第四章水泥解析

第四章水泥

Chapter4

Cement

第一節(jié)概述Section1Introduction水泥的分類(lèi)按照化學(xué)組成分類(lèi)ChemicalComposition

1.硅酸鹽系列水泥PortlandCementorSilicateCement

2.鋁酸鹽系列水泥AluminousCementorHigh-AluminaCement

3.硫鋁酸鹽水泥

Sulphate-AluminaCement按照用途分類(lèi)AccordingtoPurpose

1.一般土木建筑工程：硅酸鹽水泥

2.大體積混凝土工程：中熱或低熱硅酸鹽水泥

3.裝飾工程：白色硅酸鹽水泥

4.特殊工程：快硬硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥、油井水泥等水泥——即能在水中凝結(jié)，又能在空氣中凝結(jié)的膠凝材料。我國(guó)水泥工業(yè)現(xiàn)狀近年來(lái)我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展很快，無(wú)論是品種、產(chǎn)量、質(zhì)量都有很大的突破，尤其是產(chǎn)量居世界前列。但同時(shí)也存在著嚴(yán)重的不足，主要表現(xiàn)為：能耗大、污染嚴(yán)重。我們來(lái)看一組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：如何降低水泥能耗、減少污染物的排放量，將是今后應(yīng)該研究的主要內(nèi)容，綠色產(chǎn)業(yè)化是水泥工業(yè)的發(fā)展方向。生產(chǎn)1噸水泥約1.2t石灰石約169kg標(biāo)準(zhǔn)煤約1tCO2約2kgSO24kgNOx耗電100kWh大量粉塵與煙塵授課內(nèi)容KeyContents硅酸鹽水泥(重點(diǎn))PortlandCement(Key)1.

概述

Introduction

2.

工藝過(guò)程及化學(xué)成分

TechnicalProcess&ChemicalComposition

3.

礦物組成及特性

MineralizedComposition&Characteristics

4.

水化、凝結(jié)與硬化Hydration,Setting&Hardening

5.

技術(shù)性質(zhì)

TechnicalStandard

6.

腐蝕與防腐

Attack&ResistanttoAttack

摻混合材料的硅酸鹽水泥PortlandCementBlendedMineralMaterials其它品種水泥OtherCement水泥的應(yīng)用

EngineeringApplicationofCement建筑材料Section2PortlandCement(SilicateCement)第二節(jié)硅酸鹽水泥一、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝及礦物組成Definition

現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175-2007定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、0～5％的石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱(chēng)為硅酸鹽水泥（國(guó)外統(tǒng)稱(chēng)為波特蘭水泥）。硅酸鹽水泥Ⅰ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P·Ⅰ不摻加混合材料Ⅱ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P·Ⅱ摻加不超過(guò)水泥質(zhì)量5%石灰石或?；郀t礦渣混合材料

硅酸鹽水泥的制造原料：硅質(zhì)：粘土，(SiO2、Al2O3)，占1/3鈣質(zhì)：石灰石、白堊等，(CaO)，占2/3校正原料：如鐵質(zhì)校正原料鐵礦粉，硅質(zhì)校正原料，如砂巖、粉砂巖等

制造工藝：原料經(jīng)粉磨混合后得到水泥生料生料經(jīng)窯內(nèi)煅燒得到水泥熟料水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起經(jīng)粉磨混合后得到水泥“兩磨一燒”

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2007年6月1日國(guó)家實(shí)施《通用硅酸鹽水泥》GB175—2007(一)、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)硅質(zhì)(粘土)鈣質(zhì)(石灰石)1450℃調(diào)節(jié)原料石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥制造的“兩磨一燒”工藝流程粉磨煅燒粉磨

原料采掘原料磨細(xì)原料混合反應(yīng)物＋產(chǎn)物＋中間產(chǎn)物預(yù)熱器＋回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)物熟料冷卻熟料儲(chǔ)存硅酸鹽水泥熟料制造工藝流程500~800℃生料干燥與脫水

有機(jī)物燒盡，clay中高嶺石(kaolinite)分解為無(wú)定形SiO2和Al2O3800~1000℃碳酸鈣分解

CaCO3分解，CaO與SiO2和Al2O3發(fā)生固相反應(yīng)1000~1300℃固相反應(yīng)

