第03章水泥.ppt

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1、 第三章第三章 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 指加水拌和成塑性浆后，能胶结砂、石等适当指加水拌和成塑性浆后，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材水硬性胶凝材料料。通常采用的水泥主要有：通常采用的水泥主要有：硅酸盐水泥、普通硅硅酸盐水泥、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、粉煤灰硅酸盐水泥泥、粉煤灰硅酸盐水泥等品种。等品种。一、水泥的分类 按矿物组成分为：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、少熟料水泥，无熟料水泥。按用途分：通用水泥、专用水泥、特性水泥。通用水泥：硅酸盐水泥、普

2、通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。专用水泥：砌筑水泥、道路水泥、油井水泥等。特性水泥：快硬水泥、白色水泥、抗硫酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀水泥。二、硅酸盐水泥的生产和矿物组成 凡由硅酸盐水泥熟料、石灰石或粒化凡由硅酸盐水泥熟料、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，高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为称为硅酸盐水泥硅酸盐水泥。硅酸盐水泥分为两种类型：硅酸盐水泥分为两种类型：a.不掺混合材的称不掺混合材的称I型硅酸盐水泥，其代号为型硅酸盐水泥，其代号为P.I；b.在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺入不超过

3、水泥质量在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称II型硅酸型硅酸盐水泥，其代号为盐水泥，其代号为II。1 1、硅酸盐水泥的生产、硅酸盐水泥的生产 生产硅酸盐水泥原料，主要是石灰质和粘土质生产硅酸盐水泥原料，主要是石灰质和粘土质两类原料。为了补充铁质及改善煅烧条件，还可加两类原料。为了补充铁质及改善煅烧条件，还可加入适量铁粉、萤石等。入适量铁粉、萤石等。生产水泥的基本工序可以概括为：生产水泥的基本工序可以概括为：“两磨一烧两磨一烧”：先将原材料破碎并按其化学成分配料后，在球：先将原材料破碎并按其化学成分配料后，在球磨机中研磨

4、为生料。然后入窑锻烧至部分熔融，所磨机中研磨为生料。然后入窑锻烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，配以适量的石得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，配以适量的石膏及混合材料在球磨机中研磨至一定细度，即得到膏及混合材料在球磨机中研磨至一定细度，即得到硅酸盐水泥。硅酸盐水泥。2 2、硅酸盐水泥熟料的矿物组成、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成为硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成为:a.硅酸三钙硅酸三钙 硅酸三钙的化学成分为硅酸三钙的化学成分为ai2，其简写为，其简写为3S。它是硅酸盐水泥熟料中最主要的矿物成分，约。它是硅酸盐水泥熟料中最主要的矿物成分，约占水泥熟料总量的占水泥熟

5、料总量的7。硅酸三钙遇水后。硅酸三钙遇水后能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水化热。能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水化热。它对促进水泥的凝结硬化，特别是对水泥天内它对促进水泥的凝结硬化，特别是对水泥天内的早期强度以及后期强度都起主要作用。的早期强度以及后期强度都起主要作用。b.硅酸二钙硅酸二钙 硅酸二钙的化学成分为硅酸二钙的化学成分为2ai2，其简写，其简写为为C2S，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的1537。硅酸二。硅酸二钙遇水后反应较慢，水化热也较低。它不影响水钙遇水后反应较慢，水化热也较低。它不影响水泥的凝结，对水泥的后期强度起主要作用。泥的凝结，对水泥的后期强度起主要

6、作用。c.铝酸三钙铝酸三钙 铝酸三钙的化学成分是铝酸三钙的化学成分是CaOAl2O3，其简写，其简写为为C3，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的7 15。铝酸三。铝酸三钙遇水后反应极快，产生的热量大而且很集中。钙遇水后反应极快，产生的热量大而且很集中。铝酸三钙对水泥的凝结起主导作用，但其水化产铝酸三钙对水泥的凝结起主导作用，但其水化产物强度较低，主要对水泥的早期强度有所贡献。物强度较低，主要对水泥的早期强度有所贡献。d.铁铝酸四钙铁铝酸四钙 化学成份化学成份CaOAl2O3Fe2O3，其简写为，其简写为4AF，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的1018。铁铝酸四钙遇水时水化反应也很快，

