建筑材料——水泥.ppt

第二章第二章 水泥水泥第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥l 在中国硅酸盐辞典中，将水泥的概念定义在中国硅酸盐辞典中，将水泥的概念定义为：凡以适当的生料，烧至部分熔融，所得以为：凡以适当的生料，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，加入适量的石硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，加入适量的石膏磨细制得的水硬性胶凝材料，称之为硅酸盐膏磨细制得的水硬性胶凝材料，称之为硅酸盐水泥。水泥。l水硬性：粉末状水泥与水泥混合后，经过一系水硬性：粉末状水泥与水泥混合后，经过一系列复杂的物理化学反应，可由可塑性浆体变成列复杂的物理化学反应，可由可塑性浆体变成坚硬的石状体，将散粒材料胶结成整体，这一坚硬的石状体，将散粒材料胶结成整体，这一过程是水化在水环境下完成的，同时可以在水过程是水化在水环境下完成的，同时可以在水中更好的保持石状体的概念。所以，水泥是一中更好的保持石状体的概念。所以，水泥是一种水硬性胶凝材料。种水硬性胶凝材料。胶凝材料的发展史大致可分为三个历史时期胶凝材料的发展史大致可分为三个历史时期l石石膏膏石石灰灰时时期期：公公元元前前2000300020003000年年，利利用用生生石石灰灰和和锻锻烧烧石膏的砂浆，石膏的砂浆，埃及金字塔和中国的万里长城。埃及金字塔和中国的万里长城。l石石灰灰火火山山灰灰时时期期：公公元元初初1818世世纪纪，石石灰灰中中加加入入火火山山灰灰，其强度与抗水性都比石灰其强度与抗水性都比石灰石膏有所提高，石膏有所提高，古罗马圣庙建筑。古罗马圣庙建筑。l水水泥泥时时期期：以以前前的的、都都是是气气硬硬性性胶胶凝凝材材料料，而而17961796年年，利利用用天天然然水水泥泥岩岩（含含粘粘土土成成分分的的石石灰灰石石）制制造造的的“罗罗马马水水泥泥”，开开始始有有水水硬硬性性胶胶凝凝材材料料，而而水水泥泥岩岩分分布布不不广广。所所以以，18241824年年英英国国泥泥瓦瓦工工Jose-phJose-phAspdin Aspdin 发发明明泥泥特特兰兰水水泥泥，也也即即硅硅酸酸盐盐水水泥泥，而而18381838年年约约翰翰逊逊首首先先将将水水泥泥的的锻锻烧烧的的关关键键：适适当当的的配配料料和和温温度度加加以以明确。明确。l18901890年唐山水泥厂是第一个在中国建成的水泥厂。年唐山水泥厂是第一个在中国建成的水泥厂。l硅酸盐水泥：硅酸盐水泥：型硅酸盐水泥，代号型硅酸盐水泥，代号P.。型硅酸型硅酸盐水泥，代号盐水泥，代号P.。l普通硅酸盐水泥：简称普通水泥，代号普通硅酸盐水泥：简称普通水泥，代号P.O。l矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，代号矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，代号P.S。l火山灰质硅酸盐水泥：简称火山灰水泥，代号火山灰质硅酸盐水泥：简称火山灰水泥，代号P.P。l粉煤灰硅酸盐水泥：简称粉煤灰水泥，代号粉煤灰硅酸盐水泥：简称粉煤灰水泥，代号P.F。l复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥：复合水泥，代号：复合水泥，代号P.C。l 还有其他水泥：如快硬水泥、油井水泥、彩色水泥等还有其他水泥：如快硬水泥、油井水泥、彩色水泥等普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥统称掺混合材料的硅酸盐水泥硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥统称掺混合材料的硅酸盐水泥水泥的分类水泥的分类六大通用水泥六大通用水泥l(1)生料的配制与粉磨生料的配制与粉磨l(2)硅酸盐水泥的煅烧硅酸盐水泥的煅烧l(3)水泥熟料的粉磨水泥熟料的粉磨一、硅酸盐水泥的生产 (两磨一烧)二、硅酸盐水泥熟料矿物组分二、硅酸盐水泥熟料矿物组分l矿物名称矿物名称 化学成分化学成分 缩写符号缩写符号 含量含量l硅酸三钙硅酸三钙 3CaOSiO2 C3S 4462l硅酸二钙硅酸二钙 2CaOSiO2 C2S 1830l铝酸三钙铝酸三钙 3CaOAl2O3 C3A 512l铁铝酸四钙铁铝酸四钙 4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF 1018l其中，硅酸三钙和硅酸二钙为强度组分，铝酸三钙和铁铝其中，硅酸三钙和硅酸二钙为强度组分，铝酸三钙和铁铝酸四钙为熔剂组分。