第三章水泥

1、第五章 水 泥,按使用性質及分為三種類型：一、通用水泥：通用硅酸鹽水泥,包括:硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥；二、專用水泥：道路硅酸鹽水泥、砌筑水泥等；三、特性水泥：膨脹水泥、快硬水泥、低熱水泥等。,第五章 水 泥,第一節(jié) 硅酸鹽水泥的基本組成與生產原理 第二節(jié) 硅酸鹽水泥的硬化機理 第三節(jié) 硅酸鹽水泥的技術性質及其性能特點 第四節(jié) 摻混合材料的硅酸鹽水

2、泥 第五節(jié) 常用水泥的選用原則第六節(jié) 其它品種水泥,第一節(jié) 硅酸鹽水泥的基本組成與生產原理,定義：凡是由硅酸鹽水泥熟料、0~5％石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥(國外稱波特蘭水泥)。硅酸鹽水泥分兩種類型，不摻混合材料的為I型硅酸鹽水泥，代號P·I；在硅酸鹽水泥熟料中摻加不超過水泥質量5％的石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的為II型硅酸鹽水泥，代號P·II。 一、硅酸鹽水泥的生

3、產工藝概述 二、硅酸鹽水泥熟料的礦物組成及其特性,,一、硅酸鹽水泥的生產工藝概述,,生 料,水 泥,,煅燒（約（14500C）,,熟 料,一、硅酸鹽水泥的生產工藝概述,水泥生產線示意圖：,1.生料貯存；2.磨細設施； 3.生料混合設施；4.預熱/預煅燒裝置；5.回轉窯；6.熟料貯存；7.外加劑；8.熟料磨細；9. 水泥貯存&灌裝,,二、硅酸鹽水泥熟料的礦物組成及其特性,1. 硅酸鹽水泥熟料的礦物組成 硅酸三鈣 3CaO

4、·SiO2（C3S）：36～60%， 硅酸二鈣 2CaO·SiO2（C2S）：15～37%， 鋁酸三鈣 3CaO·Al2O3（C3A）：7～15%， 鐵鋁酸四鈣 4CaO·Al2O3·Fe2O3（C4AF）：10～18%。 硅酸三鈣和硅酸二鈣稱為硅酸鈣礦物，一般占總量的75％～82％(國家標準中規(guī)定不小于66%, CaO與SiO2的質量比不小于2.0)。,二、硅酸

5、鹽水泥熟料的礦物組成及其特性,2．水泥熟料主要礦物與水作用時的特性①磨細后能與水發(fā)生水化反應，生成具有水硬性的水化產物。②C3S、C3A、C4AF水化快，C2S水化慢， C3A＞C3S＞C4AF＞C2S③水化反應過程中會放出熱量, C3A、C3S放熱量大， C3A＞C3S＞C4AF＞C2S④C3S早期強度和后期強度均較高，C2S早期強度低，后期強度高。C3A、C4AF強度均不高。四

6、個礦物的強度均隨齡期成曲線變化，見圖3.2。,圖5-2 水泥熟料各礦物的強度增長曲線,,圖5-3 水泥熟料各礦物的放熱曲線,,第二節(jié) 硅酸鹽水泥的硬化機理,水泥加水拌和后，最初形成具有可塑性和流動性的漿體，經過一定時間，水泥漿體逐漸變稠失去可塑性，這一過程稱為凝結。隨著時間繼續(xù)增長，水泥產生強度且逐漸提高，并形成堅硬的石狀體——水泥石，這一過程稱為硬化。 水泥的凝結與硬化是一個連續(xù)的復雜的物理化學變化過程，這些變化決定了水

7、泥一系列的技術性能。因此，了解水泥的凝結與硬化過程，對于了解水泥的性能有著重要的意義。,,一、硅酸鹽水泥的水化,水泥顆粒與水接觸后，水泥熟料各礦物立即與水發(fā)生水化作用，生成新的水化物，并放出一定的熱量。,一、硅酸鹽水泥的水化,水化硅酸鈣幾乎不溶于水，形成后立即以膠體微粒析出，并逐漸凝聚而成為凝膠體。氫氧化鈣呈六方晶體。由于氫氧化鈣可溶于水，但溶解度不大，所以溶液的CaO濃度很快達到飽和狀態(tài)。因此，各礦物成分的水化主要是在CaO飽和溶

8、液中進行的。式中水化硅酸鈣的組成只是理論上的組成，實際上各氧化物之間的比例是不確定的，通常隨水化時的溫度、溶液中的CaO濃度等因素的變化而變化。,,電鏡下的水泥水化產物圖,CH氫氧化鈣晶體,C-S-H 水化硅酸鈣凝膠,一、硅酸鹽水泥的水化,水化鋁酸鈣為立方晶體。由于鋁酸三鈣的水化、凝結和硬化速度很快，為了調節(jié)水泥的凝結時間，在水泥中摻入了少量石膏。鋁酸三鈣水化后形成的水化鋁酸鈣會與石膏作用，生成三硫型

