熟料中大量存在的是硅酸鹽礦物，正因為如 此，由這種熟料配制而成的水泥我們稱其為硅酸鹽 水泥。,水泥顆粒宏觀形貌,水泥顆粒的結(jié)構(gòu),水泥熟料顆粒細(xì)觀形貌,水泥熟料礦物微觀結(jié)構(gòu),問題、水泥漿如何轉(zhuǎn)變成堅硬固體？,水泥漿通過水泥熟料

5、礦物的水化反應(yīng)、漿體的凝結(jié)硬化過程變成堅硬固體。,凝結(jié)水泥與水混合形成可塑漿體，隨著時間推移、可塑性下降，但還不具備強度，此過程即為“凝結(jié)”； 硬化隨后漿體失去可塑性，強度逐漸增長，形成堅硬固體，這個過程即為“硬化”。,水泥漿體轉(zhuǎn)變成堅硬固體的過程是一個復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程水泥的水化凝結(jié)硬化。,四、硅酸鹽水泥的水化凝結(jié)硬化,（一）硅酸鹽水泥的水化： C3S + H2O 3CaO.2SiO2.3H2O(C-S-H) + Ca(OH)2(CH) C2S + H2O3CaO.2SiO2.3H2O(C-S-H) + Ca(OH)2(CH) C3A + H2O 3CaO.AI2O3.6H2O(C3AH

6、6) C4AF + H2O 3CaO.AI2O3.6H2O(C3AH6)+CaO.Fe2O3.H2O（CFH） C3AH6 +CaSO4.2H2O + H2O3CaO.AI2O3.3CaSO4.31H2O（AFt） 歸納起來，硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物有五種，其中有兩種凝膠、三種晶體。 凝膠：水化硅酸鈣、水化鐵酸一鈣 晶體：氫氧化鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣,硅酸鈣礦物顆粒的電鏡照片,硅酸鈣礦物水化后的電鏡照片,硅酸鈣礦物水化物的特征,硅酸鈣的水化產(chǎn)物C-S-H與Ca(OH),水泥漿掃描電鏡照片(7d齡期),C-S-H,鈣礬石,Ca(OH)2羥鈣石(portlandite) 組成特點： 組成確定

7、Ca(OH)2。 結(jié)構(gòu)特點： 六方片狀晶體，與天然羥鈣石Portlandite 相似。 形貌：大片狀晶體的堆積體。,氫氧化鈣晶體形貌,生長在水泥石孔隙中的六方片狀的羥鈣石晶體,水化硫鋁酸鈣 縮寫：Aft、Afm 組成特點： 開始時，形成三硫型硫鋁酸鈣鈣釩石 ettringite(Aft) 后期，轉(zhuǎn)變?yōu)?單硫型硫鋁酸鈣 monosulfate hydrates(Afm) 結(jié)構(gòu)特點： 結(jié)晶性好的晶體 形貌： Aft針狀晶體；Afm六方片狀晶體,典型Afm六方片狀晶體和Aft針狀晶體的形貌,水泥漿中的鈣釩石,生長在水泥石孔隙中的針狀的鈣釩石晶體,（二）硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程：,根據(jù)現(xiàn)有的水泥凝結(jié)硬

8、化理論，一般認(rèn)為水泥漿體硬化結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程可分為水化早期、水化中期和水化后期三個階段。 1、水化早期：大約在水泥拌水起至初凝時止，C3S迅速反應(yīng)生成Ca(OH)2。石膏和C3A反應(yīng)生成鈣礬石晶體。 水泥漿呈塑性狀態(tài)。 2、水化中期：大約從初凝起至24h止，水泥水化加速，生成較多的Ca(OH)2、鈣礬石晶體、水化硅酸鈣凝膠。 水化產(chǎn)物大量生成，水泥凝結(jié)。 3、水化后期：指24h以后直到水化結(jié)束。所有水化產(chǎn)物生成，數(shù)量不斷增加，結(jié)構(gòu)更加致密，強度不斷提高。,水泥顆粒,水,水泥顆粒分散在水中形成水泥漿體,硅酸鹽水泥水化物理過程模型,水泥水化物膜層,水泥顆粒的水化從表面開始，在表面形成水化物膜層誘導(dǎo)期

