工學(xué)第二篇品種各論之第二章課件

第二篇

主要品種各論問題：1.膠凝材料如何分類？2.石膏受熱時(shí)，將進(jìn)行怎樣的相變過程？3.建筑石膏為何能硬化，其性能和應(yīng)用如何？4.石灰的生產(chǎn)過程、硬化機(jī)理及其主要用途如何？5.水玻璃為何能硬化，有何用途？第二章水泥水泥：加入適量水后可成塑性漿體，既能在空氣中硬化又能在水中硬化，并能將砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的細(xì)粉狀水硬性膠凝材料，通稱為水泥。分類：通用水泥：Portlandcement,ordinaryPortlandcement,Portlandblastfurnace-slagcement,Portlandpozzolanacement,Portlandfly-ashcement,compositePortlandcement,etc.專用水泥：oilwellcement,masonrycement,etc.特性水泥：highearlystrengthPortlandcement,sulfateresistingPortlandcement,moderateheatPortlandcement,sulphoaluminateexpansivecement,etc.第一節(jié)硅酸鹽水泥熟料的組成一、定義、分類及國標(biāo)（一）定義1.硅酸鹽水泥：凡由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。不摻加混合材料的稱為Ⅰ型硅酸鹽水泥，代號為P.Ⅰ;在硅酸鹽水泥熟料粉磨時(shí)摻加不超過水泥質(zhì)量5%石灰石或?；郀t礦渣混合材的稱為Ⅱ型硅酸鹽水泥，代號為p.Ⅱ.2.普通硅酸鹽水泥:凡由硅酸鹽水泥熟料,6~15%混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為普通硅酸鹽水泥,簡稱普硅水泥,代號P.O.摻混合材時(shí),最大摻量不超過15%,其中允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰可不超過水泥質(zhì)量10%的非活性混合材料來代替.摻非活性混合材時(shí)最大摻量不得超過水泥質(zhì)量10%.3.組成材料a.硅酸鹽水泥熟料:凡以適當(dāng)成分的生料,燒至部分熔融,所得以硅酸鈣為主要成分的產(chǎn)物稱為硅酸鹽水泥熟料。簡稱熟料。B.石膏天然石膏符合國標(biāo)GB5483，工業(yè)副產(chǎn)石膏必須證明加入對水泥性能無害。c.活性混合材料:粉煤灰,火山灰,粒化高爐礦渣;d.非活性混合材料:泛指無活性的材料,如:石灰石,砂巖,以及活性指標(biāo)低于活性混合材料要求的粉煤灰,火山灰,爐渣等.e.窯灰f.助磨劑允許加入不超過水泥質(zhì)量0.5%。(二)標(biāo)號硅酸鹽水泥分為:42.5R,52.5,52.5R,62.562.5R,72.5R六個(gè)標(biāo)號；普硅水泥分為32.5,42.5,42.5R,52.5,52.5R,62.5,62.5R七個(gè)標(biāo)號。(三）技術(shù)要求1.不溶物：Ⅰ型硅酸鹽水泥不溶物不得超過0.75%;Ⅱ型硅酸鹽水泥中不溶物不超過1.5%。2.MgO：水泥中MgO≤5.0%;若水泥壓蒸安定性試驗(yàn)合格,MgO可放寬6.0%.3.SO3:水泥中SO3≤3.5%.4.Loss:：Ⅰ型硅酸鹽水泥≤3.0%,%;Ⅱ型硅酸鹽水泥≤3.5%;普硅≤5.0%.5.細(xì)度:硅酸鹽水泥比表面積大于300m2/kg,普通0.08mm方孔篩篩余小于10.0%.6.凝結(jié)時(shí)間:硅酸鹽水泥的初凝≥45min,終凝≤6.5h;普硅水泥的初凝≥45min,終凝≤10h;7.安定性:用沸煮法檢驗(yàn)必須合格.8.強(qiáng)度:各齡期強(qiáng)度不得小于表中所給的值.9.堿:水泥中堿含量不得大于0.6%或由供需雙方商定.(四)廢品與不合格品1.廢品:凡是MgO,SO3,初凝時(shí)間和安定性中任何一項(xiàng)不符合本標(biāo)準(zhǔn)時(shí),均為廢品.2.不合格品:細(xì)度,終凝時(shí)間,不熔物,燒失量中任何一項(xiàng)不符合本標(biāo)準(zhǔn),或混合材超量均為不合格品;水泥包裝標(biāo)志中水泥品種,標(biāo)號,工廠名稱和出廠編號不全的也屬于不合格品。凝結(jié)時(shí)間、安定性以及水泥強(qiáng)度指標(biāo)是硅酸鹽水泥三個(gè)主要建筑指標(biāo)。二.熟料化學(xué)成分及礦物組成(一)化學(xué)成分四種主要氧化物:CaO,SiO2,Al2O3,Fe2O3,其總量大于95%；一般硅酸水泥熟料各氧化物含量波動(dòng)范圍為:CaO62~67%；SiO220~24%；Al2O34~7%；Fe2O32.5~6.0%；白色硅酸鹽水泥熟料中Fe2O3必須小于0.5%,SiO2高于24%,甚至可達(dá)27%.此外還含有氧化鎂、氧化鈣、三氧化硫、氧化鈉、氧化鉀、二氧化鈦和五氧化二磷等。1.硅酸三鈣(C3S)C3S是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物,其含量通常在50%以上.純C3S只有在2065~1250oC溫度內(nèi)才穩(wěn)定,所以在室溫下C3S呈介穩(wěn)狀態(tài);它有三種晶系七種變形.R型為三方晶系,M型為單斜晶系,T型為三斜晶系;這些變型的晶體結(jié)構(gòu)相近.