第11章 膠凝材料——水硬性膠凝材料

1、內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：主要介紹硅酸鹽水泥的熟料礦物組成、主要介紹硅酸鹽水泥的熟料礦物組成、水化硬化機(jī)理、影響水化的因素；硅酸鹽水水化硬化機(jī)理、影響水化的因素；硅酸鹽水泥主要技術(shù)性質(zhì)；水泥石的腐蝕和防止；泥主要技術(shù)性質(zhì)；水泥石的腐蝕和防止；同時介紹了其它摻混合材的水泥和裝飾水同時介紹了其它摻混合材的水泥和裝飾水泥的特性及應(yīng)用，達(dá)到正確選擇和使用水泥的特性及應(yīng)用，達(dá)到正確選擇和使用水泥的目的。泥的目的。重點(diǎn)重點(diǎn): :水泥的性能和使用水泥的性能和使用11.2 水硬性膠凝材料 水硬性膠凝材料水硬性膠凝材料系指既能在空氣中硬化系指既能在空氣中硬化,又又能在潮濕介質(zhì)或水中繼續(xù)硬化能在潮濕介質(zhì)或水中繼續(xù)硬化,

2、并不斷增進(jìn)其并不斷增進(jìn)其強(qiáng)度的一類材料，如硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水強(qiáng)度的一類材料，如硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等。泥、硫鋁酸鹽水泥等。 水泥水泥:凡細(xì)磨材料與水混合凡細(xì)磨材料與水混合后成為塑性漿體，經(jīng)一系列物后成為塑性漿體，經(jīng)一系列物理化學(xué)作用凝結(jié)硬化變成堅硬理化學(xué)作用凝結(jié)硬化變成堅硬的石狀體，并能將砂石的石狀體，并能將砂石等散狀等散狀材料膠結(jié)成為整體的水硬性膠材料膠結(jié)成為整體的水硬性膠凝材料，通稱為水泥。凝材料，通稱為水泥。 裝飾工程中常用的水泥主要裝飾工程中常用的水泥主要有白有白色水泥和彩色水泥色水泥和彩色水泥，可以用他們配置，可以用他們配置裝飾砂漿和裝飾混凝土，或制水磨石、裝飾砂漿

3、和裝飾混凝土，或制水磨石、水刷石等。水刷石等。水泥的分類水泥的分類 按礦物組成按礦物組成： 硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥硫鋁酸鹽水泥硫鋁酸鹽水泥鐵鋁酸鹽水泥鐵鋁酸鹽水泥 按用途：按用途：通用水泥通用水泥硅酸鹽系列的六大品種硅酸鹽系列的六大品種專用水泥道路水泥、大壩水泥、專用水泥道路水泥、大壩水泥、 裝飾水泥裝飾水泥特種水泥膨脹水泥、快硬水泥特種水泥膨脹水泥、快硬水泥輸水管水管內(nèi)內(nèi)徑徑6.6m6.6m外外徑徑7.5m7.5m2008-9-5材料工程系9美國加州引水渠正在建設(shè)中的三峽大壩挪威的海上石油鉆井平臺一、硅酸鹽水泥生產(chǎn)原材料一、硅酸鹽水泥生產(chǎn)原材料1、原料：、原料：）石灰質(zhì)原料

4、）石灰質(zhì)原料）粘土質(zhì)原料）粘土質(zhì)原料主要提供主要提供CaO，主要提供主要提供SiO2 、 Al2O3以及以及Fe2O3。3）校正原料）校正原料補(bǔ)充兩種原料中所缺少的鐵或硅補(bǔ)充兩種原料中所缺少的鐵或硅。材料材料:鐵礦石、黃鐵礦渣、砂巖等。鐵礦石、黃鐵礦渣、砂巖等。11.2.1 11.2.1 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)硅酸鹽水泥的生產(chǎn). .硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝概述硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝概述1)1)把幾種原材料按適當(dāng)比例配合，在磨機(jī)中磨成生料；把幾種原材料按適當(dāng)比例配合，在磨機(jī)中磨成生料；2)2)將制備好的生料入窯進(jìn)行煅燒，燒至將制備好的生料入窯進(jìn)行煅燒，燒至14501450左右生成左右生成以硅酸鈣為主要成分的硅酸

5、鹽水泥以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥“熟料熟料”；3)3)為調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)速度，在燒成的熟料中加入適量的為調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)速度，在燒成的熟料中加入適量的石膏共同磨細(xì)，即為硅酸鹽水泥。石膏共同磨細(xì)，即為硅酸鹽水泥。因此，硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝概括起來為因此，硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝概括起來為“兩磨一燒兩磨一燒”。熟熟 料料型水型水 泥泥生生 料料粘粘 土土 石石 膏膏石灰石石灰石煅燒煅燒1450配料配料 磨細(xì)磨細(xì)磨細(xì)磨細(xì)鐵礦粉鐵礦粉硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝示意圖硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝示意圖CaOSiO2,Al2O3, Fe2O3水泥廠照片二、硅酸鹽水泥的二、硅酸鹽水泥的組成材料組成材料硅酸鹽水泥熟料的硅酸鹽水泥熟料的

