膠凝材料2課件

我國水泥年產(chǎn)量增長圖表669520180003630049000299

一、硅酸鹽水泥的概念二、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及礦物組成三、硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化四、硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)五、硅酸鹽水泥石的腐蝕與防治六、硅酸鹽水泥的應(yīng)用與存放1、生產(chǎn)原料：

①石灰質(zhì)原料：提供CaO，有石灰石、貝殼、石灰質(zhì)凝灰?guī)r。

②粘土質(zhì)原料：提供SiO2、Al2O3，少量Fe2O3，有粘土、黃土、頁巖、泥巖、粉砂巖、河泥等。

③鐵礦粉：提高Fe2O3的含量，有黃鐵礦渣。另外還有少量的礦化劑（如螢石）改善煅燒條件。石灰質(zhì)材料粘土質(zhì)材料鐵質(zhì)材料水泥成品熟料石膏生料煅燒1450°C磨細(xì)磨細(xì)按比例混合工藝：簡(jiǎn)稱“兩磨一燒”混合材料2、礦物組成主要熟料礦物的名稱和含量范圍如下：

硅酸三鈣3CaOSiO2，簡(jiǎn)寫為C3S，含量37%60%

硅酸二鈣2CaOSiO2，簡(jiǎn)寫為C2S，含量15%37%

鋁酸三鈣3CaOAl2O3，簡(jiǎn)寫為C3A，含量7%15%

鐵鋁酸四鈣

4CaOAl2O3Fe2O3，簡(jiǎn)寫為C4AF，含量10%18%1、各熟料礦物單獨(dú)與水作用時(shí)表現(xiàn)出的特征2、水泥的水化反應(yīng)

①

2C3S+6H2O==3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2

②

2C2S+4H2O==3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2

③

C3A+6H2O==3CaOAl2O36H2O

④

C3A+Ca(OH)2

+12H2O==4CaOAl2O313H2O

⑤

2C4AF+7H2O==3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O

⑥

4CaOAl2O313H2O+3(CaSO42H2O)

+14H2O==

3CaOAl2O33CaSO431H2O+Ca(OH)2

⑦

2C3A+3CaOAl2O33CaSO431H2O+4H2O==3(3CaOAl2O3CaSO412H2O)3、水泥的水化產(chǎn)物膠體水化硅酸鈣凝膠(3CaO2SiO23H2O

)：70%水化鐵酸鈣凝膠(CaOFe2O3H2O

)

晶體Ca(OH)2

：六方片狀晶體20%水化鋁酸鈣(3CaOAl2O36H2O

)：立方晶體鈣釩石(3CaOAl2O33CaSO431H2O

)：針狀晶體凝結(jié)硬化過程

(a)分散在水中未水化的水泥顆粒(b)在水泥顆粒表面形成水化物膜層(c)膜層長大并互相連接（凝結(jié)）(d)水化物進(jìn)一步發(fā)展，填充毛細(xì)孔(硬化)1—水泥顆粒2—水分3—凝膠4—晶體5—水泥顆粒的未水化內(nèi)核6—毛細(xì)孔水泥凝結(jié)硬化過程示意硬化后的水泥石包含：凝膠體、結(jié)晶體、未水化的水泥內(nèi)核、水和孔隙。5、影響凝結(jié)硬化的因素：⑴養(yǎng)護(hù)時(shí)間。⑵溫度和濕度⑶石膏摻量2、標(biāo)準(zhǔn)稠度3、凝結(jié)時(shí)間4、體積安定性5、強(qiáng)度細(xì)度

細(xì)度是指水泥的粗細(xì)程度，水泥顆粒粒徑一般在0.007—0.2mm范圍內(nèi)。

測(cè)定方法：篩析法（80m的方孔篩）和比表面積法（單位質(zhì)量的粉末所具有的總表面積）

《硅酸鹽、普通硅酸鹽水泥》（GB175—1999）規(guī)定：硅酸鹽水泥比表面積應(yīng)>300㎡/kg。水化熱標(biāo)準(zhǔn)稠度凝結(jié)時(shí)間體積安定性強(qiáng)度