9、,水化物膜層隨水化時間向內(nèi)不斷增厚，進(jìn)入潛伏期。,水化物膜層隨水化時間向內(nèi)不斷增厚，水泥顆粒粒徑縮小,隨著水泥顆粒的不斷水化，水化物不斷填充毛細(xì)孔和水所占據(jù)的空間，固體相成為連續(xù)相，并具有一定強度。進(jìn)入硬化期。,凝結(jié)期：水化物不斷填充被水占據(jù)的空間，成為連續(xù)相，拌和水不斷減少，并被水化物分割成非連續(xù)相。,在滲透壓的作用下，膜層破裂、擴(kuò)展，占據(jù)原來被水占據(jù)的空間，進(jìn)入凝結(jié)期。,紅色：未反應(yīng)的水泥顆粒 藍(lán)色：氫氧化鈣CH 黃色：C-S-H 黑色：孔隙 左上：水化度0； 右上：水化度20； 左下：水化度50； 右下：水化度87。,水泥水化過程模型,水化度0%,水化度20%,水化度50%,水化度87%

10、,（三）影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素：,水泥的凝結(jié)硬化過程實際上也就是水泥強度的發(fā)展過程，影響因素主要有： 1、熟料礦物含量： 硅酸鹽水泥礦物的水化、凝結(jié)硬化特性,水泥熟料中單一礦物的水化速度,水化程度(),時間(天),水泥熟料礦物組成的影響,水泥熟料礦物的水化速度： C3A C3ACaSO42H2O C3S C4AF C2S 水泥的C3A和C3S含量越高，凝結(jié)硬化速度越快； 水泥的C3A和C3S含量越低，凝結(jié)硬化速度越慢；,2、水泥顆粒細(xì)度的影響,水泥顆粒越細(xì)，水化速度越快，為什么？,答：水泥的水化反應(yīng)是液固異相反應(yīng)，反應(yīng)首先發(fā)生在液固界面上； 水泥顆粒越細(xì)，比表面積越大，界面區(qū)越大，反應(yīng)點越

11、多，因此水化速度越快。,3、拌和用水量的影響,重要概念： 水灰比水泥漿體中拌和水量與水泥質(zhì)量之比(W/C)； 水泥熟料礦物完全水化的理論水灰比0.23； 水灰比越大，需要水化物固相填充的孔隙越多，凝結(jié)硬化所需時間越長； 水灰比越大，水泥石中孔隙越多，強度越低。,5、養(yǎng)護(hù)齡期： 6、外加劑：促凝劑、緩凝劑等。,4、養(yǎng)護(hù)條件,濕度越大，水化越充分，水泥硬化后強度 越高；溫度越高，V凝結(jié)硬化越大，溫度越低， V凝結(jié)硬化越小。,應(yīng)用水泥凝結(jié)硬化機(jī)理分析與解答問題,水泥生產(chǎn)中為什么摻加石膏？ C3A在水中溶解度大，反應(yīng)很快，引起水泥漿閃凝； 水泥的凝結(jié)速度取決于水泥漿體中水化物凝膠微粒的聚集，Al3對凝

12、膠微粒聚集有促進(jìn)作用； 石膏與C3A反應(yīng)形成難溶的硫鋁酸鈣水化物，反應(yīng)速度減緩，并減少了溶液中的Al3濃度，延緩了水泥漿的凝結(jié)速度。 為什么水泥硬化后能產(chǎn)生強度？ 水泥漿體硬化后轉(zhuǎn)變?yōu)樵絹碓街旅艿墓腆w； 在漿體硬化過程中，隨著水泥礦物的水化，比表面較大的水化物顆粒不斷增多，顆粒間相互作用力不斷增強，產(chǎn)生的強度越來越高。,水泥漿體強度的增長規(guī)律是什么？ 水泥漿體的強度隨齡期而逐漸增長，早期增長快，后期增長較慢，但是只要維持一定的溫度和濕度，其強度可在相當(dāng)長的時期內(nèi)增長。這與水泥礦物的水化反應(yīng)規(guī)律是一致的。 為什么強度發(fā)展與環(huán)境溫、濕度有關(guān)？ 水泥的水化需要水，如果沒有水，水泥的水化就將停止；提高