由于在硅酸鹽水泥熟料中,C3S常含有少量MgO,Al2O3,Fe2O3等形成固溶體,稱為Alite,(A礦),通常為M型或R型.在Alite中常以C2S和CaO的包裹體存在.C3S凝結(jié)時(shí)間正常,水化較快,放熱較多,早期強(qiáng)度高且后期強(qiáng)度增進(jìn)率較大,28d強(qiáng)度可達(dá)一年強(qiáng)度的70~80%,其28d強(qiáng)度和一年強(qiáng)度在四種礦物中均最高.但C3S的水化熱較高,抗水性較差.2.硅酸二鈣（C2S)在熟料中含量約為20%左右，是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物之一。在熟料中并不是以純的形式存在，常含少量MgO,Al2O3,Fe2O3,R2O等氧化物形成固溶體，通常稱之為Blite或B礦，純C2S在1450以下有下列晶型轉(zhuǎn)變。C2S存在α,α’,β,γ等變形,在室溫下,α,α’,β變形是不穩(wěn)定的,有轉(zhuǎn)變成γ型的趨勢.一般在熟料中α和α’較少存在;在燒成溫度較高,冷卻較快時(shí),由于固溶了少量的MgO,Al2O3,Fe2O3,R2O等氧化物形成固溶體而以β型存在,通常所指的硅酸二鈣或B礦即為β型硅酸二鈣.由于有固溶體的存在,β型的C2S可以穩(wěn)定.α,α’型C2S強(qiáng)度較高,而γ型C2S幾乎無水硬性.在立窯廠有時(shí)熟料常出現(xiàn)粉化現(xiàn)象,就是由于出現(xiàn)了β型向γ轉(zhuǎn)變,體積膨脹的結(jié)果.Blite水化反應(yīng)較慢,28d僅水化20%左右,凝結(jié)硬化緩慢,早期強(qiáng)度較低,但后期強(qiáng)度增長率較高,在一年后可趕上Alite,Blite的水化熱較小,抗水性較好.3.中間相填充在Alite和Blite之間物質(zhì)通稱為中間相,部分結(jié)晶,部分成為玻璃體.(1)鋁酸三鈣(C3A)在熟料中含量約在7~15%的范圍內(nèi),結(jié)晶完善的C3A呈立方,八面體或十二面體.一般成玻璃相或不規(guī)則微晶體.在反光鏡下,快冷呈點(diǎn)滴狀,慢冷呈矩形或柱形,常因反光能力差,呈暗灰色,故稱黑色中間相.C3A水化迅速,放熱多,凝結(jié)很快,硬化快,強(qiáng)度3d內(nèi)就發(fā)揮出來,但絕對值不高,以后幾乎不增長,甚至倒縮.干縮變形大,抗硫酸鹽性能差.(2)鐵相固溶體在熟料中一般10~18%.熟料中含鐵相較復(fù)雜,是一系列的連續(xù)固溶體,一般用C4AF表示,稱為鐵鋁酸四鈣,又稱為Clite,C礦,屬斜方晶系,常呈棱柱狀和圓粒狀晶體,在反光鏡下由于反射能力強(qiáng),呈亮白色,故通常稱為白色中間相.C4AF的水化速度在早期介于C3A與C3S之間,但隨后的發(fā)展不如C3S.早期強(qiáng)度類似C3A,后期還能不斷地增長,類似于C2S.抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能好,水化熱較C3A低,含C4AF高的熟料難磨,所以在道路水泥中和抗硫酸鹽水泥中,C4AF含量應(yīng)高些.(3)玻璃體在實(shí)際的生產(chǎn)中,由于冷卻速度較快,部分液相來不及結(jié)晶而成為過冷液體,即玻璃體.熔劑礦物太多或太少,都會影響熟料質(zhì)量.(4)游離氧化鈣和方鎂石游離氧化鈣又稱為游離石灰,是指經(jīng)高溫煅燒而仍未化合的氧化鈣.F-CaO增加,首先是抗折強(qiáng)度下降,進(jìn)而引起3d以后強(qiáng)度倒縮,嚴(yán)重影響安定性.我國回轉(zhuǎn)窯f-CaO一般控制在1.5%以下,立窯控制在2.5%以下.方鎂石是指游離的MgO晶體,它在熟料中有三種存在形式:1.溶解于C3A,C3S中形成固溶體;2.溶于玻璃體中;3.以游離狀態(tài)形式存在.以前兩者形式存在熟料中,對硬化水泥漿體無破壞作用,但以游離狀態(tài)形式存在會造成體積安定性不良.因此,在水泥生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格限制MgO的含量.關(guān)于水泥四種礦物性質(zhì)的比較:1.水化速度:C3A>C3S>C4AF>C2S2.水化熱:C3A>C3S>C4AF>C2S3.強(qiáng)度:C3S>C2S>C4AF>C3A4.耐化學(xué)侵蝕:C4AF>C2S>C3S>C3A5.干縮性:C3A>C3S>C2S>C4AF三.熟料的率值率值:水泥熟料中各主要氧化物之間的比例系數(shù).(一)石灰飽和系數(shù)在熟料四個(gè)主要氧化物中,CaO為堿性氧化物,SiO2,Al2O3和Fe2O3為酸性氧化物,兩者相互化合生成四種熟料礦物C3S,C2S,C3A和C4AF.古特曼(A.Guttmann)和杰耳(F.Gille)認(rèn)為酸性氧化物形成堿性最高的礦物為C3S,C3A和C4AF,從而提出了他們的石灰理論極限含量.為便于計(jì)算,可將C4AF改寫為C3A與CF,所以石灰理論極限含量計(jì)算式為:CaO=2.8SiO2+1.65Al2O3+0.35Fe2O3若ＩＭ小于０.64，則熟料礦物組成為C3S,C2S,C4AF和Ｃ２Ｆ，同理可將Ｃ４ＡＦ改寫成Ｃ２Ａ和Ｃ２Ｆ，可得：ＫＨ＝ＣaO-1.1Al2O3-0.7Fe2O3/2.8SiO2如果考慮熟料中還有游離CaO，游離SiO2和石膏，則上面兩式分別為：（上式適用條件為IM≥0.64，下式適用條件為IM<0.64)石灰飽和系數(shù)與礦物組成的關(guān)系可用下式表示：

