土木工程材料(三)講訴

1、土木工程材料Civil engineering materials（三）vSchool 0f Material Science & Engineeringv 0f Sichuan Universityv 四川大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院v 曾光廷 教授v Professor Guang Ting Zeng第四章、氣硬性膠凝材料膠凝材料:在一定條件下，經(jīng)過自身的一系列物理、化學(xué)變化作用，能將散粒材料（砂、石子）或塊片狀材料（磚、板、砌塊）粘結(jié)為整體并具有一定強(qiáng)度的材料。v膠凝材料按化學(xué)成分分類：v無機(jī)膠凝材料；有機(jī)膠凝材料。v無機(jī)膠凝材料：v水泥；石灰；石膏；水玻璃。v有機(jī)膠凝材料：v瀝青；樹脂；有機(jī)

2、高分子聚合物。v膠凝材料按硬化條件分類：v氣硬性膠凝材料；水硬性膠凝材料。v氣硬性膠凝材料：v只能在空氣中硬化v水硬性膠凝材料：v不僅能在空氣中硬化，而且能更好的在水v中硬化.v無機(jī)膠凝材料分為：v氣硬性膠凝材料；水硬性膠凝材料.4.1 石灰4.1.1 石灰的生產(chǎn)及分類v石灰:v用石灰?guī)r、白堊、白云石石灰?guī)r或以碳酸v鈣為主的天然原料，經(jīng)過煅燒而得到的塊v狀產(chǎn)品.v生石灰的主要成分： CaOv石灰特點(diǎn)：v原料來源廣泛，生產(chǎn)工藝簡單，使用方便，v廣泛應(yīng)用.石灰石白云質(zhì)石灰石生石灰v石灰的生產(chǎn)：v礦物煅燒v CaCO3 900 CaO + CO2v石灰按MgO分類：v鈣質(zhì)石灰：v氧化鎂小于等于5%;

3、v鎂質(zhì)石灰：v氧化鎂大于5%.石灰的土窯生產(chǎn)石灰的土窯生產(chǎn)石灰的生產(chǎn)設(shè)備武鋼烏龍泉礦日產(chǎn)600噸回轉(zhuǎn)窯v4.1.2 石灰的熟化v熟化(消化):v工地上使用生石灰時(shí)，通常將生石灰加水，v使之消解為熟石灰（消石灰）(氫氧化鈣)v的過程。vCaO + H2O Ca(OH)2 + 64.9 103 Jv熟化特點(diǎn)：v（1）放熱v反應(yīng)速度度快，放熱量大，體積增大。v（2）體積膨脹v消化時(shí)體積急劇膨脹達(dá)12.5倍.v石灰熟化方法v（1）制成石灰膏v在化灰池化灰：加水2.53倍.v陳伏:v為了消除過火石灰的危害，石灰漿應(yīng)在儲(chǔ)v灰坑中“陳伏”兩周以上，其間石灰漿表v面應(yīng)保有一層水分，與空氣隔絕，以免碳化。 v石

4、灰膏可用來拌制砌筑砂漿或抹面砂漿。v1kg生石灰可熟化成1.53 L石灰膏。陳伏：石灰漿在儲(chǔ)灰坑內(nèi)陳伏2周以上石灰熟化示意圖v4.1.3 石灰的硬化v（1）、干燥作用v干燥時(shí)，石灰漿體中多余水分蒸發(fā)或被砌體v吸收而使石灰粒子緊密接觸獲得一定強(qiáng)度。v （2）、結(jié)晶作用v石灰漿在干燥過程中，游離水分蒸,引起溶液v某種程度的過飽和，Ca(OH)2 逐漸從飽和溶v液中結(jié)晶析出，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)，使強(qiáng)度繼v續(xù)增加。v（3）、碳化硬化vCa(OH)2 與空氣中水分和CO2反應(yīng)，生成v不溶于水的CaCO3晶體。v CO2 +H2O+Ca(OH)2 CaCO3晶體v這個(gè)反應(yīng)過程稱為碳化。v石灰硬化體:v由表面

5、CaCO3晶體和內(nèi)部Ca(OH)2晶體組成。4.1.4 石灰的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建筑工程中使用的石灰品種：建筑生石灰；建筑石灰粉；建筑消石灰粉。建筑消石灰粉按氧化鎂含量分類：鈣質(zhì)消石灰粉（氧化鎂小于4%）；鎂質(zhì)消石灰粉（氧化鎂大于等于4%小于24%）；白云石質(zhì)消石灰（氧化鎂大于等于24%小于30%）。4.1.5 石灰的特性、應(yīng)用及儲(chǔ)存4.1.5.1石灰的特性v（1） 、 可塑性和保水性較好；v（2）、石灰熟化時(shí)放熱量大，體積膨脹大；v（3）、硬化緩慢；v（4）、硬化時(shí)體積收縮大，硬化后強(qiáng)度降低v（5）、 耐水性差。 4.1.5.2 石灰的運(yùn)用（1）、配制石灰乳涂料v熟化好的石灰膏或消石灰粉加入

6、過量的水v攪拌稀釋成為石灰乳作涂料。 v（消石灰粉或石灰漿 + 108膠），作涂料。v（2）、配制石灰砂漿、水泥石灰混合砂漿，v砌筑磚石及抹灰。v（3）、拌制石灰土和石灰三合土v消石灰與粘土按一定比例拌和制成灰土，v再加砂（或碎石、爐渣）制成三合土，v作建筑地基、道路路基。v（4）、制作硅酸鹽制品v粉煤灰磚、砌塊、灰砂磚：v是用磨細(xì)的石灰和含硅材料（砂、粉煤灰、v磨細(xì)的煤矸石、頁巖、工業(yè)廢渣）為膠凝材v料，加少量石膏，經(jīng)蒸氣養(yǎng)護(hù)或蒸壓養(yǎng)護(hù)的v產(chǎn)品。硅酸鹽建筑制品 (綠色制品) 砂 灰砂磚石灰 +粉煤灰 +水+蒸壓 粉煤灰磚 煤矸石 煤矸石磚v（5）制作碳化石灰板v碳化石灰板:v用生石灰粉、纖維