形成C2S，C3A和C4AF1300~1450℃→1300℃燒成

C3A和C4AF熔融，C2S吸收CaO形成C3S，未被吸收的CaO稱(chēng)為f-CaO；快速冷卻的目的是防止C2S晶形轉(zhuǎn)變?yōu)棣?C2S，失去膠凝性(一)、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)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C3SC2SC3AC3SC3SC3SC2SC2SC2SC3AC4AF(二)、硅酸鹽水泥孰料礦物組成礦物組成

硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣

鐵鋁酸四鈣

3CaO?SiO22CaO?SiO23CaO?Al2O34CaO?Al2O3?Fe2O3C3SC2SC3AC4AF含量/%

37～60

最多15～37次之

7～15少

10～18少

水化速度

較快慢極快中水化熱

大小最大中強(qiáng)度

高早期低后期高低中(抗折強(qiáng)度)耐化學(xué)侵蝕

中良差優(yōu)干縮性

中小大小礦物組成對(duì)水泥性能的影響

以上是單個(gè)礦物組成的性能，水泥是幾種熟料礦物的混合物，改變熟料礦物成分間的比例，水泥的性質(zhì)即發(fā)生相應(yīng)的變化。礦物組成水泥性能應(yīng)用C3S↑

高強(qiáng)結(jié)構(gòu)工程C3A、C3S

↓C2S↑

水化熱低大體積砼C3A、C3S↑

快硬高強(qiáng)搶修工程二、水泥熟料礦物的水化與凝結(jié)硬化特征：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)；水化反應(yīng)是固－液異相反應(yīng)。單獨(dú)水化硅酸三鈣反應(yīng)較快硅酸二鈣反應(yīng)較慢鋁酸三鈣

極快鐵鋁酸四鈣

較快半水石膏CaSO4﹒0.5H2O和游離氧化鈣f-CaO的水化(假凝)二、水泥熟料礦物的水化與凝結(jié)硬化硅酸三鈣：2C3S+7H

C3S2H4+3CH+120cal/g

硅酸二鈣：2C2S+5H

C3S2H4+CH+62cal/g(C-S-H)+羥鈣石特征：形成相同的水化物—組成不確定的C-S-H凝膠，強(qiáng)度的主要貢獻(xiàn)者C3S反應(yīng)速度比C2S快，其放熱量比C2S大。返回鋁酸三鈣C3A的水化鋁酸鈣C3A的水化行為在水泥水化早期特別重要純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)

這一反應(yīng)導(dǎo)致水泥漿閃凝，必須避免！避免閃凝的有效途徑——加入石膏CaSO4

2H2O

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。鋁酸三鈣C3A在石膏存在下的水化反應(yīng)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：

C3A+3C?·H2+26H

C3A·3C?3·H32+300cal/g(1)

(鈣釩石)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：

2C3A+C3A·3C?3·H32+4H3C3A·C?·H12

(2)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。返回鐵鋁酸四鈣C4AF的水化鐵鋁酸四鈣C4AF與水發(fā)生類(lèi)似于C3A的水化反應(yīng)，也形成類(lèi)似的產(chǎn)物鈣釩石和單硫型水化物：

C4AF+7HC3AFH6

＋CFH

C4AF

+3C?·H2+26H

C3(A,F)·3C?3·H31C4AF

+C?·H2+20H

C3(A,F)·C?3·H16C4AF水化物的組成是可變，是鋁酸鹽與鐵酸鹽的固溶體，并由鐵相凝膠產(chǎn)生。C4AF的水化反應(yīng)對(duì)整個(gè)水泥的行為影響較小。返回I型纖維狀(柱狀,棒狀,管狀,卷箔狀),0.5-2mm

