1、第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,1,第四節(jié) 水泥 水泥是一種水硬性膠凝材料，重要的建筑材料之一。 品種：硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥、專用水泥等系列。 硅酸鹽水泥系列分為：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、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥等。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,2,一、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)與礦物組成 硅酸鹽水泥（波特蘭水泥）：由硅酸鹽水泥熟料、05石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成。 硅酸鹽水泥分I型和型，代號(hào)分別為PI和P 1.硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝 原料：石灰石、粘土、鐵礦粉 工藝：制備生料、煅燒熟料、

2、粉磨水泥，簡(jiǎn)稱為“兩磨一燒”。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,3,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,4,.硅酸鹽水泥熟料礦物組成 硅酸三鈣 3CaOSiO2（C3S），含量36%60% 硅酸二鈣 2CaO SiO2 （C2S），含量15%37% 鋁酸三鈣 3CaOAl2O3（C3A），含量7%15% 鐵鋁酸四鈣 4CaOAl2O3Fe2O3（C4AF），含量 10%18% 除上述主要組成外，含有少量的游離氧化鈣、游離氧化鎂、含堿礦物以及玻璃體等。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,5,水泥熟料的礦物含量與主要特征 礦物名稱水化速度水化熱強(qiáng)度體積收縮抗硫酸鹽侵蝕

3、 硅酸三鈣快大高中中 硅酸二鈣慢小早期低中最好 后期高 鋁酸三鈣 最快最大 低大差 鐵鋁酸四鈣 較快中 中 較大好,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,6,二、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)硬化 1. 硅酸鹽水泥的水化 水泥與水化學(xué)反應(yīng)式如下：,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,7,2(3CaOSiO2) + 6H2O = 3CaO2SiO23H2O + 3Ca(OH)2 硅酸三鈣 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 2(2CaOSiO2) + 4H2O = 3CaO2SiO23H2O + Ca(OH)2 硅酸二鈣 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 3CaOAl2O3 + 6H2O = 3CaOAl2O36H

4、2O 鋁酸三鈣 水化鋁酸鈣 4CaOAl2O3Fe2O3 + 7H2O = 3CaOAl2O36H2O + CaOFe2O3H2O 鐵鋁酸四鈣 水化鋁酸鈣 水化鐵酸鈣,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,8,CaOAl2O36H2O+3(CaSO42H2O)+19H2O=3CaOAl2O33CaSO431H2O 水化硫鋁酸鈣 水泥水化后的主要產(chǎn)物： 膠體：水化硅酸鈣、水化鐵酸鈣 晶體：水化鋁酸鈣、氫氧化鈣、水化硫鋁酸鈣 2. 硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化 凝結(jié)硬化過(guò)程是一個(gè)連續(xù)的復(fù)雜的物理化學(xué)變化過(guò)程。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,9,水泥石是由凝膠、晶體、未水化水泥顆粒、毛細(xì)

5、孔和凝膠孔等組成的不勻質(zhì)結(jié)構(gòu)體。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,10,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,11,3. 影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的因素 1）礦物組成和水泥細(xì)度 2）養(yǎng)護(hù)齡期的影響 3）養(yǎng)護(hù)濕度和溫度的影響 4）拌合用水量 三、硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求 1.標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 通用硅酸鹽水泥GB1752007,第4章 水泥,12,2.取樣（代表性） 散裝水泥：同一生產(chǎn)廠家、等級(jí)、品種、批號(hào)且連續(xù)進(jìn)場(chǎng)的水泥500t為一批。從20個(gè)以上不同部位取樣。 袋裝水泥：同一生產(chǎn)廠家、等級(jí)、品種、批號(hào)且連續(xù)進(jìn)場(chǎng)的水泥200t為一批。從不少于20袋中取樣。 3.試驗(yàn)

6、室的環(huán)境條件 試驗(yàn)室：202 相對(duì)濕度 50% （GB / T176711999 GB / T13462001） 養(yǎng)護(hù)室：201 水中養(yǎng)護(hù) （GB / T176711999 GB / T13462001）,第4章 水泥,13,4. 技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求 （1）細(xì)度 細(xì)度：水泥顆粒的粗細(xì)程度。 標(biāo)準(zhǔn)要求： 硅酸鹽水泥、普通水泥的比表面積大于300m2/kg； 礦渣水泥等篩余量：80m方孔篩篩余不得超過(guò)10.0% 或0.045mm方篩篩余不得超過(guò)30%。,第4章 水泥,14,1）比表面積測(cè)定方法 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB 80741987 原理：根據(jù)一定量的空氣通過(guò)一定空隙率和固定厚度的水泥層時(shí)，所受阻力不同

