水泥建筑材料.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,水 泥,1,.,1824年10月21日，英国利兹（Leeds）城的泥水匠阿斯普丁（J.Aspdin）获得英国第5022号“波特兰水泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明人。,强生确定了水泥制造的两个基本条件：第一是烧窑的温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈墨绿色；第二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不能含过量石灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥”质量，解决了阿普斯丁无法解决的质量不稳定问题。从此，现代水泥生产的基本参数已被发现。,1824年，英国石匠阿斯浦丁偶然发现,粘土+石灰+水人造石（波特兰水泥）,特点：强度高、耐久性好、防水、防火。,2,.,水泥,：,是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。（水泥是水硬性胶凝材料。）,水泥,硅酸盐水泥,铝酸盐水泥 系列,硫铝酸盐水泥,铁铝酸盐水泥,硅酸盐水泥系列,是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。,3,.,硅酸盐水泥（,05%,）,普通水泥（,6%15%,）,矿渣水泥（,20,70%,）,火山灰水泥（,20,50%,）,粉煤灰水泥（,20,40%,）,复合水泥（,15,50%,）,专用水泥专门用于某些工程的水,泥,如道路水泥、中低热水,泥、砌筑水泥等。,特性水泥某种性能较突出的水,泥，如快硬硅酸盐水泥、,高铝水泥、彩色水泥、膨,胀水泥等。,硅酸盐水泥系列,通用水泥,硅酸盐系列水泥的分类,下述百分含量为混合材料的掺量,4,.,硅酸盐系列水泥的分类,类 别,简 称,混合材掺量（%）,通用水泥,硅酸盐水泥,05,普通硅酸盐水泥,普通水泥,615,矿渣硅酸盐水泥,矿渣水泥,2070,火山灰质硅酸盐泥,火山灰水泥,2050,粉煤灰硅酸盐水泥,粉煤灰水泥,2040,复合硅酸盐水泥,复合水泥,1550,专用水泥,专门用于某些工程的水泥,特性水泥,某种性能较突出的水泥,5,.,彩色水泥,彩色水泥,彩色水泥,普通水泥,6,.,第一节 硅酸盐水泥,1.定义,：,凡由硅酸盐水泥熟料、05%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥国外通称的波特兰水泥（Portland cement）。,2.类型及代号,硅酸盐水泥 型硅酸盐水泥：,不掺混合材料的，代号P。,型硅酸盐水泥：,粉磨时掺加不超过水泥重量5%,的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号P。,一、硅酸盐水泥的定义、类型及代号,硅酸盐水泥分,42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R,六个强度等级（R代表早强型水泥）,7,.,1.原料,（1）石灰质原料：主要提供CaO。采用,石灰岩,、凝灰岩和贝壳等。,（2）粘土质原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用,粘土、黄土,、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。,主要原料,二、硅酸盐水泥的生产,（3）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用。,如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。,砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。,8,.,两磨一烧：制备生料（一磨）,煅烧熟料（一烧）,粉磨水泥（二磨）,2.生产过程,石灰石,粘土 按比例混合生料进窑熟料,辅助原料,煅烧,磨细,磨细,石膏,1450,水泥成品,9,.,3.生料,CaO：62%67%,SiO,2,:20%24%,Al,2,O,3,:4%7%,Fe,2,O,3：,2.5%6.0%,生料在窑内经历：干燥预热分解,烧成,冷却,10,.,11,.,3.510m中卸烘干磨（生料粉磨）,生料粉磨工艺,12,.,熟料煅烧工艺,五级旋风预热器,CDC,窑外分解系统,电收尘器,13,.,3.350m旋转窑,14,.,篦式冷却机,15,.,水泥粉磨及包装,3.813m水泥磨,16,.,水泥皮带输送机,八嘴回转式微机包装机,17,.,水泥库,18,.,组 成 矿 物,名 称,分子式,简称,含量（%）,硅酸盐,矿 物,硅酸三钙,3CaOSiO,2,C,3,S,3660,硅酸二钙,2CaOSiO,2,C,2,S,1537,熔剂矿物,铝酸三钙,3CaOAl,2,O,3,C,3,A,715,铁铝酸四钙,4CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,C,4,AF,1018,次要成分,游离氧化钙,CaO,游离氧化镁,MgO,含碱矿物及玻璃体,三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成,1.