酸四钙为熔剂组分。l其他还有少部分其他还有少部分f-CaO、f-MgO及玻璃体等及玻璃体等三、硅酸盐水泥熟料率值和矿物组成计算三、硅酸盐水泥熟料率值和矿物组成计算l（一）熟料的各率值一）熟料的各率值各氧化物之间的比例。各氧化物之间的比例。l1.硅率硅率;l2.铝率（铁率）铝率（铁率）l3.石灰饱和系数石灰饱和系数；l4.碱度碱度（二）水泥熟料中矿物组成二）水泥熟料中矿物组成l根据熟料中的化学成分含量，计算硅率、铝率、碱度和石根据熟料中的化学成分含量，计算硅率、铝率、碱度和石灰饱和系数，可以计算出任何水泥熟料中灰饱和系数，可以计算出任何水泥熟料中C2S、C3S、C3A和和C4AF的含量：的含量：lC3S=3.8SiO2(N-2)=3.8SiO2(3KH-2)lC2S=2.87SiO2(3-N)=8.61SiO2(1-KH)l一般，一般，P=0.91.7，所以所以C4AF=3.04Fe2O3lC3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3)lCaSO4=1.70SO3四、硅酸盐水泥的主要技术性能四、硅酸盐水泥的主要技术性能l1 1密度：一般在密度：一般在3.053.2间，其测试注意介质。与密度间，其测试注意介质。与密度有关的因素：有关的因素：c3Sc3S=3.25,=3.25,c2Sc2S=3.28,=3.28,c3Ac3A=3.04,=3.04,C4MC4M=3.71=3.71l存放时间越长，密度下降，这是因为水泥中的存放时间越长，密度下降，这是因为水泥中的f-f-CaOCaO(=3.34)(=3.34)吸水及吸收吸水及吸收COCO2 2，变成变成Ca(OA)Ca(OA)2 2甚至甚至CaCOCaCO3 3(=2.23,=2.7)(=2.23,=2.7)l水泥欠烧比重小，过烧比重大水泥欠烧比重小，过烧比重大l表现密度：表现密度：13001300左右，粉磨越细，表观密度越小。左右，粉磨越细，表观密度越小。l2 2细度（分散度）细度（分散度）l水泥的细度是表示水泥磨细的程度或分泥分散度的指标。水泥的细度是表示水泥磨细的程度或分泥分散度的指标。l水水泥泥细细度度的的测测试试有有两两种种方方法法：筛筛分分法法（水水筛筛法法或或干干筛筛法法），我我国国多多用用0.080(800.080(80nm)nm)的的方方孔孔筛筛进进行行水水筛筛或或干干筛筛，以以其其筛筛余余百百分分数数表表征征细细度度，一一般般筛筛余余量量12%CAC3 3SCSC4 4AFCAFC2 2S Sl4 4泌水性与保水性泌水性与保水性l在在拌拌制制水水泥泥浆浆以以及及砂砂浆浆、砼砼时时，为为保保证证必必要要的的和和易易性性，往往往往加加入入比比标标准准稠稠度度用用水水量量多多的的水水。但但是是，水水泥泥由由于于自自重重的的原原因因，有有可可能能下下沉沉，而而余余水水则则向向上上移移动动被被析析出出，从从而而使使浆浆体体分分层层，从从而而影影响响强强度及耐久性等。（这一现象即称为泌水性）度及耐久性等。（这一现象即称为泌水性）与与之之有有关关的的是是保保水水性性：此此时时余余水水不不会会析析出出，但但当当在在真真空空抽抽吸吸时能析出，这种现象称为保水性。时能析出，这种现象称为保水性。l减少泌水性的措施：减少泌水性的措施：l增加水泥细度。增加水泥细度。增加增加C C3 3A A含量。含量。掺入混合材。掺入混合材。l在工程中应杜绝的现象：在工程中应杜绝的现象：l砌砌筑筑砂砂浆浆要要求求保保水水性性好好，决决不不能能泌泌水水，否否则则砌砌体体很很快快吸吸收收浆浆体体中的水分，从而降低砂浆的塑性和粘结性，影响砌体的整体性。中的水分，从而降低砂浆的塑性和粘结性，影响砌体的整体性。l离心法生产砼制品时，不能用泌水性大的水泥。离心法生产砼制品时，不能用泌水性大的水泥。l5 5凝结时间凝结时间l凝结分为初凝和终凝。凝结分为初凝和终凝。l初初凝凝：水水泥泥加加水水拌拌合合时时，到到标标准准稠稠度度净净浆浆开开始始推推动动可可塑塑性所需的时间。性所需的时间。l终终凝凝：水水泥泥加加水水拌拌合合至至标标准准稠稠度度净净浆浆完完全全推推动动可可塑塑性性并并开始产生强度所需的时间。开始产生强度所需的时间。l硅硅酸酸盐盐水水泥泥标标准准规规定定，初初凝凝不不得得早早于于45min，终终凝凝不不迟迟于于6h30min。l影影响响水水泥泥凝凝结结的的因因素素：矿矿物物组组分分，C C3 3A A越越高高，凝凝结结越越快快。水水泥泥细细度度。环环境境温温、湿湿度度。缓缓凝凝组组分分：a.a.石石膏。膏。b.b.缓凝剂及促凝剂。缓凝剂及促凝剂。C.C.矿物掺合料。（特别是矿物掺合料。（特别是FAFA）l6 6体积安定性体积安定性l水泥石硬化后，产生不均匀的体积变化，即体积安定性不良。