1、土木工程材料土木工程材料 按化学成分分类：按化学成分分类：硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥、硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥、铁铝酸盐系水泥等。硫铝酸盐系水泥、铁铝酸盐系水泥等。水泥：水泥：呈粉末状，与水混合后经过一系列物理化学呈粉末状，与水混合后经过一系列物理化学过程，能够过程，能够在空气中或水中在空气中或水中凝结硬化，而由可塑性凝结硬化，而由可塑性浆体逐渐变成坚硬的石状体，并可将砂石等散粒状浆体逐渐变成坚硬的石状体，并可将砂石等散粒状材料胶结为整体，属于材料胶结为整体，属于水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料。按应用范围分类：按应用范围分类：通用通用(常用常用)水泥、专用水泥、水泥、专用水泥、
2、特性水泥等。特性水泥等。精品资料 你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早”硅酸盐系水泥铝酸盐系水泥硫铝酸盐系水泥磷酸盐系水泥硫铝酸钙硅酸钙铝酸钙磷酸钙,镁水泥是以水化活性矿物为主要成分的水硬性胶凝材料。水泥是以水化活性矿物为主要成分的水硬性胶凝材料。普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥硅酸盐水泥（硅酸盐水泥（P.I、P.II）常用水泥常用
3、水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料石膏硅酸盐水泥熟料石膏 520%混合材普通(硅酸盐)水泥2070%矿 渣矿渣硅酸盐水泥2040%火山灰火山灰硅酸盐水泥2040%粉煤灰粉煤灰硅酸盐水泥2050%两种混合材复合硅酸盐水泥(PI)(PII)3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥(PSA):(20,50(PSB):(50,70POPPPFPCGB175-2007通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥膨胀水泥膨胀水泥白色及彩色硅酸盐水泥白色及彩色硅酸盐水泥 高铝水泥高铝水泥特性水泥特性水泥专用水泥专用水泥 砌筑水泥、道路水泥等砌筑水泥、道路水泥等 本章
4、教学目标第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 水泥3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、由硅酸盐水泥熟料、0 05%5%石灰石或粒化高炉矿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。渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。型硅酸盐水泥型硅酸盐水泥(P)(P)不掺混合材料不掺混合材料 型硅酸盐水泥型硅酸盐水泥(P)(P)掺掺5%5%混合材料混合材料3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥的生产工艺一、硅酸盐水泥的生产工艺 硅质：粘土，硅质：粘土，(SiO(SiO2 2、AlAl2 2O O3 3)，占占1/3 1/3 钙质：石灰石、白垩等，钙质：石灰石、白垩等，(CaO)(CaO)
5、，占，占2/32/3 调节原料：铁矿与砂，调节与补充调节原料：铁矿与砂，调节与补充FeFe2 2O O3 3 与与SiOSiO2 2 原料经粉磨混合后得到水泥生料原料经粉磨混合后得到水泥生料 生料经窑内煅烧得到水泥熟料生料经窑内煅烧得到水泥熟料 水泥熟料石膏水泥熟料石膏(或再混合材）一起经粉磨混合或再混合材）一起经粉磨混合后得到水泥后得到水泥“两磨一烧”水泥生料可以是：与水混合成浆体与水混合成浆体湿法工艺湿法工艺 加少量水制成料球加少量水制成料球半干法工艺半干法工艺 加稍多水制成湿球加稍多水制成湿球半湿法工艺半湿法工艺 干粉混合物干粉混合物干法工艺干法工艺3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅质原料(粘
6、土)钙 质原料(石灰石)1450铁矿粉石膏石膏石膏石膏水水 泥泥生生 料料熟熟 料料混合材混合材磨磨 粉粉煅煅 烧烧磨磨 粉粉硅酸盐水泥熟料制造工艺流程硅酸盐水泥熟料制造工艺流程3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥生料的制备、熟料的烧成、成品的磨制“两磨一烧”二、硅酸盐水泥的基本组成及其特性二、硅酸盐水泥的基本组成及其特性 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料石膏石膏(CaSO(CaSO4 4 2H2H2 2O)O)混合材料混合材料(矿渣或石灰石粉末矿渣或石灰石粉末)熟料：熟料：主要胶凝物质，能水化硬化；主要胶凝物质，能水化硬化；石膏：石膏：调节水泥的凝结时间；调节水泥的凝结时间；混合材料：混合材料：改善水泥的
