单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,4,章,水硬性胶凝材料,水泥,既能在水中凝结硬化，又能在空气中,凝结硬化的胶凝材料。,1,4.1,水泥分类,硅酸盐水泥,铝酸盐水泥,硫酸盐水泥,铁铝酸盐水泥,(2)按性能和用途分类,通用水泥,专用水泥,特性水泥,按化学成分,2,4.2,硅酸盐水泥,1.硅酸盐水泥的生产工艺概述,2.硅酸盐水泥的组成材料,3.硅酸盐水泥的水化和硬化,4.硅酸盐水泥的技术性质,5.硅酸盐水泥的技术标准,6.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止,3,1.硅酸盐水泥的生产工艺概述,（1）生产工艺,两磨一烧,生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程,（2）生产原料,石灰石质原料,石灰石、白垩等,粘土质原料,粘土、页岩等,校正原料（少量,）,铁粉,CaO,SiO,2,、Al,2,O,3,、Fe,2,O,3,Fe,2,O,3,4,2.硅酸盐水泥的组成材料,（1）硅酸盐水泥熟料,（2）石膏,（3）混合材料,5,（1）硅酸盐水泥熟料（,简称为熟料,）,1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成,硅酸三钙,主要矿物组成,分子式,分子简式,3,CaOSiO,2,C,3,S,C,2,S,C,3,A,C,4,AF,2,CaOSiO,2,3,CaOAl,2,O,3,4,CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,硅酸二钙,铝酸三钙,铁铝酸四钙,名 称,6,注 意,水泥中的其它成分：,原因：,煅烧水泥中反应：,危害：,影响水泥,体积安定性,石灰石质原料富含,潜在危害非常严重,7,2）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性,矿物组成,硅酸三钙,硅酸二钙,铝酸三钙,铁铝酸四钙,C,3,S,C,2,S,C,3,A,C,4,AF,含量/%,3760,最多,1537,次之,715,少,1018,少,水化速度,较快,慢,快,中,水化热,中,低,高,中,强度,高,早期低后期高,低,中,（抗折强度）,耐化学侵蚀,中,良,差,优,干缩性,中,小,大,小,8,实 例,快硬水泥：,3,d,抗压强度高，熟料中,C,3,A、C,3,S,含量高。,适用于,紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。,道路水泥：,抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、,干缩性小。,C,4,AF、C,2,S,含量高。,适用于,道路路面、机场道面、城市广场等工程。,大坝水泥：,简称中热水泥,低热矿渣水泥：,加入矿渣,适用于,大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。,水化放热较低，,C,2,S,含量高，,C,3,A,含量低,9,（2）石 膏,作用：缓凝剂,水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工。,加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能,。,石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。,10,（3）混合材料,1）活性混合材料,2）非活性混合材料,11,1）活性混合材料,系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。,炼钢厂冶炼生铁时的副产品。,主要成分：,CaO、Al,2,O,3,、SiO,2。,具有较高的化学潜能，但稳定性差。,粒化高炉矿渣,火山灰质混合材料,粉煤灰,火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。,主要成分：较多的,SiO,2,、Al,2,O,3,和少量的,CaO,具有较高的活性。,天然的,人工的,主要成分：,Al,2,O,3,、SiO,2。,本身不硬化，,+,石灰,+水起胶凝作用。,12,2）非活性混合材料,定义：,在水泥中主要起填充作用，本身不具有,（或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。,目的：,调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。