從上式中可知：

當(dāng)C3S=0時(shí)，KH=0.667,這時(shí)，熟料中只有C2S，C3A，C4AF而無C3S；

當(dāng)C2S=0時(shí),KH=1，此時(shí)，熟料中無C2S，只有C3S,C3A,C4AF。

所以KH值介于0.667~1.0之間。

為使熟料順利形成，不致因過多的游離石灰而影響熟料的質(zhì)量，通常，在工廠條件下，石灰飽和系數(shù)一般控制在0.82~0.96之間。值得一提的是，各國用于控制石灰含量的率值公式有所不同，常見的有：水硬率HM，石灰標(biāo)準(zhǔn)值KSt,李和派克石灰飽和系數(shù)LSF。思考題1.推導(dǎo)石灰飽和系數(shù)KH公式？2.KH過低和過高將會對熟料質(zhì)量、窯的操作產(chǎn)生怎樣的影響？3.SM過低和過高將會對熟料質(zhì)量、窯的操作產(chǎn)生怎樣的影響？4.下列水泥是什么品種的水泥？A.91.5%熟料，5%石灰石，3.5%石膏;B.91%熟料，5%礦渣，4%石膏;C.96%熟料，4%石膏;D.82%熟料，15%礦渣，3%石膏;E.81.5%熟料，5%窯灰，10%火山灰，3.5%石膏;四.熟料礦物組成的計(jì)算（一）石灰飽和系數(shù)法（二）鮑格法（代數(shù)法）（三）熟料真實(shí)礦物組成與計(jì)算礦物組成的差異1.固溶體的影響2.冷卻條件的影響3.堿和其他微組分的影響課堂測驗(yàn)題：1.請推導(dǎo)IM<0.64時(shí)的KH公式。2.某熟料中SiO2含量為20%，已知與SiO2化合的CaO含量為50.4%，試計(jì)算該熟料的KH。(已知分子量分別是：Si:28,O:16，Ca:40,Fe:56,Al:27)3.請說明熟料粉化的原因。4.水泥粉磨時(shí)，為什么要加入石膏？但又為什么要限制其摻量？5.造成水泥安定性不良的原因有那些？各應(yīng)采取什么方法檢驗(yàn)？為什么？問題1.熟料組成設(shè)計(jì)（配料方案）時(shí)，應(yīng)考慮哪些因素？2.配料計(jì)算的基本原理是什么？3.水泥熟料在煅燒過程中，都發(fā)生了哪些反應(yīng)？影響這些反應(yīng)的因素有哪些？第二節(jié)