9、水化硫鋁酸鈣，也稱鈣礬石晶體（以AFt表示），其反應式如下：,,一、硅酸鹽水泥的水化,鈣礬石呈針狀（或柱狀）晶體，它難溶于水。當石膏耗盡后，鈣釩石將與水化鋁酸鈣反應生成單硫型水化硫鋁酸鈣晶體（以AFm表示）：鐵鋁酸四鈣與水反應后生成水化鋁酸鈣晶體和水化鐵酸鈣凝膠體。,,一、硅酸鹽水泥的水化,綜上所述，硅酸鹽水泥與水作用后，生成的主要水化產物有兩類：凝膠體：水化硅酸鈣和水化鐵酸鈣凝膠體；晶體：氫氧化鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣晶

10、體。由于水泥熟料中硅酸三鈣和硅酸二鈣的含量高，所以在完全水化的水泥石中，水化硅酸鈣凝膠體約占70％，而氫氧化鈣約占20％，鈣礬石和單硫型水化硫鋁酸鈣約占7％。,水泥漿掃描電鏡照片（7d齡期）,C-S-H,,鈣礬石,,硬化前未水化水泥顆粒水C-S-H鈣礬石氫氧化鈣硬化后,,,水灰比,二、硅酸鹽水泥的凝結硬化,水泥漿,開始凝結,完全凝結,人工石材,,,,,,,,,初凝時間,終凝時間,硬化,凝結,水 泥,水,水化產物,水

11、,水 泥,水 泥,水 泥,水,水,水化產物,水化產物,水泥顆粒的水化是從表面向內部進行的，水化程度受水和水化物的擴散所控制，水泥顆粒的內核很難完全水化。因此。硬化的水泥石是由水化產物(凝膠體和結晶體)、未水化的水泥顆粒、水和孔隙(毛細孔和凝膠孔)組成的。水泥石的工程性質決定于水泥石的組成和結構。水泥的凝結硬化過程，也是水泥強度發(fā)展的過程。水泥的水化是隨著時間的延長而不斷進行的，水化產物也會不斷增加并填充毛細孔，使毛細孔孔隙率減少，凝膠

12、孔孔隙率增大。水泥加水拌合后的前28d的水化速度較快，強度發(fā)展也快，隨后水化速度減慢，強度增加幅度減小。,二、硅酸鹽水泥的凝結硬化,三、影響水泥凝結和硬化的主要因素,1.水泥熟料的礦物組成 水泥中C3S和C3A含量越高，凝結硬化也越快。2.水泥的細度水泥越細，顆粒就越小，其與水接觸的面積也就越大，則水化速度越快，凝結硬化也越快。3．水泥漿體的水灰比水灰比是拌制水泥漿時水與水泥的質量之比，水泥完全水化所需的用水量約為水泥質量

13、的25％，但這樣的水量很難形成具有足夠流動性的漿體，因而實際工程中必須加入較多的水，以便取得較好的塑性。水灰比決定了水泥漿體的稠度，水灰比越大，則水泥漿體的稠度越?。丛较。?，凝結硬化也越慢。,三、影響水泥凝結和硬化的主要因素,4.水泥的水化程度 水灰比相同時，水化程度愈高，則水泥漿體中水化產物愈多，凝結硬化也越快。5．石膏摻量 石膏(常用CaSO4·2H2O)是水泥的緩凝劑，能調節(jié)水泥的凝結硬化速度。在磨

14、制水泥時，若不摻入少量石膏，則水泥漿凝結很快。當摻入少量石膏后，硫酸鈣將與水化鋁酸鈣作用，生成難溶的水化硫鋁酸鈣晶體(鈣礬石)，減少了溶液中的鋁離子，延緩了水泥漿體的凝結速度。但石膏摻量必須適當，摻入過多的石膏不僅緩凝作用不大，而且會引起凝結硬化后的水泥石出現(xiàn)開裂。,三、影響水泥凝結和硬化的主要因素,5．環(huán)境的溫度和濕度環(huán)境因素（主要是溫度和濕度）對水泥的凝結硬化有著明顯的影響。溫度越高，水泥水化速度越快，凝結硬化的速度就越快。

15、環(huán)境濕度大，水泥漿中的水分不僅不易蒸發(fā)，使水泥石中保持有水泥水化及凝結硬化所需要的化學用水，而且在水泥石中水分不足時，能使水泥石吸收環(huán)境中的水分，保證水泥進行水化和硬化。如果環(huán)境干燥，水泥漿中的水分蒸發(fā)過快，當水分蒸發(fā)完后，水化作用將無法進行，硬化停止，強度不再增長，甚至還會在制品表面產生干縮裂縫。,,第三節(jié) 硅酸鹽水泥的技術性質 及其性能特點,一、硅酸鹽水泥的主要技術性質二、硅酸鹽水泥的技術標準三、硅酸鹽水泥的腐蝕

