水泥與水泥混凝土課件

1、第二章 膠凝材料與膠黏劑膠凝材料的定義和分類膠凝材料的定義 經(jīng)過一系列的物理和化學(xué)變化，能夠產(chǎn)生凝結(jié)硬化，將塊狀或粉狀材料膠結(jié)起來，形成為一個(gè)具有一定強(qiáng)度整體的材料。膠凝材料的分類如瀝青、聚合物等膠凝材料無機(jī)膠凝材料有機(jī)膠凝材料氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料石灰、石膏、水玻璃通稱為“水 泥”無機(jī)膠凝材料氣硬性膠凝材料 加水拌合均勻后形成的漿體，只能在空氣中凝結(jié)硬化，而不能在水中硬化的膠凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、鎂質(zhì)膠凝材料等。水硬性膠凝材料 加水拌合均勻后形成的漿體，不僅能在空氣中凝結(jié)硬化，而且能更好地在水中硬化，繼續(xù)保持或增長(zhǎng)其強(qiáng)度。如各種水泥。第二節(jié) 硅酸鹽水泥水泥的特點(diǎn)和適用范圍水泥的

2、特點(diǎn)水泥是一種粉末狀材料，加水后拌合均勻形成的漿體，不僅能夠在干燥環(huán)境中凝結(jié)硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或發(fā)展其強(qiáng)度，形成具有堆聚結(jié)構(gòu)的人造石材。水泥適用范圍不僅適合用于干燥環(huán)境中的工程部位，而且也適合用于潮濕環(huán)境及水中的工程部位。水泥的分類按性能和用途分水泥通用水泥專用水泥特性水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥石灰石硅酸鹽水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大壩水泥等如白色硅酸鹽水泥、快凝快硬硅酸鹽水泥等水泥的分類按主要水硬性物質(zhì)分水泥種類主要水硬性物質(zhì)主 要 品 種硅酸鹽水泥硅酸鈣通用水泥、專用水泥和特性水泥等鋁酸鹽水泥鋁酸鈣高

3、鋁水泥、自應(yīng)力鋁酸鹽水泥、快硬高強(qiáng)鋁酸鹽水泥等。硫鋁酸鹽水泥無水硫鋁酸鈣硅酸二鈣有自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、低堿度硫鋁酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥等鐵鋁酸鹽水泥鐵相、無水硫鋁酸鈣、硅酸二鈣有自應(yīng)力鐵鋁酸鹽水泥、膨脹鐵鋁酸鹽水泥、快硬鐵鋁酸鹽水泥等氟鋁酸鹽水泥氟鋁酸鈣、硅酸二鈣氟鋁酸鹽水泥等以潛在水硬性材料以及其他活性材料為主要組分的水泥活性二氧化硅活性氧化鋁石灰火山灰水泥、石膏礦渣水泥、低熱鋼渣礦渣水泥等硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝“兩磨一燒”工藝生產(chǎn)水泥的方法主要有干法立窯生產(chǎn)和濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)兩種 ；硅酸鹽水泥分為：型硅酸鹽水泥（不摻混合材料）和型硅酸鹽水泥（摻不超過5%混合材料）。一、硅酸鹽水泥石灰石粘

4、土鐵礦粉生 料石 膏硅酸鹽水泥混合材料熟 料按比例混合磨細(xì)13501450煅燒磨細(xì)熟料的礦物組成及其特性熟料的礦物組成水泥熟料礦物硅酸二鈣鐵鋁酸四鈣鋁酸三鈣硅酸三鈣2CaOSiO2，C2S4CaOAl2O3Fe2O3，C4AF3CaOAl2O3，C3A3CaOSiO2，C3S化學(xué)式及簡(jiǎn)寫水泥熟料礦物的主要特性 熟料礦物磨細(xì)加水，均能單獨(dú)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其特點(diǎn)見上表。礦物名稱硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣含量范圍（質(zhì)量）376015377151018水化反應(yīng)速度快慢最快快強(qiáng) 度高早期低，后期高低低（含量多時(shí)對(duì)抗折強(qiáng)度有利）水 化 熱較高低最高中硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化A凝膠體（CSH凝膠，水

