PPT建筑材料課件8

第五五章章水水泥泥水泥泥，指指加加水水拌拌和和成成塑塑性性漿漿后后，，能能膠膠結(jié)結(jié)砂砂、、石石等等適適當當材材料料并并能能在在空空氣氣和和水水中中硬硬化化的的粉粉狀狀水硬硬性性膠凝凝材材料料。。土土木木建建筑筑工工程程通通常常采采用用的的水水泥泥主主要要有有：：硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥、、普普通通硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥、、礦礦渣渣硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥、、火火山山灰灰質(zhì)質(zhì)硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥、、粉粉煤煤灰灰硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥等等品品種種。。第一一節(jié)節(jié)硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥凡由由硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥熟熟料料、、００～～５５％％石石灰灰石石或或粒?；吒郀t爐礦礦渣渣、、適適量量石石膏膏磨磨細細制制成成的的水水硬硬性性膠膠凝凝材材料料，，稱稱為為硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥。。硅酸酸鹽鹽水水泥泥在國國際際上上分分為為兩兩種種類類型型：：不不摻摻混混合合材材的的稱稱I型硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥，，其其代代號號為為P.I；在在硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥熟熟料料粉粉磨磨時時摻摻入入不不超超過過水水泥泥質(zhì)質(zhì)量量5%的石石灰灰石石或或粒?；吒郀t爐礦礦渣渣混混合合材材料料的的稱稱II型硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥，，其其代代號號為為Ｐ.II。一.硅酸酸鹽鹽水水泥泥的的生生產(chǎn)產(chǎn)生產(chǎn)產(chǎn)硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥的的原原料料，，主主要要是是石石灰灰質(zhì)質(zhì)和和粘粘土土質(zhì)質(zhì)兩兩類類原原料料。。為為了了補補充充鐵鐵質(zhì)質(zhì)及及改改善善煅煅燒燒條條件件，，還還可可加加入入適適量量鐵鐵粉粉、、螢螢石石等等。。生產(chǎn)產(chǎn)水水泥泥的的基基本本工工序序可可以以概概括括為為：：““兩兩磨磨一一燒燒””：：先先將將原原材材料料破破碎碎并并按按其其化化學(xué)學(xué)成成分分配配料料后后，，在在球球磨磨機機中中研研磨磨為為生生料料。。然然后后入入窯窯鍛鍛燒燒至至部部分分熔熔融融，，所所得得以以硅硅酸酸鈣鈣為為主主要要成成分分的的水水泥泥熟熟料料，，配配以以適適量量的的石石膏膏及及混混合合材材料料在在球球磨磨機機中中研研磨磨至至一一定定細細度度，，即即得到到硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥。二.硅酸酸鹽鹽水水泥泥熟熟料料的的礦礦物物組組成成硅酸酸鹽鹽水水泥泥熟熟料料的的主主要要礦礦物物組組成成為為:（ｌｌ））硅硅酸酸三三鈣鈣硅酸酸三三鈣鈣的的化化學(xué)學(xué)成成分分為為３ＣＣaＯ·ＳiＯ2，其其簡簡寫寫為為ＣＣ3S。