13、溫度可加快水泥的凝結(jié)硬化，而降低溫度就會減緩水泥的凝結(jié)硬化。 為什么水泥的儲存與運輸時應(yīng)防止受潮？ 水泥受潮，因表面水化結(jié)塊，喪失凝膠能力，強度大為降低。,1.密度與堆積密度:,密度: 3.053.20，混凝土配合比計算時，一般取3.10。 堆積密度: 10001600kg/m3，在工地計算水泥倉庫時，一般取1300 kg/m3 。 密度的測量方法: 排液法，用煤油作為測量液體。,五、硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)：,2. 細(xì) 度,定義: 細(xì)度是指水泥粉體的粗細(xì)程度。 測量方法: 篩分析法 以80m方孔篩的篩余量表示； 比表面積法 以1kg水泥顆粒所具有的總表面積來表示。 國標(biāo)要求: 硅酸鹽水泥的比表面

14、積應(yīng)大于300m2/kg。 普通水泥80m方孔篩的篩余量不得超過10.0%。,細(xì)度不符合要求的水泥為不合格品！,問題：為什么需要規(guī)定水泥的細(xì)度？,解答：水泥顆粒細(xì)度影響水化活性和凝結(jié)硬化速度，水泥顆粒太粗，水化活性越低，不利于凝結(jié)硬化； 雖然水泥越細(xì)，凝結(jié)硬化越快，早期強度會越高，但是水化放熱速度也快，水泥收縮也越大，對水泥石性能不利； 水泥越細(xì)，生產(chǎn)能耗越高，成本增加； 水泥越細(xì)，對水泥的儲存也不利，容易受潮結(jié)塊，反而降低強度。,3. 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量,標(biāo)準(zhǔn)稠度： 按規(guī)定的方法拌制的水泥凈漿，在水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度測定儀上，試錐下沉（282）mm時的水泥凈漿的稠度。 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量： 是指水泥凈漿達(dá)到

15、標(biāo)準(zhǔn)稠度時所需要的水量，用水與水泥質(zhì)量的比來表示。硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水泥量一般在21%-28%。,4. 凝結(jié)時間,A、概念：,水泥加水開始到水泥漿失去流動性，即從可塑性發(fā) 展到固體狀態(tài)所需要的時間。,B、兩種狀態(tài)：,初凝時間:從水泥加水拌和到水泥漿開始失去可塑性所需的時間； 終凝時間:從水泥加水拌和到水泥漿完全失去可塑性，并開始具有強度所需的時間。,C、凝結(jié)時間的測定：,（1）采用凝結(jié)時間測定儀（維卡儀）,（2）采用水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿。,D、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：,初凝時間45min；,終凝時間390min,水泥凝結(jié)時間的測定,標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥漿,離底12mm為初凝,園弧形壓痕,終凝,國標(biāo) 規(guī)定：凡初凝時間

16、不符合規(guī)定的水泥為廢品；終凝時間不符合規(guī)定的水泥為不合格品。為什么？,答：水泥凝結(jié)時間的規(guī)定是為了有足夠的時間進(jìn)行施工操作和保護(hù)硬化的混凝土質(zhì)量； 初凝時間太短，來不及施工，水泥石結(jié)構(gòu)疏松、性能差，水泥無使用價值，即為廢品； 終凝時間太長，強度增長緩慢，也會影響施工，即為不合格品。,5、體積安定性,A、概念：,水泥在凝結(jié)硬化過程中，體積變化的均勻性稱為水泥的體積安定性。,B、水泥體積安定性不良的原因：,（1）水泥熟料中MgO含量過大；,（2）水泥熟料中CaO含量過大；,（3）水泥生產(chǎn)中石膏摻量過大；,體積安定性不良的水泥為廢品！,C、檢測方法：,試餅法,雷氏夾法,發(fā)生爭議以雷氏法為主,試餅法,

17、雷氏夾法,合格標(biāo)準(zhǔn)：5mm。,肉眼觀察表面有無裂紋,用直尺檢查有無彎曲,合格標(biāo)準(zhǔn)： 無裂紋、無彎曲。,雷氏夾法 測量雷氏夾中的水泥凈漿，經(jīng)沸煮3h后的膨脹值。該值不大于5.0mm時，則體積安定性合格，否則，為體積安定性不合格。,試餅法 用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿做成試餅，在水中經(jīng)恒沸3h后，用肉眼觀察沒有裂紋，用直尺檢查沒有彎曲，則體積安定合格，反之，體積安定性不合格。,6、強度,A、檢驗方法（ISO法）,試驗要點如下：,a、試件尺寸：,40mm40mm160mm棱柱體,b、膠砂配比：,水泥 : ISO標(biāo)準(zhǔn)砂 : 水= 1 : 3 : 0.5,c、振動成型：,在頻率為28003000次/min，振幅