水泥石硬化后，产生不均匀的体积变化，即体积安定性不良。l体积稳定性的危害：引起建筑物的破坏、构件崩溃。体积稳定性的危害：引起建筑物的破坏、构件崩溃。l原因：原因：熟料中的熟料中的f-f-CaOCaO太多太多控制方法：沸煮法测定。控制方法：沸煮法测定。l熟料中的熟料中的f-f-MgOMgO太多太多5.0%5.0%。l掺入的石膏太多掺入的石膏太多3.5%3.5%。l、：一一般般是是由由于于熟熟料料烧烧结结时时温温度度高高于于石石灰灰烧烧结结时时的的温温度度，熟熟料料中中的的f-f-CaOCaO和和f-f-MgOMgO成成死死烧烧状状态态，而而过过熟熟的的f-Caf-Ca与与f-Mgf-Mg熟熟化化慢慢，待待水水泥泥凝凝结结酸酸化化后后还还在在熟熟化化，导导致致水水泥泥石石体体积积安安定定性性不不良良。（熟熟化后体积膨胀，水泥石开裂）化后体积膨胀，水泥石开裂）l：主主要要是是由由于于过过量量的的石石膏膏与与C C3 3A A的的水水化化物物水水化化铝铝酸酸钙钙反反应应，生生成高硫型水化硫酸钙，体积膨胀成高硫型水化硫酸钙，体积膨胀1.51.5倍，也引起水泥石开裂。倍，也引起水泥石开裂。l安定性测试：安定性测试：饼法饼法雷化法。主要是促使雷化法。主要是促使f-f-CaOCaO熟化）熟化）l7 7强度与水泥标号强度与水泥标号l强强度度是是材材料料在在外外力力荷荷载载作作用用下下，材材料料抵抵抗抗破破坏坏的能力。（水泥硬化以后石的强度）的能力。（水泥硬化以后石的强度）l水泥强度与矿物组分和水泥细度关系明显。水泥强度与矿物组分和水泥细度关系明显。l水水泥泥细细度度。水水灰灰比比。矿矿物物组组分分：C C3 3S S早早强强与与后后期期强强度度都都高高，而而C C2 2S S早早期期强强度度较较低低，后后期期增增长长快快，一一年年后后可可能能超超过过C C3 3S S，C C4 4AFAF和和C C3 3A A早早强强都都较高，但后期无增长。较高，但后期无增长。环境条件。环境条件。l8水化热水化热l产生的原因：水化放热反应。产生的原因：水化放热反应。l矿物组分放热速度不同：矿物组分放热速度不同：C C3 3ACAC3 3SCSC4 4AFCAFC2 2S S。l影影响响水水化化热热的的因因素素：总总的的放放热热量量一一样样，但但可可以以控控制放热速度。制放热速度。l大体积禁用硅酸盐水泥，普硅也应控制使用。大体积禁用硅酸盐水泥，普硅也应控制使用。l水化热利用水化热利用自养护温度：自养护温度：l消消除除水水化化热热不不利利影影响响措措施施：低低热热水水泥泥、冷冷却却导导流流浇浇注温度、养护等。注温度、养护等。9.9.水泥的水泥的碱含量碱含量l若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量按水泥中的碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示计算值表示不得大于不得大于0.6。五、硅酸盐水泥的水化过程五、硅酸盐水泥的水化过程l（一）硅酸盐水泥熟料的水化作用一）硅酸盐水泥熟料的水化作用l水水泥泥的的性性能能主主要要由由其其熟熟料料矿矿物物的的矿矿物物组组成成的的决决定定，矿矿物物组组分分遇遇水水，发发生生水水化化反反应应，水水泥泥由由粉粉状胶结成固太而具有强度。状胶结成固太而具有强度。1 1C C3 3S S和和C C2 2S S的水化：的水化：C-S-HC-S-H以及以及CHCH硅酸三钙和硅酸二钙（硅酸三钙和硅酸二钙（-C2S)由于其晶体结构特点，由于其晶体结构特点，因此遇水后与水发生水化反应因此遇水后与水发生水化反应:(3CaOSiO2)+6H2O3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)22(2CaOSiO2)+4H2O3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2C-S-H CHl生成的水化硅酸钙（生成的水化硅酸钙（C-S-H）中各化学成分不是恒定中各化学成分不是恒定值，有两种形态：值，有两种形态：C-S-H（）和和C-S-H（），），其其中，中，C-S-H（）的的C/S比比=0.81.5，C-S-H（）的的C/S比为比为1.52.0，它们统称为，它们统称为C-S-H凝胶，结晶度凝胶，结晶度较差。较差。C-S-H（）又可又可表示为表示为C-S-H（B）。）。lC-S-H凝胶有四种形态，它们具有以下特点：凝胶有四种形态，它们具有以下特点：l（1）具有高度的不溶性，溶解度极小；）具有高度的不溶性，溶解度极小；l（2）比表面积大，高度分散性；）比表面积大，高度分散性；l（3）具有刚度特征，）具有刚度特征，胶体微粒间以化学键和范德华胶体微粒间以化学键和范德华力结合，力结合，有一定的强度；有一定的强度；l（4）内部多孔隙（凝胶孔）。）