土木工程材料水泥

1、 3 3、硅酸鹽水泥：、硅酸鹽水泥： 凡由凡由（硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料） + + （適量石膏適量石膏） + + （ 0 0 5 %5 %石灰石或?；郀t礦渣石灰石或粒化高爐礦渣）磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅硅酸鹽水泥酸鹽水泥4 4、硅酸鹽水泥的分類：、硅酸鹽水泥的分類： 普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥：代號：代號P.OP.O，由硅酸鹽水泥為熟料，加入，由硅酸鹽水泥為熟料，加入6%-15%6%-15%混合材料混合材料及適量石膏，經(jīng)磨細制成的水硬性膠凝材料及適量石膏，經(jīng)磨細制成的水硬性膠凝材料n (2)(2)按照用途與性能分類按照用途與性能分類5 5、水泥的分

2、類：、水泥的分類：(1)(1)按化學成分分類按化學成分分類通用水泥專用水泥特性水泥水泥硅酸鹽水泥：熟料+石膏，有P.和P.普通硅酸鹽水泥：熟料+石膏+少量混合料,代號P.O摻混合料的硅酸鹽水泥 通用水泥：通用水泥： 礦渣礦渣火山灰火山灰 粉煤灰粉煤灰2 硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程注意：凝結(jié)和硬化是人為地劃分的。實際上是一個連續(xù)的復雜的物理化學 變化過程。凝結(jié)過程水泥石水泥漿失去塑性但無強度凝結(jié)： 水泥加水拌和后，成為可塑的水泥漿，水泥漿逐漸變稠失去塑性，但尚不具有強度的過程，稱為水泥的“凝結(jié)”。硬化：隨后產(chǎn)生明顯的強度并逐漸發(fā)展而成為堅硬的人造石水泥石，這一過程稱為水泥的“硬化”。水泥水（水泥漿

3、）硬化過程2)水泥的細度 水泥顆粒越細，其比表面積越大，水化反應越快越充分，早期強度和后期強度都較高。但水泥太細，不宜久存，且粉磨能耗大，成本高。3)拌合加水量（水灰比） 拌和水泥漿時，水與水泥的質(zhì)量比，稱為水灰比。4)養(yǎng)護的溫度、濕度 水泥的水化反應及凝結(jié)硬化必須在水分充足的條件下進行，環(huán)境濕度大，水分不會蒸發(fā)，水泥漿中保持有水化所需的足夠水分。主要影響水化初期，對后期影響不大。 水泥的標準養(yǎng)護條件為：養(yǎng)護溫度為203，相對濕度RH90%的環(huán)境中。 5）養(yǎng)護齡期的影響 隨著養(yǎng)護時間的增加，水泥的水化程度增加，凝膠體數(shù)量增加，毛細孔減少，強度不斷增加。一般在28天之內(nèi)強度發(fā)展較快，28天后顯著

4、減慢。6)外加劑的影響7）水泥受潮與久存 水泥在存放的過程中會吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，使水泥喪失膠結(jié)能力，強度下降。超過三個月后的水泥，強度降低10%20%；六個月后降低 15%30%；一年后降低 25%40%；此時需重新試驗，確定其標號。 為了調(diào)節(jié)（延緩）水泥凝結(jié)時間通常加入石膏，石膏在水泥硬化中起緩凝劑的作用。 純水泥熟料磨細后，與水拌和，凝結(jié)時間很短，因此不便使用，為調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間，摻入適量（3%-5%）的石膏，石膏與凝結(jié)速度最快的鋁酸三鈣作用，生成了難溶的水化硫酸鋁鈣，覆蓋在鋁酸三鈣的周圍，阻止其繼續(xù)快速水化，因而延緩了水泥的凝結(jié)時間。石膏的摻量主要取決于鋁酸三鈣和SO3的含

