建筑水泥模課件

建筑水泥模課件第1頁/共173頁簡介水泥具有以下優(yōu)點，因此，在土木工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。第2頁/共173頁水泥按用途可分為通用水泥、專用水泥和特性水泥。通用水泥硅酸鹽水泥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)合水泥簡介專用水泥砌筑水泥油井水泥特性水泥快硬水泥膨脹水泥抗硫酸鹽水泥中熱水泥第3頁/共173頁水泥按化學(xué)成分可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和硫酸鹽水泥。硅酸鹽水泥一般工程鋁酸鹽水泥硫酸鹽水泥快硬、早強。主要用于緊急搶修工程、早強工程、冬季施工、抗蝕、抗凍等工程。早強、膨脹。適用于搶修工程、錨固和地下工程等。

簡介第4頁/共173頁我國常用水泥品種有：硅酸鹽水泥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)合水泥§6.1常用水泥第5頁/共173頁一般的命名規(guī)則是：

凡以硅酸鹽水泥熟料摻加一定數(shù)量以上的混合材和適量石膏磨制成的水泥，則在硅酸鹽水泥之前冠以所用混合材的名稱作為水泥品種的名稱?！?.1常用水泥第6頁/共173頁凡由硅酸鹽水泥熟料、0~5%的石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥（波特蘭水泥）。Ⅰ型硅酸鹽水泥：P?Ⅰ不摻加混合材料Ⅱ型硅酸鹽水泥：P?Ⅱ摻加≤5%水泥質(zhì)量的石 灰石或?；郀t礦渣混材料§6.1常用水泥第7頁/共173頁凡由硅酸鹽水泥熟料、6%~15%的混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥（簡稱普通水泥），代號P?O。 摻入活性混合材料時，不得超過15%，其中允許用不超過5%的窯灰或不超過10%的非活性混合材料代替。 摻入非活性混合材料時，不得超過10%?！?.1常用水泥第8頁/共173頁凡由硅酸鹽水泥熟料、?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為礦渣硅酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥），代號P?S。水泥中粒化高爐礦渣摻加量按質(zhì)量百分比計為20%~70%，允許用石灰石、窯灰、粉煤灰和火山灰質(zhì)混合材料中的一種材料代替礦渣，代替數(shù)量不得超過水泥質(zhì)量的8%，替代后水泥中?；郀t礦渣不得少于20%。§6.1常用水泥第9頁/共173頁凡由硅酸鹽水泥熟料、火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（簡稱火山灰水泥），代號P?P。水泥中火山灰質(zhì)混合材料的摻加量按質(zhì)量百分比計為20%~50%?！?.1常用水泥第10頁/共173頁凡由硅酸鹽水泥熟料、粉煤灰、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為粉煤灰硅酸鹽水泥（簡稱粉煤灰水泥），代號P?F。水泥中粉煤灰摻加量按質(zhì)量百分比計為20%~40%?！?.1常用水泥第11頁/共173頁凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡稱復(fù)合水泥），代號P?C。水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比應(yīng)大于15%，不超過50%，允許用不超過8%的窯灰代替部分混合材料；摻加礦渣時混合材料摻量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù)?！?.1常用水泥第12頁/共173頁

盡管水泥的品種很多，但是，工程中90%以上使用的是硅酸鹽水泥。所以，在學(xué)習(xí)這一章的內(nèi)容時，以硅酸鹽水泥的內(nèi)容為基礎(chǔ)，主要學(xué)習(xí)硅酸鹽水泥的組成、技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用等知識。在此基礎(chǔ)上，再學(xué)習(xí)其它摻混合材料的硅酸鹽水泥等內(nèi)容。§6.1常用水泥第13頁/共173頁水泥生產(chǎn)工藝

硅酸鹽水泥的熟料的基本組成是硅酸鈣，所以其原材料必須以適當(dāng)?shù)男问胶捅壤峁┾}和硅?！?.1常用水泥石灰石質(zhì)原料——石灰石、白堊等粘土質(zhì)原料——粘土、頁巖等校正原料（少量）——鐵粉、砂巖CaOSiO2、Al2O3、Fe2O3Fe2O3第14頁/共173頁如果所選用的石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原來按一定比例配合不能滿足化學(xué)組成要求時，則要摻加相應(yīng)的校正原料。校正原料有鐵質(zhì)校正原料和硅質(zhì)校正原料。鐵質(zhì)校正原料：鐵礦粉、黃鐵礦渣等，補充硅質(zhì)校正原料：砂巖、粉砂巖等，補充