Ⅱ型網(wǎng)狀(交叉狀或蜂窩狀)C-S-H凝膠C-S-H凝膠Ⅲ型蠕蟲(chóng)狀Ⅳ型顆粒狀，內(nèi)部水化產(chǎn)物Ca(OH)2

三方晶系，層狀結(jié)構(gòu)，六角板狀，寬約幾十微米Aft（鈣礬石）三方晶系，柱狀結(jié)構(gòu)，針狀A(yù)Fm（單硫型水化硫鋁酸鈣）

三方晶系，層狀結(jié)構(gòu)，花朵狀或六方板狀，比Ca(OH)2薄。C2AH8,C4AH13,C3AH6C2AH8,C4AH13

六方層狀結(jié)構(gòu)C3AH6

立方晶系，立方體二、水泥熟料礦物的水化與凝結(jié)硬化2.凝結(jié)硬化

凝結(jié)——水泥加水拌和后，成為可塑的水泥漿，（其中的水泥顆粒表面的礦物開(kāi)始在水中溶解并與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）水泥漿逐漸變稠失去塑性，但尚不具有強(qiáng)度的過(guò)程，稱(chēng)為水泥的“凝結(jié)”。硬化——指凝結(jié)的水泥漿體隨著水化的進(jìn)一步進(jìn)行，開(kāi)始產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸發(fā)展而成為堅(jiān)硬的水泥石的過(guò)程，這一過(guò)程稱(chēng)為水泥的硬化。

水泥的凝結(jié)與硬化過(guò)程由以下四個(gè)過(guò)程組成。分散在水中未水化水泥顆粒在水泥顆粒表面形成水化物膜層膜層長(zhǎng)大并互相連接凝結(jié)水化物進(jìn)一步發(fā)展，填充毛細(xì)孔水泥漿體凝結(jié)硬化過(guò)程水泥漿凝結(jié)硬化的物理過(guò)程初始反應(yīng)期初始的溶解和水化，約持續(xù)5-10分鐘。潛伏期流動(dòng)性可塑性好凝膠體膜層圍繞水泥顆粒成長(zhǎng)，1h

凝膠膜破裂、長(zhǎng)大并連接、水泥顆粒進(jìn)一步水化，6h。多孔的空間網(wǎng)絡(luò)—凝聚結(jié)構(gòu)，失去可塑性凝結(jié)期凝膠體填充毛細(xì)管，6h-若干年硬化石狀體密實(shí)空間網(wǎng)硬化期

（1）水泥石組成=水化(產(chǎn))物

+未水化水泥顆粒+孔隙（2）水化(產(chǎn))物組成：

C-S-H凝膠(70%),CH

晶體(20%),AFt晶體(7%)

（3）孔隙組成：

氣孔毛細(xì)孔

水泥顆粒間未被水化物填充(原來(lái)充水)的空間

凝膠孔

水化(產(chǎn))物中凝膠體內(nèi)部的孔隙孔隙率決定因素：水灰比、水化程度

水泥石是由固、液、氣等三相組成的復(fù)雜的混合物二、水泥熟料礦物的水化與凝結(jié)硬化三、硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)密度與堆積密度細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量凝結(jié)時(shí)間體積安定性強(qiáng)度水化熱堿含量1.密度與堆積密度密度

3.1~3.20，混凝土配合比計(jì)算時(shí)，一般取3.10。堆積密度

1000~1600kg/m3，在工地計(jì)算水泥倉(cāng)庫(kù)時(shí)，一般取1300kg/m3

。密度的測(cè)量方法

排液法，用煤油作為測(cè)量液體。

2.細(xì)度定義

細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度。意義：細(xì)度水化快、充分強(qiáng)度高測(cè)量方法篩分析法以80

m方孔篩的篩余量表示；比表面積法以1kg水泥顆粒所具有的總表面積來(lái)表示。國(guó)標(biāo)要求硅酸鹽水泥的比表面積應(yīng)大于300m2/kg。普通水泥80

m方孔篩的篩余量不得超過(guò)10.0%。細(xì)度不符合要求的水泥為不合格品！

比表面積測(cè)定儀水泥標(biāo)準(zhǔn)篩(80mm方孔篩)3.標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)所需拌和水量稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量一般為24~30%4.凝結(jié)時(shí)間水泥從加水時(shí)至水泥漿失去可塑性所需的時(shí)間。凝結(jié)時(shí)間分初凝時(shí)間(InitialSettingTime)和終凝時(shí)間(FinalSettingTime)。