7、性能、调节水泥的强度等级；改善水泥的性能、调节水泥的强度等级；必要组分3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥矿物名称矿物名称缩写缩写分子式分子式矿矿 物物 式式硅酸三钙硅酸三钙C C3 3S SCaCa3 3SiOSiO5 53CaO3CaOSiOSiO2 2硅酸二钙硅酸二钙C C2 2S SCaCa2 2SiOSiO4 42CaO2CaOSiOSiO2 2铝酸三钙铝酸三钙C C3 3A ACaCa3 3AlAl2 2O O6 63CaO3CaOAlAl2 2O O3 3铁铝酸四钙铁铝酸四钙C C4 4AFAFCaCa2 2(Al,Fe)(Al,Fe)2 2O O5 54CaO4CaOAlAl2 2O O
8、3 3FeFe2 2O O3 3含含 量量(mass%)366015377151018 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。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有四种矿物：1.熟料基本组成与特性熟料基本组成与特性3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥游离氧化钙游离氧化钙(f-CaO)：煅烧过程中未能化合而残存下来的呈游离态煅烧过程中未能化合而残存下来的呈游离态CaO。如果含量过高，则由于其滞后的水化并产生结晶膨胀而导致水泥石开裂，如果含量过高，则由于其滞后的水化并产
9、生结晶膨胀而导致水泥石开裂，甚至结构崩溃。含量严格控制在甚至结构崩溃。含量严格控制在1%2%以下。以下。游离氧化镁游离氧化镁(f-MgO)：是原料中带入的杂质，含量多时也会使水泥在硬化是原料中带入的杂质，含量多时也会使水泥在硬化过程中产生体积不均匀变化，导致结构破坏。含量不得超过过程中产生体积不均匀变化，导致结构破坏。含量不得超过5.0%，否则，否则任何工程中不得使用。任何工程中不得使用。三氧化硫三氧化硫(SO3)：它可能是掺入石膏过多或其他原料中所带来的硫酸盐。它可能是掺入石膏过多或其他原料中所带来的硫酸盐。含量不得超过含量不得超过3.5%，否则不得在工程中使用。，否则不得在工程中使用。含碱
10、矿物：含碱矿物：含有含有Na2O或或K2O及其盐类的物质，含量较高时，容易与某些及其盐类的物质，含量较高时，容易与某些碱活性材料产生局部膨胀反应而造成结构破坏。碱活性材料产生局部膨胀反应而造成结构破坏。1.熟料基本组成与特性熟料基本组成与特性3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥水泥颗粒宏观形貌水泥颗粒宏观形貌水泥熟料颗粒细观形貌水泥熟料颗粒细观形貌水泥熟料矿物微观结构水泥熟料矿物微观结构3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥快，仅次于快，仅次于C C3 3A A快快中中低低低低最快最快最快最快最多最多高高 低低慢慢慢慢少少低低高高快快快快多多高高 高高 水化速率水化速率凝结硬化速度凝结硬化速度28d28d水化放热量
11、水化放热量强强 早期早期度度 后期后期C C4 4AFAFC C3 3A AC C2 2S S C C3 3S S名称名称耐化学侵蚀耐化学侵蚀中中良良差差优优干缩干缩中中小小大大小小3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥 硅酸三钙(C3S)遇水后能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水化热。它对促进水泥的凝结硬化，特别是对水泥天内的早期强度以及后期强度都起主要作用。硅酸二钙(C2S)遇水后反应较慢，水化热也较低。它不影响水泥的凝结，对水泥的后期强度起主要作用。特性总结特性总结 铝酸三钙(C3)，遇水后反应极快，产生的热量最大而且很集中。对水泥的凝结起主导作用，但其水化产物强度较低，主要对水泥的早期强度有所
12、贡献。铁铝酸四钙(C3F)，遇水时水化反应也很快，水化热中等，水化产物的强度不高，对水泥石的抗压强度贡献不大，主要对抗折强度贡献较大。实实 例例快硬水泥：快硬水泥：3 3d d抗压强度高，熟料中抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。含量高。适用于适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。道路水泥：道路水泥：抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、干缩性小。干缩性小。C4AF、C2S含量高。含量高。适用于适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。道路路面、机场道面、城市广场等工程。大坝水泥：大坝水泥：简称中