16、四、硅酸鹽水泥的主要特性及工程應用,一、硅酸鹽水泥的主要技術性質,1.密度2.細度3.標準稠度用水量4.凝結時間5.體積安定性6.強度和強度等級7.其它技術指標,一、硅酸鹽水泥的主要技術性質,1.密度 硅酸鹽水泥的密度一般在3.05~3.15g／cm3，平均可取為3.10 g／cm3，其大小主要取決于水泥熟料的礦物組成。堆積密度為1000~1600kg/m3。,一、硅酸鹽水泥的主要技術性質,2.細度——水泥顆粒的粗

17、細程度。對水泥性質有很大影響。水泥顆粒粒徑一般在7~200μm范圍內，顆粒愈細，與水起反應的表面積就愈大，因而水化速度較快，而且較完全，早期強度和后期強度都較高。水泥顆粒過粗，則不利于水泥活性的發(fā)揮，但水泥過細，在空氣中的硬化收縮性較大，生產成本也較高。硅酸鹽水泥的細度采用比表面積法檢驗。,一、硅酸鹽水泥的主要技術性質,比表面積——單位質量的粉末所具有的總表面積，用m2／kg表示。比表面積法是根據一定量空氣通過一定空隙率和厚度的水

18、泥層時，所受阻力不同而引起流速的變化來測定水泥的比表面積。硅酸鹽水泥的細度采用勃氏透氣法比表面積儀（GB/T8074-2008）進行檢驗，要求其比表面積大于300m2／kg。,,,一、硅酸鹽水泥的主要技術性質,3.標準稠度用水量——水泥凈漿達到標準稠度時的拌和用水量，按水泥質量百分比計；水泥的標準稠度是指水泥凈漿對標準試桿（或試錐）的沉入達到一定阻力時的稠度。我國國標（GB/T1346-2001）中規(guī)定，水泥標準稠度的標準測定方法為

19、試桿法（標準法），或試錐法（代用法）。硅酸鹽水泥的標準稠度用水量通常在24％~ 30％之間。標準稠度用水量的大小，可以反映出水泥的需水性，標準稠度用水量愈大，表明其需水性愈大。,標準稠度和凝結時間測定儀,一、硅酸鹽水泥的主要技術性質,4.凝結時間凝結時間分為初凝時間和終凝時間。初凝時間是指水泥與水拌和至標準稠度凈漿達到初凝狀態(tài)（即開始失去可塑性）所需的時間；終凝時間是水泥與水拌和至標準稠度凈漿達到終凝狀態(tài)（即完全失去可塑性并開

20、始產生強度）所需的時間。國家標準（GB 175-2007）規(guī)定，硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于6.5h。為何這樣規(guī)定?,規(guī)定初凝時間和終凝時間的意義：,為使混凝土和砂漿有充分的時間進行攪拌、運輸、澆搗和砌筑，水泥的初凝時間不能過短。當施工完畢，則要求盡快硬化而產生強度，故終凝時間不能太長，否則會使施工周期變長。影響水泥凝結時間的主要因素：（1）鋁酸三鈣含量與石膏摻量的匹配；（2）水泥的細度；（3）水灰

21、比；（4）凝結時的溫度；（5）混合材料摻量。,一、硅酸鹽水泥的主要技術性質,5.體積安定性——水泥凈漿硬化過程中體積變化的均勻性和穩(wěn)定性。如果在水泥硬化過程中，產生不均勻的體積變化，就會使水泥石產生膨脹性裂縫，這種現(xiàn)象稱為水泥體積安定性不良。引起水泥體積安定性不良的原因及控制方法：游離 CaO過多；控制方法：沸煮法（雷氏夾法或試餅法）檢驗合格；游離 MgO過多；控制方法：壓蒸法檢驗合格，或生產控制， MgO含量≤5%摻入的

22、石膏過多，生產控制, SO3含量≤3.5%,一、硅酸鹽水泥的主要技術性質,6.強度及強度等級強度是評價水泥質量、確定水泥強度等級的重要指標。水泥強度除了與水泥礦物組成和細度有關外，還與水灰比、試件制作方法、養(yǎng)護條件和齡期等因素有關。根據現(xiàn)行國標（GB 17671-1999）中規(guī)定，水泥膠砂強度檢驗方法是：將水泥和標準砂以1︰3的比例混合后，以0.5的水灰比拌制成一組塑性膠砂，用標準方法制成40mm×40mm×1

