水泥建筑材料学习教案.pptx

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1、会计学1水泥水泥(shun)建筑材料建筑材料第一页，共77页。按其化学成分类按其化学成分类虽虽然然水水泥泥品品种种繁繁多多，分分类类方方法法各各异异，但但我我国国水水泥泥产产量量的的90%90%左左右右属属以以硅硅酸酸盐盐为为主主要要(zh(zh yo)yo)水水硬硬性矿物的硅酸盐水泥。性矿物的硅酸盐水泥。水泥水泥硅酸盐系列水泥硅酸盐系列水泥铝酸盐系列水泥铝酸盐系列水泥硫铝酸盐系列水泥硫铝酸盐系列水泥氟铝酸盐系列水泥氟铝酸盐系列水泥铁铝酸盐系列水泥铁铝酸盐系列水泥第2页/共77页第二页，共77页。我国水泥工业现状我国水泥工业现状 近近年年来来我我国国水水泥泥工工业业发发展展很很快快，无无论论是

2、是品品种种、产产量量、质质量量都都有有很很大大的的突突破破，尤尤其其是是产产量量居居世世界界前前列列。但但同同时时也也存存在在着着严严重重的的不不足足，主主要要表表现现为为：能耗大、污染严重。我们来看一组统计数据：能耗大、污染严重。我们来看一组统计数据：如如何何降降低低水水泥泥能能耗耗、减减少少污污染染物物的的排排放放量量，将将是是今今后后应应该该研研究究(ynji)(ynji)的的主主要要内内容容，绿绿色色产产业化是水泥工业的发展方向。业化是水泥工业的发展方向。生产生产1吨水泥吨水泥约约1.2t石石灰石灰石约约169kg标准煤标准煤约约1tCO2约约2kgSO24kgNOx耗电耗电100kW

3、h大量粉大量粉尘与烟尘与烟尘尘第3页/共77页第三页，共77页。第一节第一节第一节第一节 通用水泥通用水泥通用水泥通用水泥一、硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥 现行国家标准现行国家标准现行国家标准现行国家标准(u ji bio(u ji bio(u ji bio(u ji bio zhn)GB175-2007zhn)GB175-2007zhn)GB175-2007zhn)GB175-2007定义：凡由硅酸盐水泥定义：凡由硅酸盐水泥定义：凡由硅酸盐水泥定义：凡由硅酸盐水泥熟料、熟料、熟料、熟料、0 0 0 05 5 5 5的石灰石或粒化高炉矿渣、的石灰石或粒化高炉矿渣、的石灰

4、石或粒化高炉矿渣、的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适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥（国外统称为波特兰水泥）。为硅酸盐水泥（国外统称为波特兰水泥）。为硅酸盐水泥（国外统称为波特兰水泥）。为硅酸盐水泥（国外统称为波特兰水泥）。硅酸盐水泥硅酸盐水泥型型硅酸盐水泥，硅酸盐水泥，代号代号P不掺加混合材料不掺加混合材料型硅酸盐水泥，型硅酸盐水泥，代号代号P掺加不超过水泥质掺加不超过水泥质量量5%石灰石或粒化石灰石或粒化高炉矿渣混合材料高炉矿渣混合材料第4页/共77页第四页，共77页。（一）硅酸盐水泥

5、的生产工艺（一）硅酸盐水泥的生产工艺生产原料生产原料 主要是石灰质原料和粘土质原料两类。主要是石灰质原料和粘土质原料两类。石石灰灰质质原原料料：如如石石灰灰石石、白白垩垩等等，主主要要提提供供CaOCaO粘粘土土质质原原料料：如如粘粘土土、粘粘土土质质页页岩岩等等，主主要要提供提供SiO2SiO2、Al2O3 Al2O3、Fe2O3 Fe2O3 有有时时两两种种原原料料化化学学组组成成不不能能满满足足要要求求，还还要要加加入入少少量量校校正正(jiozhng)(jiozhng)原原料料(如如铁矿粉等铁矿粉等)调整。调整。第5页/共77页第五页，共77页。l l生产工艺概述l l 硅酸盐水泥的生

