第四章建筑材料

1、1 第四章第四章 水水 泥泥 四四 2 了解硅酸鹽水泥的原料及生產(chǎn)過程，硅酸鹽水泥的水化反應(yīng)，水泥的運(yùn)輸及 貯存。 熟悉 硅酸鹽水泥的定義及分類，凝結(jié)硬化過程，硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用， 摻混合材硅酸鹽水泥的種類、組成、特性和應(yīng)用，其他品種水泥。 掌握 水泥礦物組成及其特性，影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的因素，水泥的技術(shù) 性質(zhì)，硅酸鹽水泥的腐蝕與防止。 四四 3 水泥是加水拌和成塑性漿體后，能膠結(jié)砂、石等適當(dāng)材料并能在空氣和 水中硬化的粉狀水硬性膠凝材料。 分類：按用途和性能分： （1）通用水泥 六大品種水泥：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì) 硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合水泥

2、。 （2）專用水泥： 如：油井水泥、大壩水泥、砌筑水泥、道路水泥等。 （3）特性水泥： 某種性能比較突出的水泥，快硬硅酸鹽水泥、低熱礦渣鹽水泥。 用于一般土木 建筑工程的水泥。 4 水泥在土木工程中的重要作用 o 水泥是當(dāng)今產(chǎn)量與用量最大的土木工程材 料！ o 水泥及其砂漿、混凝土與纖維水泥等水泥 基材料普遍用于各種土木工程和鋼筋混凝 土結(jié)構(gòu)！ o 水泥的性能和正確選用對(duì)土木工程的功能 與質(zhì)量至關(guān)重要！ 5 我國水泥產(chǎn)量(單位:萬t) 6 硅酸鹽水泥 摻混合材料的硅酸鹽水泥 其它品種水泥 7 硅酸鹽水泥 摻混合材料的硅酸鹽水泥 其它品種水泥 硅酸鹽水泥的生產(chǎn) 硅酸鹽水泥熟料的礦物組成 硅酸鹽水

3、泥的水化 硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化 影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素 硅酸鹽水泥的技術(shù)要求 水泥石的腐蝕 硅酸鹽水泥的性能特點(diǎn)與應(yīng)用 8 o 什么是硅酸鹽水泥？ o 硅酸鹽水泥是怎樣制造？ o 硅酸鹽水泥的組成？ o 水泥漿如何轉(zhuǎn)變成堅(jiān)硬固體？ o 水泥應(yīng)滿足哪些技術(shù)性質(zhì)？ o 如何正確使用水泥？ 問問 題題 9 凡由硅酸鹽水泥熟料、石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細(xì)制成 的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。 不摻混合材的稱I型硅酸鹽水泥，其代號(hào)為P. I 在硅酸鹽水泥熟料粉磨時(shí)摻入不超過水泥質(zhì)量5% 的石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的稱II型硅酸 鹽水泥，其代號(hào)為II。 10 o 原原 料：料： 硅質(zhì)：

4、粘土，硅質(zhì)：粘土，(SiO2、Al2O3)， 占占1/3 鈣質(zhì)：石灰石、白堊等，鈣質(zhì)：石灰石、白堊等，(CaO)，占占2/3 調(diào)節(jié)原料：鐵礦與砂調(diào)節(jié)原料：鐵礦與砂，調(diào)節(jié)與補(bǔ)充，調(diào)節(jié)與補(bǔ)充Fe2O3 與與SiO2 o 制造工藝：制造工藝： 原料經(jīng)原料經(jīng)粉磨粉磨混合后得到混合后得到水泥生料水泥生料 生料經(jīng)窯內(nèi)生料經(jīng)窯內(nèi)煅燒煅燒得到得到水泥熟料水泥熟料 水泥熟料石膏水泥熟料石膏(或再混合材）一起經(jīng)或再混合材）一起經(jīng)粉磨粉磨混合后混合后 得到得到水泥水泥 “兩磨一燒” 11 硅質(zhì) (粘土) 鈣 質(zhì) (石灰石) 1450 調(diào)節(jié) 原料 石膏 水 泥 生 料 熟 料 混合材 水泥制造的“兩磨一燒”工藝流程

5、粉 磨煅 燒 粉 磨 12 水泥生料煅燒回轉(zhuǎn)窯 回轉(zhuǎn)窯尾 14501500C 13 o 硅酸鹽水泥是由下列物質(zhì)混合組成的水泥 硅酸鹽水泥熟料 Clinkers 石膏(CaSO42H2O) Gypsum 混合材(礦渣或石灰石粉末) Mineral Additives o 各物質(zhì)的作用 熟料：主要膠凝物質(zhì)，能水化硬化； 石膏：調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間； 混合材：調(diào)節(jié)水泥的強(qiáng)度等級(jí)； 必要組分 14 o 化學(xué)組成： o 主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)， Al2O3(=A)， Fe2O3(=F) o 少量雜質(zhì)：MgO、K2O、Na2O、SO3、 P2O5等。 o 礦物組成： o 硅酸鹽水泥熟料主

6、要含有四種礦物： 硅酸鹽水泥熟料的組成 礦物名稱 縮 寫 分子式含 量 與水與水 反應(yīng)反應(yīng) 水化熱水化熱 強(qiáng)度強(qiáng)度 貢獻(xiàn)貢獻(xiàn) 硅酸三鈣C C3 3S S3CaO3CaOSiOSiO2 245654565很快很快大大高高 硅酸二鈣C C2 2S S2CaO2CaOSiOSiO2 215301530較慢較慢小小早低后高早低后高 鋁酸三鈣C C3 3A A3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3715715極快極快最大最大低低 4CaO4CaO AlAl2 2O O 3 3Fe Fe2 2O O3 3 易產(chǎn)生收縮裂 縫,抗水性差抗水性較 好,適于大 體積工程 干縮變 形大 對(duì)早期強(qiáng) 度有貢獻(xiàn) 15

7、 水泥顆粒宏觀形貌 水泥顆粒的結(jié)構(gòu) 水泥熟料顆粒細(xì)觀形貌 水泥熟料礦物微觀結(jié)構(gòu) 16 水泥漿通過水泥熟料礦物的水化反應(yīng)、漿體的凝結(jié)硬化過程變成堅(jiān)硬 固體 o 凝結(jié)水泥與水混合形成可塑漿體，隨 著時(shí)間推移、可塑性下降，但還不具備強(qiáng) 度，此過程即為“凝結(jié)”； o 硬化隨后漿體失去可塑性，強(qiáng)度逐漸 增長，形成堅(jiān)硬固體，這個(gè)過程即為“硬 化”。 水泥漿體轉(zhuǎn)變成堅(jiān)硬固體的過程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程。 17 o 化學(xué)過程水泥熟料礦物的水化反應(yīng) o 石膏的作用 o 物理過程水泥漿的凝結(jié)硬化 o 硬化水泥漿的組成與結(jié)構(gòu) o 水泥漿凝結(jié)硬化的影響因素 需學(xué)習(xí)與掌握的內(nèi)容需學(xué)習(xí)與掌握的內(nèi)容 18 1. 水泥