23、60mm的標準試件，在標準條件（20℃±1℃，相對濕度不小于90%或水中）下養(yǎng)護，達到規(guī)定齡期（3d、28d）時，測定其抗折強度和抗壓強度。,6.強度及強度等級,水泥的強度等級是根據規(guī)定齡期（3d和28d）測定的抗壓強度和抗折強度來劃分的，各強度等級水泥在各齡期的強度不得低于表5-2規(guī)定的數值。按國家標淮(GBl75—2007)規(guī)定，硅酸鹽水泥的強度等級有42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六種。

24、強度等級中有R的為早強型，無R的為普通型。早強型水泥的3d抗壓強度可達28d抗壓強度的50%左右，并比同強度等級的普通型水泥的3d強度提高10%以上。,一、硅酸鹽水泥的主要技術性質,7.其它技術指標（1）有害成分含量為了保證水泥的使用質量，要求水泥中的氧化鎂MgO和三氧化硫SO3含量、堿含量不得超過標準規(guī)定的限量（見表5-3）。堿含量(選擇性指標): 指水泥中Na2O和K2O的含量。水泥中Na2O和K2O含量較高時，可能在混凝土

25、中與活性集料發(fā)生堿—集料反應，使混凝土出現(xiàn)開裂、強度降低或破壞。 用戶要求低堿時： Na2O+0.685 K2O≤0.60%,7.其它技術指標,（2）不溶物含量不溶物將影響水泥的有效成分含量，所以不溶物含量不得超過標準規(guī)定的限量（見表5-3）。（3）燒失量 不得超過標準規(guī)定的限量（見表5-3）。(4)氯離子含量 不得超過0.06% 。,,二、硅酸鹽水泥的技術標準,我國現(xiàn)行的硅酸鹽水泥國家標準為《通用硅酸鹽水泥》

26、（GB 175-2007） 。標準規(guī)定，凡化學指標(包括氧化鎂含量、三氧化硫SO3含量、堿含量、不溶物含量、燒失量、氯離子含量)、凝結時間、安定性和強度符合規(guī)定要求的為合格品，凡化學指標、凝結時間、安定性和強度中的任何一項技術指標不符合規(guī)定要求的為不合格品。,,三、硅酸鹽水泥的腐蝕,當水泥石長期處在某些介質中，水泥石中的水化產物會與介質發(fā)生各種物理、化學作用，并導致水泥石強度降低，甚至發(fā)生破壞，這種現(xiàn)象稱為水泥石腐蝕。 1.水泥石腐

27、蝕的主要類型 （1）軟水腐蝕(溶出性腐蝕) 軟水是指暫時硬度較小的水。在流動的軟水中，特別是在有水壓作用而且水泥石的滲透性又較大的情況下，水流不斷將氫氧化鈣溶出并帶走，從而使水泥石中氫氧化鈣的含量不斷減少。隨著氫氧化鈣含量的降低，其他水化產物，如水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等，亦將發(fā)生分解，從而使水泥石結構逐漸遭到破壞，強度不斷降低，嚴重時會引起整個建筑物的毀壞。,三、硅酸鹽水泥的腐蝕,（2）硫酸鹽的腐蝕 以硫酸鈉為例，反應式如下：

28、 由于是在已經固化的水泥石中發(fā)生上述反應，所以生成三硫型水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）時，產生的體積增加對水泥石將產生破壞作用。由于鈣礬石呈針狀或桿狀結晶，故常稱其為“水泥桿菌”。,三、硅酸鹽水泥的腐蝕,（3）鎂鹽腐蝕在海水及地下水中常含有大量鎂鹽，主要是硫酸鎂及氯化鎂。它們與水泥石中的氫氧化鈣起置換作用，生成松軟而無膠結能力的氫氧化鎂，或易溶于水的氯化鈣，生成的二水石膏則引起上述的硫酸鹽破壞作用。化學反應式如下：,,,三、硅酸鹽水泥

29、的腐蝕,（4）碳酸性腐蝕 若天然水中游離的二氧化碳過多時，將會起破壞作用。首先，硬化水泥石中的氫氧化鈣受到碳酸的作用，生成碳酸鈣，反應式為：由于水中含有較多的二氧化碳，它與生成的碳酸鈣之間可發(fā)生下列可逆反應：水泥石中的氫氧化鈣通過轉變?yōu)橐兹艿闹靥妓徕}而流失。隨著水泥石中氫氧化鈣含量的降低，還會導致水泥石中其他水化物的分解，使腐蝕作用進一步加劇。,,,三、硅酸鹽水泥的腐蝕,（5）一般酸性腐蝕在工業(yè)廢水、地下水、沼澤水中常含有無