6、产工艺可概括为三个阶段：l l生料制备：以石灰石、粘土和铁矿粉为主要原料（有时需加入校正原料），将其按一定比例配合、磨细，制得具有适当化学成分、质量(zhling)均匀的生料。l l熟料煅烧：将生料在水泥窑内经1450高温煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。l l水泥粉磨：将熟料加适量石膏和05的石灰石或粒化高炉矿渣共同磨细得到硅酸盐水泥。第6页/共77页第六页，共77页。硅酸盐水泥(shun)生产工艺可概括为“两磨一烧”。石灰质原料(yunlio)粘土(zhn t)质原料校正原料熟料生料水泥石膏磨细按比例配合1450煅烧磨细水泥生产流程图第7页/共77页第七页，共77页。

7、（二二）硅硅酸酸盐盐水水泥泥熟熟料料(sh(sh lio)lio)的的矿矿物物组组成成 生料生料(shnglio)SiO2CaO化合反应化合反应(hu h fn yn)8001450800左右左右分解反应分解反应Al2O3Fe2O32CaOSiO23CaOSiO23 CaO Al2O34 CaOAl2O3Fe2O3第8页/共77页第八页，共77页。硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成(z chn)(z chn)硅酸盐水泥熟料矿物的特性硅酸盐水泥熟料矿物的特性矿物名称矿物名称化学成分化学成分 缩写符号缩写符号 含量含量硅酸三钙3CaOSiO2 C3S3660硅酸二钙2CaOSiO2

8、C2S 1537铝酸三钙3CaOAl2O3 C3A 715铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF 1018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与水反应速度快慢最快快水化放热量大小最大中强度高早期低后期高 低低第9页/共77页第九页，共77页。矿物矿物(kungw)(kungw)组成对水泥性能的影响组成对水泥性能的影响 以以上上是是单单个个矿矿物物(kungw)(kungw)组组成成的的性性能能，水水泥泥是是几几种种熟熟料料矿矿物物(kungw)(kungw)的的混混合合物物，改改变变熟熟料料矿矿物物(kungw)(kungw)成成分分间

9、间的的比比例例，水水泥泥的的性性质质即发生相应的变化。即发生相应的变化。硅酸三钙硅酸三钙高强水泥高强水泥铝酸三钙、硅酸三钙铝酸三钙、硅酸三钙 硅酸二钙硅酸二钙 铁铝酸四钙铁铝酸四钙抗折强度抗折强度道路水泥道路水泥 水化热大坝(d b)水泥第10页/共77页第十页，共77页。（三）硅酸盐水泥的水化和凝结硬化（三）硅酸盐水泥的水化和凝结硬化水化水化 水水泥泥加加水水拌拌和和后后，水水泥泥颗颗粒粒立立即即分分散散于于水水中中并并与与水水发发生生(fshng)(fshng)化化学学反反应，生成各种水化物。应，生成各种水化物。硅酸三钙硅酸三钙 水水化化硅硅酸钙酸钙 氢氧化钙氢氧化钙 硅酸二钙硅酸二钙 水

10、水化化硅硅酸钙酸钙 氢氧化钙氢氧化钙 铝酸三钙铝酸三钙 水化铝酸钙水化铝酸钙 铁铝酸四钙铁铝酸四钙 水化铝酸钙水化铝酸钙 水化铁酸钙水化铁酸钙第11页/共77页第十一页，共77页。水泥中的石膏(shgo)也很快与水化铝酸钙反应生成难溶的水化硫铝酸钙，也称为钙矾石晶体：水化硫铝酸钙（钙矾石）经过上述水化反应后，主要水化产物为：水化硅酸钙(50%)、氢氧化钙(25%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙等。第12页/共77页第十二页，共77页。l l凝结硬化l l 随着时间的推延，水泥浆逐渐失去塑性，形成具有一定强度(qingd)的石状体，这个过程叫水泥的凝结硬化。l l 水泥的凝结硬化大致可划

11、分为以下三个阶段：l l 潜伏期（诱导期）：水泥矿物的水化反应l l 凝结期：1h初凝；68h终凝l l 硬化期：固体第13页/共77页第十三页，共77页。水泥加水拌合后的水化反应，一方面使水泥浆中起润滑作用的自由水分(shufn)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，表现为水泥的初凝。第14页/共77页第十四页，共77页。随着水化产物的不断增加，水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，加之(ji zh)水化产物中的氢氧化钙晶体、

12、水化铝酸钙晶体不断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体之中，逐渐形成了具有一定强度的水泥石，从而进入了硬化阶段。水化产物的进一步增加，水分的不断丧失，使水泥石的强度不断发展。水泥的硬化期可以延续至很长时间，但28天基本表现出大部分强度。第15页/共77页第十五页，共77页。实际上，水泥的水化过程很慢，较粗水泥颗粒的内部很难完全水化。因此，硬化后的水泥石是由晶体(jngt)、胶体、未完全水化颗粒、游离水及气孔等组成的不均质体。第16页/共77页第十六页，共77页。第17页/共77页第十七页，共77页。（四）硅酸盐水泥（四）硅酸盐水泥(shu(shu n)n)的技术性质的技术性质化学性质化学性质氧化镁含量氧化

