摻混合材的水泥,鋁酸鹽水泥,水泥的應(yīng)用

1、第二節(jié) 摻混合材的硅酸鹽水泥一水泥用混合材料定義：在生產(chǎn)硅酸鹽水泥的過程中，為了改善水泥的性質(zhì)，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度而加入水泥中的人工或天然礦物材料，稱為水泥混合材料?；鹕交一钚裕夯旌喜牧夏コ杉?xì)粉并與石灰或石膏混合均勻，用水拌和后，在常溫下可生成具有水硬性的水化物，這稱為混合材料的火山灰活性。1分類（1）非活性混合材料也稱為惰性混合材，主要起填充作用，可調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度，降低水化熱及增加水泥產(chǎn)量等。主要有磨細(xì)石英砂、石灰石、粘土、緩冷礦渣等。（2）活性混合材料主要化學(xué)成分為活性二氧化硅、活性氧化鋁。本身與水不起化學(xué)反應(yīng)，但在有激發(fā)劑（硫酸鹽或堿性）的情況下，能發(fā)生水化反應(yīng)，生成具有水硬性的水化硅酸鈣和水化

2、鋁酸鈣。主要品種有：?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)、粉煤灰等。A?；郀t礦渣煉鐵時(shí)為使鐵礦石易熔加入石灰石作溶劑，高溫下氧化鈣與鐵礦石中的黏土礦物生成硅酸鹽與鋁酸鹽礦物，浮于鐵水表面，排出用水急冷成為顆粒狀、質(zhì)地疏松、多孔的?；郀t礦渣，又稱水淬高爐礦渣。其玻璃體含量達(dá)80以上，其礦物成分為硅酸鈣，與水泥熟料礦物成分相似，差別是鈣含量低、硅含量高。B火山噴發(fā)時(shí)形成的一系列礦物材料統(tǒng)稱為火山灰質(zhì)混合材料，包括浮石、火山渣（灰）、凝灰?guī)r 凝灰?guī)r：火山噴出的渣、礫夾雜火山灰沉積后再經(jīng)石化而成；等。還有一些天然材料或工業(yè)廢渣，由于其成分與火山灰材料相似，也稱為火山灰質(zhì)混合材料，如燒粘土 燒粘土：含Al2O3較

3、高的黏土經(jīng)600800煅燒而成；、粉煤灰、自燃煤矸石、硅藻土 硅藻土：由硅藻類微生物在水中死后殘骸沉積而成；(石)等。按化學(xué)成分和活性來源將火山灰質(zhì)混合材料分為三類：(1) 含水硅酸質(zhì)材料：以SiO2為主要活性成分，含有結(jié)合水，如硅藻土、蛋白石 蛋白石：由硅藻石微粒經(jīng)硅質(zhì)膠結(jié)材料膠結(jié)而成；和硅質(zhì)渣 硅質(zhì)渣：粘土經(jīng)提取氧化鋁后的殘?jiān)?；等。與石灰反應(yīng)能力強(qiáng)，活性好，但需水量大、干縮大。(2) 鋁硅玻璃質(zhì)材料：以SiO2和Al2O3為主要活性成分，如火山灰、凝灰?guī)r、浮石和粉煤灰等?；钚源笮∨c化學(xué)成分、冷卻速度有關(guān)。(3) 燒粘土質(zhì)混合材料：以Al2O3為主要活性成分，如燒粘土、煤渣、自燃煤矸石等C粉

4、煤灰 是火力發(fā)電廠以煤粉作燃料，燃燒后收集起來的粒徑為150m的極細(xì)灰渣顆粒，呈玻璃態(tài)實(shí)心或空心球狀，由于其主要活性成分為SiO2和Al2O3，所以也把粉煤灰劃歸為火山灰質(zhì)混合材料。屬鋁硅玻璃質(zhì)。2活性混合材的水化在常溫下，活性混合材料與水拌合后本身不會(huì)硬化或硬化極為緩慢，強(qiáng)度很低。但在Ca(OH)2的飽和溶液中，會(huì)發(fā)生顯著的水化作用，生成具有水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣 式中：x 、y值隨混合材料的種類、Ca(OH)2和活性SiO2的比率、環(huán)境溫度及作用時(shí)間的變化而變化，一般為1或稍大，n、m值一般為l2.5。當(dāng)有石膏存在時(shí)石膏可與上述反應(yīng)生成的水比鋁酸鈣進(jìn)一步反應(yīng)生成水硬性的水化硫鋁酸鈣

