土木工程材料3-水硬性胶凝材料课件.ppt

1、3 水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料( cement ) 水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料是指能与水发生化学反应凝结和硬是指能与水发生化学反应凝结和硬化，且在水下也能够凝结和硬化并保持和发展其强度的化，且在水下也能够凝结和硬化并保持和发展其强度的胶凝材料。水泥是一种典型的水硬性胶凝材料。胶凝材料。水泥是一种典型的水硬性胶凝材料。 常用的是常用的是通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥, ,主要品种有：普通硅酸盐主要品种有：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。硅酸盐水泥等。 此外此外, ,还有铝酸盐水泥等其他系列水泥。还有铝酸盐水

2、泥等其他系列水泥。2水 泥通用水泥专用水泥特性水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等水泥的分类水泥的分类33.1 3.1 硅酸盐水泥硅酸盐水泥3.2 3.2 掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥3.3 3.3 其他品种的水泥其他品种的水泥43.1.1 3.1.1 硅酸盐水泥的生产和矿物组成硅酸盐水泥的生产和矿物组成 1 1）原材料与生产简介）原材料与生产简介石灰石质石灰石质石灰石、白垩石灰石、白垩粘土质粘土质粘土、页岩粘土、页岩校正原料（少量）校正原料（少

3、量）铁粉铁粉CaOSiO2、Al2O3、Fe2O3Fe2O33.1 硅酸盐水泥硅酸盐水泥5工艺工艺：“二磨一烧二磨一烧”水泥生产工艺流程示意图水泥生产工艺流程示意图 6某新型干法旋窑水泥生产线某新型干法旋窑水泥生产线7 熟料（熟料（clinker）矿物矿物组成组成硅酸三钙硅酸三钙分子式分子式分子简式分子简式 3CaOSiO2C3SC2SC3AC4AF2CaOSiO23CaOAl2O34CaOAl2O3Fe2O3硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙名名 称称比例比例37601537715 1018含含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比例磨成细粉，的原料，按适

4、当比例磨成细粉，烧至部分熔融所得以硅酸钙为主的水硬性胶凝物质。烧至部分熔融所得以硅酸钙为主的水硬性胶凝物质。 2 2）硅酸盐水泥熟料的矿物组成）硅酸盐水泥熟料的矿物组成8矿物组成矿物组成 硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙 铁铝酸四钙铁铝酸四钙 C3SC2SC3AC4AF含量含量 /% 3760 最多最多1537次之次之 715 少少 1018 少少 水化速度水化速度 较快较快慢慢快快中中水化热水化热 中中低低高高中中强度强度 高高早期低后期高早期低后期高低低中中（抗折）（抗折）耐化学侵蚀耐化学侵蚀 中中良良差差优优干缩性干缩性 中中小小大大小小表表3.1 硅酸盐水泥熟料矿物组成

5、的反应特性硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性9快硬水泥：快硬水泥： C3A、C3S含量高，含量高，3d抗压强度高。抗压强度高。 适于适于紧急抢修工程紧急抢修工程、军事工程军事工程、冬季施工工程冬季施工工程。道路水泥：道路水泥： C4AF、C2S含量高。抗折强度高，耐磨、抗冲击、收缩小含量高。抗折强度高，耐磨、抗冲击、收缩小 适用于适用于道路路面道路路面、机场道面机场道面、城市广场城市广场等工程。等工程。大坝水泥：大坝水泥：简称中热水泥简称中热水泥低热矿渣水泥：低热矿渣水泥：加入矿渣加入矿渣 适用于适用于大坝工程大坝工程、大型构筑物大型构筑物、大型房屋的基础大型房屋的基础等大体积工程。等大体积工程

6、。水化放热较低，水化放热较低，C2S含量高，含量高， C3A含量低含量低103.1.2 硅酸盐水泥的水化凝结硬化硅酸盐水泥的水化凝结硬化 1）硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化223)(OHCHSCOHSCa 6323AHCOHAC水化速度快水化速度快 t22463AFOHCaSOAHC 水化铁铝酸钙水化硫铝酸钙OHAFC24 长纤维状长纤维状 短纤维状短纤维状六方板结晶六方板结晶缓凝机理：缓凝机理：SC2同上同上针状结晶针状结晶 立方板状结晶立方板状结晶 Afm当石膏耗尽时，转化为11硅酸钙的水化产物硅酸钙的水化产物C-S-H与与Ca(OH)12 Ca(OH)2羟钙石(portlandite)