13、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大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。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202.石膏石膏作用：作用：石膏主要降低石膏主要降低C C3 3A A的水化速度，调节凝结时间；的水化速度，调节凝结时间；可提高早期强度，降低干缩变形，改善耐久性等性能；可提高早期强度，降低干缩变形，改善耐久性等性能；3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥掺量：掺量：石膏的适宜掺量是决定水泥凝结时间的关键。石膏的适宜掺量是决定水泥凝结时间的关键。石膏的掺量以水泥中石膏
14、的掺量以水泥中SOSO3 3含量作为控制指标含量作为控制指标 当当SOSO3 3掺量小于掺量小于1.3%1.3%时，石膏掺量过小，水泥会产生速时，石膏掺量过小，水泥会产生速凝；进一步增加凝；进一步增加SOSO3 3含量时，石膏才会出现明显的缓凝作含量时，石膏才会出现明显的缓凝作用；但用；但SOSO3 3掺量超过掺量超过2.5%2.5%时，凝结时间增长很少。时，凝结时间增长很少。v 1 1）活性混合材料）活性混合材料v 2 2）非活性混合材料）非活性混合材料3.混合材料混合材料221 1）活性混合材料）活性混合材料 系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。炼钢
15、厂冶炼生铁时的副产品。炼钢厂冶炼生铁时的副产品。主要成分：主要成分：CaOCaO、AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 2。具有较高的化学潜能，但稳定性差。具有较高的化学潜能，但稳定性差。粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣 山灰质混合材料山灰质混合材料 粉煤灰粉煤灰火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。主要成分：较多的主要成分：较多的SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3和少量的和少量的CaOCaO具有较高的活性。具有较高的活性。v天然的天然的v人工的人工的主要成分：主要成分：AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 2。本身不硬化，本身不硬化，+石灰石
16、灰+水起胶凝作用。水起胶凝作用。232 2）非活性混合材料）非活性混合材料v 定义：定义：在水泥中主要起填充作用，本身不具有在水泥中主要起填充作用，本身不具有 （或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。（或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。v 目的：目的：调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。v 常用种类：常用种类：磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、高硅质炉灰等。高硅质炉灰等。24五大品种硅酸盐水泥五大品种硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥火山
17、灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥 不掺混合材不掺混合材+少量混合材少量混合材（水泥量水泥量5%5%）硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+适量石膏适量石膏+多量混合材多量混合材 P P P P +少量混合材少量混合材（水泥量（水泥量5 5%2020%）P PO O 粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣 P PP P P PF F P PS S 火山灰火山灰 粉煤灰粉煤灰253.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥三、硅酸盐水泥的水化、凝结硬化三、硅酸盐水泥的水化、凝结硬化水水 化化 反应反应223)(OHCHSCOHSCa 6323AHCOHAC水化速度快水化速度快 t22463AFOHCaSOAHC 水化铁铝酸钙
