水泥-常用水泥（通用硅酸鹽水泥）（建筑材料課件）

常用水泥（通用硅酸鹽水泥）3.1常用水泥（通用硅酸鹽水泥）概述常用水泥的生產(chǎn)常用水泥的特性常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化常用水泥的選用常用水泥的技術(shù)要求影響常用水泥性能的因素概述1.按《水泥的命名、定義和術(shù)語(yǔ)》（GB/T4131-1997）：水泥是指加水拌合成塑性漿體，能膠結(jié)砂石等適當(dāng)材料并能在空氣和水中硬化的粉狀水硬性膠凝材料。2.水泥是各種混凝土的最基本的組成材料，廣泛用于建筑、道路、水利和國(guó)防工程中，素有“建筑業(yè)的糧食”之稱。

概述3.水泥發(fā)明于1824年。由于它具有與英國(guó)波特蘭城建筑巖石相似的顏色，故稱之為波特蘭水泥（我國(guó)稱為硅酸鹽水泥），首先取得這項(xiàng)專利技術(shù)權(quán)的是英國(guó)的J·Aspdin。4.水泥的品種：按礦物組成分：硅酸鹽、鋁酸鹽、硫鋁酸鹽等系列水泥；按用途及性能可以分為通用水泥、專用水泥及特種水泥；目前，水泥品種已達(dá)到100多種。常用水泥的生產(chǎn)一1.生產(chǎn)工藝：兩磨一燒按比例混合、磨細(xì)石灰石粘土鐵礦粉生料

石膏熟料混合材料磨細(xì)水泥硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝流程圖常用水泥的生產(chǎn)一（1）原材料的破碎與粉磨石灰質(zhì)原料：提供CaO；粘土質(zhì)原料：提供SiO2、Al2O3和Fe2O3；校正原料：鐵質(zhì)校正原料、硅質(zhì)校正原料、鋁質(zhì)校正材料。（2）硅酸鹽水泥熟料的燒成硅酸鹽水泥熟料主要包括下列四種礦物：硅酸三鈣（3CaO·SiO2，簡(jiǎn)寫(xiě)為C3S），含量37%～60%；硅酸二鈣（2CaO·SiO2，簡(jiǎn)寫(xiě)為C2S），含量15%～37%；鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3，簡(jiǎn)寫(xiě)為C3A），含量7%～15%；鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3，簡(jiǎn)寫(xiě)為C4AF），含量10%～18%。煅燒窯：立窯、回轉(zhuǎn)窯。建筑石膏生產(chǎn)簡(jiǎn)介一（3）水泥成品的磨制磨制水泥成品的原材料包括：硅酸鹽水泥熟料、石膏和混合材料。名稱代號(hào)組分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％）熟料石膏混合材料粒化高爐礦渣火山灰質(zhì)混合材料粉煤灰石灰石硅酸鹽水泥,PortlandcementP·Ⅰ100－－－－≥95≤5－－－P·Ⅱ≥95－－－≤5普通硅酸鹽水泥,ordinaryportlandcementP·O≥80且＜95＞5且≤20－礦渣硅酸鹽水泥,Portlandblastfurnace-slagcementP·S·A≥50且＜80＞20且≤50－－－P·S·B≥30且＜50＞50且≤70－－－火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥,PortlandpozzolanacementP·P≥60且＜80－＞20且≤40－－粉煤灰硅酸鹽水泥,Portlandfly-ashcement

P·F≥60且＜80－－＞20且≤40－復(fù)合硅酸鹽水泥,compositePortlandcementP·C≥50且＜80＞20且≤50常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二1.硅酸鹽水泥熟料礦物的水化反應(yīng)

水化硅酸鈣C-S-H凝膠氫氧化鈣

水化鐵酸鈣

水化鋁酸鈣常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二2.硅酸鹽水泥熟料礦物水化、凝結(jié)硬化特性性能指標(biāo)熟料礦物C3SC2SC3AC4AF水化凝結(jié)硬化速度快慢最快快28d水化熱多少最多中強(qiáng)度早期高低低低后期高高低低常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二3.硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)與硬化表面水化，形成水化物膜層，水泥漿具有可塑性和流動(dòng)性。

膜層長(zhǎng)厚，并伴隨破裂、擴(kuò)展至連接，漿體形成絮凝結(jié)構(gòu)。初凝：開(kāi)始失去流動(dòng)性，終凝：完全失去可塑性，并開(kāi)始產(chǎn)生結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。硬化：水泥漿體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢◤?qiáng)度的水泥石固體。常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二（1）分散在水中未水化的水泥顆粒（2）在水泥顆粒表面形成水化物膜層（3）膜層長(zhǎng)大并相互連接（凝結(jié)）（4）水化物進(jìn)一步發(fā)展，填充毛細(xì)孔（硬化）水泥凝結(jié)硬化過(guò)程示意圖1233456水泥顆粒；水分；凝膠；晶體；水泥顆粒未水化內(nèi)核；毛細(xì)孔123456常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二4.石膏在水泥中的作用?？刂艭3A的水化凝結(jié)硬化速度，調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間。摻量3％左右。反應(yīng)迅速，產(chǎn)生急凝，或閃凝。高硫形水化硫鋁酸鈣又稱鈣礬石（俗稱水泥桿菌，針狀），不溶于水，阻止C3A水化，延緩水泥凝結(jié)。單硫形水化硫鋁酸鈣溶于水，水化繼續(xù)

