1、第五章水泥是一種粉末材料，屬于水培性膠凝材料，與適量的水混合后，可從塑性漿變成凝固的石材，可將沙子、石頭等顆粒材料粘合在一起，制成全混凝土。泥漿不僅能在空氣中硬化，在水中也能更好地硬化。建筑工程中水泥與鋼、木材一起被稱為基本建設(shè)的三大材料，應(yīng)用十分廣泛。水泥、沙子、石頭、鋼筋壓碎的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑的主要結(jié)構(gòu)形式之一。特別是現(xiàn)在城市建設(shè)用地越來(lái)越緊張，建筑向高層發(fā)展，框架結(jié)構(gòu)也越來(lái)越應(yīng)用。第一，根據(jù)水泥的分類、硅酸鹽類水泥鋁酸鹽類水泥、水泥熟料礦物一般可劃分，建筑中最廣泛使用的是硅酸鹽類水泥，還包括具有特殊性能的特殊水泥。硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥渣硅酸鹽水泥火山灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水

2、泥，硅酸鹽水泥，特殊水泥，快速硬硅酸鹽水泥白色硅酸鹽水泥顏色硅酸鹽水泥鋁酸鹽水泥膨脹水泥高速水泥，2，水泥生產(chǎn)，水泥生產(chǎn)一般可以用四個(gè)詞概括：磨兩次，燒一次。第一磨是指水泥原料的調(diào)配和走。第二磨石是指水泥原料煅燒后變成水泥熟料，再將水泥熟料和新添加的材料磨成水泥。燃燒一次是水泥原料的煅燒，通過(guò)煅燒形成一定礦物組成的熟料。烘烤設(shè)備有窯和窯，窯工藝落后產(chǎn)品質(zhì)量低，已經(jīng)成為基本的淘汰，現(xiàn)在大部分使用窯。水泥生產(chǎn)的主要工藝過(guò)程包括石灰?guī)r、粘土、鐵礦粉、適量石膏、細(xì)、一般硅酸鹽水泥、代號(hào)P O、615%的混合材料、簡(jiǎn)稱一般水泥、混合材料、如上表所示，水泥熟料的主要成分是硅酸三鈣，硅酸三鈣硬化速度快，凝結(jié)

3、時(shí)間短，使用不便。為了調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間，水泥熟料要摻入適量(3%左右)的石膏。4，在硅酸鹽水泥凝結(jié)和硬化硅酸鹽水泥水混合后，各熟料礦物和水化學(xué)反應(yīng)、水合物的形成，水泥漿逐漸失去塑性，牙齒過(guò)程稱為凝結(jié)，隨后水化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)展，水泥漿的強(qiáng)度逐漸提高，變成堅(jiān)硬水泥石的過(guò)程稱為硬化。水泥的凝結(jié)和硬化過(guò)程是連續(xù)復(fù)雜的物理化學(xué)變化過(guò)程。硅酸鹽水泥水合反應(yīng)后產(chǎn)生的主要水合產(chǎn)物包括水合硅酸鈣、氫氧化鈣、水合鋁酸鈣、水合鐵酸鈣、水合鋁酸鈣等。其中水合硅酸鈣是主要成分，在完全水合的水泥石中，水合硅酸鈣約占70%，氫氧化鈣約占20%。泥漿在空氣中硬化時(shí)在表面形成的氫氧化鈣也可能與空氣中的CO2反應(yīng)碳酸鈣。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)