13、镁含量三氧化硫含量三氧化硫含量烧失量烧失量不溶物不溶物第18页/共77页第十八页，共77页。l l物理性质l l细度l l 细度指水泥颗粒的粗细程度。一般情况下，水泥颗粒越细，其总表面积越大，与水反应时接触的面积也越大，水化反应速度就越快，所以相同矿物(kungw)组成的水泥，细度越大，凝结硬化速度越快，早期强度越高。一般认为，水泥颗粒粒径小于40m时才具有较大的活性。但水泥颗粒太细，使混凝土发生裂缝的可能性增加，此外，水泥颗粒细度提高会导致生产成本提高。l l 水泥细度可用下列方法表示：第19页/共77页第十九页，共77页。筛析法 以80m方孔筛上的筛余量百分率表示。筛析法分负压筛法和水筛法

14、两种，以负压筛法为准。水泥试样(sh yn)筛余百分率按下式计算 式中：F 水泥试样(sh yn)筛余百分率，%；ms水泥试样(sh yn)在80m筛上筛余 质量，g；m水泥试样(sh yn)的质量，g。水泥(shun)负压筛析仪第20页/共77页第二十页，共77页。比表面积法比表面积法 以每千克水泥所具有的总表面积以每千克水泥所具有的总表面积（m2m2）表示。比表面积采用勃氏法测定。）表示。比表面积采用勃氏法测定。我国现行国标规定我国现行国标规定(gudng)(gudng)：硅酸盐水泥的细度比表：硅酸盐水泥的细度比表面积大于面积大于300300/，其余四品种水泥在，其余四品种水泥在80m80

15、m方孔筛方孔筛上筛余量不大于上筛余量不大于10%10%。第21页/共77页第二十一页，共77页。标准稠度用水量 在测定水泥的凝结时间和安定性时，为使其测定结果具有可比性，必须采用标准稠度的水泥净浆进行测定。现行国家标准(GB/T 1346-2001)规定，以标准法维卡仪的试杆沉入净浆距底板的距离为6mm1mm时的水泥浆的稠度作为标准稠度。水泥净浆达到标准稠度时所需拌和(bn hu)水量称为标准稠度用水量。第22页/共77页第二十二页，共77页。n n n n 不同的水泥品种，标准稠度(chu d)用水量各不相同，一般在21%33%之间。水泥(shun)净浆搅拌机标准(biozhn)法维卡仪第2

16、3页/共77页第二十三页，共77页。水泥(shun)全部加入水中 开始(kish)失去可塑性完全(wnqun)失去可塑性初凝时间终凝时间凝结时间 水泥从加水时至水泥浆失去可塑性所需的时间。凝结时间分初凝时间和终凝时间。初凝时间：从水泥加水至水泥浆开始失去可塑性所经历的时间；终凝时间：从水泥加水至水泥浆完全失去可塑性所经历的时间。第24页/共77页第二十四页，共77页。凝结时间以试针沉入水泥标准稠度凝结时间以试针沉入水泥标准稠度(chu d)(chu d)净浆至净浆至一定深度所需时间表示。一定深度所需时间表示。现行国家标准现行国家标准(GB/T1346-2001)(GB/T1346-2001)规

17、定：将标准稠度规定：将标准稠度(chu d)(chu d)的水泥净浆装入凝结时间测定仪的试模中，的水泥净浆装入凝结时间测定仪的试模中，以标准试针（分初凝用试针和终凝用试针）测试。以标准试针（分初凝用试针和终凝用试针）测试。标准(biozhn)法维卡仪初凝试针终凝试针第25页/共77页第二十五页，共77页。当初凝试针沉至距底板当初凝试针沉至距底板4mm1mm4mm1mm时，为水泥达到初凝时，为水泥达到初凝状态，由水泥加水时至达到初凝状态所经历的时间作状态，由水泥加水时至达到初凝状态所经历的时间作为初凝时间；完成初凝时间测定后，将试模连同浆体为初凝时间；完成初凝时间测定后，将试模连同浆体翻转翻转1

