建 筑 材 料水泥課件

砂漿、混凝土鋼筋混凝土（1850年）（1900年）預應(yīng)力混凝土（1929年）外加劑混凝土（1935年）高強混凝土（20世紀70年代）波特蘭水泥(1824年)高性能混凝土（20世紀90年代）聚合物水泥混凝土（20世紀50年代）水泥基材料的發(fā)展歷程：3.4通用硅酸鹽水泥的組成與技術(shù)要求品種技術(shù)性質(zhì)生產(chǎn)組成通用硅酸鹽水泥硅質(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兩磨一燒——生料制備、熟料煅燒和水泥粉磨三個過程粉磨煅燒粉磨3.4.1通用硅酸鹽水泥的品種與生產(chǎn)硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥

不摻混合材+少量混合材（≤水泥量5%）

硅酸鹽水泥熟料+適量石膏+多量混合材

P·Ⅰ

P·Ⅱ

+少量混合材（水泥量6%～15%）

P·O

粒化高爐礦渣

P·P

P·F

P·S

火山灰

粉煤灰3.4.1通用硅酸鹽水泥的品種與生產(chǎn)多種混合材

P·C復合硅酸鹽水泥3.4.2.通用硅酸鹽水泥的組成材料通用硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥熟料石膏混合材料3.4.2.1硅酸鹽水泥熟料的礦物組成3.4.2.1硅酸鹽水泥熟料的礦物組成3.4.2.3混合材料水泥混合材料活性混合材料非活性混合材料

具有火山灰性或潛在水硬性的混合料粉煤灰火山灰?；郀t礦渣3.4.3通用硅酸鹽水泥的技術(shù)要求細度凝結(jié)時間強度安定性堿含量化學指標3.4.3.1化學指標不溶物燒失量三氧化硫氧化鎂影響水泥的粘結(jié)質(zhì)量檢驗水泥質(zhì)量的一項指標水化慢體積膨脹影響安定性

3.4.3.2堿含量（選擇性指標）按（Na2O+0.658K2O）值計限制發(fā)生堿-集料反應(yīng)堿含量不大于0.6%或由供需雙方商議決定3.4.3.3凝結(jié)時間初凝終凝時間不能過短時間不能過長凝結(jié)時間3.4.3.3凝結(jié)時間GB規(guī)定：通用硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45分鐘硅酸鹽水泥終凝時間不得遲于6.5h其他通用硅酸鹽水泥終凝時間不得遲于10h初凝時間不符合規(guī)定者為廢品，

終凝時間不符合規(guī)定者為不合格品。3.4.3.4安定性檢驗方法雷氏夾法試餅法水泥安定性檢驗：試餅法養(yǎng)護24h后，沸煮3h后水泥安定性檢驗：雷氏夾法初值A(chǔ)養(yǎng)護24h后終值C沸煮3h后安定性評定：C－A≤5.0mm合格C－A＞5.0mm不合格3.4.3.5強度強度抗壓抗折強度等級3.4.3.5強度強度抗壓抗折強度等級強度測值低于強度等級不合格品低于最低強度等級廢品3.4.3.6細度（選擇性指標）摻混合材料硅酸鹽水泥：80μm方孔篩篩余量不大于10%硅酸鹽和普通硅酸鹽水泥：1Kg水泥所具有的總比表面積不小于300m2/Kg細度不符合規(guī)定者為不合格品負壓篩法細度↑→水化快、充分→強度↑→水化熱↑易受潮，硬化收縮大，成本高水泥包裝標志中水泥品種、強度等級、生產(chǎn)者名稱和出廠編號不全的也屬于不合格品。3.4.3通用硅酸鹽水泥的技術(shù)要求

天河區(qū)一商品樓工程因工期緊迫，且水泥供應(yīng)也較緊張，于11月1日水泥剛到工地，馬上配制混凝土使用，11月3日天河區(qū)建筑工程質(zhì)檢站抽檢該批水泥，結(jié)論為該批水泥不合格，11月4日，水泥廠接通知后到現(xiàn)場取樣，回廠后檢驗安定性合格。11月9日，水泥廠、施工單位、工程監(jiān)理三方共同取樣，送廣東省水泥質(zhì)量監(jiān)督監(jiān)測站檢測仲裁，結(jié)論合格，據(jù)悉雷氏夾檢驗指針尖端增大距離為4.5mm，所澆注的混凝土雖未見膨脹性裂縫，但認為仍有不安定因素，需拆除重建。請分析安定性檢測結(jié)果不同的原因，此事故的主要責任者是誰，建筑工程單位可否向水泥廠家索賠。