7、体积含量占水泥石体积的体积含量占水泥石体积的20%25 %；表面积较小、次价键力；表面积较小、次价键力弱弱 耐久性和强度。六方片状晶体。耐久性和强度。六方片状晶体。13 水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙Calcium Sulfoaluminate Hydrates 占水泥石体积的占水泥石体积的 15%20 %。初期形成三硫型硫铝酸钙（钙钒石。初期形成三硫型硫铝酸钙（钙钒石 ettringite，AFt)。后期转变为单硫型硫铝酸钙（后期转变为单硫型硫铝酸钙（monosulfate hydrates, Afm)。AFt针状晶体；针状晶体；Afm六方片状晶体。六方片状晶体。14 第一阶段：拌水起至初凝时，第

8、一阶段：拌水起至初凝时，C3S迅速反应迅速反应生成生成Ca(OH)2。石膏和。石膏和C3A反应生成反应生成AFt。水泥浆呈水泥浆呈塑性塑性状态。状态。第二阶段：从初凝起至第二阶段：从初凝起至24h，水化加速，生，水化加速，生成较多的成较多的Ca(OH)2、AFt、C-S-H凝胶，水凝胶，水泥泥凝结凝结。第三阶段：第三阶段：24h以后直到水化结束。所有水以后直到水化结束。所有水化产物生成，数量不断增加，结构更加化产物生成，数量不断增加，结构更加致密，致密，强度强度不断提高。不断提高。 2）水泥的硬化）水泥的硬化(hardening)15水泥硬化研究理论水泥硬化研究理论(P) 水化过程在不同的情况

9、下会有不同的水化机理；水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。1617 缓凝机理缓凝机理: C3A水化极快，水泥很快凝结，为有足够操作时间，加入水化极快，水泥很快凝结，为有足够操作时间，加入适适量量石膏。一旦石膏。一旦C3A开始水化，石膏会与开始水化，石膏会与C3AH6反应生成针状难溶于水的反应生成针状难溶于水的AFt，形成保护膜覆盖水泥颗粒，阻碍，形成保护膜覆盖水泥颗粒，阻碍C3A的水化，阻止了颗粒表面水化的水化，阻止了颗粒表面水化产物的向外扩散，降了水泥的水化速度，使产物的向外扩散，降了水泥的

10、水化速度，使水泥的初凝时间得以延缓。水泥的初凝时间得以延缓。 石膏耗尽时，钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物所胀破，石膏耗尽时，钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物所胀破，C3A等矿物等矿物再次快速水化，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。再次快速水化，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。水泥浆水泥浆的塑性逐渐消失，直到终凝。的塑性逐渐消失，直到终凝。石膏石膏18水化产物：水化产物：水化硅酸钙水化硅酸钙(约约50%)、氢氧化钙、氢氧化钙(约约25%)、水化铝酸钙、水、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙等。化铁酸钙及水化硫铝酸钙等。 水化很慢，颗粒内部很难完全水化。硬化后水泥石由水化很慢，颗粒内

11、部很难完全水化。硬化后水泥石由晶体晶体、胶体胶体、未完未完全水化颗粒全水化颗粒、游离水游离水及及气孔气孔等组成的不均质体。等组成的不均质体。19 未水化的水泥颗粒内核处于水化物包裹中未水化的水泥颗粒内核处于水化物包裹中 水灰比越小，其含量越多水灰比越小，其含量越多未水化的水泥内核20（）矿物组成及细度（）矿物组成及细度 各种矿物的凝结硬化特点不同，矿物的相对含量不同，水泥的各种矿物的凝结硬化特点不同，矿物的相对含量不同，水泥的凝结硬化特点就不同。凝结硬化特点就不同。 水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化快

12、，凝结硬化快，早期强度就高。水的接触面大，水化快，凝结硬化快，早期强度就高。 3 3）影响水泥凝结硬化的主要因素）影响水泥凝结硬化的主要因素21（）水泥浆的水灰比（）水泥浆的水灰比 加水较多时，水灰比较大，水泥初期水化反应充分进行；但颗粒加水较多时，水灰比较大，水泥初期水化反应充分进行；但颗粒被水隔开的距离较远，连接形成骨架结构所需时间长，凝结较慢。被水隔开的距离较远，连接形成骨架结构所需时间长，凝结较慢。 水灰比较大时，多余水分蒸发后形成的孔隙较多水灰比较大时，多余水分蒸发后形成的孔隙较多, 造成水泥石强造成水泥石强度较低，因此水灰比过大会明显降低水泥石的强度。度较低，因此水灰比过大会明显降

13、低水泥石的强度。22（3）石膏掺量）石膏掺量 适量的石膏起缓凝效果，且由于钙矾石的生成，适量的石膏起缓凝效果，且由于钙矾石的生成，还能提高水泥石的强度。但掺量过多，危害水泥石的安定性。还能提高水泥石的强度。但掺量过多，危害水泥石的安定性。（4）环境温度和湿度）环境温度和湿度 温度较高时速度较快；低于温度较高时速度较快；低于0水化趋于水化趋于停止。保持足够的水分，水化、凝结硬化才能充分进行。停止。保持足够的水分，水化、凝结硬化才能充分进行。 保持水泥浆温度和湿度的措施，称水泥的保持水泥浆温度和湿度的措施，称水泥的养护养护。干燥环境水干燥环境水分蒸发快，水泥不能充分水化，硬化停止。分蒸发快，水泥不