主要成分：主要由三种矿物化学组成,19,.,硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量,组成矿物名称,分子式,简称,水泥中的含量（%）,普通水泥,低热水泥,早强水泥,超早强水泥,耐硫酸盐水泥,硅酸盐,矿 物,硅酸三钙,3CaOSiO,2,C,3,S,52,41,65,68,57,硅酸二钙,2CaOSiO,2,C,2,S,24,34,10,23,熔剂矿物,铝酸三钙,3CaOAl,2,O,3,C,3,A,9,6,8,9,2,铁铝酸四钙,4CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,C,4,AF,9,6,9,8,13,次要成分,游离氧化钙,CaO,游离氧化镁,MgO,含碱矿物及玻璃体,20,.,2.其它成分:,游离CaO、MgO及SO,3,，其含量过高将造成水泥安定性不良。,碱矿物及玻璃体等,，其中的Na2O和K2O含量较高时，遇到活性骨料时，易产生碱骨料反应，影响混凝土的质量。,3.石膏,辅助作用主要是缓凝作用，含量：25%。,四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化,（一）硅酸盐水泥的水化,水泥+水,拌合,可塑性,具,（水泥石）,水化,的水泥浆,凝结,硬化,流动性,水化,水泥和水拌合,表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应,各组分开始逐渐溶解,放出一定热量,固相体积也逐渐增加。其反应式如下：,21,.,2(3CaOSiO,2,)+6H,2,O=,3CaO2SiO,2,3H,2,O,+3,Ca(OH),2,硅酸三钙 水化硅酸钙 氢氧化钙,2(2CaOSiO,2,)+4H,2,O=,3CaO2SiO,2,3H,2,O,+Ca(OH),2,硅酸二钙 水化硅酸钙 氢氧化钙,3CaOAl,2,O,3,+6H,2,O=,3CaOAl,2,O,3,6H,2,O,铝酸三钙 水化铝酸三钙,4CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,+7H,2,O=3CaOAl,2,O,3,6H,2,O+,CaOFe,2,O,3,H,2,O,铁铝酸四钙 水化铁酸一钙,3CaOAl,2,O,3,6H,2,O+CaSO,4,3CaOAl,2,O,3,3CaSO,4,31H,2,O,水化铝酸钙 石膏 或3CaOAl,2,O,3,CaSO,4,12H,2,O,水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙,22,.,主要水化产物,（在完全水化的水泥石中）：,水化硅酸钙 70%（凝胶）,氢氧化钙,20%（晶体）,水化铝酸钙（晶体）,水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7%,是水泥石形成强度的最主要化合物,水化反应为放热反应，其放出的热量称为水化热。其水化热大，放热的周期也较长，但大部分（,50%,以上）热量是在,3,天以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。,23,.,（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程,分为：早、中、晚 三个时期,1.,水化早期,，,初始反应期,（凝胶膜的生成期）,（诱导期）,20,，,3h,24,.,3.水化后期,，,硬化,更长时间,水化反应减慢,水化产物填充由水占据的空间,晶体相互搭接,整体,水泥石,硬化,硬化：,浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体,水泥石,2.水化中期，,凝结,20 30h,，,30%,的水泥已经水化,包裹膜,增厚,凝结：,水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程。,25,.,加水,初凝,终凝,凝结,硬化,诱导期,稠硬不流动浆体,刚性固体随时间增强,塑性流动浆体,初凝时间,终凝时间,水泥凝结时间与水泥浆体状况的关系,26,.,水泥石的结构,A-未水化水泥颗粒；,B-胶体粒子（C-S-H等）；,C-晶体粒子（Ca(OH),2,等）;,D-毛细孔（毛细孔水）；,E-凝胶孔,水泥石的,组成,：,凝胶体,（,水化硅酸钙凝胶和氢氧,化钙晶体,）,未水化的水泥颗粒内核,毛细孔及凝胶孔,它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之而改变。