8、熟料礦物的水化反應(yīng) o 特征： 水泥熟料顆粒中的四種主要礦物同時(shí)進(jìn)行水化 反應(yīng)； 其水化反應(yīng)均是放熱反應(yīng)； o 反應(yīng)速度序列： 鋁酸三鈣C3A的水化 鐵鋁酸四鈣C4AF的水化 硅酸三鈣C3S的水化 硅酸二鈣C2S的水化 19 硅酸鹽水泥 水化 22222 )(33236)3(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 22222 )(33234)2(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 OHOAlCaOOHOAlCaO 232232 6363 水化鋁酸三鈣 OHOFeCaOOHOAlCaOOHOFeOAlCaO 23223223232 6374

9、 水化鋁酸三鈣 水化鐵酸鈣 OHCaSOOAlCaO OHOHOAlCaOOHCaSO 2432 223224 3133 1963)2(3 石膏 高硫型水化硫鋁酸鈣（鈣礬石） 水化物：水化硅酸鈣(70%)、氫氧化鈣(20%)、 水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣及高硫型水化硫鋁酸鈣等 新生礦物。 20 溶液中的反應(yīng) o 機(jī)理：溶解機(jī)理：溶解 擴(kuò)散擴(kuò)散 沉淀沉淀 離子在水中 的擴(kuò)散 C3S 水化產(chǎn)物 成核 CSH析出、凝聚、脫水 離開水相，形成凝膠， CH結(jié)晶生長 21 CSH凝膠體結(jié)構(gòu) 水化硅酸鈣的形成 重新排列和凝聚后的凝膠體結(jié)構(gòu) 22 硅酸鈣礦物顆粒的電鏡照片硅酸鈣礦物顆粒的電鏡照片 硅酸鈣礦物水化后

10、 的電鏡照片 硅酸鈣礦物水化物的特征 硅酸鈣的水化產(chǎn)物C-S-H 與Ca(OH) 23 鋁酸三鈣C C3 3A A的水化 o 鋁酸鈣C3A的水化行為在水泥水化早期特別重要 o 純C3A與水反應(yīng)迅速，生產(chǎn)水化鋁酸鈣： C3A + 18H2O C2AH8 + C4AH13 C3AH6 (不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物) (穩(wěn)定產(chǎn)物) o 避免閃凝的有效途徑加入石膏CaSO42H2O 這就是硅酸鹽水泥生產(chǎn)中，必須加入石膏與水泥熟料一起粉磨的根本原因！ 這一發(fā)明是硅酸鹽水泥發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。 24 鋁酸三鈣C3A在石膏存在下的水化反應(yīng) o C3A與石膏反應(yīng)首先形成三硫型硫鋁酸鈣鈣礬石晶體， 并放出大量熱： C3

11、A+ 3CH2+26H C3A3C3H32 + 300 cal / g (1) (鈣釩石) o 反應(yīng)后期，石膏量不足時(shí)，水化生成單硫型硫鋁酸鈣 水化物： C3A+ C3A3C3H32 +4H C3AC3H12 (2) o 石膏消耗完后， C3A直接水化形成C3AH6： C3A + 18H2O C3AH6 (3) 石膏緩凝機(jī)理： 鈣釩石的形成反應(yīng)(1)速度比純C3A的反應(yīng)(3)慢； 在水泥顆粒表面析出鈣礬石晶體構(gòu)成阻礙層，延緩 了水泥顆粒的水化，避免閃凝或假凝。 25 2. 石膏的作用 o 避免水泥漿的閃凝現(xiàn)象。 o 調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間。 o 導(dǎo)致鈣釩石和單硫型硫鋁酸鈣水化物的 形成。 26 水

12、 泥 水 溶 解 沉 淀 水泥漿的凝結(jié)硬化過程 擴(kuò) 散 3. 水泥漿的凝結(jié)硬化物理過 程 27 水泥顆粒 水 水泥顆粒分散在水中 形成水泥漿體 硅酸鹽水泥水化物理過程 模型 水泥水化物膜層 水泥顆粒的水化從表 面開始，在表面形成 水化物膜層靜止 期 水化物膜層隨水化時(shí) 間向內(nèi)不斷增厚，水 泥顆粒粒徑縮小 在滲透壓的作用下，膜 層破裂、擴(kuò)展，占據(jù)原 來被水占據(jù)的空間，進(jìn) 入凝結(jié)期。 凝結(jié)期：水化物不斷填 充被水占據(jù)的空間，成 為連續(xù)相，拌和水不斷 減少，并被水化物分割 成非連續(xù)相。 隨著水泥顆粒的不斷水化， 水化物不斷填充毛細(xì)孔和 水所占據(jù)的空間，固體相 成為連續(xù)相，并具有一定 強(qiáng)度。進(jìn)入硬化期

13、。 28 o 初始反應(yīng)期：初始反應(yīng)期： 水泥顆粒分散并溶于水中，其表面與水發(fā)生水化反應(yīng)，水泥顆粒分散并溶于水中，其表面與水發(fā)生水化反應(yīng)， 生成相應(yīng)的水化物。生成相應(yīng)的水化物。 水化產(chǎn)物也水化產(chǎn)物也溶于水溶于水，幾分鐘內(nèi)水泥顆粒周圍的液相就達(dá)，幾分鐘內(nèi)水泥顆粒周圍的液相就達(dá) 到到飽和飽和。 水化產(chǎn)物氫氧化鈣（水化產(chǎn)物氫氧化鈣（CHCH）、水化硫鋁酸鈣（）、水化硫鋁酸鈣（AFtAFt）、水化）、水化 鋁酸鈣（鋁酸鈣（C3AH6C3AH6）以晶體的形式析出，水化硅酸鈣）以晶體的形式析出，水化硅酸鈣C CS SH H則則 以膠體的形式析，它們包裹在水泥顆粒表面。以膠體的形式析，它們包裹在水泥顆粒表面。

14、 水泥漿凝結(jié)硬化的物理過程 溶解度很小，水 化產(chǎn)物生成速度 遠(yuǎn)大于向溶液擴(kuò) 散的速度 29 o 誘導(dǎo)期誘導(dǎo)期( (靜止期靜止期) ) 水化產(chǎn)物堆積在水泥顆粒表面，顆粒周圍很快形成以水水化產(chǎn)物堆積在水泥顆粒表面，顆粒周圍很快形成以水 化硅酸鈣化硅酸鈣C CS SH H膠體為主的滲透膜層。膠體為主的滲透膜層。 隨著膜層增厚，減緩了外部水分向內(nèi)滲入和水化產(chǎn)物向隨著膜層增厚，減緩了外部水分向內(nèi)滲入和水化產(chǎn)物向 外擴(kuò)散的速度，因而外擴(kuò)散的速度，因而減緩了水化減緩了水化。 但水分滲入膜層內(nèi)部的速度大于水化物向外擴(kuò)散的速度，但水分滲入膜層內(nèi)部的速度大于水化物向外擴(kuò)散的速度， 造成膜層內(nèi)外造成膜層內(nèi)外濃度差濃