影響因素：礦物組成、細(xì)度、加水量、環(huán)境溫濕度概念從水泥加水拌和起至標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿開(kāi)始失去可塑性所需的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)要求≮45min國(guó)產(chǎn)水泥一般為1-3h實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)以試針距底板4±1mm為準(zhǔn)。工程意義水泥的初凝時(shí)間不宜過(guò)早，以便施工時(shí)有充分的時(shí)間攪拌、運(yùn)輸、澆搗和砌筑等操作。初始凝結(jié)時(shí)間終凝時(shí)間概念從水泥加水拌和起至水泥凈漿完全失去可塑性并開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)要求≯390min國(guó)產(chǎn)水泥一般為5-6h實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)以試針下沉0.5mm為準(zhǔn)，不超過(guò)1mm。工程意義終凝時(shí)間不宜過(guò)遲，以便施工完畢后更快硬化，達(dá)到一定的強(qiáng)度，以利于下一步施工工藝的進(jìn)行。

通過(guò)水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥凈漿的凝結(jié)時(shí)間。測(cè)定方法

凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀（1）定義

指水泥硬化過(guò)程中體積變化的均勻性。（2）體積安定性不良危害產(chǎn)生膨脹裂縫，造成水泥混凝土強(qiáng)度下降（3）建筑事故（4）體積安定性不良的原因過(guò)量游離的CaO過(guò)量游離的MgO過(guò)量石膏5.硅酸鹽水泥的體積安定性水泥中的游離氧化鈣或氧化鎂都是過(guò)燒的它們的水化速度慢，在水泥硬化后才開(kāi)始水化，使已經(jīng)硬化的水泥石膨脹開(kāi)裂。當(dāng)石膏摻量過(guò)多時(shí)，在水泥硬化后，它還能繼續(xù)與水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成高硫型水化硫鋁酸鈣，體積增大1.5倍，引起水泥石開(kāi)裂。此時(shí)，水化硫鋁酸鈣被稱(chēng)為水泥桿菌。體積安定性不良的原因測(cè)量體積安定性的兩種方法：試餅法觀察水泥凈試餅在沸煮后的外形變化雷氏夾法測(cè)量水泥石餅沸煮后的膨脹值

體積安定性的測(cè)定試餅法雷氏夾法合格標(biāo)準(zhǔn)：＜5mm。肉眼觀察表面有無(wú)裂紋用直尺檢查有無(wú)彎曲合格標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)裂紋、無(wú)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(méi)有裂紋，用直尺檢查沒(méi)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。沸煮法測(cè)定儀體積安定性不良體積安定性的測(cè)定雷氏夾法體積安定性測(cè)定儀限制上述測(cè)試方法僅能測(cè)出游離CaO是否過(guò)量。游離MgO和石膏不能通過(guò)加速實(shí)驗(yàn)的方法檢測(cè)所以它們必須在生產(chǎn)工藝中嚴(yán)格控制，避免過(guò)量。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

MgO≯5%、石膏SO3≯3.5%。體積安定性的測(cè)定6.強(qiáng)度

概念——水泥膠結(jié)能力的體現(xiàn)檢驗(yàn)方法——軟練膠砂法，分別測(cè)量抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。試件尺寸：40

40

160mm 棱柱體；膠砂配比：水泥:ISO標(biāo)準(zhǔn)砂:水=1:3:0.5；振動(dòng)成型：在頻率為2800~3000次/min，振幅0.75mm的振實(shí)臺(tái)上成型。振動(dòng)時(shí)間120s。試件養(yǎng)護(hù)：在20

C

1

C，相對(duì)濕度不低于90%的霧室或養(yǎng)護(hù)箱中24h，然后脫模在20

C

1

C的水中養(yǎng)護(hù)至測(cè)試齡期；100mm160mmP抗折強(qiáng)度試驗(yàn)PP抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)強(qiáng)度測(cè)量：

將試件從水中取出，先進(jìn)行抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，折斷后每截再進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。受壓面積為40

40=1600mm2。

結(jié)果計(jì)算：

抗折強(qiáng)度以三個(gè)試件的平均值，抗壓強(qiáng)度以六個(gè)試件的平均值。試件成型試件尺寸：40mm×40mm×160mm先加拌和水：225ml;加水泥：450g攪拌：低速30s，在第二個(gè)