18、0.75mm的振實臺上 成型。振動時間120s。,d、試件養(yǎng)護(hù)：,在20 C 1C，相對濕度不低于90%的霧室或養(yǎng)護(hù) 箱中24h，然后脫模在20C 1 C的水中養(yǎng)護(hù)至測試齡 期,100mm,160mm,P,抗折強度試驗,P,P,抗壓強度試驗,f、強度測量：,將試件從水中取出，先進(jìn)行抗折強度試驗，折斷后每截再進(jìn)行抗壓強度試驗。 受壓面積為4040=1600mm2。,e、結(jié)果計算：,抗折強度取三個試件的平均值，抗壓強度取 六個試件的平均值。,水泥強度實驗用儀器設(shè)備,B、強度等級及評定：,a、強度等級：,42.5、52.5、62.5三個等級，分早強性和普通型。,b、強度等級的評定：,依據(jù)3d、28d

19、兩個齡期的抗折強度、抗壓強度四 個指標(biāo)予以評定。,強度等級標(biāo)準(zhǔn)強度值以fce,k表示。,7.水化熱,A、概念：,水泥的水化是放熱反應(yīng)，放出的熱量就是水化熱。,B、放熱特征：,水泥放熱過程可持續(xù)很長時間，但早期放熱速度快，后期較慢；大部分在3d內(nèi)釋放。,C、水化熱的益處與危害：,水化熱有利于水泥的快硬，尤其是在冬天施工，但如果水化熱發(fā)散不均勻，容易在混凝土中引起裂縫，尤其是大體積混凝土。,D、水化熱和放熱速度的影響因素：,水泥礦物組成,水泥細(xì)度,水泥質(zhì)量的判定,廢品水泥和不合格水泥,GB175-通用硅酸鹽水泥規(guī)定： 凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中任一項不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時，均為廢品。 凡細(xì)

20、度、終凝時間中任一項不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或混合材料摻加量超過最大限量和強度低于商品強度等級指標(biāo)時為不合格品。 水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、強度等級、生產(chǎn)者名稱和出廠編號不全的也屬于不合格品。,六、水泥石的腐蝕與防止,在使用環(huán)境中，硅酸鹽水泥石受某些腐蝕性介質(zhì)的作用，其組成和結(jié)構(gòu)會逐漸發(fā)生變化或受到損害，導(dǎo)致性能改變、強度下降等現(xiàn)象稱為水泥石的腐蝕。 水泥石抵抗這種作用、而保持不變的能力稱為其耐腐蝕性。,概 述,水泥石腐蝕的概念：,水泥石的腐蝕類型：,軟水腐蝕,鹽類腐蝕,酸的腐蝕,強堿腐蝕,1、軟水侵蝕（溶出性侵蝕）,機(jī)理： 當(dāng)水泥石處在軟水中，軟水能使水泥石中的Ca(OH)2溶解，并溶出水泥石，留下孔

21、隙 另一方面，水泥石中游離的鈣離子的減少，打破原有的溶解平衡，導(dǎo)致水化物分解、溶失和轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生大量孔隙。尤其是處于壓力水或流水條件下，腐蝕更快。 破壞形式： 水化物的分解、溶失，造成水泥石密實度下降，孔縫增多、強度降低，直至整體破壞。,（一）腐蝕類型及腐蝕機(jī)理：,2、鹽類腐蝕,硫酸鹽的腐蝕： 腐蝕機(jī)理： 硫酸鹽與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，生成硫酸鈣。硫酸鈣再與水泥石中未水化的鋁酸鈣反應(yīng)，生成鈣礬石，其體積增加2.22倍，引起水泥石的破壞。 當(dāng)硫酸鈣濃度高時，他們可直接結(jié)晶，造成膨脹壓力，引起破壞。 鎂鹽的腐蝕： 腐蝕機(jī)理： 主要是硫酸鎂和氯化鎂，他們與氫氧化鈣反應(yīng)，生成氫氧化鎂和硫酸鈣或氯化鈣，