水泥生產(chǎn)工藝CaOFe2O3第15頁/共173頁生產(chǎn)工藝流程(簡稱為“兩磨一燒”)水泥生產(chǎn)工藝熟料燒成是水泥生產(chǎn)的關(guān)鍵第16頁/共173頁圖3.2.1硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過程GrindingPⅡPⅠMixing

materialsLimestoneClayIron

ore

powderBleedingGrinding1450℃RawmaterialClinkerGypsum水泥生產(chǎn)工藝第17頁/共173頁第18頁/共173頁混合材料0-5%石膏熟料磨細硅酸鹽水泥P.ⅠP.Ⅱ第19頁/共173頁混合材料6%-15%石膏熟料磨細普通硅酸鹽水泥P.O第20頁/共173頁?；郀t礦渣石膏熟料磨細礦渣硅酸鹽水泥P.S第21頁/共173頁火山灰質(zhì)混合材料石膏熟料磨細火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P.P第22頁/共173頁粉煤灰石膏熟料磨細粉煤灰硅酸鹽水泥P.F第23頁/共173頁兩種或兩種以上混合材料石膏熟料磨細復(fù)合硅酸鹽水泥P.C第24頁/共173頁熟料的基本組成與特性水泥混合材石膏水泥的基本組成第25頁/共173頁熟料基本組成與特性硅酸三鈣3CaO?SiO2，簡寫為C3S,37%~60%硅酸二鈣2CaO?SiO2

，簡寫為C2S,15%~37%鋁酸三鈣3CaO?Al2O

,簡寫為C3A,7%~15%鐵鋁酸四鈣4CaO?Al2O3?Fe2O3, 簡寫為C4AF,10~18%第26頁/共173頁在以上的主要熟料礦物中，C3S與C2S的總含量在70%以上，C3A和C4AF的含量在25%左右，故稱為硅酸鹽水泥。除主要熟料礦物外，水泥中還含有少量游離氧化鈣、游離氧化鎂和堿，但其總含量一般不超過水泥量的10%。熟料基本組成與特性第27頁/共173頁注意

水泥中的其它成分：

原因：

煅燒水泥中反應(yīng)：危害：影響水泥體積安定性石灰石質(zhì)原料富含潛在危害非常嚴重第28頁/共173頁礦物種類硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣縮寫C3SC2SC3AC4AF含量（%）37-6015-377-1510-18水化速度快慢最快快水化熱多少最多較多強度高早低后高低低抗腐蝕性好好差極好收縮中較小大小熟料基本組成與特性第29頁/共173頁水泥熟料中單一礦物的水化速度水化度(％)時間(天)水泥熟料礦物組成的影響水泥熟料礦物的水化速度：

C3A＞C3A＋CaSO42H2O＞C3S~C4AF＞C2S水泥的C3A和C3S含量越高，凝結(jié)硬化速度越快；水泥的C3A和C3S含量越低，凝結(jié)硬化速度越慢；第30頁/共173頁生產(chǎn)水泥時加入的人工或天然礦物材料改善水泥性能調(diào)節(jié)水泥強度等級降低成本在生產(chǎn)水泥時，為了改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強度等級，降低成本，而加入的人工或天然的礦物材料?；旌喜牧系?1頁/共173頁按性能分非活性混合材料(填充性混合材料)活性混合材料(水硬性混合材料)

按性能分為兩類:活性混合材料(水硬性混合材料)非活性混合材料（填充性混合材料）混合材料第32頁/共173頁活性混合材料磨細后加水不水化但摻加石灰或石灰和石膏后發(fā)生二次水化反應(yīng)生成水硬性膠凝產(chǎn)物?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料、粉煤灰第33頁/共173頁非活性混合材料特點

磨成細粉與石灰加水拌和后，不能或很少生成具有膠凝性質(zhì)的水化產(chǎn)物，即與水泥成分不起化學(xué)作用或化學(xué)作用很小。常用品種

石英、粘土、慢冷礦渣作用

僅起提高水泥產(chǎn)量和降低水泥強度等級、 減少水化熱等作用。第34頁/共173頁石膏

作用：緩凝劑水泥熟料磨成細粉與水相遇會很快凝結(jié)，無法施工。加入適量的石膏會延緩凝結(jié)時間，同時還有利于提高水泥早期強度、降低干縮變形等性能。

石膏品種：主要采用天然石膏、工業(yè)副產(chǎn)石膏。第35頁/共173頁水化水化機理水化產(chǎn)物石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的原理凝結(jié)與硬化何為凝結(jié)、硬化？凝結(jié)硬化過程影響因素硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)與硬化第36頁/共173頁水化機理水化水泥顆粒與水接觸時，其表面的熟料礦物立即與水發(fā)生水解或水化作用，生成新的水化產(chǎn)物并放出一定熱量的過程。第37頁/共173頁水化機理硅酸三鈣水化生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體。該水化反應(yīng)速度快，形成早期強度并生成早期水化熱。

3CaO·SiO2+H2O

CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2水化硅酸鈣硅酸三鈣不溶于水，以膠體微粒析出，逐漸聚成凝膠體第38頁/共173頁

硅酸二鈣水化生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體。該水化反應(yīng)的速度慢，對齡期混凝土后期強度的發(fā)展起關(guān)鍵作用。水化熱釋放緩慢。水化機理

