无机胶凝材料中课件.ppt

1、水 泥 Cement水泥的历史、现状和发展v1824年获得专利：波特兰水泥。v我国1876年在唐山建立第一家洋灰公司启新洋灰公司。v1876年钢筋混凝土诞生。v我国目前水泥产量8亿多吨。水泥在土木工程中的重要作用v水泥是当今产量与用量最大的土木工程材料！v水泥及其砂浆、混凝土与纤维水泥等水泥基材料普遍用于各种土木工程和钢筋混凝土结构！v水泥的性能和正确选用对土木工程的功能与质量至关重要！l水泥的定义和分类水泥的定义和分类水泥是一种磨细成粉末状，加入适量水后成为可塑性的浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结成具有一定强度的整体的水硬性胶凝材料。按用途和性能分类按用途

2、和性能分类用于一般土木建筑工程中的水泥，如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等具有专门用途水泥，如中、低热水泥，道路水泥等具有某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥等按其主要水硬性物质种类虽然水泥品种繁多，分类方法各异，但我国水泥产量的90%左右属以硅酸盐为主要水硬性矿物的硅酸盐水泥。我国水泥工业现状我国水泥工业现状 近年来我国水泥工业发展很快，无论是品种、产量、质量都有很大的突破，尤其是产量居世界前列。但同时也存在着严重的不足，主要表现为：能耗大、污染严重。我们来看一组统计数据：如何降低水泥能耗、减少污染物的排放量，将是今后应该研究的主要内容，绿色产业化是水泥工业的发展方向。专题介绍

3、专题介绍专题一v3.4 硅酸盐水泥专题二v3.5 掺混合材料的硅酸盐水泥专题三v3.6 其他水泥学习目标学习目标1.熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，了解其硬化机理，熟练掌握硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥和复合水泥等通用水泥的性能特点，相应的检测方法及选用原则。2.了解特性水泥和专用水泥的主要性能及使用特点 难点是硅酸盐水泥的组成、技术要求，重点是几种通用难点是硅酸盐水泥的组成、技术要求，重点是几种通用水泥的性能特点和选用原则。水泥品种繁多，建议学习中以水泥的性能特点和选用原则。水泥品种繁多，建议学习中以硅酸盐水泥为点，搞清楚此点后拓展至其它通用水泥，再拓硅酸盐水泥为点，搞清楚

4、此点后拓展至其它通用水泥，再拓展至其它特性水泥和专用水泥，采用点面结合、对比的学习展至其它特性水泥和专用水泥，采用点面结合、对比的学习方法。方法。3.4 3.4 硅酸盐水泥硅酸盐水泥主 要 内 容v什么是硅酸盐水泥？v硅酸盐水泥是怎样制造？v硅酸盐水泥的组成？v水泥浆如何转变成坚硬固体？v水泥应满足哪些技术性质？v如何正确使用水泥？u重点论述了硅酸盐系水泥的矿物组成、凝结硬化机理和重点论述了硅酸盐系水泥的矿物组成、凝结硬化机理和基本性质及其检测方法，以及硅酸盐水泥的应用。基本性质及其检测方法，以及硅酸盐水泥的应用。3.4.1 3.4.1 硅酸盐水泥的定义、生产及矿物组成硅酸盐水泥的定义、生产及

5、矿物组成 现行国家标准GB175-2007定义：凡由硅酸盐水泥熟料、05的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥（国外统称为波特兰水泥）。3.4.1.1 3.4.1.1 硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产v原原 料：料：硅质：粘土，硅质：粘土，(SiO2、Al2O3)，占占1/3 钙质：石灰石、白垩等，钙质：石灰石、白垩等，(CaO)，占占2/3调节原料：铁矿与砂调节原料：铁矿与砂，调节与补充，调节与补充Fe2O3 与与SiO2v制造工艺：制造工艺：原料经原料经粉磨粉磨混合后得到混合后得到水泥生料水泥生料生料经窑内生料经窑内煅烧煅烧得到得到水泥熟料水泥熟料水泥熟料石