6、主要礦物組成主要礦物組成 硅酸三鈣硅酸三鈣 3CaO SiO2， 簡式為簡式為C3S， 37%60; 硅酸二鈣硅酸二鈣 2CaO SiO2， 簡式為簡式為C2S， 15%37; 鋁酸三鈣鋁酸三鈣 3CaO Al2O3， 簡式為簡式為C3A， 7%15; 鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣4CaO Al2O3 Fe2O3， 簡式為簡式為C4AF，10% 18。以上四種礦物以上四種礦物C3S和和C2S占總含量的占總含量的70%以上，因此以上，因此稱為硅酸鹽水泥。稱為硅酸鹽水泥。2、石膏、石膏水泥與水相遇會瞬凝，無法施工。摻入石膏可以起水泥與水相遇會瞬凝，無法施工。摻入石膏可以起緩凝作用。緩凝作用。石膏摻量過少起

7、不到緩凝作用，摻量過多又會有促石膏摻量過少起不到緩凝作用，摻量過多又會有促凝效果。因此要控制好摻量。凝效果。因此要控制好摻量。3、混合材料、混合材料礦物組成礦物組成硅酸三鈣硅酸三鈣C3S硅酸二鈣硅酸二鈣C2S鋁酸三鈣鋁酸三鈣C3A鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣C4AF與水反應(yīng)速度與水反應(yīng)速度中中慢慢快快中中水化熱水化熱中中低低高高中中對強(qiáng)度對強(qiáng)度的作用的作用早期早期高高低低高高高高后期后期高高高高低低低低耐化學(xué)侵蝕耐化學(xué)侵蝕中中良良差差優(yōu)優(yōu)干縮性干縮性中中小小大大小小硅酸鹽水泥主要礦物組成與特性硅酸鹽水泥主要礦物組成與特性三、水泥的水化、凝結(jié)、硬化三、水泥的水化、凝結(jié)、硬化 1 1、水化水化水泥加水拌合

8、后，水泥顆粒立即分散于水泥加水拌合后，水泥顆粒立即分散于水中并與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物并放出水中并與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物并放出熱量。熱量。 2 2、凝結(jié)凝結(jié)水泥加水拌和初期形成具有可塑性的漿水泥加水拌和初期形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠并失去可塑性的過程稱為凝結(jié)。體，然后逐漸變稠并失去可塑性的過程稱為凝結(jié)。 3 3、硬化硬化此后，漿體的強(qiáng)度逐漸提高并變成堅硬此后，漿體的強(qiáng)度逐漸提高并變成堅硬的石狀固體（水泥石），這一過程稱為硬化。的石狀固體（水泥石），這一過程稱為硬化。水泥水水泥水（流體）（流體）可塑性漿體可塑性漿體（塑性體）塑性體）水泥石水泥石( (固體固體) )水泥的水化

9、示意圖1水泥凝結(jié)硬化的水泥凝結(jié)硬化的過程就是過程就是：結(jié)晶膠化飽和溶解水泥的水化示意圖2水泥的水化示意圖3水化產(chǎn)物不斷生成，各種顆粒連接成網(wǎng)，使水化產(chǎn)物不斷生成，各種顆粒連接成網(wǎng)，使水泥凝結(jié)水泥凝結(jié)水泥的水化示意圖4隨著水化的進(jìn)行，水化產(chǎn)物數(shù)量不斷增加，隨著水化的進(jìn)行，水化產(chǎn)物數(shù)量不斷增加，結(jié)構(gòu)更加致密，強(qiáng)度不斷提高。結(jié)構(gòu)更加致密，強(qiáng)度不斷提高。水泥水化產(chǎn)物水泥水化產(chǎn)物 晶體氫氧化鈣晶體氫氧化鈣 2025水化鋁酸鈣水化鋁酸鈣水化硫鋁酸鈣（石膏水化硫鋁酸鈣（石膏作用下生成）作用下生成） 膠體水化硅酸鈣（膠體水化硅酸鈣（C-S-H） 50水化鐵酸鈣水化鐵酸鈣水泥石結(jié)構(gòu)：未水化的水泥顆粒+水泥凝膠+

10、 毛細(xì)孔（含水）已水化的水泥漿里留下的孔隙未水化水泥顆粒四、影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的因素四、影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的因素1 1、水泥孰料的礦物組成、水泥孰料的礦物組成2 2、水泥細(xì)度、水泥細(xì)度越細(xì)反應(yīng)速度越快越細(xì)反應(yīng)速度越快3 3、用水量（水灰比）、用水量（水灰比）越大，反應(yīng)速度越快越大，反應(yīng)速度越快4 4、齡期（養(yǎng)護(hù)時間）、齡期（養(yǎng)護(hù)時間）5 5、環(huán)境溫濕度（養(yǎng)護(hù)條件）、環(huán)境溫濕度（養(yǎng)護(hù)條件）6 6、石膏摻量、石膏摻量起緩凝作用，摻過少不起作用，會導(dǎo)致起緩凝作用，摻過少不起作用，會導(dǎo)致速凝。速凝。研究水泥凝結(jié)硬化的影響因素目的是為了能更好的調(diào)節(jié)研究水泥凝結(jié)硬化的影響因素目的是為了能更好的調(diào)節(jié)