2CaO·SiO2+H2O

3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2水化硅酸鈣硅酸二鈣濃度很快達到飽和，呈六方晶體析出第39頁/共173頁鋁酸三鈣水化生成水化鋁酸鈣晶體。該水化反應(yīng)速度極快，并且釋放出大量的熱量。如果不控制鋁酸三鈣的反應(yīng)速度，將產(chǎn)生閃凝現(xiàn)象，水泥將無法正常使用。通常通過在水泥中摻有適量石膏，可以避免上述問題的發(fā)生。水化機理3CaO·Al2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O水化鋁酸三鈣（晶體）鋁酸三鈣第40頁/共173頁水化機理鐵鋁酸四鈣水化生成水化鋁酸鈣晶體和水化鐵酸鈣凝膠該水化反應(yīng)的速度和水化放熱量均屬中等。4CaO·Al2O3·Fe2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O水化鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣水化鐵酸-鈣（凝膠）立方晶體，在Ca(OH)2飽和溶液中，可以與其進一步反應(yīng)生成六方晶體的水化鋁酸四鈣，當(dāng)有石膏存在時，水化鋁酸鈣會與石膏反應(yīng)。第41頁/共173頁石膏與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成高硫型水化硫鋁酸鈣，針狀晶體，也稱鈣礬石（亦有水泥桿菌之稱），簡稱AFt。該晶體難溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保護膜，阻礙水分進入水泥內(nèi)部，使水化反應(yīng)延緩下來，從而避免了純水泥熟料水化產(chǎn)生閃凝現(xiàn)象。所以，石膏在水泥中起調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的作用。石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的原理

3CaO·Al2O3·6H2O+H2O+CaSO4·2H2O3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

鈣礬石第42頁/共173頁當(dāng)石膏消耗完后，部分鈣礬石會與C3A和C4AF作用，生產(chǎn)單硫型水化硫鋁酸鈣晶體，簡寫為AFm。為什么石膏用量不能過多？這個問題將通過水泥石腐蝕的學(xué)習(xí)得到答案。石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的原理第43頁/共173頁硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化水化反應(yīng)第44頁/共173頁水化硅酸鈣(70%)水化鐵酸鈣氫氧化鈣(20%)水化鋁酸鈣水化硫鋁酸鈣(7%)水化產(chǎn)物水泥熟料水化后的主要水化產(chǎn)物有：水化程度與水泥石組成凝膠晶體第45頁/共173頁第46頁/共173頁第47頁/共173頁第48頁/共173頁第49頁/共173頁第50頁/共173頁第51頁/共173頁何為凝結(jié)？ 水泥加水拌和形成具有一定流動性和可塑性的漿體，經(jīng)過自身的物理化學(xué)變化逐漸變稠失去可塑性的過程。何為硬化？ 失去可塑性的漿體隨著時間的增長產(chǎn)生明顯的強度，并逐漸發(fā)展成為堅硬的水泥石的過程。

凝結(jié)與硬化第52頁/共173頁凝結(jié)硬化過程初始反應(yīng)期初始的溶解和水化，約持續(xù)5-10分鐘。潛伏期流動性、可塑性好凝膠體膜層圍繞水泥顆粒成長，1h凝膠膜破裂、長大并連接，水泥顆粒進一步水化，6h。多孔的空間網(wǎng)絡(luò)—凝聚結(jié)構(gòu)，失去可塑性凝結(jié)期凝膠體填充毛細管，6h-若干年硬化石狀體密實空間網(wǎng)硬化期水泥的凝結(jié)與硬化過程由以下四個過程組成第53頁/共173頁第54頁/共173頁水泥硬化研究理論水化過程在不同的情況下會有不同的水化機理；不同的礦物在不同的階段，水化機理也會不完全相同。凝結(jié)與硬化第55頁/共173頁硬化后的水泥石是由膠體粒子、晶體粒子、凝膠孔、毛細孔及未水化的水泥顆粒所組成。其結(jié)構(gòu)如圖所示。硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化A－－未水化水泥顆粒B－－膠體粒子C－－晶體粒子D－－毛細孔（毛細孔水）E－－凝膠孔第56頁/共173頁細度凝結(jié)時間其他技術(shù)性質(zhì)強度與強度等級水化熱第57頁/共173頁硅酸鹽水泥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第58頁/共173頁硅酸鹽水泥的細度細度－－指水泥顆粒的粗細程度。缺點:水泥越細優(yōu)點：空氣中硬化收縮越大；易受潮而降低活性；粉磨能耗大，成本越高?？偙砻娣e越大，與水發(fā)生水化反應(yīng)的速度越快，水泥石的早期和后期強度越高。一般認為顆粒<40μm時才有較高活性，>100μm時活性就很小了第59頁/共173頁細度與水接觸的表面積凝結(jié)和硬化速度性質(zhì)D

>100μ小低低<40μ大高強度高過細很大很高成本高硅酸鹽水泥的細度第60頁/共173頁國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，水泥的細度可用篩析法和比表面積法檢驗。比表面積法：單位質(zhì)量的粉末所具有的總表面積，以㎡/㎏表示。篩析法:采用邊長為80μm的方孔篩對水泥試樣進行篩析試驗，用曬余百分率表示。硅酸鹽水泥的細度GB規(guī)定硅酸鹽水泥的比表面積應(yīng)大于300㎡/㎏

