朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁需要課件請或第四節(jié)水泥水泥是重要的建造材料之一。水泥加水拌和后,經(jīng)過物理化學(xué)反應(yīng)過程能由可塑性漿體變?yōu)閳杂驳氖癄铙w,它不僅能在空氣中硬化,而且能更好地在水中硬化,保持并繼續(xù)發(fā)展其強度,因此,水泥屬于水硬性膠凝材料。水泥品種按其組成可分為兩大類:1.常用水泥:用于普通土木建造工程的水泥。如:硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等,它們均是以硅酸鹽水泥熟料為主要組分的一類水泥,以前亦用"硅酸鹽水泥”泛指這一類水泥。2.特種水泥:泛指水泥熟料為非硅酸鹽類的其他品種水泥。如:高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥等特種水泥品種無數(shù),多數(shù)具有與常用水泥不同的特性,多用于有異常要求的工程。一、常用水泥在我國常用水泥主要品種有: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)合硅酸鹽水泥等。普通的命名原則是: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以用混合材的名稱作為水泥品種的名稱。上述各品種常用水泥的組成范圍歸納于表10-4-1。期強度高,且強度增進率較大,28d強度可達一年強度的70%~80%。就28d或一年的強度來說,在四種礦物中最高。C3S水化凝結(jié)時光正常,水化熱較高。(2)硅酸二鈣硅酸二鈣在熟料中以β型存在,其含量普通為20%左右,是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物之一。β－C2S水化較慢,28d齡期僅水化20%左右,凝結(jié)硬化緩慢,早期強度較低,28d以后強度仍能較快增長,在一年后可以超過C3S。β－C2S水化熱較小。(3)鋁酸三鈣熟料中C3A含量在7%~15%之間。C3A水化疾馳,放熱量大,凝結(jié)時光很快,如不加石膏作緩凝劑,易使水泥急凝。C3A硬化也很快,它的強度3d就大部分發(fā)揮出來,故早期強度較高,但絕對值不高,以后幾乎不再增長,甚至倒縮(4)鐵鋁酸四鈣實際上是熟料中鐵相延續(xù)固溶體的代稱，含量為10％~18%。C4AF的水化速度在早期介于C3A與C3S之間,但隨后的發(fā)展不如C3S。它的強度類似鋁酸三鈣,但后期還能不斷增長,類似于C2S。C4AF的抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好,水化熱較C3上述礦物的特性歸納于表10-4-3。2.水泥混合材水泥混合材通常分活性混合材和非活性混合材兩大類。(1)活性混合材混合材磨細后與石灰和石膏拌合,加水后既能在水中又能在空氣中硬化的稱為活性混水泥中常用的活性混合材有:1)?；郀t礦渣粒化高爐礦渣是煉鐵高爐的熔融礦渣經(jīng)水淬急冷形成的疏松的顆粒,其粒徑為0.5mm~5rnm。水淬粒化高爐礦渣物相組成大部分為玻璃體,具有較高的化學(xué)潛能,故在激發(fā)劑的作用下具有水硬性。高爐礦渣的化學(xué)成分主要為CaO、Al2O3、SiO2,其含量普通達90%以上,另外還有MgO、MnO、Fe2O3、CaS、FeS及TiO2等。2)火山灰質(zhì)混合材凡天然的及人工的以氧化硅、氧化鋁為主要成分的礦物質(zhì)原料,磨成細粉加水后并不硬化,但與石灰混合后再加水拌和,則不但能在空氣中硬化,而且能在水中繼續(xù)硬化者稱為火山灰質(zhì)混合材?；鹕交屹|(zhì)混合材可分為天然的和人工的兩類。天然火山灰質(zhì)混合材可分為火山生成的和沉積生成的兩種?；鹕缴傻闹饕谢鹕交?、火山凝灰?guī)r、浮石等;沉積生成的主要有硅藻土、硅藻石及蛋白石等,這些物質(zhì)不論其名稱如何,化學(xué)成分都相似,含有大量的酸性氧化物,SiO2+A12O3含量占75%~85%,甚至更高,而CaO和Fe2O3含量都較低;人工火山灰質(zhì)混合材主要有燒粘土、活性硅質(zhì)渣、粉煤灰和燒頁巖等,這類混合材以粘土煅燒分解形成可溶性無定形SiO2和A12O3為主要活性成分。