14、能充分水化，硬化停止。（5）龄期（时间）龄期（时间） 随着时间的延长随着时间的延长, 水化物增多，内部结构就逐水化物增多，内部结构就逐渐致密，强度不断增长渐致密，强度不断增长。233.1.3 3.1.3 硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质 1）化学品质指标）化学品质指标 不溶物不溶物主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会 影响水泥的粘结质量。影响水泥的粘结质量。 烧失量烧失量水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加 因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。 氧化镁

15、氧化镁22)(OHMgOHMgO 三氧化硫三氧化硫 碱碱限制碱限制碱-集料反应，按（集料反应，按（Na2O+0.658 K2O）值计。）值计。 AFtAHCSO633242） 细度细度(fineness) (选择性指标选择性指标) 水泥颗粒粒径一般水泥颗粒粒径一般7200 m。小于。小于40m，活性较高，大，活性较高，大于于100m几乎惰性。几乎惰性。 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度用比表面积硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度用比表面积(Specific surface area )表示。比表面积是指单位质量的水泥粉末所具表示。比表面积是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和，要求不小于有的

16、表面积的总和，要求不小于300m2/kg。 其它水泥采用筛余量（其它水泥采用筛余量（retained percentage）表示。要求）表示。要求80m方孔筛筛余不大于方孔筛筛余不大于10%或或45m方孔筛筛余不大于方孔筛筛余不大于30%。25比表面积测定原理：比表面积测定原理：26 1.调节负压至调节负压至40006000Pa； 2.称取试样称取试样25g于负压筛，筛于负压筛，筛2min。 3.称量筛余物称量筛余物ms。 4.结果计算结果计算 (1) 筛余百分数：筛余百分数：100mmFs结果修正结果修正:C修正系数，修正系数，0.801.20FCFC筛余量试验方法：筛余量试验方法：273）

17、标准稠度用水量）标准稠度用水量(water requirement for normal consistency ) 水泥浆达到一定流动度时的需水量。水泥浆达到一定流动度时的需水量。 国家标准规定检验水泥国家标准规定检验水泥凝结时间凝结时间和和体积安定性体积安定性时需用时需用“标准稠度标准稠度”的水泥净浆。人为规定稠度，其用水量采用的水泥净浆。人为规定稠度，其用水量采用水泥标准稠度测定仪水泥标准稠度测定仪测定。测定。 硅酸盐水泥的标准稠度用水量硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在一般在21%28%之间。之间。 281.1.目的目的：试验结果具有可比性，试验结果具有可比性， 用于测定凝结时间和安定性

18、。用于测定凝结时间和安定性。 2.2.试验仪器：试验仪器：维卡仪维卡仪 试验方法：试验方法：标准法标准法/ /调整水量法调整水量法3.3.标准稠度净浆标准标准稠度净浆标准: : 试杆距底板距离为试杆距底板距离为6mm1mm4.4.标准稠度用水量标准稠度用水量: : 达到标准稠度净浆时的用水量。达到标准稠度净浆时的用水量。水泥标准稠度试验水泥标准稠度试验水泥标准稠度及凝结时间测定仪水泥标准稠度及凝结时间测定仪29304）凝结时间）凝结时间(set time) 水泥加水拌和起至水泥浆水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性失去可塑性所需的时间。所需的时间。初凝：水泥加水至水泥浆初凝：水泥加水至水泥浆刚刚刚

19、刚失去可塑性失去可塑性所需的时间所需的时间初凝时间初凝时间(initial setting time)。终凝：水泥加水起至水泥浆终凝：水泥加水起至水泥浆完全完全失去可塑性失去可塑性所需的时间所需的时间终凝时间终凝时间(time of final setting)。 两种状态两种状态 标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间不得早于标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝，终凝时间不得迟于时间不得迟于390min。 其它品种水泥初凝不小于其它品种水泥初凝不小于45min，终凝不大于，终凝不大于600min。 31 初凝时间初凝时间(initial setting time)： 试杆距底板距离

20、为试杆距底板距离为4mm1mm。 终凝时间：终凝时间： 当试针沉入试体当试针沉入试体0.5mm时，即环形附时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时。件开始不能在试体上留下痕迹时。凝结时间测定：凝结时间测定：3233）体积安定性）体积安定性 (stability of volume) 水泥浆体硬化后体积变化的均匀性。水泥浆体硬化后体积变化的均匀性。 因素因素：(1) MgO过量；过量；(2) f-CaO过多；过多； (3) 石膏掺量过多。石膏掺量过多。 熟料中所含熟料中所含f-CaO, f-MgO都是都是过烧过烧的，结构致密，水化很慢。的，结构致密，水化很慢。在水泥已经在水泥已经硬化后硬化后进行