15、度差，形成滲透壓，導(dǎo)致，形成滲透壓，導(dǎo)致膜層破裂膜層破裂。 未水化的水泥顆粒表面重新與水接觸，水化反應(yīng)重新加快，未水化的水泥顆粒表面重新與水接觸，水化反應(yīng)重新加快， 直至新的凝膠體重修補(bǔ)破裂的膜層。直至新的凝膠體重修補(bǔ)破裂的膜層。 水泥漿凝結(jié)硬化的物理過程 膜層的破裂，水化重新加速，形成新膜層的行為在水泥水體系中是無 定時(shí)、無定向發(fā)生的。 30 o 水化反應(yīng)加速期，也稱凝結(jié)期水化反應(yīng)加速期，也稱凝結(jié)期 隨著水泥水化的不斷進(jìn)行，水泥漿結(jié)構(gòu)內(nèi)部隨著水泥水化的不斷進(jìn)行，水泥漿結(jié)構(gòu)內(nèi)部 孔隙不斷被新生水化物填充和加固的過程，稱為水孔隙不斷被新生水化物填充和加固的過程，稱為水 泥的泥的“凝結(jié)凝結(jié)”。 水

16、泥漿凝結(jié)硬化的物理過程 31 硬化期硬化期 水泥顆粒之間不斷減小的空隙，稱為毛細(xì)孔。水泥顆粒之間不斷減小的空隙，稱為毛細(xì)孔。 水化產(chǎn)物繼續(xù)生成填充到剩余的毛細(xì)孔漿體產(chǎn)水化產(chǎn)物繼續(xù)生成填充到剩余的毛細(xì)孔漿體產(chǎn) 生強(qiáng)度并逐漸變成堅(jiān)硬的人造石生強(qiáng)度并逐漸變成堅(jiān)硬的人造石水泥石，就水泥石，就 進(jìn)入進(jìn)入硬化階段硬化階段。 水泥漿凝結(jié)硬化的物理過程 32 硅酸鹽水泥 水泥的水化物 水泥的水化物 隨著水化產(chǎn)物 的不斷增加 水泥的硬化 硬化 毛細(xì)孔不斷被填實(shí) 水化產(chǎn)物 的增加和水分的喪失， 強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng) 晶體、膠體、未 完全水化顆粒、 游離水及氣孔等 組成的不均質(zhì)體 33 紅色：未反應(yīng)的水泥顆粒 藍(lán)色：氫氧

17、化鈣CH 黃色：C-S-H 黑色：孔隙 左上：水化度0； 右上：水化度20； 左下：水化度50； 右下：水化度87。 水泥水化過程模型 水化度0%水化度20% 水化度50%水化度87% 34 水泥漿中氫氧化鈣的生長 3 天 7 天 28 天 365 天 35 應(yīng)用水泥凝結(jié)硬化機(jī)理分析與解答問題 o 水泥生產(chǎn)中為什么摻加石膏？ C3A在水中溶解度大，反應(yīng)很快，引起水泥漿閃凝；在水中溶解度大，反應(yīng)很快，引起水泥漿閃凝； 石膏與石膏與C3A反應(yīng)形成難溶的硫鋁酸鈣水化物，粘附在反應(yīng)形成難溶的硫鋁酸鈣水化物，粘附在 水泥顆粒的表面形成膜層，反應(yīng)速度減緩，延緩了水水泥顆粒的表面形成膜層，反應(yīng)速度減緩，延緩

18、了水 泥漿的凝結(jié)速度。泥漿的凝結(jié)速度。 o 水泥漿體強(qiáng)度的增長規(guī)律是什么？ 水泥漿體的強(qiáng)度隨齡期而逐漸增長，早期增水泥漿體的強(qiáng)度隨齡期而逐漸增長，早期增 長快，后期增長較慢，但是只要維持一定的溫度長快，后期增長較慢，但是只要維持一定的溫度 和濕度，其強(qiáng)度可在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)增長。這與和濕度，其強(qiáng)度可在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)增長。這與 水泥礦物的水化反應(yīng)規(guī)律是一致的。水泥礦物的水化反應(yīng)規(guī)律是一致的。 36 o 為什么強(qiáng)度發(fā)展與環(huán)境溫、濕度有關(guān)？ 水泥的水化需要水，如果沒有水，水泥的水泥的水化需要水，如果沒有水，水泥的 水化就將停止；提高溫度可加快水泥的凝結(jié)水化就將停止；提高溫度可加快水泥的凝結(jié) 硬化，而降

19、低溫度就會(huì)減緩水泥的凝結(jié)硬化。硬化，而降低溫度就會(huì)減緩水泥的凝結(jié)硬化。 o 為什么水泥的儲(chǔ)存與運(yùn)輸時(shí)應(yīng)防止受潮？ 水泥受潮，因表面水化結(jié)塊，喪失凝膠能水泥受潮，因表面水化結(jié)塊，喪失凝膠能 力，強(qiáng)度大為降低。力，強(qiáng)度大為降低。 37 4、硬化水泥漿體水泥石的組成與結(jié)構(gòu) o 水泥石的組成 固相水泥水化物與未水化的水泥顆粒 u 凝膠體：水化硅酸鈣C-S-H凝膠等； u 晶體：硫鋁酸鈣水化物、水化鋁酸鈣與氫氧化鈣 晶體等； 氣相各種尺寸的孔隙與空隙 u 凝膠孔、毛細(xì)孔、工藝空隙 液相水或孔溶液 o 水泥石的組成隨水泥水化度而變化 38 硬化水泥漿體水泥石的微結(jié)構(gòu) o 水泥漿體凝結(jié)硬化后形成的固體稱為水

20、泥石水泥漿體凝結(jié)硬化后形成的固體稱為水泥石 o 水泥石微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)水泥石微結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 多物相固體顆粒堆聚的多孔結(jié)構(gòu)體；多物相固體顆粒堆聚的多孔結(jié)構(gòu)體； 各種物相分布不均；各種物相分布不均； 各種物相的尺寸不等，形貌不一。各種物相的尺寸不等，形貌不一。 由水化物(膠體和晶體)顆粒、未水化的水泥顆粒內(nèi)核相互聚 集形成連續(xù)固體顆粒堆聚結(jié)構(gòu)，大小不等的凝膠孔和毛細(xì)孔 分布其中。 39 背散射掃描電鏡照片 未水化水泥顆粒 C-S-H 氫氧化鈣 單硫型硫鋁酸鹽 40 水泥漿掃描電鏡照片(7d齡期) C-S-H 鈣礬石 41 水泥漿中的固體相 o 水泥石中有四種主要固體相 硅酸鈣水化物 氫氧化鈣 硫鋁酸鈣水化物

21、 未水化的水泥顆粒 42 水泥漿中的固體相 （1）硅酸鈣水化物）硅酸鈣水化物 Calcium Silicate Hydrate 縮寫縮寫: C-S-H 體積含量體積含量: 占水泥石體積的占水泥石體積的5060 %。 組成特點(diǎn)：組成特點(diǎn)： 組成可變，鈣組成可變，鈣/硅硅(C/S)比比=1.5 2.0 ，結(jié)構(gòu)水不等。，結(jié)構(gòu)水不等。 形貌：形貌： 結(jié)晶性差的纖維網(wǎng)狀，膠體尺寸顆粒的聚集體。結(jié)晶性差的纖維網(wǎng)狀，膠體尺寸顆粒的聚集體。 C-S-H 形貌 C-S-H的分子結(jié)構(gòu) 43 水泥漿中的固體相 ( 2 ) Ca(OH)2 縮寫：縮寫：CH 體積含量體積含量: 占水泥石體積的占水泥石體積的20 25

