1、.1.2 水泥是一种粉状矿物胶凝材料，它与水混合后形成浆体，经过一系列物理化学变化，由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒材料胶结成为整体。水泥浆体不仅能在空气中凝结硬化，更能在水中凝结硬化，是一种水硬性胶凝材料。 .3 硅酸盐水泥兴起于1919世纪。 它已经成为现在最为重要的一种建筑材料。 它的化学成成分复杂，但主要的胶结成分是水化硅酸钙。 普通硅酸盐水泥强度高、能抗硫酸盐腐蚀、水化热，也可用于制备砂浆。 为了建筑需要，水泥可做成白色、黑色或其他各种颜色。.4 水泥具有以下优点，因此，在土木工程领域得到广泛的应用。.5 特性水泥 快硬水泥 膨胀水泥 抗硫酸盐水泥 中热水泥.6.7掌握：通用
2、水泥的技术性质和应用 熟悉：水泥的凝结硬化过程、运输、保管 了解：其他品种水泥的性质和应用 本章教学目标.8第一节 硅酸盐水泥第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥第三节 特性水泥和专用水泥第四节 水泥的运输和保管.9定义.10一、硅酸盐水泥的生产工艺石灰质原料CaO黏土质原料SiO2、Al2O3、 Fe2O3校正原料生料熟料石膏石灰石或粒化矿渣按比例混合磨细煅烧1450水泥磨细“两磨一烧”.11.12.13.14 二、硅酸盐水泥熟料矿物组成生料SiO2CaO化合反应8001450800左右分解反应Al2O3Fe2O32CaOSiO23CaOSiO23 CaO Al2O34 CaOAl2O3Fe2O3
3、.15 硅酸盐水泥熟料矿物组成.16 各种熟料矿物单独与水作用的性质 .17 三、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化p水化p水化机理p水化产物.18 2(.19 2（2CaOSiO2)+6H2O 3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2.20 3CaOAl2O3+6H2O 3CaOAl2O36H2O4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O 3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O.21l 石膏与水化铝酸钙反应生成l 为什么石膏用量不能过多？这个问题将通过水泥石腐蚀的学习得到答案。 3CaOAl2O36H2O+ 19H2O+3(CaSO42H2O ) 3CaOAl2O33CaSO431H2O
4、.22石膏过量安定性不良.23水泥熟料水化后的主要水化产物有：.24p何为凝结？p何为硬化？ .25初始反应期初始的溶解和水化，约持续5-105-10分钟。潜伏期流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长，1h1h 凝胶膜破裂、长大并连接、水泥颗粒进一步水化，6h6h。多孔的空间网络凝聚结构，失去可塑性凝结期凝胶体填充毛细管，6h-6h-若干年硬化石状体密实空间网硬化期.26 硬化后的水泥石是由胶体粒子、晶体粒子、凝胶孔、毛细孔及未水化的水泥颗粒所组成。其结构如图所示。 A未水化水泥颗粒B胶体粒子C晶体粒子D毛细孔（毛细孔水）E凝胶孔.27应用水泥凝结硬化机理分析与解答问题 水泥生产中为什么掺加
5、石膏？C3A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胶微粒的聚集，Al3对凝胶微粒聚集有促进作用；石膏与C3A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Al3浓度，延缓了水泥浆的凝结速度。 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；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强，产生的强度越来越高。 .28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
6、的水化反应规律是一致的。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，水泥的水化就将停止；提高温度可加快水泥的凝结硬化，而降低温度就会减缓水泥的凝结硬化。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，丧失凝胶能力，强度大为降低。 .29四、影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素1 1、 熟料矿物组成的影响 由于各矿物的组成比例不同、，对水泥性质的影响也不同。如硅酸钙占熟料的比例最大，它是水泥的主导矿物，其比例决定了水泥的基本性质；C3AC3A的水化和凝结硬化速率最快，是影响水泥凝结时间的主要因素，加入石膏可延缓水泥凝结，但石膏掺量不能过多，否则会引起安定性不良；