硅酸鹽水泥生料的配合

一、熟料組成設(shè)計(jì)

1.熟料礦物組成的根據(jù)：水泥的品種和標(biāo)號；原料和燃料的品質(zhì)；生料制備和熟料煅燒工藝。2.熟料組成設(shè)計(jì)的目標(biāo)：

優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和設(shè)備長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。3.熟料組成設(shè)計(jì)的任務(wù)：確定熟料熱耗、KH、SM、IM。（一）水泥品種和標(biāo)號1.普通水泥保證水泥標(biāo)號、正常凝結(jié)時(shí)間、安定性良好的條件下?？刹捎酶哞F、低鐵、低硅、高硅、高飽和系數(shù)等多種配料方案。

注意三個(gè)率值配合適當(dāng)，不能過份強(qiáng)調(diào)某一率值。2.生產(chǎn)專用水泥或特性水泥根據(jù)其特殊要求，選擇合適的礦物組成?？煊补杷猁}水泥，應(yīng)提高KH和IM。中熱硅酸鹽水泥和抗硫酸鹽水泥，則應(yīng)減少鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量，即降低KH和IM。（二）原料品質(zhì)1.應(yīng)盡量采用兩種或三種原料的配料方案。除非其配料方案不能保證正常生產(chǎn)，才考慮更換原料或摻加另一種校正原料。2.石灰石的燧石含量和粘土的粗砂含量較高時(shí)，因難磨、難燒，飽和系數(shù)不能高。原料含堿量太高，也宜降低KH。（三）燃料品質(zhì)

燃料品質(zhì)既影響煅燒過程，又影響熟料質(zhì)量。－般說來，發(fā)熱量高的優(yōu)質(zhì)燃料，其火焰溫度高，熟料的KH值可高些。若燃料質(zhì)量差，除了火焰溫度低外，還會因煤灰的沉落不均勻，降低熟料質(zhì)量。

表2-2-2水泥燒成用煤的質(zhì)量要求（四）生料細(xì)度和均勻性

生料均勻性好，KH可高些。若生料成分波動(dòng)大，對回轉(zhuǎn)窯而言，其熟料KH應(yīng)適當(dāng)降低；但對立窯而言，由于低KH易引起立窯結(jié)大塊，為了保證立窯正常煅燒，宜采用高KH低SM方案。若生料粒度粗，由于化學(xué)反應(yīng)難以進(jìn)行完全，KH也應(yīng)適當(dāng)降低。（五）窯型與規(guī)格

不同窯型硅酸鹽水泥熟料率值的參考范圍

二、生料配比計(jì)算

（一）基本概念1.全黑生料、半黑生料、白生料2.干燥基3.灼燒基灼燒全黑生料＝熟料灼燒半黑生料（或白生料）+摻入熟料的煤灰＝熟料4.累加試湊法原理：根據(jù)熟料化學(xué)成分要求，依次加入各種原料，同時(shí)計(jì)算所加入原料的化學(xué)成分。然后進(jìn)行熟料成分累計(jì)驗(yàn)算，如發(fā)現(xiàn)成分不符要求，再進(jìn)行試湊，直至符合要求為止。1.計(jì)算煤灰摻入量100kg熟料中的煤灰摻入量可按下式近似計(jì)算：Ga＝=4.57（%）式中：Ga——熟料中煤灰摻入量，％；

q——單位熟料熱耗，kJ/kg熟料；

Qnet,ad——煤的熱值，kJ/kg；

Aad——煤的空氣干燥基灰分含量，％；

S——煤灰沉落率，％；

P——煤耗，kg/kg熟料。2.根據(jù)熟料率值估算化學(xué)成分

已知KH=0.89，SM=2.1，IM=1.3，根據(jù)式2-2-29～2-2-32，假設(shè)Σ=97.5%，熟料化學(xué)成分計(jì)算如下：Fe2O3=4.5（%）Al2O3