7、材料（玻璃纖維或爐渣）v加水?dāng)嚢?、成型后制成胚體，再通入高濃v度二氧化碳進(jìn)行人工碳化（1224h）制成。v應(yīng)用：v作隔墻板、天花板.v4.1.5.3 石灰的儲(chǔ)存與運(yùn)輸v生石灰要防止受潮，不宜長期貯存。v運(yùn)輸時(shí)，不得與易燃、易爆和濕物品混裝。v生石灰受潮熟化時(shí)放出大量的熱，并且體積v膨脹，不安全。v4.2 石膏v石膏膠凝材料:v以硫酸鈣(CaSO4)為主要成分的氣硬性膠v凝材料。v石膏：v由天然二水石膏經(jīng)過煅燒脫水制成。v4.2.1 石膏的生產(chǎn)v按硫酸鈣含晶體水?dāng)?shù)量分類：v二水石膏（CaSO4.2H2O）即生石膏；v半水石膏：（CaSO4.1/2H2O）;v無水石膏：（CaSO4）。紅石膏石膏二

8、水石膏v建筑石膏的生產(chǎn)：煅燒脫水v170到200 ：v石膏繼續(xù)脫水，變成可溶的硬石膏,v200到250 ：v生成的石膏僅殘留微量水分，凝結(jié)硬化異,v常緩慢。OHOHCaSOCOHCaSOo22424211211701072v大于400 ：v石膏將分解部分CaO，稱為高溫煅燒石膏。v4.2.2 建筑石膏的凝結(jié)硬化v建筑石膏-將型半水石膏磨成細(xì)粉得到v的石膏。v建筑石膏與適量的水拌和后，將重新水化v成二水石膏，并快速凝結(jié)硬化。OHCaSOOHOHCaSO24224221121反應(yīng)式：建筑石膏遇水反應(yīng)過程如圖所示建筑石膏凝結(jié)硬化示意圖建筑石膏凝結(jié)硬化示意圖硬化石膏的結(jié)構(gòu)4.2.3 建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)

9、及特點(diǎn)4.2.3.1 建筑石膏的技術(shù)要求建筑石膏為白色粉末v密度： 2.62.75g/cm3; v表觀密度： 8001100kg/m3v堆積密度： 1000-1200kg/m3;v松散堆積密度：800-1000kg/m3。4.2.3.2 建筑石膏的特點(diǎn)v（1）、凝結(jié)硬化快v初凝不小于3min,在常溫下一般幾分鐘v（6分鐘）可初凝，v30分鐘內(nèi)終凝，約一周時(shí)間可完全硬化.v（2）、凝結(jié)硬化時(shí)體積微膨脹v石膏硬化過程中體積略有膨脹(0.050.15%)，v澆注成型能得到尺寸精確、表面光滑、致密、v輪廓清晰的構(gòu)件，干燥時(shí)不產(chǎn)生收縮裂縫。（3）、保溫、隔熱性和吸聲性良好v（4）、防火性能好v建筑石膏硬

10、化后主要成分為CaSO4.2H2Ov遇火時(shí)，其中的結(jié)晶水脫出能吸收熱量,v且生成的無水石膏是良好的熱絕緣體。v（5）、具有一定的調(diào)溫、調(diào)濕性v（6）、耐水性、抗凍性差v軟化系數(shù)為0.20.3，不宜用于室外。v（7）、加工性能好v4.2.4 建筑石膏的應(yīng)用v于儲(chǔ)存v4.2.4.1 建筑石膏的應(yīng)v用v（1）室內(nèi)粉刷及抹灰v（2）建筑裝飾制品v（3）石膏墻體材料v4.2.4.2建筑石膏儲(chǔ)存v儲(chǔ)存不超過3個(gè)月，性v能下降。運(yùn)輸、儲(chǔ)存v注意防潮。石膏立柱紙面石膏板v4.3 水玻璃v1、水玻璃（泡花堿）的組成：v是由不同比例的堿金屬氧化物和二氧化硅v合成的可溶于水的硅酸鹽。v建筑常用的水玻璃：v鈉水玻璃：

11、 NaNa2 2OOSiOSiO2 2；v鉀水玻璃 ：2 2SiOSiO2 2；v硅酸鋰水玻璃：i i2 2OOSiOSiO2 2。v液體水玻璃特征：v膠體特征；有溶液特征的膠體溶液。水玻璃v2、水玻璃中的n值 （模數(shù)）vR R - - 堿金屬氧化物堿金屬氧化物v根據(jù)水玻璃模數(shù)的不同分為根據(jù)水玻璃模數(shù)的不同分為：v“堿性堿性”水玻璃水玻璃（）v“中性中性”水玻璃水玻璃（33）v實(shí)際上中性水玻璃和堿性水玻璃的溶液都實(shí)際上中性水玻璃和堿性水玻璃的溶液都v呈明顯的堿性反應(yīng)呈明顯的堿性反應(yīng)ORSiOn22v n值越大，水玻璃中膠體組分越多，v水玻璃的粘性越大，越難溶于水，v但容易分解硬化，粘結(jié)能力較強(qiáng)