22、%； 組成特點(diǎn)：組成特點(diǎn)： 組成確定組成確定Ca(OH)2。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 六方片狀晶體。六方片狀晶體。 形貌：形貌： 大片狀晶體的堆積體。大片狀晶體的堆積體。 氫氧化鈣晶體形貌 生長在水泥石孔隙中的六方片狀的氫氧化鈣晶 體 44 （3）水化硫鋁酸鈣）水化硫鋁酸鈣Calcium Sulfoaluminate Hydrates 縮寫：縮寫：Aft、Afm 含量：含量： 占水泥石體積的占水泥石體積的 15 20 %。 組成特點(diǎn)：組成特點(diǎn)： 開始時(shí)，形成三硫型硫鋁酸鈣開始時(shí)，形成三硫型硫鋁酸鈣鈣釩石鈣釩石 ettringite(Aft) 后期，轉(zhuǎn)變?yōu)楹笃?，轉(zhuǎn)變?yōu)?單硫型硫鋁酸鈣單硫型硫鋁酸鈣

23、 monosulfate hydrates(Afm) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 結(jié)晶性好的晶體結(jié)晶性好的晶體 形貌：形貌： Aft針狀晶體；針狀晶體；Afm六方片狀晶體六方片狀晶體 水泥漿中的固體相 典型Afm六方片狀晶體和Aft針狀晶體的形貌 水泥漿中的鈣釩石 生長在水泥石孔隙中的針狀的 鈣釩石晶體 45 o 未水化的水泥顆粒內(nèi)核 o 處于水化物包裹中 o 水灰比越小，其含量越多 未水化的水泥內(nèi) 核 水泥漿中的固體相 46 水泥石中的孔隙 o C-S-H凝膠中的層間孔隙凝膠孔 gel pores 含量：約占含量：約占C-S-H凝膠的凝膠的28% 對(duì)強(qiáng)度和抗?jié)B性無害，對(duì)干縮和徐變有一定影響對(duì)強(qiáng)度和

24、抗?jié)B性無害，對(duì)干縮和徐變有一定影響 o 毛細(xì)孔 Capillary Voids 與水灰比有關(guān) 對(duì)強(qiáng)度和抗?jié)B性有害，對(duì)干縮和徐變有重大影響 o 空隙 Air Voids 引入的空氣泡: 50 200 m 對(duì)強(qiáng)度和抗?jié)B性非常有害 黑色代表孔隙 47 水泥熟料中單一礦物的水化速度 水化度() 時(shí)間(天) 水泥熟料礦物組成的影響 o 水泥熟料礦物的水化速度： o C3A C3ACaSO42H2O C3S C4AF C2S o 水泥的C3A和C3S含量越高，凝結(jié)硬化速度越 快； o 水泥的C3A和C3S含量越低，凝結(jié)硬化速度越 慢； 48 （1 1）水泥礦物組成水泥礦物組成 （2 2）水泥細(xì)度水泥細(xì)度

25、（3 3）養(yǎng)護(hù)條件（溫度、濕度）與時(shí)間養(yǎng)護(hù)條件（溫度、濕度）與時(shí)間 （4 4）拌合用水量拌合用水量 （5 5）水泥外加劑水泥外加劑 水泥凝結(jié)硬化的主要影響因素 49 石膏摻量的影響 o 石膏主要降低C3A的水化速度； o 摻量太少，凝結(jié)較快； o 過多，凝結(jié)硬化影響不大。 50 水泥顆粒細(xì)度的影響 o 水泥顆粒越細(xì)，水化速度越快，為什么？ o 答：水泥的水化反應(yīng)是液固異相反應(yīng)，反 應(yīng)首先發(fā)生在液固界面上； o 水泥顆粒越細(xì)，比表面積越大，界面區(qū) 越大，反應(yīng)點(diǎn)越多，因此水化速度越快。 比表面積 m2/kg 放熱速度 時(shí)間/小時(shí) 細(xì)度(比表面積)對(duì)C3S漿體(水/固比1.0) 水化速度(放熱量)的

26、影響 51 水泥細(xì)度 Fineness of Cement 粒徑： 3m 水化非常迅速，需水量增大； 90 m 幾乎接近惰性。 52 溫度與濕度的影響 o 溫度升高，水化反應(yīng)加快，凝結(jié)硬化加速。 溫度低于5C時(shí)，水化速度大大減慢，溫度 低于0C時(shí)，水化反應(yīng)基本停止。 o 保持一定濕度，有利于水泥的水化。 當(dāng)環(huán)境濕度十分干燥時(shí)，水泥中的水分將很快 蒸發(fā)，水泥不能充分水化，硬化也將停止。 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)： 在測(cè)定水泥強(qiáng)度時(shí)，試件在溫度201， 濕度為95%以上的條件下養(yǎng)護(hù)。 冬季施工應(yīng) 采取保溫措 施 53 拌和用水量的影響 o 重要概念：水灰比水泥漿體中拌和水量與水泥質(zhì) 量之比(W/C)； o 水泥熟

27、料礦物完全水化的理論水灰比0.25；實(shí)際 需水量為4070%。 o 水灰比越大，需要水化物固相填充的孔隙越多，凝 結(jié)硬化所需時(shí)間越長； o 水灰比越大，水泥石中孔隙越多，強(qiáng)度越低。 54 外加劑 o 摻入減水劑，延緩水泥的凝結(jié)硬化，影響早 期強(qiáng)度。 o 摻入早強(qiáng)劑，促進(jìn)水泥的凝結(jié)硬化，提高早 期強(qiáng)度。 55 Summary o C3S、C3A含量多，凝結(jié)硬化快，反之亦然。含量多，凝結(jié)硬化快，反之亦然。 o 細(xì)度越小，水化反應(yīng)越快，凝結(jié)硬化越快。細(xì)度越小，水化反應(yīng)越快，凝結(jié)硬化越快。 o 水灰比越大，漿體需填充的孔隙越多，凝結(jié)水灰比越大，漿體需填充的孔隙越多，凝結(jié) 硬化速度越慢。硬化速度越慢。

28、o 提高溫度，加快水泥的凝結(jié)硬化；保持足夠提高溫度，加快水泥的凝結(jié)硬化；保持足夠 的水分有利于水泥的凝結(jié)硬化的水分有利于水泥的凝結(jié)硬化 56 問題？ o 水泥宜在什么條件下凝結(jié)硬化？ o 答：水泥宜在常溫(2010C)與相對(duì)濕度 較高的條件下，凝結(jié)硬化。即水泥水化速度適 宜的溫度，水化 所需水分供應(yīng)充足的條件。 57 o 密度與堆積密度密度與堆積密度 o 細(xì)度細(xì)度 o 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 o 凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間 o 體積安定性體積安定性 o 強(qiáng)度強(qiáng)度 o 水化熱水化熱 o 堿含量堿含量 o 耐腐蝕性耐腐蝕性 軟水侵蝕軟水侵蝕 鹽類侵蝕鹽類侵蝕 酸類腐蝕酸類腐蝕 強(qiáng)堿腐蝕強(qiáng)堿腐蝕 防腐措