3)粉煤灰粉煤灰屬于具有一定活性的火山灰質(zhì)混合材,它是燃煤發(fā)電廠電收塵器收集的細灰。因為它是比較大宗的工業(yè)廢渣,且在顆粒形態(tài)和性能方面與其他火山灰質(zhì)混合材有所不同,因此單獨列出加以推薦。粉煤灰的主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO,按照其CaO成份的高低可分為低鈣粉煤灰和高鈣粉煤灰。低鈣粉煤灰的CaO含量低于10%,普通是無煙煤燃燒所得的副產(chǎn)品;高鈣粉煤灰的CaO含量典型的可達15%~30%,通常是褐煤和次煙煤燃燒所得的副產(chǎn)品。與低鈣粉煤灰相比,高鈣粉煤灰通?；钚暂^高,因為它所含的鈣絕大部分是以活性結(jié)晶化合物形式存在的,如:~A,CS,此外其所含的鈣離子量使鋁硅玻璃的活性得到增強。不論是高鈣粉煤灰還是低鈣粉煤灰,都大約含有60%~85%玻璃體,以及結(jié)晶化合物10%~30%和5%左右的未燃盡碳。大部分的粉煤灰顆粒為實心玻璃球狀,有的為空心球。(2)非活性混合材磨細的石英砂、石灰石、慢冷礦渣等屬于非活性混合材料。它們與水泥成份不起化學(xué)作用或化學(xué)作用很小。非活性混合材摻入水、紙巾,僅起提高水泥產(chǎn)量降低水泥標號,減少水化熱等作用。3.石膏普通水泥熟料磨成細粉與水拌和會產(chǎn)生速凝現(xiàn)象,摻入適量石膏不僅可調(diào)節(jié)凝結(jié)時光,還能提高早期強度,降低干縮變形,改善耐久性、抗?jié)B性等一系列性能。對于慘混合材的水泥,石膏還對混合材起活性激發(fā)劑作用。用于水泥中的石膏普通是二水石膏或無水石膏。(二)水泥的水化硬化水泥與水接觸時,水泥中的各組分與水的反應(yīng)稱為水化。水泥的水化反應(yīng)受水泥的組成、細度、加水量、溫度、混合材等一系列因素的影響。水泥加水拌合后,成為可塑性的水泥漿,隨著水化反應(yīng)的舉行,水泥漿逐漸變稠失去流動性而具有一定的塑性強度,稱為水泥的"凝結(jié)";隨著水化進程的推移,水泥漿凝結(jié)具有一定的機械強度并逐漸發(fā)展而成為結(jié)實的人造石一一水泥石,這一過程稱為"硬化"。凝結(jié)與硬化是一個延續(xù)復(fù)雜的物理化學(xué)過程。1.硅酸鹽水泥的水化硬化硅酸鹽水泥的水化過程概括如圖10-4-1所示,水泥加水后,首先石膏疾馳溶解于水，C3A趕緊發(fā)生反應(yīng),C4AF與C3S亦很快水化而自β-C2S則稍慢。幾分鐘后在電子顯微鏡下可以看見到水泥顆粒表面生成針狀晶體、立方片狀晶體和無定型的水化硅酸鈣凝膠(C－S－H)。尺寸相對較大的立方板狀晶體是氫氧化鈣,針狀晶體(或立方棱柱狀晶體)是三硫型水化硫鋁酸鈣晶體(鈣釩石AFt)。以后因為不斷地生成三硫型水化硫鋁酸鈣,使液相中SO4－離子逐漸耗盡后,C3A與C4AF和三硫型水化硫鋁酸鈣作用生成單硫型水化硫酸酸鈣(AFm)。生成的3CaO·(Al2O3.Fe2O3,).CaSO4.12HzO可再和4CaO·(Al2O4.Fe3O4)13HzO形成固溶體,倘若石膏不足,還有C3A或C4AF剩留,則會生成單硫型水化硫鋁酸鈣和C4（AF）H13的固溶體，甚至單獨的C4（AF）H13，而后逐漸變成穩(wěn)定的等軸晶體C31．凝結(jié)時光水泥漿體的凝結(jié)時光對工程施工具有重要意義。按照國家標準規(guī)定凝結(jié)時光用維卡儀舉行測定。3.體積安定性體積安定性不良是指己硬化水泥石產(chǎn)生不勻稱的體積變化現(xiàn)象。它會使構(gòu)件產(chǎn)生膨脹,降低建造物質(zhì)量。引起體積安定性不良的緣故有以下幾方面。(1)f-CaO過量:因為熟料燒成工藝上的緣故,使熟料中含有較多的過燒f-CaO,其水化活性低,在水泥硬化后才舉行下述反應(yīng):CaO+H2O=Ca(OH)2該反應(yīng)固相體積膨脹97%,引起不勻稱的體積變化會導(dǎo)致水泥石開裂。國家規(guī)定用沸煮法檢驗水泥體積安定性。其主意是將水泥凈漿試餅或雷氏夾試件沸煮3h,用肉眼看見試餅未發(fā)現(xiàn)裂紋,用直尺檢查沒有彎曲,或測得雷氏夾試件膨脹量在規(guī)定值內(nèi),則該水泥體積安定性合格,反之為不合格。沸煮法的原理是通過沸煮加速f-CaO水化,檢驗其體積變化現(xiàn)象。當試餅法與雷氏夾法結(jié)果有爭議時,以雷氏夾法為準。(2)f-MgO過量:水泥中的f-