,27,.,水泥石的工程性质,(,强度和耐久性,)决定于水泥石的结构组成，即,水化物的类型,水化物的相对含量（可用水化程度表示）,孔的大小、形状和分布,水灰比即拌和时用水量与水泥用量之比表示,结论,28,.,不同水化程度水泥石的组成,（a）水灰比：0.4；（b）水灰比：0.7,1.水灰比相同时，水化程度愈高，则水化物愈多，而毛细孔和未水化水泥的量相对减少。水泥石结构密实、强度高、耐久性好。,2.水化程度相同而水灰比不同的水泥石结构，水灰比越大，毛细孔所占比例相对增加，水泥石的强度和耐久性下降。,29,.,（三）影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素,1.,熟料矿物组成的影响,硅酸盐水泥熟料矿物组成，是影响水泥的水化速度、凝结硬化过程及产生强度等的主要因素。,硅酸三钙（,C,3,S,）,3CaOSiO2,硅酸二钙（,C,2,S,）,CaOSiO2,铝酸三钙（,C,3,A,）,3CaOAl2O3,铁铝酸四钙（,C,4,AF,）,4CaOAl2O3Fe2O3,（,四种主要熟料矿物中，,C,3,A,是决定性因素。）,30,.,性 能 指 标,熟 料 矿 物,C,3,S,C,2,S,C,3,A,C,4,AF,水化速率,中,慢,快,中,凝结硬化速率,中,慢,快,中,28d水化热,中,低,高,中,强度,早期,良,差,良,良,后期,良,优,中,中,耐化学腐蚀性,中,良,差,优,干缩性,中,小,大,小,硅酸盐水泥熟料矿物的水化、凝结硬化特性,31,.,水化热大小比较,高钙硅酸盐和铝酸盐与水反应，同时放出热量，其每克的热量为：,3,2,3,4,120,60,320,100,说明:放热出现裂缝（内外温差高达50）,应用:水化热大,，,适于断面尺寸小的预应力砼。（冬季施工）,32,.,应用：,大坝水泥：大体积工程水化热小,应选低热水泥,2,S含量多。,冬季预应砼施工：水化热大（C,3,S、,3,）,道路水泥（抗折性好）：,3,、,4,33,.,硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量,组成矿物名称,分子式,简称,水泥中的含量（%）,普通水泥,低热水泥,早强水泥,超早强水泥,耐硫酸盐水泥,硅酸盐,矿 物,硅酸三钙,3CaOSiO,2,C,3,S,52,41,65,68,57,硅酸二钙,2CaOSiO,2,C,2,S,24,34,10,23,熔剂矿物,铝酸三钙,3CaOAl,2,O,3,C,3,A,9,6,8,9,2,铁铝酸四钙,4CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,C,4,AF,9,6,9,8,13,次要成分,游离氧化钙,CaO,游离氧化镁,MgO,含碱矿物及玻璃体,34,.,2.水泥细度的影响,直接影响：水化，凝结硬化，强度，干缩及水化热。,越细,:,凝结速度越快，早期强度越高。但过细,易与空气中的水分及二氧化碳反应，并且硬化时收缩也较大，且成本高。,3.,拌合加水量的影响,影响硬化水泥石强度的主要因素。,拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛细孔就越多。水泥石的强度随其毛细孔隙率的增加呈线性关系下降，从而强度低。,4.,养护湿度和温度的影响,（,1,）湿度,应该保持潮湿状态,（,2,）温度,提高温度也可以加速水化反应。,在,0,以下，当水结成冰时，水泥的水化、凝结硬化作用将停止，因而，在冬季施工时，需要采取保温等措施。,35,.,5.养护龄期的影响,水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程。,随着龄期的增长,水泥石的强度逐渐提高。,水泥在,314d,内强度增长较快，,28d,后增长缓慢。,养护到,28d,。,6.,水泥受潮与久存的影响,水泥也不可储存过久,三个月后其强度降低约,10 20%,半年后降低约,15 30%,一年后降低约,25 40%,受潮水泥颗粒,重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复部分活性。,对于微结块的水泥，强度约降低,1020%,适当方式压碎后用于次要工程。,一般，南方，水泥放不能过雨季,36,.,五、硅酸盐水泥的技术性质,国家标准,GB17599,，对硅酸盐水泥的主要技术性质如下要求,。,（一）细度,细度是指水泥颗粒的粗细程度。,影响水泥性能的重要指标,鉴定水泥品质的主要项目之一。,水泥细度通常采用,筛分法,或,比表面积法,（勃氏法）测定。,（,1,）,筛分法,是以,80,m,方孔筛的筛余量表示。,普通水泥,的细度用筛余量表示，其,筛余量不得超过,10.0%,。