7、当C3SC3S和C3AC3A含量较高时，水泥凝结硬化快、早期强度高，水化放热量大。熟料矿物对水泥性质的影响是各矿物的综合作用，不是简单叠加，其组成比例是影响水泥性质的根本因素，调整比例结构可以改善水泥性质和产品结构。.302 2、水泥细度的影响 水泥的细度并不改变其根本性质，但却直接影响水泥的水化速率、凝结硬化、强度、干缩和水化放热等性质。因为，水泥的水化是从颗粒表面逐步向内部发展颗粒越细小，其表面积越大，与水的接触面积就越大，水化作用就越迅速越充分，使凝结硬化速率加快，早期强度越高。但水泥颗粒过细时，在磨细时消耗的能量和成本会显著提高且水泥易与空气中的水分和二氧化碳反应，使之不易久存；另外，
8、过细的水泥，达到相同稠度的用水量增加，硬化时体积会产生较大的收缩，同时水分蒸发产生较多的孔隙，会使水泥确定降低。因此，水泥细度应控制在一定范围。.313 3、 拌合用水量的影响 通常水泥水化时的理论需水量大约是水泥质量的23%23%左右，但为了使水泥浆体具有一定的流动性和可塑性，实际的加水量远高于理论需水量，如配制混凝土时的水灰比( (水与水泥重量之比) )一般在0.40.40.70.7之间。不参加水化的“多余”水分，使水泥颗粒间距增大，会延缓水泥浆的凝结时间，并在硬化的水泥石中蒸发形成毛细孔，拌合用水量越多，水泥石中的毛细孔越多，孔隙率就越高，水泥的强度越低，硬化收缩越大，抗渗性、抗侵蚀性能
9、就越差。.324 4、养护湿度、温度的影响 硅酸盐水泥是水硬性胶凝材料，水化反应是水泥凝结硬化的前提。因此，水泥加水拌合后，必须保持湿润状态，以保证水化进行和获得强度增长。若水分不足，会使水化停止，同时导致较大的早期收缩，甚至使水泥石开裂。提高养护温度，可加速水化反应，提高水泥的早期强度，但后期强度可能会有所下降。原因是在较低温度(20(20以下) )下虽水化硬化较慢，但生成的水化产物更加致密，可获得更高的后期强度。当温度低于00时，由于水结冰而使水泥水化硬化停止，将影响其结构强度。一般水泥石结构的硬化温度不得低于-5-5。硅酸盐水泥的水化硬化较快，早期强度高，若采用较高温度养护，反而还会因水
10、化产物生长过快，损坏其早期结构网络，造成强度下降。因此，硅酸盐水泥不宜采用蒸汽养护等湿热方法养护。.335 5、养护龄期的影响 水泥的水化硬化是一个长期不断进行的过程。随着养护龄期的延长，水化产物不断积累，水泥石结构趋于致密，强度不断增长。由于熟料矿物中对强度起主导作用的C3SC3S早期强度发展快，使硅酸盐水泥强度在3d3d14d14d内增长较快，28d28d后增长变慢，长期强度还有增长。.346 6、储存条件的影响 水泥应该储存在干燥的环境里。如果水泥受潮，其部分颗粒会因水化而结块，从而失去胶结能力，强度严重降低。即使是在良好的干燥条件下，也不宜储存过久。因为水泥会吸收空气中的水分和二氧化碳
11、，发生缓慢水化和碳化现象，使强度下降。通常，储存三个月的水泥，强度约下降10%10%20%20%；储存六个月的水泥，强度下降约15%15%30%30%；储存一年后，强度下降约25%25%40%40%。所以，水泥的储存期一般规定不超过三个月。.35问题？ 水泥凝结硬化速度快，好吗？ 答：水化加快，放热速率加速，升温并膨胀，凝结硬化形成的微结构体积较疏松，且在随后的降温期间，或受干燥环境作用收缩变形时产生大量微裂缝，致使结构混凝土强度与渗透性（耐久性）受到严重影响。 水泥宜在什么条件下凝结硬化？ 答：水泥宜在常温(2010 C)与相对湿度较高的条件下，凝结硬化。即水泥水化速度适宜的温度，水化 所需
12、水分供应充足的条件。.36四、硅酸盐水泥的技术性质体积安定性细度凝结时间标准稠度用水量强度与强度等级水化热.37（一）硅酸盐水泥的细度定义细度指水泥颗粒的粗细程度。同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。讨论与分析缺点:水泥越细优点： ？硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。GB规定 与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期强度越高。总表面积越大，硬化收缩越大；易受潮而降低活性；成本越高。返回.38（一）硅酸盐水泥的细度返回.39问题：为什么需要规定水泥的细度？解答： 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； 虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度