案例分析3.5通用硅酸鹽水泥的水化硬化與性能硅酸鹽水泥的水化摻混合材料的通用硅酸鹽水泥的水化水泥石的腐蝕與防止a.硅酸鈣C3S與C2S的水化2C3S+6HC3S2H3+3CH+120cal/g2C2S+4HC3S2H3+CH+62cal/g特征：形成相同的水化物—組成不確定的C-S-H凝膠C3S反應(yīng)速度比C2S快，其放熱量比C2S大。3.5.1硅酸鹽水泥的水化硬化1.水化板狀晶體硅酸鈣的水化產(chǎn)物——C-S-H與Ca(OH)b.鋁酸三鈣C3A的水化純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)導致水泥漿閃凝，必須避免！避免閃凝的有效途徑——加入石膏CaSO42H2O

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)展史上的一個里程碑。3.5.1硅酸鹽水泥的水化硬化鋁酸三鈣C3A在石膏存在下的水化反應(yīng)C3A+3C?·H2+26H

C3A·3C?3·H32

C3A+C3A·3C?3·H32+4HC3A·C?3·H12

3.5.1硅酸鹽水泥的水化硬化難溶、針狀晶體、體積增大1.5倍鈣礬石AFt或AFm水泥桿菌

石膏摻量要適量！過少，起不到緩凝的作用引起閃凝過多，后期生成大量鈣礬石，引起混凝土膨脹開裂

石膏種類要正確！應(yīng)摻二水硫酸鈣若摻半水硫酸鈣，引起假凝現(xiàn)象3.5.1硅酸鹽水泥的水化硬化3.5.1硅酸鹽水泥的水化硬化c.鐵鋁酸四鈣C4AF的水化鐵鋁酸四鈣C4AF與水發(fā)生類似于C3A的水化反應(yīng)，也形成類似的產(chǎn)物鈣釩石和單硫型水化物：

C4AF+7HC3AFH6＋CFH

C4AF

+3C?·H2+26HC3(A,F)·3C?3·H32C4AF

+C?·H2+20HC3(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)對整個水泥的行為影響較小。3.5.1硅酸鹽水泥的水化硬化硅酸鹽水泥熟料礦物的反應(yīng)特性礦物組成

硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣

鐵鋁酸四鈣

C3SC2SC3AC4AF含量/%

37～60

最多15～37次之

7～15少

10～18少

水化速度

較快慢快中水化熱

中低高中強度

高早期低后期高低中（抗折強度）耐化學侵蝕

中良差優(yōu)干縮性

中小大小3.5.1硅酸鹽水泥的水化硬化

現(xiàn)象：某大體積的混凝土工程，澆注兩周后拆模，發(fā)現(xiàn)擋墻有多道貫穿型的縱向裂縫。該工程使用某立窯水泥廠生產(chǎn)42.5Ⅱ型硅酸鹽水泥，其熟料礦物組成如下：C3SC2SC3AC4AF61%14%14%11%[工程實例分析]溫度、濕度、養(yǎng)護時間3.5.1硅酸鹽水泥的水化硬化2、凝結(jié)硬化影響因素：⑴水泥石組成⑵水化產(chǎn)物組成(充分水化時)

⑶孔隙組成

孔隙率決定因素：＝水化產(chǎn)物＋未水化熟料顆粒＋孔隙＝C-S-H＋Ca(OH)2＋水化(硫)鋁酸鈣70%20%7％＝凝膠孔＋毛細孔＋氣孔水灰比、水化程度3.5.1硅酸鹽水泥的水化硬化3、水泥石⑴水化過程（二次水化）⑵水化特點①熟料礦物水化，生成的CH作為激發(fā)劑①水化速度慢②水化熱低③溫度敏感性大④Ca（OH）2量少激發(fā)劑活性混合材水水化硅(鋁)酸鈣水化硫鋁酸鈣②3.5.2摻混合材水泥的水化1、軟水的侵蝕（溶出性侵蝕）2、鹽類腐蝕3、酸類腐蝕4、強堿的腐蝕3.5.3水泥石的腐蝕與防止軟水腐蝕機理:Ca(OH)2