18、80180，换上终凝试针（终凝针上装有一个环形附，换上终凝试针（终凝针上装有一个环形附件件(fjin)(fjin)），当试针沉入试体），当试针沉入试体0.5mm0.5mm时，即环形附件时，即环形附件(fjin)(fjin)开始不能在试体上留下痕迹时，为水泥达到开始不能在试体上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态，由水泥加水时至达到终凝状态所经历的时终凝状态，由水泥加水时至达到终凝状态所经历的时间作为水泥的终凝时间。间作为水泥的终凝时间。第26页/共77页第二十六页，共77页。水泥的初凝时间不宜过短，终凝时间不宜过长。水泥的初凝时间太短，则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法(wf)施工；水泥的终凝时

19、间过长，则将延长施工进度和模板周转期。我国现行国标(GB175-1999)规定，硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。普通硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。第27页/共77页第二十七页，共77页。水泥的体积安定性 水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀程度。如果这种体积变化是轻微的均匀的，则对建筑物的质量没什么影响，但是如果混凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石内部产生了剧烈的、不均匀的体积变化，则会在建筑物内部产生破坏应力，导致建筑物的强度(qingd)降低。若破坏应力发展到超过建筑物的强度(qingd)，则会引起建筑物开裂、崩塌等严重质量事故

20、，这种现象称为水泥的体积安定性不良。第28页/共77页第二十八页，共77页。引起水泥体积安定性不良的原因是：引起水泥体积安定性不良的原因是：水泥中含有过多的游离水泥中含有过多的游离(yul)CaO(yul)CaO和和MgOMgO。熟料中。熟料中所含游离所含游离(yul)CaO(yul)CaO或或MgOMgO都是过烧的，结构致密，水化都是过烧的，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化，生成六方板状的硬化后才进行熟化，生成六方板状的Ca(OH)2Ca(OH)2晶体，这时晶体，这时体积膨胀体积膨胀97%97%

21、以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。开裂。石膏掺量过多。石膏掺量过多。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，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，体积增大约残余石膏与水化铝酸钙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。第29页/共77页第二十九页，共77页。国家标准国家标准(GB175-1999)(GB175-1999)规定，硅酸盐水泥的体积安定性规定，硅酸盐水泥的体积安定性用沸煮法检验必须合格。沸煮法分雷氏法（标准法）用沸煮法检验必须合格。沸煮法分雷氏法（标准法）和试饼法

22、（代用法）两种。和试饼法（代用法）两种。雷氏法是将标准稠度雷氏法是将标准稠度(chu d)(chu d)的水泥净浆按规定的水泥净浆按规定方法装入雷氏夹的环形试模中，湿养方法装入雷氏夹的环形试模中，湿养24h24h后测定指针尖后测定指针尖端距离。端距离。雷氏夹雷氏夹膨胀(png zhng)测定仪第30页/共77页第三十页，共77页。接着将其放入沸煮箱内，接着将其放入沸煮箱内，30min30min内加热至水沸腾，内加热至水沸腾，然后恒沸然后恒沸3h3h。待试件冷却后再测定指针尖端的距离，若沸煮前待试件冷却后再测定指针尖端的距离，若沸煮前后指针尖端增加的距离不超过后指针尖端增加的距离不超过5.0mm

23、5.0mm，则认为水泥，则认为水泥的体积的体积(tj)(tj)安定性合格。安定性合格。沸煮箱第31页/共77页第三十一页，共77页。试饼法是用标准稠度的水泥净浆按规定方法制成规定试饼法是用标准稠度的水泥净浆按规定方法制成规定的试饼，经养护、沸煮后，观察饼的外形变化，如目测的试饼，经养护、沸煮后，观察饼的外形变化，如目测试饼无裂纹，用钢直尺检查无弯曲，则认为试饼无裂纹，用钢直尺检查无弯曲，则认为(rnwi)(rnwi)安安定性合格，反之为不合格。定性合格，反之为不合格。雷氏法为标准法，试饼法是代用法，有矛盾时以标准法雷氏法为标准法，试饼法是代用法，有矛盾时以标准法为准。为准。第32页/共77页第

24、三十二页，共77页。强度 水泥技术要求中最基本的指标，它直接反映(fnyng)了水泥的质量水平和使用价值。水泥的强度越高，其胶结能力也越大。硅酸盐水泥的强度主要取决于熟料的矿物组成和水泥的细度，此外还与水灰比、试验方法、试验条件、养护龄期等因素有关。第33页/共77页第三十三页，共77页。我国现行标准水泥胶砂强度检验方法（我国现行标准水泥胶砂强度检验方法（ISOISO法）法）（GB17671GB1767119991999）规定：将水泥、标准砂及水按规定）规定：将水泥、标准砂及水按规定的比例（水泥：标准砂：水的比例（水泥：标准砂：水1 1：3 3：0.50.5），用规定方法），用规定方法制成制成