21、熟化，体积膨胀进行熟化，体积膨胀97以上，导致不均匀体以上，导致不均匀体积积膨胀膨胀，使水泥石开裂。，使水泥石开裂。 当当石膏石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成继续反应生成AFt，体积增大约，体积增大约1.5倍，从而导致水泥石开裂。倍，从而导致水泥石开裂。 34试验方法试验方法试饼法试饼法雷氏法雷氏法发生争议以发生争议以雷氏法雷氏法为准为准 试饼法试饼法：从制成的净浆中取从制成的净浆中取150 g分成两等分，放在涂过油分成两等分，放在涂过油的玻璃板上，轻轻振动，用小刀由边缘向饼的中央抹动，做的玻璃板上，轻轻振动，用小刀由

22、边缘向饼的中央抹动，做成直径成直径7080mm，厚，厚10mm，边缘渐薄、表面光滑的试饼，边缘渐薄、表面光滑的试饼, 放入养护箱内养护放入养护箱内养护242 h。 目测试饼，若未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲，则目测试饼，若未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲，则安定性合格，反之不合格。当两个试饼有矛盾时，为安定性安定性合格，反之不合格。当两个试饼有矛盾时，为安定性不合格。不合格。35（1）成型：）成型：标准稠度水泥净浆；标准稠度水泥净浆；（2）测量）测量 A：取下试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离取下试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离A；（3）沸煮）沸煮雷氏法雷氏法:雷氏夹雷氏夹（4）测量）测量C：

23、冷却后，测量雷氏夹指针尖端的距离冷却后，测量雷氏夹指针尖端的距离C；（5）判定：）判定：C-A 5.0mm，合格。，合格。3637 沸煮法沸煮法仅能检验仅能检验游离氧化钙游离氧化钙的危害。的危害。 游离氧化镁和过量石膏往往不进行检验，由生产厂控游离氧化镁和过量石膏往往不进行检验，由生产厂控制二者的含量，并低于标准规定的数量。制二者的含量，并低于标准规定的数量。 体积安定性不良的水泥体积安定性不良的水泥不得不得应用于工程中应用于工程中，否则将导，否则将导致严重后果！致严重后果！38 5）强度）强度 标准棱柱体试件标准棱柱体试件水泥水泥:标准砂标准砂:水水=1:3:0.5 40mm40mm160m

24、m，标准养护，标准养护3d、28d，测定抗折强度和，测定抗折强度和抗压强度。抗压强度。 硅酸盐水泥分硅酸盐水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。六个强度等级。试模试模39100mm160mm抗折强度抗折强度FFF抗压强度抗压强度强度测量强度测量：先进行抗折强度试验，折断后每截再进行抗压强度试：先进行抗折强度试验，折断后每截再进行抗压强度试验。受压面积为验。受压面积为40 40=1600mm2。 结果计算结果计算：抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六个试件：抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六个试件的平均值。的平均值。40硅酸盐水泥在不同龄期

25、的强度要求硅酸盐水泥在不同龄期的强度要求 (GB175-2007)（P39）强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0表中表示早强型，其它为普通型表中表示早强型，其它为普通型。41 通用硅酸盐水泥的技术标准通用硅酸盐水泥的技术标准表3.3 通用硅酸盐水泥的化学指标要求，% (GB l75-2007)42表3.6 通用硅酸盐水泥的技术要求（GB 175-2

26、007）品种品种代号代号凝结时间凝结时间安定性安定性强度等级强度等级细度细度硅酸盐水泥硅酸盐水泥PI初凝初凝 45min，终凝终凝390min沸煮法沸煮法合格合格42.5、42.5R52.5、52.5R62.5、62.5R比表面积比表面积 300m2/kgP普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥PO初凝初凝 45min，终凝终凝600min42.5、42.5R52.5、52.5R矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥PSA80m方孔筛筛余方孔筛筛余10%或或45m方方孔筛筛余孔筛筛余30%PSB火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥PP粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥PF复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥PC品质判定原则

27、：检验结果不符合化学指标、凝结时间、体积安定性、强度中任一项技术要求的水泥为不合格品。品质判定原则：检验结果不符合化学指标、凝结时间、体积安定性、强度中任一项技术要求的水泥为不合格品。43 3.1.4 硅酸盐水泥石的腐蚀与防止硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 1）水泥石的腐蚀）水泥石的腐蚀 软水侵蚀软水侵蚀 溶出溶出Ca(OH)2降低碱度降低碱度 硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀OHCaSOOHCaSO242242)( 镁盐腐蚀镁盐腐蚀 一般酸腐蚀一般酸腐蚀 中和反应中和反应 碳酸腐蚀碳酸腐蚀2222)()(CaOHMgOHCaMg2322323222)(2)(HCOCaOHCOCaCOOHCaCOOHCOOHC

28、a 强碱腐蚀强碱腐蚀 23223)(36OHCaOAlONaNaOHAC44软水侵蚀：软水侵蚀：Ca2+浓度很低的水，如蒸馏水、冷凝水、雨水、河水等。浓度很低的水，如蒸馏水、冷凝水、雨水、河水等。长期接触软水，水泥石中长期接触软水，水泥石中Ca(OH)2不断被溶出，减少到一定程度时，不断被溶出，减少到一定程度时，其它含钙矿物也可分解和其它含钙矿物也可分解和溶出溶出，破坏水泥石结构。，破坏水泥石结构。流动流动软水环境，软水环境，软水侵蚀的速度更快。软水侵蚀的速度更快。 45 酸类腐蚀酸类腐蚀 一般酸的腐蚀一般酸的腐蚀：酸性介质与水泥石中：酸性介质与水泥石中Ca(OH)2反应，产物溶于水中反应，产

29、物溶于水中而流失，或发生体积膨胀造，破坏水泥石结构。而流失，或发生体积膨胀造，破坏水泥石结构。 碳酸的腐蚀碳酸的腐蚀：雨水及地下水中溶有较多的二氧化碳，形成碳酸。与：雨水及地下水中溶有较多的二氧化碳，形成碳酸。与水泥石中水泥石中Ca(OH)2中和使水泥石碳化，形成碳酸钙，再生成中和使水泥石碳化，形成碳酸钙，再生成可溶性可溶性的碳酸氢钙，并随水流失，破坏水泥石的结构。的碳酸氢钙，并随水流失，破坏水泥石的结构。OHCaCOOHCOOHCa232222)(23322)(HCOCaCaCOOHCOOHCaHOHCa2222)( 盐类腐蚀盐类腐蚀 硫酸盐腐蚀：含硫酸盐的水渗入时，与水泥石中硫酸盐腐蚀：含

30、硫酸盐的水渗入时，与水泥石中Ca(OH)2反应生成石膏，反应生成石膏，再与再与CAH反应生成反应生成AFt，产生，产生1.5倍体积膨胀，导致脆性水泥石开裂。倍体积膨胀，导致脆性水泥石开裂。2243224232)(3133203124OHCaOHCaSOOAlCaOOHCaSOOHOAlCaOAFt为微观针状晶体，常称其为为微观针状晶体，常称其为“水泥杆菌水泥杆菌”。 47水泥石受硫酸盐侵蚀后，因膨胀性结晶产物引起的开裂水泥石受硫酸盐侵蚀后，因膨胀性结晶产物引起的开裂48 （）合理选择水泥品种，或适当掺加混合材料，防止或延缓水（）合理选择水泥品种，或适当掺加混合材料，防止或延缓水泥的腐蚀。软水环

31、境泥的腐蚀。软水环境矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，氢氧化钙含量低，对软水抵抗能力强。氢氧化钙含量低，对软水抵抗能力强。 （）提高混凝土密实度，减少水泥石结构的孔隙率，阻塞腐蚀（）提高混凝土密实度，减少水泥石结构的孔隙率，阻塞腐蚀介质渗入水泥石的通道。介质渗入水泥石的通道。 （）设保护层。涂料、贴面等耐腐蚀层覆盖。（）设保护层。涂料、贴面等耐腐蚀层覆盖。2 2）水泥石腐蚀的防止）水泥石腐蚀的防止49 3.2 掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥 3.2.1 混合材料混合材料 硅酸盐水泥熟料中，掺入一定混合材料和适量的石膏共同磨细硅酸盐水泥熟料中，掺入

32、一定混合材料和适量的石膏共同磨细制成水硬性胶凝材料，均属掺混合材的硅酸盐水泥。制成水硬性胶凝材料，均属掺混合材的硅酸盐水泥。 目的目的：改善水泥的性能，增加品种，提高产量，节约熟料，降：改善水泥的性能，增加品种，提高产量，节约熟料，降低成本。低成本。 分为分为活性混合材料活性混合材料和和非活性混合材料非活性混合材料。 50炼钢厂副产品。成分：炼钢厂副产品。成分：CaO、Al2O3、SiO2。较高的化学潜能，但稳定性差。较高的化学潜能，但稳定性差。 粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣 火山灰质混合材料火山灰质混合材料 粉煤灰粉煤灰燃煤电厂排出的废渣。成分：燃煤电厂排出的废渣。成分：SiO2、Al2O3和和