18、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 Amt当石膏耗尽时，转化为2 2、硅酸盐水泥的凝结硬化、硅酸盐水泥的凝结硬化3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥新拌1小时后数小时后几天后几周后拌合水未水化的核水化物CSHCa(OH)2晶体3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥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
19、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。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥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；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
20、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浆凝结硬化的过程水泥浆凝结硬化的过程凝结硬化凝结硬化阶段阶段持续时间持续时间主要物理化学变化主要物理化学变化诱导期诱导期5min1h初始的溶解与水化，水泥颗初始的溶解与水化，水泥颗粒表面形成胶膜粒表面形成胶膜凝结期凝结期6h以内以内凝胶膜增厚，水泥颗粒进一凝胶膜增厚，水泥颗粒进一步水化步水化硬化期硬化期6h若干年若干年 凝胶体填充毛细孔凝胶体填充毛细孔3.1硅酸盐水泥硅
21、酸盐水泥水泥熟料中单一矿物的水化速度水泥熟料中单一矿物的水化速度水化度水化度()时间时间(天天)水泥熟料矿物的水化速度：水泥熟料矿物的水化速度：C C3 3A A C C3 3A ACaSOCaSO4 42H2H2 2O O C C3 3S S C C4 4AF AF C C2 2S S 水泥的水泥的C C3 3A A和和C C3 3S S含量越高，凝结硬化速度越快；含量越高，凝结硬化速度越快；水泥的水泥的C C3 3A A和和C C3 3S S含量越低，凝结硬化速度越慢。含量越低，凝结硬化速度越慢。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥 石膏主要降低石膏主要降低C C3 3A A的水化速度；的水化速度；
22、石膏掺量增加，凝结硬化降低；石膏掺量增加，凝结硬化降低；掺量达到一定后，再增加，影响不大。掺量达到一定后，再增加，影响不大。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥 石膏起缓凝作用的机理可解释为：水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。细度即磨细程度，水泥颗粒越细，总表面积越细度即磨细程度，水泥颗粒越细，总表面积越大，与水接触的面积也越大，则水化速度越快，大，与水接触的面积也越大，则水化速度越快，凝结硬化也越快。凝结硬化也越快。粒径粒径33m m时，水化非常迅
23、速，需水量增大；时，水化非常迅速，需水量增大；粒径粒径409090m m时，几乎接近惰性。时，几乎接近惰性。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥 温度升高，水化反应加快，凝结硬化加速；温度升高，水化反应加快，凝结硬化加速；温度升高温度升高1010 C C，速度加快一倍；，速度加快一倍；温度低于温度低于0 0 C C时，水化反应基本停止；时，水化反应基本停止；保持一定湿度，有利于水泥的水化。保持一定湿度，有利于水泥的水化。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥 随着时间的延续，水泥的水化程度在不断增大，随着时间的延续，水泥的水化程度在不断增大，水泥石强度的发展是随着龄期而增长的。水泥石强度的发展是随着龄期而增长的。一
24、般在一般在28d28d内强度发展最快，内强度发展最快，28d28d后显著减慢；后显著减慢；只要在温暖与潮湿的环境中，水泥强度的增长可只要在温暖与潮湿的环境中，水泥强度的增长可延续几年，甚至几十年。延续几年，甚至几十年。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥 重要概念：水灰比重要概念：水灰比水泥浆体中拌和水量与水泥质量之水泥浆体中拌和水量与水泥质量之比比(W/C)(W/C)；水泥熟料矿物完全水化的理论水灰比水泥熟料矿物完全水化的理论水灰比0.230.23；水灰比越大，需要水化物固相填充的孔隙越多，凝结硬水灰比越大，需要水化物固相填充的孔隙越多，凝结硬化所需时间越长；化所需时间越长；水灰比越大，水泥石中孔隙越
