1、.,第五章 水泥,.,5.1 概述,凡細(xì)磨成粉末狀，加入適量水后成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂、石等散粒或纖維材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料，統(tǒng)稱為水泥。,.,性能 和用途,硅酸鹽系列水泥 鋁酸鹽系列水泥 硫鋁酸鹽系列水泥 鐵鋁酸鹽系列水泥,水泥,通用水泥,專用水泥,特性水泥,化學(xué)成分,用于般土木工程的水泥，如普通硅酸鹽水泥,專門用途的水泥，如砌筑水泥、道路水泥,某種性能比較突出的水泥，如快硬硅酸鹽水泥,5.1 概述,.,5.1 概述,常用水泥品種,.,5.1 概述,常用水泥品種（續(xù)表）,.,5.2 硅酸鹽水泥,凡由硅酸鹽水泥熟料、05%石灰石或?；郀t礦渣、適

2、量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥（波特蘭水泥）。 硅酸鹽水泥分兩種類型，不摻加混合材料的稱型硅酸鹽水泥，其代號(hào)為P。在硅酸鹽水泥熟料粉磨時(shí)摻加不超過(guò)水泥質(zhì)量5%石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的稱型硅酸鹽水泥，其代號(hào)為P。,.,5.2 硅酸鹽水泥,熟 料,石灰質(zhì)原料,黏土質(zhì)原料,輔助原料,水 泥,石 膏,煅燒,1450,磨細(xì),磨細(xì),配料,生 料,生產(chǎn)工藝流程（簡(jiǎn)稱為“兩磨一燒”）： 制備生料、煅燒熟料、粉磨水泥,.,5.2 硅酸鹽水泥,.,5.2 硅酸鹽水泥,.,5.2 硅酸鹽水泥,.,5.2 硅酸鹽水泥,硅酸鹽水泥的主要熟料礦物的名稱和含量范圍如下： 硅酸三鈣 3CaOSiO2 C

3、3S 含量 37%60% 硅酸二鈣 2CaOSiO2 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%,.,5.2 硅酸鹽水泥,各種熟料礦物單獨(dú)與水作用時(shí)表現(xiàn)出的特征,.,5.2 硅酸鹽水泥,水泥孰料礦物的強(qiáng)度增長(zhǎng)曲線,.,5.2 硅酸鹽水泥,硅酸鹽水泥的水化反應(yīng),.,5.2 硅酸鹽水泥,凝結(jié)：水泥加水拌成水泥漿，逐漸變稠失去塑性，但無(wú)強(qiáng)度，這一進(jìn)程叫水泥凝結(jié)。 硬化：強(qiáng)度逐漸提高，變成堅(jiān)硬的水泥石，這一過(guò)程稱為水泥硬化。 碳化：在空氣中表面，Ca(OH)2與CO2反應(yīng)生成CaCO3被稱

4、為碳化。,硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化,.,5.2 硅酸鹽水泥,水泥凝結(jié)硬化過(guò)程,（a）分散在水中未水化的水泥顆粒；（b）在水泥顆粒表面形成水化物膜層；（c）膜層長(zhǎng)大并互相連接（凝結(jié)）；（d）水化物進(jìn)一步發(fā)展，填充毛細(xì)孔(硬化),1水泥顆粒；2水分；3凝膠；4晶體； 5水泥顆粒的未水化內(nèi)核；6毛細(xì)孔,.,注：初始反應(yīng)期和潛伏期也可合稱為誘導(dǎo)期。,5.2 硅酸鹽水泥,水泥凝結(jié)硬化階段,.,5.2 硅酸鹽水泥,水泥主要技術(shù)性質(zhì),細(xì)度 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 凝結(jié)時(shí)間 體積安定性 強(qiáng)度 水化熱,細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度。 測(cè)定: 比表面積法（單位質(zhì)量的粉末所具有的總表面積） 通用硅酸鹽水泥（GB2007）規(guī)