6、膏水泥熟料石膏(或再混合材）一起经或再混合材）一起经粉磨粉磨混合混合后得到后得到水泥水泥“两磨一烧”硅质(粘土)钙 质(石灰石)1450调节原料石膏石膏石膏石膏水水 泥泥生生 料料熟熟 料料混合材混合材水泥制造的“两磨一烧”工艺流程粉粉 磨磨煅煅 烧烧粉粉 磨磨 水泥制造厂全貌水泥生料煅烧回转窑回转窑尾14501500C3.4.1.2 3.4.1.2 硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成 生料生料SiO2CaO化合反应化合反应8001450800左右左右分解反应分解反应Al2O3Fe2O32CaOSiO23CaOSiO23 CaO Al2O34 CaOAl2O3Fe2O3矿物名称

7、英文名称 缩写分子式矿 物 式硅酸三钙AliteC3SCa3SiO53CaOSiO2硅酸二钙BeliteC2SCa2SiO42CaOSiO2铝酸三钙AluminateC3ACa3Al2O63CaOAl2O3铁铝酸四钙FerriteC4AFCa2(Al,Fe)2O54CaOAl2O3Fe2O3含 量(mass%)376015377151018v化学组成：化学组成：主要成分：主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)，Al2O3(=A)，Fe2O3(=F)少量杂质：少量杂质：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。等。v矿物组成：矿物组成：硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：硅酸盐水泥熟料主要含

8、有四种矿物：硅酸盐水泥熟料的组成水泥颗粒宏观形貌水泥颗粒的结构水泥熟料颗粒细观形貌水泥熟料矿物微观结构3.4.2 3.4.2 硅酸盐水泥的水化和凝结硬化硅酸盐水泥的水化和凝结硬化l3.4.2.1 3.4.2.1 水化水化 水泥加水拌和后，水泥颗粒立即分散于水中并与水发生化学反应，生成各种水化物。硅酸三钙 水化硅酸钙 氢氧化钙 硅酸二钙 水化硅酸钙 氢氧化钙 铝酸三钙 水化铝酸三钙 铁铝酸四钙 水化铝酸钙水化铁酸钙22222)(3336)3(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO22222)(33234)2(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaOOHOAlCaOOHOAlCaO23223

9、26363OHOFeCaOOHOAlCaOOHOFeOAlCaO232232232326374 水化铝酸四钙 水泥中的石膏也很快与水化铝酸钙反应生成难溶的水化硫铝酸钙，也称为钙矾石晶体：水化硫铝酸钙（钙矾石）经过上述水化反应后，主要水化产物为：水化硅酸钙(50%)、氢氧化钙(25%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙等。OHCaSOOAlCaOOHOHOAlCaOOHCaSO243222322431331963)2(3OHOAlCaOOHOHCaOHOAlCaO2322223213463硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸盐水泥熟料矿物的特性矿物名称矿物名称化学成分化学成分 缩写符号缩写符号 含

10、量含量硅酸三钙3CaOSiO2 C3S3760硅酸二钙2CaOSiO2 C2S 1537铝酸三钙3CaOAl2O3 C3A 715铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF 1018矿物名称矿物名称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与水反应速度快慢最快快水化放热量大小最大中强度高早期低后期高 较低低3.4.2.2 3.4.2.2 硅酸盐水泥熟料矿物的水化特性硅酸盐水泥熟料矿物的水化特性矿物组成对水泥性能的影响 以上是单个矿物组成的性能，水泥是几种熟料矿物的混合物，改变熟料矿物成分间的比例，水泥的性质即发生相应的变化。硅酸三钙高强水泥铝酸三钙、硅酸三钙 硅

11、酸二钙 水化热大坝水泥水 泥水 溶 解沉 淀水泥浆的凝结硬化过程扩 散3.4.2.33.4.2.3.硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化水泥浆如何转变成坚硬固体？水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、浆体的凝结硬化过程变成坚硬固体。v凝结水泥与水混合形成可塑浆体，随着时间推移、可塑性下降，但还不具备强度，此过程即为“凝结”；v硬化随后浆体失去可塑性，强度逐渐增长，形成坚硬固体，这个过程即为“硬化”。水泥浆体转变成坚硬固体的过程是一个复杂的物理化学变化过程。水泥颗粒水泥颗粒水水水泥颗粒分散在水中形成水泥浆体硅酸盐水泥水化物理过程模型水泥水化物膜层水泥水化物膜层水泥颗粒的水化从表面开始，在表面形成