内部多孔隙（凝胶孔）。l而而CHCH生成量较生成量较CSHCSH少的多，只能起到填充作用，但少的多，只能起到填充作用，但由于由于CHCH间是层状结构，层间结合弱，因此，是裂缝间是层状结构，层间结合弱，因此，是裂缝的策源低。而的策源低。而CHCH溶解度较大，对耐久性也不利。溶解度较大，对耐久性也不利。lC C3 3S S水化比水化比C C2 2S S快，同时生成的快，同时生成的CHCH较多。较多。lC-S-H凝胶的形成与温度有一定的关系，从而影响凝胶的形成与温度有一定的关系，从而影响凝胶类型和凝胶类型和C/S比。比。l3CaOA12O3+6H2O3CaOA12O36H2O2.C3A的水化的水化3.C4AF的水化的水化（二）硅酸盐水泥的水化二）硅酸盐水泥的水化七、水泥石体积的变化七、水泥石体积的变化l1 1化化学学收收缩缩：水水泥泥在在水水化化过过程程，由由水水泥泥熟熟料料水水化化成成水化产物，由于这一过程产生的收缩叫化学收缩。水化产物，由于这一过程产生的收缩叫化学收缩。l原原因因：水水泥泥水水化化后后的的固固相相体体体体积积比比水水化化前前大大，虽虽然然如如此此，就就整整个个水水泥泥水水体体系系来来讲讲，体体积积反反而而有有的的减减少少，其其原原因因是是主主要要原原因因是是水水化化前前体体系系体体积积包包括括固固、液液相相，虽然反应生成物固相增大，但总体积减小。虽然反应生成物固相增大，但总体积减小。l对对于于硅硅酸酸盐盐水水泥泥来来讲讲，每每100g的的缩缩减减总总量量为为79ml。矿物组分化学缩减不同：矿物组分化学缩减不同：C3AC4AFC3SC2S。l2干缩（失水收缩）干缩（失水收缩）l3碳碳化化收收缩缩：当当空空气气中中有有适适当当的的湿湿度度时时，CO2+H2O会会 引引 起起 水水 泥泥 石石 收收 缩缩 COCO2 2+H+H2O与与Ca(OH)2不不断断作作用用。COCO2 2与与水水化化物物发发生生置置换换反反应，而发生碳化收缩。应，而发生碳化收缩。l4.4.自干燥收缩自干燥收缩低水胶比下低水胶比下 八、水泥石的耐久性八、水泥石的耐久性(1)软水腐蚀软水腐蚀(溶出性腐蚀溶出性腐蚀)：氢氧化钙不断地溶解流失氢氧化钙不断地溶解流失(2)离子交换腐蚀离子交换腐蚀(溶解性腐蚀溶解性腐蚀)1)碳酸的腐蚀碳酸的腐蚀2)一般酸的腐蚀一般酸的腐蚀3)镁盐的腐蚀镁盐的腐蚀(3)膨胀性腐蚀膨胀性腐蚀1)硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀2)硫酸的腐蚀硫酸的腐蚀(4)碱的腐蚀碱的腐蚀(5)水泥石腐蚀的防止水泥石腐蚀的防止第二节第二节 掺混合材的硅酸盐水泥掺混合材的硅酸盐水泥l混混合合材材：在在水水泥泥生生产产时时，为为改改善善水水泥泥的的性性能能，如如强强度度和和耐耐久久性性等等而而加加入入到到水水泥泥中中，和和水水泥泥熟熟料、石膏一起粉磨的矿物材料。料、石膏一起粉磨的矿物材料。l混合材又分为活性混合材和非活性混合材。混合材又分为活性混合材和非活性混合材。l一、混合材的类别一、混合材的类别l1活活性性混混合合材材：在在激激发发条条件件下下（石石灰灰或或石石膏膏的的作作用用），加加水水拌拌合合后后，生生成成具具有有胶胶凝凝性性的的水水化化产产物物，既既能能在在水水中中，又又能能在在空空气气中中发发展展并并保保持持强强度度的的矿矿物物材材料料。这这一一类类材材料料包包括括有有：粉粉煤煤灰灰、粒粒化化高高炉炉矿矿渣渣、火火山山灰灰质质材材料料等等。（尽尽可可能具无定形态，而非晶态）。能具无定形态，而非晶态）。l激激发发与与激激发发剂剂：加加入入到到水水泥泥中中的的活活性性混混合合材材的的激发剂为水化物激发剂为水化物CH和石膏，并不外加。和石膏，并不外加。l2.非非活活性性混混合合材材：由由于于这这类类材材料料活活性性很很低低，即即使使在在有有激激发发条条件件下下（碱碱或或石石膏膏）也也不不与与水水发发生生水水化化反反应应，也也不不具具有有水水硬硬性性胶胶凝凝性性质质的的矿矿物物材材料料 活性混合材在水泥中的作用主活性混合材在水泥中的作用主要表现为以下几点：要表现为以下几点：l（1）二次反应（又叫火山灰反应）二次反应（又叫火山灰反应）l火山灰效应的好处：火山灰效应的好处：由于消耗了大量的由于消耗了大量的Ca(OH)2，提高了水泥石的强度和耐久性。提高了水泥石的强度和耐久性。水泥水化物中，高碱性水化硅酸钙与低碱性水泥水化物中，高碱性水化硅酸钙与低碱性（C/S90%。l铝硅玻璃质混合材。铝硅玻璃质混合材。l这这类类混混合合材材除除活活性性SiO2含含量量较较大大外外，Al2O3含含量量也也较较大大，包包括括粉粉煤煤灰灰、火火山山灰灰，浮浮石石、凝凝灰灰岩岩等等天天然然混混合合材材及及人人工工的的粉粉煤等。