=5.85（%）SiO2=21.74（%）CaO=65.41（%）3.累加試湊計(jì)算

4.計(jì)算熟料料耗

問題：1.水泥為什么會凝結(jié)、硬化？為什么會產(chǎn)生強(qiáng)度？2.水泥石的強(qiáng)度是如何產(chǎn)生的？3.水泥熟料各礦物的水化產(chǎn)物是什么？4.水泥的水化產(chǎn)物是什么？如何調(diào)節(jié)水泥的水化速率？5.水泥水化后為什么會產(chǎn)生體積變化？6.水泥的耐久性受哪些因素影響？有何措施？第四節(jié)硅酸鹽水泥的水化和硬化

一、熟料礦物的水化（一）硅酸三鈣的水化3CaO·Si02＋nH20＝xCa0·SiO2·yH20＋(3－x)Ca(0H)2

簡寫為：C3S＋nH＝C-S-H＋(3－x)CHC-S-H組成不定，其C/S比和H/S都在較大范圍內(nèi)變動(dòng)。組成與液相的Ca(OH)2濃度有關(guān)。溶液CaO濃度為2～20mmo1/L時(shí)，生成C-S-H(Ⅰ)。溶液中CaO≥20mmo1/L時(shí)，生成C-S-H(Ⅱ)。網(wǎng)絡(luò)狀C-S-H電鏡照片纖維狀C-S-H電鏡照片C3S水化放熱速率和Ca2+濃度變化1.初始水解期加水后立即發(fā)生急劇反應(yīng)迅速放熱，約在15min內(nèi)結(jié)束。2.誘導(dǎo)期反應(yīng)很慢。一般維持2～4h，是硅酸鹽水泥能在幾小時(shí)內(nèi)保持塑性的原因。3.加速期反應(yīng)重新加快，出現(xiàn)第二個(gè)放熱峰。加速期處于4～8h，開始早期硬化。4.衰減期反應(yīng)速率隨時(shí)間下降，處于12～24h。5.穩(wěn)定期反應(yīng)速率很低并基本穩(wěn)定。C3S水化各階段的示意圖Ⅰ初始水解期；Ⅱ誘導(dǎo)期；Ⅲ加速期；Ⅳ衰減期；Ⅴ穩(wěn)定期（二）硅酸二鈣的水化β-C2S的水化與C3S相似，只不過水化速度慢而已。

2Ca0·Si02＋nH2O＝xCaO·SiO2·yH20＋(2－x)Ca(0H)2

簡寫成:C2S＋nH＝C-S-H＋(2－x)CH（三）鋁酸三鈣的水化常溫：2C3A＋27H＝C4AH19＋C2AH8C4AH13＋C2AH8＝2C3AH6＋9H溫度高于35℃：C3A＋6H＝C3AH6

液相CaO濃度達(dá)到飽和時(shí)：C3A＋CH＋12H＝C4AH13

有石膏的情況下，C3A水化的最終產(chǎn)物與石膏摻入量有關(guān)。鈣礬石晶體大量水中生成的鈣礬石晶體單硫型水化硫鋁酸鈣（四）鐵相固溶體的水化其水化反應(yīng)及其產(chǎn)物與C3A很相似。氧化鐵基本上起著與氧化鋁相同的作用，相當(dāng)于C3A中一部分氧化鋁被氧化鐵所置換，生成水化鋁酸鈣和水化鐵酸鈣的固溶體。C4AF＋4CH＋22H＝2C4(A,F)H13