。同時規(guī)定凡細度不符合規(guī)定者為不合格品。硅酸鹽水泥采用其他五類水泥采用第61頁/共173頁——比表面積法硅酸鹽水泥的細度用比表面積表示按照國標(biāo)規(guī)定硅酸鹽水泥的比表面積>300m2/kg比表面積可采用比表面積儀測定，測量一定量空氣通過一定空隙率和厚度的水泥層時，所受阻力不同而引起流速的變化來測定水泥的比表面積

比表面積測定儀硅酸鹽水泥的細度第62頁/共173頁采用80μm篩對水泥試樣進行篩析試驗，用篩網(wǎng)上所得篩余量的質(zhì)量占試樣原始質(zhì)量的百分數(shù)來表示水泥樣品的細度。細度檢驗方法主要有負壓篩法、水篩法兩種，當(dāng)無條件時，也可以采用手工干篩法。當(dāng)檢驗方法測試結(jié)果發(fā)生爭議時，以負壓篩法為準(zhǔn)。篩析試驗方法第63頁/共173頁負壓篩法測水泥細度

1.篩析試驗前：調(diào)節(jié)負壓至

4000～6000Pa范圍內(nèi)。

2.稱取試樣25g，置于負壓篩，篩析2min。

3.篩畢，稱量篩余物ms。

4.結(jié)果計算(1)水泥試樣篩余百分數(shù)：篩余結(jié)果的修正:C——修正系數(shù)，0.80～1.20第64頁/共173頁硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間定義討論與分析GB規(guī)定試驗方法第65頁/共173頁定義水泥的凝結(jié)時間分初凝時間和終凝時間。水泥全部加入水中開始失去可塑性完全失去可塑性初凝終凝硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間第66頁/共173頁水泥的初凝和終凝時間對工程有重要意義。例如：混凝土的施工。討論與分析結(jié)論1：水泥的初凝時間不能過短，否則在施工前即已失去流動性和可塑性而無法施工。結(jié)論2：水泥的終凝時間不能過長，否則將延長施工進度和模板周轉(zhuǎn)期。硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間第67頁/共173頁結(jié)論1：水泥的初凝時間不能過短，否則在施工前即已失去流動性和可塑性而無法施工。初凝時間不得早于45min結(jié)論2：水泥的終凝時間不能過長，否則將延長施工進度和模板周轉(zhuǎn)期。終凝時間不得遲于6.5h。同時規(guī)定: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。GB規(guī)定硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間第68頁/共173頁a.定義：水泥加水拌和起至水泥漿失去可塑性所需的時間,稱為凝結(jié)時間。初凝狀態(tài)：水泥加水起至水泥漿剛剛失去可塑性所需的時間——初凝時間。終凝狀態(tài)：水泥加水起至水泥漿完全失去可塑性所需的時間——終凝時間。c.凝結(jié)時間的測定：b.兩種狀態(tài)（1）采用凝結(jié)時間測定儀（維卡儀）（2）采用水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿。硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間第69頁/共173頁影響水泥凝結(jié)時間的因素：熟料中C3A的含量高，石膏摻量不足，使水泥快凝；水泥的細度越細，水化作用越快，凝結(jié)越快；水灰比越小，凝結(jié)時的溫度越高，凝結(jié)越快；混合材料摻量大，水泥過粗等都會時水泥凝結(jié)緩慢硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間第70頁/共173頁水泥硬化后體積發(fā)生不均勻膨脹，導(dǎo)致水泥石開裂、翹曲等現(xiàn)象。否則，為良好。不良：良好：注意：安定性不良的水泥為廢品水泥，嚴禁在工程中使用。硅酸鹽水泥的體積安定性定義體積安定性——指水泥硬化后體積變化是否均勻的性質(zhì)。第71頁/共173頁討論與分析引起安定性不良的原因有哪些

熟料中含有過多的游離MgO;

熟料中含有過多的游離CaO;

石膏摻量過多。GB規(guī)定

用沸煮法檢驗必須合格；

熟料中MgO含量≯5%；

熟料中SO3含量≯3.5%；硅酸鹽水泥的體積安定性Q：加入石膏的作用？第72頁/共173頁水泥中的游離氧化鈣或游離氧化鎂都是過燒的它們的水速度慢，在水泥硬化后才開始水化，使已經(jīng)硬化的水泥石膨脹開裂。當(dāng)石膏摻量過多時，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，引起水泥石開裂。此時，水化硫鋁酸鈣被稱為水泥桿菌。體積安定性不良的原因第73頁/共173頁煮沸法——加速實驗法測量體積安定性的兩種方法：餅法

觀察水泥凈試餅在沸煮后的外形變化雷氏夾法

測量水泥石餅沸煮后的膨脹值

體積安定性的測定——f-CaO第74頁/共173頁試驗方法

請觀看安定性（試餅法）試驗沸煮法試餅法雷氏夾法硅酸鹽水泥的體積安定性——發(fā)生爭議以雷氏法為主第75頁/共173頁

煮沸法測定儀體積安定性不良體積安定性的測定雷氏夾法體積安定性測定儀雷氏夾第76頁/共173頁硅酸鹽水泥的體積安定性第77頁/共173頁雷氏夾法測體積安定性第78頁/共173頁雷氏夾法測體積安定性（1）雷氏夾試件的成型 標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥凈漿。（2）測量A