12、。v土木工程中常用水玻璃的n值：v 2.5至2.8之間。v3、水玻璃中n值的調(diào)整v加入Na2O， 可以降低n值；v溶入硅膠SiO2，可以提高n值。v4.3.1 水玻璃的生產(chǎn)v原材料：石英砂；純堿。v生產(chǎn)工藝：v將石英砂和純堿按一定比例混合后，在v13001400煅燒生成熔融狀硅酸鈉vNa2O.nSiO2,冷卻后得到固態(tài)水玻璃，再在v高溫加壓水中溶解，制成溶液狀水玻璃產(chǎn)品。nSiO2+Na22CO3 Na2O.nSiO2+CO2v4.3.2 水玻璃的硬化v水玻璃在空氣中吸收水分和二氧化碳，生成v無確形硅膠(nSiO2.mH2O)，在空氣中逐漸v干燥脫水而硬化。vNa2O.nSiO2+CO2+mH

13、2O vNaCO3+NSiO2.mH2Ov由于空氣中二氧化碳的濃度較低，反應(yīng)很慢。v為了加速水玻璃的硬化，v常加入氟硅酸鈉(Na2SiF6)作為促硬劑，v加速二氧化硅凝膠的析出。 v4.3.3 水玻璃的性質(zhì)v（1）、良好的粘結(jié)能力v（2）、良好的耐酸性v（3）、耐熱性好。v4.3.4 水玻璃的應(yīng)用v（1）涂刷材料表面，提高抗風(fēng)化能力v （2）加固土壤v將水玻璃溶液與氯化鈣溶液交替灌于基礎(chǔ)v中反應(yīng)生成的硅膠，起膠結(jié)作用，v能夠包裹土粒并填充其孔隙。v（3）配制速凝防水劑v將水玻璃溶液摻入砂漿或混凝土中，可以使v砂漿或混凝土急速硬化，用于堵漏搶修。v（4）配制耐熱砂漿和耐熱混凝土v（5）配制耐酸砂

14、漿和耐酸混凝土，用于v防腐工程。v第四章、作業(yè)第四章、作業(yè)v1 1、試述膠凝材料的分類及區(qū)別？試述膠凝材料的分類及區(qū)別？v2 2、試述石灰成品的分類及主要成分？、試述石灰成品的分類及主要成分？v3 3、試述石灰的特性及用途？試述石灰的特性及用途？v4 4、什么是欠火石灰和過火石灰？各有何特、什么是欠火石灰和過火石灰？各有何特v點(diǎn)？點(diǎn)？v5 5、何謂陳伏，石灰在使用前為什么要進(jìn)行何謂陳伏，石灰在使用前為什么要進(jìn)行v陳伏？陳伏？v6 6、如何儲(chǔ)存生石灰？、如何儲(chǔ)存生石灰？v7 7、試述建筑石膏的特性及用途？試述建筑石膏的特性及用途？v8 8、試述水玻璃的特性及用途？、試述水玻璃的特性及用途？第五章

15、、水泥v水泥:v是一種水硬性膠凝材料，能在空氣中潮濕環(huán)v境和水中凝結(jié)、硬化、發(fā)展和保持強(qiáng)度。v按礦物組成分類：v硅酸鹽類水泥; 鋁酸鹽類水泥；v硫鋁酸鹽水泥； 氟鋁酸鹽水泥；v鐵鋁酸鹽水泥。按性能和用途分類：v通用水泥； 專用水泥； 特性水泥。v通用水泥：v為硅酸鹽類水泥，主要用于土木工程v專用水泥：v為砌筑水泥； 道路水泥； v防射線水泥； 油井水泥。v按混合材料品種和摻量分類：v硅酸鹽水泥； v普通硅酸鹽水泥；v礦渣硅酸鹽水泥； v火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥；v粉煤灰硅酸鹽水泥；v復(fù)合硅酸鹽水泥。v特性水泥特點(diǎn)：v快硬水泥、無收縮快硬水泥、v中熱和低熱水泥、膨脹水泥；v抗硫酸鹽水泥特性水泥特點(diǎn)：v

16、為快硬水泥、無收縮快硬水泥、v中熱和低熱水泥、膨脹水泥；v抗硫酸鹽水泥。5.1 通用硅酸鹽水泥5.1.1 通用硅酸鹽水泥的定義與分類通用硅酸鹽水泥:是以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏及規(guī)定的混合材料制成的水硬性膠凝材料。通用硅酸鹽水泥分類：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；復(fù)合硅酸鹽水泥。5.1.2 通用硅酸鹽水泥的生產(chǎn)v通用硅酸鹽水泥的原料v1、石灰質(zhì)原料v石灰石、大理石、貝殼和白堊等。v主要成分:CaCO3,主要提供CaO。v2、粘土質(zhì)原料v主要成分： SiO2、Al2O3及Fe2O3。v粘土、粘土質(zhì)頁巖、黃土。v3、校正原料：（輔助原料）v鐵礦粉

17、的鐵質(zhì)原料：v補(bǔ)充氧化鐵的含量。v砂巖的硅質(zhì)原料：v增加二氧化硅的成分等。v校正原料主要補(bǔ)充生料中Fe2O3的不足。v鐵礦粉、河砂、硅藻土、礬土。v硅酸鹽水泥的生產(chǎn)v兩磨一燒：v制備生料（一磨）v煅燒熟料（一燒）v粉磨水泥（二磨）硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝示意圖按生料制備方法分濕法干法立窯生產(chǎn)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)普通立窯機(jī)械化立窯干法回轉(zhuǎn)窯濕法回轉(zhuǎn)窯半干法回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)企業(yè)燒成車間外景水泥熟料+石膏+混合材 水泥 水泥生產(chǎn)企業(yè)粉磨車間主要設(shè)備5.1.3 通用硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化5.1.3.1 硅酸鹽水泥的水化水化:硅酸鹽水泥加水后，其礦物與水作用生成一系列新的化合物。水化產(chǎn)物:生成的新的化合物。硅酸鹽水泥熟料主