25、多，强度越低。水灰比越大，水泥石中孔隙越多，强度越低。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥 由于贮存不当，在使用前水泥受潮，使其部分颗粒已发由于贮存不当，在使用前水泥受潮，使其部分颗粒已发生了水化而形成结块，若直接使用，其强度将严重降低；生了水化而形成结块，若直接使用，其强度将严重降低；即使贮存得当，由于空气中的水分和即使贮存得当，由于空气中的水分和CO2CO2的作用，水泥的作用，水泥也会产生缓慢的水化和碳化，因此，也会产生缓慢的水化和碳化，因此，工程实际中不宜久工程实际中不宜久存水泥。存水泥。贮存贮存3 3个月后，水泥的强度降低个月后，水泥的强度降低10%10%20%20%；贮存贮存6 6个月后，水泥
26、的强度降低个月后，水泥的强度降低15%15%30%30%；贮存贮存1 1年后，水泥的强度降低年后，水泥的强度降低25%25%40%40%。一般规定水泥的有效期为三个月。一般规定水泥的有效期为三个月。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥四、硅酸盐水泥品质要求四、硅酸盐水泥品质要求凝结时间凝结时间体积安定性体积安定性强度强度细度细度水化热水化热化学品质指标化学品质指标 密度与容重密度与容重水泥的技术性质水泥的技术性质3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥抗蚀性抗蚀性p 水泥的密度水泥的密度 其密度为其密度为3.053.053.20g/cm3.20g/cm3 3，混凝土配合比计算时，混凝土配合比计算时，一般取一般取3.1
27、0g/cm3.10g/cm3 3 。堆积密度为堆积密度为100010001600kg/m1600kg/m3 3，在配制混凝土和砂，在配制混凝土和砂浆时，一般取浆时，一般取120012001300kg/m1300kg/m3 3。排液法，用煤油作为测量液体。排液法，用煤油作为测量液体。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥水泥的凝结时间分水泥的凝结时间分初凝时间初凝时间和和终凝时间终凝时间。水泥全部加入水中水泥全部加入水中开始失去可塑性开始失去可塑性完全失去可塑性完全失去可塑性初凝初凝终凝终凝（一）水泥的凝结时间（一）水泥的凝结时间3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。水泥的初凝和终
28、凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的施工。例如：混凝土的施工。讨论与分析讨论与分析结论结论1 1：水泥的：水泥的初凝时间不能过初凝时间不能过短，否则在施工短，否则在施工前即已失去流动前即已失去流动性和可塑性而无性和可塑性而无法施工。法施工。结论结论2 2：水泥的：水泥的终凝时间不能终凝时间不能过长，否则将过长，否则将延长施工进度延长施工进度和模板周转期和模板周转期。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥结论结论1 1：水泥的：水泥的初凝时间不能初凝时间不能过短，否则在过短，否则在施工前即已失施工前即已失去流动性和可去流动性和可塑性而无法施塑性而无法施工。工。初凝时间不得初凝时间不得早于早于45min45
29、min结论结论2 2：水泥：水泥的终凝时间不的终凝时间不能过长，否则能过长，否则将延长施工进将延长施工进度和模板周转度和模板周转期。期。硅酸盐水泥终凝时间不得硅酸盐水泥终凝时间不得迟于迟于6.5h6.5h，其他品种不得迟，其他品种不得迟于于10h10h。GB规定规定3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥测定方法测定方法 用用标准稠度标准稠度的水泥净浆，在规定的温湿度下，用凝结的水泥净浆，在规定的温湿度下，用凝结时间测定仪时间测定仪（维卡仪维卡仪）来测定。来测定。水泥的标准稠度用水量水泥的标准稠度用水量3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥？标准稠度：标准稠度：按规定的方法拌制的水泥净浆，在水泥标准稠度按规定的方法拌制
30、的水泥净浆，在水泥标准稠度测定仪上，试锥下沉（测定仪上，试锥下沉（2828 2 2）mmmm时的水泥净浆的稠度。时的水泥净浆的稠度。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，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用水与水泥质量的比来表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水泥量一般在度用水泥量一般在21%28%。水泥试验检测水泥试验检测水泥净浆标准稠度用水量测定水泥净浆标准稠度用水量测定v该试验内容也可分为该试验内容也可分为标准标准法法和和代用法代用法两种，其中标两种，其中标准法采用准法采用维卡仪维卡仪，而代用，而代用法采用法采用