5、化硅酸鈣凝膠）；B晶體（氫氧化鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣）；C孔隙（毛細(xì)孔、凝膠孔、氣孔等）；D未水化的水泥顆粒水泥石的結(jié)構(gòu)水泥石主要由凝膠體、晶體、孔隙、水、空氣和未水化的水泥顆粒等組成，存在固相、液相和氣相。因此硬化后的水泥石是一種多相多孔體系。 水泥石的結(jié)構(gòu)（水化產(chǎn)物的種類及相對(duì)含量、孔的結(jié)構(gòu)）對(duì)其性能影響最大。 硅酸鹽水泥的技術(shù)要求與性質(zhì)1.密度、堆積密度和各成分含量建筑性能質(zhì) 量 標(biāo) 準(zhǔn)密度，kg/m331003200堆積密度，kg/m313001600不溶物型：不溶物不得超過0.75；型：不溶物不得超 過1.50燒失量型：燒失量不得大于3.0；型：燒失量不得大于 3.5氧化鎂水泥

6、中氧化鎂含量不宜超過5.0。如果水泥經(jīng)壓蒸法檢驗(yàn)安定性合格，則水泥中氧化鎂含量可放寬至6.0三氧化硫3.5堿含量水泥中堿含量按Na2O0.658K2O計(jì)算值來表示。若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中堿含量不得大于0.60或由供需雙方商定(注：表中百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。)2.細(xì)度細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度。水泥顆粒的粗細(xì)，直接影響其水化反應(yīng)速度、活性和強(qiáng)度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，水泥的細(xì)度用篩析法和比表面積法來測(cè)定。硅酸鹽水泥的細(xì)度為其比表面積大于300m2/kg。 硅酸鹽水泥的技術(shù)要求與性質(zhì)3.凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間 分為初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。初凝時(shí)間是從加水至水泥漿開始失去塑性的時(shí)間；終凝時(shí)間

7、是從加水至水泥漿完全失去塑性的時(shí)間。水泥初凝時(shí)間不宜過早，終凝時(shí)間不宜過遲。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1751999規(guī)定：硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于6.5h。硅酸鹽水泥的技術(shù)要求與性質(zhì)4.體積安定性體積安定性是指水泥漿體硬化后體積變化的穩(wěn)定性。水泥在硬化過程中體積變化不穩(wěn)定，即為體積安定性不良。 水泥安定性不良的原因：熟料中含有過量的游離氧化鈣（fCaO），或含有過量的游離氧化鎂（fMgO）；生產(chǎn)水泥時(shí)摻入的石膏過量。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1751999規(guī)定，硅酸鹽水泥的安定性用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。體積安定性不良的水泥嚴(yán)禁用于工程中。 硅酸鹽水泥的技術(shù)要求與性質(zhì)根據(jù)水泥的膠砂強(qiáng)度劃分的級(jí)別稱為

8、強(qiáng)度等級(jí)。硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)劃分為42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六個(gè)等級(jí)。見表的 規(guī)定。強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度，MPa抗折強(qiáng)度，MPa3d28d3d28d42.542.5R52.552.5R62.562.5R17.022.023.027.028.032.042.542.552.552.562.562.53.54.04.05.05.05.56.56.57.07.08.08.0（注：R型為早強(qiáng)型，主要是3d強(qiáng)度較高。）硅酸鹽水泥的技術(shù)要求與性質(zhì)二 摻混合材料的硅酸鹽水泥混合材料及其分類混合材料的概念所謂混合材料就是為了改善水泥性能、提高水泥的產(chǎn)量，在生產(chǎn)時(shí)摻入的天然

9、或人工礦物質(zhì)材料。分為活性混合材料和非活性混合材料兩大類。非活性混合材料 不具有活性或活性很低的人工或天然的礦物材料?；旌喜牧霞捌浞诸惢钚曰旌喜牧?混合材料磨成細(xì)粉，與碳或石灰和石膏拌合在一起，加水后在常溫下，能生成具有膠凝性的水化產(chǎn)物，既能在潮濕空氣中硬化，也能在水中硬化的混合材料。粒化高爐礦渣；粉煤灰；火山灰質(zhì)混合材料1、普通硅酸鹽水泥（代號(hào)PO）定義硅酸鹽水泥熟料61的混合材料適量石膏技術(shù)性質(zhì)要求（與硅酸鹽水泥相比）相同點(diǎn) MgO含量、SO3含量、初凝時(shí)間、安定性的技術(shù)要求相同。不同點(diǎn)細(xì)度：80m方孔篩篩余量不超過10.0%；終凝時(shí)間：不遲于10h；燒失量：不得大于5.0%。2、礦渣水泥