標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量：為了使水泥凝結(jié)時(shí)間、體積安定性等的測(cè)定具有準(zhǔn)確的可比性，按GB規(guī)定，用標(biāo)準(zhǔn)稠度儀測(cè)定水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的用水量。水化熱細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)稠度凝結(jié)時(shí)間體積安定性強(qiáng)度細(xì)度

初凝：加水拌和到標(biāo)稠，標(biāo)稠凈漿開始失去可塑性所需的時(shí)間。

終凝：加水拌和至標(biāo)稠凈漿完全失去可塑性，并產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。

GB規(guī)定：初凝≮45min，終凝≯390min。初凝不合格者為廢品，終凝不合格者為不合格品。水化熱標(biāo)準(zhǔn)稠度凝結(jié)時(shí)間體積安定性強(qiáng)度細(xì)度

GB規(guī)定：用水泥膠砂強(qiáng)度測(cè)定。試件標(biāo)準(zhǔn)尺寸：4040160mm；配比水泥:中國ISO標(biāo)準(zhǔn)砂:水=1:3:0.5原因：①水泥凈漿體積收縮，易產(chǎn)生裂縫，不利于強(qiáng)度的測(cè)定。②實(shí)際中均用砂漿，而很少用凈漿。③可測(cè)多方面的強(qiáng)度。水化熱硅酸鹽水泥各齡期的強(qiáng)度要求(GB175—1999)標(biāo)準(zhǔn)稠度凝結(jié)時(shí)間體積安定性強(qiáng)度細(xì)度

1—3d齡期內(nèi)水化放熱量為總放熱量的50%；7d為75%；6個(gè)月為83—91%。水化熱大對(duì)大體積砼結(jié)構(gòu)不利。

措施：可采用低熱水泥等。水化熱1、水泥石腐蝕的類型2、水泥石腐蝕的原因3、水泥石腐蝕的防止軟水腐蝕1、水泥石腐蝕的類型亦稱“溶析”，即溶出性侵蝕。雨水、雪水、蒸餾水、工廠冷凝水及含重碳酸鹽甚少的河水與湖水等都屬于軟水Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O

溶析自動(dòng)填實(shí)鹽類腐蝕酸類腐蝕強(qiáng)堿腐蝕1、硫酸鹽的腐蝕4CaO?Al2O3?12H2O+3CaSO4+20H2O=3CaO?Al2O3?3CaSO4?31H2O+Ca(OH)2水泥桿菌2、鎂鹽的腐蝕MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO4

?2H2O+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH)21、碳酸腐蝕Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2O==CaH(CO3)22、一般酸的腐蝕2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2OH2SO4+Ca(OH)2=CaSO4?2H2O3CaO?Al2O3+6NaOH=3NaO?Al2O3+3Ca(OH)22NaOH+CO2=Na2CO3+H2O特點(diǎn)：①高強(qiáng)、早強(qiáng)；②抗凍性好；③耐磨性好；④水化熱大；⑤抗腐蝕性差。應(yīng)用：①用于高強(qiáng)、預(yù)應(yīng)力砼工程；②要求快凝、早強(qiáng)，反復(fù)凍融的工程。③不適于水中或有腐蝕性介質(zhì)存在的工程及大體積砼工程。

存放：①應(yīng)按出廠日期、品種、等級(jí)分放；②應(yīng)防潮，過期應(yīng)降級(jí)使用或重新檢驗(yàn)。

水泥混合材料

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1、水泥混合材料的概念在生產(chǎn)水泥時(shí)，為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥的強(qiáng)度，而加到水泥中去的天然的和人工的礦物材料?；钚曰旌喜牧戏腔钚曰旌喜牧匣钚曰旌喜牧戏腔钚曰旌狭?/p>

混合材料磨成細(xì)粉，與石灰或與石灰和石膏拌合并加水后，在常溫下，能生成具有膠凝性的水化產(chǎn)物，既能在水中，又能在空氣中硬化的混合材料。如粒化高爐礦渣、火山灰、粉煤灰等?；钚曰旌喜牧戏腔钚曰旌狭?/p>