7、水化铁铝酸四钙遇水时水化反应也很快，水化热较低，水化产物的强度不高，对水泥石热较低，水化产物的强度不高，对水泥石的抗压强度贡献不大，主要对抗折强度贡的抗压强度贡献不大，主要对抗折强度贡献较大。献较大。还有游离氧化钙、游离氧化镁、碱分还有游离氧化钙、游离氧化镁、碱分 e、其它成分MgO,是一种有害成分，含量多时会使水泥安定性不良。不得超过5%。SO3，它主要是粉磨熟料时掺入石膏带来的。当石膏掺量合适时，既可以调节水泥的凝结时间，又可以提高水泥的性能；但当石膏掺入量超过一定值时，会使水泥的性能变差。SO3的含量不得超过3.5%。e、其它成分 游离氧化钙（f-CaO）,它是在煅烧过程中未能反应结合而

8、残存下来的过烧并呈游离态的CaO。如果含量较高，则由于其滞后的水化，产生结晶膨胀而导致水泥石开裂，甚至破坏，造成水泥安定性不良。熟料中游离氧化钙控制在1%到2%以下。碱分（K2O,Na2O）可以增加PH值到13.5，对保护钢筋有利。然而，太高的碱含量会产生碱骨料反应和引起浆体的收缩变形。因此，熟料中的量应控制。三三.硅酸盐水泥水化及凝结硬化硅酸盐水泥水化及凝结硬化 1 1、硅酸盐水泥遇水后，水泥中的各种矿物成分会很硅酸盐水泥遇水后，水泥中的各种矿物成分会很快发生水化反应，生成各种水化产物。快发生水化反应，生成各种水化产物。硅酸三硅酸三 水水 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙 硅酸二钙硅酸

9、二钙 水水 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙 铝酸三钙铝酸三钙 水水 水化铝酸三钙水化铝酸三钙 铁铝酸四钙铁铝酸四钙 水水 水化铝酸三钙水化铝酸三钙 水化铁酸钙水化铁酸钙 水泥中的石膏很快与水化铝酸钙反应生成难水泥中的石膏很快与水化铝酸钙反应生成难溶的水化硫铝酸钙针状结晶体，也称为钙矾石溶的水化硫铝酸钙针状结晶体，也称为钙矾石晶体：晶体：水化硫铝酸钙（钙矾石）水化硫铝酸钙（钙矾石）经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的水化产物主要有：水化产物主要有：水化硅酸钙水化硅酸钙(50%)、氢氧化、氢氧化钙钙(25%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫、水化铝酸

10、钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙等新生矿物。铝酸钙等新生矿物。2 2、硅酸盐水泥的凝结和硬化硅酸盐水泥的凝结和硬化 当水泥颗粒分散在水中时，在水泥颗粒表当水泥颗粒分散在水中时，在水泥颗粒表面即发生水化反应，立即变成含有多种离子的面即发生水化反应，立即变成含有多种离子的溶液，此作用继续下去，使水泥颗粒周围的溶溶液，此作用继续下去，使水泥颗粒周围的溶液很快成为水化产物的饱和溶液，此时所消耗液很快成为水化产物的饱和溶液，此时所消耗的水泥仅为表面很少的一部分。的水泥仅为表面很少的一部分。在溶液达到饱和后，水泥继续水在溶液达到饱和后，水泥继续水化所生成的产物不能再溶解，而是以化所生成的产物不能再溶解，而是以

11、细分散装的凝胶粒子析出，附在水泥细分散装的凝胶粒子析出，附在水泥颗粒表面，形成凝胶膜包裹层，使水颗粒表面，形成凝胶膜包裹层，使水泥在一段时间内反应缓慢，水泥浆的泥在一段时间内反应缓慢，水泥浆的可塑性基本保持不变。可塑性基本保持不变。由于水化产物不断增加，胶凝膜不断增由于水化产物不断增加，胶凝膜不断增厚而破裂，水泥颗粒重新露出新表面与水反厚而破裂，水泥颗粒重新露出新表面与水反应，在一段时间水化反应速率有所增加，随应，在一段时间水化反应速率有所增加，随着熟料矿物水化的进行，由各种水化产物组着熟料矿物水化的进行，由各种水化产物组成的凝胶在水泥粒子之间形成了凝胶聚网状成的凝胶在水泥粒子之间形成了凝胶聚