煤等。l烧粘土质混合材。烧粘土质混合材。l这这类类材材料料的的活活性性组组成成主主要要为为脱脱水水粘粘土土矿矿物物，仍仍以以SiO2和和Al2O3为主，包括烧粘土、煤矸石、页岩渣等。为主，包括烧粘土、煤矸石、页岩渣等。l火山灰质混合材根据不同的种类及化学成分、活性成分不同，火山灰质混合材根据不同的种类及化学成分、活性成分不同，其水化、凝结、强度各有不同。其水化、凝结、强度各有不同。l（1）粉煤灰粉煤灰l粉煤灰：是发电厂铝炉以煤作燃料时，从其烟气中粉煤灰：是发电厂铝炉以煤作燃料时，从其烟气中收集下来的灰渣，又叫作飞渣，又叫作飞灰（收集下来的灰渣，又叫作飞渣，又叫作飞灰（Fly ash）l（2）硅灰硅灰l硅硅灰灰是是铁铁合合金金厂厂冶冶炼炼硅硅铁铁合合金金或或金金属属硅硅时时收收集集的的烟烟气气，硅硅灰灰平平均均粒粒径径很很小小，只只有有0.1 m 左左右右，比比表表面面积积高高达达150000250000cm2/g，硅硅灰灰组组成成中中，含含活活性性SiO2约约9098，呈呈球球状状体体，硅硅灰灰具具有有火火山山灰灰活活性。性。l（3）其它）其它主要的火山灰混合材主要的火山灰混合材活性混合材活性及评价活性混合材活性及评价l活性混合材种类不同，其活性原因也不同：活性混合材种类不同，其活性原因也不同：l1.具有潜在水硬性具有潜在水硬性矿渣（需要碱或硫酸盐矿渣（需要碱或硫酸盐激发其活性）激发其活性）l2.具有具有火山灰反应（二次反应）火山灰反应（二次反应）能力能力硅灰、硅灰、粉煤灰及沸石等；粉煤灰及沸石等；l3.同时具有以上两种能力同时具有以上两种能力高钙粉煤灰、固高钙粉煤灰、固硫渣等。硫渣等。活性评价活性评价l1.活性率指标（廉慧珍）活性率指标（廉慧珍）l2.质量系数法质量系数法l3.石灰吸收值法石灰吸收值法l4.抗压强度比法（较普遍）抗压强度比法（较普遍）l5.比强度法（蒲心诚）比强度法（蒲心诚）三、掺混合材的水泥三、掺混合材的水泥l1.硅酸盐水泥：硅酸盐水泥：型硅酸盐水泥，代号型硅酸盐水泥，代号P.。型硅型硅酸盐水泥，代号酸盐水泥，代号P.。l2.普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥：简称普通水泥，代号：简称普通水泥，代号P.O。l3.矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，代号：简称矿渣水泥，代号P.S。l4.火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥：简称火山灰水泥，代号：简称火山灰水泥，代号P.P。l5.粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥：简称粉煤灰水泥，代号：简称粉煤灰水泥，代号P.F。l6.复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥：代号：代号P.C：第三节第三节 高铝水泥（矾土水泥、铝酸盐水泥）高铝水泥（矾土水泥、铝酸盐水泥）l高高铝铝水水泥泥是是铝铝酸酸盐盐水水泥泥的的一一种种，其其主主要要矿矿物物组组成成主主要要为为CA（铝铝酸酸钙钙），CA2（二二铝铝酸酸一一钙钙等等铝铝酸盐矿物以及少量的酸盐矿物以及少量的C2S等。等。l高铝水泥是以铝矾土和石灰石为原料，按适当的高铝水泥是以铝矾土和石灰石为原料，按适当的比例配合后进行烧结或熔融，冷却后经粉磨而成。比例配合后进行烧结或熔融，冷却后经粉磨而成。生产工艺与硅酸盐基本相同。但相对熟料难磨。生产工艺与硅酸盐基本相同。但相对熟料难磨。高铝水泥矿物组分高铝水泥矿物组分矿矿物名称物名称 矿矿物成分物成分 简简写写铝铝酸一酸一钙钙(主要主要)CaOA12O3 CA二铝酸一钙二铝酸一钙 CaO2A12O3 CA2硅硅铝铝酸酸二二钙钙 2CaOA12O3SiO2 C2AS七铝酸十二钙七铝酸十二钙 12CaO7A12O3 C12A7高铝水泥的水化与硬化高铝水泥的水化与硬化高铝水泥矿物组分中高铝水泥矿物组分中CA和和CA2是主要的，是主要的，其次是其次是C12A7,这些矿物组分在不同的温度这些矿物组分在不同的温度下水化产物不同。下水化产物不同。l 虽然在低温下形成的虽然在低温下形成的CAH10和和C2AH8，但它们都但它们都是亚稳定性的，最终要转化为是亚稳定性的，最终要转化为C3AH6，这是一个自这是一个自发的过程。发的过程。l由在以下条件下，这个过程会加快：由在以下条件下，这个过程会加快：l温度的升高温度的升高l湿度的升高湿度的升高l碱度增加碱度增加l l但但C3AH6强度不如强度不如CAH10和和C2AH8，降低值达降低值达40%以上。