11、水泥性能，和在混凝土中合理選用水泥。水泥性能，和在混凝土中合理選用水泥。五、五、硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)1、密度、細(xì)度、密度、細(xì)度 密度：密度：3.053.053.20g/cm3.20g/cm3 3，一般取，一般取3.13.1 堆積密度：堆積密度：1.3 g/cm1.3 g/cm3 3 細(xì)度指水泥顆粒的粗細(xì)程度，用篩余細(xì)度指水泥顆粒的粗細(xì)程度，用篩余或比表面積表示（或比表面積表示（300300350 m350 m2 2/kg/kg），影響水泥的水），影響水泥的水化速度、收縮等性質(zhì)化速度、收縮等性質(zhì)粒徑：粒徑： 3m 40 m 40 m 水化非常緩慢，接近惰性。水化非常緩慢，接近

12、惰性。水泥標(biāo)準(zhǔn)篩(80mm方孔篩)體積安定性不良體積安定性不良體積安定性檢驗（試餅體積安定性檢驗（試餅法）法）體積安定性檢驗（雷氏夾法）體積安定性檢驗（雷氏夾法）CA 5mm(C2A2) (C1A1) 4mm2.2.標(biāo)準(zhǔn)稠度及其用水量標(biāo)準(zhǔn)稠度及其用水量 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢驗水泥的凝結(jié)時間和體積安定國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢驗水泥的凝結(jié)時間和體積安定性時需用性時需用“標(biāo)準(zhǔn)稠度標(biāo)準(zhǔn)稠度”的水泥凈漿。的水泥凈漿。 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量不同水泥達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時不同水泥達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時所需的加水量。用水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度測定儀測定。通常所需的加水量。用水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度測定儀測定。通常用水與水泥質(zhì)量比（水灰比）表示，一般在用水與

13、水泥質(zhì)量比（水灰比）表示，一般在21212828 。 影響因素礦物成分、細(xì)度、混合材及摻量。影響因素礦物成分、細(xì)度、混合材及摻量。凈漿攪拌先加拌和水：先加拌和水：120-150ml;水泥：水泥：500g（5-10s內(nèi)加完）內(nèi)加完）攪拌：低速攪拌：低速120s 停：停：15s 高速高速: 120s標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量測定（標(biāo)準(zhǔn)法）標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量測定（標(biāo)準(zhǔn)法）釋放試桿釋放試桿30s30s時讀數(shù)：時讀數(shù)：試桿離底板試桿離底板5 57mm7mm的水泥的水泥漿為標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥漿漿為標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥漿3.3.凝結(jié)時間凝結(jié)時間 初凝時間（初凝時間（t t初）水泥開始加水拌和初）水泥開始加水拌和至水泥漿至水泥漿開始失去可

14、塑性開始失去可塑性所需的時間。所需的時間。 終凝時間（終凝時間（t t終）終） 水泥開始加水拌和水泥開始加水拌和至水泥漿至水泥漿完全失去可塑性完全失去可塑性并開始產(chǎn)生并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時間。強(qiáng)度所需的時間。 GB1346 GB1346規(guī)定：規(guī)定： t t初初45min45mint t終終6.5h6.5h4.4.體積安定性體積安定性 定義是水泥硬化后因體積膨脹而產(chǎn)生不均勻變形定義是水泥硬化后因體積膨脹而產(chǎn)生不均勻變形的性質(zhì)。體積安定性不良的水泥應(yīng)作廢品處理。的性質(zhì)。體積安定性不良的水泥應(yīng)作廢品處理。 原因：原因：熟料中含游離氧化鈣（熟料中含游離氧化鈣（f-CaOf-CaO）過多）過多熟料中含游

15、離氧化鈣（熟料中含游離氧化鈣（f-MgOf-MgO）過多）過多摻入石膏過多摻入石膏過多（f-CaOf-CaO）用沸煮法檢驗必須合格（試餅法和雷氏夾法）用沸煮法檢驗必須合格（試餅法和雷氏夾法）（f-MgOf-MgO）：經(jīng)壓蒸安定性檢驗必須合格，）：經(jīng)壓蒸安定性檢驗必須合格， 5%5%，允許放寬到允許放寬到6.0%6.0%。 三氧化硫三氧化硫(SO(SO3 3):3.5%):3.5%，影響體積穩(wěn)定性，影響體積穩(wěn)定性體積安定性不良體積安定性不良體積安定性檢驗（試餅體積安定性檢驗（試餅法）法）體積安定性檢驗（雷氏夾法）體積安定性檢驗（雷氏夾法）CA 5mm(C2A2) (C1A1) 4mm5.5.水泥