13、会越高，但是水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不利； 水泥越细，生产能耗越高，成本增加； 水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而降低强度。.40（二）硅酸盐水泥的凝结时间定义讨论与分析GB规定试验方法.41定义水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。水泥全部加入水中开始失去可塑性完全失去可塑性初凝终凝（二）硅酸盐水泥的凝结时间.42水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的施工。讨论与分析结论1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。（二）硅酸盐水泥的凝结时间.43请观看
14、凝结时间试验动画试验方法结论1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。初凝时间不得早于45min45min结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。终凝时间不得迟于6.5h6.5h。同时规定: :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。GB规定（二）硅酸盐水泥的凝结时间.44返回.45 国标 规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品；终凝时间不符合规定的水泥为不合格品。为什么？ 答： 水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝土质量； 初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用价值，即
15、为废品； 终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即为不合格品。.46（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量讨论与分析定义试验方法.47讨论与分析为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时，要将水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的稠度呢？ ？为了使试验结果具有可比性（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量.48%100水泥用量用水量水泥的标准稠度用水量定义不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在24%33%之间。例：A水泥的标准稠度用水量为27%，B水泥的标准稠度用水量为30%。（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量.49试验方法请观看标准稠度用水量试验动画（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量.50试验方法请
16、观看标准稠度用水量试验动画。返回.51问题：标准稠度用水量与什么因素有关？ 为什么？ 解答： 与水泥细度、水泥矿物组成、混合材掺量等有关。因为水泥颗粒越细，比表面越大，表面吸附水越多；水泥矿物组成和混合材掺量不同，颗粒的表面吸附特性不同，吸附水量不同。 .52( (四) )硅酸盐水泥的体积安定性定义讨论与分析GB规定试验方法.53定义水泥的体积安定性指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。水泥硬化后体积发生不均匀膨胀，导致水泥石开裂、翘曲等现象。否则，为良好。不良：良好：注意：安定性不良的水泥为废品水泥，严禁在工程中使用。( (四) )硅酸盐水泥的体积安定性.54讨论与分析引起安定性不良的原因有哪
17、些 熟料中含有过多的游离MgOMgO; 熟料中含有过多的游离CaO;CaO; 石膏掺量过多。GB规定 用沸煮法检验必须合格； 熟料中MgOMgO含量5%5%； 熟料中SO3SO3含量3.5%3.5%；( (四) )硅酸盐水泥的体积安定性.55石膏过量安定性不良.56试验方法 请观看安定性（试饼法）试验沸煮法试饼法雷氏夹法( (四) )硅酸盐水泥的体积安定性.57返回.58( (五) )硅酸盐水泥的强度等级.59GB规定强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定水泥强度等级的依据。( (五) )硅酸盐水泥的强度等级.60 检验方法软练胶砂法，分别测量抗压强度和抗折强度。试件尺寸：4040160mm