12、网状结构，结构，水泥浆开始失去塑性而出现凝结现象水泥浆开始失去塑性而出现凝结现象 初凝 水泥水化继续进行，水泥浆逐渐硬水泥水化继续进行，水泥浆逐渐硬化，随着水化硅酸钙凝胶不断增多，化，随着水化硅酸钙凝胶不断增多，并充满了硬化水泥石的毛细孔，使毛并充满了硬化水泥石的毛细孔，使毛细孔愈来愈少，水泥石具有愈来愈高细孔愈来愈少，水泥石具有愈来愈高的强度和胶结能力。的强度和胶结能力。终凝终凝 由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很快凝结，为使工程使用时有足够的操作时快凝结，为使工程使用时有足够的操作时间，水泥中加入了适量的石膏。水泥加入间，水泥中加入了适量的石膏。水泥加入石膏后

13、，一旦铝酸三钙开始水化，石膏会石膏后，一旦铝酸三钙开始水化，石膏会与水化铝酸三钙反应生成针状的钙矾石。与水化铝酸三钙反应生成针状的钙矾石。钙矾石很难溶解于水，可以形成一层保护钙矾石很难溶解于水，可以形成一层保护膜覆盖在水泥颗粒的表面，从而阻碍了铝膜覆盖在水泥颗粒的表面，从而阻碍了铝酸三钙的水化，阻止了水泥颗粒表面水化酸三钙的水化，阻止了水泥颗粒表面水化产物的向外扩散，降低了水泥的水化速度，产物的向外扩散，降低了水泥的水化速度，使水泥的初凝时间得以延缓。使水泥的初凝时间得以延缓。早期的硬化速率决定了水泥石的强度，而强早期的硬化速率决定了水泥石的强度，而强度的发展主要源于硅酸钙的水化。实际上，较粗

14、度的发展主要源于硅酸钙的水化。实际上，较粗的水泥颗粒内部将长期不能水化。因此，硬化后的水泥颗粒内部将长期不能水化。因此，硬化后的水泥石是由水泥水化产物（主要是水化硅酸钙的水泥石是由水泥水化产物（主要是水化硅酸钙凝胶）、未水化的水泥颗粒、毛细孔（毛细孔水）凝胶）、未水化的水泥颗粒、毛细孔（毛细孔水）等组成的不均质的结构体。等组成的不均质的结构体。其中，水化硅酸钙凝胶并不是绝对密实的，其中，水化硅酸钙凝胶并不是绝对密实的，其中约有占凝胶总体积其中约有占凝胶总体积28%的孔隙，称为凝胶孔。的孔隙，称为凝胶孔。凝胶孔较毛细孔小，凝胶孔中的水分称为凝胶水凝胶孔较毛细孔小，凝胶孔中的水分称为凝胶水（胶孔水

15、），也属于可蒸发水。（胶孔水），也属于可蒸发水。四四.影响水泥凝结硬化的主要因素影响水泥凝结硬化的主要因素1 1、矿物组成、矿物组成 不同矿物成分和水起反应时所表现的特点是不同矿物成分和水起反应时所表现的特点是不同的，如不同的，如C C3 3A A水化速率最快，放热量最大而强度水化速率最快，放热量最大而强度不高；不高；C C2 2S S水化速率最慢，放热量最少，早期强度水化速率最慢，放热量最少，早期强度低，后期强度增长迅速等。因此，改变水泥的矿低，后期强度增长迅速等。因此，改变水泥的矿物组成，其凝结硬化情况将产生明显变化。水泥物组成，其凝结硬化情况将产生明显变化。水泥的矿物组成是影响水泥凝结硬

16、化的最重要的因素。的矿物组成是影响水泥凝结硬化的最重要的因素。2 2、水灰比、水灰比 水灰比是指水与水泥的质量之比。当水泥水灰比是指水与水泥的质量之比。当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行；但是水泥颗粒间原期水化反应得以充分进行；但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢。较慢。水灰比较大时，多余的水分蒸发后形成的水灰比较大时，多余的水分蒸发后形成的孔隙较多孔隙较多,造成水泥石的强度较低