30s開(kāi)始時(shí)同時(shí)均勻加砂，再高速攪拌30；停：90s

高速:60s強(qiáng)度測(cè)定與計(jì)算L=100mm保留一位小數(shù)。

抗折強(qiáng)度強(qiáng)度測(cè)定與計(jì)算夾具施壓面積40mm×40mm＝0.625F(MPa)保留一位小數(shù)。

抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果與強(qiáng)度等級(jí)的確定抗折強(qiáng)度：以三條棱柱體試件抗折強(qiáng)度的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)三個(gè)強(qiáng)度值中僅有一個(gè)超出平均值的±10％時(shí)，應(yīng)剔除這個(gè)結(jié)果，再以剩下的兩個(gè)測(cè)定值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果；如三個(gè)測(cè)定值中有兩個(gè)超過(guò)平均值的±10％時(shí)，則該組結(jié)果作廢?？箟簭?qiáng)度：以三條棱柱體試件得到的六個(gè)抗壓強(qiáng)度的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)六個(gè)強(qiáng)度值中僅有一個(gè)超出平均值的±10％時(shí)，應(yīng)剔除這個(gè)結(jié)果，再以剩下的五個(gè)測(cè)定值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果；如五個(gè)測(cè)定值中再有超過(guò)它們平均值的±10％時(shí)，則該組結(jié)果作廢。強(qiáng)度等級(jí)：根據(jù)抗折、抗壓強(qiáng)度結(jié)果，按相應(yīng)的水泥標(biāo)準(zhǔn)確定其水泥強(qiáng)度等級(jí)。強(qiáng)度等級(jí)：根據(jù)3天和28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)

例題

某硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)膠砂試件強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如下，試評(píng)定該水泥的強(qiáng)度等級(jí)。齡期試件編號(hào)抗折破壞荷載(N)抗壓破壞荷載(kN)1191039.042.03d2196040.041.03200042.043.01301084.083.028d2340082.080.03360095.087.0解:(1)求3天強(qiáng)度①抗折強(qiáng)度抗折破壞荷載平均值:（1910＋1960＋2000)/3=1956.7(N)誤差判斷：1956.7的±10％為1761.0～2152.4，因三個(gè)讀數(shù)均未超出這一范圍，則抗折強(qiáng)度：

f折3＝0.00234×1956.7≈4.8MPa②抗壓強(qiáng)度抗壓破壞荷載平均值（39.0+42.0+40.0+41.0+42.0+43.0)/6=41.2(kN)

誤差判斷：41.2的±10％為37.1～45.3，因六個(gè)讀數(shù)均未超出這一范圍，則抗壓強(qiáng)度：

f壓3＝0.625×41.2≈25.8MPa(2)求28天強(qiáng)度：①抗折強(qiáng)度抗折破壞荷載平均值（2950＋3400＋3600)/3=3316.7(N)

誤差判斷：3316.7的±10％為2985.0～3648.4，因三個(gè)讀數(shù)中2950不在這一范圍，則取3400和3600的平均值3500計(jì)算抗折強(qiáng)度：

f折28＝0.00234×3500≈8.2MPa②抗壓強(qiáng)度抗壓破壞荷載平均值（84.0+83.0+82.0+80.0+95.0+87.0)/6=85.2(kN)

誤差判斷：85.2的±10％為76.7～93.7，因六個(gè)讀數(shù)中95.0超出這一范圍，則取其余5個(gè)讀數(shù)的平均值計(jì)算抗壓強(qiáng)度：

f壓28＝0.625×83.2≈52.0(MPa)(3)強(qiáng)度等級(jí)評(píng)定齡期強(qiáng)度等級(jí)測(cè)定值

(MPa)42.542.5R52.5強(qiáng)度指標(biāo)(MPa)抗折抗壓抗折抗壓抗折抗壓抗折抗壓3d3.517.04.022.04.023.04.825.828d6.542.56.542.87.052.58.252.0