12、水化物膜层诱导期水化物膜层随水化时间向内不断增厚，进入潜伏期。水化物膜层随水化时间向内不断增厚，水泥颗粒粒径缩小在渗透压的作用下，膜层破裂、扩展，占据原来被水占据的空间，进入凝结期。凝结期：水化物不断填充被水占据的空间，成为连续相，拌和水不断减少，并被水化物分割成非连续相。随着水泥颗粒的不断水化，水化物不断填充毛细孔和水所占据的空间，固体相成为连续相，并具有一定强度。进入硬化期。v先在固液界面发生，水化物围绕每颗水泥颗粒未水化的内核区域沉积；v早期水化物在颗粒上形成表面膜层，阻碍了进一步反应进入潜伏期；v因渗透压或Ca(OH)2的结晶或二者，水化物膜层破裂，导致水化继续迅速进行进入水化的加速期

13、；v随着水化的不断进行，水占据的空间越来越少，水化物越来越多，水化物颗粒逐渐接近，构成较疏松的空间网状结构，水泥浆失去流动性，可塑性降低凝结；v由于水泥内核的继续水化，水化物不断填充结构网中的毛细孔隙，使之越来越致密，空隙越来越少，水化物颗粒间作用增强，导致浆体完全失去可塑性，并产生强度硬化。水泥浆凝结硬化的物理过程水泥石中的固体相v水泥石中有四种主要固体相硅酸钙水化物氢氧化钙硫铝酸钙水化物未水化的水泥颗粒应用水泥凝结硬化机理分析与解答问题v水泥生产中为什么掺加石膏？C3A在水中溶解度大，反应很快，引起水泥浆闪凝；在水中溶解度大，反应很快，引起水泥浆闪凝；水泥的凝结速度取决于水泥浆体中水化物凝

14、胶微粒的水泥的凝结速度取决于水泥浆体中水化物凝胶微粒的聚集，聚集，Al3对凝胶微粒聚集有促进作用；对凝胶微粒聚集有促进作用；石膏与石膏与C3A反应形成难溶的硫铝酸钙水化物，反应速度反应形成难溶的硫铝酸钙水化物，反应速度减缓，并减少了溶液中的减缓，并减少了溶液中的Al3浓度，延缓了水泥浆的浓度，延缓了水泥浆的凝结速度。凝结速度。v为什么水泥硬化后能产生强度？水泥浆体硬化后转变为越来越致密的固体；水泥浆体硬化后转变为越来越致密的固体；在浆体硬化过程中，随着水泥矿物的水化，比表面较在浆体硬化过程中，随着水泥矿物的水化，比表面较大的水化物颗粒不断增多，颗粒间相互作用力不断增大的水化物颗粒不断增多，颗粒

15、间相互作用力不断增强，产生的强度越来越高。强，产生的强度越来越高。v水泥浆体强度的增长规律是什么？水泥浆体的强度随龄期而逐渐增长，早期增长快，后水泥浆体的强度随龄期而逐渐增长，早期增长快，后期增长较慢，但是只要维持一定的温度和湿度，其强期增长较慢，但是只要维持一定的温度和湿度，其强度可在相当长的时期内增长。这与水泥矿物的水化反度可在相当长的时期内增长。这与水泥矿物的水化反应规律是一致的。应规律是一致的。v为什么强度发展与环境温、湿度有关？水泥的水化需要水，如果没有水，水泥的水化就将停水泥的水化需要水，如果没有水，水泥的水化就将停止；提高温度可加快水泥的凝结硬化，而降低温度就止；提高温度可加快水

16、泥的凝结硬化，而降低温度就会减缓水泥的凝结硬化。会减缓水泥的凝结硬化。v为什么水泥的储存与运输时应防止受潮？水泥受潮，因表面水化结块，丧失胶凝能力，强度大水泥受潮，因表面水化结块，丧失胶凝能力，强度大为降低。为降低。（1）水泥矿物组成）水泥矿物组成（2）水泥细度）水泥细度（3）养护条件（温度、湿度）与时间）养护条件（温度、湿度）与时间（4）拌合用水量）拌合用水量（5）水泥中的混合材）水泥中的混合材（6）水泥外加剂）水泥外加剂3.4.2.4 3.4.2.4 水泥凝结硬化的主要影响因素水泥凝结硬化的主要影响因素 水泥浆的凝结硬化取决于水泥的水化，水泥水化速度是矿物组成及其含量、粉磨细度、温度和水灰