17、，因此水灰造成水泥石的强度较低，因此水灰比过大时，会明显降低水泥石的强度。比过大时，会明显降低水泥石的强度。3 3、石膏掺量、石膏掺量 石膏起缓凝作用的机理可解释为：水泥水化时，石膏起缓凝作用的机理可解释为：水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。4 4、水泥的细度、水泥

18、的细度 在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，相应地水泥凝结硬化速度就快，面大，水化速度快，相应地水泥凝结硬化速度就快，早期强度就高。早期强度就高。5 5、环境温度和湿度、环境温度和湿度 在适当温度条件下，水泥的水化、凝结和硬化在适当温度条件下，水泥的水化、凝结和硬化速度较快。反应产物增长较快，凝结硬化加速，水速度较快。反应产物增长较快，凝结硬化加速，水化热较多。相反，温度降低，则水化反应减慢，强化热较多。相反，温度降低，则水化反应减慢，强度增

19、长变缓。但高温养护往往导致水泥后期强度增度增长变缓。但高温养护往往导致水泥后期强度增长缓慢，甚至下降。长缓慢，甚至下降。水的存在是水泥水化反应的必要条件。当环境水的存在是水泥水化反应的必要条件。当环境湿度十分干燥时，水泥中的水分将很快蒸发，以致湿度十分干燥时，水泥中的水分将很快蒸发，以致水泥不能充分水化，硬化也将停止；反之，水泥的水泥不能充分水化，硬化也将停止；反之，水泥的水化将得以充分进行，强度正常增长。水化将得以充分进行，强度正常增长。6 6、龄期（时间）、龄期（时间）水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，只要水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，只要温度、湿度适宜，水泥强度的增长可持

20、续若干年。温度、湿度适宜，水泥强度的增长可持续若干年。五、水泥工业污染消耗能源二氧化碳粉尘开采矿石使水土流失 六、六、硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质1、密度、密度 硅酸盐水泥的密度一般为硅酸盐水泥的密度一般为3.13.2g/cm3,储藏过储藏过久的水泥，密度会有所降低。堆积表观密度一般在久的水泥，密度会有所降低。堆积表观密度一般在9001300Kg/m3之间，紧密堆积表观密度可达之间，紧密堆积表观密度可达14001700Kg/m3。2、细度、细度 水泥颗粒的粗细程度对水泥的使用有重要影响。水泥颗粒的粗细程度对水泥的使用有重要影响。水泥颗粒粒径一般在水泥颗粒粒径一般在7200 m范围内

21、。范围内。国家标准国家标准GB175-2007GB175-2007规定，水泥的细度可规定，水泥的细度可用比表面积或筛洗法（用比表面积或筛洗法（0.08 mm0.08 mm方孔筛的筛余方孔筛的筛余量，未通过部分占试样总量的百分率）来表示。量，未通过部分占试样总量的百分率）来表示。其筛余量不得超过规定的限值。其筛余量不得超过规定的限值。比表面积是指单位质量的水泥粉末所具有比表面积是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积总和（的表面积总和（cmcm2 2/g/g 或或 m m2 2/kg/kg）。规定硅酸）。规定硅酸盐水泥的比表面积应盐水泥的比表面积应3 30 00m0m2 2/kg/kg。3、标准稠度

22、用水量、标准稠度用水量 稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水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积安定性时需用“标准稠度标准稠度”的水泥净浆。的水泥净浆。“标准稠度标准稠度”是人为规定的稠度，其用水量是人为规定的稠度，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的标准稠度用水量一般在430之间。之间。4 4、凝结时间、凝结时间 水泥从加水开始到失去其流动性，即从液体状态发展到水泥从加水开始到失去其流动性，即从液体状态发展到较致密的固体状态的过程称为

23、水泥的凝结过程。这个过程所较致密的固体状态的过程称为水泥的凝结过程。这个过程所需要的时间称为凝结时间。需要的时间称为凝结时间。凝结时间分凝结时间分初凝时间和终凝时间初凝时间和终凝时间。初凝时间初凝时间为水泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可为水泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可塑性所需的时间。塑性所需的时间。终凝时间终凝时间为水泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可为水泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。塑性并开始产生强度所需的时间。国家标准规定，水泥的凝结时间是以标准稠度的水泥净国家标准规定，水泥的凝结时间是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度及湿度环境下用水泥净浆