,（,2,）,比表面积法,以,1kg,水泥所具有的比表面积（,m,2,/kg,）,表示。,硅酸盐水泥,的细度用比表面积表示，,应大于,300m,2,/kg,。,凡水泥细度不符合规定者为不合格品。,37,.,测定方法：,筛析法：水筛法：,负压筛法,(为准),比表面积法：,规定：硅酸盐水泥的细度：,比表面积不小于3000/,其余品种水泥在,80,m,方孔筛上重筛余量不大于,10%,。,38,.,（二）凝结时间,凝结时间,：是指水泥从开始加水到失去塑性，即从可,塑状态发展到固体状态所需的时间。分为,初凝,和,终凝,。,1.,初凝时间）,自开始加水拌和起，至水泥浆开始失去可塑性与流动性所需的时间，称为初凝时间。,国家标准规定了硅酸盐水泥的初凝时间,不得早于,45min,。,2.,终凝时间,自加水时起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间称为终凝时间。,国家标准规定了硅酸盐水泥的终凝时间,不得迟于,6.5h,。,凡,初凝,时间不符合规定者为,废品,，,终凝,时间不符合规定者为,不合格品。,39,.,水泥凝结时间的测定,要按国家标准规定的方法,水泥稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法,（,GB1346,）,进行。,它是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和湿度下，,用凝结时间测定仪来测定。,水泥净浆：水泥,+,水,3.,标准稠度用水量,标准稠度用水量,：是指水泥净浆达到规定稠度时所需的拌合水量，以占水泥重量的百分率表示。,硅酸盐水泥的标准稠度用水量，一般在,24%30%,之间。,水泥熟料矿物成分不同时，其标准稠度用水量亦有所差别，磨得越细的水泥，标准稠度用水量越大。,40,.,测,定,水,泥,稠,度,滑动部分总质量为300g1g,标准稠度测定仪,41,.,凝结时间测定仪,圆模和试针,42,.,水泥净浆搅拌机,水泥砂浆搅拌机,43,.,硅酸盐水泥：初凝：不得早于45min；,终凝：不得迟于6.5小时.,测定条件：,初凝时间：加水起至试针距底板为41.0mm.终凝时间：沉入水泥净浆不超过0.5mm。,44,.,定义：水泥净浆在硬化过程中体积变化的均匀性。,不安定现象：裂纹、翘曲。,原因：,熟料中活性MgO，水泥中,SO,3,存在（石膏）,检测方法：,沸煮法测：,SO,3,4）安定性：,国家标准规定，水泥中游离氧化镁含量不得超过5.0%，三氧化硫含量不得超过3.5%。,45,.,（2）雷氏法：,测定水泥浆在雷氏夹中硬化沸煮后的膨胀值，当两个试件沸煮后的膨胀值的平均值不大于5mm时，即判为该水泥安定性合格，反之为不合格。,(1）试饼法：,将标准稠度的水泥净浆做成试饼经煮沸3h后，用肉眼观察未发现裂纹，用直尺检查没有弯曲现象，则称为安定性合格，反之为不合格。,采用试饼尺寸：,直径：7080mm，高10mm,养护24h,加热至沸腾30min恒温3h。,规定：不合格不能使用。,雷氏法,动画演示,46,.,5）强度,（1）水泥强度确定的条件及等级,在标准条件下的,抗压强度,和,抗折强度,来评定。,概述：,GB规定用,水泥胶砂试件,测水泥强度,配合比：,水泥：标准砂=1：3,说明:,试验采用水泥450g，标准砂1350g，水225g。,国家标准水泥胶砂强度试验方法（ISO法）（GB/T1767199）,47,.,标准砂是统一检验水泥强度用的材料，是以福建省平潭县芦洋浦的天然石英海砂经筛洗等加工制成。,方 孔 筛 孔 径，毫米,累 计 筛 余 量，,065,3,040,405,025,94,48,.,标准尺寸：,4040160,（mm,3,）,（一天后脱模）,标准养护条件：,温度203,相对湿度：90%以上,龄期：早期3天,后期28天,相对湿度：,空气中实际所含水蒸气密度和同温度下饱和水蒸气密度的百分比值。,49,.,水泥的强度等级：,硅酸盐水泥,强度等级：,(Mpa),42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R、,普通硅酸盐水泥,强度等级：,(Mpa),32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。,（,六个新规范,）,早强型优点,：,3d强度较普通型强度提高10%24%,3d强度可达普通型强度28天的50%,50,.,各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表所示数值。,品 种,强度,等级,抗压强度（MPa）,抗折强度（MPa）,3d,28d,3d,28d,硅酸盐水泥,42.5,17.0,42.5,3.5,6.5,42.5R,22.0,42.5,4.0,6.5,52.5,23.0,52.5,4.0,7.0,52.5R,27.0,52.5,5.0,7.0,62.5,28.0,62.5,5.0,8.0,62.5R,32.0,62.5,5.5,8.0,硅酸盐水泥的强度要求（GB17599）,51,.,（五）密度、堆积密度,密度,主要决定于其熟料矿物组成，一般为,3.10 3.20g/cm,3,。