測(cè)定結(jié)果3天抗折、抗壓強(qiáng)度均達(dá)到52.5級(jí)硅酸鹽水泥技術(shù)指標(biāo)，28天抗折強(qiáng)度達(dá)到52.5級(jí)水泥指標(biāo)，但抗折強(qiáng)度間于42.5和52.5MPa之間，故評(píng)定該水泥強(qiáng)度等級(jí)為42.5R。3d28d時(shí)間（d）強(qiáng)度（MPa）水泥強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律早期增長(zhǎng)快，隨后逐漸減慢；28天，基本達(dá)到極限強(qiáng)度的80％以上；在合適的溫濕度條件下，強(qiáng)度增長(zhǎng)可以持續(xù)幾十天乃至幾十年。水泥石強(qiáng)度的影響因素影響孔隙率的因素均影響水泥石的強(qiáng)度水灰比水灰比越大，孔隙率越大，強(qiáng)度越低水泥組成：熟料礦物、混合材養(yǎng)護(hù)條件：溫度、濕度、齡期水泥細(xì)度：水泥顆粒越細(xì)，強(qiáng)度發(fā)展越快水泥石強(qiáng)度與孔隙率的關(guān)系水泥熟料礦物組成對(duì)強(qiáng)度的影響水泥品種對(duì)強(qiáng)度的影響水泥細(xì)度對(duì)強(qiáng)度的影響7、水化熱

水泥在水化過(guò)程中放出的熱量稱(chēng)為水泥的水化熱.1）水泥水化放熱特點(diǎn)水泥的水化熱,大部分是在水化初期(7d)內(nèi)放出的,以后逐漸減少。其量的大小和放熱速度因水泥的種類(lèi)、礦物組成、水灰比、細(xì)度和養(yǎng)護(hù)條件等而不同。2）水泥水化熱過(guò)大的危害

大型基礎(chǔ)、水壩、橋墩等大體積混凝土建筑物，由于水化熱積聚在內(nèi)部不易散發(fā)出去，內(nèi)部溫度常升高到50～60℃以上，內(nèi)部和外部的溫度差所引起的應(yīng)力，可使混凝土產(chǎn)生裂縫，因此水化熱對(duì)大體積混凝土是有害因素。在大體積混凝土工程中，不宜采用硅酸鹽水泥，應(yīng)采用低熱水泥。若使用水化熱較高的水泥施工時(shí)，應(yīng)采取必要的降溫措施。8.質(zhì)量評(píng)定

不合格品按其實(shí)際等級(jí)使用

廢品水泥禁止用于工程中四、水泥的耐腐蝕性基本概念：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、而保持不變的能力稱(chēng)為其耐腐蝕性。（1）腐蝕種類(lèi)

軟水溶出性腐蝕

酸、鹽的離子交換反應(yīng)腐蝕

硫酸鹽膨脹性腐蝕（2）腐蝕原因

內(nèi)因：Ca(OH)2等存在、本身不密實(shí)外因：周?chē)治g性物質(zhì)（3）防止措施

水泥組成、密實(shí)性、保護(hù)層軟水侵蝕（溶出性侵蝕）—雨(雪)水,蒸鎦(冷凝)水及含重碳酸鹽甚少的水為軟水機(jī)理：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；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、溶失和轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生大量孔隙。尤其是處于壓力水或流水條件下，腐蝕越快。

破壞形式：水化物的分解、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。

返回返回⑵鹽類(lèi)腐蝕硫酸鹽的腐蝕—海水、污水中含有鈉、鉀等硫酸鹽腐蝕機(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，其體積增至原來(lái)2.5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，引起破壞。

Na2SO4+Ca(OH)2

CaSO4?2H2O+NaOHCaSO4?2H2O+C-A-H

AFt(高硫型水化硫鋁酸鈣,又名水泥桿菌)

硫酸鹽濃度高時(shí),CaSO4?2H2O直接在孔隙中結(jié)晶,體積膨脹.鈣礬石水泥石受硫酸鹽侵蝕后，因膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物引起的開(kāi)裂水泥石受硫酸鹽侵蝕后，內(nèi)部形成膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物返回第三節(jié)混合材料及摻混合材料的硅酸鹽水泥一、混合材1.非活性混合材

目的：降低水化熱、降低強(qiáng)度、提高產(chǎn)量常見(jiàn)的有：磨細(xì)石英砂、石灰石粉、粘土、慢冷礦渣目的：對(duì)強(qiáng)度有貢獻(xiàn)活性組分：SiO2、Al2O3?；郀t礦渣—煉鋼鐵的廢料火山灰質(zhì)粉末—天然巖石和人工煅燒物粉煤灰—火電廠的廢料2.活性混合材