5、定：硅酸鹽水泥比表面積應(yīng)大于300/kg。,.,5.2 硅酸鹽水泥,水泥主要技術(shù)性質(zhì),細(xì)度 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 凝結(jié)時(shí)間 體積安定性 強(qiáng)度 水化熱,水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)，所需的拌和水量（以占水泥質(zhì)量的百分比表示），稱為標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量（也稱需水量）。 硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，一般在24%30%。當(dāng)其他條件相同時(shí)，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越小越好。,.,5.2 硅酸鹽水泥,水泥主要技術(shù)性質(zhì),細(xì)度 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 凝結(jié)時(shí)間 體積安定性 強(qiáng)度 水化熱,初凝：自加水拌和起，到標(biāo)稠凈漿開始失去可塑性所需的時(shí)間。 終凝：自加水拌和起，到標(biāo)稠凈漿完全失去可塑性，并產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。 GB規(guī)定：初凝不早于45m

6、in，終凝不遲于390min。,.,5.2 硅酸鹽水泥,水泥主要技術(shù)性質(zhì),細(xì)度 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 凝結(jié)時(shí)間 體積安定性 強(qiáng)度 水化熱,指水泥在凝結(jié)硬化過(guò)程中體積變化的均勻性。 主要是由于熟料中所含游離氧化鈣、游離氧化鎂或摻入石膏量過(guò)多所造成的。熟料中所含游離氧化鈣、游離氧化鎂都是過(guò)燒的，水化速度很慢，一般都在水泥硬化后才開始水化。,.,5.2 硅酸鹽水泥,水泥主要技術(shù)性質(zhì),細(xì)度 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 凝結(jié)時(shí)間 體積安定性 強(qiáng)度 水化熱,水泥的強(qiáng)度等級(jí)按規(guī)定齡期水泥膠砂的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來(lái)劃分，反映了水泥膠結(jié)能力的大小。 硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62

7、.5R,共6個(gè)等級(jí)。,.,5.2 硅酸鹽水泥,水泥主要技術(shù)性質(zhì),細(xì)度 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 凝結(jié)時(shí)間 體積安定性 強(qiáng)度 水化熱,水泥在水化過(guò)程中所放出的熱量，稱為水泥的水化熱。 水泥水化熱的大部分是在水化初期（7d）放出的，后期放熱逐漸減少。,.,5.2 硅酸鹽水泥,環(huán)境水對(duì)水泥石的侵蝕,水泥混凝土或砂漿經(jīng)常會(huì)受到環(huán)境水的物理和化學(xué)作用，使已硬化的水泥石結(jié)構(gòu)遭到破壞，強(qiáng)度降低，最終造成建筑物的破壞的現(xiàn)象。,.,軟水腐蝕,亦稱溶出性侵蝕，雨水、雪水、蒸 餾水、工廠冷凝水及含重碳酸鹽甚少的 河水與湖水等都屬于軟水。 Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O,鹽類腐蝕,酸類腐蝕,強(qiáng)堿腐蝕

8、,1、硫酸鹽的腐蝕 4CaOAl2O3 12H2O+3CaSO4+20H2O =3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O+Ca(OH)2 2、鎂鹽的腐蝕 MgSO4 + Ca(OH)2 + 2H2O = CaSO4 2H2O + Mg(OH)2 MgCl2 + Ca(OH)2 = CaCl2 + Mg(OH)2,1、碳酸腐蝕 Ca(OH)2 +CO2 +H2O = CaCO3+2H2O CaCO3 + CO2 + H2O = CaH(CO3)2 2、一般酸的腐蝕 2HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O H2SO4+Ca(OH)2 = CaSO42H2O,3CaOAl2