7、而引起流速的變化，來(lái)測(cè)定水泥的比表面積。 儀器設(shè)備：Blaine透氣儀,第4章 水泥,15,2）篩析法 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB / T13452005 檢驗(yàn)方法：負(fù)壓篩析法（標(biāo)準(zhǔn)） 儀器設(shè)備：負(fù)壓篩析儀、試驗(yàn)篩。,第4章 水泥,16,結(jié)果評(píng)定： 取二個(gè)試樣篩余平均值為篩析結(jié)果。兩次結(jié)果絕對(duì)誤差大于0.5%，應(yīng)再做一次試驗(yàn)。 注意： 篩析結(jié)果的修正系數(shù): C=Fs/Ft (標(biāo)準(zhǔn)樣品的篩余標(biāo)準(zhǔn)值和在試驗(yàn)篩上的篩余值)，C值在0.801.20范圍時(shí)，試驗(yàn)篩可繼續(xù)使用，否則應(yīng)予淘汰。 試樣稱量時(shí)精確至0.01g。,第4章 水泥,17,（2）凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定 初凝：水泥從加水開(kāi)始拌和至水泥漿開(kāi)始失去 可塑性所需用

8、的時(shí)間。 終凝：從水泥加水開(kāi)始拌和至水泥漿完全失去可 塑性并開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。 標(biāo)準(zhǔn)要求： 硅酸鹽水泥：初凝45min，終凝6.5h。 普通水泥和礦渣水泥：初凝45min，終凝10h。,第4章 水泥,18,1）水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量測(cè)定 水泥凈漿為標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)，測(cè)水泥的凝結(jié)時(shí)間。 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB13462001 儀器設(shè)備：水泥凈漿攪拌機(jī)、維卡儀、試桿、圓模 檢驗(yàn)方法： 500 g水泥和一定量的水用水泥凈漿攪拌機(jī)攪拌均勻，裝入帶底板的試模，將試模和底板移到維卡儀上，測(cè)試桿距底板之間的距離。,第4章 水泥,19,第4章 水泥,20,結(jié)果評(píng)定： 以試桿沉入凈漿并距底板6mm1mm的水泥凈漿為標(biāo)準(zhǔn)稠度

9、凈漿。 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量計(jì)算：,第4章 水泥,21,2）初凝時(shí)間的測(cè)定 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)： GB13462001 儀器設(shè)備： 水泥凈漿攪拌機(jī)、 維卡儀、試針、圓模,第4章 水泥,22,檢驗(yàn)方法： 試件制作同標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，立即放入養(yǎng)護(hù)箱進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。 試件至加水30min時(shí)進(jìn)行第一次測(cè)定。 結(jié)果評(píng)定： 從水泥加水起，至試針沉至距底板4mm1 mm時(shí)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間為初凝時(shí)間。,第4章 水泥,23,3）終凝時(shí)間的測(cè)定 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB13462001 儀器設(shè)備：同初凝。 檢驗(yàn)方法： 測(cè)完初凝時(shí)間定后，將試模連漿體翻轉(zhuǎn)1800，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，臨近終凝時(shí)間每隔15min測(cè)定一次。 結(jié)果評(píng)定： 試針沉入試體0.5mm時(shí)，不留

10、下痕跡時(shí)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。,第4章 水泥,24,（3）體積安定性 指水泥硬化后體積變化是否均勻的性質(zhì)。 不良主要原因：過(guò)量的游離氧化鈣、游離氧化鎂、三氧化硫或摻入的石膏過(guò)多。 標(biāo)準(zhǔn)要求：用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB13462001 檢驗(yàn)方法：沸煮法檢驗(yàn)。雷氏法（標(biāo)準(zhǔn)）和試餅法。,第4章 水泥,25,1）雷氏法 測(cè)定水泥凈漿在雷氏夾中沸煮后的膨脹值。 儀器設(shè)備： 水泥凈漿攪拌機(jī)、雷氏夾膨脹測(cè)定儀、雷氏夾、沸煮箱。,第4章 水泥,26,檢驗(yàn)方法： 將標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿裝滿雷氏夾，放養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)24h，用膨脹值測(cè)定儀測(cè)雷氏夾指針間的距離（A）；然后將試件放入沸煮箱煮3h，冷卻到室溫，測(cè)雷氏夾指針尖端

11、的距離（C）。,第4章 水泥,27,結(jié)果評(píng)定： 當(dāng)兩個(gè)試件煮后增加距離（C- A）的平均值不大于5.0 mm時(shí)，安定性合格； 當(dāng)兩個(gè)試件的（C- A）值相差超過(guò)4.0 mm時(shí)，應(yīng)重做試驗(yàn)。,第4章 水泥,28,2）試餅法 觀察試餅沸煮后的外形變化。 儀器設(shè)備：沸煮箱。 檢驗(yàn)方法：制作直徑7080 mm、中心厚10 mm的試餅，在養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)24h2h。沸煮方法同上。,第4章 水泥,29,結(jié)果評(píng)定： 試餅無(wú)裂縫，無(wú)彎曲為安定性合格，反之為不合格。 （4）水泥的強(qiáng)度 水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂、水按規(guī)定比例拌合而成的水泥膠砂強(qiáng)度。 標(biāo)準(zhǔn)：GB/176711999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法,第4章 水泥,30,第一篇