16、的強(qiáng)度與強(qiáng)度等級水泥的強(qiáng)度與強(qiáng)度等級 水泥強(qiáng)度是表征水泥力學(xué)性能的重要指標(biāo)。水泥水泥強(qiáng)度是表征水泥力學(xué)性能的重要指標(biāo)。水泥強(qiáng)度一般是指水泥膠砂試件單位面積上所能承受強(qiáng)度一般是指水泥膠砂試件單位面積上所能承受的最大外力。的最大外力。 國標(biāo)規(guī)定國標(biāo)規(guī)定 ：將水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂及水按比例：將水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂及水按比例1:3:0.5,1:3:0.5,用用規(guī)定方法制成規(guī)定方法制成40mm40mm40mm40mm160mm160mm標(biāo)準(zhǔn)試件，標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，測得在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，測得3 3天和天和2828天強(qiáng)度，根據(jù)天強(qiáng)度，根據(jù)2828天抗壓和抗折強(qiáng)度將硅酸鹽水泥分為天抗壓和抗折強(qiáng)度將硅酸鹽水泥分為:

17、:42.542.5、42.5R42.5R、 52.552.5、52.5R52.5R、62.562.5、62.5R62.5R六個強(qiáng)度等級六個強(qiáng)度等級(ISO(ISO法法) )。 影響強(qiáng)度的因素主要有水泥的礦物組成、水泥細(xì)影響強(qiáng)度的因素主要有水泥的礦物組成、水泥細(xì)度、水灰比、齡期、環(huán)境溫度等。度、水灰比、齡期、環(huán)境溫度等。標(biāo)號抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度(MPa)3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.538.062.55.08.062.5R32.062.55.58.

18、0硅酸鹽水泥各齡期強(qiáng)度要求(GB175-1999)6.6.水化熱水化熱 定義水泥水化時放出的熱量。以定義水泥水化時放出的熱量。以J/kgJ/kg示。示。主要集中在水化初期（主要集中在水化初期（7d7d）主要考慮：主要考慮：放熱總量與放熱速度放熱總量與放熱速度 影響因素影響因素：熟料的礦物組成如熟料的礦物組成如C C3 3A A水泥的細(xì)度越細(xì)，放熱速度越快水泥的細(xì)度越細(xì)，放熱速度越快水泥的標(biāo)號越高，放熱速度越快、越大水泥的標(biāo)號越高，放熱速度越快、越大外加劑摻加緩凝劑可降低早期水化熱外加劑摻加緩凝劑可降低早期水化熱水化熱對工程的影響水化熱對工程的影響 對大體積混凝土（高層基礎(chǔ)、大壩等），對大體積混

19、凝土（高層基礎(chǔ)、大壩等），由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱在混由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱在混凝土內(nèi)的聚集造成內(nèi)外溫差過大（可達(dá)凝土內(nèi)的聚集造成內(nèi)外溫差過大（可達(dá)50507070），內(nèi)脹外縮的結(jié)果在混凝土產(chǎn)），內(nèi)脹外縮的結(jié)果在混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力使混凝土產(chǎn)生熱裂縫；生拉應(yīng)力使混凝土產(chǎn)生熱裂縫； 冬季混凝土施工水化熱有利于水泥的水冬季混凝土施工水化熱有利于水泥的水化和混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展。化和混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展。橋梁的熱裂縫洞庭湖大橋7、 堿含量堿含量 堿堿(Na(Na2 2O O、K K2 2O):0.6%O):0.6%，以以NaNa2 2O O0.658K0.658K2 2O O計，超量造

20、成堿骨料反計，超量造成堿骨料反應(yīng)破壞。應(yīng)破壞。主要在用于混凝土?xí)r，水泥中的堿與骨料中的主要在用于混凝土?xí)r，水泥中的堿與骨料中的活性成分在潮濕環(huán)境下緩慢反應(yīng)，生成膨脹性活性成分在潮濕環(huán)境下緩慢反應(yīng)，生成膨脹性物質(zhì)，使混凝土開裂破壞。該反應(yīng)非常緩慢，物質(zhì)，使混凝土開裂破壞。該反應(yīng)非常緩慢，可持續(xù)幾年，幾十年。可持續(xù)幾年，幾十年。堿骨料反應(yīng)堿堿骨骨料料反反應(yīng)應(yīng)引引起起的的錯錯位位六、六、 水泥石的腐蝕與防止水泥石的腐蝕與防止 定義水泥石在外界侵蝕性介質(zhì)（軟定義水泥石在外界侵蝕性介質(zhì)（軟水、含酸、含鹽、含堿等）的作用下水、含酸、含鹽、含堿等）的作用下結(jié)構(gòu)受到破壞結(jié)構(gòu)受到破壞，強(qiáng)度降低強(qiáng)度降低的現(xiàn)象稱為