5、量。問題：1、為什么生產(chǎn)水泥時要加入適量的石膏？起不到緩凝的作用會引起安定性不良3 CaOAl2O3+6H2O3CaOAl2O36H2O3 CaOAl2O36H2O+ 3(CaSO42H2O)+20H2O 3CaO Al2O33CaSO4 32H2O過少，過多，石膏摻量要適量2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性5、強度細度 細度是指水泥顆粒的粗細程度，水泥顆粒粒徑一般在0.0070.2mm范圍內(nèi)。 硅酸鹽、普通硅酸鹽水泥（GB1751999）規(guī)定：硅酸鹽水泥比表面積應大于300/kg。 對其它水泥：0.08mm方孔篩篩余量10%測試方法：負壓篩法（標準方法）堿含量5.1.3 硅酸鹽水泥的技術(shù)

6、性質(zhì)注意：細度不合格的水泥為不合格品2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性5、強度細度堿含量 初凝：初凝：加水拌和到標稠，凈漿開始失去可塑性所需的時間。 終凝：終凝：加水拌和到標稠，凈漿完全失去可塑性，并產(chǎn)生強度所需的時間。 GB規(guī)定：水泥初凝不小于45min，終凝不遲于390min(6.5h)。 注意：凡水泥初凝時間不符合規(guī)定的均為廢品，終凝時間不符合規(guī)定的為不合格品 初凝時間終凝時間 體積安定性：水泥漿在硬化過程中，體積變化的均勻性能。原因：1）熟料中CaO，MgO 過多，CaO，MgO 過燒，結(jié)構(gòu)致密，熟化慢，硬化后才熟化，體積膨脹開裂。 2）石膏過量，硬化后，仍有CaSO4存在，則C3

7、A、水化鋁酸鈣與之反應，形成鈣礬石，膨脹開裂。 測定方法：沸煮法(雷氏法、試餅法）。 規(guī)定: MgO 5% ；SO3含量礦渣水泥4%，其他水泥3.5% 體積安定性不良的水泥應作廢品處理2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性5、強度細度堿含量2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性細度水泥 : 中國ISO標準砂 : 水=1:3:0.5(450g,1350g,225ml), 按照測定結(jié)果，將硅酸鹽水泥分為42.5、 42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個。5、強度堿含量膠砂振實臺膠砂振實臺水泥膠砂攪拌機水泥膠砂攪拌機試模試模2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性細度5、強度堿含量

8、硅酸鹽水泥各齡期的強度要求硅酸鹽水泥各齡期的強度要求(GB1751999)注：表中表示早強型，其它為普通型。 2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性細度、強度堿含量 指水泥中的Na2O和K2O的含量，含量過高遇有活性的的骨料易產(chǎn)生堿-骨料反應，導致混凝土因不均勻膨脹而破壞，造成工程危害。國家規(guī)定水泥中的堿含量按Na2O+0.685K2O計算值來表示，若使用活性骨料，則水泥中的堿含量不得大于0.6%或供需雙方協(xié)商。水泥不合格品、廢品的判別：水泥不合格品、廢品的判別：n體積安定性、初凝時間體積安定性、初凝時間兩個指標中任一指兩個指標中任一指標不合格則為廢品。標不合格則為廢品。n 其它指標不合格為不

9、合格品。其它指標不合格為不合格品。n廢品不能使用，不合格品限制使用（降級廢品不能使用，不合格品限制使用（降級使用）。使用）。7 7、密度與堆積密度、密度與堆積密度8 8、水化熱、水化熱 水化熱取決于礦物成分、細度，細度對總放熱量沒有影響，水化熱取決于礦物成分、細度，細度對總放熱量沒有影響，但對放熱速率有很大影響。但對放熱速率有很大影響。 水化熱的危害：水化熱的危害： 會使砼內(nèi)部的溫度升高，最高時達會使砼內(nèi)部的溫度升高，最高時達5050，使砼體積膨脹。，使砼體積膨脹。而從這樣的溫度再冷卻下來，又引起砼體積的收縮，導致開而從這樣的溫度再冷卻下來，又引起砼體積的收縮，導致開裂。裂。5.1.4 5.1