它是是硅硅酸酸鹽鹽水水泥泥熟熟料料中中最最主主要要的的礦礦物物成成分分，，約約占占水水泥泥熟熟料料總總量量的的３３６６％％～～６６００％％。。硅硅酸酸三三鈣鈣遇遇水水后后能能夠夠很很快快與與水水產(chǎn)產(chǎn)生生水水化化反反應(yīng)應(yīng)，，并并產(chǎn)產(chǎn)生生較較多多的的水水化化熱熱。。它它對對促促進進水水泥泥的的凝凝結(jié)結(jié)硬硬化化，，特特別別是是對對水水泥泥３３～～７７天天內(nèi)內(nèi)的的早早期期強強度度以以及及后后期期強強度度都都起起主主要要作作用用。。（２２）硅硅酸酸二二鈣鈣硅酸酸二二鈣鈣的的化化學(xué)學(xué)成成分分為為2ＣaＯ·ＳiＯ2，其其簡簡寫寫為為C2S，約約占占水水泥泥熟熟料料總總量量的的15％～～37％。。硅硅酸酸二二鈣鈣遇遇水水后后反反應(yīng)應(yīng)較較慢慢，，水水化化熱熱也也較較低低。。它它不不影影響響水水泥泥的的凝凝結(jié)結(jié)，，對對水水泥泥的的后后期期強強度度起起主主要要作作用用。。（３３））鋁鋁酸酸三三鈣鈣鋁酸酸三三鈣鈣的的化化學(xué)學(xué)成成分分是是３３CaO··Al2O3，其其簡簡寫寫為為C3Ａ，，約約占占水水泥泥熟熟料料總總量量的的7～15％。。鋁鋁酸酸三三鈣鈣遇遇水水后后反反應(yīng)應(yīng)極極快快，，產(chǎn)產(chǎn)生生的的熱熱量量大大而而且且很很集集中中。。鋁鋁酸酸三三鈣鈣對對水水泥泥的的凝凝結(jié)結(jié)起起主主導(dǎo)導(dǎo)作作用用，，但但其其水水化化產(chǎn)產(chǎn)物物強強度度較較低低，，主主要要對對水水泥泥的的早早期期強強度度有有所所貢貢獻獻。。（４）鐵鐵鋁酸四四鈣鐵鋁酸四四鈣的化化學(xué)成分分為:４CaO··Al2O3·Fe2O3，約占水水泥熟料料總量的的10％～18％。鐵鋁鋁酸四鈣鈣遇水時時水化反反應(yīng)也很很快，水水化熱較較低，水水化產(chǎn)物物的強度度不高，，對水泥泥石的抗抗壓強度度貢獻不不大，主主要對抗抗折強度度貢獻較較大。3.硅酸鹽水水泥的水水化硅酸鹽水水泥遇水水后，水水泥中的的各種礦礦物成分分會很快快發(fā)生水水化反應(yīng)應(yīng)，生成成各種水水化物。。硅酸三鈣鈣水水水水化硅硅酸鈣氫氫氧化鈣鈣硅酸二二鈣水水水水化硅硅酸鈣鈣氫氫氧氧化鈣鈣鋁酸三三鈣水水水水化化鋁酸酸三鈣鈣鐵鋁酸酸四鈣鈣水水水水化化鋁酸酸三鈣鈣水水化鐵鐵酸鈣鈣水泥中中的石膏也很快快與水水化鋁鋁酸鈣鈣反應(yīng)應(yīng)生成成難溶溶的水水化硫硫鋁酸酸鈣針針狀結(jié)結(jié)晶體體，也也稱為為鈣礬礬石晶晶體：：水化硫硫鋁酸酸鈣（（鈣礬礬石））經(jīng)過上上述水水化反反應(yīng)后后，水水泥漿漿中不不斷增增加的的水化化產(chǎn)物物主要要有：：水化化硅酸酸鈣(50%)、氫氧氧化鈣鈣(25%)、水化化鋁酸酸鈣、、水化化鐵酸酸鈣及及水化化硫鋁鋁酸鈣鈣等新新生礦礦物。。4.硅酸鹽鹽水泥泥的凝凝結(jié)和和硬化化水泥加加水拌拌合后后的劇劇烈水水化反反應(yīng)，，一方方面使使水泥泥漿中中起潤潤滑作作用的的自由由水分分逐漸漸減少少；另另一方方面，，水化化產(chǎn)物物在溶溶液中中很快快達飽飽和或或過飽飽和狀狀態(tài)而而不斷斷析出出，水水泥顆顆粒表表面的的新生生物厚厚度逐逐漸增增大，，使水水泥漿漿中固固體顆顆粒間間的間間距逐逐漸減減小，，越來來越多多的顆顆粒相相互連連接形形成了了骨架架結(jié)構(gòu)構(gòu)。此此時，，水泥泥漿便便開始始慢慢慢失去去可塑塑性，，表現(xiàn)現(xiàn)為水水泥的的初凝。由于鋁鋁酸三三鈣水水化極極快，，會使使水泥泥很快快凝結(jié)結(jié)，為為使工工程使使用時時有足足夠的的操作作時間間，水水泥中中加入入了適適量的的石膏膏。水水泥加加入石石膏后后，一一旦鋁鋁酸三三鈣開開始水水化，，石膏膏會與與水化化鋁酸酸三鈣鈣反應(yīng)應(yīng)生成成針狀狀的鈣鈣礬石石。