21、的現(xiàn)象稱為水泥石的腐蝕。水泥石的腐蝕。 表現(xiàn)形式：表現(xiàn)形式：體積膨脹體積膨脹膨脹型腐蝕膨脹型腐蝕體積收縮體積收縮溶出型腐蝕溶出型腐蝕1.1.軟水的腐蝕軟水的腐蝕軟水重碳酸鹽軟水重碳酸鹽(HCO(HCO3 3) )-含量比較低的水（如雨水、雪水、含量比較低的水（如雨水、雪水、內(nèi)陸河水、湖水）內(nèi)陸河水、湖水）腐蝕機(jī)理：腐蝕機(jī)理：氫氧化鈣及其他水化物的分解、溶解，導(dǎo)致水泥石孔隙氫氧化鈣及其他水化物的分解、溶解，導(dǎo)致水泥石孔隙增大，強(qiáng)度下降，以致全部潰裂增大，強(qiáng)度下降，以致全部潰裂防止措施：防止措施：事先在空氣中硬化成碳酸鈣外殼，可防止溶出性侵蝕。事先在空氣中硬化成碳酸鈣外殼，可防止溶出性侵蝕。2.2

22、.酸類腐蝕酸類腐蝕 碳酸腐蝕工業(yè)污水、地下水碳酸腐蝕工業(yè)污水、地下水 一般酸的腐蝕工業(yè)建筑一般酸的腐蝕工業(yè)建筑腐蝕機(jī)理：腐蝕機(jī)理：氫氧化鈣與酸反應(yīng)生成易溶于水的產(chǎn)物，加速氫氧化鈣與酸反應(yīng)生成易溶于水的產(chǎn)物，加速氫氧化鈣的溶蝕。堿度降低，強(qiáng)度下降。氫氧化鈣的溶蝕。堿度降低，強(qiáng)度下降。酸性水對水泥石腐蝕的強(qiáng)弱取決于水中氫離酸性水對水泥石腐蝕的強(qiáng)弱取決于水中氫離子濃度，子濃度，PHPH值越小，腐蝕就越強(qiáng)烈。值越小，腐蝕就越強(qiáng)烈。3.3.鹽類的腐蝕鹽類的腐蝕 硫酸鹽腐硫酸鹽腐蝕膨脹腐蝕蝕膨脹腐蝕 二水石膏二水石膏和和鈣釩石鈣釩石 鎂鹽腐蝕鎂鹽腐蝕Mg(OH)2松軟無膠結(jié)能力。松軟無膠結(jié)能力。MgSO4

23、+Ca(OH)2CaSO4.2H2O+Mg(OH)2MgCl2+ Ca(OH)2CaCl2+Mg(OH)24.4.強(qiáng)堿腐蝕強(qiáng)堿腐蝕 硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物呈堿性，一般堿類溶液濃度硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物呈堿性，一般堿類溶液濃度不大時不會造成明顯損害。但鋁酸鹽含量較高時不大時不會造成明顯損害。但鋁酸鹽含量較高時遇到強(qiáng)堿會發(fā)生反應(yīng)，生成的遇到強(qiáng)堿會發(fā)生反應(yīng)，生成的鋁酸鈉易溶于水。鋁酸鈉易溶于水。 3CaOAl 3CaOAl2 2O O3 3+6NaOH+6NaOH3Na3Na2 2OAlOAl2 2O O3 3+3Ca(OH)+3Ca(OH)2 2 當(dāng)水泥石被氫氧化鈉浸透后又在空氣中干燥，則當(dāng)水泥石被氫氧化

24、鈉浸透后又在空氣中干燥，則溶于水的鋁酸鈉會與空氣中的溶于水的鋁酸鈉會與空氣中的COCO2 2反應(yīng)生成碳酸反應(yīng)生成碳酸鈉。鈉。碳酸鈉在水泥石毛細(xì)管中碳酸鈉在水泥石毛細(xì)管中結(jié)晶膨脹結(jié)晶膨脹，引起水，引起水泥石疏松、開裂。泥石疏松、開裂。膨脹裂縫v硅酸鹽水泥石腐蝕的原因硅酸鹽水泥石腐蝕的原因1 1、水泥石內(nèi)含有易引起腐蝕的成分、水泥石內(nèi)含有易引起腐蝕的成分2 2、水泥石本身不密實、水泥石本身不密實3 3、外界有腐蝕的介質(zhì)存在、外界有腐蝕的介質(zhì)存在v硅酸鹽水泥石腐蝕的防止硅酸鹽水泥石腐蝕的防止1 1、根據(jù)環(huán)境，合理選擇水泥品種。、根據(jù)環(huán)境，合理選擇水泥品種。2 2、提高水泥石的密實度。、提高水泥石的密