18、 棱柱体；胶砂配比： 水泥 : : ISO标准砂 : : 水= 1 : 3 : = 1 : 3 : 0.5振动成型： 在频率为28003000次/ /min，振幅0.75mm的振实台上成型。振动时间120s。试件养护： 在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护箱中24h，然后脱模在20C 1 C的水中养护至测试龄期；.61100mm160mmP抗折强度试验PP抗压强度试验强度测量： 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40 40=1600mm2。 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。.623d28d时间（d）强
19、度（MPa）水泥强度发展规律早期增长快，随后逐渐减慢；28天，基本达到极限强度的80以上；在合适的温湿度条件下，强度增长可以持续几十天 乃至几十年。.63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？ 解答：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，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。.64（六）硅酸盐水泥的水化热定义水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。对工程的影响 高水化热的水泥在大体积混凝土
20、工程中是非常不利的，在大体积混凝土中应选择低热水泥。 在混凝土冬期施工时，水化热有利于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。.65问题？ 为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？ 答: : 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。 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？ 答： 铝酸三钙C3A水化热最大；硅酸三钙C3S次之；硅酸二钙C2S水化热最小。.66( (七）碱含量 水泥中含有较多的强碱物NaNa2 2O O或 K K2 2O O时， 容易发生不良反应对结构造成危害。因而国家标准规定，水泥中的含碱量不得大于0.6%0.6%，或由供需双方商定。 .67问
21、题？试从应用的角度，分析水泥的技术性质及其要求？ 答：水泥是一种胶凝材料，是主要的结构材料之一，因此，它必须具有强度和体积安定性；细度和标准稠度用水量是相互关联的，用水量大将影响强度；为了浇注成型施工，应对凝结时间有所限制；水化热对水泥硬化过程和硬化后的水泥石体积稳定性有影响；影响水泥的品质；为了结构物自重的计算，必须知道水泥的密度。.68水泥质量的判定 技术性质 不符合要求 细 度 不合格品凝结时间 （初凝）废品 （终凝）不合格品体积安定性 废 品 强 度 不合格品或降低等级不溶物和烧失量 不合格品.69简介腐蚀类型腐蚀原因防止措施.70简 介水泥石硬化后，在正常的使用条件下，即在潮湿环境中
22、或水中，仍可以逐渐硬化并不断增长期强度。 水泥石的腐蚀在一些腐蚀性介质中，水泥石的结构会遭到破坏，强度和耐久性降低，甚至完全破坏的现象。腐蚀类型软水侵蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀，碳酸盐的腐蚀，酸的腐蚀，碱的腐蚀.71特点介质软水（含HCO3HCO3少的水，如雨水、雪水和蒸馏水）；氢氧化钙溶解于水中引起的腐蚀。 过程当水泥石与软水接触时，最先溶出的成分是氢氧化钙。当水泥使处于流水或是有压力的水中时，氢氧化钙不断溶解流失，水泥石的密实度下降，强度和耐久性也降低；而且，由于氢氧化钙浓度的下降，还引起了水泥石中的其它水化产物的分解.72预防措施：将与软水接触的混凝土，事先在空气中碳化生成的碳酸钙几乎不溶
23、于水，堆积在水泥石的空隙中，形成密实的保护层.73 22432242323133203124OHCaOHCaSOOAlCaOOHCaSOOHOAlCaO 结晶膨胀 钙矾石水泥石受硫酸盐侵蚀后，内部形成膨胀性结晶产物水泥石受硫酸盐侵蚀后，因膨胀性结晶产物引起的开裂.74 MgCl2+Ca(OH)2 = Mg(OH)2+CaCl2MgSO4+ Ca(OH)2+H2O = Mg(OH)2+CaSO42H2O 结晶膨胀易溶于水 l特点l以镁盐为介质的海水、地下水等l镁盐与水泥石中的成分反应，生成易溶于水或松软无胶凝作用的产物，破坏水泥石l腐蚀过程举例：.75 Ca(OH)2+CO2+H2O CaCO3
24、+2H2O CaCO3+H2O+CO2 Ca(HCO3)2 易溶于水 特点 以碳酸盐为介质的海水、地下水等 碳酸盐与水泥石中的成分反应，生成易溶于水的产物，破坏水泥石 腐蚀过程举例：.76易溶于水 结晶膨胀OHCaSOOHCaSOHOHCaClOHCaHCl242422222)(2)(2 特点 以酸性介质为主的工业环境等 酸与水泥石中的成分反应，生成易溶于水、结晶膨胀的产物，破坏水泥石 腐蚀过程举例：.77酸类腐蚀 腐蚀机理：水泥石中的水化物都是碱性化合物，与碳酸、盐酸、硫酸、醋酸、蚁酸等酸反应生成可溶性盐。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，使腐蚀作用加剧。 破坏形