4、間(幾個(gè)月，甚至幾年)的水化后，大部分水泥顆粒仍留有未水化的內(nèi)核。因此，硬化的水泥石是由明膠、未水合的水泥粒子和毛孔組成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)體。影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素包括水泥熟料的礦物組成、水泥的細(xì)度、混水、硬化環(huán)境(溫度和濕度)、硬化時(shí)間等。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)是加速冷凝的方法之一。水泥石的強(qiáng)度只能在潮濕的環(huán)境下繼續(xù)增加。在干燥的環(huán)境中水分蒸發(fā)后，水化作用不會(huì)繼續(xù)進(jìn)行，硬化停止，強(qiáng)度不再增加，因此混凝土工程在注入后23周要注意灑水裝置。5，硅酸鹽水泥技術(shù)性能1。密度和表觀密度密度：3.13.2 g/cm3之間的表觀密度：松散狀態(tài)：9001300 kg/m3壓縮狀態(tài)：14001700 kg/m3 2。細(xì)水泥

5、細(xì)度可以比表面積或80um使用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定硅酸鹽水泥的細(xì)度為鄭智薰表面表示的鄭智薰表面面積300 m2/kg。水泥越細(xì)，水化作用越快，研磨過(guò)程的能量消耗也越大，成本也越高。3 .標(biāo)準(zhǔn)稠的水使用量根據(jù)一定的方法，將水泥變成標(biāo)準(zhǔn)稠的純漿所需的水消耗。硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)一致性的用水量一般在2331%之間。4.凝結(jié)時(shí)間超凝固：從水泥和水混合到水泥漿開始失去可塑性所需的時(shí)間。最終凝固：從水泥和水混合開始，泥漿完全失去可塑性，開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。水泥的凝結(jié)時(shí)間對(duì)使用有重要意義。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：硅酸鹽水泥初試時(shí)間不能早于45分鐘，終試時(shí)間不能晚于6.5小時(shí)。5 .體積穩(wěn)定性是指水泥在固化過(guò)程中體積均勻變化的

6、性能。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥體積的穩(wěn)定性要用沸騰的食譜檢查。體積穩(wěn)定性差的原因：水泥熟料中玻璃CaO或MgO過(guò)多。石膏混合得太多。6.強(qiáng)度水泥的強(qiáng)度是水泥性能的重要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)水泥強(qiáng)度等級(jí)的基礎(chǔ)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥強(qiáng)度根據(jù)3日和28日年齡的強(qiáng)度，硅酸鹽水泥為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R共6個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，普通硅酸鹽水泥，礦渣硅酸鹽水泥，火山灰硅酸鹽水泥，煤灰硅酸鹽水泥，復(fù)合(R為粗鋼型)水合熱水泥的水合作用是放熱反應(yīng)，水泥在凝結(jié)硬化過(guò)程中釋放的熱量稱為水合熱。水化熱釋放對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)有害，對(duì)普通建筑的冬季施工有利。6.硅酸鹽水泥腐蝕及防止方法隨著部分侵蝕性

7、液體或氣體作用，水泥石的結(jié)構(gòu)逐漸破壞，強(qiáng)度降低，產(chǎn)生所有潰瘍的現(xiàn)象稱為水泥腐蝕。1.軟水腐蝕(可溶性腐蝕)軟水：蒸餾水、凝結(jié)水、雨水、雪水、碳酸氫鹽少的河水、湖泊等都屬于軟水。腐蝕機(jī)理：水泥石的氫氧化鈣能容易溶解于軟水。水泥石在軟水中氫氧化鈣析出，流動(dòng)水和壓力水作用下氫氧化鈣析出，水泥石結(jié)構(gòu)密度降低，氫氧化鈣析出到特定極限值時(shí)引起其他水合物的分解，水泥石結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度繼續(xù)降低，建筑物嚴(yán)重破壞。2.一般酸性水腐蝕部分地下水或工業(yè)廢水中的玻璃酸性物質(zhì)時(shí)，牙齒水會(huì)產(chǎn)生與水泥石的氫氧化鈣作用相對(duì)應(yīng)的鈣鹽，容易溶于生成的鈣鹽或水，或在水泥石孔內(nèi)形成晶體，體積膨脹，起到破壞作用。3 .碳酸腐蝕是工業(yè)污水和