,常用种类：,磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、,高硅质炉灰等。,13,五大品种硅酸盐水泥,硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥,不掺混合材+少量混合材,（,水泥量5%）,硅酸盐水泥熟料,+,适量石膏,+多量混合材,P,P,+少量混合材,（水泥量6%15%）,P,O,粒化高炉矿渣,P,P,P,F,P,S,火山灰,粉煤灰,矿渣硅酸盐水泥,火山灰硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥,14,（1）水 化,水化速度快,长纤维状,短纤维状,六方板结晶,缓凝机理：,同上,针状结晶,立方板状结晶,3.硅酸盐水泥的水化硬化,15,第一阶段：,大约在水泥拌水起至初凝时止，,C,3,S,迅速反应生成,Ca(OH),2,。,石膏和,C,3,A,反应生成钙矾石晶体。,水泥浆呈塑性状态。,第二阶段：,大约从初凝起至24,h,止，水泥水化加速，生成较多的,Ca(OH),2、,钙矾石晶体、水化硅酸钙凝胶。,水化产物大量生成，水泥凝结。,第三阶段：,指24,h,以后直到水化结束。所有水化产物生成，数量不断增加，结构更加致密，强度不断提高。,（2）水泥的硬化,16,水泥硬化研究理论,水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；,不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。,17,（1）化学性质,不溶物,主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会,影响水泥的粘结质量。,烧失量,水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加,因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。,氧化镁,水化慢、体积膨胀,影响安定性,三氧化硫,碱,限制发生碱-集料反应，按（,Na,2,O+0.658 K,2,O）,值计。,4、硅酸盐水泥的技术性质,18,（2）物理力学性质,细度,0.08,mm,方孔筛筛余量:%,负压筛法,（适用于其它水泥,）,比表面积：,m,2,/kg，cm,2,/g,勃氏法,（适用于硅酸盐水泥,）,a.,指标,19,b.,试验方法,1.筛析试验前：调节负压至,40006000,Pa,范围内。,2.称取试样25,g，,置于负压筛，,筛析2,min,。,3.筛毕，称量筛余物,m,s,。,4.结果计算,(1)水泥试样筛余百分数：,筛余结果的修正:,C,修正系数，0.801.20,20,a.,定义：水泥加水拌和起至水泥浆,失去可塑性,所需的时间,称为凝结时间。,初凝状态：,水泥加水起至水泥浆,刚刚失去可塑性,所需的时间,初凝时间,。,终凝状态：水泥加水起至水泥浆,完全失去可塑性,所需的时间,终凝时间,。,c.,凝结时间的测定,：,b.,两种状态,（1）采用凝结时间测定仪（,维卡仪,）；,（2）采用水泥标准稠度净浆。,凝结时间,21,d.,水泥标准稠度净浆,1.目的：,试验结果具有可比性，,用于测定凝结时间和安定性。,2.测定：,试验仪器：维卡仪,试验方法：标准法/调整水量法,3.标准稠度净浆标准:,试杆距底板距离为 6,mm,1mm。,4.标准稠度用水量:,达到标准稠度净浆时的用水量。,22,初凝时间：,试杆距底板距离为4,mm,1mm。,终凝时间：,当试针沉入试体,0.5,mm,时，即,环形附件开始不能在试体上,留下痕迹时,。,e.,凝结时间测定,23,安定性,a.,定义,:,指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。,b.,安全性不良的因素：,（1）,MgO,过量；,（2）石膏掺量过多；,（3）水泥中游离过多,CaO,。,c.,试验方法:,试饼法,雷氏法,发生争议以雷氏法为主,24,d.,雷氏法,（1）雷氏夹试件的成型：,标准稠度水泥净浆。,（2）测量,A,取下试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离,A。,（3）,沸煮,（4）测量,C,沸煮后，冷却，取出试件测量雷氏夹指针尖端的距离,C。,（5）结果判定,当两个试件煮后增加距离,C-A,平均值,5.0,mm,时，安定性合格；,当两个试件,C-A,值相差超过4.0,mm,时，应重做一次试验。再如此，则认为该水泥安定性不合格。,雷氏夹,25,强度,a.,检验方法,（,ISO,法）,水泥:标准砂:水=1:3:0.5，制成40,mm,40mm,160mm,棱柱体试件,标准养护3,d、28d，,分别测定抗折强度、抗压强度。