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水泥性能与检测第1页，共86页，编辑于2022年，星期一掌握硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其特性；掌握硅酸盐水泥的组成材料、凝结硬化过程、技术性质、质量检定方法及其应用。了解其他品种水泥的特性及应用。第2页，共86页，编辑于2022年，星期一水泥的特点和适用范围水泥的特点水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人造石材。水泥适用范围不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。第3页，共86页，编辑于2022年，星期一4Construction Materials正在建正在建设中的三峡大中的三峡大坝挪威的海上石油钻井平台第4页，共86页，编辑于2022年，星期一水泥的分类按性能和用途分水 泥通用水泥专用水泥特性水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等第5页，共86页，编辑于2022年，星期一水泥的分类按主要水硬性物质分水泥种类水泥种类主要水硬性物质主要水硬性物质主主 要要 品品 种种硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸钙硅酸钙绝大多数通用水泥、专用水泥和特性水绝大多数通用水泥、专用水泥和特性水泥泥铝酸盐水泥铝酸盐水泥铝酸钙铝酸钙高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬高高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬高强铝酸盐水泥等。强铝酸盐水泥等。硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥无水硫铝酸钙无水硫铝酸钙硅酸二钙硅酸二钙有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥等盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥等铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥铁相、无水硫铝酸钙、铁相、无水硫铝酸钙、硅酸二钙硅酸二钙有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等水泥、快硬铁铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥氟铝酸钙、硅酸二钙氟铝酸钙、硅酸二钙氟铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥等以火山灰或潜在水硬性以火山灰或潜在水硬性材料以及其他活性材料材料以及其他活性材料为主要组分的水泥为主要组分的水泥活性二氧化硅活性二氧化硅活性氧化铝活性氧化铝石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、低热石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、低热钢渣矿渣水泥等钢渣矿渣水泥等第6页，共86页，编辑于2022年，星期一41 通用水泥第7页，共86页，编辑于2022年，星期一（一）硅酸盐水泥第8页，共86页，编辑于2022年，星期一一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺1、硅酸盐水泥的原材料生产硅酸盐水泥熟料的原材料石灰质原料石灰质原料 天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成分相似的材料如白垩等。粘土质原料粘土质原料 主要为粘土，其主要化学成分为SiO2，其次为Al2O3和少量Fe2O3。铁矿粉铁矿粉 采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等。混合材料：包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨细石英砂等）。第9页，共86页，编辑于2022年，星期一硅酸盐水泥的生产工艺“两磨一烧”工艺生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种；硅酸盐水泥分为：型硅酸盐水泥（不掺混合材料）和型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合材料）。