17、比的函数：R(t)=f(C3S)f(细度细度)f(T)f(W/C)水泥熟料中单一矿物的水化速度水化度()时间(天)水泥熟料矿物组成的影响v水泥熟料矿物的水化速度：C3A C3ACaSO42H2O C3S C4AF C2Sv水泥的C3A和C3S含量越高，凝结硬化速度越快；v水泥的C3A和C3S含量越低，凝结硬化速度越慢；石膏掺量的影响v石膏主要降低C3A的水化速度；v掺量太少，凝结较快；v过多，凝结硬化过快。石膏掺量对C3A浆体(水/固比1.0)水化速度(放热量)的影响放热速度(W/kg)试验时间(h)石膏掺量增加：放热速度减慢 放热峰延后水泥颗粒细度的影响v水泥颗粒越细，水化速度越快，为什么？

18、答：水泥的水化反应是液固异相反应，反应首先发生在液固界面上；水泥颗粒越细，比表面积越大，界面区越大，反应点越多，因此水化速度越快。比表面积比表面积 m2/kg放热速度放热速度时间时间/小时小时细度(比表面积)对C3S浆体(水/固比1.0)水化速度(放热量)的影响温度与湿度的影响v温度升高，水化反应加快，凝结硬化加速。v温度升高10C，速度加快一倍。v温度低于0C时，水化反应基本停止。v保持一定湿度，有利于水泥的水化。温度升高，放热速度加快，诱导期时间缩短温度升高，放热速度加快，诱导期时间缩短拌和用水量的影响v重要概念：水灰比水泥浆体中拌和水量与水泥质量之比(W/C)；v水泥熟料矿物完全水化的理

19、论水灰比0.23；v水灰比越大，需要水化物固相填充的孔隙越多，凝结硬化所需时间越长；v水灰比越大，水泥石中孔隙越多，强度越低。SummaryvC3S、C3A含量多，凝结硬化快，反之亦然。含量多，凝结硬化快，反之亦然。v掺加混合材，熟料减少，凝结硬化速度减慢。掺加混合材，熟料减少，凝结硬化速度减慢。v有些化合物可以使水泥浆体促凝或缓凝。有些化合物可以使水泥浆体促凝或缓凝。v细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。v水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化速度越慢。速度越慢。v提高温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水

20、提高温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水分有利于水泥的凝结硬化分有利于水泥的凝结硬化 3.4.3 硅酸盐水泥的技术性质v密度与堆积密度密度与堆积密度v细度细度v标准稠度用水量标准稠度用水量v凝结时间凝结时间v体积安定性体积安定性v强度强度v水化热水化热v不溶物和烧失量不溶物和烧失量v碱含量碱含量v耐腐蚀性耐腐蚀性软水侵蚀软水侵蚀盐类侵蚀盐类侵蚀酸类腐蚀酸类腐蚀强碱腐蚀强碱腐蚀防腐措施防腐措施1.密度与堆积密度v密度密度 3.053.20，混凝土配合比计算时，一般取，混凝土配合比计算时，一般取3.10。v堆积密度堆积密度 10001600kg/m3，在工地计算水泥仓库时，一般取，在工地计算水泥

21、仓库时，一般取1300 kg/m3。v密度的测量方法密度的测量方法 排液法，用煤油作为测量液体。排液法，用煤油作为测量液体。2.细细 度度v定义定义 细度是指水泥粉体的粗细程度。细度是指水泥粉体的粗细程度。v测量方法测量方法负压筛分析法负压筛分析法 以以80 m方孔筛的筛余量表示；方孔筛的筛余量表示；比表面积法比表面积法 以以1kg水泥颗粒所具有的总表面积来水泥颗粒所具有的总表面积来表示。表示。v国标要求国标要求硅酸盐水泥的比表面积应大于硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。普通水泥普通水泥80 m方孔筛的筛余量不得超过方孔筛的筛余量不得超过10.0%。v细度不符合要求的水泥为细度不符合