22、造成雙重腐蝕作用。,鈣礬石,水泥石受硫酸鹽侵蝕后，內(nèi)部形成膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物,水泥石受硫酸鹽侵蝕后，因膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物引起的開裂,3、酸類腐蝕,腐蝕機(jī)理： 水泥石中的水化物都是堿性化合物，與碳酸、鹽酸、硫酸、醋酸、蟻酸等酸反應(yīng)生成可溶性鹽。 另一方面，氫氧化鈣濃度的降低，會導(dǎo)致水泥石中其它水化物的分解，使腐蝕作用加劇。 破壞形式： 溶失性破壞，組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生很大改變。,水泥石受酸腐蝕后，表面溶失、脫落,4、強堿腐蝕,腐蝕機(jī)理： 氫氧化鈉、氫氧化鉀等強堿可與水泥石中的鋁酸鈣礦物或水化物反應(yīng)，生成可溶性鋁酸鹽。當(dāng)介質(zhì)中強堿濃度較高是，會造成水泥石的嚴(yán)重破壞。,導(dǎo)致水泥石腐蝕性破壞的原因,外因： 環(huán)境中的

23、腐蝕性介質(zhì)，如：軟水；酸、堿、鹽的水溶液等。 內(nèi)因： 水泥石內(nèi)存在原始裂縫和孔隙，為腐蝕性介質(zhì)侵入提供了通道； 水泥石內(nèi)有在某些腐蝕性介質(zhì)下不穩(wěn)定的組分，如：Ca(OH)2，水化鋁酸鈣等； 腐蝕與毛細(xì)孔通道的共同作用加劇水泥石結(jié)構(gòu)的破壞。,（二）防止水泥石腐蝕的措施,主要針對引起腐蝕破壞的內(nèi)因采取措施： 根據(jù)使用環(huán)境條件，選用水泥品種，降低水泥石中不穩(wěn)定組分的含量； 提高水泥石的密實度，減少腐蝕性介質(zhì)的通道，如降低水灰比、摻加外加劑等； 表面防護(hù)處理，堵塞通道如：防腐涂層。,問題 ？,降低水泥石中Ca(OH)2的含量，對水泥的耐腐蝕性有什么作用？為什么？,答：降低水泥石中Ca(OH)2的含量，

24、可以提高水泥的抵抗化學(xué)腐蝕和軟水腐蝕的能力。 因為，化學(xué)和軟水腐蝕與水泥石中的氫氧化鈣密切相關(guān)。,七、硅酸鹽水泥的應(yīng)用與存放：,（一）硅酸鹽水泥的性能特點：,1、凝結(jié)硬化快，強度高,無論是型硅酸鹽水泥 ，還是型硅酸鹽水泥，由于不加混合材料或加量較少，其凝結(jié)硬化特性基本上取決于熟料礦物的特性。,2、水化熱大，不適于大體積澆筑,水化熱大的原因是 C3S 和 C3A含量高,3、干縮小，抗凍性好，適于嚴(yán)寒地區(qū)使用,凡摻入較多混合材料的水泥，都有較明顯的干縮現(xiàn) 象，同時，拌和時對水的需求也較大。 因此，相比之下，硅酸鹽水泥因不摻或少摻混合材料，故其 干縮性小，拌和水量需求也較小。,（二）存放：,水泥石中

25、存在易被侵蝕的 Ca(OH)2、C4AH13 、C3AH6Ca2+；以及易流失的 Ca2+ 和水化鋁酸鈣。,5、耐腐蝕性差，不適于在腐蝕性環(huán)境中使用,硅酸鹽水泥主要水化產(chǎn)物在高溫下會發(fā)生脫水和分解。 后果是 水泥石結(jié)構(gòu)破壞。,4、耐熱性差，不適于高溫環(huán)境使用,第三節(jié) 摻混合材料的硅酸鹽水泥,概 述,1、摻混合材料的硅酸鹽水泥：,凡是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(xì)制成的水硬性膠凝材料稱 為摻混合材料的硅酸鹽水泥。,2、常見品種：,普通硅酸鹽水泥,礦渣硅酸鹽水泥,粉煤灰硅酸鹽水泥,火山灰硅酸鹽水泥,復(fù)合硅酸鹽水泥,摻混合材的硅酸鹽水泥品種,硅酸鹽水泥熟料石膏, ,61