25、式： 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.78碱的腐蚀CHAlONaNaOHA3223COHCONaCONaOH2322 易溶于水干燥空气 结晶膨胀.79其他腐蚀 除了上述几种主要的腐蚀类型外，一些其他物质也对水泥石有腐蚀作用，如糖、氨盐、酒精、动物脂肪、含环烷酸的石油产品及碱骨料反应等。它们或是影响水泥的水化、或是影响水泥的凝结、或是体积变化引起开裂、或是影响水泥的强度，从不同的方面造成水泥石的性能下降甚至破坏。 实际工程中水泥石的腐蚀是一个复杂的物理化学作用过程，腐蚀的作用往往不是单一的，而是几种同时存在，相互影响的。.80腐蚀原因内因水泥石中存在着易受
26、腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙；水泥石本身不密实，使侵蚀性介质易于进入其内部；腐蚀与介质相互作用； 外因腐蚀介质、温度、湿度、介质浓度 .81防止措施.82课堂练习1 1、水泥细度越细越好。2 2、国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间迟于45min45min。3 3、安定性不良的水泥可以用于次要工程中。4 4、硅酸盐水泥的强度等级是根据3t3t、28t28t的抗压强度和抗折强度确定的。5 5不同的水泥品种的标准稠度用水量不同。.83问题 ？ 降低水泥石中Ca(OH)2的含量，对水泥的耐腐蚀性有什么作用？为什么？ 答：降低水泥石中Ca(OH)2的含量，可以提高水泥的抵抗化学腐蚀和软水腐蚀的能力。 因为
27、，化学和软水腐蚀与水泥石中的氢氧化钙密切相关。.84 物理力学性能密度强度体积稳定性细度水化热 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 施工性能凝结时间标准稠度用水量.85l强度高 适用于高强混凝土和预应力钢筋混凝土工程 l硬化快 适用于要求凝结快、早强高的工程，冬季施工，预制、现浇等工程l抗冻性好 适用于冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程 l耐蚀性差 不适用与淡水及海水等腐蚀性介质接触的工程 .86l耐热性差 不适用于有耐热要求的混凝土工程 l水化热大 不适用于大体积混凝土工程，但有利于低温季节畜热法施工 l耐磨性好 适用于公路、地面工程
28、l抗碳化性好 对钢筋的保护作用强，适合CO2 浓度高的环境 .87 存储 为了便于识别，避免错用，国家标准对水泥的包装标识作了详细规定。包装水泥袋上应清楚标明产品名称、代号、净含量、强度等级、生产许可证编号、生产者名称、产地、出厂编号、执行标准和包装时间等。硅酸盐水泥和普通水泥用红色字样；矿渣水泥用绿色字样；火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥用黑色字样。包装袋两侧应印有水泥名称和强度等级。包装不合格的水泥是不合格水泥。 水泥在运输和储存过程中，应按不同品种、强度等级及出厂日期分别贮运，不得混杂，并注意防水防潮。水泥的储存应按照到货先后依次堆放，尽量作到先到先用，防止存放过久。一般水泥的储存期为三
29、个月，使用存放三个月以上的水泥，必须重新检验其强度，否则不得使用。.88问题： 1、硅酸盐水泥的适用领域有哪些？不适合的领域有哪些？为什么？ 2、硅酸盐水泥的性质中哪几项不合格为废品？哪几项不合格为不合格品？废品和不合格品应如何处理？ 3、施工工地对水泥应如何保管和存放？为什么？ .89第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥 凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，均属掺混合材料的硅酸盐水泥。.90掺混合材的硅酸盐水泥品种硅酸盐水泥熟料石膏 615%混合材普通硅酸盐水泥2070%矿 渣矿渣硅酸盐水泥2050%火山灰火山灰硅酸盐水泥2040%粉煤灰粉煤灰硅酸盐水
30、泥1650%两种混合材复合硅酸盐水泥 掺混合材硅酸盐水泥的凝结硬化和性能与所掺混合材的种类与掺量密切相关！.91掺混合材水泥的代号 水泥品种 组成特点 代号普通水泥 615的混合材 P O矿渣水泥 2070矿渣 P S火山灰水泥 2050火山灰 P P粉煤灰水泥 2040粉煤灰 P F复合水泥 1550两种混合材 P C.92一、混合材料l定义l分类l活性混合材料l 概述l 二次水化l 活性原理l非活性混合材料 .93混合材料.94分 类按性能分非活性混合材料( (填充性混合材料) )活性混合材料( (水硬性混合材料) ).95活性混合材料v磨细后加水不水化v但掺加石灰后发生二次水化反应 生成