24、凝结时间测定仪测浆，在规定温度及湿度环境下用水泥净浆凝结时间测定仪测定。硅酸盐水泥的初凝时间定。硅酸盐水泥的初凝时间不得早于不得早于45min45min，终凝时间不得，终凝时间不得迟于迟于6 6.5h.5h。5、体积安定性、体积安定性 水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。不出现龟裂、松脆、弯曲、崩溃。不出现龟裂、松脆、弯曲、崩溃。体积安定性不良的水泥应作废品处理，不得体积安定性不良的水泥应作废品处理，不得应用

25、于工程中，否则将导致严重后果。应用于工程中，否则将导致严重后果。导致水泥安定性不良的导致水泥安定性不良的主要原因主要原因一般是由于熟料中的一般是由于熟料中的游离游离氧化钙、游离氧化镁或掺入石膏过多氧化钙、游离氧化镁或掺入石膏过多等原因造成的。其中游离等原因造成的。其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。熟料中所含氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，

26、生成六方板状的化，生成六方板状的CaCa（OHOH）2 2晶体，这时体积膨胀以上，晶体，这时体积膨胀以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约继续反应生成钙矾石，体积增大约1.51.5倍，从而导致水泥石开裂。倍，从而导致水泥石开裂。国准规定水泥的体积安定性用雷氏夹法或试饼法检验。国准规定水泥的体积安定性用雷氏夹法或试饼法检验。当发生争议时，采用雷氏夹法。当发生争议时，采用雷氏夹法。三氧化硫和游离氧化镁含量规定（三氧化硫和游

27、离氧化镁含量规定（P57P57）6、强度及强度等级、强度及强度等级 强度是评价硅酸盐水泥质量的又一个重要指标。水泥的强强度是评价硅酸盐水泥质量的又一个重要指标。水泥的强度是按照度是按照GB/T17961-1999水泥胶砂强度检验方法（水泥胶砂强度检验方法（ISO）法）法的标准方法制作的水泥胶砂试件，在的标准方法制作的水泥胶砂试件，在201C温度的水中，养温度的水中，养护到规定龄期时的强度值。护到规定龄期时的强度值。其中标准试件尺寸为其中标准试件尺寸为4cm4cm16cm，胶砂中水泥与标准，胶砂中水泥与标准砂之比为砂之比为 1：3（W/C=0.5），标准试验龄期分别为），标准试验龄期分别为 d和

28、和28d分别检验其抗压强度和抗折强度。分别检验其抗压强度和抗折强度。硅酸盐水泥分为硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六六个强度等级。各等级硅酸盐水泥在不同龄期的强度要求见表个强度等级。各等级硅酸盐水泥在不同龄期的强度要求见表3-7。水泥的强度等级GB与ISO比较.7、碱含量水泥中的碱含量按Na2O+0.658K2O计算。水泥中的碱含量规定0.60%。碱骨料反应.8、水化热 水泥在水化过程中放出的热量，称为水化热（kJ/kg）,水泥水化热的大部分是在水化初期（7d前）放出的，后期放热逐渐减少。水泥水化热的大小及放热速率，主要决定于水泥熟料的矿物组成及细

29、度等因素，通常，强度等级高的水泥，水化热较大。测定水化热的方法：直接法和溶解热法。大体积混凝土.水化热的危害 水泥的放热性能，对大体积混凝土建筑物是非常不利的。它能使建筑物内部与表面产生较大的温差，产生局部拉应力，使混凝土产生裂缝。因此，大体积混凝土工程一般应采用放热量较低的水泥。七、水泥石的侵蚀与防止七、水泥石的侵蚀与防止 水泥混凝土或砂浆经常会受到环境水水泥混凝土或砂浆经常会受到环境水的物理化学作用，使已硬化的水泥石结的物理化学作用，使已硬化的水泥石结构遭到破坏，强度降低，最终造成建筑构遭到破坏，强度降低，最终造成建筑物的破坏，这种现象称为环境水对水泥物的破坏，这种现象称为环境水对水泥石的