30、機酸和有機酸。各種酸類對水泥石有不同程度的腐蝕作用。它們與水泥石中的氫氧化鈣反應后生成的化合物，或溶于水，或體積膨脹，對水泥石產生破壞作用。以上論述了水泥石腐蝕的幾種主要類型，但在實際工程中．水泥石的腐蝕很少只是單一因素造成的，而可能是兩種或幾種腐蝕同時發(fā)生，并互相影響，使腐蝕程度更加嚴重。,2.水泥石腐蝕的原因及防止措施,腐蝕的原因（內因）：（1）水泥石中含有氫氧化鈣和水化鋁酸鈣；（2）水泥石中有孔隙。腐蝕的預防措施：根據

31、侵蝕特點，合理選擇水泥品種 ；減小孔隙率，提高水泥石的密實程度；采用保護層，構件表面敷設防護物質。,,四、硅酸鹽水泥的主要特性及工程應用,1、硬化快、強度高硅酸鹽水泥中C3S及C3A含量較多，它們水化速度快，所以硅酸鹽水化凝結硬化快，強度高，尤其早期強度高，適用于早期強度要求高和冬季施工的混凝土工程。一般用于配制C40以上的混凝土，主要用于地上、地下和水中重要結構鋼筋混凝土和預應力混凝土工程。 2．水化熱高、抗凍性好 水化速

32、度快，放熱量大，因而不宜用于大體積混凝土工程。但放熱量大對水泥石的抗凍性有利。硅酸鹽水泥如采用適宜的水灰比，并經充分養(yǎng)護，可獲得密實的水泥石，具有較高的抗凍性。因此，這種水泥適用于嚴寒地區(qū)會遭受反復凍融作用的混凝土工程。,四、硅酸鹽水泥的主要特性及工程應用,3．耐腐蝕性和耐熱性較差 硅酸鹽水泥水化后形成較多的氫氧化鈣和水化鋁酸鈣，所以不宜用于受流動及壓力水作用的混凝土工程，也不宜用于海水、礦物水等腐蝕性作用的工程。硅酸鹽水泥石的主要

33、成分在高溫下會發(fā)生脫水和分解，使其結構遭受破壞。此外，水泥石經高溫作用后，其中的氫氧化鈣已經分解為氧化鈣，如再受水潤濕或長期置放時，由于氧化鈣重新與水反應，在生成氫氧化鈣的同時，產生體積膨脹，從而對水泥石造成破壞。,,第四節(jié) 摻混合材料的硅酸鹽水泥,一、混合材料概述二、普通硅酸鹽水泥三、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥四、復合硅酸鹽水泥,,一、混合材料概述,混合材料是指在生產水泥時加入的各種礦物質材料。通常分為

34、活性混合材料和非活性混合材料兩類。1. 活性混合材料——能與石灰、石膏或硅酸鹽水泥一起，加水拌和后能發(fā)生化學反應，并生成具有膠凝性和水硬性水化物的混合材料。活性混合材料的這種性質也稱為火山灰性。活性混合材料中一般均含有活性SiO2和活性Al2O3，它們是主要的活性成分，能與水泥水化生成的氫氧化鈣作用，生成水硬性水化產物。常用的活性混合材料有?；郀t礦渣、火山灰質混合材料和粉煤灰等。,一、混合材料概述,（1）粒化高爐礦渣——鋼鐵廠用水

35、淬方法，將煉鐵高爐的熔融礦渣進行急速冷卻處理后得到的質地疏松、多孔的粒狀物。在一般礦渣中CaO、SiO2、Al203含量占90％以上。國家標準規(guī)定，水泥用?；郀t礦渣的質量系數不得小于1.2。 （2）火山灰質混合材料——泛指天然的或人工的以活性氧化硅和活性氧化鋁為主要成分，具有火山灰活性的礦物質材料，其本身一般無水硬性，但在常溫下能與石灰和水作用，生成水硬性的水化物。 （3）粉煤灰——火力發(fā)電廠從煤粉爐煙道氣體中收集的粉末狀廢渣。

36、粉煤灰中含有較多的活性SiO2和活性Al2O3，兩者總含量可達60％以上。由于它是由煤粉在煤粉爐中，經懸浮態(tài)燃燒后急冷而成，所以多呈直徑為1～50μm的實心或空心的玻璃態(tài)球粒狀。,粉煤灰的球形顆粒,一、混合材料概述,2.非活性混合材料——不具有活性或活性非常低的人工或天然的礦物質材料。這類材料在水泥水化過程中不發(fā)生化學反應，或者化學反應甚微。石英砂、石灰石、粘土、慢冷礦碴以及不符合質量標準的活性混合材料均可以作為非活性混合材料應用。非