31、试锥法试锥法；v两类方法都是固定水泥用两类方法都是固定水泥用量量500g，根据经验采用调，根据经验采用调整用水量方法找出达到标整用水量方法找出达到标准稠度时所需的用水量；准稠度时所需的用水量；v搅拌程序要按照规定进行搅拌程序要按照规定进行.水泥试验检测水泥试验检测水泥净浆标准稠度用水量测定水泥净浆标准稠度用水量测定 试验判断结果试验判断结果维卡仪维卡仪以试杆贯入水泥浆离底板距离为以试杆贯入水泥浆离底板距离为61mm 为准，为准，试锥法试锥法以试锥贯入水泥浆深度达到以试锥贯入水泥浆深度达到282mm为准为准.水泥试验检测水泥试验检测水泥净浆标准稠度用水量测定水泥净浆标准稠度用水量测定v代用的试锥
32、法还可采用固定用水量的方法进代用的试锥法还可采用固定用水量的方法进行，也就是称取水泥行，也就是称取水泥500g，统一加水量，统一加水量142.5ml。根据试锥贯入深度。根据试锥贯入深度S（mm）通过）通过计算得到标准稠度计算得到标准稠度P：P（）（）33.40.185S水泥试验检测水泥试验检测水泥凝结时间试验方法水泥凝结时间试验方法水泥试验检测水泥试验检测水泥凝结时间试验方法水泥凝结时间试验方法v水泥凝结时间试验分为初凝检测和终凝检测水泥凝结时间试验分为初凝检测和终凝检测两个步骤；两个步骤；v初凝时间初凝时间是根据标准试针贯入水泥浆的深度是根据标准试针贯入水泥浆的深度离底板距离为离底板距离为4
33、1mm时为准，时为准，终凝时间终凝时间是是试针贯入水泥浆深度仅为试针贯入水泥浆深度仅为0.51mm时所需时所需时间；时间；v初凝时间和终凝时间的检测采用不同试针，初凝时间和终凝时间的检测采用不同试针，其中终凝时间试针带有一个环形附件其中终凝时间试针带有一个环形附件.（二）水泥的强度等级（二）水泥的强度等级 强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定水泥强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。度等级的依据。试验方法（规定比例、标准试件、标准养护）试验方法（规定比例、标准试件、标准养护）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3.1硅酸盐水泥硅
34、酸盐水泥1份水泥份水泥3份份ISO标准砂标准砂0.5水灰比水灰比40mm40mm160mm（201）湿气中养护湿气中养护24h；脱模在（脱模在（201）水中养护水中养护 a.a.检验方法检验方法水泥胶砂强度试验水泥胶砂强度试验（ISOISO法）法）水泥水泥:标准砂标准砂:水水=1:3:0.5=1:3:0.5，制成，制成4040mmmm40mm40mm160mm160mm棱柱体试件棱柱体试件 标准养护标准养护3 3d d、28d28d，分别测定抗折强度、抗压强度。分别测定抗折强度、抗压强度。b.b.强度等级强度等级f fce,kce,k(1)(1)以水泥以水泥2828d d抗压强度确定抗压强度确
35、定(2)(2)为强度范围的下限为强度范围的下限(3)(3)水泥实际强度水泥实际强度 f fcece=c cf fce,kce,k c c水泥富裕系数，水泥富裕系数，1.01.01.51.5c.c.分类：普通型、早强型分类：普通型、早强型53GB规定规定硅酸盐水泥各等级、各龄期的强度值(GB1752007)品种强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.5
36、8.03.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥 硅酸盐水泥的强度等级分为硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。六个等级。GB规定规定3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥u硅酸盐水泥的强度等级分为硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。六个等级。u普通硅酸盐水泥的强度等级分为普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。四个等级。u矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的强度等级分为泥、复合硅酸