18、要礦物及含量硅酸三鈣形貌硅酸二鈣形貌鋁酸三鈣形貌鐵鋁酸四鈣形貌（1）、硅酸三鈣的水化硅酸三鈣與水作用時(shí)，反應(yīng)較快，水化放熱量大，在常溫下的水化反應(yīng)產(chǎn)物是水化硅酸鈣。（2）、硅酸二鈣的水化硅酸二鈣與水作用時(shí)，反應(yīng)較慢，水化反應(yīng)產(chǎn)物是水化硅酸鈣。（3）、鋁酸三鈣的水化鋁酸三鈣與水作用時(shí)，反應(yīng)極快，放熱大，水化產(chǎn)物是水化鋁酸三鈣。（4）、鐵鋁酸四鈣的水化鐵鋁酸四鈣與水作用時(shí)，反應(yīng)也較快，放熱大量中等，生成水化鋁酸三鈣和水化鐵鋁酸鈣（凝膠）.硅酸鹽水泥單礦物的水化特性5.1.3.2 硅酸鹽類水泥的凝結(jié)硬化水泥凝結(jié):水泥加水拌和后，成為具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠并失去可塑性，還不具有強(qiáng)度的過程。水泥

19、的硬化:水泥漿產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸發(fā)展而成堅(jiān)硬的石狀固體（水泥石）的過程。硅酸鹽水泥水化和凝結(jié)硬化：是一個(gè)連續(xù)、復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程。水化：是凝結(jié)硬化的前提。凝結(jié)硬化：是水化的結(jié)果。圖5-1 水泥凝結(jié)硬化過程示意圖水泥凝結(jié)硬化過程5.1.3.3 影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的因素（1）、水泥的熟料礦物組成和細(xì)度水泥的熟料各種礦物含量不同，水泥的凝結(jié)硬化特點(diǎn)也不同。（2）、水泥漿的水灰比水泥漿的水灰比:指水泥漿中水與水泥的質(zhì)量之比。v加入的水量通常超過水泥充分水化時(shí)所需的水v量，多余的水在水泥石內(nèi)形成毛細(xì)孔隙，硬化v水泥石的毛細(xì)孔隙率越大，水泥石的強(qiáng)度降低v（3）、石膏摻量v水泥中摻入石膏，可調(diào)節(jié)

20、水泥凝結(jié)硬化的速v度.摻入少量石膏，可延緩水泥漿體的凝結(jié)硬v化速度，但石膏摻量不能過多，過多的石膏v不僅緩凝作用不大，還會(huì)引起水泥安定性不v良。一般摻量約占水泥重量的35，v具體摻量需通過試驗(yàn)確定。v（4）、環(huán)境溫度和濕度v溫度的因素：v提高溫度可以加速水化反應(yīng)。v如采用蒸汽養(yǎng)護(hù)和蒸壓養(yǎng)護(hù)。v冬季施工時(shí)，須采取保溫措施。v濕度的因素：v應(yīng)保持潮濕狀態(tài) ，保證水泥水化所需的化學(xué)v用水?；炷猎跐仓髢傻饺軆?nèi)必須加強(qiáng)v灑水養(yǎng)護(hù)。v（5）、養(yǎng)護(hù)時(shí)間v養(yǎng)護(hù)齡期:v水泥加水拌和后起至性能實(shí)測時(shí)止的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。v水泥水化硬化是一個(gè)較長時(shí)期不斷進(jìn)行的v過程 ，隨著齡期的增長水泥石的強(qiáng)度逐漸v提高.v314d

21、:v強(qiáng)度增長較快，v28d后:v增長緩慢。水泥強(qiáng)度的增長可延續(xù)幾年，v甚至幾十年。v（6）、外加劑v水泥中加入少量外加劑也能促進(jìn)水泥的硬化v速度。如氯化鈣，三乙醇胺等都是促凝劑。v水泥中加劑加入M劑或糖類減水劑，v會(huì)延緩水泥的凝結(jié)硬化而影響早期強(qiáng)度。5.1.4 通用硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)（1）、化學(xué)性質(zhì)應(yīng)該符合國家標(biāo)準(zhǔn)，P42表5-3規(guī)定。（2）、堿含量（3）、物理指標(biāo)v1）、凝結(jié)時(shí)間v凝結(jié)時(shí)間:v水泥加水拌和后，由可塑狀態(tài)發(fā)展到固體v狀態(tài)所需要的時(shí)間。v凝結(jié)時(shí)間分類：v初凝；終凝。v初凝時(shí)間:v水泥加水時(shí)起至水泥漿開始失去塑性所需的v時(shí)間。v國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間v不得小于45mi

22、nv終凝時(shí)間:v水泥加水時(shí)起至水泥漿完全失去塑性所需的v時(shí)間。v國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了硅酸鹽水泥的終凝時(shí)間不大v于390min。v凡初凝時(shí)間不符合規(guī)定者為廢品,v終凝時(shí)間不符合規(guī)定者為不合格品。v水泥凝結(jié)時(shí)間的測定：v是以標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定溫度和濕v度下，用凝結(jié)時(shí)間測定儀來測定。v2）、體積安定性v體積安定性:v是指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均v勻性。v引起體積安定性不良的原因？v熟料礦物中含有過多的游離氧化鈣或游離v氧化鎂，以及水泥粉磨時(shí)所摻石膏超量v水化反應(yīng):v反應(yīng)中體積膨脹而使水泥石開裂.v標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：v是指水泥凈漿達(dá)到規(guī)定稠度時(shí)所需的拌合v水量，以占水泥重量的百分率表示。v硅酸