37、活性混合材料摻入到水泥中僅能起調節(jié)水泥強度等級、增加水泥產量、降低水化熱等作用。非活性混合材料應具有足夠的細度，不含或極少含對水泥有害的雜質。,,二、普通硅酸鹽水泥,1. 概述根據國家標準(GBl75—2007)，普通硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料、規(guī)定摻加量的混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，簡稱普通水泥，代號P·O。普通水泥中混合材料的摻加量按重量百分比計，活性混合材料的摻加量＞5％且≤20％，其中允許用不超過

38、水泥質量5％的窯灰(水泥回轉窯窯尾廢氣中收集下的粉塵)或不超過水泥質量8％的非活性混合材料來代替。,二、普通硅酸鹽水泥,2. 普通硅酸鹽水泥的技術性質國家標準規(guī)定，普通硅酸鹽的水泥強度等級分為42.5、42.5R、52.5和52.5R等4個等級。各種強度等級水泥在不同齡期的強度均不得低于表5-5所規(guī)定的數值。國家標準規(guī)定，普通水泥的細度用比表面積法檢驗，要求其比表面積大于300m2／kg；初凝時間不小于45min，終凝時間不大于60

39、0min (即10h)。對體積安定性的要求與硅酸鹽水泥相同。,二、普通硅酸鹽水泥,3. 普通硅酸鹽水泥的特性及應用 與硅酸鹽水泥的工程特性略有差異：水化凝結硬化較快，早期強度較高；水化熱較大；抗凍性較好；耐腐蝕性較差；耐熱性較差?！∑胀ㄋ嗯c硅酸鹽水泥的用途基本相同，但較硅酸鹽水泥的用途更廣。,,三、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥,1. 概述（1）礦渣硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、20%～70%的粒

40、化高爐礦渣和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料。代號為P·S·A和P·S·B。（2）火山灰質硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、20%～40%的火山灰質混合材料和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，代號為P·P。（3）粉煤灰硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、20%～40%的粉煤灰和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，代號為P·F。,三、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥,

41、2. 三種水泥的水化反應特點具有二次水化的特點：首先是水泥熟料礦物與水作用，生成氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等水化產物；當氫氧化鈣生成之后，它就與混合材料中的活性氧化硅和活性氧化鋁進行二次反應，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。即：,三、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥,上述二次反應過程就是“火山灰反應”，其中，溶液中的氫氧化鈣是激發(fā)混合材料活性的物質，所以稱為激發(fā)劑（堿性激發(fā)劑）。而磨細時加入的石膏為硫酸鹽激發(fā)

42、劑，它的作用是進一步與水化鋁酸鈣化合而生成水化硫鋁酸鈣。,三、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥,3. 三種水泥的主要技術性質國家標準對于這三種水泥的凝結時間和體積安定性的技術要求與普通硅酸鹽水泥基本相同。這三種水泥有六個強度等級：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。各強度等級水泥在不同齡期的強度不得低于表5-6所規(guī)定的數值。細度:0.08mm方孔篩篩余不大于10%或0.045mm方

43、孔篩篩余不大于30% 。由于火山灰質混合材料一般具有多孔性，比表面積較大，所以火山灰水泥的標椎稠度用水量較大。,三、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥,4. 三種水泥的特性及應用共同的特點： （1）早期凝結硬化慢，強度低，后期強度高，并且對溫度影響的敏感性比較大。不宜用于早期強度要求高的混凝土工程，但對承受荷載較遲的工程更為適用，并且適用于制作蒸汽養(yǎng)護的預制構件。 （2）具有較強的抗腐蝕能力?？捎糜谛枰谷艹鲂?/p>

44、侵蝕或抗硫酸鹽侵蝕的水工混凝土、海洋混凝土等工程。（3）水化熱低，抗凍性較差。適用于大體積混凝土工程。但它們的抗凍性較差，不宜用于嚴寒地區(qū)會遭受反復凍融作用的混凝土工程。,共同特性,1--硅酸鹽水泥，2--礦渣水泥，3—?；V渣,由于這三種水泥所摻加的混合材料的品種不同，所以在性能上也存在各自的特點：,礦渣水泥具有較好的耐熱性，可用于高溫車間的混凝土結構?；鹕交宜囝w粒較細，泌水性小。在潮濕環(huán)境中或在水中養(yǎng)護時，因能生成較多的水化硅

45、酸鈣膠體，使水泥石結構致密，因而具有較高的抗?jié)B性和耐水性，可用于有抗?jié)B要求的混凝土工程。但在硬化過程中干縮現(xiàn)象較礦渣水泥更顯著，如果養(yǎng)護不當，易產生干縮裂縫，所以不宜用于干燥地區(qū)及高溫車間。由于粉煤灰的球形顆粒表面很致密，吸水能力弱，其標準稠度需水量較小，干縮性也小，因而抗裂性較高。但球形顆粒的保水性差，泌水較快，若養(yǎng)護不當，也易引起混凝土失水而產生裂縫。,,四、復合硅酸鹽水泥,根據國家標準(GBl75—2007) 的規(guī)定：由硅酸鹽水