26、5%混合材,普通硅酸鹽水泥,2070%礦 渣,礦渣硅酸鹽水泥,2050%火山灰,火山灰硅酸鹽水泥,2040%粉煤灰,粉煤灰硅酸鹽水泥,1650%兩種混合材,復(fù)合硅酸鹽水泥,摻混合材硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化和性能與所摻混合材的種類與摻量密切相關(guān)！,摻混合材料的硅酸鹽水泥的代號（GB175-2007）,水泥品種 組成特點 代號 普通水泥 620的混合材 P O 礦渣水泥 2070礦渣 P S 火山灰水泥 2050火山灰 P P 粉煤灰水泥 2040粉煤灰 P F 復(fù)合水泥 2050兩種混合材 P C,一、水泥混合材料：,（一）水泥混合材料的類別：,1、活性混合材料：,（1）?；郀t礦渣,（2）火山灰質(zhì)

27、混合材料,（3）粉煤灰,主要活性成分為活性Al2O3、活性SiO2,2、非活性混合材料：,常見的有：磨細(xì)石英砂、石灰石、粘土、 慢冷礦渣及各種廢渣。,（二）活性混合材料的作用：,x Ca(OH)2 + SiO2 + mH2O xCaO.SiO2.nH2O Y Ca(OH)2 + AI2O3 + kH2O yCaO.AI2O3.lH2O yCaO.AI2O3.lH2O +CaSO4.2H2O鈣礬石 堿性激發(fā)劑：Ca(OH)2 硫酸鹽激發(fā)劑：石膏 將上述反應(yīng)稱為：二次水化反應(yīng),二、普通硅酸鹽水泥,（一）定義：,凡是由硅酸鹽水泥熟料+ 5%且20%混合材料+適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為

28、普通硅酸鹽水泥（又稱普通水泥）。 代號：PO,（二）技術(shù)要求 ：,1、強度等級,42.5、52.5早強型和普通型,2、凝結(jié)時間,t初凝45min t終凝10h,3、細(xì)度,0.08mm方孔篩上的篩余10%,4、安定性,沸煮必須合格,（三）性能特點與應(yīng)用 ：,因混合材料摻量不大，性能及用途與硅酸鹽水泥相似；相對于硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥早期凝結(jié)硬化速度略慢，3d 強度略低，抗凍性和耐磨性略差。 強度等級比硅酸鹽水泥少了 62.5、62.5R 兩個級別。,在應(yīng)用方面，與硅酸鹽水泥相同，廣泛應(yīng)用于 各種砼和鋼筋砼工程中。,三、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、 和粉煤灰硅酸鹽水泥,（一）概念：,1、

29、礦渣硅酸鹽水泥由硅酸鹽水泥熟料+ 20% 且70%的?；郀t礦渣+適量石膏磨細(xì)制成的水硬性 膠凝材料。代號為PSA PSB 。,2、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥由硅酸鹽水泥熟料+ 20%且40%的火山灰質(zhì)混合材+適量石膏磨細(xì)制成 的水硬性膠凝材料。代號為PP。,3、粉煤灰硅酸鹽水泥由硅酸鹽水泥熟料+ 20%且40%的粉煤灰+適量石膏磨細(xì)制成的水硬性 膠凝材料。代號為PF。,（二）PS、PP、PF的技術(shù)要求,1、強度等級：,32.5、32.5R、42.5、42.5R、 52.5和52.5R,2、MgO含量：,水泥中的MgO%6%。 MgO%6%時，壓蒸試驗必須合格。,3、SO3的含量：,PS（礦渣）中SO

30、3%4%，PP、PF 中SO3%3.5%,4、氯離子含量：,不大于0.06%,其它技術(shù)指標(biāo)與普通硅酸鹽水泥相同,（三）PS、PP、PF的性質(zhì)與應(yīng)用：,（1）早期強度低、后期強度發(fā)展較高 （2）對溫度敏感，適合濕熱養(yǎng)護(hù) （3）耐腐蝕性好 （4）水化熱小 （5）抗凍性較差 （6）抗碳化性較差,1、三種水泥的共性：（共6項）,2、三種水泥的特性：,（1）礦渣硅酸鹽水泥,A：礦渣水泥的抗?jié)B性較差,B：干縮較大,C：耐熱性好,應(yīng)用特點：,礦渣水泥適合用于有耐熱要求的砼工程，但 不適合用于有抗?jié)B要求的砼工程。,（2）火山灰硅酸鹽水泥（需水量大）,A：保水性好；,B：抗?jié)B性好；,C：干縮大（易失水）；,D：