29、施防腐措施 58 1.密度與堆積密度 o 密度密度 3.103.20g/cm3，混凝土配合比計(jì)算時(shí)，一，混凝土配合比計(jì)算時(shí)，一 般取般取3.10g/cm3。 o 堆積密度堆積密度 9001700kg/m3，在工地計(jì)算水泥倉庫時(shí)，一，在工地計(jì)算水泥倉庫時(shí)，一 般取般取1300 kg/m3 。 o 密度的測(cè)量方法密度的測(cè)量方法 排液法，用無水煤油作為測(cè)量液體。排液法，用無水煤油作為測(cè)量液體。 59 2. 2. 細(xì)細(xì) 度度 o 定義定義 細(xì)度是指水泥粉體的粗細(xì)程度。細(xì)度是指水泥粉體的粗細(xì)程度。 o 測(cè)量方法測(cè)量方法 篩分析法篩分析法 以以80 m方孔篩的篩余量表示；方孔篩的篩余量表示； 比表面積法比

30、表面積法 以以1kg水泥顆粒所具有的總表面積水泥顆粒所具有的總表面積 來表示。來表示。 o 國標(biāo)要求國標(biāo)要求 硅酸鹽水泥的比表面積應(yīng)大于硅酸鹽水泥的比表面積應(yīng)大于300m2/kg。 普通水泥普通水泥80 m方孔篩的篩余量不得超過方孔篩的篩余量不得超過 10.0%。 o 細(xì)度不符合要求的水泥為細(xì)度不符合要求的水泥為不合格品不合格品！ 60 問題：為什么需要規(guī)定水泥的細(xì)度？ 解答：解答： o 水泥顆粒細(xì)度影響水化活性和凝結(jié)硬化速度，水泥顆水泥顆粒細(xì)度影響水化活性和凝結(jié)硬化速度，水泥顆 粒太粗，水化活性越低，不利于凝結(jié)硬化；粒太粗，水化活性越低，不利于凝結(jié)硬化； o 雖然水泥越細(xì)，凝結(jié)硬化越快，早期

31、強(qiáng)度會(huì)越高，但雖然水泥越細(xì)，凝結(jié)硬化越快，早期強(qiáng)度會(huì)越高，但 是水化放熱速度也快，水泥收縮也越大，對(duì)水泥石性是水化放熱速度也快，水泥收縮也越大，對(duì)水泥石性 能不利；能不利； o 水泥越細(xì)，生產(chǎn)能耗越高，成本增加；水泥越細(xì)，生產(chǎn)能耗越高，成本增加； o 水泥越細(xì)，對(duì)水泥的儲(chǔ)存也不利，容易受潮結(jié)塊，反水泥越細(xì)，對(duì)水泥的儲(chǔ)存也不利，容易受潮結(jié)塊，反 而降低強(qiáng)度。而降低強(qiáng)度。 61 3. 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 o 標(biāo)準(zhǔn)稠度：標(biāo)準(zhǔn)稠度： 按規(guī)定的方法拌制的水泥凈漿，在水泥標(biāo)準(zhǔn)稠按規(guī)定的方法拌制的水泥凈漿，在水泥標(biāo)準(zhǔn)稠 度測(cè)定儀上，試錐下沉（度測(cè)定儀上，試錐下沉（2828 2 2）mmmm時(shí)的水泥凈漿時(shí)的水泥凈

32、漿 的稠度。的稠度。 o 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量： 指水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)所需要的水量，指水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)所需要的水量， 用水與水泥質(zhì)量的比來表示。硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)用水與水泥質(zhì)量的比來表示。硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn) 稠度用水泥量一般在稠度用水泥量一般在24%30%24%30%。 62 試錐下降高度 水泥漿 試錐 63 4. 凝結(jié)時(shí)間 o 概念：概念： 凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間水泥加水開始到水泥漿失去流動(dòng)性， 即從可塑性發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時(shí)間。 初凝時(shí)間初凝時(shí)間 從水泥加水拌和到水泥漿開始失去從水泥加水拌和到水泥漿開始失去 可塑性所需的時(shí)間；可塑性所需的時(shí)間； 終凝時(shí)間終凝時(shí)間 從水泥加水拌

33、和到水泥漿完全失去從水泥加水拌和到水泥漿完全失去 可塑性，并開始具有強(qiáng)度所需的時(shí)間?？伤苄裕㈤_始具有強(qiáng)度所需的時(shí)間。 64 4. 凝結(jié)時(shí)間 測(cè)定方法：測(cè)定方法： 用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定的溫濕度下， 用凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀來測(cè)定。 o 國標(biāo)要求：硅酸鹽水泥國標(biāo)要求：硅酸鹽水泥 初凝時(shí)間初凝時(shí)間45min； 終凝時(shí)間終凝時(shí)間390min。 65 水泥凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定 標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥漿 離底12mm為初凝 園弧形壓痕終凝 66 國標(biāo)國標(biāo) 規(guī)定：凡初凝時(shí)間不符合規(guī)定的水泥為規(guī)定：凡初凝時(shí)間不符合規(guī)定的水泥為；終凝；終凝 時(shí)間不符合規(guī)定的水泥為時(shí)間不符合規(guī)定的水泥為。為什么？。為什么？ o 答： o 水泥

34、凝結(jié)時(shí)間的規(guī)定是為了有足夠的時(shí)間進(jìn)行 施工操作和硬化的混凝土質(zhì)量； o 初凝時(shí)間太短，來不及施工，水泥石結(jié)構(gòu)疏松、 性能差，水泥無使用價(jià)值，即為廢品； o 終凝時(shí)間太長，強(qiáng)度增長緩慢，也會(huì)影響施工， 即為不合格品。 67 5. 體積安定性 o 基本概念：基本概念： 水泥凝結(jié)硬化過程中，體積變化是否均勻適當(dāng)?shù)男再|(zhì)水泥凝結(jié)硬化過程中，體積變化是否均勻適當(dāng)?shù)男再|(zhì) 稱為體積安定性。稱為體積安定性。 若水泥石的體積變化均勻適當(dāng)，則水泥的體積安定性若水泥石的體積變化均勻適當(dāng)，則水泥的體積安定性 良好；良好； 若水泥石發(fā)生不均勻體積變化：翹曲、開裂等，則水若水泥石發(fā)生不均勻體積變化：翹曲、開裂等，則水 泥的