25、40mm40mm160mm40mm40mm160mm的标准试件，在标准条件的标准试件，在标准条件（24h24h之内在温度之内在温度201201，相对湿度不低于，相对湿度不低于9090的养的养护箱或雾室内，护箱或雾室内，24h24h后在后在201201的水中）下养护，测的水中）下养护，测定其定其3d3d和和28d28d的抗折强度和抗压强度的抗折强度和抗压强度 。相对湿度：空气相对湿度：空气(kngq)(kngq)中实际所含水蒸气密度和同中实际所含水蒸气密度和同温度下饱和水蒸气密度的百分比值。温度下饱和水蒸气密度的百分比值。第34页/共77页第三十四页，共77页。水泥(shun)胶砂搅拌机水泥(s

26、hun)胶砂试模水泥(shun)胶砂振实台第35页/共77页第三十五页，共77页。电动(din dn)抗折试验机压力(yl)试验机第36页/共77页第三十六页，共77页。抗折强度结果评定：以一组三个棱柱体抗折强度结果的平抗折强度结果评定：以一组三个棱柱体抗折强度结果的平均值作为试验结果。当三个强度值中有一个超出平均值均值作为试验结果。当三个强度值中有一个超出平均值10%10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。若两个超出则试验结果无效若两个超出则试验结果无效(wxio)(wxio)。抗压强度结果评定：以一组三个棱柱体上得到的六个抗折抗压强度结

27、果评定：以一组三个棱柱体上得到的六个抗折强度测定值的算术平均值作为试验结果。如六测定值中有强度测定值的算术平均值作为试验结果。如六测定值中有一个超出六个平均值的一个超出六个平均值的10%10%，就应剔除这个结果，而以，就应剔除这个结果，而以剩下五个的平均数为结果，如果五个测值中再有超过它们剩下五个的平均数为结果，如果五个测值中再有超过它们平均数平均数10%10%的，则此结果作废。的，则此结果作废。第37页/共77页第三十七页，共77页。水泥强度等级 按规定龄期抗压强度和抗折强度来划分，硅酸盐水泥各龄期强度不低于课本(kbn)表2-10数值。在规定各龄期的抗压强度和抗折强度均符合某一强度等级的最

28、低强度值要求时，以28d抗压强度值（MPa）作为强度等级，硅酸盐水泥强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。第38页/共77页第三十八页，共77页。水泥型号(xngho)为提高水泥早期强度，我国现行标准将水泥分为普通型和早强型（或称R型）两个型号(xngho)。早强型水泥3d的抗压强度较同强度等级的普通型强度提高10%24%；早强型水泥的3d抗压强度可达28d抗压强度的50%。第39页/共77页第三十九页，共77页。硅酸盐水泥强度标准（硅酸盐水泥强度标准（GB175GB17520072007）水泥混凝土路面用水泥，在供应条件水泥混凝土路面用水泥

29、，在供应条件(tiojin)(tiojin)允许允许时，应尽量优先选用早强型水泥，以缩短混凝土养护时，应尽量优先选用早强型水泥，以缩短混凝土养护时间，提早通车。时间，提早通车。品种品种强度等级强度等级抗压强度抗压强度(MPa)(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)(MPa)3d3d28d28d3d3d28d28d硅酸盐水泥 42.5 42.5R 17.022.0 42.5 42.53.5 4.06.5 6.5 52.5 52.5R 23.027.0 52.5 52.54.0 5.07.0 7.062.562.5R 28.032.0 62.5 62.5 5.0 5.5 8.0 8.0第40页/共7

30、7页第四十页，共77页。（五）硅酸盐水泥的技术标准（五）硅酸盐水泥的技术标准 按我国现行国标硅酸盐水泥、普通硅酸盐按我国现行国标硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥水泥(GB175-2007)(GB175-2007)规定：规定：硅酸盐水泥的技术标准硅酸盐水泥的技术标准 注：注：1 1、如水泥经压蒸安定性试验合格，则、如水泥经压蒸安定性试验合格，则允许放宽到允许放宽到6.06.0；2 2、水泥中碱含量按、水泥中碱含量按Na2O+0.658K2ONa2O+0.658K2O计算值计算值表示。若使用活性骨料表示。若使用活性骨料(lio)lio)，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量用户要求提供低碱水泥时，水泥中