=

Ca2++2OH-

溶解到一定程度后,擴散到水中

CxSHn→SiO2.nH2O+Ca(OH)2

CxAHn→AL(OH)3+Ca(OH)2說明:靜水中,達飽和后逐漸停止流水中,CH沖走,侵蝕不斷深入含重碳酸鹽的重水中:Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→CaCO3

↓(堵塞孔隙,阻止侵蝕)+2H2O

五大常用水泥中,哪些抗軟水腐蝕性能力較強?3.5.3水泥石的腐蝕與防止鹽類的腐蝕a.硫酸鹽的腐蝕SO42-+Ca(OH)2+2H2O→2OH-+CaSO4·2H2O3(CaSO4·2H2O)+3CaO·A12O3·6H2O+19H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O(AFt)3CaO·Al2O3·CaSO4·31H2O(AFm)

鈣礬石(針狀晶體,體積膨脹)

b.鎂鹽的腐蝕

MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→Mg(OH)2(絮凝狀,無膠結(jié)力)+CaSO4·2H2O3.5.3水泥石的腐蝕與防止酸類的腐蝕(1)碳酸的腐蝕Ca(OH)2

+CO2+H2O→CaCO3

+2H2O當CO2超過平衡濃度時:CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2→溶失(2)一般酸的腐蝕

2HR+Ca(OH)2→CaR2+H2OHCl:Cl-→CaCl2

→溶失H2C2O4:C2O42-→CaC2O4

→難溶,堵塞毛細管,延緩腐蝕H2SO4:SO42-→CaSO4

→AFt→水泥石膨脹破壞

HNO3:NH3→HNO2→HNO3

NO3-→Ca(NO3)2→Ca(NO3)2.4H2O

結(jié)晶過程體積膨脹,混凝土結(jié)構(gòu)破壞3.5.3水泥石的腐蝕與防止強堿的腐蝕2CaO·SiO2·

n

H2O

+2NaOH=Na2O·SiO2+2Ca(OH)2+(n-1)H2O3CaO·A12O3·

6

H2O

+2NaOH=Na2O·Al2O3+3Ca(OH)2+4H2O(易溶于水)2NaOH+2CO2+H2O→2Na2CO3+H2O(結(jié)晶膨脹)

3.5.3水泥石的腐蝕與防止案例分析:

湖南省某水庫自動翻板閘門,閘門為鋼筋混凝土板,共6張.使用幾年后,有兩張閘門出現(xiàn)了許多孔洞,其他幾張相對較好,經(jīng)調(diào)查,所有閘門板的施工方式相同,但使用材料不同,出現(xiàn)孔洞較多的兩張閘門為硅酸鹽水泥,其余為礦渣水泥.

分析:1.水庫中水質(zhì)為典型軟水,判斷為軟水腐蝕2.硅酸鹽水泥C3S,C2S含量高,C3S,C2S→Ca(OH)2→軟水腐蝕嚴重.

結(jié)論:經(jīng)常與流動水接觸及有水壓作用的工程不宜選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥.

某烤漆車間建于1984年,主體結(jié)構(gòu)為2層鉸接鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)采用獨立杯口柱基礎(chǔ),其中靠邊一跨為酸洗車間,內(nèi)有一條酸洗生產(chǎn)線,鋼酸洗槽溢出的酸液通過積水槽集中于6號軸線處的下水管統(tǒng)一排出,2000年檢查發(fā)現(xiàn)酸洗車間發(fā)生明顯不均勻沉降,尤其Z5,Z6,Z7下陷嚴重,最大達50mm,部分圍護墻出現(xiàn)明顯外傾現(xiàn)象,并有明顯裂縫,部分樁在地面標高處,混凝土腐蝕嚴重,有的鋼筋外露,Z6下的基礎(chǔ)厚度已減少20%.