31、水硬性胶凝产物v火山灰活性.96活性混合材料消耗 Ca(OH)2水硬性胶凝产物火山灰活性.97水化反应活性混合材料二次水化反应的特性温度敏感性常温反应速度慢高温反应速度快消耗 Ca(OH)Ca(OH)2 2改善孔隙构造.98掺活性混合材料的作用.99常用活性混合材料 粉煤灰是一种发电厂燃料废渣是熔融的矿渣水淬而得到。活性成分为活性氧化硅和活性氧化铝。 火山灰质混合材料是火山喷发沉积物及其它具有类似活性的材料的统称。分为含水硅酸质（如硅藻土等）、铝硅玻璃质（如火山灰等）、粘土质（烧粘土等）。 .100特点磨成细粉与石灰加水拌和后，不能或很少生成具有胶凝性质的水化产物常用品种石英粘土慢冷矿渣.10
32、1厚厚的火山灰.102火山爆发.103火山爆发.104粉煤灰微珠.105（P.OP.O）l .106什么是普通硅酸盐水泥？ 普通硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料 掺加少量混合材料和适量的石膏 混合材料的最大掺量不超过 15%.107v特点与硅酸盐水泥相近因为混合材料的掺量少，其矿物组成仍在硅酸盐水泥的范围之内v不同点细度采用筛余量表示v测量通过0.08mm0.08mm的方孔筛的筛余量10%10%强度等级v强度应符合表下表的要求v共有三个强度等级 :32.5, 32.5R , :32.5, 32.5R , 42.5R , 42.5, 52.5, 52.5R42.5R , 42.5, 52.5, 5
33、2.5R终凝结时间不超过 10h10h.108普通硅酸盐水泥的强度要求(GB175(GB17599)99) .109n是通用的水泥主要品种，广泛应用于各种混凝土和钢筋混凝土工程。n应用范围与硅酸盐水泥相同。.110.111 矿渣水泥（P.S）、火山灰水泥（P.P）、粉煤灰水泥（P.F）分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等3个强度等级。三 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥.112凡有硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣水泥。 粒化矿渣掺量为2070%。粒化高炉矿渣.113技 术 性 质l 技术性质: : 分为3 3个强度等级
34、 :32.5, 32.5R, :32.5, 32.5R, 42.5, 42.5R, 52.5, 52. 5R42.5, 42.5R, 52.5, 52. 5Rl 其它技术性质与普通水泥相同强度等级抗压强度 (MPa)抗折强度（MPa）3天28天3天28天32.532.5R42.542.5R52.552.5R10.015.015.019.021.023.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.04.55.55.56.56.57.07.0 P.S、P.P、P.F的强度要求.114P.SP.S（矿渣水泥）的特点与应用l 性能与硅酸盐水泥和普通水泥有以下区别l 原
35、因：水泥中混合材料掺量多，熟料成分少，故其性能与硅酸盐水泥有一定的差别。l 早期强度低，后期强度高矿渣水泥的水化分两步: :水泥熟料的水化; ;二次水化二次水化早期速度慢，生成的水化产物少，因而强度低后期二次水化速度增长，生成产物数量增加，强度也随之提高。矿渣水泥适用于蒸汽养护的预制构件以及承重迟缓的工程, ,不适用于早强要求高的工程。 .115P.SP.S的特点与应用 抗蚀性强，抗碳化能力差。因为氢氧化钙含量低适用于水工或海港混凝土工程不适用于COCO2 2浓度高的工业厂房（如铸造翻砂车间） 水化热低。适用大体积混凝土工程 温度敏感性大适合高温养护.116 抗冻性差：早期强度低，且矿渣需水量
36、大。 耐热性好 适用于有耐热要求的混凝土工程。 干缩大，抗渗性差。 由于混合材料掺量大，而且高炉矿渣有尖锐棱角，拌和用水量大，保水性差，易产生泌水通道。 说明：为P.SP.S特性，其它为PSPS、PPPP、PFPF水泥共性 P.SP.S的特点与应用.117.118l 凡有硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏其同磨细制成的水硬性胶凝材料。l 其中混合材料的掺量为202050%50%。火山灰质硅酸盐水泥水硬性胶凝材料熟料火山灰质混合材料石膏磨细P.PP.P.119特点与应用早期强度低，后期强度高耐腐蚀性强，抗碳化性差抗冻性差水化热低温度敏感性大.120.121l 凡有硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和