23、鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量v一般在24 % 30%之間。v水泥熟料礦物成分不同時(shí)，v其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量亦有所差別，v磨得越細(xì)的水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越大。 v3）、強(qiáng)度v水泥的強(qiáng)度 是劃分水泥標(biāo)號的依據(jù)。v水泥強(qiáng)度應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)v水泥膠沙強(qiáng)度試驗(yàn)方法的規(guī)定制作試塊v養(yǎng)護(hù)并測定其抗壓和抗折強(qiáng)度值。v水泥的標(biāo)號：v用28d的抗壓強(qiáng)度值（MPa）乘10來命名。v通常每差10MPa為一級。v個(gè)別低標(biāo)號相差5MPa。v4）、細(xì)度v細(xì)度:v是指水泥顆粒的粗細(xì)程度。v影響水泥水化速度、放熱量和強(qiáng)度性能指標(biāo)v細(xì)度是鑒定水泥品質(zhì)的主要項(xiàng)目之一。v細(xì)度用篩分法或比表面積法（勃壓法）測定.v篩分法:v是以80m方孔篩的篩余量

24、表示。v普通水泥的細(xì)度用篩余量表示，其篩余量不v得超過10.0%。砂的標(biāo)準(zhǔn)篩v5）、水化熱v水化熱:v水泥在水化反應(yīng)時(shí)放出的熱量。v水泥的水化熱：v大部分在水化早期（3 7d）放出。v硅酸鹽水泥放熱量： v13d內(nèi)放熱量為總熱量的50%，v7d為75%，3個(gè)月為90%。v水泥品種不同，水泥的水化熱大小也不同。v水泥的水化熱優(yōu)缺點(diǎn)：v冬季和寒冷季節(jié)地區(qū)施工有利，v對大型房屋基礎(chǔ)、構(gòu)筑物和堤壩等大型混v凝土工程不利，v使混凝土內(nèi)外溫差大而導(dǎo)致溫度壓力縫。v6）、堿含量v堿含量:v指水泥中堿性氧化物K2O和Na2O的含量，v用堿含量占水泥質(zhì)量的百分比表示.v當(dāng)水泥中堿含量較高時(shí)，骨料中又含有活性vS

25、iO2 ，v就會(huì)發(fā)生堿骨反應(yīng)，生成復(fù)雜的堿-硅v酸凝膠具有無限膨脹性，導(dǎo)致水泥石脹裂。5.1.5 水泥石的腐蝕與防止v水泥石的腐蝕:v硅酸鹽水泥硬化后，長期處于有腐蝕的液體v或氣體條件下，使水泥石產(chǎn)生各種物理化學(xué)v變化，導(dǎo)致強(qiáng)度降低或結(jié)構(gòu)破壞的現(xiàn)象。 （1）、軟水腐蝕v軟水腐蝕:v水泥石長期在流動(dòng)淡水的作用下水泥石中的vCa(OH)2會(huì)逐漸溶解，被流水帶走，并促使v水泥石中其它水化物分解，使水泥石的密實(shí)v度、強(qiáng)度下降的現(xiàn)象。v軟水腐蝕介質(zhì)：v雨水、雪水、蒸餾水、工業(yè)冷凝水v及含碳酸鹽甚少的河水與湖水等v（2）鹽類腐蝕v1）、硫酸鹽腐蝕v當(dāng)海水、沼澤水、工業(yè)污水等中含有堿性v硫酸鹽（如Na2SO

26、4、K2SO4等）時(shí)，v其中的水泥石還會(huì)受到的侵蝕。v硫酸鈣：v能與水泥石中的固態(tài)水化鋁酸鈣作用，v生成高硫型水化硫鋁酸鈣晶體。v2）、鎂鹽腐蝕v在 海水、地下水和有些沼澤水中常含有大v量的鎂鹽主要是硫酸鎂 (MgSO4)和v氯化鎂(MgCl2) ，能與水泥中的Ca(OH)2v起分解反應(yīng)。反應(yīng)生成的Mg(OH)2松軟而無膠凝能力，CaSO4.2H2O和CaCl2易溶于水，而CaSO4.2H2O還會(huì)進(jìn)一步引起硫酸鹽膨脹性破壞。故硫酸鎂對水泥石起著鎂鹽和硫酸鹽的雙重侵蝕作用。224242)(22)(OHMgOHCaSOOHMgSOOHCa2222)()(OHMgCaClMgClOHCav（3）、酸

27、類腐蝕v1）碳酸腐蝕v在地下水、工業(yè)污水中常含有二氧化碳能與v水泥石中的Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣v再與含碳酸的水作用生成碳酸氫鈣。v開始：vCa（0H）2十C02十H20CaC03十2 H20v然后：vCaC03十C02十H20 Ca（HCO3）2以碳酸鹽為介質(zhì)的海水、地下水等碳酸鹽與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水的產(chǎn)物，破壞水泥石v上述反應(yīng)是可逆反應(yīng):v當(dāng)水中含有較多的碳酸時(shí)，反應(yīng)向右進(jìn)行，v使水泥石中微溶于水的Ca(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)槿躹于水的Ca（HCO3）2 ，v而水泥石的孔隙率增加，堿度降低，v部分水化物分解，腐蝕進(jìn)一步加劇v2）、一般酸的腐蝕v在工業(yè)廢水、地下水、沼澤水中:

28、v常含無機(jī)酸和有機(jī)酸。v工業(yè)窯爐中的煙:v常含有二氧化硫，遇水后生成亞硫酸。v各種酸類與水泥石中的氫氧化鈣作用:v生成化合物.v或者易溶于水;v或者體積膨脹而導(dǎo)致水泥石破壞。v對水泥石腐蝕作用最快的酸:v無機(jī)酸中的鹽酸、氫氟酸、硝酸、硫酸;v有機(jī)酸中的醋酸、蟻酸和乳酸等。v如鹽酸和硫酸分別與水泥石中氫氧化鈣v作用，其反應(yīng)式如下：v2HCl十Ca(0H)2CaCl2十2H20 v氯化鈣易溶于水而導(dǎo)致化學(xué)腐蝕型破壞.vH2SO4十Ca(0H)2CaSO4.2H20 v石膏對水泥石產(chǎn)生硫酸鹽膨脹型破壞。以酸性介質(zhì)為主的工業(yè)環(huán)境等酸與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水、結(jié)晶膨脹的產(chǎn)物，破壞水泥石v（4）

29、、強(qiáng)堿的腐蝕v堿類溶液如濃度不大時(shí)一般是無害的,v但鋁酸鹽含量較高的硅酸鹽水泥遇到強(qiáng)v堿作用后也會(huì)破壞。v1）氫氧化鈉與水泥熟料中未水化的鋁v酸鹽作用，生成易溶的鋁酸鈉，反應(yīng)式為：v3CaO.Al2O3十6NaOH3Na2O.Al2O3十3Ca(0H)2堿與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水、結(jié)晶膨脹的產(chǎn)物，破壞水泥石v2）當(dāng)水泥石被氫氧化鈉溶液浸透后又在v空氣中干燥，與空氣中的二氧化碳作用生v成碳酸鈉v 2NaOHCO2 Na2CO3H20 v碳酸鈉在水泥石毛細(xì)孔中結(jié)晶沉淀，可使v水泥石脹裂。 v5.1.5.2 水泥石腐蝕原因：v1）、水泥石中存在有引起腐蝕的成分v如氫氧化鈣、水化鋁酸鈣和鋁酸

30、三鈣。v2）、水泥石本身不密實(shí)，有很多的毛細(xì)孔v通道，腐蝕介質(zhì)容易進(jìn)入其內(nèi)部而引起腐蝕.v3）、浸蝕性介質(zhì)以液相的形式與水泥石接v觸并具有適宜的環(huán)境溫度、濕度和介質(zhì)濃度。v5.1.5.2 水泥石腐蝕的防止v1 ）、根據(jù)侵蝕環(huán)境特點(diǎn)，合理選用水泥品種v2 ）、降低水泥石的孔隙率，提高水泥石的密v實(shí)度 。v3 ） 、在水泥石表面涂抹或鋪設(shè)保護(hù)層，隔v斷水泥石和外界腐蝕介質(zhì)的接觸 。5.1.6 通用硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用v5.1.6.1 硅酸鹽水泥的特性：v1、強(qiáng)度高v適用于重要結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝v土工程v2、凝結(jié)硬化較快，硬化后水泥石密實(shí)，v耐凍性比其他通用水泥好。適用于早期強(qiáng)度v要求高

31、的工程及冬季施工的工程。v3、干縮小v4、耐磨性好v5、耐腐蝕性差v6、水化熱高v硅酸鹽水泥熟料中硅酸三鈣和鋁酸三鈣含量v量高，早期放熱大，放熱速度快，早期強(qiáng)度v高。適用于嚴(yán)寒地區(qū)，遭受反復(fù)凍融的工程v及干濕交替的部位v7、耐熱性差v硅酸鹽水泥石在溫度為250水化物開始脫v水，水泥強(qiáng)度下降，當(dāng)溫度超過700，水v化產(chǎn)物分解，水泥石結(jié)構(gòu)開始破壞。v不適合應(yīng)用于耐熱、耐高溫的混凝土工程。v8、濕熱養(yǎng)護(hù)效果差5.1.6.2 普通硅酸鹽水泥（代號P.O）v普通硅酸鹽水泥:v由硅酸鹽水泥熟料，6% 15%的混合材，v適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。v普通硅酸鹽水泥特性：v早強(qiáng)略低于硅酸鹽水泥，耐凍

32、、耐磨低于硅v酸鹽水泥，其它特性與硅酸鹽水泥差不多，v耐腐蝕略優(yōu)于硅酸鹽水泥 。普通硅酸鹽水泥是一種水硬性膠凝材料摻加少量混合材料和適量的石膏混合材料的最大摻量不超過 15%5.1.6.3 礦渣硅酸鹽水泥(代號P.S)v礦渣硅酸鹽水泥:v由硅酸鹽水泥熟料、20%70%?；郀t礦v渣和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。用硅酸鹽水泥熟料、粒化高爐礦渣和適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為礦渣水泥。?；V渣摻量為2070%v礦渣硅酸鹽水泥特點(diǎn)：v1、較強(qiáng)的抗溶出性侵蝕及抗硫酸鹽侵蝕v2、水化熱低v3、早期強(qiáng)度低（3d、7d)，后期28d后，強(qiáng)v度不斷增加v4、環(huán)境溫度、濕度對凝結(jié)硬化影響較大v5

33、、耐熱性強(qiáng)，可用于耐熱混凝土工程v6、保水性差，泌水性較大，干縮性較大v7、抗凍性差，耐磨性較差v8、抗炭化能力較差5.1.6.4 火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（代號P.P）P.P:由硅酸鹽水泥熟料，和20%50%灰質(zhì)混合材 適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。v簡稱火山灰水泥。v火山灰硅酸鹽水泥特性：v與礦渣水泥較相似，且有其本身的特點(diǎn)，v如抗?jié)B性及耐水性高，抗裂性差等。用硅酸鹽水泥熟料、火山灰質(zhì)混合材料和適量石膏其同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。其中混合材料的摻量為2050%5.1.6.5 粉煤灰硅酸鹽水泥（代號P.F）P.F:由硅酸鹽水泥熟料，20%40%粉煤灰，適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料