30、侵蚀。石的侵蚀。1 1、产生的原因、产生的原因 水水泥石中的氢氧化钙或其它成分，能一定程度地溶于泥石中的氢氧化钙或其它成分，能一定程度地溶于水中，特别是软水，也导致水泥石中其它水化产物不能稳水中，特别是软水，也导致水泥石中其它水化产物不能稳定存在。定存在。氢氢氧化钙、水化铝酸钙等都是碱性物质，若环境中有氧化钙、水化铝酸钙等都是碱性物质，若环境中有酸类或某些盐类时，它们能与其发生化学反应，新生成的酸类或某些盐类时，它们能与其发生化学反应，新生成的化合物或易溶于水，或无胶结能力，或因结晶膨胀引起内化合物或易溶于水，或无胶结能力，或因结晶膨胀引起内应力，都将导致水泥石结构的破坏。应力，都将导致水泥石

31、结构的破坏。2 2、水泥石侵蚀方式、水泥石侵蚀方式 软水是硬度低于软水是硬度低于4040度（以碳酸钙为计）的水，自然界度（以碳酸钙为计）的水，自然界中的雨水，雪水和露水都是软水。中的雨水，雪水和露水都是软水。（1 1）软水侵蚀：水泥石长期接触软水时，会使水泥石）软水侵蚀：水泥石长期接触软水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出，当水泥石中游离的氢氧化钙减中的氢氧化钙不断被溶出，当水泥石中游离的氢氧化钙减少到一定程度时，水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和少到一定程度时，水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，甚至破坏。当水溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，甚至破坏。

32、当水泥石处于软水环境时，特别是处于流动的软水环境中时，泥石处于软水环境时，特别是处于流动的软水环境中时，水泥被软水侵蚀的速度更快。水泥被软水侵蚀的速度更快。（2 2）酸类腐蚀）酸类腐蚀 a.a.一般酸的侵蚀一般酸的侵蚀 工程结构处于各种酸性介质中时，酸性介质易工程结构处于各种酸性介质中时，酸性介质易与水泥石中的氢氧化钙反应，其反应产物可能溶于与水泥石中的氢氧化钙反应，其反应产物可能溶于水中而流失，或发生体积膨胀造成结构物的局部被水中而流失，或发生体积膨胀造成结构物的局部被胀裂，破坏了水泥石的结构。其基本化学反应式为：胀裂，破坏了水泥石的结构。其基本化学反应式为：b.b.碳酸的侵蚀碳酸的侵蚀 雨

33、水及地下水中常溶有较多的二氧化雨水及地下水中常溶有较多的二氧化碳，形成了碳酸。碳酸水先与水泥石中的碳，形成了碳酸。碳酸水先与水泥石中的氢氧化钙反应，中和后使水泥石碳化，形氢氧化钙反应，中和后使水泥石碳化，形成了碳酸钙，碳酸钙再与碳酸反应生成可成了碳酸钙，碳酸钙再与碳酸反应生成可溶性的碳酸氢钙，并随水流失，从而破坏溶性的碳酸氢钙，并随水流失，从而破坏了水泥石的结构。其腐蚀反应过程为：了水泥石的结构。其腐蚀反应过程为：（3 3）盐类侵蚀）盐类侵蚀a.a.硫酸盐的侵蚀硫酸盐的侵蚀 当环境中含有硫酸盐的水渗入到水泥石结当环境中含有硫酸盐的水渗入到水泥石结构中时，会与水泥石中的氢氧化钙反应生成石构中时，

34、会与水泥石中的氢氧化钙反应生成石膏，石膏再与水泥石中的水化铝酸钙反应生成膏，石膏再与水泥石中的水化铝酸钙反应生成钙矾石，产生钙矾石，产生1.51.5倍的体积膨胀，这种膨胀必然倍的体积膨胀，这种膨胀必然导致脆性水泥石结构的开裂，甚至崩溃。由于导致脆性水泥石结构的开裂，甚至崩溃。由于钙矾石为微观针状晶体，人们常称其为水泥杆钙矾石为微观针状晶体，人们常称其为水泥杆菌。菌。b.b.镁镁盐侵蚀盐侵蚀 生成的氢氧化镁无胶结能力 ，氯化钙溶于水，二水石膏则引起硫酸盐的破坏作用c.氯盐侵蚀 （4 4）强碱腐蚀）强碱腐蚀 碱类溶液如浓度不大时一殷是无害的，但铝酸盐含量较高的硅酸盐碱类溶液如浓度不大时一殷是无害的