10、、粉煤灰水泥、火山灰水泥定義熟料適量石膏20%70%粒化高爐礦渣20%40%粉煤灰20%50%火山灰混合材礦渣水泥（PS）粉煤灰水泥（PF）火山灰水泥（PP）磨細(xì)磨細(xì)磨細(xì)3、復(fù)合硅酸鹽水泥 復(fù)合硅酸鹽水泥 (PC) 在硅酸鹽水泥熟料中，加入兩種或兩種以上的混合材料(摻量在15%50%)。適量石膏磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料。 與硅酸鹽水泥相比，由于摻入了兩種或兩種以上的混合材料，復(fù)合水泥的水化熱較低；早期強(qiáng)度較高，其強(qiáng)度要求與普通水泥的強(qiáng)度要求相同。但是復(fù)合水泥 性能受所用混合材性能影響，使用時(shí)應(yīng)針對(duì)工程的性質(zhì)加以選用。三 白色硅酸鹽水泥由白色硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱

11、為白色硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱白水泥）。磨制水泥時(shí)，允許加入不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或窯灰作為外加物。 硅酸鹽水泥通常呈灰黑色，主要是由熟料中氧化鐵的含量所引起的，隨著氧化鐵含量的高低，水泥熟料的顏色就發(fā)生變化，白色硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝與硅酸鹽水泥相似，其區(qū)別在于降低熟料中氧化鐵的含量。此外對(duì)于其他著色氧化物的含量也要加以控制。 水泥熟料中氧化鐵含量與水泥熟料顏色的關(guān)系 水泥熟料中Fe2O3含量（%） 340.450.700.350.45 熟料顏色暗灰色淡綠色白色（略帶淡綠色）白色硅酸鹽水泥物理化學(xué)指標(biāo)（GB2015） 項(xiàng)目熟料中氧化鎂含量（%） 水泥中三氧化硫含量（%）細(xì)度(0.080mm方孔篩篩

12、)(%) 安定性（沸煮法） 凝結(jié)時(shí)間 初凝時(shí)間(min)終凝時(shí)間 (h) 指標(biāo)4.53.510合格4512白水泥的強(qiáng)度等級(jí) 強(qiáng)度等級(jí) 抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度(MPa)3d7d28d3d7d28d32.514.020.532.52.53.55.542.518.026.542.53.54.56.552.523.033.552.54.05.57.062.528.042.062.55.06.08.0白水泥白度等級(jí) 等級(jí)特級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)白度（）86848075 白水泥產(chǎn)品等級(jí) 白水泥產(chǎn)品等級(jí)白度等級(jí)白水泥強(qiáng)度等級(jí)優(yōu)等品特級(jí)62.5、52.5一等品一級(jí)52.5、42.5二級(jí)52.5、42.5合格品二級(jí)

13、42.5、32.5三級(jí)32.5（1）直接法生產(chǎn)直接法是指在白水泥生料中加入著色物質(zhì)，煅燒成彩色水泥熟料，然后再加適量石膏磨細(xì)制成彩色水泥。著色物質(zhì)為金屬氧化物或氫氧化物。 四、彩色水泥（2）混合法混合法是指白色硅酸鹽水泥或普通水泥在粉磨時(shí)（或現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)）將彩色顏料摻入，混勻成為彩色水泥。制造紅、褐、黑色較深的彩色水泥，一般用硅酸鹽水泥熟料；淺色的彩色水泥用白色硅酸鹽水泥熟料。 四、彩色水泥（1）配制彩色水泥漿 （2）配制彩色水泥砂漿 （3）配制彩色混凝土 （4）制造各種彩色水磨石、人造大理石等 裝飾水泥的應(yīng)用第三節(jié) 裝飾混凝土與裝飾砂漿一、普通混凝土基本知識(shí)混凝土 由膠凝材料、細(xì)骨料、粗骨料、