以上。l 在常温下的工程实践证明，高铝水泥长期强在常温下的工程实践证明，高铝水泥长期强度要下降，特别是在湿热环境中，影响更为严度要下降，特别是在湿热环境中，影响更为严重，甚至引起结构的破坏，因此，高铝水泥应重，甚至引起结构的破坏，因此，高铝水泥应限制使用，特别是结构工程中，但由于其强度限制使用，特别是结构工程中，但由于其强度发展快，可用于抢修工程。发展快，可用于抢修工程。在实践中，保证高铝水泥砼工程质量的关键环节在于在实践中，保证高铝水泥砼工程质量的关键环节在于l施工和养护降低砼温度（不要阳光照对，要洒水养护等）施工和养护降低砼温度（不要阳光照对，要洒水养护等），砼体积不宜过大，（不超过，砼体积不宜过大，（不超过45cm为宜，但非国家规定）。为宜，但非国家规定）。l合理控制好合理控制好W/C，应尽量采用较低的应尽量采用较低的W/C，一般为一般为0.4，W/C=0.4时水份并不能保证水泥的完全水化，但可以保证时水份并不能保证水泥的完全水化，但可以保证出现晶型转化时（出现晶型转化时（CAH10和和C2AH8C3AH6）,游离出的水游离出的水又使水泥开始水化，新形成的水化物填充密实孔隙。又使水泥开始水化，新形成的水化物填充密实孔隙。l在高铝水泥中掺加石膏或无水石膏。在高铝水泥中掺加石膏或无水石膏。CAH10和和C2AH8可与可与石膏反应生成水化硫铝酸钙，从而解决晶型转化。石膏反应生成水化硫铝酸钙，从而解决晶型转化。l掺加粒化高炉矿渣掺加粒化高炉矿渣 三、高铝水泥的性能及应用三、高铝水泥的性能及应用l施施工工与与养养护护避避免免高高温温、温温热热，适适于于冬冬季季施施工工，不适于大体积砼。不适于大体积砼。l不不得得与与石石灰灰，硅硅酸酸盐盐水水泥泥混混合合存存放放或或使使用用，因因会会出出现现闪闪凝凝，且且生生成成高高碱碱性性水水化化铝铝酸酸钙钙另另有有膨膨胀胀，因为因为Ca(OH)2对高铝水泥起加速凝结作用。对高铝水泥起加速凝结作用。l适于抢修工程。适于抢修工程。l有很高的抗硫酸盐浸蚀性能。有很高的抗硫酸盐浸蚀性能。l有有较较高高的的耐耐热热性性，在在900下下，强强度度损损失失至至原来的原来的70%,1300时为时为50%左右。左右。l对对Cl-渗透性强，所以对钢筋锈的防护不利。渗透性强，所以对钢筋锈的防护不利。l可可用用于于生生产产人人造造大大理理石石，成成型型快快，脱脱模模快快，但不宜追求高过的后期强度。但不宜追求高过的后期强度。l抗碱、抗酸性极差。抗碱、抗酸性极差。l与石膏配合可以配制膨胀水泥。与石膏配合可以配制膨胀水泥。l 第四节第四节 其它品种水泥其它品种水泥l其它品种水泥是以硅酸盐水泥以及铝酸盐、其它品种水泥是以硅酸盐水泥以及铝酸盐、硫铝酸盐水泥等为基础，通过掺入其它材料硫铝酸盐水泥等为基础，通过掺入其它材料或在特殊工艺下，赋予水泥特殊的性能。或在特殊工艺下，赋予水泥特殊的性能。一、快硬水泥一、快硬水泥l1.快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥l2.快硬硫铝酸盐水泥快硬硫铝酸盐水泥l3.氟铝酸盐快硬水泥氟铝酸盐快硬水泥 二、装饰水泥二、装饰水泥l1.白色水泥白色水泥l2.彩色水泥彩色水泥三、道路硅酸盐水泥三、道路硅酸盐水泥l以适当的生料烧至部分熔融，所得的以硅酸钙为主要以适当的生料烧至部分熔融，所得的以硅酸钙为主要成分和较多的铁铝酸四钙的硅酸盐熟料，加入适量的成分和较多的铁铝酸四钙的硅酸盐熟料，加入适量的石膏共同磨细，所得的水硬性胶凝材料，称为道路硅石膏共同磨细，所得的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥。酸盐水泥。(道路硅酸盐水泥道路硅酸盐水泥(GBl3693-92)l在道路硅酸盐水泥中，熟料的化学组成和硅酸盐水泥在道路硅酸盐水泥中，熟料的化学组成和硅酸盐水泥是完全相同的，只是水泥中的铝酸三钙的含量小于是完全相同的，只是水泥中的铝酸三钙的含量小于5.0，铁铝酸四钙的含量要大于，铁铝酸四钙的含量要大于16.0。道路水泥的技术性质及应用道路水泥的技术性质及应用l道路水泥抗折强度高，耐磨性好、干缩小、抗冻性、抗道路水泥抗折强度高，耐磨性好、干缩小、抗冻性、抗冲击性、抗硫酸盐性能好，可减少混凝土路面的断板、冲击性、抗硫酸盐性能好，可减少混凝土路面的断板、温度裂缝和磨耗，减少路面维修费用，延长使用年限。温度裂缝和磨耗，减少路面维修费用，延长使用年限。l适用于道路路面、机场跑道、城市人流较多的广场等工适用于道路路面、机场跑道、城市人流较多的广场等工程的面层混凝土。程的面层混凝土。