5、；氫氧化鈣或石膏的存在是活性混合材料的潛在活性得以發(fā)揮的必要條件，故稱之為活性混合材料的激發(fā)劑。氫氧比鈣稱為堿性激發(fā)劑，石膏稱為硫酸鹽激發(fā)劑。堿性激發(fā)劑包括：石灰、水玻璃、碳酸鈉等，硫酸鹽激發(fā)劑有：硫酸鈉、硫酸鉀等?；钚曰旌喜牧系乃俣容^水泥熟料慢，且對(duì)溫度敏感、高溫下水化速度明顯加快，強(qiáng)度提高；低溫下，水化速度很慢，故活性混合材料適合高溫養(yǎng)護(hù)。3作用（1）水泥混合材（2）混凝土摻合料二摻混合材料的硅酸鹽水泥水化特點(diǎn) 普通硅酸鹽水泥混合材摻量少，各項(xiàng)性能與硅酸鹽水泥相比略低。其他4種水泥的性能由于混合材摻量大，有其共性，品種不同又有各自特點(diǎn)。1共性（1）凝結(jié)硬化慢、早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)快

6、混合材料的二次反應(yīng)。（2）對(duì)溫度敏感、適合蒸養(yǎng)（3）水化熱低、放熱速度慢。熟料含量降低（4）耐侵蝕性好。二次反應(yīng)消耗了易被侵蝕的氫氧化鈣。 火山灰質(zhì)中Al2O3為主的耐腐蝕性差（5）抗凍性差、耐磨性差。需水量大，孔隙多（6）抗碳化性差。氫氧化鈣少2個(gè)性（1）礦渣硅酸鹽水泥：易泌水，耐高溫。（2）火山灰硅酸鹽水泥：需水量大，干縮大，不宜用于干燥環(huán)境，抗?jié)B性好。（3）粉煤灰硅酸鹽水泥：早期強(qiáng)度很低，需水量小，干縮小，抗裂性好。3應(yīng)用PO普硅PS礦渣PP火山灰PF粉煤灰PC復(fù)合適用高強(qiáng)砼預(yù)應(yīng)力砼及構(gòu)件抗凍砼大體積砼蒸養(yǎng)砼抗硫酸鹽砼耐熱砼抗?jié)B砼抗裂砼忌用耐熱工程腐蝕工程低溫、抗凍工程早強(qiáng)工程干燥環(huán)境抗

7、碳化要求第三節(jié) 鋁酸鹽水泥講授方法：將鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥相比較予以介紹。從原材料、礦物組成、水化特點(diǎn)、性質(zhì)、用途等方面予以介紹。鋁酸鹽水泥是一類快硬、高強(qiáng)、耐腐蝕、耐熱的水泥，又稱為高鋁水泥。它以石灰?guī)r和礬土為主要原料，配制成適當(dāng)成分的生料，燒至全部或部分熔融所得的以鋁酸鈣為主要礦物的熟料，經(jīng)磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料。一主要礦物組成（1）鋁酸一鈣，CA。其特點(diǎn)是凝結(jié)不快，而硬化迅速，為鋁酸鹽水泥強(qiáng)度的主要來源。早強(qiáng)高，但后期增長(zhǎng)緩慢（2）二鋁酸一鈣，CA2。其特點(diǎn)是凝結(jié)硬化慢，后期強(qiáng)度較高，但早期強(qiáng)度卻很低。（3）其次還有凝結(jié)迅速而強(qiáng)度不高的七鋁酸十二鈣，以及凝膠性差的鋁方柱石。二水化反應(yīng)

8、及水化產(chǎn)物（1）CA和CA2的水化反應(yīng)隨溫度的不同可形成性能差異很大的水化產(chǎn)物。 CAH10 <20CA、CA2H2O C2AH8 2030 C3AH6 >30水化產(chǎn)物中，C3AH6屬于立方晶系，常有很多晶體缺陷，故強(qiáng)度較低，因而鋁酸鹽水泥不宜在高于30的條件下養(yǎng)護(hù)。在較低溫度下形成的CAH10和C2AH8均屬于六方晶系，其晶體呈片狀或針狀，互相交錯(cuò)攀附，重疊結(jié)合，可形成堅(jiān)強(qiáng)的結(jié)晶合生體，使水泥石具有很高的強(qiáng)度。加之氫氧化鋁膠體填充于晶體骨架的孔隙，從而形成了十分致密的結(jié)構(gòu)。鋁酸鹽水泥水化產(chǎn)物的結(jié)合水量可達(dá)水泥重量的50，遠(yuǎn)高于硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物的結(jié)合水量（約25），而這種結(jié)合水呈

9、固相，這也是鋁酸鹽水泥石結(jié)構(gòu)致密的原因之一。三鋁酸鹽水泥的技術(shù)性能1化學(xué)成分按氧化鋁含量分為四類：CA50、CA60、CA70、CA80。堿是該水泥的有害成分，故其含量被限制。2物理性能（1）細(xì)度：以0.045mm篩余控制。（2）凝結(jié)時(shí)間：與硅酸鹽水泥顯著不同。（3）強(qiáng)度：測(cè)試齡期和強(qiáng)度與硅酸鹽水泥差異很大，主要測(cè)試6h、1d、3d、28d強(qiáng)度。3鋁酸鹽水泥在高溫下能發(fā)生固相反應(yīng)，燒結(jié)結(jié)合代替了水化結(jié)合，因而具有良好的耐高溫性能，是配制不定性耐火材料的重要膠凝材料。四鋁酸鹽水泥在工程中的應(yīng)用1、特點(diǎn)（1）一般不應(yīng)與硅酸鹽水泥、石灰等析出氫氧化鈣的膠凝材料混用，否則會(huì)造成閃凝現(xiàn)象。（2）最佳硬化