25、實度。3 3、加做保護(hù)層，加不透水的瀝青層、涂料、加做保護(hù)層，加不透水的瀝青層、涂料、塑料等。塑料等。1、強(qiáng)度高，尤其是早期強(qiáng)度高、強(qiáng)度高，尤其是早期強(qiáng)度高2、抗凍性好、抗凍性好3、堿度高、抗、堿度高、抗碳化能力強(qiáng)碳化能力強(qiáng)4、干縮小、干縮小5、耐磨性好、耐磨性好6、水化熱高、水化熱高7、耐腐蝕性差、耐腐蝕性差8、耐熱性差、耐熱性差9、濕熱養(yǎng)護(hù)效、濕熱養(yǎng)護(hù)效果差果差七、七、 硅酸鹽水泥的性能及應(yīng)用硅酸鹽水泥的性能及應(yīng)用性能性能：硅酸鹽水泥的硅酸鹽水泥的應(yīng)用應(yīng)用常用于：常用于： 重要結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程重要結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程 要求凝結(jié)快的現(xiàn)場澆注的混凝土工程要求凝結(jié)

26、快的現(xiàn)場澆注的混凝土工程 冬季施工及嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)凍融的工程冬季施工及嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)凍融的工程不宜用于不宜用于： 受流動的軟水和有水壓作用的工程受流動的軟水和有水壓作用的工程 受海水和礦物水作用的工程受海水和礦物水作用的工程 大體積工程大體積工程 耐熱、耐酸工程耐熱、耐酸工程八、八、 硅酸鹽水泥的儲存硅酸鹽水泥的儲存 存放地點(diǎn)：防潮、防水存放地點(diǎn)：防潮、防水 堆放高度：袋裝一般不超過堆放高度：袋裝一般不超過10袋袋 存放時間：存放時間：一般不超過三個月一般不超過三個月超過六個月必須進(jìn)行檢驗超過六個月必須進(jìn)行檢驗先到先用，后到后用先到先用，后到后用九、九、 水泥質(zhì)量的仲裁水泥質(zhì)量的仲裁 國家

27、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)水泥各項質(zhì)量指標(biāo)控制的難易國家標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)水泥各項質(zhì)量指標(biāo)控制的難易程度和對工程的危害程度，將水泥劃分為廢品、程度和對工程的危害程度，將水泥劃分為廢品、不合格品、合格品。不合格品、合格品。 凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中的任一項不合格，均稱的任一項不合格，均稱廢品廢品。 凡細(xì)度、終凝時間、燒失量、混合材料摻加凡細(xì)度、終凝時間、燒失量、混合材料摻加量和強(qiáng)度任一項不符合要求，稱為量和強(qiáng)度任一項不符合要求，稱為不合格品不合格品。 水泥包裝標(biāo)志不全的也屬水泥包裝標(biāo)志不全的也屬不合格品不合格品。 定義凡在硅酸鹽水泥熟料中，摻入一定量定義凡在硅酸鹽水泥熟料

28、中，摻入一定量的混合材料和適量的石膏共同磨細(xì)制成的水的混合材料和適量的石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，均屬摻混合材的硅酸鹽水泥。硬性膠凝材料，均屬摻混合材的硅酸鹽水泥。 摻入目的摻入目的： 改善水泥的性能改善水泥的性能增加品種增加品種 提高產(chǎn)量提高產(chǎn)量 節(jié)約熟料，降低成本節(jié)約熟料，降低成本11.2.2 11.2.2 摻混合材料的硅酸鹽水泥摻混合材料的硅酸鹽水泥摻混合材硅酸鹽水泥的品種摻混合材硅酸鹽水泥的品種 普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥：p.o熟料熟料(615)%混合材混合材石膏石膏 礦渣硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥p.s：熟料熟料 (2070)%礦渣礦渣石膏石膏 火山灰水泥火山灰水泥：p.p熟

29、料熟料 (2050)%火山灰火山灰石膏石膏 粉煤灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥 P.F熟料熟料 (2040)%粉煤灰粉煤灰石膏石膏 復(fù)合硅酸鹽水泥：復(fù)合硅酸鹽水泥： P.C熟料熟料 (1650)%兩種或兩種以上混合兩種或兩種以上混合材材石膏石膏一、混合材料一、混合材料 定義定義在水泥生產(chǎn)過程中，為改善水泥性能，調(diào)在水泥生產(chǎn)過程中，為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號，擴(kuò)大使用范圍而摻入的天然或人工的礦質(zhì)節(jié)水泥標(biāo)號，擴(kuò)大使用范圍而摻入的天然或人工的礦質(zhì)原料稱為混合材。原料稱為混合材。 分類分類：活性混合材活性混合材具有具有火山灰性火山灰性或或潛在水硬性潛在水硬性的材料，如礦的材料，如礦渣、粉煤灰等。渣、粉