22、要求的水泥为不合格品不合格品！问题：为什么需要规定水泥的细度？解答：解答：v水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；v虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不利；利；v水泥越细，生产能耗越高，成本增加；水泥越细，生产能耗越高，成本增加；v水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而水泥越细，对水泥的储存也不利，容易

23、受潮结块，反而降低强度。降低强度。3.标准稠度用水量 v标准稠度：标准稠度：按规定的方法拌制的水泥净浆，在水泥标准稠度测定仪上，标准法维卡仪的试杆沉入净浆距底板的距离为6mm+-1mm时水泥浆稠度为标准稠度标准稠度用水量：标准稠度用水量：是指水泥净浆达到标准稠度时所需要的水量，用水与水泥质量的比来表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在21%33%。6mm水泥浆水泥浆试锥试锥 不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在21%33%之间。100%水泥用量用水量水泥的标准稠度用水量水泥净浆搅拌机标准法维卡仪水泥标准稠度用水量测定水泥标准稠度用水量测定 4.凝结时间 v概念：概念：凝结时间水泥加水

24、开始到水泥浆失去流动性，即从可塑性发展到固体状态所需要的时间。初凝时间初凝时间 从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性所需的时间；所需的时间；终凝时间终凝时间 从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度所需的时间。并开始具有强度所需的时间。v测定方法：测定方法：用标准稠度的水泥净浆，在规定的温湿度下，用凝结时间测定仪来测定。v国标要求：硅酸盐水泥国标要求：硅酸盐水泥初凝时间初凝时间45min；终凝时间终凝时间390min。凝结时间以试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需时间表示。现行国家标准(GB/T1346-2

25、001)规定：将标准稠度的水泥净浆装入凝结时间测定仪的试模中，以标准试针（分初凝用试针和终凝用试针）测试。标准法维卡仪初凝试针终凝试针水泥凝结时间的测定水泥凝结时间的测定标准稠度标准稠度水泥浆水泥浆离底离底4mm为初凝为初凝圆弧形圆弧形压痕压痕终终凝凝水泥凝结时间测定水泥凝结时间测定 5.体积安定性 v基本概念：基本概念：水泥凝结硬化过程中，体积变化是否均匀适当的性质称为体积安定性。若水泥石的体积变化均匀适当，则水泥的体积安定性良好；若水泥石发生不均匀体积变化：翘曲、开裂等，则水泥的体积安定性不良。v体积安定性不良的水泥为体积安定性不良的水泥为不合格品不合格品！v水泥体积安定性不良的原因：水泥

26、熟料中含有过多的游离水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。和石膏。因为水泥熟料中的游离因为水泥熟料中的游离CaO、MgO都是过烧的。都是过烧的。水化速度很慢。在已硬化的水泥石中继续与水水化速度很慢。在已硬化的水泥石中继续与水反应，其固体体积增大反应，其固体体积增大，产生不均匀体积变化，产生不均匀体积变化，造成水泥石开裂、翘曲。造成水泥石开裂、翘曲。石膏量过多，在水泥凝结硬化后，会有钙钒石石膏量过多，在水泥凝结硬化后，会有钙钒石形成，产生膨胀形成，产生膨胀。5.体积安定性 v检测方法：检测方法：试饼法试饼法 雷氏夹法雷氏夹法 5.体积安定性 试饼法试饼法雷氏夹法雷氏夹法合格标准：5mm。

27、肉眼观察表面肉眼观察表面有无裂纹有无裂纹用直尺检查有无弯曲用直尺检查有无弯曲合格标准：无裂纹、无弯曲。试饼法 用标准稠度的水泥净浆做成试饼，在水中经恒沸3h后，用肉眼观察没有裂纹，用直尺检查没有弯曲，则体积安定合格，反之，体积安定性不合格。雷氏夹法 测量雷氏夹中的水泥净浆，经沸煮3h后的膨胀值。该值不大于5.0mm时，则体积安定性合格，否则，为体积安定性不合格。雷氏夹雷氏夹膨胀测定仪沸煮箱水泥安定性实验水泥安定性实验雷氏法雷氏法 6.强 度 v检验方法检验方法水泥胶砂法，分别测量抗压强度水泥胶砂法，分别测量抗压强度和抗折强度。和抗折强度。试件尺寸：试件尺寸：4040160mm棱柱体；棱柱体；胶