8、地下水中經(jīng)常溶解的二氧化碳，由于水泥石的氫氧化鈣作用，制造了容易溶于水的化合物，引起水泥石的破壞。當(dāng)水中的二氧化碳濃度高，水流的時(shí)候發(fā)生。4.硫酸鹽在海水、地下水、鹽沼中腐蝕，通常由大量硫酸鹽、硫酸鹽和水泥石的一些化合物反應(yīng)，形成可膨脹的晶體，破壞水泥石結(jié)構(gòu)。硫酸鹽為Na2SO4，K2SO4，(NH4)2SO4，濃度不高時(shí)，隨著水泥石的氫氧化鈣反應(yīng)，二水石膏，二水石膏與水泥石的水合鋁酸三鈣反應(yīng)，生成三硫型水合鋁酸鈣，體積膨脹，水泥石結(jié)構(gòu)破壞。硫酸鹽濃度高或有CaSO4時(shí)，硫酸鹽直接從孔縫結(jié)晶成二水石膏，體積膨脹，成為水泥破壞的原因。除了上述四種茄子主要腐蝕作用外，糖類、脂肪、強(qiáng)堿等水泥石也有腐

9、蝕作用。摘要硅酸鹽水泥腐蝕的根本原因是水泥石中含有氫氧化鈣及水合鋁酸鈣，水泥石本身并不致密。防腐措施：(1)根據(jù)侵蝕環(huán)境特性選擇適當(dāng)種類的水泥。(2)盡可能提高水泥石的密度，減少滲透。(3)建造保護(hù)層。耐腐蝕性強(qiáng)、不透水的保護(hù)層可以使用耐酸石材、耐酸陶瓷、柏油、塑料等。7，混合材硅酸鹽水泥性能1。與普通硅酸鹽水泥同強(qiáng)度等級(jí)硅酸鹽水泥相比，早期固化速度稍慢，3日抗壓強(qiáng)度稍低，防凍劑、耐磨等性能也稍差。一般硅酸鹽水泥強(qiáng)度范圍比較大，便于合理選擇。一般硅酸鹽水泥細(xì)節(jié)：80um方孔螢?zāi)粴堄嗔坎坏贸^(guò)10%。初始凝固時(shí)間要求與硅酸鹽水泥要求相同。45分鐘以下；最終凝固時(shí)間不能晚于10小時(shí)。體積穩(wěn)定性是硅

10、酸鹽水泥要求。2.礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥三種茄子水泥的細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間和體積穩(wěn)定的要求與一般硅酸鹽水泥要求相同。8，水泥的應(yīng)用1。硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥強(qiáng)度高，常用于高強(qiáng)度混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等。硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化快，耐寒性好，適合凝結(jié)快，早期強(qiáng)度高，冬季施工及寒冷地區(qū)反復(fù)結(jié)冰的工程。渡邊杏用于有流動(dòng)軟水和水壓作用的工程或受海水和礦泉水作用的工程。渡邊杏用于大規(guī)?；炷凉こ獭? .礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥三種茄子水泥的共同特征是凝結(jié)硬化速度慢，初始強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度較高，水合發(fā)熱速度慢，發(fā)熱低(大容量混凝土)溫度高，固化速度明顯加快

11、，氫氧化鈣成分減少(受軟水和硫酸鹽介質(zhì)侵蝕的混凝土)，抗凍性和抗碳化性能較差。(不適用于寒冷地區(qū))礦渣水泥和火山灰水泥的干燥會(huì)增大，煤灰水泥的干燥會(huì)減少?；鹕交宜酀B透性高(滲透性高的混凝土)，礦渣水泥耐熱性好。9，特殊水泥1。快速硬硅酸鹽水泥簡(jiǎn)稱快速硬水泥。以硅酸鹽水泥熟料為基礎(chǔ)，磨適量石膏，為提高固化速度，可適當(dāng)提高石膏含量(最高8%)，提高水泥的細(xì)度?？焖偎?日以抗壓強(qiáng)度標(biāo)記分為325，375，425?？焖偎嘀饕糜谠缙趶?qiáng)度高的工程、緊急維修工程、沖擊和抗震工程、冬季施工等，必要時(shí)可用于制造鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土部件。2 .白色和彩色硅酸鹽水泥白色硅酸鹽水泥簡(jiǎn)稱白色水泥。它和硅酸鹽