12、土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,31,儀器設(shè)備： 水泥膠砂攪拌機(jī)、振實(shí)臺(tái)、試模、套模、抗折和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)及抗壓夾具、播料器和金屬刮平直尺。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,32,檢驗(yàn)方法： 1）膠砂的制備： 水泥450g、水225g、標(biāo)準(zhǔn)砂1350g，水泥膠砂攪拌機(jī)按一定程序?qū)⒉牧蠑嚢杈鶆颉?第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,33,2）試件成型 將涂油的三聯(lián)模（4040160mm）和模套固定在振實(shí)臺(tái)上，將膠砂分二層裝入試模，每裝一層，振實(shí)60次。移走套模，取下試模，將試體表面抹平。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,34,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)

13、膠凝材料,35,3）試件養(yǎng)護(hù) 試模上作標(biāo)記，養(yǎng)護(hù)24 h之后脫模。 試件編號(hào)后，在201水中養(yǎng)護(hù)。試驗(yàn)前15min從水中取出?？ケ砻娉练e物，用濕布覆蓋至試驗(yàn)為止。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,36,4）強(qiáng)度試驗(yàn) 抗折強(qiáng)度 加荷速度：50N/s10N/s 抗折破壞荷載：Ff (N)。 抗折強(qiáng)度（精確至0.1 MPa）：,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,37,結(jié)果評(píng)定： 三個(gè)棱柱體抗折結(jié)果的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)強(qiáng)度值中有超出平均值10%時(shí)，應(yīng)剔除后再取平均值。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,38,抗壓強(qiáng)度 抗壓夾具：40mm40mm 加荷速度：2400

14、N/s200N/s 抗壓破壞荷載：Fc(N)。 抗壓強(qiáng)度（精確至0.1 MPa）：,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,39,結(jié)果評(píng)定： 六個(gè)抗壓強(qiáng)度測(cè)定值的算術(shù)平均值為試驗(yàn)結(jié)果。如有一個(gè)超出六個(gè)平均值的10%，應(yīng)剔除這個(gè)結(jié)果，取五個(gè)的平均值。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,40,（5）不溶物 標(biāo)準(zhǔn)要求：型硅酸鹽水泥中不溶物0.75% 型硅酸鹽水泥中不溶物1.50% （6）燒失量 標(biāo)準(zhǔn)要求：型硅酸鹽水泥中燒失量3.0% 型硅酸鹽水泥中燒失量3.5%,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,41,（7）氧化鎂 標(biāo)準(zhǔn)要求：水泥中氧化鎂的含量5.0%；如果水泥經(jīng)壓蒸安定性試

15、驗(yàn)合格，則含量允許放寬到6.0%。 （8）三氧化硫 標(biāo)準(zhǔn)要求：水泥中三氧化硫的含量3.5% （9）堿 堿含量按Na2O+0.658K2O計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)要求：若使用活性骨料，要求水泥中堿含量0.60%或供需雙方商定。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,42,5.結(jié)果判定 化學(xué)指標(biāo)（不溶物、燒失量、氧化鎂、三氧化硫、氯離子）、凝結(jié)時(shí)間、安定性、強(qiáng)度任一項(xiàng)不符合規(guī)定，為不合格品。 細(xì)度為選擇性指標(biāo)。,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料,43,四、硅酸鹽水泥的腐蝕與防止 1.硅酸鹽水泥的腐蝕 （1）溶出性侵蝕 硅酸鹽水泥硬化后，受軟水浸泡時(shí)，水化產(chǎn)物（Ca(OH)2）逐漸被水溶解，產(chǎn)生溶出性侵蝕，導(dǎo)致水泥石破壞。 （2）溶解性腐蝕 海水、湖水等中的酸和鎂鹽，與水泥石中的氫氧化鈣離子互換生成溶于水或無(wú)膠結(jié)能力的物質(zhì)。,Ca(OH)2+MgCI2 CaCI2+Mg(OH)2 （3）結(jié)晶膨脹型的腐蝕 在海水、地下水等中硫酸鹽與水泥中Ca(OH)2反應(yīng)生成石膏，體積膨脹，然后與水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成體積膨脹的高硫型水化硫鋁酸鈣，使水泥石破壞。 MgSO4+Ca(OH)2+2H2OCaSO42H2O+Mg(OH)2 3(CaSO42H2O)+3CaOAI2O36H2O+19H2O 3CaOAI2O33CaSO431H2O,第一篇 土建工程材料 第三章 無(wú)機(jī)