37、盐水泥的强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级。六个等级。注：我国现行标准将水泥分为注：我国现行标准将水泥分为普通型和早强型（普通型和早强型（R R型）两个型号型）两个型号。早。早强型水泥的强型水泥的3d3d抗压强度可以达到抗压强度可以达到28d28d抗压强度的抗压强度的50%50%；同强度等级的；同强度等级的早强型水泥，早强型水泥，3d3d抗压强度较普通型的可以提高抗压强度较普通型的可以提高10%10%24%24%。定义定义 水泥的体积安定性指水泥硬化后体积变化是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。否均匀的性质。水泥硬化后体积发生
38、不均匀膨胀，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。导致水泥石开裂、翘曲等现象。否则，为良好。否则，为良好。不良：不良：良好：良好：注意：安定性不良的注意：安定性不良的水泥为废品水泥，水泥为废品水泥，严禁在工程中使用。严禁在工程中使用。（三）水泥的体积安定性（三）水泥的体积安定性3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥讨论与分析讨论与分析引起安定性不良的原因有哪些引起安定性不良的原因有哪些 熟料中含有过多的游离熟料中含有过多的游离MgO;熟料中含有过多的游离熟料中含有过多的游离CaO;石膏掺量过多。石膏掺量过多。GB规定规定 用试饼法、雷氏法、煮用试饼法、雷氏法、煮沸法检验必须合格；沸法检
39、验必须合格；熟料中熟料中MgO含量含量 5%；熟料中熟料中SO3含量含量 3.5%；3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥水泥试验检测水泥试验检测安定性试验安定性试验v国家规定的试验方法为沸煮法，国家规定的试验方法为沸煮法，v可分为标准法可分为标准法雷氏夹法雷氏夹法 和代用法和代用法试饼法试饼法v试饼法判断方法试饼法判断方法是从试饼沸煮是从试饼沸煮(3h)后是否有明显后是否有明显变形现象、表面是否出现裂缝和掉渣来判断；变形现象、表面是否出现裂缝和掉渣来判断；v沸煮时要求沸煮时要求30min内开始沸腾，连续沸煮三小时内开始沸腾，连续沸煮三小时途中不等补加水途中不等补加水.监理检测网监理检测网 水泥试验检测水
40、泥试验检测安定性试验安定性试验v雷氏夹法注意判断方法，要求沸煮之后雷氏夹指雷氏夹法注意判断方法，要求沸煮之后雷氏夹指针打开的距离（针打开的距离（mm）与沸煮之前的打开距离之）与沸煮之前的打开距离之差的平均值不大于差的平均值不大于5mm；监理检测网监理检测网 （四）水泥的细度（四）水泥的细度定义定义细度：指水泥颗粒的粗细程度。采用细度：指水泥颗粒的粗细程度。采用透气式比表面积仪透气式比表面积仪检验。检验。其他五类水泥细度采用筛析法检验。其他五类水泥细度采用筛析法检验。同时规定凡细度不符合规定者为不合格品同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。讨论与分析讨论与分析缺点缺点:水泥越细水泥越细优点：优点
41、：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。GB规定规定总表面积越大，与水发生水化反应的总表面积越大，与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期强度越高。速度越快，水泥石的早期强度越高。硬化收缩越大；易受潮而降低活性；硬化收缩越大；易受潮而降低活性；成本越高。成本越高。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥水泥试验检测水泥试验检测水泥细度检测水泥细度检测v细度试验方法可分为筛析法和比表面积细度试验方法可分为筛析法和比表面积法；法；v通常大多采用筛析法，当检测硅酸盐水通常大多采用筛析法，当检测硅酸盐水泥细度时则要采用比表面积法；泥细度时则要采用比表面积法；v筛析法又分为水筛法和负压
42、筛法，其中筛析法又分为水筛法和负压筛法，其中水筛法是代用法，负压筛法是标准法；水筛法是代用法，负压筛法是标准法；v试验结果以水泥标准筛上的存留量占试试验结果以水泥标准筛上的存留量占试验用水泥数量的百分数表示验用水泥数量的百分数表示.水泥试验检测水泥试验检测水泥细度检测水泥细度检测v当采用负压筛法时，注意负压筛仪的真空度要达当采用负压筛法时，注意负压筛仪的真空度要达到到40006000Pa；v比表面积是指单位面积物质的质量，物质比表面比表面积是指单位面积物质的质量，物质比表面积越大，其颗粒越细积越大，其颗粒越细.勃氏比表面积仪勃氏比表面积仪监理检测网监理检测网 水泥比表面积试验操作水泥比表面积试