33、CaO较高的活性较高的活性 天然或人工矿物质材料（火山灰、凝灰岩、沸石、浮石、天然或人工矿物质材料（火山灰、凝灰岩、沸石、浮石、煤矸石、烧页岩、煤渣）。成分：煤矸石、烧页岩、煤渣）。成分：Al2O3、SiO2。本身不硬化，本身不硬化，+石灰石灰 起胶凝作用。起胶凝作用。 活性混合材料活性混合材料(active admixture) :具有火山灰性或潜在水硬性的矿物质材料，具有火山灰性或潜在水硬性的矿物质材料，含大量含大量活性活性SiO2与与Al2O3。本身不硬化或硬化极慢，强度低，但在。本身不硬化或硬化极慢，强度低，但在Ca(OH)2溶液中很快水化，生成水硬性水化物，称为混合材料的溶液中很快水

34、化，生成水硬性水化物，称为混合材料的火山灰活性火山灰活性。51粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣粉煤灰粉煤灰硅粉硅粉水泥水泥5253 水泥熟料水泥熟料Ca(OH)2等水化产物等水化产物CSH等水化产物等水化产物石膏石膏激发剂激发剂掺混合料水泥中的石膏掺量掺混合料水泥中的石膏掺量要比硅酸盐水泥稍多。要比硅酸盐水泥稍多。掺混合料水泥硬化的水泥石中水化产掺混合料水泥硬化的水泥石中水化产物与硅酸盐相比，有何不同？物与硅酸盐相比，有何不同？水化水化二次水化二次水化粉煤灰粉煤灰粒化矿渣粒化矿渣火山灰火山灰活性混合材活性混合材 掺混合材的水泥水化时，熟料首先水化产生掺混合材的水泥水化时，熟料首先水化产生Ca(OH)2

35、，Ca(OH)2再与活性再与活性Al2O3、SiO2反应，形成反应，形成C-S-H和和C-A-H,称为称为“二次反应二次反应”。54 填充作用，本身不具有填充作用，本身不具有( (或微弱）潜在的水硬性。或微弱）潜在的水硬性。 目的目的：调节强度，增加产量，降低水化热。：调节强度，增加产量，降低水化热。 常用：常用：磨细的石灰石磨细的石灰石、石英岩石英岩、粘土粘土、慢冷矿渣慢冷矿渣、高硅高硅质炉灰质炉灰等。等。 非活性混合材料非活性混合材料553.2.2 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥(portland ordinary cement ) 活性混合材料掺加量活性混合材料掺加量5%，20%，允许用不

36、超过水泥质量，允许用不超过水泥质量5%的窑的窑灰或不超过水泥质量灰或不超过水泥质量8%的非活性混合材料代替，代号的非活性混合材料代替，代号P.O。特点：特点：（1）早期强度略低，后期强度高。）早期强度略低，后期强度高。（2）水化热略低。）水化热略低。（3）抗渗性好，抗冻性好，抗碳化能力强。）抗渗性好，抗冻性好，抗碳化能力强。（4）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。（5）耐磨性较好；耐热性能较好。）耐磨性较好；耐热性能较好。 应用范围和硅酸盐水泥相同。应用范围和硅酸盐水泥相同。56 由硅酸盐水泥熟料和由硅酸盐水泥熟料和20%，70%的粒化高炉矿渣及适量石的粒化高炉矿渣及适量石膏混

37、合磨细而成的水硬性胶凝材料，代号膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，代号PS.特点：特点：（1）强度早期低，后期高，）强度早期低，后期高， 对温度敏感，适于高温养护。对温度敏感，适于高温养护。（2）水化热较低，放热速度慢。）水化热较低，放热速度慢。（3）具有较强的抗侵蚀能力。）具有较强的抗侵蚀能力。（4）具有较好的具有较好的耐热耐热性能。性能。（5）泌水性大，泌水性大，抗渗性差抗渗性差。（6）干缩较大，干缩较大，抗冻性较差，抗碳化能力差。抗冻性较差，抗碳化能力差。3.2.3 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 (slag Portland cement) 57 3.2.4 火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸

38、盐水泥(portland pozzolana cement ) 由硅酸盐水泥熟料和由硅酸盐水泥熟料和20%，40%的火山灰质混合材料及的火山灰质混合材料及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，代号适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，代号。特点：特点：（1）早期强度低，后期强度高。）早期强度低，后期强度高。（2）对温度敏感，适宜于高温养护。）对温度敏感，适宜于高温养护。（3）水化热较低，放热速度慢。）水化热较低，放热速度慢。（4）较强较强的抗侵蚀的抗侵蚀能力。能力。（5）需水性大，需水性大，干缩大干缩大。（6）抗渗性好抗渗性好，抗冻、抗碳化、耐磨性差。，抗冻、抗碳化、耐磨性差。 用于地下、水中