石膏耗完：C3A與鈣礬石反應(yīng)

常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二鈣礬石顯微形貌常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二（1）水泥混合材料在生產(chǎn)水泥時(shí)，為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)，而加到水泥中去的人工的和天然的礦物材料。5.混合材料在水泥中的作用?；旌喜牧戏诸惢瘜W(xué)活性舉例在水泥中作用非活性混合材料與水泥成分不起化學(xué)作用或化學(xué)作用很小石英砂、石灰石、慢冷礦渣、各種廢渣填充、提高水泥產(chǎn)量、降低水泥強(qiáng)度等級(jí)、減少水化熱活性混合材料常溫下，細(xì)粉與石灰（或石灰和石膏）加水拌合能生成具有膠凝性的水化產(chǎn)物，在空氣和水中硬化。?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料、粉煤灰上述＋活性效應(yīng)常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二?；郀t礦渣煉鐵高爐的熔融礦渣：經(jīng)急速冷卻而成的松軟顆粒；直徑一般為0.5～5mm，需磨細(xì)使用；急冷一般用水淬方法進(jìn)行，故又稱水淬高爐礦渣；成粒在于阻止結(jié)晶，形成玻璃體，具有較高的潛在活性；活性成分，一般認(rèn)為是活性氧化鋁和活性氧化硅，在常溫下可與氫氧化鈣起作用而產(chǎn)生強(qiáng)度?；鹕交屹|(zhì)混合材料火山灰質(zhì)混合材料：泛指火山灰一類的物質(zhì)?；鹕交遥夯鹕絿姲l(fā)的熔巖急冷形成。含有玻璃體，成分主要是活性氧化硅和活性氧化鋁，使火山灰具有活性。常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二粉煤灰火力發(fā)電廠煤粉燃燒的煙氣中收集的灰渣，又稱飛灰。顆粒直徑0.001～0.05mm，玻璃態(tài)的實(shí)心或空心球狀。活性來(lái)自玻璃體，成分主要是活性氧化硅和活性氧化鋁。常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二（2）活性混合材料的作用自身與水調(diào)和后，不會(huì)硬化或硬化極為緩慢，強(qiáng)度很低。在氫氧化鈣溶液中，會(huì)發(fā)生顯著的水化。若存在石膏，則石膏與鋁酸鈣反應(yīng)生成硫鋁酸鈣而具有一定的強(qiáng)度。

常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二（3）礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥的水化反應(yīng)分兩步進(jìn)行水泥熟料顆粒水化；礦渣（火山灰或粉煤灰）受熟料水化時(shí)析出的Ca(OH)2和外摻石膏的激發(fā)，生成新的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣。水泥熟料礦物水化后的產(chǎn)物又與活性氧化物進(jìn)行反應(yīng)，生成新的水化物。二次（水化）反應(yīng)常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二（4）激發(fā)劑Ca(OH)2和石膏起著激發(fā)水化（使活性混合材料的潛在活性得以發(fā)揮），促進(jìn)凝結(jié)硬化的作用，故稱為激發(fā)劑。常用的激發(fā)劑有堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑兩類。硫酸鹽激發(fā)劑的激發(fā)作用必須在有堿性激發(fā)劑的條件下，才能充分發(fā)揮。堿性激發(fā)劑：石灰，硅酸鹽水泥熟料。硫酸鹽激發(fā)劑：二水石膏、半水石膏和各種化學(xué)石膏。常用水泥的水化、凝結(jié)、硬化二6.硬化水泥石中的組成水化產(chǎn)物。忽略一些次要和少量的成分，水泥水化的最終產(chǎn)物是：水化硅酸鈣（C-S-H凝膠，約70%）、水化鐵酸鈣凝膠，氫氧化鈣（約20%）、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣晶體；未水化的水泥顆粒、水（自由水和吸附水）和孔隙（毛細(xì)孔和凝膠孔）。常用水泥的特性三品種硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥復(fù)合水泥主要特性凝結(jié)硬化快凝結(jié)硬化較快凝結(jié)硬化慢凝結(jié)硬化慢凝結(jié)硬化慢與所摻兩種或兩種以上混合材料的種類、摻量有關(guān)，其特性基本上與礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的特性相似早期強(qiáng)度高早期強(qiáng)度較高早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快水化熱大水化熱較大水化熱較低水化熱較低水化熱較低抗凍性好抗凍性較好抗凍性差抗凍性差抗凍性差干縮性小干縮性較小干縮性大干縮性大干縮性較小，抗裂性較好耐蝕性差耐蝕性較差耐蝕性較好耐蝕性較好耐蝕性較好耐熱性差耐熱性較差耐熱性好耐熱性較好耐熱性較好抗碳化能力差抗碳化能力差抗碳化能力差——泌水性大—————抗?jié)B性較好—————和易性較好常用水泥的特性三水泥石的腐蝕（1）軟水的腐蝕（溶出性腐蝕）軟水：雨水、雪水、蒸餾水及含重碳酸鹽甚少的河水與湖水。水泥石中各水化物能穩(wěn)定存在的極限石灰濃度：Ca(OH)2：1.3gCaO/L；水化硅酸三鈣：1.2gCaO/L；水化鐵鋁酸四鈣：1.06gCaO/L；水化硫鋁酸鈣：0.045gCaO/L。如果水泥石長(zhǎng)期處于流水或壓力流水作用下，Ca(OH)2