28、砂配比：胶砂配比：水泥水泥:ISO标准砂标准砂:水水=1:3:0.5；振动成型：振动成型：在频率为在频率为28003000次次/min，振幅，振幅0.75mm的振实台的振实台上成型。振动时间上成型。振动时间120s。试件养护：试件养护：在在20 C 1C，相对湿度不低于，相对湿度不低于90%的雾室或养护的雾室或养护箱中箱中24h，然后脱模在，然后脱模在20C 1 C的水中养护至测试的水中养护至测试龄期；龄期；100mm160mmP抗折强度试验抗折强度试验PP抗压强度试验抗压强度试验强度测量：强度测量：将试件从水中取出，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4040=160

29、0mm2。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的平均值。水泥胶砂搅拌机水泥胶砂试模水泥胶砂振实台电动抗折试验机压力试验机品种品种强度等级强度等级抗压强度抗压强度/MPa抗折强度抗折强度/MPa3d3d28d28d3d3d28d28d硅酸盐硅酸盐水泥水泥42.542.517.017.042.53.53.56.56.542.5R42.5R22.022.04.04.06.56.552.552.523.023.052.54.04.07.07.052.5R52.5R27.027.05.05.07.07.062.562.528.028.062.55.05.08.08.062.

30、5R62.5R32.032.05.55.58.08.0普通水泥普通水泥42.542.516.016.042.53.53.56.56.542.5R42.5R21.021.04.04.06.56.552.552.522.022.052.54.04.07.07.052.5R52.5R26.026.05.05.07.07.0强度等级：根据强度等级：根据3 3天和天和2828天强度测试结果，将水泥强度划分若天强度测试结果，将水泥强度划分若干个强度等级干个强度等级 3d28d时间（时间（d）强度强度（MPa）水泥强度发展规律v早期增长快，随后逐渐减慢；v28天，基本达到极限强度的80以上；v在合适的温湿度

31、条件下，强度增长可以持续几十天 乃至几十年。问题：为什么水泥强度检验方法要规定试件问题：为什么水泥强度检验方法要规定试件尺寸、试件配比、养护条件、养护时间等？尺寸、试件配比、养护条件、养护时间等？v解答解答：水泥胶砂试件的强度与水泥的组成、试件的水灰比水泥胶砂试件的强度与水泥的组成、试件的水灰比和砂灰比、水泥的水化程度，以及试件的大小有关，和砂灰比、水泥的水化程度，以及试件的大小有关，而水泥的水化程度与养护条件和养护时间有关；而水泥的水化程度与养护条件和养护时间有关；水泥强度检验目的是检验具有确定组成的水泥的强水泥强度检验目的是检验具有确定组成的水泥的强度，因此，为排除其它因素的影响，将这些因

32、素统度，因此，为排除其它因素的影响，将这些因素统一规定，以便相互比较。一规定，以便相互比较。7.水化热 v概念：概念：水泥的水化是放热反应，放出的热量就是水化热。水泥的水化是放热反应，放出的热量就是水化热。v放热特征放热特征：水泥放热过程可持续很长时间，但大部分在水泥放热过程可持续很长时间，但大部分在3d内释放。内释放。v水化热的益处与危害：水化热的益处与危害：水化热有利于水泥的快硬，尤其是在冬天施工，但如果水化热有利于水泥的快硬，尤其是在冬天施工，但如果水化热发散不均匀，容易在混凝土中引起裂缝，尤其是大水化热发散不均匀，容易在混凝土中引起裂缝，尤其是大体积混凝土，更是如此。体积混凝土，更是如

33、此。v水化热和放热速度的影响因素：水化热和放热速度的影响因素：水泥矿物组成水泥矿物组成水泥细度水泥细度 烧失量烧失量v烧失量是指水泥在一定灼烧温度和时间内，烧失的量占原质量的百分数。氧化镁、三氧化硫、碱含量氧化镁、三氧化硫、碱含量 v水泥中氧化镁含量不得超过5，三氧化硫的含量不得超过3.5。若使用活性骨料，水泥中碱含量不得大于0.60，因为当骨料中含有活性二氧化硅时，水泥的碱含量又较高时，则水泥会与骨料发生碱骨料反应，在骨料表面生成复杂的碱硅酸凝胶，凝胶吸水体积膨胀，从而导致混凝土开裂。问题？v为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？答答:水泥矿物的水化反应是放热反