二、硅酸鹽水泥的水化1.鈣礬石形成期

C3A率先水化，在石膏存在的條件下，迅速形成鈣礬石。

2.C3S水化期

C3S開始迅速水化，大量放熱。有時(shí)會有“峰肩”，是由鈣礬石轉(zhuǎn)化成單硫型水化硫鋁(鐵)酸鈣而引起。

3.結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展期

放熱速率很低并趨于穩(wěn)定。水化產(chǎn)物增多，填入由水所占據(jù)的空間，逐漸連接并相互交織，發(fā)展成硬化的漿體結(jié)構(gòu)。

水泥水化產(chǎn)物的形成和漿體結(jié)構(gòu)發(fā)展示意圖三、水化速率與凝結(jié)時(shí)間的調(diào)節(jié)1.熟料礦物組成水化速率C3A＞C3S＞C4AF＞C2S2.水灰比水灰比大，水化速率快，但凝結(jié)慢，強(qiáng)度下降3.細(xì)度細(xì)度細(xì)，水化快。4.養(yǎng)護(hù)溫度溫度高，水化快。5.外加劑常用有促凝劑、促硬劑及延緩劑等。石膏的作用：石膏不僅可調(diào)節(jié)其凝結(jié)時(shí)間，還可以改善水泥的一系列性能，如提高水泥的強(qiáng)度，改善水泥的耐蝕性、抗凍性、抗?jié)B性，降低干縮變形等。石膏摻量太少，起不到緩凝的作用；但摻量太多，會在水泥水化后期繼續(xù)形成鈣礬石，造成安定性不良?？赏ㄟ^試驗(yàn)，確定最佳石膏加入量。四、水化熱C3A>C3S>C4AF>C2S凡能加速水泥水化的各種因素，均能相應(yīng)提高放熱速率。五、體積變化固相體積大大增加，而水泥-水體系的總體積則有所減縮。熟料礦物的減縮作用：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S六、水泥石的結(jié)構(gòu)類別名稱直徑孔中水的作用對水泥石性能的影響粗孔球形大孔1000～15m與一般水相同強(qiáng)度、滲透性毛細(xì)孔大毛細(xì)孔10～0.05m與一般水相同強(qiáng)度、滲透性小毛細(xì)孔50～10nm產(chǎn)生中等的表面張力強(qiáng)度、滲透性、高濕度收縮凝膠孔膠粒間孔10～2.5nm產(chǎn)生強(qiáng)的表面張力相對濕度50%以下時(shí)的收縮微孔2.5～0.5nm強(qiáng)吸附水，不能形成新月形液面收縮、徐變層間孔＜0.5nm結(jié)構(gòu)水收縮、徐變第五節(jié)硅酸鹽水泥的化學(xué)侵蝕一、淡水侵蝕水泥石不斷受到淡水的浸泡和溶蝕時(shí)，其中一些組成將按照溶解度的大小，依次逐漸被水溶解，產(chǎn)生溶出性侵蝕，最終能導(dǎo)致破壞。但對抗?jié)B性良好的硬化漿體或混凝土，淡水的溶出過程一般發(fā)展很慢，幾乎可以忽略不計(jì)。二、酸和酸性水侵蝕當(dāng)水中溶有一些無機(jī)酸或有機(jī)酸時(shí)，硬化水泥漿體就受到溶蝕和化學(xué)溶解雙重的作用。碳酸與水泥混凝土相遇時(shí)，首先與Ca(OH)2作用，生成不溶于水的碳酸鈣。但是水中的碳酸還要和碳酸鈣進(jìn)一步作用，生成易溶于水的碳酸氫鈣。從而使氫氧化鈣不斷溶失，而且又會引起水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的分解。水中含有的碳酸超過平衡碳酸量時(shí)，其剩余部分的碳酸才能與CaCO3反應(yīng)。三、硫酸鹽侵蝕除硫酸鋇外的硫酸鹽對于硬化水泥漿體都有顯著的侵蝕作用。硫酸鹽與氫氧化鈣作用生成硫酸鈣，再和水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成鈣礬石，產(chǎn)生相當(dāng)大的結(jié)晶壓力，造成膨脹開裂以至毀壞。氫氧化鎂溶解度極小，極易與氫氧化鈣反應(yīng)產(chǎn)生沉析，Mg2+離子還會進(jìn)入C-S-H使其膠結(jié)性能變差，腐蝕更嚴(yán)重，稱為“鎂鹽侵蝕”。硫酸銨能生成極易揮發(fā)的氨，成為不可逆反應(yīng)，也會使水化硅酸鈣分解，侵蝕極為厲害。四、含堿溶液侵蝕堿類侵蝕主要有化學(xué)腐蝕和物理析晶兩方面的作用?；瘜W(xué)侵蝕是堿溶液與水泥石的組分間起化學(xué)反應(yīng)，生成膠結(jié)力不強(qiáng)、易為堿液溶蝕的產(chǎn)物。結(jié)晶侵蝕是由于孔隙中的堿液，因蒸發(fā)析晶產(chǎn)生結(jié)晶壓力引起水泥石膨脹破壞。五、提高水泥抗蝕性的措施調(diào)整硅酸鹽水泥熟料的礦物組成

減少C3S可提高抗淡水溶蝕和抗硫酸鹽性能。減少鋁酸三鈣，增加鐵鋁酸四鈣，可提高抗硫酸鹽性能。鋁酸三鈣含量高，采用急冷形成較多的玻璃體，可提高抗硫酸鹽性能。對于含鐵高的熟料，急冷反而不利，因?yàn)镃4AF晶體比高鐵玻璃更耐蝕。在硅酸鹽水泥中摻混合材

摻混合材能提高致密度，減少氫氧化鈣，生成低堿水化硅酸鈣，使溶蝕速度顯著降低。

提高混凝土致密度凝土越致密，侵蝕介質(zhì)就越難滲入，被侵蝕的可能性就越小。

問題：1.