31、碱含量不得大于不得大于0.600.60或由供需或由供需 双方商定。双方商定。技术技术标准标准细度比细度比表面积表面积(m(m2 2/kg)/kg)凝结时间凝结时间(min)(min)安定安定性性(沸沸煮法煮法)抗压抗压强度强度(MPa)(MPa)不溶物不溶物(%)(%)MgOMgO含量含量(%)(%)SOSO3 3含量含量(%)(%)烧失量烧失量(%)(%)碱碱含含量量(%)(%)初凝初凝终凝终凝型型型型型型型型指标30045390必须合格见上表0.751.55.03.53.03.50.60第41页/共77页第四十一页，共77页。我国现行国家标准我国现行国家标准(u ji bio zhn)(u

32、 ji bio zhn)（GB175-GB175-20072007）规定：）规定：合格品：不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、合格品：不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子、凝结时间、安定性、强度符合标准规定氯离子、凝结时间、安定性、强度符合标准规定的，为合格品；的，为合格品；不合格品：不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、不合格品：不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子、凝结时间、安定性、强度中的任何一项氯离子、凝结时间、安定性、强度中的任何一项技术要求不符合标准规定的，为不合格品。技术要求不符合标准规定的，为不合格品。第42页/共77页第四十二页，共77页。（六）硅酸盐水泥石的腐蚀与防止（六

33、）硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 硅酸盐水泥硬化后形成的水泥石，硅酸盐水泥硬化后形成的水泥石，在正常环境条件下将继续硬化，强度不在正常环境条件下将继续硬化，强度不断增长。但在某些腐蚀性液体断增长。但在某些腐蚀性液体(yt(yt)或或气体的长期作用下，水泥石就会受到不气体的长期作用下，水泥石就会受到不同程度的腐蚀，严重时会使水泥石强度同程度的腐蚀，严重时会使水泥石强度明显降低甚至完全破坏，这种现象称为明显降低甚至完全破坏，这种现象称为水泥石的腐蚀。水泥石的腐蚀。第43页/共77页第四十三页，共77页。l l水泥石腐蚀的类型水泥石腐蚀的类型l l软水侵蚀（溶出性侵蚀）软水侵蚀（溶出性侵蚀）l l 水泥石

34、长期水泥石长期(chngq)(chngq)接触软水时，接触软水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出，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少到一定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。当水泥石处于软强度降低，甚至破坏。当水泥石处于软水环境时，特别是处于流动的软水环境水环境时，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。中时，水泥被软水侵蚀的速度更快。第44页/共77页第四十四页，共77页。一般酸的腐蚀 工程结构

35、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水中而流失(lish)，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：2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O H2SO4+Ca(OH)2=CaSO42H2O 第45页/共77页第四十五页，共77页。碳酸的腐蚀 雨 水 及 地 下 水 中 常(zhngchng)溶有较多的二氧化碳，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，从而破坏了水泥石的结构。其腐蚀反应过程为：Ca(OH)2+CO2+H2O

36、CaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2第46页/共77页第四十六页，共77页。硫酸盐的腐蚀（膨胀性侵蚀）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膏，石膏再与水泥石中的水化铝酸钙反应生成钙矾石，产生1.5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 钙 矾 石 为 微 观 针 状 晶 体(jngt)，人们常称其为水泥杆菌。4CaOAl2O312H2O+3CaSO4+20H2O =3CaOAl2O33CaSO431H2O+Ca(OH)2 当水中硫酸盐浓度较高时，硫酸钙还会在孔隙中直接结晶成二水石膏，体积膨胀，引起

37、膨胀应力，导致水泥石破坏。第47页/共77页第四十七页，共77页。镁盐的腐蚀 海水及地下水中，常含有大量(dling)的镁盐，主要是硫酸镁和氯化镁。它们与水泥石中的氢氧化钙起复分解反应：MgCl2+Ca(OH)2+2H2O=CaCl2+Mg(OH)2 MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO42H2O+Mg(OH)2 硫酸镁对水泥石起镁盐和硫酸盐的双重腐蚀作用。第48页/共77页第四十八页，共77页。强碱的腐蚀 碱类溶液如浓度不大时一般是无害(w hi)的.但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱（如氢氧化钠）作用后也会破坏。氢氧化钠与水泥熟料中未水化的铝酸盐作用，生成易溶的铝酸钠：3CaO