2、硅酸盐水泥的生产工艺石灰石粘 土铁矿粉生 料石 膏硅酸盐水泥混合材料熟 料按比例混合磨细13501450煅烧磨细第10页，共86页，编辑于2022年，星期一第11页，共86页，编辑于2022年，星期一第12页，共86页，编辑于2022年，星期一3、熟料的矿物组成及其特性、熟料的矿物组成及其特性熟料的矿物组成熟料的矿物组成水泥熟料矿物水泥熟料矿物硅酸二钙硅酸二钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙游离氧化钙和氧化镁游离氧化钙和氧化镁铝酸三钙铝酸三钙硅酸三钙硅酸三钙碱类及杂质碱类及杂质2CaOSiO2，C2S4CaOAl2O3Fe2O3，C4AFfCaO和和fMgO3CaOAl2O3，C3A3CaOSiO2，C3S化学式及简写化学式及简写第13页，共86页，编辑于2022年，星期一水泥熟料矿物的主要特性水泥熟料矿物的主要特性 熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应，其特点见上表。矿物名称矿物名称硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙含量范围（质量含量范围（质量）376015377151018水化反应速度水化反应速度中中慢慢快快中中强强 度度高高早期低，后早期低，后期高期高低低低（含量多时对抗低（含量多时对抗折强度有利）折强度有利）水水 化化 热热中中低低高高中中第14页，共86页，编辑于2022年，星期一二、硅酸盐水泥的凝结和硬化二、硅酸盐水泥的凝结和硬化1、熟料矿物的水化反应、熟料矿物的水化反应硅酸三钙硅酸三钙2（3CaOSiO2）6H2O=3CaO2SiO23H2O3Ca（OH）2硅酸二钙硅酸二钙2（2CaOSiO2）4H2O=3CaO2SiO23H2OCa（OH）2 铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl2O3H2O=3CaOAl2O36H2O3CaOAl2O36H2O3（CaSO42H2O）19H2O=3CaOAl2O33CaSO431H2O 铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O37H2O=3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O第15页，共86页，编辑于2022年，星期一水泥水化产物：水泥水化产物：晶体晶体氢氧化氧化钙 2025 水化水化铝酸酸钙 水化硫水化硫铝酸酸钙（石膏作用下生成）（石膏作用下生成）胶体水化硅酸胶体水化硅酸钙（C-S-H）70 水化水化铁酸酸钙 第16页，共86页，编辑于2022年，星期一17Construction Materials钙钒石晶体石晶体第17页，共86页，编辑于2022年，星期一18Construction MaterialsC-S-H 水水化硅酸化硅酸钙凝胶凝胶CH Crystal 氢氧化氧化钙晶体晶体 电镜下的水泥水化下的水泥水化产物物图第18页，共86页，编辑于2022年，星期一19Construction Materials水泥水泥浆扫描描电镜照片（照片（7d龄期期）C-S-H钙矾石石第19页，共86页，编辑于2022年，星期一2、硅酸盐水泥的凝结和硬化、硅酸盐水泥的凝结和硬化凝结硬化的概念水泥水化后，生成各种水化产物，随着时间推延，水泥浆的塑性逐渐失去，而成为具有一定强度的固体，这一过程称为水泥的凝结硬化。凝结硬化。水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程较短暂，一般几个小时即可完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。第20页，共86页，编辑于2022年，星期一初初 凝凝：水泥加水拌合后的剧烈水化反应，一方面使水泥浆中起润滑作用的自由水分逐渐减少；另一方面，水化产物在溶液中很快达饱和或过饱和状态而不断析出，水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，越来越多的颗粒相互连接形成了骨架结构。此时，水泥浆便开始慢慢失去可塑性，表现为水泥的初初凝凝。第21页，共86页，编辑于2022年，星期一终终 凝：凝：当掺入水泥的石膏消耗殆尽时，水泥颗粒表面的钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物的积聚物所胀破，铝酸三钙等矿物的再次快速水化得以继续进行，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。水泥浆的塑性逐渐消失，直到终凝终凝。硬硬 化：化：水泥凝结后产生明显的强度并逐渐变成坚硬的人造石水泥石，这一过程称为水泥的“硬化硬化”。