37、适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰水泥。l 粉煤灰掺量为2040%。什么是粉煤灰硅酸盐水泥？水硬性胶凝材料熟料粉煤灰石膏磨细P.FP.F.122特点与应用.123特点与应用.124一次水化反应 22222()xCa OHSiOmH OxCaO SiOnH O2232232()yCa OHAl OmH OyCaO Al OnH O 首先是水泥熟料水化，生成较多的水化硅酸钙、氢氧化钙等水化产物 .125三种水泥的共同性质凝结硬化慢，早期强度低，后期强度发展较快抗软水、抗腐蚀能力强水化热低、放热速度慢抗碳化能力差抗冻性差、耐磨性差湿热敏感性强，适合蒸汽养护 .126三种水泥各自的特性 矿
38、渣水泥耐热性强、干缩性较大、保水性差、泌水性大 火山灰水泥易吸水，易反应，结构较致密，抗渗性和耐水性较好，体积收缩较大，抗硫酸盐能力较差。 粉煤灰水泥吸水能力弱，需水量较低，干缩性较小，结构致密，抗裂性较好。.127复合硅酸盐水泥 P.C.128复合水泥的强度要求.129.130问题 ？各种掺混合材硅酸盐水泥的代号、组成区别、特性及使用范围是什么？： .131一、高铝水泥 第三节 特性水泥和专用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.132( (一) ) 高铝水泥的矿物组成 定义： 高铝水泥（矾土水泥）是以铝矾土和石灰石为原料，按一定比例配合，经煅烧、磨细所
39、制得的一种以铝酸钙为主要矿物成分的水硬性材料，又称铝酸盐水泥。 主要矿物有：铝酸一钙 CaO Al2O3 CA，50%70%；铝酸二钙 2CaO Al2O3 C2S，七铝酸十二钙 12CaO 7Al2O3， C12A7 二铝酸一钙 CaO 2Al2O3， CA2 硅铝酸二钙 2CaO Al2O3 SiO2 C2AS水化活性很低水化活性很高.133( (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： T20C CA + 10 H2O CAH10 20CT30C 2CA + 11 H2O C2AH8 30CT 3
40、CA + 12 H2O C3AH6 + 2(Al2O3 3H2O) 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。 .134不同温度下铝酸盐水泥的水化物5 C20 C40 C60 C5C下铝酸盐水泥稳定水化物CAH10( (六方片状晶体）65C下铝酸盐水泥稳定水化物C3AH6( (立方晶体）.135( (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
41、： 见教材P54表4-11。.136( (四) ) 高铝水泥的特点与应用 1. 耐高温性能好，配制耐高温混凝土或砌筑砂浆；2. 耐硫酸盐腐蚀性能较好，适用于有抗硫酸盐侵蚀要求的工程；3. 耐碱性较差，不能用于接触碱溶液的工程；4. 水化热较大，适用于冬季施工，不适用于大体积混凝土；5. 快硬早强，宜用于紧急抢修工程。6. 高铝水泥有强度倒缩现象，如需用于工程中，应按最低稳定强度设计。 .137二、 砌筑水泥 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。.138三、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
42、4AF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/m2；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。.139 四、中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥 组成特点： 熟料中C3S、C3A的含量较低，后一种掺加2060%的粒化高炉矿渣 。 性能特点： 水化热低，凝结时间较长，中热水泥抗冻性和耐磨性较好。 应用特点： 适用于大体积混凝土，如大坝水利工程；和要求低水化热、高抗冻性和耐磨性的工程。.140 五、快硬硅酸盐水泥 组成特点： 熟料中C3S、C3A的含量较高，石膏的掺量略大（其中SO34.0%）。 性能特点： 水泥的细度
43、较细，凝结硬化快，早期强度增进率高。 应用特点： 早期强度要求高、紧急抢修、低温施工工程和高标号混凝土预制构件等。.141六、抗硫酸盐水泥 组成特点： 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%。 （为什么？） 性能特点： 具有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀能力，抗蚀能力以抗硫酸盐腐蚀系数F来评定。要求F0.8。 应用特点： 主要用于受硫酸盐腐蚀的海港、水利、地下、隧道、引水、道路和桥梁基础等工程。 抗硫酸盐腐蚀系数F： 将水泥试件在人工配制的硫酸根离子浓度分别为2500mg/L和8000mg/L的硫酸钠溶液中，浸泡6个月后的强度与同时浸泡在饮用