將不斷流失而使水泥石破壞。硬水中不腐蝕：

常用水泥的特性三（2）鹽類腐蝕硫酸鹽腐蝕鈣礬石體積增加1.5倍以上，膨脹破壞硫酸鹽濃度較高：結(jié)晶破壞

水化鋁酸鈣鎂鹽腐蝕

硫酸鎂對(duì)水泥石有鎂鹽和硫酸鹽雙重腐蝕的作用。常用水泥的特性三Na2SO4在混凝土孔隙中的結(jié)晶常用水泥的特性三（3）酸類腐蝕碳酸腐蝕“碳化”一般酸腐蝕因?yàn)樗嗟乃a(chǎn)物呈堿性。

（4）強(qiáng)堿腐蝕

影響常用水泥性能的因素四組成成分；細(xì)度；養(yǎng)護(hù)條件（溫度、濕度和時(shí)間）；齡期；拌合用水量；貯存條件。養(yǎng)護(hù)對(duì)水泥強(qiáng)度發(fā)展的影響常用水泥的選用五混凝土工程特點(diǎn)及所處環(huán)境條件優(yōu)先選用可以選用不宜選用普通混凝土1在一般氣候環(huán)境中的混凝土普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復(fù)合水泥2在干燥環(huán)境中的混凝土普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥3在高濕度環(huán)境中或長(zhǎng)期處于水中的混凝土礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復(fù)合水泥普通水泥4厚大體積的混凝土礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復(fù)合水泥普通水泥硅酸鹽水泥有特殊要求的混凝土1要求快硬、高強(qiáng)（>C40）的混凝土硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復(fù)合水泥2嚴(yán)寒地區(qū)的露天混凝土、寒冷地區(qū)處于水位升降范圍內(nèi)的混凝土普通水泥礦渣水泥（強(qiáng)度等級(jí)>32.5）火山灰水泥粉煤灰水泥3嚴(yán)寒地區(qū)處于水位升降范圍內(nèi)的混凝土普通水泥（強(qiáng)度等級(jí)>42.5）礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復(fù)合水泥4有抗?jié)B要求的混凝土普通水泥火山灰水泥礦渣水泥5有耐磨性要求的混凝土硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥（強(qiáng)度等級(jí)>32.5）火山灰水泥粉煤灰水泥6受侵蝕性介質(zhì)作用的混凝土礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復(fù)合水泥硅酸鹽水泥普通水泥常用水泥的技術(shù)要求六1.細(xì)度水泥顆粒不能太粗，也不宜太細(xì)。測(cè)定水泥的細(xì)度可以用篩析法和比表面積法。

篩析法：用80μm方孔篩的篩余百分?jǐn)?shù)表示。比表面積法：測(cè)單位質(zhì)量粉末的總表面積，以m2/kg表示。2.凝結(jié)時(shí)間初凝：標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿開(kāi)始失去可塑性；終凝：標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿完全失去可塑性并開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度；初凝時(shí)間不能過(guò)短，終凝時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)；測(cè)定水泥凝結(jié)時(shí)間采用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿。常用水泥的技術(shù)要求六3.體積安定性檢驗(yàn)體積安定性不良原因游離氧化鎂（f-MgO）石膏游離氧化鈣（f-CaO）過(guò)燒態(tài)沸煮法（餅法/雷氏法）控制f-MgO含量控制SO3含量過(guò)燒態(tài)與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣礬石檢驗(yàn)檢驗(yàn)氧化鎂、三氧化硫及安定性不良的水泥應(yīng)作廢品處理。常用水泥的技術(shù)要求六4.強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)按抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分為六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。硅酸鹽水泥各齡期的強(qiáng)度要求強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度（MPa）抗折強(qiáng)度（MPa）3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54