第22页，共86页，编辑于2022年，星期一23Construction Materials硬化前硬化前 未水化水未水化水泥颗粒泥颗粒 水水 C-S-H 钙矾石钙矾石 石灰石灰 硬化后硬化后水灰比水灰比第23页，共86页，编辑于2022年，星期一第24页，共86页，编辑于2022年，星期一25水化水化产物填充物填充空隙并将水泥空隙并将水泥颗粒粒连接在一接在一起起已水化的水泥已水化的水泥浆里留下的孔里留下的孔隙隙未水化水未水化水泥泥颗粒粒第25页，共86页，编辑于2022年，星期一三、硅酸盐水泥的主要技术性质三、硅酸盐水泥的主要技术性质1、细度、细度细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥颗粒的粗细，直接影响其水化反应速度、活性和强度。国家标准中规定，水泥的细度用筛析法和比表面积法来测定。硅酸盐水泥的细度为其比表面积大于300m2/kg。第26页，共86页，编辑于2022年，星期一试验方法试验方法:1.筛析试验前：调节负压至 40006000Pa范围内。2.称取试样25g，置于负压筛，筛析2min。3.筛毕，称量筛余物ms。4.结果计算(1)水泥试样筛余百分数：筛余结果的修正:C修正系数，0.801.20第27页，共86页，编辑于2022年，星期一2、密度、堆积密度和各成分含量、密度、堆积密度和各成分含量技术性质技术性质质质 量量 标标 准准密度，密度，kg/m331003200堆积密度，堆积密度，kg/m313001600不溶物不溶物型：不溶物不得超过型：不溶物不得超过0.75；型：不溶物不得超过型：不溶物不得超过1.50烧失量烧失量型：烧失量不得大于型：烧失量不得大于3.0；型：烧失量不得大于型：烧失量不得大于3.5氧化镁氧化镁水泥中氧化镁含量不宜超过水泥中氧化镁含量不宜超过5.0。如果水泥经压蒸法检验安定性合格，。如果水泥经压蒸法检验安定性合格，则水泥中氧化镁含量可放宽至则水泥中氧化镁含量可放宽至6.0三氧化硫三氧化硫3.5碱含量碱含量水泥中碱含量按水泥中碱含量按Na2O0.658K2O计算值来表示。若使用活性集料，用户计算值来表示。若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60或由供需双方商定或由供需双方商定注：表中百分数均为质量百分数。注：表中百分数均为质量百分数。第28页，共86页，编辑于2022年，星期一3、烧失量、烧失量：水泥在一定的烧灼温度和时间内，烧失的量占原质量额百分数。4、标准稠度及其用水量、标准稠度及其用水量 稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水量。国家标准规定检验水泥的凝结时间和体积安定性时需用“标准稠度”的水泥净浆。“标准稠度”是人为规定的稠度，其用水量采用水泥标准稠度测定仪测定。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在之间。影响因素矿物成分、细度、混合材及掺量。第29页，共86页，编辑于2022年，星期一5、凝结时间、凝结时间凝结时间 分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从加水至水泥浆开始失去塑性的时间；终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度并开始产生强度的时间。凝结时间的工程意义凝结时间的工程意义：水泥的初凝时间不宜过早，以便在施工时有足够的时间完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇注和砌筑等工作。水泥的终凝时间不宜过迟，以免延误施工工期。国家标准GB1752006规定：硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。凝结时间的测定凝结时间的测定:（1）采用凝结时间测定仪（）采用凝结时间测定仪（维卡仪维卡仪）；）；（2）采用水泥标准稠度净浆。）采用水泥标准稠度净浆。第30页，共86页，编辑于2022年，星期一水泥标准稠度净浆水泥标准稠度净浆:1.目的：试验结果具有可比性，目的：试验结果具有可比性，用于测定凝结时间和安定性。用于测定凝结时间和安定性。2.测定：测定：试验仪器：维卡仪试验仪器：维卡仪 试验方法：标准法试验方法：标准法/调整水量法调整水量法3.3.标准稠度净浆标准标准稠度净浆标准:试杆距底板距离为试杆距底板距离为 6mm1mm 6mm1mm。4.4.标准稠度用水量标准稠度用水量:达到标准稠度净浆时的用水量。达到标准稠度净浆时的用水量。第31页，共86页，编辑于2022年，星期一 初凝时间：试杆距底初凝时间：试杆距底板距离为板距离为4mm1mm。终凝时间：当试针沉入终凝时间：当试针沉入试体试体0.5mm时，即环形时，即环形附件开始不能在试体留附件开始不能在试体留下痕迹时。下痕迹时。凝结时间测定凝结时间测定:第32页，共86页，编辑于2022年，星期一6、体积安定性、体积安定性 体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。水泥在硬化过程中体积变化不稳定，即为体积安定性不良。水泥安定性不良的原因：熟料中含有过量的游离氧化钙（fCaO），或含有过量的游离氧化镁（fMgO）；生产水泥时掺入的石膏过量。