,受潮水泥的密度有所降低。,在进行混凝土配合比计算时，通常采用,3.10g/cm,3,。,堆积密度,：疏松堆积时约为,1000 1100kg/m,3,紧密堆积时可达,1600kg/m,3,（,14001700 kg/m,3,）。,在混凝土配合比计算中，通常采用,1300kg/m,3,。,凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合标准规定，均为,废品,。凡细度、终凝时间中的任一项不符合标准规定，或混合掺量超过最大限量，或强度低于商品等级规定的指标时，称为,不合格品,。,废品水泥在工程中严禁使用。,52,.,六、水泥石的腐蚀与防止,水泥石的腐蚀,：在某些环境条件（如受到某些侵蚀性液体或气体的作用）下，引起水泥石的结构逐渐破坏，强度降低，以致全部溃裂的现象称为水泥石的腐蚀。,水泥石的抗腐蚀性能可用耐蚀系数表示。,耐蚀系数,：以同一龄期的分别浸在侵蚀性溶液中的水泥石试件强度与在淡水中养护的试件强度的比值来表示。,耐腐蚀系数越大，水泥石的抗腐蚀性能也就越好。,水泥石腐蚀的原因很多，作用也很复杂，主要有软水腐蚀、盐类腐蚀、酸类腐蚀、强碱腐蚀等。,水泥中碱性物质：,Ca(OH),2,、,水化铝酸钙。,53,.,（一）水泥石的几种主要侵蚀作用,水泥石腐蚀的基本原因是：,水泥石中存在有易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙；,水泥石本身不密实而使侵蚀性介质易于进入其内部；,外界因素的影响，如腐蚀介质的存在，环境温度、湿度、介质浓度的影响等。,1.,软水腐蚀（溶出性侵蚀）,雨水、雪水、蒸馏水、工业冷凝水及含碳酸盐甚少的河水与湖水等都属于软水。,水泥与软水接触,水化产物氢氧化钙被溶出,不断溶解流失,孔隙增大，碱度下降,并促使,硬化水泥石的其它产物分解,使水泥石结构遭,受破坏。,54,.,2.盐类腐蚀,（1）硫酸盐腐蚀,当海水、沼泽水、工业污水等中含有碱性硫酸盐（如,Na,2,SO,4,、,K,2,SO,4,等）时，其中的水泥石还会受到的侵蚀。,Ca(OH),2,+,硫酸盐,CaSO,4,硫酸钙亦能与水泥石中的固态水化铝酸钙作用，生成高硫型水化硫铝酸钙晶体。,4CaOAl,2,O,3,12H,2,O+3CaSO,4,+20H,2,O,3CaOAl,2,O,3,3 CaSO,4,31H,2,0+Ca(OH),2,反应是在固相中进行的,高硫型,水化硫铝酸钙结合着大量结晶水,其体积膨胀为原来的水化铝酸钙体积的,2.5,倍,水泥石产生很大的内应力,水泥石开裂、强度降低和造成破坏。,55,.,（2）镁盐腐蚀,海水、地下水中常含有大量镁盐 硫酸镁(MgSO,4,),氯化镁(MgCl,2,),MgSO,4,十Ca(0H),2,十2 H,2,0 CaSO,4,2 H,2,0十Mg(0H),2,(3CaOAl,2,0,3,6 H,2,0十3（CaSO,4,2 H,2,0）十19 H,2,0 3CaOAl,2,0,3,3CaSO,4,31 H,2,0,),MgCl,2,十Ca(0H),2,CaCl,2,十Mg(0H),2,反应的结果：,氢氧化镁（,Mg(0H),2,）,松软而无胶凝能力,镁盐,二水硫酸钙（,Ca SO,4,2H,2,0,）又将,引起硫酸盐的破坏作用,硫酸盐,氯化钙（,CaC1,2,）,易溶解于水,均能使水泥石强度降低或破坏。,硫酸镁对水泥石起着和的双重腐蚀作用。,侵蚀,56,.,3.酸类腐蚀,（1）碳酸腐蚀,在工业污水、地下水中常溶解有较多的二氧化碳,二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙反应,生成碳酸钙,继续与含碳酸的水作用,变成易溶于水的碳酸氢钙（,Ca,（,HCO,3,）,2,），,由于碳酸氢钙的溶解使,Ca,（,0H,）,2,浓度降低，,导致水泥石中其它产物的分解，而使水泥石结构破坏。,开始：,Ca,（,0H,）,2,十,C0,2,十,H,2,0CaC0,3,十,2 H,2,0,然后：,CaC0,3,十,C0,2,十,H,2,0 Ca,（,HCO,3,）,2,可逆的，当碳酸超过平衡浓度（溶液中的,pH,7,）,时，则上式反应向右进行，形成碳酸腐蚀。,57,.,（2）一般酸的腐蚀（HCl、H,2,SO,4,）,在工业废水、地下水、沼泽水中常含无机酸和有机酸,工业窑炉中的烟气常含有二氧化硫，遇水后生成亚硫酸。,各种酸类与水泥石中的氢氧化钙作用,生成化合物,或者易溶于水，或者体积膨胀而导致水泥石破坏。,对水泥石腐蚀作用最快的是无机酸中的盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸和有机酸中的醋酸、蚁酸和乳酸等。