分析:

1.鑒于車間性質(zhì),損壞現(xiàn)象及沉降位置,初步懷疑原因為酸液的腐蝕.2.通過開挖Z6,Z7柱基,發(fā)現(xiàn)Z6下受腐蝕的混凝土已成黑泥狀,挖至基礎(chǔ)底面,有大量酸液滲出,Z7下基礎(chǔ)受到腐蝕,但無酸液滲出.檢測兩柱基下的土樣,結(jié)果為:Z6下土樣pH<1,Z7下土樣pH=2,可知Z6下酸液滲漏嚴重.3.進一步檢查發(fā)現(xiàn)該處排酸陶瓷管在穿墻時未設(shè)保護裝置,墻體變形后,陶瓷管承受荷載過大,陶瓷管壓裂致使酸液泄漏.案例分析:腐蝕的防止

軟水腐蝕:Ca(OH)2=Ca2++2OH-硫酸鹽的腐蝕:

SO42-+Ca(OH)2+2H2O→2OH-+CaSO4·2H2O3(CaSO4·2H2O)+3CaO·A12O3·6H2O+19H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O鎂鹽的腐蝕:MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→Mg(OH)2+CaSO4·2H2O酸類的腐蝕:Ca(OH)2+CO2+H2O→CaCO3

+2H2O2HR+Ca(OH)2→CaR2+H2O合理選擇水泥品種

礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥抗蝕性優(yōu)于硅酸鹽泥和普通硅酸鹽水泥(2)

提高水泥石的密實度(3)

加做覆蓋層(4)浸漬混凝土(特殊要求)樹脂單體→混凝土孔隙→單體聚合→填滿混凝土孔隙作業(yè):

某鋼筋混凝土四孔橋,使用若干年后,發(fā)現(xiàn)中間橋墩比兩邊橋墩低的現(xiàn)象,嚴重影響了橋梁的使用,經(jīng)調(diào)查分析,造成這一事故的原因不是中間地基下陷,也不是設(shè)計和施工誤差引起,由于本橋梁所有橋墩均采用套管沉孔灌注混凝土,套管接觸不嚴,造成混凝土與泥漿混合,上部混凝土施工時又未清除,使水泥混凝土內(nèi)孔隙多,含泥量高.試分析引起該現(xiàn)象的原因并說明防治措施.a．凝結(jié)硬化快，強度高，尤其早期強度高b．水化熱大c．耐腐蝕性差d．抗凍性好，干縮小e．耐熱性差f．抗碳化性能好（抗中性化）適宜_快硬、高強、抗?jié)B、耐磨混凝土、冬季施工不宜_大體積混凝土

不宜_海工混凝土

適宜_嚴寒地區(qū)

不宜_高溫環(huán)境

適宜_CO2濃度高的工業(yè)區(qū)3.5.4通用硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用共性：b.水化熱較低——適用于大體積混凝土c.抗軟水、硫酸鹽侵蝕能力強——適用于水工、海港工程d.抗凍性差、抗碳化能力差——不宜用于受凍部位，應(yīng)注意鋼筋防銹a.早期強度低，后期強度增長較大——宜蒸汽養(yǎng)護，不宜低溫施工★普通水泥因混合材摻量較少，其性能較為接近于硅酸鹽水泥3.5.4通用硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用摻混合材硅酸鹽水泥的特性及其應(yīng)用個性⑴礦渣水泥

⑵火山灰水泥

⑶粉煤灰水泥

⑷復合水泥泌水性、干縮性較大，養(yǎng)護不當易開裂。耐熱性較好——可用于耐熱混凝土干縮大易開裂——不宜用于干燥環(huán)境；抗?jié)B性好——適用于抗?jié)B混凝土。干縮性小，抗裂性好與所產(chǎn)混合材種類及摻量有關(guān)3.5.4通用硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用摻混合材硅酸鹽水泥的特性及其應(yīng)用常用水泥的選用_1常用水泥的選用_2常用水泥的選用_33.6特種水泥鋁酸鹽水泥①快硬高強②水化熱大、且集中在早期③耐高溫④抗硫酸鹽⑤抗凍性與不透水性均好⑥長期強度有下降趨勢①緊急搶修工程②冬季施工③抗硫酸鹽、凍融交替的工程④制作膨脹水泥⑤配置耐熱砂漿、混凝土_特性應(yīng)用a、膨脹原理

b、配制方法

c、施工要點①硅酸鹽水泥+高鋁水泥+石膏②