国家标准GB1752006规定，硅酸盐水泥的安定性用沸煮法检验必须合格。体积安定性不良的水泥严禁用于工程中。第33页，共86页，编辑于2022年，星期一雷氏法雷氏法（1 1）雷氏夹试件的成型：）雷氏夹试件的成型：标准稠度水泥净浆。标准稠度水泥净浆。（2 2）测量）测量 A A 取下试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离取下试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离A A。（3 3）沸煮）沸煮（4 4）测量）测量 C C 沸沸煮煮后后，冷冷却却，取取出出试试件件测测量量雷雷氏氏夹夹指指针针尖尖端端的距离的距离C C。（5 5）结果判定）结果判定 当当两两个个试试件件煮煮后后增增加加距距离离C-AC-A平平均均值值 5.0mm5.0mm时，安定性合格；时，安定性合格；当当两两个个试试件件C-AC-A值值相相差差超超过过4.0mm4.0mm时时，应应重重做做一一次次试试验验。再再如如此此，则则认认为为该该水水泥泥安安定定性性不合格。不合格。雷氏夹雷氏夹第34页，共86页，编辑于2022年，星期一7 7、强度及强度等级、强度及强度等级（1）胶砂强度 国家标准规定，水泥和标准砂按1：3.0质量比混合，加入规定量的水（水灰比为0.50），经标准试验方法搅拌成型。制成40mm40mm160mm的标准试件，在标准条件（1d温度为201，相对湿度90以上的空气中带模养护；1d以后拆模，放入201的水中养护）下养护。根据水泥品种不同，分别测定3d、28d的抗折强度和抗压强度，即为水泥的胶砂强度。第35页，共86页，编辑于2022年，星期一检验方法（检验方法（ISO法）法）水泥水泥:标准砂标准砂:水水=1:3:0.5，制成，制成40mm40mm160mm棱柱体试件棱柱体试件,标准养护标准养护3d、28d，分别测定抗折，分别测定抗折强度、抗压强度。强度、抗压强度。第36页，共86页，编辑于2022年，星期一（2）强度等级 根据水泥的胶砂强度划分的级别称为强度等级。硅酸盐水泥的强度等级划分为42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六个等级。(P40表5-2/3)的 规定。强度等级强度等级抗压强度，抗压强度，MPa抗折强度，抗折强度，MPa3d28d3d28d42.542.5R52.552.5R62.562.5R17.022.023.027.028.032.042.542.552.552.562.562.53.54.04.05.05.05.56.56.57.07.08.08.0注：R型为早强型，主要是3d强度较高。第37页，共86页，编辑于2022年，星期一8、水化热、水化热水泥的水化热是指在水化过程中的放热量，单位为kJ/kg。影响因素：影响因素：熟料的矿物组成熟料的矿物组成铝酸三钙、硅酸三钙的水化热高，而铁铝酸四钙、硅酸二钙的水化热较低。因此要降低水化热，可适当减少铝酸三钙和硅酸三钙的含量。水泥的细度水泥的细度越细，放热速度越快。水泥的标号水泥的标号越高，放热速度越快、越大。外加剂掺加缓凝剂可降低早期水化水化热主要对大体积混凝土工程有影响。第38页，共86页，编辑于2022年，星期一水化热对工程的影响：水化热对工程的影响：对大体积混凝土（高层基础、大坝等），由于混凝土是热的不良导体，水化热在混凝土内的聚集造成内外温差过大（可达5070），内胀外缩的结果在混凝土产生拉应力使混凝土产生热裂缝；所以对于大体积混凝土工程，应选择水化热较低的水泥，或者采取特殊措施降低水化热的危害。冬季混凝土施工水化热有利于水泥的水化和混凝土早期强度的发展。大大坝水泥水泥第39页，共86页，编辑于2022年，星期一Construction Materials洞洞庭庭湖湖大大桥桥第40页，共86页，编辑于2022年，星期一洞庭湖大洞庭湖大桥桥梁的梁的热裂裂缝第41页，共86页，编辑于2022年，星期一42Construction Materials大大坝第42页，共86页，编辑于2022年，星期一四、硅酸盐水泥的特性及应用四、硅酸盐水泥的特性及应用凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强要求的工程。抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用强。适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。耐热性差。因水化后氢氧化钙含量高。不适用于承受高温作用的混凝土工程。耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。第43页，共86页，编辑于2022年，星期一硅酸盐水泥的应用硅酸盐水泥的应用常用于常用于：重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程。