10、溫度為15，一般不超過25。（3）不得用于受堿腐蝕的工程中。（4）后期強(qiáng)度下降較大，特別在濕熱條件下下降更為嚴(yán)重。2、適用A搶修工程、軍事工程B耐熱、耐火工程C抗硫酸鹽工程D配制膨脹水泥、自應(yīng)力水泥E適于冬季施工3、忌用A不宜用于結(jié)構(gòu)工程B大體積工程C不宜蒸養(yǎng)D不應(yīng)與硅酸鹽水泥、石灰等析出氫氧化鈣的膠凝材料混用自學(xué)內(nèi)容自學(xué)“其他品種水泥”，自學(xué)思考題：·道路硅酸鹽水泥、中低熱水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥的熟料礦物組成特點(diǎn)是什么？·白色硅酸鹽水泥生產(chǎn)中應(yīng)注意哪些問題？·選擇水泥品種應(yīng)考慮哪些因素？第四節(jié) 其它品種水泥（以自學(xué)為主）一道路硅酸鹽水泥具有較高的抗彎折強(qiáng)度，良好

11、的耐磨性，較長(zhǎng)的初凝時(shí)間和較小的干縮率。礦物組成限制C3A、CaO含量，提高C4AF含量。二中低熱水泥中低熱水泥是為防止由于水泥水化放熱而導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差過大，從而出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫，要求限制水化熱時(shí)優(yōu)先考慮的。三白色與彩色硅酸鹽水泥以適量成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分，氧化鐵含量極小的熟料，嚴(yán)格限制著色氧化物。彩色硅酸鹽水泥是以白水泥熟料，適量石膏和耐堿礦物顏料共同磨細(xì)而成的。也可以在白色水泥生料中加入適當(dāng)金屬氧化物作著色劑，在一定燃燒氣氛中直接燒成。四快硬性硫鋁酸鹽水泥低品位礬土、石灰石、石膏為原料，配制成生料，燒成無水硫鋁酸鈣和型硅酸二鈣，加入約10的石膏經(jīng)磨細(xì)而成，主要

12、水化產(chǎn)物為鈣礬石，氫氧化鋁膠體。第五節(jié) 水泥在土木工程中的應(yīng)用水泥在砂漿和混凝土中起膠結(jié)作用。正確地選擇水泥品種，嚴(yán)格質(zhì)量驗(yàn)收，妥善運(yùn)輸與儲(chǔ)存等是保證工程質(zhì)量、杜絕質(zhì)量事故的重要措施。一水泥品種的選擇原則1根據(jù)使用環(huán)境條件選擇：（1）侵蝕性介質(zhì)條件下：礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥等。（2）強(qiáng)侵蝕性介質(zhì)條件：抗硫酸鹽硅酸鹽水泥等。2按工程特點(diǎn)：（1）大體積混凝土工程：中低熱水泥、摻混合材水泥（2）有早強(qiáng)要求的工程：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥（3）高溫工程：鋁酸鹽水泥、礦渣水泥（4）搶修工程：快硬硫鋁酸鹽水泥、快硬硅酸鹽水泥、快凝塊硬硅酸鹽水泥3，按混凝土所處部位選擇水泥品種：（1）

13、經(jīng)常遭受水沖刷的混凝土、水位變化區(qū)的外部混凝土構(gòu)筑物的溢流面等：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥，避免使用火山灰水泥（2）位于水中或水下部位的混凝土、采用濕熱養(yǎng)護(hù)的混凝土：礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥二水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇原則高強(qiáng)度等級(jí)水泥適用于要求高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土或要求早強(qiáng)的混凝土；低強(qiáng)度等級(jí)水泥適宜于、配制低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土或砌筑砂漿。1、高強(qiáng)、重要結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)混凝土：Ø C30-C60:選42.5級(jí)水泥；Ø C70-C80:選52.5或42.5級(jí)；Ø C90及其以上：選52.5或62.5級(jí)。2、低強(qiáng)度混凝土、水泥砂漿：Ø C30以下混凝土、M25以下砂漿選用32.5級(jí)。三、水泥的運(yùn)輸和儲(chǔ)存1、原則：不同品種、等級(jí)和出廠日期的水泥應(yīng)分別儲(chǔ)運(yùn)，不得混雜。2、需注意的問題：ü 注意防潮；ü 堅(jiān)持現(xiàn)存現(xiàn)用，不可儲(chǔ)存過久；ü 通用水泥不宜超過3個(gè)月；高鋁水泥不宜