取下試件，測量雷氏夾指針尖端間的距離A。（3）沸煮（4）測量C

沸煮后，冷卻，取出試件測量雷氏夾指針尖端的距離C。（5）結(jié)果判定 當(dāng)兩個試件煮后增加距離C-A平均值≯5.0mm時，安定性合格； 當(dāng)兩個試件C-A值相差超過4.0mm時，應(yīng)重做一次試驗。再如此，則認為該水泥安定性不合格。雷氏夾第79頁/共173頁

沸煮法起加速氧化鈣熟化的作用，所以只能檢查游離氧化鈣所起的水泥體積安定性不良。由于游離氧化鎂在壓蒸下才加速熟化，石膏的危害則需長期在常溫水中才能發(fā)現(xiàn)，兩者均不便于快速檢驗。所以國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥熟料中f-MgO≯5.0%，水泥中SO3≯3.5%，以控制水泥的體積安定性。硅酸鹽水泥的體積安定性第80頁/共173頁GB規(guī)定硅酸鹽水泥的強度等級試驗方法第81頁/共173頁GB規(guī)定強度是水泥力學(xué)性質(zhì)的一項重要指標(biāo)，是確定其強度等級的依據(jù)。硅酸鹽水泥各等級、各齡期的強度值(GB175—1999)品種強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d硅酸鹽水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0硅酸鹽水泥的強度等級帶R表示早期強度高第82頁/共173頁a.檢驗方法（ISO法） 水泥:標(biāo)準(zhǔn)砂:水=1:3:0.5，制成40mm×40mm×160mm棱柱體試，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護3d、28d，分別測定抗折強度、抗壓強度。

b.強度等級fce,k (1)以水泥28d抗壓強度確定

(2)為強度范圍的下限

(3)水泥實際強度fce=γc·fce,k γc——水泥富裕系數(shù)，1.0～1.5c.分類：普通型、早強型硅酸鹽水泥的強度等級第83頁/共173頁強度等級根據(jù)3天和28天抗壓強度3天和28天抗折強度

硅酸鹽水泥可分為6個等級： 42.5，42.5R,52.5，52.5R,62.5,62.5R各齡期的強度不低于GB175-99表中的規(guī)定。按早期強度不同分為兩種類型，早強型(用R表示)和普通型。第84頁/共173頁C:S:W=1:3:0.5標(biāo)準(zhǔn)試件40×40×160抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護抗折強度test

C:S:W=1:3:0.5的比例混合，制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件（40×40×160mm），在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護，測試抗壓強度和抗折強度。強度試驗第85頁/共173頁強度試驗第86頁/共173頁強度測定儀抗壓強度強度試驗抗折強度第87頁/共173頁硅酸鹽水泥的水化熱對工程的影響

高水化熱的水泥在大體積混凝土工程中是非常不利的，在大體積混凝土中應(yīng)選擇低熱水泥。在混凝土冬期施工時，水化熱有利于水泥的凝結(jié)、硬化和防止混凝土受凍。定義水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)所放出的熱量稱為水化熱。第88頁/共173頁

大部分的水化熱在水化反應(yīng)的初期釋放出來，它的數(shù)量決定于水泥的化學(xué)成分和細度、礦物摻合料以及酸的侵蝕。

C3S，C3A越高，顆粒越細，水化熱越大，對冬季施工有利，但對大體積混凝土工程有害。硅酸鹽水泥的水化熱第89頁/共173頁礦物種類硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣縮寫C3SC2SC3AC4AF含量（%）37-6015-377-1510-18水化速度快慢最快快水化熱多少最多較多強度高早低后高低低抗腐蝕性好好差極好收縮中較小大小熟料基本組成與特性第90頁/共173頁其他性質(zhì)密度

3.0-3.15g/cm3,通常3.1g/cm3堆積密度

1000-1600kg/m3堿含量以Na2O+0.658K2O計算值表示，以防止堿-骨料反應(yīng)的發(fā)生。低堿水泥含堿量≯0.6%，或由供需雙方商定。不溶物 來自熟料中未參與礦物形成反應(yīng)的粘土和結(jié)晶SiO2，是煅燒不均勻，化學(xué)反應(yīng)不完全的標(biāo)志。第91頁/共173頁其他性質(zhì)燒失量燒失量是指坯料在燒成過程中所排出的結(jié)晶水，碳酸鹽分解出的CO2，硫酸鹽分解出的SO2，以及有機雜質(zhì)被排除后物量的損失。燒失量是用來限制石膏和混合材中雜質(zhì)的，以保證水泥質(zhì)量。所以，一般建筑用水泥的常規(guī)試驗都有做這項的。一定程度上反映了熟料燒成的質(zhì)量，同時反映了混合材料摻量是否適當(dāng)以及水泥風(fēng)化的情況。第92頁/共173頁硅酸鹽水泥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第93頁/共173頁GB175-1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》規(guī)定：凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中任一項不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時，均為廢品。凡細度、終凝時間中任一項不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或混合材料摻加量超過最大限量和強度低于商品強度等級指標(biāo)時為不合格品。水泥包裝標(biāo)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。廢品水泥和不合格水泥第94頁/共173頁水泥石的腐蝕和防止簡介腐蝕類型腐蝕原因防止措施第95頁/共173頁簡介