34、。v簡稱粉煤灰水泥。v粉煤灰水泥的凝結(jié)硬化過程與火山灰極為相似v粉煤灰硅酸鹽水泥特點(diǎn)：v干縮性較小，抗裂性好；配制砼和易性較好.用硅酸鹽水泥熟料、粉煤灰和適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰水泥。粉煤灰摻量為2040%5.1.6.6 復(fù)合硅酸鹽水泥（代號P.C）P.C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(xì)制成的水硬性膠凝材料。v混合材料總摻量應(yīng)15%，v混合材料總摻量不能超過50%。v復(fù)合硅酸鹽水泥中的混合材的種類：v第一類：v允許摻加的礦渣、粉煤灰、石灰粉、窯灰。v第二類：v允許摻加的新開辟的活性和非活性混合材。5.1.7 水泥的質(zhì)量評定、驗(yàn)收與保管5.1.7.

35、1 水泥的質(zhì)量評定化學(xué)指標(biāo)的評定檢驗(yàn)不溶物、燒失量、三氧化硫、氧化鎂、氯離子。凝結(jié)時(shí)間、安定性和強(qiáng)度的評定5.1.7.2 水泥的驗(yàn)收1、水泥包裝袋上廠名、品種、強(qiáng)度等級、水泥代號、包裝日期及生產(chǎn)許可證。5.1.7.2 水泥的驗(yàn)收1、水泥包裝袋上廠名、品種、強(qiáng)度等級、水泥代號、包裝日期及生產(chǎn)許可證。2、水泥28d的強(qiáng)度值3、袋裝水泥每袋的凈重5.1.7.3 水泥的保管5.2 特性水泥與專用水泥5.2.1 特性水泥5.2.1.1 快硬硅酸鹽水泥v快硬硅酸鹽水泥:v以硅酸鹽水泥熟料、適量石膏共同磨制成的，v以3d抗壓強(qiáng)度表示強(qiáng)度等級的水硬性膠凝材v料。v快硬硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級：v325；375；42

36、5.5.2.1.2 鋁酸鹽水泥v鋁酸鹽水泥:v以石灰石和鋁礬土為原料，經(jīng)高溫煅燒所得v以鋁酸鈣（約50%）為主的熟料，磨細(xì)制成v的水硬性膠凝材料。v（1）、鋁酸鹽水泥按Al2O3的含量分類vCA-50 50% Al2O3 60%;vCA-60 60% Al2O3 68%;vCA-70 68% Al2O3 77%;vCA-80 77% Al2O3%。v（2）、物理性能與強(qiáng)度等級v1）、細(xì)度 v比表面積不得小于300Kg/m2 或v0.045mm地篩余量不得大于 20% 。v2）、凝結(jié)時(shí)間vCA50 、CA70、CA80初凝時(shí)間不得v早于30min，終凝時(shí)間不得遲于6h。v CA60 ,初凝時(shí)間不

37、得早于60min，v 終凝時(shí)間不得遲于18h 。v3）、強(qiáng)度 按標(biāo)準(zhǔn)要求（3）、性能特點(diǎn)1）、早期強(qiáng)度增長塊，后期強(qiáng)度增長不明顯2）、水化熱大3）、抗硫酸鹽侵蝕性強(qiáng)4）、耐熱性高（4）、CA-50鋁酸鹽水泥特性及應(yīng)用v1).凝結(jié)硬化快,早期強(qiáng)度高,緊急搶修工程.v2).水化熱大,適合冬季施工,不適合大體積混凝v土工程.v3).耐熱性好,適合拌制耐熱砂漿或耐熱混凝土v4).抗硫酸鹽性能好,適合硫酸鹽腐蝕工程.v5).耐堿性差,不能與硅酸水泥或石灰混用.v6).用于鋼筋混凝土?xí)r,鋼筋保護(hù)層不得低于v60mm.v7). 鋁酸鹽水泥CA-50，適用溫度15，不v超過25.5.2.1.3 快硬鋁酸鹽水泥

38、快硬鋁酸鹽水泥:用適當(dāng)成分的生料，經(jīng)煅燒得無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的水泥熟料和石灰石、適量石膏共同磨細(xì)制成的，具有早期高強(qiáng)度特點(diǎn)的水硬性膠凝材料?？煊蹭X酸鹽水泥主要成分：無水硫鋁酸鈣；硅酸二鈣。無水硫鋁酸鈣特點(diǎn)：水化很快，早期強(qiáng)度高（大量鈣礬石和氫氧化鋁凝膠）。硅酸二鈣特點(diǎn)：活性較高，水化較快，使硬化體結(jié)構(gòu)致密?？煊蹭X酸鹽水泥特性：1、凝結(jié)快，早期強(qiáng)度高適用搶修、緊急工程、修補(bǔ)工程及配制早強(qiáng)混凝土。2、水化放熱快適用冬季施工，不適用于大體積混凝土工程。3、硬化時(shí)體積微膨脹適用于漿錨、噴錨支護(hù)的制造與搶修、堵漏及有抗?jié)B、抗裂要求的混凝土工程。4、耐蝕性好適用于耐蝕混凝土工程。5、耐熱