34、应，水泥颗粒越细，水泥矿物的水化反应是放热反应，水泥颗粒越细，水化反应速度越快。水化反应速度越快。v硅酸盐水泥熟料的四种矿物中，哪一种水化热最硅酸盐水泥熟料的四种矿物中，哪一种水化热最大？哪一种水化热最小？大？哪一种水化热最小？答：答：铝酸三钙铝酸三钙C3A水化热最大；硅酸三钙水化热最大；硅酸三钙C3S次之；硅次之；硅酸二钙酸二钙C2S水化热最小。水化热最小。3.4.4 水泥石的耐腐蚀性水泥石的耐腐蚀性 v基本概念：基本概念：在使用环境中，硅酸盐水泥石受某些腐蚀在使用环境中，硅酸盐水泥石受某些腐蚀性介质的作用，其组成和结构会逐渐发生变性介质的作用，其组成和结构会逐渐发生变化或受到损害，导致性能

35、改变、强度下降等。化或受到损害，导致性能改变、强度下降等。水泥石抵抗这种作用、而保持不变的能力称水泥石抵抗这种作用、而保持不变的能力称为其为其耐腐蚀性耐腐蚀性。导致水泥石腐蚀性破坏的原因v外因：外因：环境中的腐蚀性介质，如：软水；酸、碱、盐的水溶液等。v内因：内因：水泥石内存在原始裂缝和孔隙，为腐蚀性介质侵入提供了通道；水泥石内有在某些腐蚀性介质下不稳定的组分，如：Ca(OH)2，水化铝酸钙等；腐蚀与毛细孔通道的共同作用 加剧水泥石结构的破坏。软水侵蚀（溶出性侵蚀）软水侵蚀（溶出性侵蚀）v机理：机理：当水泥石处在软水中，软水能使水泥石中的当水泥石处在软水中，软水能使水泥石中的Ca(OH)2溶解

36、，并溶出水泥石，留下孔隙；溶解，并溶出水泥石，留下孔隙；另一方面，水泥石中游离的钙离子的减少，使钙离另一方面，水泥石中游离的钙离子的减少，使钙离子的浓度低于水化物的溶度，导致水化物分解、溶子的浓度低于水化物的溶度，导致水化物分解、溶失和转变，产生大量孔隙。尤其是处于压力水或流失和转变，产生大量孔隙。尤其是处于压力水或流水条件下，腐蚀越快。水条件下，腐蚀越快。v 破坏形式：破坏形式：水化物水化物的分解、溶失，造成水泥石密实度下降，孔缝的分解、溶失，造成水泥石密实度下降，孔缝增多、强度降低，直至整体破坏。增多、强度降低，直至整体破坏。盐类腐蚀盐类腐蚀 v硫酸盐的腐蚀硫酸盐的腐蚀 腐蚀机理：腐蚀机理

37、：硫酸盐与水泥石中的氢氧化钙反应，生成硫酸钙。硫酸硫酸盐与水泥石中的氢氧化钙反应，生成硫酸钙。硫酸钙再与水泥石中未水化的铝酸钙反应，生成钙矾石，其钙再与水泥石中未水化的铝酸钙反应，生成钙矾石，其体积增加体积增加2.22倍，引起水泥石的破坏。倍，引起水泥石的破坏。当硫酸钙浓度高时，他们可直接结晶，造成膨胀压力，当硫酸钙浓度高时，他们可直接结晶，造成膨胀压力，引起破坏。引起破坏。v镁盐的腐蚀镁盐的腐蚀 腐蚀机理：腐蚀机理：主要是硫酸镁和氯化镁，他们与氢氧化钙反应，生成主要是硫酸镁和氯化镁，他们与氢氧化钙反应，生成氢氧化镁和硫酸钙或氯化钙，造成双重腐蚀作用。氢氧化镁和硫酸钙或氯化钙，造成双重腐蚀作用