鈣鈣礬石石很難難溶解解于水水，可可以形形成一一層保保護膜膜覆蓋蓋在水水泥顆顆粒的的表面面，從從而阻阻礙了了鋁酸酸三鈣鈣的水水化，，阻止止了水水泥顆顆粒表表面水水化產(chǎn)產(chǎn)物的的向外外擴散散，降降低了了水泥泥的水水化速速度，，使水水泥的的初凝凝時間間得以以延緩緩。當摻入入水泥泥的石石膏消消耗殆殆盡時時，水水泥顆顆粒表表面的的鈣礬礬石覆覆蓋層層一旦旦被水水泥水水化物物的積積聚物物所脹脹破，，鋁酸酸三鈣鈣等礦礦物的的再次次快速速水化化得以以繼續(xù)續(xù)進行行，水水泥顆顆粒間間逐漸漸相互互靠近近，直直至連連接形形成骨骨架。。水泥泥漿的的塑性性逐漸漸消失失，直直到終凝。隨著水水化產(chǎn)產(chǎn)物的的不斷斷增加加，水水泥顆顆粒之之間的的毛細細孔不不斷被被填實實，加加之水水化產(chǎn)產(chǎn)物中中的氫氫氧化化鈣晶晶體、、水化化鋁酸酸鈣晶晶體不不斷貫貫穿于于水化化硅酸酸鈣等等凝膠膠體之之中，，逐漸漸形成成了具具有一一定強強度的的水泥泥石，，從而而進入入了硬化階段。。水化化產(chǎn)物物的進進一步步增加加，水水分的的不斷斷喪失失，使使水泥泥石的的強度度不斷斷發(fā)展展。隨著水水泥水水化的的不斷斷進行行，水水泥漿漿結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)部部孔隙隙不斷斷被新新生水水化物物填充充和加加固的的過程程，稱稱為水水泥的的“凝凝結(jié)””。隨隨后產(chǎn)產(chǎn)生明明顯的的強度度并逐逐漸變變成堅堅硬的的人造造石——水泥石石，這這一過過程稱稱為水水泥的的“硬硬化””。實際上上，水水泥的的水化化過程程很慢慢，較較粗水水泥顆顆粒的的內(nèi)部部很難難完全全水化化。因因此，，硬化化后的的水泥泥石是是由晶晶體、、膠體體、未未完全全水化化顆粒粒、游游離水水及氣氣孔等等組成成的不不均質(zhì)質(zhì)體。。5.影響水水泥凝凝結(jié)硬硬化的的主要要因素素（１））礦物物組成成不同礦礦物成成分和和水起起反應(yīng)應(yīng)時所所表現(xiàn)現(xiàn)出來來的特特點是是不同同的，，如C3A水化速速率最最快，，放熱熱量最最大而而強度度不高高；C2S水化速速率最最慢，，放熱熱量最最少，，早期期強度度低，，后期期強度度增長長迅速速等。。因此此，改改變水水泥的的礦物物組成成，其其凝結(jié)結(jié)硬化化情況況將產(chǎn)產(chǎn)生明明顯變變化。。水泥泥的礦礦物組組成是是影響響水泥泥凝結(jié)結(jié)硬化化的最最重要要的因因素.（２））水泥泥漿的的水灰灰比水泥漿漿的水灰比比是指水水泥漿漿中水與水泥的質(zhì)量量之比比。當當水泥泥漿中中加水水較多多時，，水灰比比較大大，此時時水泥泥的初初期水水化反反應(yīng)得得以充充分進進行；；但是是水泥泥顆粒粒間原原來被被水隔隔開的的距離離較遠遠，顆顆粒間間相互互連接接形成成骨架架結(jié)構(gòu)構(gòu)所需需的凝凝結(jié)時時間長長，所所以水水泥漿漿凝結(jié)較較慢。另外外水泥泥漿的的水灰灰比較較大時時，多多余的的水分分蒸發(fā)發(fā)后形形成的的孔隙隙較多多,造成水水泥石石的強強度較較低，，因此此水泥泥漿的的水灰灰比過過大時時，會會明顯顯降低水泥石石的強度。（3）石膏膏摻量量石膏起緩凝凝作用用的機機理可可解釋釋為：：水泥泥水化化時，，石膏膏能很很快與與鋁酸酸三鈣鈣作用用生成成水化化硫鋁鋁酸鈣鈣（鈣鈣礬石石），，鈣礬礬石很很難溶溶解于于水，，它沉沉淀在在水泥泥顆粒粒表面面上形形成保保護膜膜，從從而阻阻礙了了鋁酸酸三鈣鈣的水水化反反應(yīng)，，控制制了水水泥的的水化化反應(yīng)應(yīng)速度度，延延緩了了凝結(jié)結(jié)時間間。