30、煤灰等。非活性混合材非活性混合材不具有潛在水硬性的材料，僅起填充和不具有潛在水硬性的材料，僅起填充和分散作用。如石灰石粉、慢冷礦渣等分散作用。如石灰石粉、慢冷礦渣等1 1、潛在水硬性、潛在水硬性 熟料水熟料水C-S-H等水化產(chǎn)物（水硬性）等水化產(chǎn)物（水硬性） 火山灰水火山灰水無水化產(chǎn)物無水化產(chǎn)物但是：但是： 火山灰水氫氧化鈣（堿性激發(fā)劑）火山灰水氫氧化鈣（堿性激發(fā)劑）石膏（硫酸鹽激發(fā)劑）石膏（硫酸鹽激發(fā)劑）C-S-H等水化產(chǎn)物（潛在水硬等水化產(chǎn)物（潛在水硬性）性）活性混合材料：活性混合材料：2.2.粒化高爐礦渣?；郀t礦渣 定義是高爐煉鐵時所排出的以硅酸鈣定義是高爐煉鐵時所排出的以硅酸鈣和和鋁

31、酸鈣為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷成粒鋁酸鈣為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷成粒后的產(chǎn)品。后的產(chǎn)品。 主要化學(xué)成分：主要化學(xué)成分：CaO、SiO2、Al2O3 活性來源：活性來源：玻璃體礦渣融體在淬冷成粒時，阻玻璃體礦渣融體在淬冷成粒時，阻止了融體向結(jié)晶結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變而形成亞穩(wěn)的止了融體向結(jié)晶結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變而形成亞穩(wěn)的玻璃體，因此具有潛在水硬性。玻璃體，因此具有潛在水硬性。3.粉煤灰粉煤灰 定義火力發(fā)電廠煤粉燃燒后從煙道中定義火力發(fā)電廠煤粉燃燒后從煙道中收集的粉狀物，又稱飛灰（收集的粉狀物，又稱飛灰（Fly Ash）。）。 粒徑粒徑150m，呈玻璃質(zhì)的空心或空心，呈玻璃質(zhì)的空心或空心球狀顆粒。球狀顆粒。 化學(xué)成

32、分：化學(xué)成分：SiO2、Al2O3 指標(biāo)：篩余、需水量、燒失量。指標(biāo)：篩余、需水量、燒失量。球狀玻璃體4.火山灰質(zhì)混合火山灰質(zhì)混合 定義是具有火山灰性的天然的或人工定義是具有火山灰性的天然的或人工的礦質(zhì)物料。的礦質(zhì)物料。 包括：包括：天然的火山灰、凝灰?guī)r、浮石、硅藻天然的火山灰、凝灰?guī)r、浮石、硅藻土等；土等；人工的燒粘土、燒矸石。人工的燒粘土、燒矸石。 主要化學(xué)成分：主要化學(xué)成分： SiO2、Al2O32 2、非活性混合材料、非活性混合材料 這類材料本身不具有潛在的水硬性或火這類材料本身不具有潛在的水硬性或火山灰性，與水泥礦物組成不起化學(xué)作用。山灰性，與水泥礦物組成不起化學(xué)作用。 摻入目的：摻

33、入目的：提高水泥產(chǎn)量，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級，提高水泥產(chǎn)量，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級，擴(kuò)展水泥標(biāo)號，降低水化熱。擴(kuò)展水泥標(biāo)號，降低水化熱。 常用的有：常用的有：磨細(xì)的石英砂、石灰石粉磨細(xì)的石英砂、石灰石粉磨細(xì)的高爐礦渣磨細(xì)的高爐礦渣摻活性混合材硅酸鹽水泥的水化特點(diǎn)：摻活性混合材硅酸鹽水泥的水化特點(diǎn)：摻活性混合材的硅酸鹽水泥在與水拌合后，首先摻活性混合材的硅酸鹽水泥在與水拌合后，首先是水泥熟料水化，水化生成是水泥熟料水化，水化生成Ca(OH)Ca(OH)2 2作為活性作為活性激發(fā)劑，與活性混合材料中的激發(fā)劑，與活性混合材料中的SiOSiO2 2和和AlAl2 2O O3 3反應(yīng)，反應(yīng)，既發(fā)生既發(fā)生“二次水化反

34、應(yīng)二次水化反應(yīng)”。生成水化硅酸鈣和。生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。水化鋁酸鈣。二次水化的特點(diǎn)是：二次水化的特點(diǎn)是：速度慢，水化熱小，對溫度速度慢，水化熱小，對溫度和濕度較敏感。和濕度較敏感。二、二、 摻混合材的硅酸鹽水泥摻混合材的硅酸鹽水泥1.1.普通硅酸鹽水泥代號普通硅酸鹽水泥代號P.OP.O硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料(615)%(615)%混合材石膏混合材石膏（允許用（允許用5%5%的窯灰和的窯灰和 10% 10%的非活性混合材代替。）的非活性混合材代替。）技術(shù)要求：技術(shù)要求：1 1）細(xì)度）細(xì)度 80 m80 m方孔篩篩余方孔篩篩余10%10%2 2）凝結(jié)時間）凝結(jié)時間 t t初初45mi