水泥中為什么要摻入混合材？摻混合材的目的是什么？2.

影響混合材活性的因素有哪些？如何評價(jià)混合材的活性大?。?.

摻混合材的水泥有哪些品種？主要區(qū)別在哪里？4.

生產(chǎn)特種水泥的主要途徑有哪些？5.各特種水泥的主要礦物組成是什么？水化產(chǎn)物是什么？第六節(jié)摻混合材的硅酸鹽水泥

一、水泥混合材料1.活性混合材料凡是天然的或人工的礦物質(zhì)材料，磨成細(xì)粉，加水后本身不硬化，但與激發(fā)劑混合并加水拌和后，不但能在空氣中而且能在水中繼續(xù)硬化者，稱為活性混合材料。2.非活性混合材活性指標(biāo)達(dá)不到活性混合材要求的礦渣、火山灰材料、粉煤灰以及石灰石、砂巖、生頁巖等材料。（一）?；郀t礦渣質(zhì)量系數(shù)大于1.2，錳化合物的含量，以MnO計(jì)不得超過4%；鈦化合物的含量，以TiO2計(jì)不得超過10%；氟化合物的含量，以F計(jì)不得超過2%。錳鐵所得的?；郀t礦渣，錳化合物的含量，以MnO計(jì)不得超過15%；硫化合物的含量，以S計(jì)不得超過2%。堆積密度不得大于1100kg/m3；塊狀礦渣，以質(zhì)量計(jì)不得大于5%，其最大尺寸不得大于100mm。

（二）火山灰質(zhì)混合材料1.定義凡天然的或人工的以氧化硅、氧化鋁為主要成分的礦物質(zhì)原料，本身磨細(xì)加水拌和并不硬化，但與石灰混合后，再加水拌和，則不但能在空氣中硬化，而且又能在水中繼續(xù)硬化者，稱為火山質(zhì)混合材料。2.分類天然的：火山灰、凝灰?guī)r、浮石、沸石、硅藻土。人工的：燒頁巖、煤矸石、燒粘土、煤渣、硅質(zhì)渣。3.技術(shù)條件：（1）燒失量人工的火山灰質(zhì)混合材燒失量不得超過10％；（2）三氧化硫含量不得超過3.0%；（3）火山灰性試驗(yàn)按GB2847-81標(biāo)準(zhǔn)附錄A的試驗(yàn)方法進(jìn)行，必須合格；（4）水泥膠砂28d強(qiáng)度比（摻30%火山灰的水泥28d抗壓強(qiáng)度/硅酸鹽水泥28d抗壓強(qiáng)度）不得低于62%。（三）粉煤灰二、摻混合材硅酸鹽水泥的定義和指標(biāo)