要求凝结快的现场浇注的混凝土工程。冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程。不宜用于不宜用于：受流动的软水和有水压作用的工程。受海水和矿物水作用的工程。大体积工程。耐热、耐酸工程。第44页，共86页，编辑于2022年，星期一（二）（二）掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥第45页，共86页，编辑于2022年，星期一凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量的石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，均属掺混合材的硅酸盐水泥。掺混合材的硅酸盐水泥。掺入目的：掺入目的：改善水泥的性能；增加品种；提高产量；节约熟料，降低成本掺混合材硅酸盐水泥的品种：掺混合材硅酸盐水泥的品种：普通硅酸盐水泥：熟料(615)%混合材石膏 矿渣硅酸盐水泥：熟料(2070)%矿渣石膏 火 山 灰 水 泥：熟料(2050)%火山灰石膏 粉煤灰硅酸盐水泥：熟料(2040)%粉煤灰石膏 复合硅酸盐水泥：熟料 两种或以上混合材料石膏第46页，共86页，编辑于2022年，星期一混合材料：混合材料：在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥标号，扩大使用范围而掺入的天然或人工的矿质原料称为混合材料。活性混合材料活性混合材料 具有潜在水硬性或火山灰特性，或者兼具有潜在水硬性和火山灰特性的混合材料。如粒化高炉矿渣；粉煤灰；火山灰质混合材料非活性混合材料非活性混合材料 不具有潜在水硬性或质量活性指标不能达到规定要求的混合材料。如磨细石灰石粉、磨细石英砂等。火山灰活性：火山灰活性：混合材料磨成细粉并与石灰或石膏混合均匀，用水拌和后，在常温下可生成具有水硬性的水化物，这种性质称为混合材料的火山灰活性火山灰活性。潜在水硬性：潜在水硬性：指该类矿物质材料只需在少量外加剂的激发下，即可利用自身溶出的化学成分，生成具有水硬性的化合物。第47页，共86页，编辑于2022年，星期一1、普通硅酸盐水泥（代号PO）定义硅酸盐水泥熟料61的混合材料适量石膏技术性质要求（与硅酸盐水泥相比）相同点 MgO含量、SiO2含量、初凝时间、安定性的技术要求相同。不同点细度：80m方孔筛筛余量不超过10.0%；终凝时间：不迟于10h；烧失量：不得大于5.0%；第48页，共86页，编辑于2022年，星期一强度等级：普通硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。各龄期的强度不低于下表的规定。强度等级强度等级抗压强度，抗压强度，MPa抗折强度抗折强度，MPa3d28d3d28d42.542.5R52.552.5R16.021.022.026.042.542.552.552.53.54.04.05.06.56.57.07.0第49页，共86页，编辑于2022年，星期一主要特性（1）早期强度略低，后期强度高。（2）水化热略低。（3）抗渗性好，抗冻性好，抗碳化能力强。（4）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。（5）耐磨性较好；耐热性能较好。应用普通硅酸盐水泥的应用范围和硅酸盐水泥相同。第50页，共86页，编辑于2022年，星期一2 2、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥定义技术性质要求（与普通水泥相比）相同点MgO含量、细度、凝结时间、安定性的技术要求相同。不同点熟料适量石膏20%70%粒化高炉矿渣20%40%粉煤灰20%50%火山灰质混合材料矿渣水泥（PO）粉煤灰水泥（PS）火山灰水泥（PP）磨细磨细磨细第51页，共86页，编辑于2022年，星期一粒化高炉矿渣粉粒化高炉矿渣粉粒化高炉矿渣粉粒化高炉矿渣粉第52页，共86页，编辑于2022年，星期一粉煤灰粉煤灰粉煤灰的宏观与微观形貌粉煤灰的宏观与微观形貌 是指煤粉炉燃烧煤粉是指煤粉炉燃烧煤粉时，从烟道气体中收集到时，从烟道气体中收集到的细颗粒粉末。的细颗粒粉末。粉煤灰陶粒粉煤灰陶粒第53页，共86页，编辑于2022年，星期一三氧化硫含量：矿渣水泥不超过4.0；火山灰质水泥、粉煤灰水泥不得超过3.5。强度等级：强度等级划分为32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R共六个等级。各龄期的强度要求见下表。密度：水泥的密度为28003000kg/m3。强度等级抗压强度，MPa）抗折强度，MPa3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0第54页，共86页，编辑于2022年，星期一主要特性及应用（与硅酸盐水泥、普通水泥相比）三种水泥的共同特性凝结硬化较慢，早强强度较低，后期强度增长较快；水化热较低，放热速度慢；抗硫酸盐腐蚀和抗水性较好；蒸汽养护适应性好；抗冻性、耐磨性及抗碳化性能较差。