,例如，盐酸和硫酸分别与水泥石中氢氧化钙作用，其反应式如下：,2HCl,十,Ca(0H),2,CaCl,2,十,2H,2,0,氯化钙易溶于水,而导致化学腐蚀型破坏,H,2,SO,4,十,Ca(0H),2,CaSO,4,2H,2,0,石膏对水泥石产生硫酸盐,膨胀型破坏。,58,.,4.强碱腐蚀,碱类溶液如浓度不大时一般是无害的，但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱作用后也会破坏。,（,1,）如氢氧化钠可与水泥熟料中未水化的铝酸盐作用，生成易溶的铝酸钠，其反应式为：,3CaO Al,2,O,3,十,6NaOH3Na,2,OAl,2,O,3,十,3Ca(0H),2,（,2,）,当水泥石被氢氧化钠溶液浸透后又在空气中干燥，与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钠,2NaOH,CO,2,Na,2,CO,3,H,2,0,碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉淀，可使水泥石胀裂。,59,.,（二）防止水泥石腐蚀的措施,1.根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种。,2.提高水泥石的密实度 。,3.表面加保护层。,七、硅酸盐水泥和普通水泥的特性与应用,（一）特性,1.凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高。,2.抗冻性好。,3.水化热大。,4.不耐腐蚀。,5.不耐高温。,60,.,（二）应用,1.适用于重要结构的高强混凝土及预应力混凝土工程；,2.适用于早期强度要求高的工程及冬季施工的工程；,3.适用于严寒地区，遭受反复冻融的工程及干湿交替的部位；,4.不宜用于受流动的软水和水压作用工程，也不宜用于受海水和矿物水作用的工程；,5.不宜用于大体积混凝土；,6.不宜用于高温的工程。,61,.,第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥,一、混合材料,（一）定义,：,磨细水泥时掺入的人工的或天然的矿物材料称为混合材料。,（二）种类：,按性质不同分：活性混合材料（用量最大）,非活性混合材料,1.活性混合材料,：,加水拌和本身并不硬化，但与石灰、石膏或硅酸岩水泥一起，加水拌和后能发生化学反应，生成有一定胶凝性的物质，且具有水硬性，这种混合材料,称为活性混合材料。其主要成分为SiO,2,、,Al,2,O,3,等。,62,.,常用：粒化高炉矿渣：,CaO、SiO,2,和Al,2,O,3,火山灰混合材：SiO,2,和Al,2,O,3,天然：火山灰、凝灰岩、浮,石等,人工：煤矸石渣、烧页岩、,烧粘土等,粉煤灰等：SiO,2,和Al,2,O,3,2、非活性混合材料,不具活性或活性甚低的人工或天然的矿物质材料，经磨细，掺入水泥中不起化学作用，仅起调节水泥性质、降低水化热、降低标号、提高产量等作用的混合材料，称为非活性混合材料（又称填充性混合材料）。,主要有：磨细的石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣、炉渣等,不符合技术要求的活性混合材可作为非活性材料。,63,.,（三）应用,在硅酸岩水泥熟料中掺入适量的混合材料可制成六大品种的水泥,硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合水泥,二、普通硅酸盐水泥,（代号PO）,1、定义：,凡由硅酸盐水泥熟料，再加入6%15%混合材料及适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸盐水泥。,硅酸盐水泥熟料+6%15%混合材+石膏 普通水泥,活性材料的最大掺量不超过15%,非活性材料的最大掺量不超过10%,磨细,64,.,2、特性,早强略低于硅酸盐水泥 耐冻、耐磨低于硅酸盐水泥,其它特性与硅酸盐水泥差不多,耐腐蚀略优于硅酸盐水泥,三、矿渣硅酸盐水泥(代号PS),1、定义：,凡由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，简称矿渣水泥。,粒化高炉矿渣掺量 20%70%。,2、特性,（1）密度：2.83.1g/cm,3,堆积密度：10001200kg/m,3,较,硅酸盐略小，且颜色较淡。,65,.,（2）凝结时间：初凝不得早于45min，实际为25h;终凝不得迟于10h，实际为59h。,（3）早期强度低，后期强度增进率大。（4）硬化时对湿热敏感性强。,（5）水化热低。（6）具有较好的化学稳定性，抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的能力较强。（7）耐热性较强。（8）干缩性较大，保水性差，泌水性较大。（9）抗冻性和耐磨性较差，且抗干湿交替循环等性能亦不如普通水泥。（10）与钢筋的粘结力较好，能防止钢筋锈蚀。