1.礦渣硅酸鹽水泥熟料+礦渣+石膏，代號PS。礦渣摻量20～70%2.火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥熟料+火山灰+石膏，代號PP。摻量20～50%3.粉煤灰硅酸鹽水泥熟料+粉煤灰+石膏，代號PF。摻量20～40%4.復(fù)合硅酸鹽水泥熟料+兩種或兩種以上混合材+石膏?？倱搅?5%～50%。三、摻混合材硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及其性能密度小顏色較淡凝結(jié)時(shí)間長標(biāo)準(zhǔn)稠度受混合材種類影響較大對溫度敏感水化熱低耐水性稍好。早期強(qiáng)度均偏低：耐熱性較好，與鋼筋粘結(jié)力強(qiáng)抗硫酸鹽性能較好抗凍性及抗大氣穩(wěn)定性較差過早干燥及干濕交替對水泥強(qiáng)度發(fā)展不利礦渣水泥的泌水性大火山灰水泥干燥收縮率大第七節(jié)特性水泥和專用水泥（一）快硬硅酸鹽水泥熟料+石膏，以3d強(qiáng)度表示標(biāo)號。生產(chǎn)方法與硅酸鹽水泥基本相同，C3S、C3A高，330～450m2/kg，SO3為3%～3.5%。水化放熱快，水化熱較高，早期強(qiáng)度高，但早期干縮率較大。水泥石較致密，不透水性和抗凍性均優(yōu)于普通水泥。用于搶修工程、軍事工程、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，適用于配制干硬混凝土，水灰比可控制在0.40以下。（二）快硬硫鋁酸鹽水泥主要礦物：C4SA3和β-C2S。煅燒溫度1250～1350℃，不宜超過1400℃。要防止還原氣氛，否則CaSO4將分解成。水化產(chǎn)物：鈣礬石、Al(OH)3凝膠和C-S-H。改變水泥中石膏摻量，可制得快硬不收縮、微膨脹、膨脹和自應(yīng)力水泥。水泥凝結(jié)較快，初凝與終凝時(shí)間間隔較短。早期強(qiáng)度高，長期強(qiáng)度穩(wěn)定，低溫硬化性能好。水泥石致密，抗硫酸鹽、抗凍性和抗?jié)B性好，搶修工程、冬季施工、地下工程，配制膨脹水泥和自應(yīng)力水泥。堿度低，對玻璃纖維腐蝕性小。（三）快硬氟鋁酸鹽水泥主要礦物：阿利特、貝利特、氟鋁酸鈣和鐵鋁酸四鈣。燒成溫度1250～1350℃。水化產(chǎn)物：低硫型水化硫鋁酸鈣、鈣礬石、C-S-H、Ca(OH)2和鋁膠。水化速度和凝結(jié)硬化很快，可用酒石酸、擰檬酸和硼酸調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間。5～10min可硬化，2～3h可達(dá)20MPa。低溫硬化性能好，6h可達(dá)10MPa，ld可達(dá)30MPa?？捎糜趽屝薰こ獭娚渌?、型砂水泥。（四）特快硬水泥提高阿利特含量、提高細(xì)度和增加石膏摻量。同時(shí)摻入CaF2、CaSO4、TiO2、BaO、P205、MnO和Cr203等少許成分。比表面積500～700m2/kg，SO33.0%左右。水泥水化快、凝結(jié)快，抗壓強(qiáng)度特別是早期抗壓強(qiáng)度高。（五）高鋁水泥主要礦物：CA、CA2、C12A7、C2AS、少量MA、CT及鐵相。生料控制堿度系數(shù)和鋁硅比系數(shù)：Am值高則CA多，水泥凝結(jié)快，強(qiáng)度高；Am值低，則CA少而CA2多，凝結(jié)慢、強(qiáng)度低，耐高溫性好。CA是高鋁水泥的主要礦物，有很高的水硬活性，凝結(jié)時(shí)間正常，水化硬化迅速。CA2水化硬化慢，后期強(qiáng)度高，但早期強(qiáng)度卻較低，具有較好的耐高溫性能。CA水化產(chǎn)物與溫度關(guān)系很大，低于20℃時(shí)，生成CAH10；20～30℃，轉(zhuǎn)變?yōu)镃2AH8和Al(OH)3凝膠；高于30℃，轉(zhuǎn)變?yōu)镃3AH6和Al(OH)3凝膠。高鋁水泥的長期強(qiáng)度特別是在濕熱環(huán)境下會明顯下降，甚至引起工程破壞，不可用于結(jié)構(gòu)工程。高鋁水泥加入15%～60%硅酸鹽水泥會發(fā)生閃凝，高鋁水泥強(qiáng)度發(fā)展非常迅速，24h內(nèi)幾乎可達(dá)到最高強(qiáng)度，標(biāo)號以3d抗壓強(qiáng)度來表示。低溫下能很好硬化，氣溫較高（＞30℃）條件下養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度劇烈下降。使用溫度不得超過30℃，更不宜采用蒸汽養(yǎng)護(hù)?？沽蛩猁}性能好，水泥石致密，抗?jié)B性好，對碳酸水和稀酸也有很好的穩(wěn)定性，但對濃酸和濃堿的耐蝕性不好。在高溫下（＞900℃），會發(fā)生固相反應(yīng)而燒結(jié)，有一定耐高溫性。特別是低鈣鋁酸鹽水泥，可作各種高溫爐內(nèi)襯。主要用于配制膨脹水泥、自應(yīng)力水泥和1200～1400℃的耐熱混凝土。二、抗硫酸鹽、中低熱及道路水泥（一）抗硫酸鹽水泥C3S和C3A的含量分別不應(yīng)超過50%和5%。C3A＋C4AF含量小于22%。MgO不得超過5%，燒失量小于1.5%，f-CaO小于1%，水泥中SO3含量小于2.5%。水泥細(xì)度小于10%。比表面積不得小于240m2/kg。用于一般受硫酸鹽侵蝕的海港、水利、地下、隧涵、道路和橋梁基礎(chǔ)等工程。（二）中低熱水泥