35、，但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱作用后也会破坏。如氢氧化钠可与水泥石中未水化的铝酸水泥遇到强碱作用后也会破坏。如氢氧化钠可与水泥石中未水化的铝酸钙作用，生成易溶的铝酸钠，其反应式为：钙作用，生成易溶的铝酸钠，其反应式为：当水泥石被氢氧化钠溶液浸透后又在空气中干燥，与空气中的二氧化当水泥石被氢氧化钠溶液浸透后又在空气中干燥，与空气中的二氧化碳作用生碳作用生成碳酸钠，其反应为：成碳酸钠，其反应为：有些物有些物质也能侵蚀水泥石，质也能侵蚀水泥石，如糖如糖类、脂肪类、脂肪等。等。3 3、防止水泥石侵蚀的方法、防止水泥石侵蚀的方法 （）根据工程的环境特点，合理选择水泥品（）根据工程的环境特点，合理

36、选择水泥品种，或适当掺加混合材料，减少可侵蚀物质的种，或适当掺加混合材料，减少可侵蚀物质的浓度，防止或延缓水泥的腐蚀。如处于软水环浓度，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石中氢氧化钙含量低，对软水侵蚀的抵抗能力强。强。（）提高水泥石密实度，采取措施减少水（）提高水泥石密实度，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。

37、度，阻塞腐蚀介质渗入水泥石的通道。（）在水泥石结构的表面加设保护层，隔（）在水泥石结构的表面加设保护层，隔绝腐蚀介质与水泥石的联系。如采用涂料、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。效地保护水泥石不被腐蚀。八八.硅酸盐水泥的性能特点与应用硅酸盐水泥的性能特点与应用 （1 1）凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于）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，（如冬季施工、预制、现浇等有早强要求的工程，（如冬季施工、预制、现浇等工程），高强度混凝土工程（如预应力钢筋混凝土，工程），高强

38、度混凝土工程（如预应力钢筋混凝土，大坝溢流面部位混凝土）。大坝溢流面部位混凝土）。（2 2）抗冻性好，适合混凝土抗冻性要求高的工程。）抗冻性好，适合混凝土抗冻性要求高的工程。（3 3）耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸）耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。钙的含量较多。（4 4）水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。但）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有利于低温季节蓄热法施工。（5 5）抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量）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

39、中二氧化碳浓的保护作用强。适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。度高的环境。（6 6）耐热性差。因水化后氢氧化钙含量高。）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。不适用于承受高温作用的混凝土工程。（7 7）耐磨性好，适用于高速公路、道路和）耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。地面工程。九九.硅酸盐水泥的使用和存放硅酸盐水泥的使用和存放 硅酸盐水泥强度等级较高，一般大于42.5，主要用于重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程。硅酸盐水泥凝结硬化快、耐冻性好，适用于要求凝结快、早期强度高、冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程。但其含有较多的氢氧化钙，耐化学侵蚀性差，不

40、适应水位变化区和海港区。由于其放出的水化热较大，故亦不适应大体积混凝土工程。水泥存放注意事项：1.不能马上用 2.放三个月其强度约下降20%，需重新检验 推广散装水泥（）十、掺混合料的硅酸盐水泥掺混合料的硅酸盐水泥 1 1、水泥混合材料、水泥混合材料 在水泥生产过程中，为节约水泥熟料，提高水泥产量和扩大水泥品种，同时也为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加入到水泥中的矿物质材料称为水泥混合材料。它分为活性混合材料和非活性混合材料。（1）活性混合材料 将混合材料磨成细粉，与石灰和石膏拌和在一起，加水后，在常温下能形成具有胶凝性的水化产物，属于这种材料的有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰等.。