39、性差不適用于耐熱混凝土工程5.2.1.4 膨脹水泥及自應(yīng)力水泥v一般硅酸鹽水泥在空氣中硬化時(shí)，通常表現(xiàn)v為收縮。v特性：v由于加入膨脹成分，在凝結(jié)硬化過程中能產(chǎn)v生一定量的膨脹，可以補(bǔ)賞收縮v 品種v（1）硅酸鹽膨脹水泥v（2）.鋁酸鹽膨脹水泥v（3）硫鋁酸鹽膨脹水泥v（4）鐵鋁酸鹽膨脹水泥v 用途 v（1）、防水、防滲砂漿和混凝土v（2）、構(gòu)件連縫，管道接頭，v（3）、結(jié)構(gòu)加固，修補(bǔ)，新混凝土連接v（4）、固定機(jī)器底墊，固定地腳螺栓等。5.2.1.5 白色硅酸鹽水泥白色硅酸鹽水泥:由氧化鐵含量少的硅酸鹽水泥熟料、適量石膏及石灰石或窯灰等混合材料，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。混合材料摻量：水泥質(zhì)

40、量的010%，石灰石中的三氧化鋁含量:不超過2.5%.（1）、白水泥的技術(shù)要求三氧化硫：不超過3.5%；細(xì)度：80m方孔篩篩余量不超過10%；凝結(jié)時(shí)間：初凝時(shí)間不早于45min，終凝時(shí)間不遲于10h;安定性：用沸煮檢驗(yàn)必須合格；水泥白度：水泥白度值不低于87；強(qiáng)度：按強(qiáng)度等級規(guī)定劃分。（2）、應(yīng)用裝飾方面（3）、白水泥在應(yīng)用中的注意事項(xiàng)粗細(xì)骨料：采用白色或彩色大理石、石灰石及石英砂；施工低層及攪拌工具必須清洗干凈。5.2.1.6 中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥中熱硅酸鹽水泥：常用的大壩水泥的一種，簡稱中熱水泥，是指由適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏，經(jīng)磨細(xì)制成的具有中等

41、水化熱的水硬性膠凝材料。強(qiáng)度等級為42.5等級，是根據(jù)其3d和7d的水化放熱水平和28d強(qiáng)度來確定的。中熱硅酸鹽水泥：P.MH在水工水泥中的比例約為30%，是我國目前用量最大的特種水泥之一，是三峽工程水工混凝土的主要膠凝材料。中熱水泥具有水化熱低，抗硫酸鹽性能強(qiáng)，干縮低，耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)。低熱硅酸鹽水泥（高貝利特水泥) P.LH以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏，經(jīng)磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料。低熱硅酸鹽水泥特性低熱硅酸鹽水泥是一種以硅酸二鈣為主導(dǎo)礦物，鋁酸三鈣含量較低的水泥。低熱硅酸鹽水泥特點(diǎn)：良好的工作性、低水化熱、高后期強(qiáng)度、高耐久性、高耐侵蝕性等。低熱礦渣硅酸鹽水泥 （低

42、熱礦渣水泥）由適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料加入礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料。低熱礦渣水泥：礦渣摻入量為20%-60%，不超過混合材總量的50%的磷渣或粉煤灰代替部分礦渣，強(qiáng)度等級： 32.5。低熱礦渣水泥特點(diǎn)：水化熱低，抗硫酸鹽性能良好，干縮小。低熱礦渣水泥應(yīng)用：一般用在大體積混凝土的內(nèi)部。5.2.2 專用水泥水泥分類：通用水泥、專用水泥、特性水泥。通用水泥：以硅酸鹽水泥為主。特性水泥：快硬、膨脹、白色、抗硫酸、大壩水泥等。專用水泥：系專門用途的水泥。如：油井水泥，道路硅酸鹽水泥。道路水泥 cement for highway用于道路、路面和機(jī)場跑道等工程的水泥。道路水泥的

43、特點(diǎn)：除具有普通水泥的理化性能外，特別重要的是它還具有良好的耐磨性，收縮率小，應(yīng)變能力高，強(qiáng)度高，抗沖擊性能好，抗凍性能好，彈性好等特點(diǎn)。道路水泥混凝土：能長期經(jīng)受高速車輛的摩擦，不斷循環(huán)的負(fù)荷、載重車輛的振蕩沖擊、溫度變化產(chǎn)生的脹縮應(yīng)力和凍融。在公路和機(jī)場跑道：道路水泥是一種優(yōu)良、耐久的鋪設(shè)材料。道路水泥配料方案與生產(chǎn)工藝：要求強(qiáng)度高，混凝土抗折性能好，耐磨性好和抗干縮性好。C3S是熟料強(qiáng)度來源的主要礦物，水泥水化產(chǎn)物收縮率的大小主要由C3A的含量決定，C4AF是一種水化后產(chǎn)物收縮小，抗沖擊力強(qiáng)和化學(xué)穩(wěn)定性好的礦物。為了保證熟料中硅酸鹽礦物在液相中的形成及控制鋁酸鹽礦物的含量，要求在道路水泥中增加鐵鋁酸鹽的含量。在實(shí)際生產(chǎn)中采用高鐵、高飽和比、低鋁氧率的配方。水泥的應(yīng)用 （補(bǔ)充）一、水泥品種選擇一、水泥品種選擇 考慮：考慮：1 1、環(huán)境條件環(huán)境條件；2 2、工程特點(diǎn)工程特點(diǎn) ；3 3、砼部位。砼部位。二、水泥強(qiáng)度等級選擇二、水泥強(qiáng)度等級選擇原則：原則：高標(biāo)號水泥高標(biāo)號水泥：用于配制高強(qiáng)砼，用于配制高強(qiáng)砼，低標(biāo)號水泥低標(biāo)號水泥：用于配制低標(biāo)號砼或砌筑砂漿。用于配制低標(biāo)號砼或砌筑砂漿。 一般一般：f f標(biāo)號（水泥）標(biāo)號（水泥）= =1.522.5f