水泥石硬化后，在正常的使用條件下，即在潮濕環(huán)境中或水中，仍可以逐漸硬化并不斷增長期強度。

水泥石的腐蝕

在一些腐蝕性介質(zhì)中，水泥石的結(jié)構(gòu)會遭到破壞，強度和耐久性降低，甚至完全破壞的現(xiàn)象。腐蝕類型

軟水侵蝕，硫酸鹽腐蝕，鎂鹽腐蝕，碳酸及一般酸的腐蝕，強堿的腐蝕第96頁/共173頁特點介質(zhì)—軟水（含HCO3?

少的水，如雨水、雪水和蒸餾水）；氫氧化鈣溶解于水中引起的腐蝕。

過程當(dāng)水泥石與軟水接觸時，最先溶出的成分是氫氧化鈣。當(dāng)水泥使處于流水或是有壓力的水中時，氫氧化鈣不斷溶解流失，水泥石的密實度下降，強度和耐久性也降低；而且，由于氫氧化鈣濃度的下降，還引起了水泥石中的其它水化產(chǎn)物的分解。軟水侵蝕

——淡水侵蝕，溶出性侵蝕第97頁/共173頁在硬水中會發(fā)生如下反應(yīng)

生成的氫氧化鈣幾乎不溶于水，堆積在水泥石的空隙中，形成密實的保護層。預(yù)防措施

將與軟水接觸的混凝土，事先在空氣中碳化－人工碳化。Ca(OH)2+Ca(HCO3)2CaCO3+H2O軟水侵蝕第98頁/共173頁人工碳化將與軟水接觸的混凝土，事先在空氣中碳化Ca(OH)2+Ca(HCO3)2

CaCO3+H2O硬水中，生成的碳酸鈣幾乎不溶于水，堆積在水泥石的空隙中，形成密實的保護層軟水侵蝕第99頁/共173頁硫酸鹽腐蝕特點以硫酸鹽為介質(zhì)的海水、地下水等硫酸鹽與水泥石中的成分反應(yīng)生成膨脹性晶體，使水泥石破壞腐蝕過程舉例：鈣礬石結(jié)晶膨脹，“水泥桿菌”第100頁/共173頁

MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2MgSO4+Ca(OH)2+H2O=Mg(OH)2+CaSO4·2H2O

結(jié)晶膨脹易溶于水鎂鹽腐蝕

特點 以鎂鹽為介質(zhì)的海水、地下水等 鎂鹽與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水或松軟無膠凝作用的產(chǎn)物，破壞水泥石腐蝕過程舉例：第101頁/共173頁鹽類腐蝕硫酸鹽的腐蝕腐蝕機理：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，其體積增加2.22倍，引起水泥石的破壞。當(dāng)硫酸鈣濃度高時，他們可直接結(jié)晶，造成膨脹壓力，引起破壞。鎂鹽的腐蝕

腐蝕機理：主要是硫酸鎂和氯化鎂，他們與氫氧化鈣反應(yīng)，生成氫氧化鎂和硫酸鈣或氯化鈣，造成雙重腐蝕作用。

鈣礬石水泥石受硫酸鹽侵蝕后，內(nèi)部形成膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物水泥石受硫酸鹽侵蝕后，因膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物引起的開裂第102頁/共173頁碳酸腐蝕

Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2OCaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2

易溶于水特點工業(yè)污水、地下水中常溶解有較多的CO2含碳酸的水與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水的產(chǎn)物，破壞水泥石腐蝕過程舉例：第103頁/共173頁一般酸的腐蝕易溶于水

結(jié)晶膨脹OHCaSOOHCaSOHOHCaClOHCaHCl242422222)(2)(2?++?+特點以酸性介質(zhì)為主的工業(yè)環(huán)境等酸與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水、結(jié)晶膨脹的產(chǎn)物，破壞水泥石腐蝕過程舉例：第104頁/共173頁酸類腐蝕

腐蝕機理：水泥石中的水化物都是堿性化合物，與碳酸、鹽酸、硫酸、醋酸、蟻酸等酸反應(yīng)生成可溶性鹽。另一方面，氫氧化鈣濃度的降低，會導(dǎo)致水泥石中其它水化物的分解，使腐蝕作用加劇。破壞形式：溶失性破壞，組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生很大改變。