（4）水泥泥的細細度在礦物物組成成相同同的條條件下下，水水泥磨磨得愈細，水泥泥顆粒粒平均均粒徑徑小，，比表表面積積大，，水化化時與與水的的接觸觸面大大，水水化速速度快快，相相應(yīng)地地水泥泥凝結(jié)硬硬化速速度就快，早期期強度度就高高。（5）環(huán)境境溫度度和濕濕度在適當當溫度度條件件下，，水泥泥的水水化、、凝結(jié)結(jié)和硬硬化速速度較較快。。反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)物物增長長較快快，凝凝結(jié)硬硬化加加速，，水化化熱較較多。。相反反，溫溫度降降低，，則水水化反反應(yīng)減減慢，，強度度增長長變緩緩。但但高溫溫養(yǎng)護護往往往導(dǎo)致致水泥泥后期期強度度增長長緩慢慢，甚甚至下下降。。水的存存在是是水泥泥水化化反應(yīng)應(yīng)的必必要條條件。。當環(huán)環(huán)境濕濕度十十分干干燥時時，水水泥中中的水水分將將很快快蒸發(fā)發(fā)，以以致水水泥不不能充充分水水化，，硬化化也將將停止止；反反之，，水泥泥的水水化將將得以以充分分進行行，強強度正正常增增長。。（6）齡期期（時時間））水泥的的凝結(jié)結(jié)硬化化是隨隨時間間延長長而漸漸進的的過程程，只只要溫溫度、、濕度度適宜宜，水水泥強強度的的增長長可持持續(xù)若若干年年。6.硅酸鹽鹽水泥泥的技技術(shù)要要求（１））細度度水泥顆顆粒的的粗細細程度度對水水泥的的使用用有重重要影影響。。水泥泥顆粒粒粒徑徑一般般在7～200μm范圍內(nèi)內(nèi)。國家標標準GB175-1999規(guī)定，，水泥泥的細細度可可用比比表面面積或或0.08mm方孔篩篩的篩篩余量量（未未通過過部分分占試試樣總總量的的百分分率））來表表示。。其篩篩余量量不得得超過過規(guī)定定的限限值。。比表面面積是指單單位質(zhì)質(zhì)量的的水泥泥粉末末所具具有的的表面面積的的總和和（cm2/g或m2/kg）。一般常常為317～350m2/kg。（２））標準準稠度度用水水量稠度是是水泥泥漿達達到一一定流流動度度時的的需水水量。。國家家標準準規(guī)定定檢驗驗水泥泥的凝凝結(jié)時時間和和體積積安定定性時時需用用“標標準稠稠度””的水水泥凈凈漿。?！皹藰藴食沓矶取薄笔侨巳藶橐?guī)規(guī)定的的稠度度，其其用水水量采采用水水泥標標準稠稠度測測定儀儀測定定。硅硅酸鹽鹽水泥泥的標標準稠稠度用用水量量一般般在２２１％％～２２８％％之間間。（3）凝結(jié)結(jié)時間間水泥從從加水水開始始到失失去其其流動動性，，即從從液體體狀態(tài)態(tài)發(fā)展展到較較致密密的固固體狀狀態(tài)的的過程程稱為為水泥泥的凝凝結(jié)過過程。。這個個過程程所需需要的的時間間稱為為凝結(jié)結(jié)時間間。凝結(jié)時時間分分初凝凝時間間和終終凝時時間。。初凝時時間為水泥泥加水水拌和和至標標準稠稠度的的凈漿漿完全全失去去可塑塑性所所需的的時間間。終凝時時間為水泥泥加水水拌和和至標標準稠稠度的的凈漿漿完全全失去去可塑塑性并并開始始產(chǎn)生生強度度所需需的時時間。。國家標標準規(guī)規(guī)定，，水泥泥的凝凝結(jié)時時間是是以標標準稠稠度的的水泥泥凈漿漿，在在規(guī)定定溫度度及濕濕度環(huán)環(huán)境下下用水水泥凈凈漿凝凝結(jié)時時間測測定儀儀測定定。硅硅酸鹽鹽水泥泥的初初凝時時間不不得早早于45min，終凝凝時間間不得得遲于于6h30min。（４））體積積安定定性水泥漿漿體硬硬化后后體積積變化化的均均勻性性稱為為水泥泥的體體積安安定性性。即即水泥泥硬化化漿體體能保保持一一定形形狀，，不開開裂，，不變變形，，不潰潰散的的性質(zhì)質(zhì)。體體積安安定性性不良良的水水泥應(yīng)應(yīng)作廢廢品處處理，，不得得應(yīng)用用于工工程中中，否否則將將導(dǎo)致致嚴重重后果果。