10、.4 普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥1 1、與硅酸鹽水泥的相同點、與硅酸鹽水泥的相同點2 2、與硅酸鹽水泥的不同點、與硅酸鹽水泥的不同點 1 1）原料不同）原料不同 2 2）強度等級不同）強度等級不同 3 3）硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化快、抗淡水腐蝕能力較差）硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化快、抗淡水腐蝕能力較差二者技術(shù)性質(zhì)基本相同，使用范圍基本一樣二者技術(shù)性質(zhì)基本相同，使用范圍基本一樣5.1.5 5.1.5 硅酸鹽水泥和普通水泥的特性和應用硅酸鹽水泥和普通水泥的特性和應用（1）凝結(jié)硬化快，早期及后期強度均高凝結(jié)硬化快，早期及后期強度均高。適用于有早強要求的工程（如冬季施工、預制、現(xiàn)澆等工程），高強度混凝土工程（如預

11、應力鋼筋混凝土）。（2）抗凍性好抗凍性好。適用于抗凍性要求高的工程。（3）水化熱高水化熱高。不宜用于大體積混凝土工程。但有利于低溫季節(jié)蓄熱法施工。（4）耐腐蝕性差耐腐蝕性差。因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含量較多。不宜用于流動的淡水接觸及有水壓作用的工程，也不適用于受海水、礦物水等作用的工程。（5）耐熱性差耐熱性差。氫氧化鈣在500以上時會分解，強度開始降低。不適用于承受高溫作用的混凝土工程。5.1.6 5.1.6 硅酸鹽水泥的使用范圍硅酸鹽水泥的使用范圍適用范圍：適用范圍：高強混凝土、預應力混凝土工程、要求早期高強混凝土、預應力混凝土工程、要求早期 強度高撤模快的工程及冬季施工的工程，嚴寒強

12、度高撤?？斓墓こ碳岸臼┕さ墓こ?，嚴寒 地區(qū)遭受反復冰凍的工程地區(qū)遭受反復冰凍的工程不適用范圍：不適用范圍：長期流動的淡水、海水、礦物等工程、長期流動的淡水、海水、礦物等工程、 耐高溫的耐熱工程耐高溫的耐熱工程 一、定義： 在硅酸鹽水泥熟料中，摻入一定量的混合材料和適量石膏共同磨細的水硬性膠凝材料。 二、分類: （1）礦渣硅酸鹽水泥； （2）火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥； （3）粉煤灰硅酸鹽水泥； （4）復合硅酸鹽水泥。 三、目的意義調(diào)號調(diào)節(jié)水泥強度等級； 調(diào)性調(diào)整水泥的性能；降價降低成本，降低價格； 增產(chǎn)增加產(chǎn)量；擴大水泥品種； 滿足不同工程需要； 社會效益高。5.3 5.3 摻大量混合材料的硅酸鹽水

13、泥摻大量混合材料的硅酸鹽水泥 （1 1）?；郀t礦渣）?；郀t礦渣 （2 2）火山灰質(zhì)混合材料）火山灰質(zhì)混合材料 （3 3）粉煤灰）粉煤灰煉鋼廠冶煉生鐵時的副產(chǎn)品。煉鋼廠冶煉生鐵時的副產(chǎn)品。主要成分：主要成分：CaOCaO、AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 2。具有較高的化學性能，但穩(wěn)定性差。具有較高的化學性能，但穩(wěn)定性差。主要成分：主要成分：AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 2。本身不硬化，本身不硬化，+ +石灰石灰+ +水起膠凝作用。水起膠凝作用。 火力發(fā)電廠煤粉燃料排出的細顆粒廢渣。火力發(fā)電廠煤粉燃料排出的細顆粒廢渣。主要成分：較多的主要成分：較多的SiOSiO2 2

14、、AlAl2 2O O3 3和少量的和少量的CaOCaO具有較高的活性。具有較高的活性。v天然的天然的v人工的人工的 四、水泥混合材料 礦渣水泥礦渣水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料和2070?；郀t礦渣，適量石膏磨細制成的水硬性凝膠材料稱為礦渣硅酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥），代號PS?；鹕交宜嗷鹕交宜?凡由硅酸鹽水泥熟料和2050火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（簡稱火山灰水泥），代號PP。粉煤灰水泥粉煤灰水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料和2040粉煤灰、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥（簡稱粉煤灰水泥）。代號五、幾種通用水泥的組成與特點五、幾種通用