38、Al2O3+6NaOH=3Na2OAl2O3+3Ca(OH)2 当水泥石被氢氧化钠浸透后又在空气中干燥，与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钠，碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉积，会使水泥石胀裂。2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 第49页/共77页第四十九页，共77页。l l水泥石腐蚀的基本原因l l内因：水泥石中存在有引起腐蚀的组成(z chn)成分氢氧化钙和水化铝酸钙；水泥石本身不密实，有很多毛细孔通道，侵蚀性介质易进入其内部；l l外因：外界存在腐蚀性介质和条件。第50页/共77页第五十页，共77页。l l水泥石腐蚀(fsh)的防止l l根据环境特点，合理选择水泥品种。如处于软水环境的工程

39、，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。l l提高水泥石的致密度，降低水泥石的孔隙率。通过减小水灰比，掺加外加剂，采用机械搅拌和机械振捣，可以提高水泥石的密实度。l l在水泥石的表面涂抹或铺设保护层，隔断水泥石和外界的腐蚀(fsh)性介质的接触。例如，可在水泥石表面涂抹耐腐蚀(fsh)的涂料，如：水玻璃、沥青、环氧树脂等；或在水泥石的表面铺建筑陶瓷、致密的天然石材等。第51页/共77页第五十一页，共77页。（七）硅酸盐水泥的特性与应用（七）硅酸盐水泥的特性与应用凝结硬化快，早期及后期强度均高。适用凝结硬化快，早期及后期

40、强度均高。适用于有早强要求的工程（如冬季施工、预于有早强要求的工程（如冬季施工、预制、现浇等工程），高强度混凝土工程制、现浇等工程），高强度混凝土工程（如预应力钢筋混凝土，大坝溢流面部（如预应力钢筋混凝土，大坝溢流面部位混凝土）。位混凝土）。抗冻性好。适用于抗冻性要求高的工程。抗冻性好。适用于抗冻性要求高的工程。水化热高。不宜用于大体积混凝土工程。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。但有利于低温季节蓄热法施工。耐腐蚀性差。因水化后氢氧化钙和水化铝耐腐蚀性差。因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。不宜用于流动的淡水酸钙的含量较多。不宜用于流动的淡水(dnshu(dn

41、shu)接触及有水压作用的工程，也接触及有水压作用的工程，也不适用于受海水、矿物水等作用的工程。不适用于受海水、矿物水等作用的工程。第52页/共77页第五十二页，共77页。l l抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用较强。适用于空气中碱度不易降低，对钢筋的保护作用较强。适用于空气中二氧化碳二氧化碳(r y(r y ng hu tn)ng hu tn)浓度高的环境。浓度高的环境。l l耐热性差。因水化后氢氧化钙含量高。不适用于承受高耐热性差。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。温作用的混

42、凝土工程。l l耐磨性好。适用于高速公路、道路和地面工程。耐磨性好。适用于高速公路、道路和地面工程。第53页/共77页第五十三页，共77页。（八）硅酸盐水泥的储存与运输（八）硅酸盐水泥的储存与运输硅酸盐水泥在储存和运输过程中，应按不同硅酸盐水泥在储存和运输过程中，应按不同品种、不同强度等级及出厂日期分别储运，品种、不同强度等级及出厂日期分别储运，不得混杂。不得混杂。要注意防潮要注意防潮(fngcho)(fngcho)、防水。、防水。水泥的有效储存期是水泥的有效储存期是3 3个月。一般水泥在储个月。一般水泥在储存存3 3个月后，强度降低约个月后，强度降低约10102020，6 6个个月后降低月后

43、降低15153030。存放超过。存放超过6 6个月的个月的水泥必须经过检验后才能使用。水泥必须经过检验后才能使用。第54页/共77页第五十四页，共77页。二、掺混合材料的硅酸盐水泥二、掺混合材料的硅酸盐水泥 为为改改善善硅硅酸酸盐盐水水泥泥的的某某些些性性能能，同同时时达达到到增增加加产产量量和和降降低低成成本本的的目目的的，在在硅硅酸酸盐盐水水泥泥熟熟料料中中，掺掺入入一一定定数数量量的的混混合合材材料料和和适适量量石石膏膏共共同同磨磨细细的的水水硬硬性性胶胶凝凝材材料料，称称为为掺掺混混合合材材料料的的硅硅酸酸盐盐水水泥泥 。可可分分为为普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥、矿矿渣渣(kun(ku