39、大体积混凝土和有抗渗要求工程。用于地下、水中大体积混凝土和有抗渗要求工程。58 由硅酸盐水泥熟料和由硅酸盐水泥熟料和20%，40%的粉煤灰及适量石膏混合的粉煤灰及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，代号磨细而成的水硬性胶凝材料，代号。 特点：特点： （1）早期强度低，后期强度增长快）早期强度低，后期强度增长快; （2）对温度敏感，适宜于高温养护）对温度敏感，适宜于高温养护; （3）水化热较低，放热速度慢）水化热较低，放热速度慢; （4）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力; （5）需水量低，和易性好，干缩率较小需水量低，和易性好，干缩率较小，抗裂性好，抗裂性好; （6）

40、抗冻性较差，抗碳化能力差。）抗冻性较差，抗碳化能力差。 3.2.5 粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥(portland fly-ash cement)59 由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料（由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料（20%，50%）和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，代号）和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，代号P.C。3.2.6 复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥(composite cement) 分为分为 32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。六个强度等级。 特性特性: 取决于所掺的混合材的种类、取决于所掺的混合材的种

41、类、掺量及相对比例。掺量及相对比例。60u袋装：净重袋装：净重50Kg，标明，标明产品名称、代号、净含量、强度等产品名称、代号、净含量、强度等级、执行标准等信息。级、执行标准等信息。 P. I、P.II、P. O 包装袋包装袋 红色红色 P. S 包装袋包装袋 绿色绿色 P. P、P.F、P. C 包装袋包装袋 黑色或黑色或蓝色蓝色 储存储存 ：防水：防水 、防潮；不同品种、等级及出厂日期分别存放；、防潮；不同品种、等级及出厂日期分别存放； 出厂超出厂超3个月个月重测强度再使用。重测强度再使用。3.2.8 水泥的包装、标志与存放水泥的包装、标志与存放61 根据国家导向，散装水泥根据国家导向，散

42、装水泥逐渐成为市场主流，逐渐成为市场主流，2010年年全国散装水泥供应达全国散装水泥供应达8.9亿吨亿吨 ，散装率达散装率达48.1%。散装水泥散装水泥 (bulk cement)62 袋装袋装消耗木材、淡水、电力等资源。消耗木材、淡水、电力等资源。 9.6亿吨水泥亿吨水泥包装用纸包装用纸690万吨，消耗木材万吨，消耗木材3800万万m3,相相当于当于9个大兴安岭的年采伐量。个大兴安岭的年采伐量。 每年每年1000万万吨水泥悬浮，污染空气。吨水泥悬浮，污染空气。 在相对密闭的容器内储存，质量可保持在相对密闭的容器内储存，质量可保持13个月。个月。 散装散装实现清洁生产和现代化施工，经济、资源、

43、环境实现清洁生产和现代化施工，经济、资源、环境协调发展，符合可持续发展战略的要求。协调发展，符合可持续发展战略的要求。633.3.1 白色和彩色硅酸盐水泥白色和彩色硅酸盐水泥（White Portland cement Colored Portland cement）3.3 其它品种的水泥其它品种的水泥 组成、性质与硅酸盐水泥基本相同，不同的是在配料和生组成、性质与硅酸盐水泥基本相同，不同的是在配料和生产过程中严格控制产过程中严格控制着色氧化物着色氧化物（Fe2O3、MnO、Cr2O3、TiO2等）的含量，因而具有白色。等）的含量，因而具有白色。 石灰质原料选用石灰质原料选用纯石灰石纯石灰石或

44、或方解石方解石，粘土用，粘土用高岭土高岭土。燃料。燃料用无灰分的用无灰分的天然气天然气或或重油重油。 应用应用: 接缝材料；配制彩色混凝土和彩色砂浆；人造大理石接缝材料；配制彩色混凝土和彩色砂浆；人造大理石饰面材料。饰面材料。64 白色水泥熟料与颜料共同磨细可得白色水泥熟料与颜料共同磨细可得彩色水泥。彩色水泥。 颜料：颜料：氧化铁氧化铁( (红、黄、褐红红、黄、褐红) )、二氧化锰二氧化锰( (黑、褐色黑、褐色) )、氧化氧化铬铬( (绿色绿色) )、赭石赭石( (赭色赭色) )、群青群青( (蓝色蓝色) )和炭黑和炭黑( (黑色黑色) )。653.3.2 道路硅酸盐水泥（道路硅酸盐水泥（Po