三种水泥各自特性及应用(P41-42)矿渣水泥的抗渗性较差，但耐热性好，可用于温度不高于200的混凝土工程中。火山灰水泥的抗渗性好，但干缩较大，不适用于长期处于干燥环境中的混凝土工程。粉煤灰水泥干缩小，抗裂性好。第55页，共86页，编辑于2022年，星期一3、复合硅酸盐水泥和石灰石硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥和石灰石硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥（PC）与硅酸盐水泥相比，由于掺入了两种或两种以上的混合材料，复合水泥的水化热较低；早期强度较高，其强度要求与普通水泥的强度要求相同。石灰石硅酸盐水泥（PL）凡由硅酸盐水泥熟料和石灰石、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为石灰石硅酸盐水泥。石灰石硅酸盐水泥的技术要求应符合相应标准的规定。第56页，共86页，编辑于2022年，星期一（三）通用水泥的验收和保管第57页，共86页，编辑于2022年，星期一1、通用水泥的验收包装标志和数量的验收 包装标志的验收 包装有袋装和散装两种袋装水泥在包装袋上应清楚地标明产品名称、代号、净含量、强度等级、生产许可证编号、生产者名称和地址、出厂编号、执行标准号、包装年月日等主要包装标志。掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥，必须在包装上标上“掺火山灰”字样。包装袋两侧应印有水泥名称和强度等级。印刷字体颜色：硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥红色；矿渣硅酸盐水泥绿色；火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥黑色。散装水泥供应时须提交与袋装水泥标志内容相同的卡片。第58页，共86页，编辑于2022年，星期一数量的验收 袋装水泥每袋净含量为50kg，且不得少于标志质量的98；随机抽取20袋总质量不得少于1000kg。质量的验收 检查出厂合格证和试验报告；复验；仲裁检验。第59页，共86页，编辑于2022年，星期一废品及不合格品的规定 废品 凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合相应标准规定的通用水泥，均为废品。不合格品 对于通用水泥，凡有下列情况之一者，均为不合格品。硅酸盐水泥，普通水泥：凡不溶物、烧失量、细度、终凝时间中任一项不符合标准规定者；矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥：凡细度、终凝时间中任一项不符合标准规定者。掺混合材料硅酸盐水泥混合材料掺量超过最大限值或强度低于商品强度等级规定的指标者。水泥出厂的主要包装标志中水泥品种、强度等级、工厂名称和出厂编号不全者。第60页，共86页，编辑于2022年，星期一 2、通用水泥的保管不同品种和不同强度等级的水泥要分别存放，不得混杂。防水防潮，做到“上盖下垫”。堆垛不宜过高，一般不超过10袋，场地狭窄时最多不超过15袋。储存期不能过长，通用水泥不超过三个月。水泥储存期超过三个月，水泥会受潮结块，强度大幅度降低，会影响水泥的使用。3、通用水泥的选用（P4445表5.6）第61页，共86页，编辑于2022年，星期一（四）水泥石的腐蚀及防止（四）水泥石的腐蚀及防止A凝胶体（CSH凝胶）；B晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）；C孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔等）；D未水化的水泥颗粒水泥石的结构水泥石的结构水泥石主要由凝胶体、晶水泥石主要由凝胶体、晶体、孔隙、水、空气和未体、孔隙、水、空气和未水化的水泥颗粒等组成，水化的水泥颗粒等组成，存在固相、液相和气相。存在固相、液相和气相。因此硬化后的水泥石是一因此硬化后的水泥石是一种多相多孔体系。种多相多孔体系。水泥石的结构（水化产物水泥石的结构（水化产物的种类及相对含量、孔的的种类及相对含量、孔的结构）对其性能影响最大。结构）对其性能影响最大。第62页，共86页，编辑于2022年，星期一水泥石的腐蚀及防止水泥石的腐蚀及防止水泥石在外界侵蚀性介质（软水、含酸、含盐、含碱等）的作用下结构受到破坏，强度降低的现象称为水泥石的腐蚀。水泥石的腐蚀。表现形式：表现形式：体积膨胀膨胀型腐蚀 体积收缩溶出型腐蚀水泥石腐蚀的原因：水泥石腐蚀的原因：内因水泥石存在不稳定的Ca(OH)2和 不稳定的水化铝酸钙；外因环境中有害介质（软水、酸、盐等）的存在；联系水泥石中的孔缝系统，产生有害介质的侵蚀、交换作用。长期性、后期加剧性。