,66,.,硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,强度,龄期,67,.,3、应用,（1）适用于地下或水中工程，以及经常受较高水压的工程。对于要求耐淡水侵蚀和耐硫酸盐侵蚀的水工或海工建筑尤其适宜。,（2）适用于大体积混凝土工程，但不适用于受冻融或干湿交替的建筑及耐磨工程。,（3）最适用于蒸气养护的预制构件。,（4）适用于受热（200以下）的混凝土工程。,68,.,四、火山灰硅酸盐水泥（代号PP）,1、定义：,凡由硅酸盐水泥熟料和灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥，简称火山灰水泥。,火山灰质混合掺量：20%50%,。,2、特点：,（1）密度为2.83.1g/cm,3,堆积密度为9001000kg/m,3,。细度、凝结时间和体积安定性等技术要求同普通水泥。,（2）抗冻性及耐磨性比矿渣水泥还要差。,（3）干缩现象还要显著。,（4）泌水性较小，耐水性较高，抗渗性能高，抗硫酸盐性较好。,其它特点同矿渣水泥。,69,.,3、应用,（1）最适宜用在地下或水中工程，尤其是需要抗渗性、抗淡水及抗硫酸盐侵蚀的工程中。但是火山灰水泥的抗冻性较差，不宜用于受冻部位。,（2）不宜用于干燥地区或高温车间。,（3）适宜用蒸汽养护生产混凝土预制构件。,（4）宜用于大体积砼工程。,70,.,五、粉煤灰硅酸盐水泥（代号PF）,1、定义：,凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥，简称粉煤灰水泥。,粉煤灰掺量：20%40%。,2、特点：,（1）干缩性较小，抗裂性好。,（2）配制的砼和易性较好。,六、复合硅酸盐水泥,凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥）。,混合材料总掺量应15%，但不能超过50%。,71,.,常用硅酸盐水泥的强度要求,水泥品种,性能,硅酸盐水泥,普通水泥,矿渣水泥,火山灰水泥,粉煤灰水泥,复合水泥,强度等级,龄期,抗压 抗折(MPa)（MPa）,抗压 抗折(MPa)（MPa）,抗压 抗折(MPa)（MPa）,抗压 抗折(MPa)（MPa）,32.5,3d,28d,_ _,11.0 2.5,32.5 5.5,10.0,32.5,11.0,32.5,32.5R,3d,28d,_ _,16.0 3.5,32.5 5.5,15.0,32.5,16.0,32.5,42.5,3d,28d,17.0 3.5,42.5 6.5,16.0,42.5,15.0,42.5,16.0,42.5,42.5R,3d,28d,22.0 4.0,42.5 6.5,21.0,42.5,19.0,42.5,21.0,42.5,52.5,3d,28d,23.0 4.0,52.5 7.0,22.0,52.5,21.0,52.5,22.0,52.5,52.5R,3d,28d,27.0 5.0,52.5 7.0,26.0,52.5,23.0,52.5,26.0,52.5,62.5,3d,28d,28.0 5.0,62.5 8.0,_ _,_ _,_ _,62.5R,3d,28d,32.0 5.5,62.5 8.0,_ _,_ _,_ _,72,.,73,.,74,.,七、水泥的包装标志、贮运及验收,1.常见水泥的包装标志,（1）袋两侧应有水泥名称、标号、代号。,（2）硅酸盐水泥和普通水泥采用红色。,（3）矿渣水泥包装袋侧面印字采用绿色印刷。,（4）火山灰水泥和粉煤灰水泥包装袋侧面印字采用黑色印刷。,2.贮存与运输,不同品种、不同标号，单独、分别贮存，不得混杂，应按序堆放。,环境：干燥、防潮、不晒，不直接放在地上。,时间不宜太长。,注意,：,1,）不同的水泥品种绝对不能混用；,2,）同一品种水泥不同标号不能混用。,75,.,3.水泥的验收,标志验收,数量验收,质量验收,结论,76,.,77,.,第三节 特性水泥,及专用水泥,常用的有：,1、白色与彩色硅酸盐水泥,2、快硬硅酸盐水泥,3、膨胀水泥和自应力水泥,4、铝酸盐水泥,5、道路硅酸盐水泥,6,、,砌筑水泥,一、白色与彩色硅酸盐水泥,（一）白色水泥,1.定义,凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以,硅酸钙,为主要成分、,氧化铁,含量,很少,的白色硅酸盐水泥熟料，再加入适量石膏，共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥，简称,白水泥,。,78,.,氧化铁含量（,%,）,0.35,0.4,白色；,0.45,0.7,淡绿色；,3,4,暗灰色。,2.,技术性质,（,1,）强度：分为,32.5,、,42.5,、,52.5,、,62.5,四个标号,。,（,2,）白度：,分为 特级、一级、二级、三级 四个等级。,白度（,%,）分别不低于,86,、,84,、,80,、,75,。