二.普通硅酸鹽水泥凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主的水泥熟料加入6～1５％的混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為普通硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)普通水泥），代號(hào)P.O.普通硅酸鹽水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。普通硅酸鹽水泥的主要性能特點(diǎn)如下：（1）早期強(qiáng)度略低，后期強(qiáng)度高。（2）水化熱略低。（3）抗?jié)B性好，抗凍性好，抗碳化能力強(qiáng)。（4）抗侵蝕、抗腐蝕能力稍好。（5）耐磨性較好；耐熱性能較好。普通硅酸鹽水泥的應(yīng)用范圍和硅酸鹽水泥相同。凡有硅酸鹽水泥熟料、?；郀t礦渣和適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱(chēng)為礦渣水泥。

?；V渣摻量為20～80%。水硬性膠凝材料熟料?；郀t礦渣石膏磨細(xì)P.S什么是礦渣硅酸鹽水泥？P.S的特點(diǎn)與應(yīng)用性能與硅酸鹽水泥和普通水泥有以下區(qū)別原因：水泥中混合材料摻量多，熟料成分少，故其性能與硅酸鹽水泥有一定的差別。①早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高礦渣水泥的水化分兩步:水泥熟料的水化;二次水化二次水化早期速度慢，生成的水化產(chǎn)物少，因而強(qiáng)度低后期二次水化速度增長(zhǎng)，生成產(chǎn)物數(shù)量增加，強(qiáng)度也隨之提高。礦渣水泥適用于中期養(yǎng)護(hù)的預(yù)制構(gòu)件以及承重遲緩的工程,不適用于早強(qiáng)要求高的工程。與硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥相比P.S的特點(diǎn)與應(yīng)用②抗蝕性強(qiáng)，抗碳化能力差。因?yàn)闅溲趸}含量低適用于水工或海港混凝土工程不適用于CO2濃度高的工業(yè)廠房（如鑄造翻砂車(chē)間）③水化熱低。適用大體積混凝土工程④溫度敏感性大適合高溫養(yǎng)護(hù)⑤抗凍性差：早期強(qiáng)度低，且火山灰需水量大。⑥耐熱性好適用于有耐熱要求的混凝土工程。⑦干縮大，抗?jié)B性差。由于混合材料摻量大，親水性差、而且高爐礦渣有尖銳棱角，拌和用水量大，保水性差，易產(chǎn)生泌水通道。說(shuō)明：⑥⑦為P.S特性，其它為PS、PP、PF水泥共性P.S的特點(diǎn)與應(yīng)用凡有硅酸鹽水泥熟料、火山灰質(zhì)混合材料和適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。其中混合材料的摻量為20～40%?；鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥水硬性膠凝材料熟料火山灰質(zhì)混合材料石膏磨細(xì)P.P特點(diǎn)與應(yīng)用早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高耐腐蝕性強(qiáng)，抗碳化性差抗凍性差水化熱低溫度敏感性大與P.S的相同點(diǎn)comparingtoP.ScomparingtoP.S與P.S的不同點(diǎn)P.P特點(diǎn)與應(yīng)用①在潮濕環(huán)境或水中養(yǎng)護(hù)時(shí)抗?jié)B性好。因?yàn)榧?xì)而多孔的火山灰材料適用于有抗?jié)B要求工程發(fā)生膨脹膠化作用，生成較多的水化硅酸鈣，使水泥石的結(jié)構(gòu)密實(shí)②在干燥環(huán)境中使用易裂紋、起粉。因?yàn)樯鲜鏊磻?yīng)在干燥的環(huán)境中不能進(jìn)行，強(qiáng)度不發(fā)展；且以生成的水化硅酸鈣凝膠也會(huì)使水收縮，產(chǎn)生裂紋，所以不適用于干熱地區(qū)的地上建筑。③有硫酸鹽腐蝕的混凝土工程不能使用含燒粘土的火山灰水泥。凡有硅酸鹽水泥熟料、粉煤灰和適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱(chēng)為粉煤灰水泥。粉煤灰摻量為20～40%。什么是粉煤灰硅酸鹽水泥？水硬性膠凝材料熟料粉煤灰石膏磨細(xì)P.FBackP.F特點(diǎn)與應(yīng)用早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高耐腐蝕性強(qiáng)，抗碳化性差抗凍性差水化熱低溫度敏感性大與P.S的相同點(diǎn)comparingtoP.S與P.S的不同點(diǎn)comparingtoP.SP.F特點(diǎn)與應(yīng)用①早強(qiáng)低，因?yàn)榉勖夯仪蛐尾Ａw表面密實(shí)，1～3個(gè)月后表面活性物質(zhì)才發(fā)生二次水化作用，適應(yīng)于承重遲緩的工程。②干縮小，抗裂性好：表面結(jié)構(gòu)密實(shí)，吸水量少。③配制混凝土和易性好，流動(dòng)性好。復(fù)合硅酸鹽水泥P.C在硅酸鹽水泥熟料中摻入2種或2種以上的混合材料制備而成的硅酸鹽水泥。.摻合量的規(guī)定：總摻量的質(zhì)量比20%~50%。性質(zhì)