第63页，共86页，编辑于2022年，星期一1、水泥石腐蚀的方式（1）软水侵蚀（溶出性侵蚀）（2）酸的腐蚀（溶解性化学腐蚀）一般酸的腐蚀碳酸水的腐蚀（3）硫酸盐腐蚀（膨胀性化学腐蚀）（4）强碱腐蚀第64页，共86页，编辑于2022年，星期一Construction Materials膨膨胀裂裂缝第65页，共86页，编辑于2022年，星期一膨膨胀裂裂缝第66页，共86页，编辑于2022年，星期一67Construction Materials膨膨胀开裂开裂第67页，共86页，编辑于2022年，星期一68Construction Materials开裂的开裂的轨枕枕第68页，共86页，编辑于2022年，星期一（）根据工程的环境特点，合理选择水泥品种合理选择水泥品种，或适当掺加混合材料，减少可腐蚀物质的浓度，防止或延缓水泥的腐蚀。如处于软水环境的工程，常选用掺混合材料的矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，因为这些水泥的水泥石中氢氧化钙含量低，对软水侵蚀的抵抗能力强。（）提高混凝土的密实度提高混凝土的密实度，采取措施减少水泥石结构的孔隙率，特别是提高表面的密实度，阻塞腐蚀介质渗入水泥石的通道。（）在水泥石结构的表面设置保护层在水泥石结构的表面设置保护层，隔绝腐蚀介质与水泥石的联系。如采用涂料、贴面等致密的耐腐蚀层覆盖水泥石，能够有效地保护水泥石不被腐蚀。2、防止水泥石腐蚀的措施、防止水泥石腐蚀的措施第69页，共86页，编辑于2022年，星期一42 专用水泥专用水泥 适应专门用途的水泥，如道路水泥、低热大坝水泥、油井水泥、砌筑水泥等。第70页，共86页，编辑于2022年，星期一一、砌筑水泥一、砌筑水泥定义 凡由活性混合料或具有水硬性的工业废料为主要原料，加入少量硅酸盐水泥熟料和石膏，经磨细制成的工作性较好的水硬性胶凝材料。技术要求 P48:国标砌筑水泥（GB31832003）特性 等级低，成本低。应用 适用于砌筑和抹面砂浆、垫层混凝土等；不适用于结构混凝土。第71页，共86页，编辑于2022年，星期一二、道路水泥二、道路水泥定义 以道路硅酸盐水泥熟料，活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥。技术要求道路硅酸盐水泥（GB136931992）P48 道路水泥中铝酸三钙含量不大于5.0，铁铝酸四钙含量不小于16.0，游离CaO含量不大于1.0。特性 道路硅酸盐水泥强度较高，特别是抗折强度高、耐磨性好、干缩率低，抗冲击性、抗冻性和抗硫酸盐侵蚀能力比较好。应用 适用于水泥混凝土路面、机场跑道、车站及公共广场等工程的面层混凝土中应用。第72页，共86页，编辑于2022年，星期一三、大坝水泥三、大坝水泥中热硅酸盐水泥 由适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，称为中热硅酸盐水泥。低热矿渣硅酸盐水泥 由适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入矿渣、适量石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，称为低热矿渣硅酸盐水泥，简称低热矿渣水泥。应用 大体积混凝土。第73页，共86页，编辑于2022年，星期一43 特性水泥特性水泥 为了满足紧急抢修工程、冬季施工、加固结构、建筑装饰、海工和地下工程的特殊要求，所生产的具有某种比较突出性能的水泥，称特性水泥。如快硬水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥、高铝水泥等。第74页，共86页，编辑于2022年，星期一一、快硬硅酸盐水泥一、快硬硅酸盐水泥 Rapid-hardening Portland Cement 凡以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏磨细制成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料。快硬水泥各标号强度指标（GB199-90）（P50表5.12）特点：特点：具有早强特点，且后期强度仍有少量增长，长期强度可靠。通过增加熟料中C3S、C3A的含量。适于：适于：要求早期强度高的工程、紧急抢修工程、冬季施工的工程等。注意：注意：快硬水泥易受潮变质，运输和储存中特别注意防潮。从出厂起应在一个月内使用。第75页，共86页，编辑于2022年，星期一二、快凝快硬硅酸盐水泥二、快凝快硬硅酸盐水泥 以硅酸三钙、氟铝酸钙为的熟料，加入适量硬石膏、粒化高炉矿渣、无水硫酸钙，经磨细制成的一种凝结快、小时强度增长快的水硬性胶凝材料。快凝快硬水泥各标号强度指标（JC314-1982）（P51表5.13）特点：特点：凝结很快，早期强度增长快。适于：适于：用于军事工程、机场跑道、桥梁、隧道和涵洞等紧急抢修工程，以及冬季施工、堵漏等工程。施工时不得与其它水泥混合使用。注意：注意：快硬水泥易受潮变质，运输和储存中特别注意防潮。