非活性混合料是指不與水泥成分起化學(xué)作用或作用很小的混合材料。主要起惰性填充作用，摻入它是為了提高水泥的產(chǎn)量，調(diào)整水泥的強(qiáng)度，減少水化熱，故又稱為填充性混合材料。如石灰石、粘土、慢冷礦渣等。

凡是由硅酸鹽水泥熟料、6～15%混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱普通硅酸鹽水泥。

摻非活性混合料時(shí)≯15%，其中允許用≯5%的窯灰或≯10%的非活性混合料來代替。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：按照《硅酸鹽、普通硅酸鹽水泥》（GB175-1999）的規(guī)定，分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)；初凝≮45分鐘，終凝≯10h，細(xì)度、沸煮安定性、強(qiáng)度均滿足要求。

性質(zhì)與特點(diǎn)：與硅酸鹽水泥相近，早期硬化稍慢，抗凍性、耐磨性略差，廣泛應(yīng)用于各種砼工程，是主要品種之一。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：水泥熟料中MgO≯5.0%，水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗(yàn)合格，則MgO≯6.0%。SO3的含量≯4.0%。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

凡由硅酸鹽水泥熟料、20～70%?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，為礦渣水泥。

允許用石灰石、窯灰、粉煤灰和火山灰質(zhì)混合材料中的一種代替礦渣，代替數(shù)量≯8%的水泥量，代替后?；郀t礦渣≮20%。1、礦渣硅酸鹽水泥（P.S）

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：密度2.8-3.1g/cm3，堆積密度1000-1200kg/m3。依據(jù)《礦渣、火山灰與粉煤灰硅酸鹽水泥》(GB1344-1999)：強(qiáng)度分級(jí)、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間及沸煮安定性的要求均同普通P.O。礦渣、火山灰質(zhì)、粉煤灰硅酸鹽水泥性質(zhì)及特點(diǎn)：①水化分兩次進(jìn)行，凝結(jié)硬化速度慢②早期強(qiáng)度低，后期高；③耐腐蝕性強(qiáng)；④水化熱低，抗碳化能力差；⑤耐熱性好，宜于蒸汽養(yǎng)護(hù)⑥干縮性大，抗裂性、抗凍性、抗?jié)B性差。1、礦渣硅酸鹽水泥（P.S）由硅酸鹽水泥熟料、20-50%火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱火山灰質(zhì)水泥。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：密度2.8-3.1g/cm3，堆積密度900-1000kg/m3，強(qiáng)度分級(jí)、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間及沸煮安定性的要求均同礦渣P.S?；鹕交宜嘀蠸O3≯3.5%。2、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（P.P)

性質(zhì)與特點(diǎn)：①密實(shí)度高、抗?jié)B性好；②抗凍性、耐磨性較礦渣水泥差，干縮較大，在干熱條件下易產(chǎn)生起粉現(xiàn)象。不宜用于有抗凍、耐磨要求和干熱環(huán)境使用的工程。

凡由硅酸鹽水泥熟料、20-40%粉煤灰、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為粉煤灰水泥。3、粉煤灰硅酸鹽水泥（P.F）

性質(zhì)與特點(diǎn)：①干縮小，抗裂性好。②拌制的砼和易性好。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)國標(biāo)（GB1344-1999）規(guī)定：粉煤灰水泥的細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、體積安定性及強(qiáng)度要求同火山灰P.P。

凡由硅酸鹽水泥熟料、15-50%的兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱復(fù)合硅酸鹽水泥。允許用≯8%的窯灰代替部分混合材料，摻礦渣時(shí)，其摻量不得與P.S重復(fù)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：按《復(fù)合硅酸鹽水泥》(GB12958-1999）規(guī)定,強(qiáng)度、細(xì)度、體積安定性同P.P。特點(diǎn)：隨摻混合材料的種類、數(shù)量不同而不同。復(fù)合硅酸鹽水泥