,（,3,）细度、凝结时间及体积安定性,细度：,0.08mm,方孔筛筛余不得超过,10%,，,初凝：不得早于,45min,终凝：不得迟于,12h,，,各龄期强度：必须合格。,体积安定性：用沸煮法检验必须合格,79,.,（二）彩色硅酸盐水泥,将硅酸盐水泥熟料（白水泥熟料或普通水泥熟料）、适量石膏和碱性颜料共同磨细而成。（即染色法）,（三）应用,白色和彩色硅酸盐水泥用于：装饰工程,常用来配制彩色水泥浆，配制装饰混凝土，,配制各种彩色砂浆用于装饰抹灰，,以及制造各种色彩的水刷石、人造大理石及水磨石等制品。,白色水泥还用于各种缝等。,80,.,二、快硬硅酸盐水泥,1.定义与特点,（1）定义,凡以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，加入适量石膏，经磨细制成的具有早期强度增进率较快的水硬性胶凝材料，称快硬硅酸盐水泥，简称,快硬水泥,。,（2）特性,凝结硬化快，早期强度增进率快。,强度与标号：,快硬水泥以,3d,强度确定其标号：,32.5,、,37.5,、,42.5,。,成分：,C,3,S,（,硅酸三钙）,50,60,C,3,A,（,铝酸三钙）,8,14,，两者总量应不少于,60,65,。,石膏,8,81,.,细度：,0.08mm,方孔筛筛余不得超过,10,初凝：不得早于,45min,终凝：不得迟于,10h,体积安定性：要求沸煮法合格,2.,应用,主要用于：配制早强混凝土，适用于紧急抢修工程和低温施工工程以及制作预应力钢筋砼或高强砼预制构件。,易受潮变质。应及时使用，不能久存。,82,.,三、膨胀水泥和自应力水泥,组成特点：,含有在水泥的凝结硬化过程中能产生适量体积膨胀的成分，如：氧化钙、氧化镁、硫铝酸钙、明矾石、石膏等。,种类：,硅酸盐型、铝酸盐型、硫铝酸盐型。,性能特点：,凝结硬化过程中体积不收缩，而略有膨胀，提高密实性和抗渗性。,应用特点：,可用于配制防水砂浆和防水混凝土、管道接头、堵缝和自应力钢筋混凝土结构工程和构件等。,83,.,四、铝酸盐 水 泥,高铝水泥的矿物组成,高铝水泥的水化,高铝水泥的技术性质,高铝水泥的特点与应用,84,.,又称高铝水泥,（简称HAC,),1,、定义：,以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约50的熟料，再磨细制成的水硬性胶凝材料，称为,高铝水泥,。（又称铝酸盐水泥）。,2.技术要求,细度：,0.08mm,方孔筛筛余不得超过,10,初凝：不得早于,40min,终凝：不得迟于,10h,体积安定性：必须合格,又称矾土水泥，以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧制得,85,.,3.特点,（1）,快凝早强,（2）,水化热大，且放热量集中,（3）,抗硫酸盐性能很强,（4）,耐热性好,（5）,长期强度降低,4.应用,适用于：紧急军事工程（筑,路、桥）、抢修工程（堵漏等）、,临时性工程，以及配制耐热混凝土（如高温窑炉炉衬等）。,不能用于：长期承重的结构及高温高湿环境中的工程,86,.,(二)高铝水泥的水化和硬化,特点：,1.高铝水泥的水化主要是铝酸一钙的水化和水化物的结晶；,2.铝酸一钙的水化物组成与温度有关：,T20,C CA+10 H,2,O CAH,10,20,CT30,C 2CA+11 H,2,O C,2,AH,8,30,CT 3CA+12 H,2,O C,3,AH,6,+2(Al,2,O,3,3H,2,O),3.,水化反应集中在早期，而且，反应速度较快，因此，早期强度增长快；,4.,水化物都是晶体，而且，稳定性较差，容易发生相互间的转化，因而引起强度降低。,87,.,(三)高铝水泥的技术性质,1.外观：黄色或黄褐色或灰色；,2.密度与堆积密度：与硅酸盐水泥相近；,3.细度：80,m筛余不得超过10%；,4.凝结时间：初凝40min，终凝10h；,5.强度：见表2-11。,88,.,五、道路硅酸盐水泥,组成特点：,水泥熟料主要矿物硅酸钙和铁铝酸钙,铁铝酸四钙高，C,4,AF的含量16.0。,性能特点：,初凝时间较长，1h；,抗折强度高；,耐磨性好，磨损率3.60kg/m,2,；,抗裂性好，28d干缩率 0.10%；,使用特点：,主要用于混凝土路面工程。,89,.,适用于砖、石、砌块等砌体的砌筑砂浆和内墙抹面砂浆，但不得用于钢筋混凝土，作其他用途必须通过试验来确定。,六、砌筑水泥,90,.,本节中的特性水泥是通过改变水泥熟料矿物组成或水化物组成，获得不同的特定性质。,道路水泥，,C,4,AF,含量高，抗折强度与耐磨性好；,白色水泥，铁相含量很低，外观为白色；,快硬水泥，,C,3,A,和,C,3,S,含量高，凝结硬化快，早强；,中、低热水泥，,C,3,A,和,C,3,S,含量较低，水化热较小；,抗硫酸盐水泥，,C,3,A,和,C,3,S,含量较低，抗蚀系数较大；,膨胀、自应力水泥，生产体积可膨胀的水化物；,高铝水泥，熟料矿物主要为铝酸钙，快硬，耐高温等。,91,.,