从出厂起应在一个月内使用。第76页，共86页，编辑于2022年，星期一 以硅酸钙为主的特定矿物组成的熟料，加入适量石膏，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。各龄期强度指标（P51表514）特点：特点：具有较高的抗硫酸盐侵蚀的能力，水化热较低。适于：适于：受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下隧道、引水、道路与桥梁基础等工程等。三、抗硫酸盐硅酸盐水泥三、抗硫酸盐硅酸盐水泥第77页，共86页，编辑于2022年，星期一四、白色硅酸盐水泥和彩色硅酸盐水泥四、白色硅酸盐水泥和彩色硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥的组成、性质与硅酸盐水泥基本相同，所不同的是在配料和生产过程中严格控制着色氧化物（Fe2O3、MnO、Cr2O3、TiO2等）的含量。彩色硅酸盐水泥简称彩色水泥。它是用白水泥熟料，适量石膏和耐碱矿物颜料共同磨细而制成的。白水泥和彩色水泥广泛地应用于建筑装修中。如制作彩色水磨石、饰面砖、锦砖、玻璃马赛克以及制作水刷石、斩假石、水泥花砖等。各龄期强度指标（P52表515/16/17）第78页，共86页，编辑于2022年，星期一五、铝酸盐水泥五、铝酸盐水泥定义 以石灰岩和矾土为主要原料，配制成适当成分的生料，烧至全部或部分熔融所得以铝酸钙为主要矿物的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料，代号CA。主要矿物成分铝酸一钙（CaOAl2O3简写 CA）凝结正常，硬化迅速，为铝酸盐水泥强度的主要来源。二铝酸一钙（CaO2Al2O3简写 CA2），其特点是凝结硬化慢，早期强度较低，后期强度高。此外还有少量水化极快、凝结迅速而强度不高的七铝酸十二钙（127）以及胶凝性极差的铝方柱石（C2AS）、六铝酸一钙（CA6）等矿物。第79页，共86页，编辑于2022年，星期一1、分类、分类（铝酸盐水泥按Al2O3含量百分数分为四类）：CA-50 50%Al2O3 60%CA-60 60%Al2O368%CA-70 68%Al2O3 77%CA-80 77%Al2O3 第80页，共86页，编辑于2022年，星期一细度 比表面积不小于300 m2/kg或0.045mm筛余不大于20%。凝结时间 按GB201-2000规定的标准稠度胶砂测得的凝结时间应符合如下要求：CA-50、CA-70、CA-80铝酸盐水泥的初凝时间不早于30min，终凝时间应不迟于6；CA-60铝酸盐水泥的初凝时间不早于60min，终凝时间应不迟于18。强度 铝酸盐水泥按照Al2O3含量分为四类。各类型铝酸盐水泥的不同龄期强度值不得低于GB201-2000的规定。铝酸盐水泥受到高温作用时，由于产生了固相反应，烧结结合代替了水化结合，因而具有良好的耐高温性能。2 2、铝酸盐水泥的技术要求、铝酸盐水泥的技术要求第81页，共86页，编辑于2022年，星期一3 3、铝酸盐水泥的特性与应用、铝酸盐水泥的特性与应用早期强度很高，凝结硬化快，一天强度可达最终强度的80%以上，后期强度增加不明显。故适用于工期紧急的工程。如国防、道路和紧急抢修工程。长期强度降低较大，不适合长期承载结构。水化放热极快且放热量大，不得应用于大体积混凝土工程。抗硫酸盐腐蚀性好，但抗碱性极差。抗渗性、抗冻性好。耐热性好。高温下产生烧结作用，具有良好的耐高温性能，较高的强度，故适合耐热工程。第82页，共86页，编辑于2022年，星期一六、膨胀型水泥和自应力水泥六、膨胀型水泥和自应力水泥1、硅酸盐类膨胀及自应力水泥、硅酸盐类膨胀及自应力水泥定义-凡用硅酸盐水泥、石膏、和其他掺合料如高铝水泥、明矾石、等按一定比例共同磨细或分别磨细再经混匀而成的水泥。性能：凝结时间：t初20min ；t终10h标 号：400、500、600膨 胀 率：1d 0.3%；28d 1.0%应用-配制防水砂浆和防水混凝土第83页，共86页，编辑于2022年，星期一2、铝酸盐膨胀及自应力水泥、铝酸盐膨胀及自应力水泥定义-以一定量的高铝水泥熟料和二水石膏磨细而成的水硬性膨胀胶凝材料。性能：凝结时间：t初30min ；t终4h自应力值（MPa）：3.0、4.0、5.0 膨 胀 率：7d 1.0%；28d 2.0%应 用：制造自应力钢筋混凝土压力管。注：自应力大于2MPa的称为自应力水泥第84页，共86页，编辑于2022年，星期一本章小结（1）水泥按性能和用途分为通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类；（2）通用水泥主要包括七大品种；（3）通用水泥的细度、凝结时间、体积安定性和强度，是评定水泥质量的技术指标。（4）通用水泥的定义、主要技术性质、特性及应用、验收和保管等内容，是本章的重点内容。（5）专用水泥和特性水泥，了解其特性及应用。第85页，共86页，编辑于2022年，星期一第86页，共86页，编辑于2022年，星期一