12、水泥之間的主要區(qū)別是氧化鐵含量少，所以顏色白。白水泥的標(biāo)簽分為325、375、425、625。彩色硅酸鹽水泥簡(jiǎn)稱彩色水泥。根據(jù)生產(chǎn)方法，可分為兩個(gè)茄子類別：(1)白水泥熟料適量的石膏堿性顏料，一起研磨而成。(2)將白色水泥的原料少量金屬氧化物直接燒成彩色水泥熟料，然后加入適量的石膏磨碎制成。白色和彩色水泥主要用于建筑內(nèi)外的表面裝飾，制造具有一定藝術(shù)效果的各種磨石、水磨、人造大理石、彩色混凝土、砂漿等各種裝飾配件和產(chǎn)品。鋁酸鹽水泥，也稱為高鋁水泥或鋁土礦網(wǎng)站水泥。以鋁土和石灰石為主要原料，適當(dāng)配制后煅燒和細(xì)水泥。鋁酸鹽水泥的正常使用溫度必須在30以下，適宜溫度為15。水合熱很快，因此大量混凝土，

13、施工時(shí)還要特別注意混凝土溫度的調(diào)節(jié)。鋁酸鹽水泥硬化初期強(qiáng)度快速增長(zhǎng)，主要用于維修工程、緊急軍事工程、臨時(shí)工程、冬季工程等。鋁酸鹽水泥抵抗礦物水和硫酸鹽侵蝕的能力高，耐熱性高，適合于起到海水或其他侵蝕介質(zhì)作用的重要工程、耐熱混凝土等。器官?gòu)?qiáng)度必須低，不能用于器官承重結(jié)構(gòu)和高溫高濕環(huán)境下的施工。4.膨脹水泥膨脹水泥是指在水合過(guò)程中體積引起微量膨脹的水泥。通常是由膠凝材料和膨脹劑混合制成的。膨脹劑使水泥在水合過(guò)程中形成膨脹性物質(zhì)，體積稍膨脹，牙齒過(guò)程在未硬化的紙漿中進(jìn)行，不會(huì)引起破壞和有害應(yīng)力。膨脹水泥固化后形成比較致密的水泥石，滲透性高，適合防水層和防水混凝土制作。還可以用作填充預(yù)留孔、預(yù)制零部件的接縫和管道接頭，用于結(jié)構(gòu)加固和修補(bǔ)、自應(yīng)力混凝土零部件、自應(yīng)力壓力管道和燃?xì)夤艿赖取? .快速硬硫鋁酸鹽水泥也稱為超早強(qiáng)度水泥。以石灰石、鋁土礦網(wǎng)站、石膏為原料，按一定比例研磨，制成原料，經(jīng)過(guò)煅燒成熟材料，混合適量石膏，細(xì)細(xì)研磨。這種水泥的主要礦物由無(wú)水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣組成。這種水泥固化快，初始強(qiáng)度高。12小時(shí)抗壓強(qiáng)度通常超過(guò)30MPa，24小時(shí)3550MPa，后期強(qiáng)度仍在發(fā)展。它具有良好的滲透性、抗凍性、耐蝕性、不收縮性，并能調(diào)節(jié)膨脹性。但是耐熱性弱，對(duì)防止鋼筋生銹也沒(méi)有幫助。適用于緊急維修和國(guó)防工程，快速冬季工程等。混合材料：水泥變細(xì)時(shí)混合的天然或人工礦物材料，稱為混