14、水以及必要時(shí)摻入的化學(xué)外加劑組成，經(jīng)過膠凝材料凝結(jié)硬化后，形成具有一定強(qiáng)度和耐久性的人造石材。 普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以及必要時(shí)摻入的化學(xué)外加劑組成，經(jīng)過水泥凝結(jié)硬化后形成的、干體積密度為20002800kg/m3，具有一定強(qiáng)度和耐久性的人造石材。又稱為水泥混凝土，簡(jiǎn)稱為“混凝土”。 三峽工程鋼筋混凝土重力壩1、混凝土的分類按體積密度分重混凝土 02500kg/m3。 普通混凝土 0 19502500kg/m3。 輕混凝土 01950kg/m3。 按膠凝材料分水泥混凝土、硅酸鹽混凝土、瀝青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸漬混凝土等。 按用途分結(jié)構(gòu)混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸

15、混凝土、大體積混凝土、裝飾混凝土等 。2 水泥混凝土組成材料混凝土的結(jié)構(gòu)混凝土的結(jié)構(gòu) 水泥+水水泥漿+砂水泥砂漿+石子混凝土拌合物硬化混凝土組成材料的作用 水泥+水：填充作用、潤(rùn)滑作用和膠結(jié)作用。 砂+石子：骨架作用、降低成本作用和穩(wěn)定體積作用。混凝土體積構(gòu)成水泥石25左右；砂和石子70以上；孔隙和自由水15%。 3、混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)和易性（工作性）的概念 混凝土拌和物便于施工操作，并獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的性能。和易性主要包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性：和易性粘聚性保水性流動(dòng)性易達(dá)結(jié)構(gòu)均勻易成型密實(shí)好好在本身自重或施工機(jī)械振搗作用下，能產(chǎn)生流動(dòng)并且均勻密實(shí)地填滿模板的能力。各組成材料之間具有

16、一定的內(nèi)聚力，在施工運(yùn)輸和澆注過程中不致產(chǎn)生離析和分層現(xiàn)象，使砼保持整體均勻性的能力。具有一定的保持水分的能力，在施工過程中不致發(fā)生泌水現(xiàn)象的性質(zhì)。保證混凝土硬化后的質(zhì)量（2） 水泥混凝土的力學(xué)性能水泥混凝土的強(qiáng)度1立方體抗壓強(qiáng)度(fcu) 以邊長(zhǎng)為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件，在溫度為202，相對(duì)濕度為95以上的潮濕條件下或者在Ca（OH）2飽和溶液中養(yǎng)護(hù)，經(jīng)28d齡期，采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓極限強(qiáng)度。用fcu表示?；炷恋膹?qiáng)度2.混凝土強(qiáng)度等級(jí)按混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分的級(jí)別。以“C”和混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu,k）表示，主要有C7.5、C10，C15，C20，C25，C

17、30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。 （3）混凝土的耐久性混凝土的抗?jié)B性定義是混凝土抵抗壓力隨滲透的能力。它是決定砼耐久性最基本的因素。表示方法混凝土抗?jié)B性用抗?jié)B等級(jí)表示，共有P4、P6、P8、P10、P12五個(gè)等級(jí)。具有抗?jié)B要求的砼，試驗(yàn)要求的抗?jié)B水壓值應(yīng)比設(shè)計(jì)值高0.2MPa，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合：PtP/10+0.2式中Pt 六個(gè)試件中四個(gè)未出現(xiàn)滲水的最大水壓值，MPa； P 設(shè)計(jì)要求的抗?jié)B等級(jí)值混凝土的抗凍性定義只指砼在水飽和狀態(tài)下經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用，能保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力?？箖鲂缘谋碚髀齼龇ú捎昧⒎襟w試塊，以齡期28d試件吸水飽和后承受反復(fù)凍融循環(huán)，與抗壓強(qiáng)度下降25%，質(zhì)量損失5%所承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)表示。如F50、F100。抗碳化性定義指空氣中的CO2與水泥石中的水化產(chǎn)物在有水的條件下發(fā)生反應(yīng)，生成CaCO3和H2O?；炷撂蓟绊懯够炷翂A度降低，減弱對(duì)鋼筋的保護(hù)。引起砼收縮，易使砼表