45、rtland cement for road） 由由铁铝酸钙铁铝酸钙熟料，熟料，010活性混合材和适量石膏磨细制成。活性混合材和适量石膏磨细制成。 提高提高C3S和和C4AF含量，对水泥的抗折强度及耐磨性有利。含量，对水泥的抗折强度及耐磨性有利。 限制限制C3A含量（不大于含量（不大于5.0， C4AF含量不小于含量不小于16.0）。）。性能性能：耐磨、收缩小、抗冲击性好，抗折强度高。耐磨、收缩小、抗冲击性好，抗折强度高。用于水泥用于水泥混凝土混凝土路面路面、机场跑道机场跑道、车站车站及及公共广场公共广场等工程。等工程。663.3.3 中、低热硅酸盐水泥，低热矿渣硅酸盐水泥中、低热硅酸盐水泥，

46、低热矿渣硅酸盐水泥 硅酸盐水泥熟料加适量石膏制成的具有中等水化热硅酸盐水泥熟料加适量石膏制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，称为的水硬性胶凝材料，称为中热硅酸盐水泥中热硅酸盐水泥。水化热较低，抗冻性与耐磨性较高，水化热较低，抗冻性与耐磨性较高，适用于适用于大体积大体积水工建筑物水位变动水工建筑物水位变动区的覆面层及大坝溢流面，以及其区的覆面层及大坝溢流面，以及其它要求低水化热、高抗冻性和耐磨它要求低水化热、高抗冻性和耐磨性的混凝土工程。性的混凝土工程。67品种品种强度强度等级等级抗压强度，抗压强度，MPa抗折强度，抗折强度，MPa水化热，水化热，kJ/kg 3d7d28d3d7d28d3d7

47、d中热水泥（中热水泥（PMH）42.5 12.0 22.0 42.5 3.0 4.5 6.5251293低热水泥（低热水泥（PLH）42.5- 13.0 42.5- 3.5 6.5230260低热矿渣水泥低热矿渣水泥（PSLH）32.5- 12.0 32.5- 3.0 5.5197230表表3.10 中、低热水泥、低热矿渣水泥的技术要求中、低热水泥、低热矿渣水泥的技术要求 (GB 200-2003) 683.3.4 铝酸盐水泥铝酸盐水泥 凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为材料，称为铝酸盐水泥铝酸盐水泥(又称高铝水泥

48、又称高铝水泥)，代号，代号CA。 水泥水泥品种品种A12O3%凝结时间凝结时间抗压强度，抗压强度，MPa抗折强度，抗折强度，MPa初凝初凝min终凝终凝h6h1d3d28d6h1d3d28dCA-505060 30 6 20 40 50- 3.0 5.5 6.5-CA-606068 60 18- 20 45 85- 2.5 5.0 10.0CA-706877 30 6- 30 40- 5.0 6.0-CA-80 77- 25 30- 4.0 5.0-表表3.11 铝酸盐水泥的凝结时间和强度铝酸盐水泥的凝结时间和强度 (GB 201-2000)69特点：特点：快凝、早强、高强、低收缩、耐热、抗硫

49、酸盐腐蚀快凝、早强、高强、低收缩、耐热、抗硫酸盐腐蚀 应用：应用：紧急工程、抢修工程、冬季施工的工程，以及配制耐热混凝紧急工程、抢修工程、冬季施工的工程，以及配制耐热混凝土、海工混凝土等土、海工混凝土等 注意：注意：水化热大、耐碱性差、长期强水化热大、耐碱性差、长期强度会降低，故度会降低，故不宜不宜用于大体积用于大体积混凝土工程，混凝土工程，不得不得用于接触碱用于接触碱性溶液的工程，性溶液的工程，不宜不宜用于长期用于长期承重及处于高温、高湿环境的承重及处于高温、高湿环境的工程中。工程中。703.3.5 3.3.5 硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥 以适当成分的生料，经煅烧所得以以适当成分的生料，经煅烧

50、所得以无水硫铝酸钙无水硫铝酸钙和和C2S为主为主要矿物成分的水泥熟料掺加不同量的石灰石、适量石膏共同磨要矿物成分的水泥熟料掺加不同量的石灰石、适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料。细制成的水硬性胶凝材料。特点：特点：早强、高强和抗渗性、抗冻性、抗碳化及耐腐蚀等早强、高强和抗渗性、抗冻性、抗碳化及耐腐蚀等性能也均明显改善性能也均明显改善主要用于配制早强、抗渗和抗硫酸盐等混凝土，主要用于配制早强、抗渗和抗硫酸盐等混凝土，适用于冬季施工、浆锚、拼装、抢修、堵漏、喷适用于冬季施工、浆锚、拼装、抢修、堵漏、喷射混凝土等特殊工程射混凝土等特殊工程应用：应用：71项目项目指标指标快硬硫铝酸盐水泥快硬硫铝酸盐