43、验操作v根据公式确定试验用水泥质量：根据公式确定试验用水泥质量：v将水泥按一定方式装填在透气筒中，然后安放到将水泥按一定方式装填在透气筒中，然后安放到U型管上型管上；v开动抽气泵，慢慢打开玻璃旋塞，使右侧玻璃管中的液面开动抽气泵，慢慢打开玻璃旋塞，使右侧玻璃管中的液面缓缓上升至第一道刻度线，关闭抽气泵和玻璃旋塞；缓缓上升至第一道刻度线，关闭抽气泵和玻璃旋塞；v当液面下降至第二道刻度线时开始计时，当液面到达第三当液面下降至第二道刻度线时开始计时，当液面到达第三道刻度线时停止计时，记录液面经过第二道和第三道刻度道刻度线时停止计时，记录液面经过第二道和第三道刻度线所需的时间和试验时的温度；线所需的时
44、间和试验时的温度；v根据不同情况，通过公式计算出水泥的比表面积根据不同情况，通过公式计算出水泥的比表面积.筛析法试验方法筛析法试验方法 1.筛析试验前：调节负压至 40006000Pa范围内。2.称取试样25g，置于负压筛，筛析2min。3.筛毕，称量筛余物ms。4.结果计算(1)水泥试样筛余百分数：100mmFs筛余结果的修正:C修正系数，0.801.20FCFC65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
45、，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，容易受潮结块，反而降低强度。降低强度。定义定义水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。对工程的影响对工程的影响 高水化热的水泥在高水化热的水泥在大体积混凝土大体积混凝土工程中是非常不利工程中是非常不利的，在大体积混
46、凝土中应选择低热水泥。的，在大体积混凝土中应选择低热水泥。在混凝土在混凝土冬期施工冬期施工时，水化热有利于水泥的凝结、时，水化热有利于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。硬化和防止混凝土受冻。（五）水泥的水化热（五）水泥的水化热3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥C3AC3SC4AFC2S水化热及水化速率比较水化热及水化速率比较 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，
47、烧失量是检验水泥质量的一项指标。氧化镁氧化镁22)(OHMgOHMgO水化慢、体积膨胀水化慢、体积膨胀,影响安定性影响安定性 三氧化硫三氧化硫 碱碱限制发生碱限制发生碱-集料反应，按（集料反应，按（NaNa2 2O+0.658 KO+0.658 K2 2O O）值计。值计。AFtAHCSO633（六）水泥化学品质指标（六）水泥化学品质指标 氯离子含量氯离子含量影响耐久性，造成钢筋锈蚀影响耐久性，造成钢筋锈蚀硅酸盐水泥的技术标准硅酸盐水泥的技术标准凝凝结结时时间间/m mi in n 不不溶溶物物/%烧烧失失量量 /%技技术术 性性质质 细细 度度 比比 表表 面面 积积 m m2 2 k kg
48、 g-1 1 初初 凝凝 终终 凝凝 安安定定性性沸沸 煮煮法法 型型 型型 M Mg gO O含含量量/%S SO O3 3 含含量量/%型型 型型 碱碱含含量量 /%指指标标 3 30 00 0 4 45 5 3 39 90 0 必必 须须 合合 格格 0 0.7 75 5 1 1.5 50 0 5 5.0 0 3 3.5 5 3 3.0 0 3 3.5 5 0 0.6 60 0 抗抗 压压 强强 度度 /M MP Pa a 抗抗 折折 强强 度度 /M MP Pa a 强强度度 等等级级 3 3 天天 2 28 8 天天 3 3 天天 2 28 8 天天 4 42 2.5 5 1 17
49、7.0 0 4 42 2.5 5 3 3.5 5 6 6.5 5 4 42 2.5 5R R 2 22 2.0 0 4 42 2.5 5 4 4.0 0 6 6.5 5 5 52 2.5 5 2 23 3.0 0 5 52 2.5 5 4 4.0 0 7 7.0 0 5 52 2.5 5R R 2 27 7.0 0 5 52 2.5 5 5 5.0 0 7 7.0 0 6 62 2.5 5 2 28 8.0 0 6 62 2.5 5 5 5.0 0 8 8.0 0 6 62 2.5 5R R 3 32 2.0 0 6 62 2.5 5 5 5.5 5 8 8.0 0 69l问题：从应用的角度，
50、分析水泥的技术性质与要求？解答：解答：v水泥是一种胶凝材料，是主要的结构材料之一，因此，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；它必须具有强度和体积安定性；v细度和标准稠度用水量是互相关联的，用水量大将影响细度和标准稠度用水量是互相关联的，用水量大将影响强度；强度；v为了浇筑成型施工，应对凝结时间有所限制；为了浇筑成型施工，应对凝结时间有所限制；v水化热对水泥凝结硬化过程及硬化后的水泥石体积稳定水化热对水泥凝结硬化过程及硬化后的水泥石体积稳定性有影响；性有影响；v碱含量、不溶物和烧失量影响水泥的品质；碱含量、不溶物和烧失量影响水泥的品质；v为了结构物自重的计