15、水泥的組成與特點三種水泥的特性三種水泥的特性（1）礦渣水泥： 耐熱性較好耐熱性較好，可用于溫度不高于200的混凝土工程；如軋鋼、鑄造、鍛造、熱處理等高溫車間及熱工窯爐基礎，也可用于溫度高達300-400的熱氣體通道等耐熱工程。 保水性差保水性差，易產(chǎn)生泌水，抗?jié)B性差，干縮性大，不宜用于不宜用于有抗?jié)B要求的混凝土工程中有抗?jié)B要求的混凝土工程中。（2）火山灰水泥： 細微孔隙多，保水性好，泌水性低保水性好，泌水性低，水化形成的水化硅酸鈣凝膠多，結(jié)構(gòu)致密，具有較高的抗?jié)B性和耐水性有較高的抗?jié)B性和耐水性，可用于可用于有抗?jié)B要求的混凝土工程有抗?jié)B要求的混凝土工程。當干燥收縮顯著，水化停止后的凝膠易脫水收縮

16、，影響強度和耐久性，需加強養(yǎng)護，保持濕潤，不宜用于干熱環(huán)境中。不宜用于干熱環(huán)境中。（3）粉煤灰水泥： 干縮性小，抗裂性好，和易性好干縮性小，抗裂性好，和易性好。但吸水性差，水泥易泌水，形成較多連通孔隙，干燥時易產(chǎn)生細微裂縫，抗?jié)B性差抗?jié)B性差，不宜用于干燥環(huán)境和抗?jié)B要求高的工程。不宜用于干燥環(huán)境和抗?jié)B要求高的工程。 這三種水泥強度等級分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個強度等級。礦渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的強度標準(GB13442007) 強度等級強度等級 抗壓強度抗壓強度(MPa)(MPa)抗折強度抗折強度(MPa)(MPa)3d3d28d28d3d3

17、d28d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0復合水泥復合水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為復合硅酸鹽水泥（簡稱復合水泥），代號PC。水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比計應大于15，但不超過50。復合硅酸鹽水泥的強度要求復合硅酸鹽水泥的強度要求(GB129581999) (GB129581999) 強度等級 抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d

18、28d3d28d32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0 六、摻混合料硅酸鹽水泥的特點 1、早期強度低，后期強度高；2、抗腐蝕性強；3、水化熱低，使用于大體積混凝土，多用于修筑大壩；4、抗凍性差；5、干縮性大，易產(chǎn)生干縮裂縫。常用水泥的特性常用水泥的特性品品種種硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥普通水泥普通水泥礦渣水泥礦渣水泥火山灰水泥火山灰水泥粉煤灰水泥粉煤灰水泥復合水泥復合水泥主主要要特特征征凝結(jié)硬化快凝結(jié)硬化快凝結(jié)硬化較凝

19、結(jié)硬化較快快凝結(jié)硬化慢凝結(jié)硬化慢凝結(jié)硬化慢凝結(jié)硬化慢凝結(jié)硬化慢凝結(jié)硬化慢與所摻兩與所摻兩種或兩種種或兩種以上混合以上混合材料的種材料的種類、摻量類、摻量有關(guān)，其有關(guān)，其特性基本特性基本上與上與礦渣水泥、礦渣水泥、火山灰水火山灰水泥、粉煤泥、粉煤灰水灰水泥的特性泥的特性相似相似早期強度高早期強度高早期強度較早期強度較高高早期強度低，早期強度低，后期強度增長較后期強度增長較快快早期強度低，早期強度低，后期強度增長后期強度增長較快較快早期強度低，早期強度低，后期強度增長較后期強度增長較快快水化熱大水化熱大水化熱較大水化熱較大水化熱較低水化熱較低水化熱較低水化熱較低水化熱較低水化熱較低抗凍性好抗凍性好抗凍性較好抗凍性較好抗凍性