9、O3 + 6NaOH = 3NaO Al2O3 + 3Ca(OH)2 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O,5.2 硅酸鹽水泥,環(huán)境水對(duì)水泥石的侵蝕,.,1、根據(jù)環(huán)境，合理選擇水泥品種。 2、提高水泥石的密實(shí)度。 3、加做保護(hù)層，加不透水的瀝青層。 4、對(duì)具有特殊要求的抗侵蝕混凝土，采用聚合物混凝土。,5.2 硅酸鹽水泥,水泥石侵蝕的防止措施,.,在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，為節(jié)約水泥熟料，提高水泥產(chǎn)量和增加水泥品種，同時(shí)也為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)而在水泥中摻入的礦物質(zhì)材料，稱為水泥混合材料。,5.3 混合材料及摻有混合材料的硅酸鹽水泥,水泥混合材料的定義,.,5.3 混合材料及

10、摻有混合材料的硅酸鹽水泥,水泥混合材料的分類,混合材料磨成細(xì)粉，與石灰或與石灰和石膏拌合在一起，加水后，在常溫下能生成具有膠凝性的水化產(chǎn)物，既能在水中又能在空氣中硬化的，稱為活性混合材料。,指不與水泥成分起化學(xué)作用或作用很小的混合材料。主要起惰性填充作用，提高水泥的產(chǎn)量，調(diào)整水泥的標(biāo)號(hào)，減少水化熱。,活性混合材料 （水硬性混合材料）,非活性混合材料 （填充性混合材料）,.,5.3 混合材料及摻有混合材料的硅酸鹽水泥,?；郀t礦渣,高爐冶煉生鐵所得以硅酸鈣和鋁酸鈣為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷?；蟮漠a(chǎn)品稱為?；郀t礦渣。,.,5.3 混合材料及摻有混合材料的硅酸鹽水泥,火山灰質(zhì)混合材料,具有火山灰

11、性的天然或人工的礦物質(zhì)材料。 所謂火山灰性，是指一種材料磨成細(xì)粉后，單獨(dú)加水拌和不具有水硬性，但在常溫下與少量石灰等一起遇水后能形成具有水硬性化合物的性質(zhì)。,火山灰質(zhì)混合材料中含有較多的活性SiO2、Al2O3，它們分別能與Ca(OH)2在常溫下起化學(xué)反應(yīng)，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，因而具有水硬性。,.,5.3 混合材料及摻有混合材料的硅酸鹽水泥,火山灰質(zhì)混合材料,天然的有火山灰、凝灰?guī)r、浮石、沸石巖、硅藻土和硅藻石等；人工的有煅燒的煤矸石、燒頁(yè)巖、燒黏土、煤渣、硅質(zhì)渣等。,.,5.3 混合材料及摻有混合材料的硅酸鹽水泥,粉煤灰,粉煤灰是火力發(fā)電廠的工業(yè)廢渣，是從煤粉爐煙道氣體中收集的粉末。

12、 粉煤灰的主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3，并含一定CaO，其水硬性原理與火山灰質(zhì)混合材料相似。,.,5.3 混合材料及摻有混合材料的硅酸鹽水泥,非活性混合材料,非活性混合材料在水泥中起調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)、節(jié)約水泥熟料的作用，因此，又稱填充性混合材料。 質(zhì)地較堅(jiān)實(shí)的有石英巖、石灰?guī)r、砂巖等磨成的細(xì)粉；質(zhì)地較松軟的有黏土、黃土等。,.,5.3 混合材料及摻有混合材料的硅酸鹽水泥,摻有混合材料的硅酸鹽水泥,.,5.3 混合材料及摻有混合材料的硅酸鹽水泥,摻有混合材料的硅酸鹽水泥,.,5.3 混合材料及摻有混合材料的硅酸鹽水泥,摻有混合材料的硅酸鹽水泥,.,5.4 其他品種水泥,中熱、低熱硅酸鹽水泥及低熱礦渣硅酸鹽水泥,以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料，稱為中熱硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱中熱水泥），代號(hào)：PMH。 以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料，稱為低熱硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱低熱水泥），代號(hào)：PLH。 以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入?；郀t礦渣、適量石膏，磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料，稱為低熱礦渣硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱低熱礦渣水泥），代號(hào)：PSLH。,.,5.4 其他品種水泥,中熱、低