41、2.2.普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 （1）定义：6%-15%的混合材料等，代号PO，（2）主要技术性质：由于掺入了较多的混合材料，故性能和硅酸盐水泥有些不同，其强度较低。在0.08mm的方孔筛上的筛余量小于10%。初凝时间大于45min，终凝时间不大于10h，安定性必须合格。它是目前应用最广泛的水泥品种，其抗压和抗折强度见下表。3.矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 （1）定义：20%-70%的粒化高炉矿渣。代号是PS 矿渣水泥的密度为2.8-3.1g/cm3，其凝结时间与普硅水泥一样。它的强度要求见表。（2）矿渣水泥的特点及其应用：凝结硬化较慢，早期强度低，后期强度高。水化热低，适应于大体积混凝

42、土工程抗化学侵蚀的能力较强环境温度对凝结硬化的影响较大。温度低时比普硅水泥还慢，但在湿热情况下强度发展较快，适应于蒸汽养护（）泌水性较大，保水性差干缩性较大，应加强养护抗冻性较差，耐磨性差，不适用于严寒地区和水流冲刷部位碳化速度快，易引起钢筋锈蚀耐热性强4.火山灰硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥 定义：20%-50%的火山灰质混合材料，代号PP 其主要特点和矿渣硅酸盐水泥非常相似。凝结硬化慢，早期强度低，后期强度发展很快水化热小，一般5d内的水化热仅为同等级水泥的70%有膨胀作用，故有利于抗渗5.5.粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥（1）定义：20%-40%（）的粉煤灰，代号为PF（2）特点：颗粒呈

43、圆形玻璃状干缩性小和易性好，便于施工抗裂性好。是目前广泛适用的一种水泥，特别适应于水利工程。6.6.复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥 根据国标GB12958-1999复合硅酸盐水泥规定，凡，15%-50%的两种或两种以上的混合材料，代号PC。其终凝时间为10小时 有利于综合各种混合材料的优点，取长补短。十一、其它水泥 1 1、白色和彩色硅酸盐水泥、白色和彩色硅酸盐水泥 白色硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以白色硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分，氧化铁含量少的熟料。以白色硅酸盐水泥熟料硅酸钙为主要成分，氧化铁含量少的熟料。以白色硅酸盐水泥熟料加入

44、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥，简加入适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥。称白水泥。硅酸盐水泥呈暗灰色，主要原因是由于含硅酸盐水泥呈暗灰色，主要原因是由于含FeFe2 20 03 3较多较多(Fe(Fe2 20 03 3为为3 3-4 4)。当。当FeFe2 20 03 3 含量在含量在0.50.5以下，水泥接近白色。此外生产原料以下，水泥接近白色。此外生产原料应采用纯净的石灰石、纯石英砂、高岭土。生产过程应严格控制应采用纯净的石灰石、纯石英砂、高岭土。生产过程应严格控制FeFe2 20 03 3 ，并尽可能减少，并尽可能减少MnOMnO、Ti0

45、Ti02 2等着色氧化物。因此，白水泥生产等着色氧化物。因此，白水泥生产成本较高。成本较高。现行国标现行国标(白色硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥(GB(GB 571991)571991)规定的氧化镁、三氧规定的氧化镁、三氧化硫、细度、凝结时间、安定性指标与普通水泥相近。化硫、细度、凝结时间、安定性指标与普通水泥相近。十一、其它水泥2、快硬水泥（1）快硬硅酸盐水泥 凡以硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细而成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝性材料，称为快硬硅酸盐水泥，标号分为325、375和425。（2）铝酸盐水泥（高铝水泥）高铝水泥是以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧（熔融状态），得到以铝酸钙为主、氧化铝

46、含量为50%的熟料磨制的水硬性胶凝材料，它是一种快硬、高强、耐腐蚀、耐热的水泥，也被成为“矾土水泥”它的凝结时间是初凝大于30min，终凝小于6h 高铝水泥的水化放热量大，一般与高标号的硅酸盐水泥大致相同，但其放热速度特快，在1d内其强度达到其标号的80-90%。高铝水泥标号按3d的抗压强度来确定。高铝水泥主要用于工期紧急的工程，如国防、道路、和特殊抢修工程；也可以用于冬季施工。十一、其它水泥（3）快硬硫铝酸盐水泥 3、膨胀水泥和自应力水泥 4、道路硅酸盐水泥 还有砌筑水泥、低热微膨胀水泥、抗硫酸盐水泥 主要限制 C3A小于5%，C3S小于50%，C3A+C4AF小于22%。抗硫酸盐侵蚀的能力较强