第四節(jié)特種水泥

一、白色及彩色硅酸鹽水泥

二、快硬水泥三、膨脹水泥與自應(yīng)力水泥四、道路硅酸鹽水泥

一、白色與彩色硅酸鹽水泥白水泥：凡是以白色硅酸鹽水泥熟料加適量石膏磨細(xì)制成的水硬性的膠凝材料。

白色硅酸鹽水泥熟料是指一適當(dāng)成分的生料燒到部分熔融，得到的以硅酸鈣為主要成分氧化鐵含量少的熟料。

彩色水泥是白水泥、石膏加顏料制得的。二、快硬水泥1、快硬硅酸鹽水泥

2、鋁酸鹽水泥（高鋁水泥）3、快硬硫鋁酸鹽水泥1、快硬硅酸鹽水泥快硬硅酸鹽水泥：凡以硅酸鹽水泥熟料、適量的石膏磨細(xì)制成的以3天抗壓強(qiáng)度表示的水硬性膠凝材料。技術(shù)要求：按GB199-90其細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、體積安定性符合規(guī)定，強(qiáng)度等級(jí)分為325、375、425三個(gè)標(biāo)號(hào)，各標(biāo)號(hào)各齡期強(qiáng)度數(shù)值不得低于國標(biāo)。

特點(diǎn)：水化熱大、細(xì)度大、抗凍性抗?jié)B性好，早期收縮較大，易風(fēng)化。1、快硬硅酸鹽水泥

高鋁水泥：凡以鋁酸鈣為主、氧化鋁含量>50%的熟料磨制的水硬性膠凝材料。

原料：石灰石、鋁礬土（Al2O3>50%）

礦物組成：鋁酸一鈣(CA)、二鋁酸一鈣(CA2)、鋁方柱石、七鋁酸十二鈣等。2、鋁酸鹽水泥(高鋁水泥)水化產(chǎn)物：

當(dāng)<20C時(shí)：

CA+10H2O===CaO.Al2O3.10H2O當(dāng)20C-30C時(shí)：

CA+11H2O===2CaO.Al2O3.8H2O+Al2O3.3H2O當(dāng)>30C時(shí)：3CA+12H2O==3CaO.Al2O3.6H2O+2(Al2O3.3H2O)2、鋁酸鹽水泥(高鋁水泥)性質(zhì):

1、快硬、早強(qiáng)，24h內(nèi)可達(dá)最高強(qiáng)度的80%左右；2、低溫下(5-10C)能很好硬化；3、耐腐蝕性好；4、耐濃酸、堿溶液性能差；5、放熱量大且集中；6、耐高溫性能好；7、長期強(qiáng)度及其他性能下降。2、鋁酸鹽水泥(高鋁水泥)2、鋁酸鹽水泥(高鋁水泥)使用應(yīng)注意：1、最合適的硬化溫度15C。2、強(qiáng)度下降有一個(gè)穩(wěn)定值。3、不得與其他硅酸鹽水泥、石灰等能析出Ca(OH)2的膠凝材料混合使用.2、鋁酸鹽水泥(高鋁水泥)3、快硬硫鋁酸鹽水泥凡以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要成分的熟料，加適量石膏磨細(xì)制成的早期強(qiáng)度高的水硬性膠凝材料。主要成分：無水硫鋁酸鈣(3(CaO.Al2O3).CaSO4)β型硅酸二鈣(β-C2S)。技術(shù)要求：由《快硬硫鋁酸鹽水泥》(ZBQ11005-87)，以3d抗壓強(qiáng)度劃分為425、525、625三個(gè)標(biāo)號(hào)。水泥中不出現(xiàn)f-CaO，比表面積≮380m2/kg。初凝≮25min，終凝≯3h。特點(diǎn)：快凝、早強(qiáng)、不收縮，水泥堿度低，鋼筋易銹蝕，耐熱性差。3、快硬硫鋁酸鹽水泥三、膨脹水泥與自應(yīng)力水泥

1、膨脹水泥

硅酸鹽型：由硅酸鹽水泥、高鋁水泥和石膏按比例經(jīng)磨細(xì)混勻而成的水硬性膠凝材料，凝結(jié)較慢。

鋁酸鹽型：