水泥石受酸腐蝕后，表面溶失、脫落第105頁/共173頁強堿的腐蝕

易溶于水干燥空氣

結(jié)晶膨脹特點堿與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水、結(jié)晶膨脹的產(chǎn)物，破壞水泥石?；瘜W(xué)侵蝕反應(yīng)+結(jié)晶侵蝕第106頁/共173頁腐蝕原因內(nèi)因水泥石中存在著易受腐蝕的氫氧化鈣和水化鋁酸鈣；水泥石本身不密實，使侵蝕性介質(zhì)易于進入其內(nèi)部；腐蝕與介質(zhì)相互作用；外因腐蝕介質(zhì)、溫度、濕度、介質(zhì)濃度第107頁/共173頁防止措施根據(jù)環(huán)境特點，合理選擇水泥品種提高水泥石的密實度，減少侵蝕介質(zhì)的滲透在混凝土表面覆蓋保護層，對有特殊要求的混凝土工程，還可以采用浸漬混凝土第108頁/共173頁硅酸鹽水泥的特點和應(yīng)用強度高適用于高強混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土工程硬化快適用于要求凝結(jié)快、早強高的工程，冬季施工，預(yù)制、現(xiàn)澆等工程抗凍性好適用于冬季施工及嚴寒地區(qū)遭受反復(fù)凍融的工程

耐蝕性差不適用與淡水及海水等腐蝕性介質(zhì)接觸的工程

第109頁/共173頁耐熱性差不適用于有耐熱要求的混凝土工程水化熱大不適用于大體積混凝土工 程，但有利于低溫季節(jié)畜熱法施工耐磨性好適用于公路、地面工程抗碳化性好對鋼筋的保護作用強，適合CO2

濃度高的環(huán)境

硅酸鹽水泥的特點和應(yīng)用第110頁/共173頁混合材料普通硅酸鹽水泥(P.O)礦渣硅酸鹽水泥(P.S)火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥(P.P)粉煤灰硅酸鹽水泥(P.F)復(fù)合硅酸鹽水泥(P.C)§6-2摻混合材料的硅酸鹽水泥第111頁/共173頁摻混合材水泥的代號水泥品種組成特點代號普通水泥6％～15％的混合材P·O礦渣水泥20～70％礦渣P·S火山灰水泥20～50％火山灰P·P粉煤灰水泥20～40％粉煤灰P·F復(fù)合水泥15～50％兩種混合材P·C石灰石水泥11％～25％的石灰石P·L第112頁/共173頁混合材料生產(chǎn)水泥時加入的人工或天然礦物材料改善水泥性能調(diào)節(jié)水泥強度等級降低成本在生產(chǎn)水泥時，為了改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強度等級，降低成本，而加入的人工或天然的礦物材料。第113頁/共173頁按性能分非活性混合材料(填充性混合材料)活性混合材料(水硬性混合材料)按性能分為兩類:活性混合材料(水硬性混合材料)非活性混合材料（填充性混合材料）混合材料第114頁/共173頁混合材料第115頁/共173頁活性混合材料磨細后加水不水化但摻加石灰后發(fā)生二次水化反應(yīng)生成水硬性膠凝產(chǎn)物第116頁/共173頁水化反應(yīng)硅酸鹽水泥中加入活性混合材料硅酸鹽水泥水化一次水化二次水化雖然活性混合材料不是水泥的組成材料.但水泥中用一定比例的活性混合材料代替可以改變各種水泥的性能活性混合材料二次水化反應(yīng)的特性

溫度敏感性

常溫反應(yīng)速度慢

高溫反應(yīng)速度快

消耗Ca(OH)2

改善孔隙構(gòu)造第117頁/共173頁摻活性混合材料的作用提高產(chǎn)量降低成本改善水泥的性能

調(diào)整強度等級降低水化熱減少堿骨料反應(yīng)的發(fā)生擴大應(yīng)用范圍充分利用工業(yè)廢渣保護環(huán)境第118頁/共173頁常用活性混合材料?；郀t礦渣火山灰質(zhì)混合材料粉煤灰第119頁/共173頁活性混合材料

——系指具有火山灰性或潛在水硬性的混合料。煉鋼廠冶煉生鐵時的副產(chǎn)品。主要成分：CaO、Al2O3、SiO2。具有較高的化學(xué)潛能，但穩(wěn)定性差。粒化高爐礦渣山灰質(zhì)混合材料粉煤灰火力發(fā)電廠煤粉燃料排出的細顆粒廢渣。主要成分：較多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有較高的活性。天然的、人工的主要成分：Al2O3、SiO2。本身不硬化，+石灰+水起膠凝作用。第120頁/共173頁非活性混合材料特點磨成細粉與石灰加水拌和后，不能或很少生成具有膠凝性質(zhì)的水化產(chǎn)物常用品種