35、體積安定性不良。泥的體積安定性不良。 o 體積安定性不良的水泥為體積安定性不良的水泥為！ 68 o 水泥體積安定性不良的原因： 水泥熟料中含有過多的游離水泥熟料中含有過多的游離CaO、MgO和石膏。和石膏。 因?yàn)樗嗍炝现械挠坞x因?yàn)樗嗍炝现械挠坞xCaO、MgO都是過燒的。水化都是過燒的。水化 速度很慢。在已硬化的水化石中繼續(xù)與水反應(yīng)，其固速度很慢。在已硬化的水化石中繼續(xù)與水反應(yīng)，其固 體體積增大體體積增大1.98和2.48倍。產(chǎn)生不均勻體積變化，造成倍。產(chǎn)生不均勻體積變化，造成 水泥石開裂、翹曲。水泥石開裂、翹曲。 石膏量過多，在水泥凝結(jié)硬化后，會(huì)有鈣釩石形成，石膏量過多，在水泥凝結(jié)硬化后，

36、會(huì)有鈣釩石形成， 產(chǎn)生膨脹產(chǎn)生膨脹 。 5. 5. 體積安定性體積安定性 69 o 檢測(cè)方法：檢測(cè)方法： 試餅法試餅法 雷氏夾法雷氏夾法 5. 5. 體積安定性體積安定性 70 試餅法雷氏夾法 合格標(biāo)準(zhǔn)：5mm。 肉眼觀察表面有無裂紋 用直尺檢查有無彎曲 合格標(biāo)準(zhǔn)： 無裂紋、無彎曲。 試餅法 用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿做成試餅，在水中經(jīng) 恒沸3h后，用肉眼觀察沒有裂紋，用直尺檢查 沒有彎曲，則體積安定合格，反之，體積安定 性不合格。 雷氏夾法 測(cè)量雷氏夾中的水泥凈漿，經(jīng)沸煮3h 后的膨脹值。該值不大于5.0mm時(shí)，則體 積安定性合格，否則，為體積安定性不合 格。 71 6. 強(qiáng) 度 o 檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)

37、方法膠砂法，分別測(cè)量抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。膠砂法，分別測(cè)量抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。 試件尺寸：試件尺寸：4040160mm棱柱體；棱柱體； 試件養(yǎng)護(hù)：試件養(yǎng)護(hù)： 在在20 C 1C，相對(duì)濕度不低于，相對(duì)濕度不低于90%的霧室或養(yǎng)的霧室或養(yǎng) 護(hù)箱中護(hù)箱中24h，然后脫模在，然后脫模在20C 1 C的水中養(yǎng)護(hù)至測(cè)試的水中養(yǎng)護(hù)至測(cè)試 齡期；齡期； 72 強(qiáng)度等級(jí)：強(qiáng)度等級(jí)：根據(jù)根據(jù)3 3天和天和2828天強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果，將水泥強(qiáng)度劃天強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果，將水泥強(qiáng)度劃 分若干個(gè)強(qiáng)度等級(jí)分若干個(gè)強(qiáng)度等級(jí) 73 3d28d 時(shí)間（時(shí)間（d） 強(qiáng)度強(qiáng)度 （MPa） o 早期增長快，隨后逐漸減慢； o 28天，基本達(dá)到極限

38、強(qiáng)度的80以上； o 在合適的溫濕度條件下，強(qiáng)度增長可以持續(xù)幾十天 乃至幾十年。 水泥強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律 74 7.水化熱 o 概念：概念： 水泥的水化是放熱反應(yīng)，放出的熱量就是水化熱。水泥的水化是放熱反應(yīng)，放出的熱量就是水化熱。 o 放熱特征：放熱特征： 水泥放熱過程可持續(xù)很長時(shí)間，但大部分在水泥放熱過程可持續(xù)很長時(shí)間，但大部分在3d內(nèi)釋放。內(nèi)釋放。 o 水化熱的益處與危害：水化熱的益處與危害： 水化熱有利于水泥的快硬，尤其在冬天施工，但如水化熱發(fā)散水化熱有利于水泥的快硬，尤其在冬天施工，但如水化熱發(fā)散 不均勻，容易在混凝土中引起裂縫，尤其是大體積混凝土。不均勻，容易在混凝土中引起裂縫，尤其是大體

39、積混凝土。 o 水化熱和放熱速度的影響因素：水化熱和放熱速度的影響因素： 水泥礦物組成水泥礦物組成 水泥細(xì)度水泥細(xì)度 75 問 題 o 為什么水泥顆粒越細(xì)，水化放熱越快？為什么水泥顆粒越細(xì)，水化放熱越快？ 答答: : 水泥礦物的水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，水泥顆粒越細(xì)，水泥礦物的水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，水泥顆粒越細(xì)， 水化反應(yīng)速度越快。水化反應(yīng)速度越快。 o 硅酸鹽水泥熟料的四種礦物中，哪一種水化熱最大？哪硅酸鹽水泥熟料的四種礦物中，哪一種水化熱最大？哪 一種水化熱最??？一種水化熱最??？ 答：答： 鋁酸三鈣鋁酸三鈣C3A水化熱最大；硅酸三鈣水化熱最大；硅酸三鈣C3S次之；硅酸次之；硅酸 二鈣二鈣C2S水化

40、熱最小。水化熱最小。 76 8 堿含量 水泥中含有較多的強(qiáng)堿物Na2O或K2O時(shí)，容易發(fā)生堿骨料反應(yīng),生成具有 膨脹性的硅酸鹽凝膠類物質(zhì)，破壞骨料與水泥之間的粘結(jié)，對(duì)結(jié)構(gòu)造成危害。 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥中的含堿量 ( Na2O+0.658K2O） 不得大于0.6%。 77 9.9. 水泥的耐腐蝕性水泥的耐腐蝕性 在使用環(huán)境中，硅酸鹽水泥石受某些腐在使用環(huán)境中，硅酸鹽水泥石受某些腐 蝕性介質(zhì)的作用，其組成和結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸發(fā)生蝕性介質(zhì)的作用，其組成和結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸發(fā)生 變化或受到損害，導(dǎo)致性能改變、強(qiáng)度下降變化或受到損害，導(dǎo)致性能改變、強(qiáng)度下降 等。水泥石抵抗這種作用、而保持不變的能等。水泥石抵抗這種作用、

41、而保持不變的能 力稱為其力稱為其耐腐蝕性耐腐蝕性。 78 軟水侵蝕（溶出性侵蝕）軟水侵蝕（溶出性侵蝕） o 機(jī)理：機(jī)理： 當(dāng)水泥石處在軟水中，軟水能使水泥石中的當(dāng)水泥石處在軟水中，軟水能使水泥石中的 Ca(OH)2溶解，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，水泥石中游離的鈣離子的減少，使鈣離另一方面，水泥石中游離的鈣離子的減少，使鈣離 子的濃度低于水化物的溶度積，導(dǎo)致水化物分解、子的濃度低于水化物的溶度積，導(dǎo)致水化物分解、 溶失和轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生大量孔隙。溶失和轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生大量孔隙。尤其是處于壓力水或尤其是處于壓力水或 流水條件下，腐蝕越快。流水條件下，腐蝕越快。 o 破壞