四、抗硫酸盐水泥四、抗硫酸盐水泥l以适当的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成以适当的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的熟料，加入石膏，共同磨细制成的具有一定抗硫分的熟料，加入石膏，共同磨细制成的具有一定抗硫酸盐侵蚀性能的水硬性胶凝材料，称为抗硫酸盐硅酸酸盐侵蚀性能的水硬性胶凝材料，称为抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称抗硫酸盐水泥。盐水泥，简称抗硫酸盐水泥。l在抗硫酸水泥中，在抗硫酸水泥中，C3S的含量小于的含量小于50；C3A含量小于含量小于5，C3A和和C4AF的总含量小于的总含量小于22。五、膨胀水泥和自应力水泥五、膨胀水泥和自应力水泥l在钢筋混凝土中应用膨胀水泥，由于混凝土在钢筋混凝土中应用膨胀水泥，由于混凝土的膨胀使钢筋产生一定的拉应力，混凝土受的膨胀使钢筋产生一定的拉应力，混凝土受到相应的压应力。到相应的压应力。l根据压应力的大小，可以将水泥分为两类，根据压应力的大小，可以将水泥分为两类，一类压应力值不小于一类压应力值不小于2.0MPa时，为自应力水时，为自应力水泥；另一类压应力值小于泥；另一类压应力值小于2.0MPa的为膨胀水的为膨胀水泥。泥。自应力水泥自应力水泥l自应力水泥的膨胀值较大。自应力水泥的膨胀值较大。l常用的自应力水泥有硅酸盐自应力水泥、铝酸常用的自应力水泥有硅酸盐自应力水泥、铝酸盐自应力水泥等。盐自应力水泥等。l一般用于预应力钢筋混凝土压力管及配件等。一般用于预应力钢筋混凝土压力管及配件等。膨胀水泥膨胀水泥l膨胀水泥主要用于收缩补偿混凝土工程，防渗膨胀水泥主要用于收缩补偿混凝土工程，防渗混凝土混凝土(屋顶防渗、水池等屋顶防渗、水池等)，防渗砂浆，结构，防渗砂浆，结构的加固，构件接缝、接头的灌浆，固定设备的的加固，构件接缝、接头的灌浆，固定设备的机座及地脚螺栓等。机座及地脚螺栓等。l膨胀水泥有硅酸盐膨胀水泥、高铝膨胀水泥、膨胀水泥有硅酸盐膨胀水泥、高铝膨胀水泥、硫铝酸盐膨胀水泥、铁铝酸盐膨胀水泥等。硫铝酸盐膨胀水泥、铁铝酸盐膨胀水泥等。六、砌筑水泥六、砌筑水泥l以活性混合材料和一些具有潜在水硬性的工业以活性混合材料和一些具有潜在水硬性的工业废料为主，加入少量的水泥熟料、石膏，磨细废料为主，加入少量的水泥熟料、石膏，磨细所得的水硬性胶凝材料，称为砌筑水泥所得的水硬性胶凝材料，称为砌筑水泥(砌砌筑水泥筑水泥(GBl83-82)。l用于工业与民用建筑的砌筑砂浆、内墙抹面砂用于工业与民用建筑的砌筑砂浆、内墙抹面砂浆，也可用于配制道路混凝土垫层或蒸养混凝浆，也可用于配制道路混凝土垫层或蒸养混凝土砌块。土砌块。七、油井水泥七、油井水泥l用用于于油油井井、气气井井的的固固井井工工程程中中，又又称称之之为为堵堵塞塞水水泥泥。这这主主要要是是保保证证在在石石油油、天天然然气气勘勘探探、开开采采时时把把钢钢质质套套管管下下入入井井内内，再再注注入入水水泥泥浆浆将将套套筒筒与与周周围围地地层层胶胶结结封封固固，封封隔隔地地层层内内的的油油气气、水层，以便在井内形成一条良好的油流通道。水层，以便在井内形成一条良好的油流通道。l油油井井水水泥泥因因受受地地层层温温度度影影响响，要要承承受受高高温温、高高压这是油井水泥生产和使用中最主要的问题压这是油井水泥生产和使用中最主要的问题 八、大坝水泥八、大坝水泥l大大坝坝水水泥泥包包括括低低热热水水泥泥、中中热热水水泥泥等等，是是水水化化热热较较低低的的一一种种硅硅酸酸盐盐水水泥泥品品种种，适适用用于于水水工工大大坝坝，大大型型构构筑筑物及大体积的基础工程。物及大体积的基础工程。l水水泥泥砼砼导导热热性性差差，水水泥泥的的水水化化热热不不易易散散失失，造造成成砼砼内内、外温差太大而易产生裂缝的出现。外温差太大而易产生裂缝的出现。l因因而而有有必必要要采采取取措措施施控控制制温温差差：内内部部冷冷却却系系统统。集集料料预预冷冷却却。注注意意养养护护条条件件。低低热热、中中坝坝水水泥泥等等大坝水泥。大坝水泥。冰水搅拌。冰水搅拌。掺入掺和料。掺入掺和料。l大大坝坝水水泥泥：熟熟料料中中C3A和和C3S含含量量应应降降低低。掺掺入入混混合材如矿渣、粉煤灰。合材如矿渣、粉煤灰。九、九、喷射水泥喷射水泥十、十、超细水泥超细水泥十一、活化水泥十一、活化水泥十二、球状水泥十二、球状水泥十三、调粒水泥十三、调粒水泥 硅酸盐水泥硅酸盐水泥l1.硅酸盐水泥定义：硅酸盐水泥定义：“凡由硅酸盐水泥熟料、凡由硅酸盐水泥熟料、05石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的水泥）。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称称型硅酸盐水泥，代号型硅酸盐水泥，代号P.。