導(dǎo)致水水泥安安定性性不良良的主主要原原因一一般是是由于于熟料料中的的游離離氧化化鈣、、游離離氧化化鎂或或摻入入石膏膏過多多等原原因造造成的的，其其中游游離氧氧化鈣鈣是一一種最最為常常見，，影響響也是是最嚴嚴重的的因素素。熟熟料中中所含含游離離氧化化鈣或或氧化化鎂都都是過過燒的的，結(jié)結(jié)構(gòu)致致密，，水化化很慢慢。加加之被被熟料料中其其它成成分所所包裹裹，使使得其其在水水泥已已經(jīng)硬硬化后后才進進行熟熟化，，生成成六方方板狀狀的Ca（OH）2晶體，，這時時體積積膨脹脹９７７％以以上，，從而而導(dǎo)致致不均均勻體體積膨膨脹，，使水水泥石石開裂裂。當石膏膏摻量量過多多時，，在水水泥硬硬化后后，殘殘余石石膏與與水化化鋁酸酸鈣繼繼續(xù)反反應(yīng)生生成鈣鈣礬石石，體體積增增大約約1.5倍，從從而導(dǎo)導(dǎo)致水水泥石石開裂裂。國家標標準規(guī)規(guī)定．．水泥泥的體體積安安定性性用雷雷氏法法或試試餅沸沸煮法法檢驗驗。（5）強度度強度是是評價價硅酸酸鹽水水泥質(zhì)質(zhì)量的的又一一個重重要指指標。。水泥泥的強強度是是按照照GB/T17961-1999《《水泥膠膠砂強強度檢檢驗方方法（（ISO）法》的標準準方法法制作作的水水泥膠膠砂試試件，，在20±±1°°C溫度的的水中中，養(yǎng)養(yǎng)護到到規(guī)定定齡期期時檢檢測的的強度度值。。其中中標準準試件件尺寸寸為4cm×4cm×16cm，膠砂砂中水水泥與與標準準砂之之比為為1：3（W/C=0.5），標標準試試驗齡齡期分分別為為３３d和28d．分別檢驗驗其抗壓強強度和抗折折強度。按按照測定結(jié)結(jié)果，將硅硅酸鹽水泥泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個強度等級。(6)堿含量水泥中含有有較多的強強堿物Na2O或K2O時，容易易發(fā)生不良良反應(yīng)對結(jié)結(jié)構(gòu)造成危危害。因而而國家標準準規(guī)定，水水泥中的含含堿量不得得大于0.6%。7.水泥石的腐腐蝕7.1水泥石腐蝕蝕的方式（１）軟水水侵蝕(含或含較少少可溶性鈣鈣、鎂化合合物的水叫叫做軟水（（softwater）。軟水不不易與肥皂皂產(chǎn)生浮渣渣，而硬水水相反。天天然軟水一一般指江水水、河水、、湖(淡水湖)水。經(jīng)軟化化處理的硬硬水指鈣鹽鹽和鎂鹽含含量降為1.0～50毫克／升后后得到的軟軟化水。)水泥石長期期接觸軟水水時，會使使水泥石中中的氫氧化化鈣不斷被被溶出，當當水泥石中中游離的氫氫氧化鈣減減少到一定定程度時，，水泥石中中的其它含含鈣礦物也也可能分解解和溶出，，從而導(dǎo)致致水泥石結(jié)結(jié)構(gòu)的強度度降低，甚甚至破壞。。當水泥石石處于軟水水環(huán)境時，，特別是處處于流動的的軟水環(huán)境境中時，水水泥被軟水水侵蝕的速速度更快。。（２）一般般酸的腐蝕蝕工程結(jié)構(gòu)處處于各種酸酸性介質(zhì)中中時，酸性性介質(zhì)易與與水泥石中中的氫氧化化鈣反應(yīng)，，其反應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)物可能溶溶于水中而而流失，或或發(fā)生體積積膨脹造成成結(jié)構(gòu)物的的局部被脹脹裂，破壞壞了水泥石石的結(jié)構(gòu)。。其基本化化學(xué)反應(yīng)式式為：（３）碳酸酸的腐蝕雨水及地下下水中常溶溶有較多的的二氧化碳碳，形成了了碳酸。碳碳酸水先與與水泥石中中的氫氧化化鈣反應(yīng)，，中和后使使水泥石碳碳化，形成成了碳酸鈣鈣，碳酸鈣鈣再與碳酸酸反應(yīng)生成成可溶性的的碳酸氫鈣鈣，并隨水水流失，從從而破壞了了水泥石的的結(jié)構(gòu)。其其腐蝕反應(yīng)應(yīng)過程為：：（４）硫酸酸鹽的腐蝕蝕當環(huán)境中含含有硫酸鹽