42、形式：破壞形式： 水化物水化物的分解、溶失，造成水泥石密實(shí)度下降，的分解、溶失，造成水泥石密實(shí)度下降， 孔縫增多、強(qiáng)度降低，直至整體破壞?？卓p增多、強(qiáng)度降低，直至整體破壞。 軟水即重碳酸鹽含量較少的水，如雨水、雪水、湖水、河水、江水 和蒸餾水等 79 硬度高的水，對(duì)水泥石的腐蝕性小，為什么？ 當(dāng)水的硬度較高時(shí)，即水中含有較多的重 碳酸鹽時(shí)，能與Ca(OH)2 作用，生成幾乎不溶 于水的碳酸鈣，沉積在水泥石孔隙中起密實(shí)填 充作用，阻止水的滲入和Ca(OH)2 的溶出。 80 鹽類腐蝕鹽類腐蝕 o 硫酸鹽的腐蝕硫酸鹽的腐蝕 腐蝕機(jī)理：腐蝕機(jī)理： 硫酸鹽與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，生成硫酸鈣。硫硫酸鹽

43、與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，生成硫酸鈣。硫 酸鈣再與水泥石中未水化的鋁酸鈣反應(yīng)，生成鈣礬石，酸鈣再與水泥石中未水化的鋁酸鈣反應(yīng)，生成鈣礬石， 其體積增加其體積增加2.22倍，引起水泥石的破壞。倍，引起水泥石的破壞。 當(dāng)硫酸鈣濃度高時(shí)，他們可直接結(jié)晶，造成膨脹壓力，當(dāng)硫酸鈣濃度高時(shí)，他們可直接結(jié)晶，造成膨脹壓力， 引起破壞。引起破壞。 o 鎂鹽的腐蝕鎂鹽的腐蝕 腐蝕機(jī)理：腐蝕機(jī)理： 主要是硫酸鎂和氯化鎂，與氫氧化鈣反應(yīng)，生成氫氧主要是硫酸鎂和氯化鎂，與氫氧化鈣反應(yīng)，生成氫氧 化鎂和硫酸鈣或氯化鈣，造成雙重腐蝕作用。化鎂和硫酸鈣或氯化鈣，造成雙重腐蝕作用。 鈣礬石 水泥石受硫酸鹽侵蝕后，內(nèi)部形成膨脹

44、性結(jié)晶產(chǎn) 物 水泥石受硫酸鹽侵蝕后，因膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物引起的開裂 81 酸類腐蝕酸類腐蝕 o 腐蝕機(jī)理：腐蝕機(jī)理： 水泥石中的水化物都是堿性化合物，與碳酸、鹽水泥石中的水化物都是堿性化合物，與碳酸、鹽 酸、硫酸、醋酸、蟻酸等酸反應(yīng)生成可溶性鹽。酸、硫酸、醋酸、蟻酸等酸反應(yīng)生成可溶性鹽。 另一方面，氫氧化鈣濃度的降低，會(huì)導(dǎo)致水泥石另一方面，氫氧化鈣濃度的降低，會(huì)導(dǎo)致水泥石 中其它水化物的分解，使腐蝕作用加劇。中其它水化物的分解，使腐蝕作用加劇。 o 破壞形式破壞形式： 溶失性破壞，組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生很大改變。溶失性破壞，組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生很大改變。 水泥石受酸腐蝕后，表面溶失、脫落 82 強(qiáng)堿腐蝕強(qiáng)堿腐蝕

45、 o 腐蝕機(jī)理：氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿可與水腐蝕機(jī)理：氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿可與水 泥石中的鋁酸鈣礦物或水化物反應(yīng)，生成可溶泥石中的鋁酸鈣礦物或水化物反應(yīng)，生成可溶 性鋁酸鹽。當(dāng)介質(zhì)中強(qiáng)堿濃度較高是，會(huì)造成性鋁酸鹽。當(dāng)介質(zhì)中強(qiáng)堿濃度較高是，會(huì)造成 水泥石的嚴(yán)重破壞。水泥石的嚴(yán)重破壞。 83 導(dǎo)致水泥石腐蝕性破壞的原因?qū)е滤嗍g性破壞的原因 o 外因：外因： 環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)，如：軟水；酸、堿、鹽的環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)，如：軟水；酸、堿、鹽的 水溶液等。水溶液等。 o 內(nèi)因：內(nèi)因： 水泥石內(nèi)存在原始裂縫和孔隙，為腐蝕性介質(zhì)侵入水泥石內(nèi)存在原始裂縫和孔隙，為腐蝕性介質(zhì)侵入 提供了通道；提供

46、了通道； 水泥石內(nèi)有在某些腐蝕性介質(zhì)下不穩(wěn)定的組分，如：水泥石內(nèi)有在某些腐蝕性介質(zhì)下不穩(wěn)定的組分，如： Ca(OH)2，水化鋁酸鈣等；，水化鋁酸鈣等； 84 防止水泥石腐蝕的措施防止水泥石腐蝕的措施 主要針對(duì)引起腐蝕破壞的內(nèi)因采取措施，主要針對(duì)引起腐蝕破壞的內(nèi)因采取措施， o 根據(jù)使用環(huán)境條件，選用水泥品種，降低水泥石根據(jù)使用環(huán)境條件，選用水泥品種，降低水泥石 中不穩(wěn)定組分的含量；中不穩(wěn)定組分的含量； o 提高水泥石的密實(shí)度，減少腐蝕性介質(zhì)的通道，提高水泥石的密實(shí)度，減少腐蝕性介質(zhì)的通道， 如降低水灰比、摻加外加劑等；如降低水灰比、摻加外加劑等； o 表面防護(hù)處理，堵塞通道表面防護(hù)處理，堵塞通

47、道, ,如：防腐涂層。如：防腐涂層。 85 問 題 o 降低水泥石中降低水泥石中Ca(OH)2的含量，對(duì)水泥的耐腐蝕性有的含量，對(duì)水泥的耐腐蝕性有 什么作用？為什么？什么作用？為什么？ o 答：降低水泥石中Ca(OH)2的含量，可以 提高水泥的抵抗化學(xué)腐蝕和軟水腐蝕的能力。 o 因?yàn)榛瘜W(xué)和軟水腐蝕與水泥石中的氫 氧化鈣密切相關(guān)。 86 Summary o 物理力學(xué)性能物理力學(xué)性能 密度密度 強(qiáng)度強(qiáng)度 體積穩(wěn)定性體積穩(wěn)定性 細(xì)度細(xì)度 水化熱水化熱 o 耐久性能耐久性能 軟水腐蝕軟水腐蝕 鹽類腐蝕鹽類腐蝕 酸類腐蝕酸類腐蝕 強(qiáng)堿腐蝕強(qiáng)堿腐蝕 o 為了滿足土木工程應(yīng)用的要求，水泥需具備三方面的 性能

48、 o 施工性能 o 凝結(jié)時(shí)間 o 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 87 五、硅酸鹽水泥的應(yīng)用和存放五、硅酸鹽水泥的應(yīng)用和存放 o 問題：問題： 1.1.硅酸鹽水泥的適用領(lǐng)域有哪些？不適合的領(lǐng)域有硅酸鹽水泥的適用領(lǐng)域有哪些？不適合的領(lǐng)域有 哪些？為什么？哪些？為什么？ 2.2.施工工地對(duì)水泥應(yīng)如何保管和存放？為什么？施工工地對(duì)水泥應(yīng)如何保管和存放？為什么？ 88 1.1.硅酸鹽水泥的適用領(lǐng)域有哪些？不適合的硅酸鹽水泥的適用領(lǐng)域有哪些？不適合的 領(lǐng)域有哪些？為什么？領(lǐng)域有哪些？為什么？ o （1 1）凝結(jié)硬化快，早期及后期強(qiáng)度均高，）凝結(jié)硬化快，早期及后期強(qiáng)度均高， 如冬季施工、預(yù)制、現(xiàn)澆等工程），如冬季施工、預(yù)