石英、粘土、慢冷礦渣第121頁/共173頁活性混合材水泥的共性密度較小2.70～3.10。早期強度較低，后期強度增長率高。對養(yǎng)護溫濕度敏感，適合蒸汽養(yǎng)護。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。第122頁/共173頁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。火山灰水泥：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。第123頁/共173頁普通水泥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第124頁/共173頁礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰質(zhì)水泥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第125頁/共173頁五大品種硅酸鹽水泥的特性及應(yīng)用第126頁/共173頁普通硅酸鹽水泥技術(shù)性質(zhì)強度要求應(yīng)用第127頁/共173頁普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥是一種水硬性膠凝材料摻加少量混合材料和適量的石膏混合材料的摻量為6%~15%熟料混合材料石膏磨細水硬性膠凝材料P.O第128頁/共173頁技術(shù)性質(zhì)特點與硅酸鹽水泥相近因為混合材料的摻量少，其礦物組成仍在硅酸鹽水泥的范圍之內(nèi)不同點細度采用篩余量表示測量通過0.08mm的方孔篩的篩余量≯10%強度等級強度應(yīng)符合表3.3.1的要求共有六個強度等級:32.5,32.5R,42.5R,42.5,52.5,52.5R最終凝結(jié)時間不超過10h第129頁/共173頁普通硅酸鹽水泥的應(yīng)用是通用的水泥主要品種，廣泛應(yīng)用于各種混凝土和鋼筋混凝土工程。應(yīng)用范圍與硅酸鹽水泥相同。 在應(yīng)用范圍方面，普通水泥與硅酸鹽水泥基本相同，甚至在一些不能用硅酸鹽水泥的地方也可采用普通水泥，使得普通水泥成為建筑待業(yè)應(yīng)用面最廣、使用量最大的水泥品種。第130頁/共173頁凡有硅酸鹽水泥熟料、?；郀t礦渣和適量石膏共同磨細制成的水硬性膠凝材料稱為礦渣水泥。

?；V渣摻量為20～70%。水硬性膠凝材料熟料粒化高爐礦渣石膏磨細P.S礦渣硅酸鹽水泥第131頁/共173頁技術(shù)性質(zhì)技術(shù)性質(zhì):分為6個強度等級:32.5,32.5R,42.5,42.5R,52.5,52.5R（表3.3.2）其它技術(shù)性質(zhì)與普通水泥相同強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度（MPa）3天28天3天28天32.532.5R42.542.5R52.552.5R10.015.015.019.021.023.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.04.55.55.56.56.57.07.0

P.S、P.P、P.F的強度要求第132頁/共173頁P.S的特點與應(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早期強度低，后期強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，因而強度低后期二次水化速度增長，生成產(chǎn)物數(shù)量增加，強度也隨之提高。礦渣水泥適用于中期養(yǎng)護的預(yù)制構(gòu)件以及承重遲緩的工程,不適用于早強要求高的工程。

與硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥相比第133頁/共173頁P.S的特點與應(yīng)用②抗蝕性強，抗碳化能力差。因為氫氧化鈣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)護第134頁/共173頁⑤抗凍性差：早期強度低，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，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。說明：⑥⑦為P.S特性，其它為PS、PP、PF水泥共性

P.S的特點與應(yīng)用第135頁/共173頁凡有硅酸鹽水泥熟料、火山灰質(zhì)混合材料和適量石膏其同磨細制成的水硬性膠凝材料。其中混合材料的摻量為20～50%?；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P.P第136頁/共173頁特點與應(yīng)用早期強度低，后期強度高耐腐蝕性強，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comparingtoP.S第137頁/共173頁與P.S的不同點特點與應(yīng)用①在潮濕環(huán)境或水中養(yǎng)護時抗?jié)B性好。 因為細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②在干燥環(huán)境中使用易裂紋、起粉。因為上述水化反應(yīng)在干燥的環(huán)境中不能進行，強度不發(fā)展；且以生成的水化硅酸鈣凝膠也會使水收縮，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。

comparingtoP.S第138頁/共173頁凡有硅酸鹽水泥熟料、粉煤灰和適量石膏共同磨細制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰水泥。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P.F第139頁/共173頁特點與應(yīng)用早期強度低，后期強度高耐腐蝕性強，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comparingtoP.S第140頁/共173頁與P.S的不同點特點與應(yīng)用①早強低，因為粉煤灰球形玻璃體表面密實，1～3個月后表面活性物質(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，吸水量少。③泌水性大（快）易產(chǎn)生失水裂紋，抗?jié)B性差。comparingtoP.S第141頁/共173頁強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0礦渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的強度要求(GB1344—99)

第142頁/共173頁一次水化反應(yīng)

三種水泥的水化特點

二次水化反應(yīng)

首先是水泥熟料水化，生成較多的水化硅酸鈣、氫氧化鈣等水化產(chǎn)物第143頁/共173頁三種水泥的共同性質(zhì)凝結(jié)硬化慢，早期強度低，后期強度發(fā)展較快抗軟水、抗腐蝕能力強水化熱低、放熱速度慢抗碳化能力差抗凍性差、耐磨性差濕熱敏感性強，適合蒸汽養(yǎng)護第144頁/共173頁三種水泥各自的特性礦渣水泥耐熱性強、干縮性較大、保水性差火山灰水泥保水性發(fā)、抗?jié)B性好、硬化干縮性顯著粉煤灰水泥干縮性小、抗裂性好第145頁/共173頁復(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。性質(zhì)

32.5～52.5R6個強度等級。其它性質(zhì)與P.O相同。強度要求下表（GB12958-1999）第146頁/共173頁復(fù)合水泥的強度要求強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0第147頁/共173頁

復(fù)合硅酸鹽水泥特性取決于所摻混合材料的種類、摻量及相對比例。其使用應(yīng)參照其他摻混合材料水泥的適用范圍按工程實踐經(jīng)驗選用。復(fù)合硅酸鹽水泥第148頁/共173頁鋁酸鹽水泥