在硅酸盐水泥粉磨时在硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量掺加不超过水泥质量5的石灰石或粒化高炉矿渣混合的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称材料的称型硅酸盐水泥，代号型硅酸盐水泥，代号P.。”(据据GB1751999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥)2.硅酸盐水泥的技术性能硅酸盐水泥的技术性能3.硅酸盐水泥的特性、应用硅酸盐水泥的特性、应用1)早期强度和后期强度高早期强度和后期强度高2)水化热大、抗冻性好水化热大、抗冻性好3)干缩小、耐磨性较好干缩小、耐磨性较好4)抗碳化性较好抗碳化性较好5)耐腐蚀性差耐腐蚀性差6)不耐高温不耐高温普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥l1.普通硅酸盐水泥定义：凡由硅酸盐水泥熟料、普通硅酸盐水泥定义：凡由硅酸盐水泥熟料、615混合材料、适量石膏磨细制成的水混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号通水泥），代号P.O。”(据据GB1751999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥)2.普通硅酸盐水泥的技术要求普通硅酸盐水泥的技术要求1)细度：细度：0.08mm方孔筛筛余量不得超过方孔筛筛余量不得超过10.0。（用筛余法）。（用筛余法）2)凝结时间：凝结时间：初凝时间不得早于初凝时间不得早于45min，终终凝时间不得迟于凝时间不得迟于10h。3)强度等级强度等级l3.普通硅酸盐水泥的特性、应用普通硅酸盐水泥的特性、应用基本同硅酸盐水泥基本同硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥l矿渣硅酸盐水泥定义：矿渣硅酸盐水泥定义：“凡由硅酸盐水泥熟料凡由硅酸盐水泥熟料和和2070粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号（简称矿渣水泥），代号P.S。”(据据GB13441999矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥泥、粉煤灰硅酸盐水泥)l特性及应用特性及应用凝结硬化速度慢：凝结硬化速度慢：早期强度低，后期强度高早期强度低，后期强度高 对温度湿热敏感性强：对温度湿热敏感性强：适于蒸养适于蒸养(steam curing or high-pressure steam curing)耐腐蚀性好：耐腐蚀性好：可用于海港工程和水工大坝的建设。可用于海港工程和水工大坝的建设。水化热小：水化热小：可用于大体积混凝土，大型基础和混凝土可用于大体积混凝土，大型基础和混凝土大坝等。大坝等。耐热性好耐热性好抗碳化抗碳化(carbonization)能力差：能力差：一般不用于热处理车一般不用于热处理车间的修建。间的修建。矿渣水泥的保水性差、抗渗性差、泌水通道较多、干矿渣水泥的保水性差、抗渗性差、泌水通道较多、干缩较大，使用中要严格控制用水量，加强早期养护。缩较大，使用中要严格控制用水量，加强早期养护。抗冻性差：抗冻性差：不宜用于冬季施工不宜用于冬季施工 火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥l火山灰质硅酸盐水泥定义：火山灰质硅酸盐水泥定义：“凡由硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料熟料、火山灰质混合材料(掺量为水泥熟料质掺量为水泥熟料质量的量的20-50)和适量石膏磨细制成的水硬性和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号山灰水泥），代号P.P。”(据据GB13441999矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥)特性及应用特性及应用火山灰水泥干缩大，在干燥高温下，水化火山灰水泥干缩大，在干燥高温下，水化硅酸钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙硅酸钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙和氧化硅，产生和氧化硅，产生“起粉起粉”现象。现象。不宜用于干不宜用于干燥环境燥环