35、n 45min t t終終10h10h3 3）等級（）等級（GB175-1999GB175-1999）32.532.5、 32.5R32.5R、42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.5R52.5R六個六個等級。等級。 性質(zhì)：同硅酸鹽水泥相近性質(zhì)：同硅酸鹽水泥相近標(biāo)號抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度(MPa)3d28d3d28d32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0普通硅酸鹽水泥各標(biāo)號、各齡期強(qiáng)

36、度數(shù)值（GB175-1999）2.2.礦渣硅酸鹽水泥（代號礦渣硅酸鹽水泥（代號P.SP.S） 定義定義：水泥熟料水泥熟料 (2070)%(2070)%?；V渣石膏?；V渣石膏（允許用（允許用8%8%的窯灰或火山灰、粉煤灰代替礦渣）的窯灰或火山灰、粉煤灰代替礦渣） 等級等級(GB1344-1999)(GB1344-1999)：32.532.5、 32.5R32.5R、42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.5R52.5R六個六個 技術(shù)要求技術(shù)要求：SO3 4.0%SO3 4.0%，其余同普通硅酸鹽水泥。其余同普通硅酸鹽水泥。3.3.火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（代號火山灰質(zhì)硅酸鹽水

37、泥（代號P.PP.P） 定義定義：由硅酸鹽水泥熟料，火山灰質(zhì)混合材料和由硅酸鹽水泥熟料，火山灰質(zhì)混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。熟料熟料 (2050)%(2050)%火山灰石膏火山灰石膏 等級等級：32.532.5、 32.5R32.5R、42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.5R52.5R六個強(qiáng)度等級。六個強(qiáng)度等級。 技術(shù)要求技術(shù)要求：同普通硅酸鹽水泥：同普通硅酸鹽水泥4.4.粉煤灰硅酸鹽水泥（代號粉煤灰硅酸鹽水泥（代號P.FP.F） 定義定義：硅酸鹽熟料硅酸鹽熟料 (2040)%粉煤灰石膏粉煤灰石膏 等級等級：32.5

38、、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個等級六個等級 技術(shù)要求技術(shù)要求：同普通硅酸鹽水泥：同普通硅酸鹽水泥標(biāo)號抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度(MPa)3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0摻混合材水泥各齡期強(qiáng)度要求(GB13441999)礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的性質(zhì)礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的性質(zhì)共性：共性：1 1、凝結(jié)硬化速度慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高；、凝結(jié)

39、硬化速度慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高；2 2、水化放熱速度慢，放熱量低；、水化放熱速度慢，放熱量低；3 3、濕熱敏感性高，宜高溫養(yǎng)護(hù)；、濕熱敏感性高，宜高溫養(yǎng)護(hù)；4 4、抗軟水、抗腐蝕性好；（氫氧化鈣含量少）、抗軟水、抗腐蝕性好；（氫氧化鈣含量少）5 5、抗凍性、耐磨性差。（混合材需水量增加，孔隙率、抗凍性、耐磨性差。（混合材需水量增加，孔隙率大。）大。）6 6、抗碳化能力差、抗碳化能力差堿含量低，抗碳化緩沖能力差堿含量低，抗碳化緩沖能力差個性：個性：礦渣水泥礦渣水泥：保：保水性差，泌水性大，抗?jié)B性差，水性差，泌水性大，抗?jié)B性差，但耐熱性比較好。但耐熱性比較好。火山灰質(zhì)水泥火山灰質(zhì)水泥：保水性好

40、、抗?jié)B性好、干縮大、保水性好、抗?jié)B性好、干縮大、耐磨性差耐磨性差 。粉煤灰水泥粉煤灰水泥：泌水性大（快）、抗裂性好。泌水性大（快）、抗裂性好。不適于抗凍、干燥地區(qū)的混凝土工程。不適于抗凍、干燥地區(qū)的混凝土工程。5 5、復(fù)合硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥定義定義：水泥熟料水泥熟料 (1550)%兩種或兩種以上的混合材石膏。兩種或兩種以上的混合材石膏。 （允許用（允許用 8%的窯灰代替部分混合材。）的窯灰代替部分混合材。） 性能性能：由于是兩種或多種混合材互摻，可彌補(bǔ)一種混合材性能由于是兩種或多種混合材互摻，可彌補(bǔ)一種混合材性能的不足。特性與前三種相似并取決于所摻混合材料的種的不足。特性與前三種相似并取決于所摻混合材料的種類及相對比例。類及相對比例。 強(qiáng)度等級與技術(shù)要求強(qiáng)度等級與技術(shù)要求：同普通硅酸鹽水泥：同普通硅酸鹽水泥品種P.P. P.OP.SP.PP.F特特性性1 1、強(qiáng)度高、強(qiáng)度高2 2、快硬早、快硬早強(qiáng)強(qiáng)3 3、抗凍耐、抗凍耐磨性好磨性好4 4、水化熱、水化熱