46、泥熟料和兩種或兩種以上的混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為復合硅酸鹽水泥(簡稱復合水泥)，代號P·C。復合硅酸鹽水泥中混合材料的摻加量按質量百分比計為20％~50％。復合水泥的主要技術要求與粉煤灰水泥相同。復合水泥的特性取決于其所摻兩種或兩種以上混合材料的種類、摻量及相對比例，其特性與礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥有不同程度的相似之處，可根據其摻入的混合材料的種類，參照摻相同混合材料的水泥的適用范圍進行選用。

47、,,,第五節(jié) 常用水泥的選用原則,一、常用水泥的特性常用水泥的特性可總結如表5-7。 二、常用水泥的選用各類建筑工程，可針對其工程性質、結構部位、施工要求和使用環(huán)境條件等，按照表5-8進行選用。,,1. 硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥,用于配制高強混凝土和預應力混凝土；用于要求早期強度高、凝結快的工程；用于有抗凍融要求和冬季施工的工程；不宜用于受侵蝕性介質作用的混凝土；不宜用于大體積混凝土工程 。,2. 礦渣硅酸鹽水泥,適宜用

48、于水工和海港工程，特別是用于需要抗淡水或抗硫酸鹽侵蝕的工程；可用于耐熱混凝土工程；適于采用蒸汽養(yǎng)護；宜用于澆筑大體積混凝土工程?？捎糜谟心湍バ砸蟮幕炷?；不宜用于要求早期強度高、凝結快的工程；不宜用于有抗?jié)B要求的混凝土工程。,3. 火山灰硅酸鹽水泥,最適宜用于地下或水下工程，特別是用于需要抗?jié)B、抗淡水或抗硫酸鹽侵蝕的工程；宜用于蒸汽養(yǎng)護；宜用于澆筑大體積混凝土工程。不宜用于低溫施工，不宜用于受凍部位；不宜用于干燥地

49、區(qū)；不宜用于有耐磨性要求的混凝土；不宜用于要求早期強度高、凝結快的工程。,4. 粉煤灰硅酸鹽水泥,宜用于承受荷載較遲的工程；宜用于大體積混凝土工程 ；宜用于需要抗淡水或抗硫酸鹽侵蝕的工程；不宜用于要求早期強度高、凝結快的工程；不宜用于干燥地區(qū)；不宜用于有耐磨性要求的混凝土；不宜用于有抗?jié)B要求的混凝土工程。,,第六節(jié) 其他水泥品種,一、鋁酸鹽水泥二. 膨脹水泥三. 白色硅酸鹽水泥和彩色硅酸鹽水泥四. 道路硅酸鹽水泥,

50、一、鋁酸鹽水泥,(1)定義：以鋁酸鈣為主要成分的水泥熟料，經磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為鋁酸鹽水泥，其Al2O3含量約為50%，所以又稱為高鋁水泥。（原料是鋁礬土和石灰石，又稱為礬土水泥。）(2)礦物成分：主要礦物成分為鋁酸一鈣（CA）、二鋁酸一鈣（CA2），此外含有少量的C2S及其他鋁酸鹽（C12A7等）。,一、鋁酸鹽水泥,(3)水化反應：水化產物的組成隨溫度變化而不同，當溫度30℃時：3CA + 12H2O→C3AH6 （

51、水化鋁酸三鈣）+2AH3 （鋁膠） CA2水化慢，早強低，C12A7水化快，但強度不高，C2S生成C-S-H。,一、鋁酸鹽水泥,(4)硬化特點 CAH10和C2AH8為針片狀晶體，形成骨架。AH3填充于空隙之中，形成較密實的結構，因此使初期強度增長很快、很高。但后期強度增長不顯著。 CAH10和C2AH8是亞穩(wěn)態(tài)晶體，會逐漸轉化為C3AH6，這是自發(fā)過程，可隨環(huán)境溫度的升高而加速。晶體轉化的反應式為：

52、 3（C2AH8）→2（C3AH6）+ AH3 + 9H2O 3（CAH10）→C3AH6 + 2（AH3）+ 18H2O 晶體轉化會造成長期使用時強度有退縮現(xiàn)象，在濕熱條件下，強度下降嚴重，一般5年以后降低40～60%。最低穩(wěn)定強度可通過快速試驗確定。,一、鋁酸鹽水泥,(5)質量標準和技術要求(見表5-9) 質量標準為《鋁酸鹽水泥》（GB201-2000），類型：CA-50