32.5～52.5R6個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。其它性質(zhì)與P.O相同。Back活性混合材水泥的共性密度較小2.70～3.10。早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率高。對(duì)養(yǎng)護(hù)溫濕度敏感，適合蒸汽養(yǎng)護(hù)。水化熱較小。耐腐蝕性較好?？箖鲂?、耐磨性不及硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。活性混合材水泥的特性礦渣水泥：

保水性差，泌水性大，干縮較大，耐熱性較好?；鹕交宜啵?/p>

易吸水，易反應(yīng)，結(jié)構(gòu)較致密，抗?jié)B性和耐水性較好，體積收縮較大，抗硫酸鹽能力較差。粉煤灰水泥：

吸水能力弱，需水量較低，干縮性較小，結(jié)構(gòu)致密，抗裂性較好。復(fù)合水泥：取決于所摻的混合材種類(lèi)。硅酸鹽水泥品種硅酸鹽水泥

名稱(chēng)

Ⅰ型

Ⅱ型

普通水泥

礦渣水泥

火山灰水泥

粉煤灰水泥

代號(hào)

P·Ⅰ

P·Ⅱ

P·O

P·S

P·P

P·F

主要成分

硅酸鹽熟料，不加混合材

硅酸鹽熟料，摻加≤5%石灰石和?；V渣

硅酸鹽熟料，摻加6%～15%混合材料

硅酸鹽熟料，摻加20%～70%?；V渣

硅酸鹽熟料，摻20%～50%火山灰質(zhì)混合材料

硅酸鹽熟料，摻加20%～40%粉煤灰

密度（g/cm3）

3.00～3.15

3.00～3.15

2.80～3.10

2.80～3.10

2.80～3.10

堆積密度（kg/m3）

1000～1600

1000～1600

1000～1200

900～1000

900～1000

強(qiáng)度等級(jí)

42.5、42.5R

52.5、52.5R

62.5、62.5R

32.5、32.5R

42.5、42.5R

52.5、52.5R

32.5、32.5R

42.5、42.5R

52.5、52.5R

32.5、32.5R

42.5、42.5R

52.5、52.5R

32.5、32.5R

42.5、42.5R

52.5、52.5R

1.硬化

快

較快

慢

慢

慢

2.早期強(qiáng)度

高

較高

低

低

低

3.水化熱

高

高

低

低

低

4.抗凍性

好

較好

差

差

差

5.耐熱性

差

較差

好

較差

較差

6.干縮性

較小

較小

較大

較大

較小

7.抗?jié)B性

較好

較好

差

較好

較好

特

性

8.耐蝕性

差

較差

好

好

好

第四節(jié)其它品種水泥Section4OtherCementⅠ.中熱水泥及低熱礦渣水泥Definition

1.

中熱→seePortlandCement,middlingthermo

C3A≤6%，C3S≤55%

2.

低熱→20~60%?；郀t礦渣摻量質(zhì)量百分比

，C3A≤8%Purpose

1.大體積混凝土工程HighVolumeConcrete

2.建筑物基礎(chǔ)底板FoundationforBuilding

3.混凝土筑壩ConcreteDams

Ⅱ、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥限制C3A,C3S的含量特點(diǎn):抗硫酸鹽侵蝕能力強(qiáng)適用于海港工程,水利工程,地下工程Ⅲ、快硬硅酸鹽水泥C3A,C3S的含量較多凝結(jié)硬化快，早期強(qiáng)度高適用于要求早期強(qiáng)度高的工程