49、制、現(xiàn)澆等工程）， （如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，大壩溢流面部位混（如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，大壩溢流面部位混 凝土）。凝土）。 o （2 2）水化熱高，抗凍性好，）水化熱高，抗凍性好， o （3 3）耐腐蝕性差，因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含）耐腐蝕性差，因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含 量較多。量較多。 有利于低溫季 節(jié)蓄熱法施工 89 1.1.硅酸鹽水泥的適用領(lǐng)域有哪些？不適合的硅酸鹽水泥的適用領(lǐng)域有哪些？不適合的 領(lǐng)域有哪些？為什么？領(lǐng)域有哪些？為什么？ o （4 4）抗碳化性好。因水化后氫氧化鈣含量較多，故水）抗碳化性好。因水化后氫氧化鈣含量較多，故水 泥石的堿度不易降低，對(duì)鋼筋的保護(hù)作用強(qiáng)。泥

50、石的堿度不易降低，對(duì)鋼筋的保護(hù)作用強(qiáng)。適用于空適用于空 氣中二氧化碳濃度高的環(huán)境。氣中二氧化碳濃度高的環(huán)境。 o （5 5）耐熱性差。因水化后氫氧化鈣含量高。）耐熱性差。因水化后氫氧化鈣含量高。不適用于不適用于 承受高溫作用的混凝土工程。承受高溫作用的混凝土工程。 o （6 6）耐磨性好，）耐磨性好，適用于高速公路、道路和地面工程。適用于高速公路、道路和地面工程。 90 2.2.施工工地對(duì)水泥應(yīng)如何保管和存放？為什么？施工工地對(duì)水泥應(yīng)如何保管和存放？為什么？ 水泥在運(yùn)輸和貯存過程中應(yīng)注意防水、防潮。水泥在運(yùn)輸和貯存過程中應(yīng)注意防水、防潮。 水泥受潮后水泥會(huì)吸收空氣中的水分和二氧化碳，使水泥受潮

51、后水泥會(huì)吸收空氣中的水分和二氧化碳，使 水泥顆粒表面水化和碳化，而減少或喪失膠凝性能，出現(xiàn)水泥顆粒表面水化和碳化，而減少或喪失膠凝性能，出現(xiàn) 結(jié)塊，強(qiáng)度大為下降。結(jié)塊，強(qiáng)度大為下降。 在一般的儲(chǔ)存條件下儲(chǔ)存不能超過在一般的儲(chǔ)存條件下儲(chǔ)存不能超過3個(gè)月。個(gè)月。 3個(gè)月后水泥強(qiáng)度約下降個(gè)月后水泥強(qiáng)度約下降1020%；6個(gè)月后下降個(gè)月后下降 1520%。 91 硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥 摻混合材料的硅酸鹽水泥摻混合材料的硅酸鹽水泥 其它品種水泥其它品種水泥 92 摻混合材的硅酸鹽水泥品種 硅酸鹽水泥熟料石膏 615%混 合材 普通硅酸鹽水泥 2070%礦 渣 礦渣硅酸鹽水泥 2050%火 山灰 火山灰硅

52、酸鹽水泥 2040%粉 煤灰 粉煤灰硅酸鹽水泥 1650%兩種混 合材 復(fù)合硅酸鹽水泥 摻混合材硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化和性能與所摻混 合材的種類與摻量密切相關(guān)！ 93 摻混合材水泥的代號(hào) 水泥品種水泥品種 組成特點(diǎn)組成特點(diǎn) 代號(hào)代號(hào) 普通水泥普通水泥 615的混合材的混合材 P O 礦渣水泥礦渣水泥 2070礦渣礦渣 P S 火山灰水泥火山灰水泥 2050火山灰火山灰 P P 粉煤灰水泥粉煤灰水泥 2040粉煤灰粉煤灰 P F 復(fù)合水泥復(fù)合水泥 1550兩種混合材兩種混合材 P C 94 水泥混合材水泥混合材 o 定義：定義： 在水泥生產(chǎn)過程中，為改善性能、調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級(jí)所加在水泥生產(chǎn)過程中，為改

53、善性能、調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級(jí)所加 入的天然或人工礦物材料，均稱為水泥混合材料。入的天然或人工礦物材料，均稱為水泥混合材料。 o 種類：種類： 活性活性 非活性兩類非活性兩類 o 作用：作用： 在水泥中主要其填充作用，調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級(jí)、節(jié)省能在水泥中主要其填充作用，調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級(jí)、節(jié)省能 源、降低成本、增加產(chǎn)量、降低水化熱等。源、降低成本、增加產(chǎn)量、降低水化熱等。 95 1.非活性混合材 o 定義：定義： 與水泥礦物成分或水化產(chǎn)物不發(fā)生化學(xué)反與水泥礦物成分或水化產(chǎn)物不發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)很弱的混合材，為非活性混合應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)很弱的混合材，為非活性混合 材。材。 o 常見的有：常見的有： 磨細(xì)石英砂磨細(xì)石英

54、砂 石灰石粉石灰石粉 粘土粘土 慢冷礦渣慢冷礦渣 96 o 定義定義具有水化活性的混合材。具有水化活性的混合材。 o 活性組分：活性組分：SiO2、Al2O3 o 常用品種：常用品種： ?；郀t礦渣粒化高爐礦渣煉鋼鐵的廢料煉鋼鐵的廢料 火山灰質(zhì)粉末火山灰質(zhì)粉末天然巖石和人工煅燒物天然巖石和人工煅燒物 粉煤灰粉煤灰火電廠的廢料火電廠的廢料 97 3. 活性混合材的作用活性混合材的作用 o 火山灰反應(yīng)：火山灰反應(yīng)： xCa(OH)2 + SiO2 + mH2O = xCaO SiO2 nH2O xCa(OH)2 + Al2O3 + mH2O = xCaO Al2O3 nH2O o 稀釋作用稀釋作用 減少水泥中熟料礦物含量，降低水化熱；減少水泥中熟料礦物含量，降低水化熱； 減少水泥石中減少水泥石中Ca(OH)2的含量的含量。 o 超細(xì)粉末的密實(shí)填充效應(yīng)超細(xì)粉末的密實(shí)填充效應(yīng) 98 問問 題題 o 什么是活性混合材的激發(fā)劑？其激發(fā)機(jī)理是什么？什么是活性混合材的激發(fā)劑？其激發(fā)機(jī)理是什么？ Ca(OH)2 為堿性激發(fā)劑， 其反應(yīng)機(jī)理： 火山灰反應(yīng)： xCa(OH)2 + SiO2 + mH2O = xCaOSiO2nH2O xCa(OH)2 + Al2O3 + mH2O = xCaOAl2O3