44、n zh)zh)硅硅酸酸盐盐水水泥泥、火火山山灰灰质质硅硅酸酸盐盐水水泥泥、粉煤灰硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥。粉煤灰硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥。第55页/共77页第五十五页，共77页。（一）混合材料活性混合材料 活性混合材料是具有较高的火山灰性或潜在的水硬性或两者兼有，性能符合有关国家标准的矿物材料。火山灰性：指一种材料磨成细粉，单独不具有水硬性，但在常温下与石灰一起(yq)和水拌合后，能生成具有水硬性化合物的性能。潜在的水硬性：指将磨细的材料与水拌合后，在有少量激发剂的情况下，具有水硬性的性能。第56页/共77页第五十六页，共77页。常用的活性混合材料：粒化高炉矿渣(kun zh)、火山灰质

45、混合材料和粉煤灰。粒化高炉矿渣(kun zh)粒化高炉矿渣(kun zh)是炼铁高炉的熔融矿渣(kun zh)经急速冷却而成的松软颗粒，其粒径一般为0.55mm。矿渣(kun zh)经水淬的原因，就是要使之形成无定形的玻璃体，具有热力学不稳定性，因此具有活性。第57页/共77页第五十七页，共77页。火山灰质混合材料 凡是天然或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分，具有火山灰性的矿物(kungw)材料，称为火山灰质混合材料。如火山灰、凝灰岩、煤矸石渣等。粉煤灰 是以煤粉为燃料的火力发电厂从其锅炉烟气中收集下来的粉末，又称飞灰。粉煤灰中含有较多的活性SiO2、Al2O3，具有较高的活性。第58页/共7

46、7页第五十八页，共77页。l l非活性混合材料l l 经磨细后加入水泥中不具有或只具有微弱的化学(huxu)活性，在水泥水化中基本上不参加化学(huxu)反应，仅起提高产量、降低水泥强度等级、节约水泥熟料的作用，因此又称为填充性混合材料。如石英砂、石灰石、粘土等。第59页/共77页第五十九页，共77页。（二）普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、6%20%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（简称普通水泥），代号(diho)PO。水泥中混合材料掺量按质量百分比计，掺活性混合材料时，最大掺量不得超过15%，其中允许用不超过水泥质量5的窑灰或不超过水泥质量8%的非活性混合材

47、料来代替。第60页/共77页第六十页，共77页。普通硅酸盐水泥(shun)强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。普通硅酸盐水泥(shun)强度标准（GB1752007）品种品种强度等级强度等级抗压强度抗压强度(MPa)(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)(MPa)3d3d28d28d3d3d28d28d普通硅酸盐水泥 42.5 42.5R 17.022.0 42.5 42.53.5 4.06.5 6.552.552.5R 23.027.0 52.5 52.54.0 5.07.07.0第61页/共77页第六十一页，共77页。由于混合材料的掺量较少，所以普通硅酸盐水泥

48、的性质与硅酸盐水泥基本相同，略有差异(chy)，主要表现为：1.早期强度略低；2.耐腐蚀性略有提高；3.耐热性稍好；4.水化热略低；5.抗冻性、耐磨性、抗碳化性略有降低。第62页/共77页第六十二页，共77页。（三）矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，由硅酸盐水泥熟料(sh lio)和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，代号PS。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为20%且70%，并分为A型和B型。A型矿渣掺量20%且50%，代号PSA；B型矿渣掺量50%且70%，代号PSB。第63页/共77页第六十三页，共77页。l l火山灰质硅

49、酸盐水泥(shun)：简称火山灰水泥(shun)，凡由硅酸盐水泥(shun)熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，代号PP。l l 水泥(shun)中火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为2050；l l粉煤灰硅酸盐水泥(shun)：简称粉煤灰水泥(shun)，凡由硅酸盐水泥(shun)熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，代号PF。l l 水泥(shun)中粉煤灰掺加量按质量百分比计为2040。l l 第64页/共77页第六十四页，共77页。这三种水泥强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。矿渣(kun zh)水

50、泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的强度标准(GB13442007)强度等级强度等级 抗压强度抗压强度(MPa)(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)(MPa)3d3d28d28d3d3d28d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0第65页/共77页第六十五页，共77页。这三种水泥与水拌和后，首先是水泥熟料水化，然后，水化生成的Ca(OH)2 再与活性混合材料中的活性组分发生二次水化反应生成相应的水化产物(chnw)