,b.,强度等级,fce,k,(1)以水泥28,d,抗压强度确定,(2)为强度范围的下限,(3)水泥实际强度,fce,=,c,fce,k,c,水泥富裕系数，1.01.5,c.,分类：普通型、早强型,26,5.硅酸盐水泥的技术标准,（1）技术标准,27,（2）废品水泥和不合格水泥,GB175-1999,硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥规定：,凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合,本标准规定时，均为,废品,。,凡细度、终凝时间中任一项不符合本标准规定或混合材料掺加,量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为,不合格品,。,水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号,不全的也属于,不合格品,。,28,6.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止,（1）腐蚀,1）软水侵蚀,溶出,Ca(OH),2,降低碱度,2）硫酸盐腐蚀,3）镁盐腐蚀,4）一般的腐蚀,中和反应,5）碳酸腐蚀,6）强碱腐蚀,29,（2）防止,1）,根据腐蚀环境特点合理选用水泥品种,2）提高水泥石的密实度,3）敷设耐蚀保护层,当腐蚀作用较强时，可在混凝土表面敷设一层耐腐蚀,不透水的保护层。,通常可采用耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料或沥青等。,30,第,4,章,水硬性胶凝材料,4.3,其他通用水泥,1.,技术性质,物理力学性质同硅酸盐水泥,技术指标基本相同，,但细度试验方法不同，采用负压筛析法,。,31,2.技术标准,（1）普通水泥的技术标准,32,（,2,）矿查水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥的技术标准,33,3.五大品种硅酸盐水泥的特性及应用,34,4.4,特性水泥和专用水泥,特性水泥：,铝酸盐水泥,快硬硫铝酸盐水泥,道路硅酸盐水泥,白色和彩色水泥,抗硫酸盐硅酸盐水泥,专用水泥：,砌筑水泥,膨胀和自应力水泥,中热水泥和低热矿渣水泥,35,例,4-1,硅酸盐水泥熟料由那些矿物成分所组成？这些矿物成分对水泥的性质有何影响？,硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有硅酸三钙,3,S,、硅酸二钙,C,2,S,、铝酸三钙,C,3,和铁铝酸四钙,4,AF,。这些矿物成分对水泥性质产生的影响见左表：,36,例,4-2,何谓水泥的体积安定性？水泥的体积安定性不良的原因是什么？安定性不良的水泥应如何处理？,解,:,水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。导致水泥安定性不良的主要原因是：（,1,）由于熟料中含有的的游离氧化钙、游离氧化镁过多；（,2,）掺入石膏过多；,体积安定性不良的水泥，会发生膨胀性裂纹使水泥制品或混凝土开裂、造成结构破坏。因此体积安定性不良的水泥，应判为废品，不得在工程中使用。,37,例,4-3,现有四种白色粉末，已知其为建筑石膏、生石灰粉、白色石灰石粉和白色硅酸盐水泥，请加以鉴别（化学分析除外）。,解,:,取相同质量的四种粉末，分别加入适量的水拌合为同一稠度的浆体。放热量最大且有大量水蒸气产生的为生石灰粉；在分钟内凝结硬化并具有一定强度的为建筑石膏；在分钟到小时内凝结硬化的为白色水泥；加水后没有任何反应和变化的为白色石灰石粉。,38,鉴别这四种白色粉末的方法有很多，主要是根据四者的特性来区分。生石灰加水，发生消解成为消石灰,氢氧化钙，这个过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”，同时放出大量的热；建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化。一般石膏的初凝时间仅为,10min,左右，终凝时间不超过,30min,。,白色硅酸盐水泥的性能和硅酸盐水泥基本项同，其初凝时间不早于,45min,，,终凝时间不超过,6h30min,。,石灰石粉与水不发生任何反应。,39,思考题,1,硅酸盐水泥的侵蚀有哪些类型？内因是什么？防止腐蚀的措施有哪些？,2,为什么说硅酸盐水泥不宜用于大体积工程？,3,国家标准中规定硅酸盐水泥的初凝时间为多少？为什么？,4,什么是水泥的体积安定性？造成水泥体积安定性不良的原因有哪些？,40,THANKS!,THIS IS END OF THIS PART!,41,