31、耐磨性差,應(yīng)用特點：,適合用于有抗?jié)B性要求的砼工程，不宜用于干 燥環(huán)境中的地上砼工程，也不宜用于有耐磨性 要求的砼工程。,（3）粉煤灰硅酸鹽水泥,A：抗?jié)B性差；,B：干縮小,C：耐磨性差,應(yīng)用特點：,適合用于承重較晚的砼工程，不宜用于有抗?jié)B性 要求的砼工程，也不宜用于干燥環(huán)境中的砼工程 以及有耐磨性要求的砼工程。,四、復(fù)合硅酸鹽水泥,（一）概念：,凡是由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥，簡稱復(fù)合水泥。 20%且50%,（二）復(fù)合水泥的性能要求,1、強度等級：,32.5、42.5、52.5（分早強型和普通型）,2、凝結(jié)時間：,t初

32、凝45min,t終凝10h,3、細(xì)度：,0.08mm方孔篩上的篩余10%,4、安定性：,沸煮必須合格,第四節(jié) 其 它 水 泥,一、道路硅酸鹽水泥,（一）組成特點：,水泥熟料主要礦物硅酸鈣和鐵鋁酸鈣 鐵鋁酸四鈣高，C4AF的含量16.0， C3A的含量5.0。,（二）性能特點：,初凝時間較長，1h；抗折強度高； 耐磨性好，磨損率3.60kg/m2；抗裂性好， 28d干縮率 0.10%。,（三）使用特點：,主要用于混凝土路面工程。,二、白色硅酸鹽水泥,白水泥熟料與顏料、石膏共同磨細(xì)可制得彩色水泥；主要用于建筑室內(nèi)外裝飾等。,（一）組成特點：,水泥中的氧化鐵的含量低于水泥質(zhì)量的0.5%,（二）性能特

33、點：,外觀為白色，按白度分為一級、二級和三級； 其他技術(shù)要求與普通水泥同。,（三）應(yīng)用特點：,三、快硬硅酸鹽水泥,早期強度要求高、緊急搶修、低溫施工工程和高等級混凝土預(yù)制構(gòu)件等。,（一）組成特點：,熟料中C3S、C3A的含量較高，石膏的摻量略大 （其中SO34.0%）。,（二）性能特點：,水泥的細(xì)度較細(xì)，凝結(jié)硬化快，早期強度增進(jìn)率高。,（三）應(yīng)用特點：,四、抗硫酸鹽水泥,（一）組成特點：,C3S、C3A的含量低，要求C3S的含量低于50.055.0%； C3A的含量低于5.03.0%。 （為什么？）,（二）性能特點：,具有抵抗較高濃度硫酸根離子侵蝕能力，抗蝕 能力以抗硫酸鹽腐蝕系數(shù)F來評定。要

34、求F0.8。,抗硫酸鹽腐蝕系數(shù)F： 將水泥試件在人工配制的硫酸根離子濃度分別為2500mg/L和8000mg/L的硫酸鈉溶液中，浸泡6個月后的強度與同時浸泡在飲用水中的試件的強度之比。,主要用于受硫酸鹽腐蝕的海港、水利、地下、 隧道、引水、道路和橋梁基礎(chǔ)等工程。,（三）應(yīng)用特點：,五、膨脹水泥和自應(yīng)力水泥,（一）組成特點：,含有在水泥的凝結(jié)硬化過程中能產(chǎn)生適量體積 膨脹的成分，如：氧化鈣、氧化鎂、硫鋁酸鈣、明 礬石、石膏等。,可用于配制防水砂漿和防水混凝土、管道接頭、堵縫和自應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程和構(gòu)件等。,（二）種類：,硅酸鹽型、鋁酸鹽型、硫鋁酸鹽型。,（三）性能特點：,凝結(jié)硬化過程中體積不收縮，而略有膨脹，硬 化體密實性和抗?jié)B性較高。,（四）應(yīng)用特點：,可用于配制防水砂漿和防水混凝土、管道接頭、堵縫和自應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程和構(gòu)件等。,六、高 鋁 水 泥,高鋁水泥的礦物組成 高鋁水泥的水化 高鋁水泥的技術(shù)性質(zhì) 高鋁水泥的特點與應(yīng)用,特點,(一) 高鋁水泥的礦物組成,水化活性很低,水化活性很高,1、定義：,高鋁水泥（礬土水泥）是以鋁礬土和石灰石為原料， 按一定比例配合，經(jīng)煅燒、磨細(xì)所制得的