38、。钙矾石钙矾石水泥石受硫酸盐侵蚀后，内部水泥石受硫酸盐侵蚀后，内部形成膨胀性结晶产物形成膨胀性结晶产物水泥石受硫酸盐侵蚀后，因膨胀性水泥石受硫酸盐侵蚀后，因膨胀性结晶产物引起的开裂结晶产物引起的开裂酸类腐蚀酸类腐蚀 v腐蚀机理：腐蚀机理：水泥石中的水化物都是碱性化合物，与碳水泥石中的水化物都是碱性化合物，与碳酸、盐酸、硫酸、醋酸、蚁酸等酸反应生酸、盐酸、硫酸、醋酸、蚁酸等酸反应生成可溶性盐。成可溶性盐。另一方面，氢氧化钙浓度的降低，会导致另一方面，氢氧化钙浓度的降低，会导致水泥石中其它水化物的分解，使腐蚀作用水泥石中其它水化物的分解，使腐蚀作用加剧。加剧。v破坏形式破坏形式：溶失性破坏，组成与

39、结构发生很大改变。溶失性破坏，组成与结构发生很大改变。水泥石受酸腐蚀后，表面溶失、脱落水泥石受酸腐蚀后，表面溶失、脱落强碱腐蚀强碱腐蚀 v腐蚀机理：氢氧化钠、氢氧化钾等强碱可与水腐蚀机理：氢氧化钠、氢氧化钾等强碱可与水泥石中的铝酸钙矿物或水化物反应，生成可溶泥石中的铝酸钙矿物或水化物反应，生成可溶性铝酸盐。当介质中强碱浓度较高时，会造成性铝酸盐。当介质中强碱浓度较高时，会造成水泥石的严重破坏。水泥石的严重破坏。防止水泥石腐蚀的措施防止水泥石腐蚀的措施 主要针对引起腐蚀破坏的内因采取措施，主要针对引起腐蚀破坏的内因采取措施，v根据使用环境条件，选用水泥品种，降低水根据使用环境条件，选用水泥品种，

40、降低水泥石中不稳定组分的含量；泥石中不稳定组分的含量；v提高水泥石的密实度，减少腐蚀性介质的通提高水泥石的密实度，减少腐蚀性介质的通道，如降低水灰比、掺加外加剂等；道，如降低水灰比、掺加外加剂等；v表面防护处理，堵塞通道如：防腐涂层。表面防护处理，堵塞通道如：防腐涂层。问题？v降低水泥石中降低水泥石中Ca(OH)2的含量，对水泥的耐腐蚀性的含量，对水泥的耐腐蚀性有什么作用？为什么？有什么作用？为什么？答：降低水泥石中答：降低水泥石中Ca(OH)2的含量，可以提高水的含量，可以提高水泥的抵抗化学腐蚀和软水腐蚀的能力。泥的抵抗化学腐蚀和软水腐蚀的能力。因为，化学和软水腐蚀与水泥石中的氢氧化钙因为，

41、化学和软水腐蚀与水泥石中的氢氧化钙密切相关。密切相关。Summaryv物理力学性能密度强度体积稳定性细度水化热v耐久性能软水腐蚀盐类腐蚀酸类腐蚀强碱腐蚀为了满足土木工程应用的要求，水泥需具备三方面的性能v施工性能凝结时间标准稠度用水量3.4.5 3.4.5 硅酸盐水泥的硅酸盐水泥的特性与应用特性与应用凝结硬化快，早期及后期强度均高：凝结硬化快，早期及后期强度均高：适用于有早强要求的工程（如冬季施工、预制、现浇等工程），高强度混凝土工程（如预应力钢筋混凝土)。抗冻性好：抗冻性好：适用于抗冻性要求高的工程。水化热高水化热高：不宜用于大体积混凝土工程，但有利于低温季节蓄热法施工。耐腐蚀性差耐腐蚀性差：因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。不宜用于流动的淡水接触及有水压作用的工程，也不适用于受海水、矿物水等作用的工程。耐热性差耐热性差：因水化后氢氧化钙含量高，不适用于承受高温作用的混凝土工程。耐磨性好：耐磨性好：适用于高速公路、道路和地面工程。硅酸盐水泥的储存与运输l硅酸盐水泥在储存和运输过程中，应按不同品种、不同强度等级及出厂日期分别储运，不得混杂。l要注意防潮、防水。l水泥的有效储存期是3个月。一般水泥在储存3个月后，强度降低约1020，6个月后降低1530。存放超过6个月的水泥必须经过检验后才能使用。