53、、CA-60、CA-70、CA-80（根據氧化鋁含量劃分）。技術要求主要有：細度：比表面積大于300m2／kg 或0.045mm方孔篩篩余不得超過20%；凝結時間：CA-60型初凝時間不得早于60min，終凝時間不得遲于18h;其它類型初凝時間不得早于30min，終凝時間不得遲于6h 。,一、鋁酸鹽水泥,(6)特性①凝結硬化快、早期強度高;②水化熱大，放熱集中; ③耐熱性好;④抗酸和抗硫酸鹽性能強（水化時不生成Ca(

54、OH)2），但抗堿性極差;⑤長期強度會降低。(7)應用 可用于緊急軍事工程、搶修工程（堵漏）、配制耐熱混凝土，不宜用于永久性工程或大體積混凝土工程，不能用于蒸汽養(yǎng)護的混凝土構件。,二. 膨脹水泥,(1)定義：自應力值<2.0MPa（通常約為0.5MPa）的水泥(2)主要品種：按礦物組成分為四種：1）硅酸鹽膨脹水泥——以硅酸鹽水泥為主，外加鋁酸鹽水泥和石膏配制而成。2）鋁酸鹽膨脹水泥——以鋁酸鹽為主，外加石膏配制而

55、成。3）硫鋁酸鹽膨脹水泥——以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要成分，外加石膏配制而成。4）鐵鋁酸鹽膨脹水泥——以鐵相、無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要成分，外加石膏配制而成。,二.膨脹水泥,(3)膨脹機理：水化鋁酸鈣與石膏反應生成鈣礬石或無水硫鋁酸鈣轉變?yōu)殁}礬石，鈣礬石形成時體積增加1.5～2倍，從而引起水泥漿體的體積增大。(4)用途：配制收縮補償混凝土，用于混凝土構件接縫及管道接頭、混凝土結構的加固、修補、防滲堵漏、機器底座及地腳螺栓的

56、固定等。,三. 白色硅酸鹽水泥和 彩色硅酸鹽水泥,白色硅酸鹽水泥是在嚴格控制水泥中著色物質含量的情況下生產出的一種硅酸鹽水泥，其組成和性能與硅酸鹽水泥基本相同。著色物質主要有氧化鐵、氧化錳、氧化鈦、氧化鉻等。國家標準GB2015—2005規(guī)定：白色硅酸鹽水泥的細度要求為0.080㎜方孔篩篩余量不得超過10%；其初凝時間不得早于45分鐘，終凝時間不得遲于12小時；根據強度劃分為3個等級（32.5、42.5、52.5），各

57、等級的強度要求見表5-12；白度:要求不得低于87。,三.白色硅酸鹽水泥和 彩色硅酸鹽水泥,彩色硅酸鹽水泥是采用不同方法生產的具有特定顏色的硅酸鹽水泥。生產方法主要有三種：（1）在水泥生料中加入著色物質，經過煅燒，制成彩色水泥熟料，再粉磨成彩色水泥；（2）將白水泥或硅酸鹽水泥、適量石膏和堿性著色物質共同磨細制成彩色水泥；（3）將干燥狀態(tài)的著色物質摻入白水泥或硅酸鹽水泥中。,三.白色硅酸鹽水泥和

58、 彩色硅酸鹽水泥,白水泥和彩色水泥主要用于建筑裝飾工程，常用于配制各類彩色水泥漿、砂漿和混凝土，用以制造各種水磨石、水刷石、斬假石等飾面，以及制作各種雕塑和裝飾部件等制品。,四. 道路硅酸鹽水泥,（1）定義：凡由適當成分的生料燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分和較多量鐵鋁酸鈣的硅酸鹽水泥熟料，稱為道路硅酸鹽水泥熟料。由道路硅酸鹽水泥熟料、0～10％活性混合材料和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為道路硅酸鹽水泥，簡稱道路水泥。（2

59、）按照國家標準《道路硅酸鹽水泥》(GB13693-2005)的要求，道路水泥熟料中C3A含量不得大于5.0％，C4AF含量不得小于16％。限制C3A的含量主要是因為水化鋁酸三鈣孔隙較多、干縮較大，降低其水化物含量，可以減少水泥的干縮率。提高C4AF的含量是為了增加水泥的抗折強度和耐磨性，因為C4AF脆性小，硬化時體積收縮小。,四. 道路硅酸鹽水泥,國家標準還規(guī)定道路水泥中氧化鎂含量不得超過5.0％，三氧化硫含量不得超過3.5％；水泥的

60、初凝時間不得早于90min，終凝時間不得遲于600min(10h)；細度：比表面積300～400m2／kg ；沸煮法檢驗安定性必須合格；28d干縮率不得大于0.10％；耐磨性以磨損量表示，不得大于3.0kg/m2。強度等級:分為32.5、42.5、52.5(各等級的強度要求見表5-11)；,四. 道路硅酸鹽水泥,,,,（3）道路水泥的主要特性： 抗折強度高、干縮小，并且耐磨性、抗凍性和抗沖擊性能好。（4）用途： 主要