44、水中的试件的强度之比。 .142七、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。 .143八、白色硅酸盐水泥 组成特点： 水泥中的氧化铁的含量低于水泥质量的0.5%。 性能特点： 外观为白色，按白度分为一级、二级和三级；技术要求与普通水泥同。 应用特点： 白水泥熟料与颜料、石膏共同磨细可制得彩色水泥；
45、主要用于建筑室内外装饰等。.144.145 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，C4AF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 ，C3A和C3S含量高，凝结硬化快，早强；中、低热水泥， C3A和C3S含量较低，水化热较小 ；抗硫酸盐水泥， C3A和C3S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。.146水泥工业之遗憾1.消耗资源 我国已初步探明的石灰石储量为542亿吨，可开采利用的约为250亿吨。如以2004年我国水泥总产量9.7亿吨、需消
46、耗石灰质原料10亿吨记计，加上相关行业所用石灰石，则不需30年，即会出现石灰石资源枯竭的严重问题。一方面是水泥石灰石资源枯竭的严重问题，另一方面是消耗石灰石令人惊讶的高速度。 （中国建材报2005年8月15日） 2.消耗能源 资料表明，2004年国产9.7亿吨水泥的能源消耗是燃煤1.6亿吨（标准煤）。专家预测，2010年我国水泥需求将达到13.5亿吨，原燃料消耗相应也会提高近40%。 .1473.破坏环境 2004年我国水泥工业CO2排放量达8亿多吨，SO3排放量超过100万吨，NOx排放量达262万吨，粉尘800万吨。温室效应酸雨矽肺病等、土地碱化、破坏环境4.我国目前的生产工艺落后发达国家
47、新型干法技术多在80%以上，甚至95% 。我国1995年新型干法水泥2853万吨，仅占总产量的6%；2004年上升到3.2亿吨，占总产量的33%；2005年底，新型干法水泥产量达到4.73亿吨，新型干法水泥的比重已达到45%。近年进展迅速本章结束！ .148 第三、四两章 小 结 基础理论：石膏、石灰和水玻璃的凝结硬化过程及其影响因素。硅酸盐水泥的水化反应及其产物，凝结硬化过程及其影响因素；水泥组成对其性能的影响。 基本知识：胶凝材料的概念；气硬性与水硬性胶凝材料的区别；石膏的生产与品种；建筑石膏的特性、质量要求与应用。石灰的原料与生产；石灰的熟化；过火石灰的危害与消除；石灰的特性、质量要求与
48、应用。水玻璃的组成、性质与应用。.149 基本知识：硅酸盐水泥的组成、技术性质、应用及储运知识；水泥浆体在侵蚀性介质下的腐蚀及其防止的措施；水泥石的结构；活性混合材的组成、性质及作用；普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和高铝水泥等其它水泥的组成、性能的特点及应用。 基本技能：气硬性胶凝材料的正确应用水泥主要技术性质的测试，各种水泥的正确选用。 .150工程实例分析：挡土墙开裂与水泥的选用现象：某大体积混凝土工程，浇筑两周后拆模，发现挡土墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产的42.5硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：分析讨论：由于该工程所使用的水泥C3S 和C3A含量
49、高，导致该水泥的水化热高，且在浇筑混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿的纵向裂缝。.151作业一、填空题1、引起硅酸盐水泥体积安定性不良的原因是_、_ 及_，相应地可以分别采用_法、_法及_法对它们进行检验。 2、抗硫酸盐腐蚀、干缩性小、抗裂性较好的混凝土宜选用_水3、紧急军事工程宜选_水泥。大体积混凝土施工宜选用_水泥。 4、常用的六大水泥包括：_、_、_、_、 _及_。 5、国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间应不早于_分钟，终凝时间应不迟于_分钟。 6、硅酸盐水泥按照_天和_天的_强度和_强度划分为_个强度等级。 7、硅酸二钙的水化方程
50、式是_，产物中_为晶体结构，_为凝胶体结构。 8、体积安定性不良的水泥_使用、强度不合格的水泥_使用，凝结时间不合格的水泥_使用。9、硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有_、_ 、 _和_。 10、硅酸盐水泥熟料中，_凝结硬化后强度最高，_水化速度最快，_水化放热量最高。11、硅酸盐水泥的细度用_表示，普通水泥的细度用_表示，硅酸盐水泥的终凝结时间为_，普通水泥的终凝结时间为_。 12、生产硅酸盐水泥时，必须掺入适量的石膏，其目的是，当石膏掺量过多时会导致，过少则会导致。、粉煤灰水泥与硅酸盐水泥相比，其早期强度，后期强度，水化热，抗蚀性，抗冻性。.152二、单选题 1、硅酸盐水泥熟料中对强度贡献最大
