土木工程材料水泥講訴

水泥教學要求：

1、掌握硅酸鹽水泥的主要礦物組成及其對水泥性質(zhì)的影響；

2、掌握硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化原理及其技術(shù)性質(zhì)；

3、掌握標準稠度用水量、凝結(jié)時間、體積安定性的含義；

4、掌握硅酸鹽水泥的應(yīng)用；

5、掌握普通硅酸鹽水泥與硅酸鹽水泥的異同；

6、熟悉其他種類水泥的性質(zhì)。

3、硅酸鹽水泥：凡由（硅酸鹽水泥熟料）

+（適量石膏）

+

（

05%石灰石或粒化高爐礦渣）磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥4、硅酸鹽水泥的分類：普通硅酸鹽水泥：代號P.O，由硅酸鹽水泥為熟料，加入6%-15%混合材料及適量石膏，經(jīng)磨細制成的水硬性膠凝材料

(2)按照用途與性能分類5、水泥的分類：(1)按化學成分分類通用水泥專用水泥特性水泥水泥硅酸鹽水泥：熟料+石膏，有P.Ⅰ和P.Ⅱ普通硅酸鹽水泥：熟料+石膏+少量混合料,代號P.O摻混合料的硅酸鹽水泥通用水泥：

礦渣火山灰

粉煤灰2硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程注意：凝結(jié)和硬化是人為地劃分的。實際上是一個連續(xù)的復(fù)雜的物理化學變化過程。凝結(jié)過程水泥石水泥漿失去塑性但無強度凝結(jié)：水泥加水拌和后，成為可塑的水泥漿，水泥漿逐漸變稠失去塑性，但尚不具有強度的過程，稱為水泥的“凝結(jié)”。硬化：隨后產(chǎn)生明顯的強度并逐漸發(fā)展而成為堅硬的人造石——水泥石，這一過程稱為水泥的“硬化”。水泥＋水（水泥漿）硬化過程2)水泥的細度水泥顆粒越細，其比表面積越大，水化反應(yīng)越快越充分，早期強度和后期強度都較高。但水泥太細，不宜久存，且粉磨能耗大，成本高。3)拌合加水量（水灰比）拌和水泥漿時，水與水泥的質(zhì)量比，稱為水灰比。4)養(yǎng)護的溫度、濕度水泥的水化反應(yīng)及凝結(jié)硬化必須在水分充足的條件下進行，環(huán)境濕度大，水分不會蒸發(fā)，水泥漿中保持有水化所需的足夠水分。主要影響水化初期，對后期影響不大。

水泥的標準養(yǎng)護條件為：養(yǎng)護溫度為20±3℃，相對濕度RH＞90%的環(huán)境中。

5）養(yǎng)護齡期的影響隨著養(yǎng)護時間的增加，水泥的水化程度增加，凝膠體數(shù)量增加，毛細孔減少，強度不斷增加。一般在28天之內(nèi)強度發(fā)展較快，28天后顯著減慢。6)外加劑的影響7）水泥受潮與久存水泥在存放的過程中會吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，使水泥喪失膠結(jié)能力，強度下降。超過三個月后的水泥，強度降低10%～20%；六個月后降低15%～30%；一年后降低25%～40%；此時需重新試驗，確定其標號。為了調(diào)節(jié)（延緩）水泥凝結(jié)時間通常加入石膏，石膏在水泥硬化中起緩凝劑的作用。純水泥熟料磨細后，與水拌和，凝結(jié)時間很短，因此不便使用，為調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間，摻入適量（3%-5%）的石膏，石膏與凝結(jié)速度最快的鋁酸三鈣作用，生成了難溶的水化硫酸鋁鈣，覆蓋在鋁酸三鈣的周圍，阻止其繼續(xù)快速水化，因而延緩了水泥的凝結(jié)時間。石膏的摻量主要取決于鋁酸三鈣和SO3的含量。問題：1、為什么生產(chǎn)水泥時要加入適量的石膏？起不到緩凝的作用會引起安定性不良3CaO·Al2O3+6H2O═3CaO·Al2O3·6H2O3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+20H2O═3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O過少，過多，石膏摻量要適量2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性5、強度細度

細度是指水泥顆粒的粗細程度，水泥顆粒粒徑一般在0.007—0.2mm范圍內(nèi)?！豆杷猁}、普通硅酸鹽水泥》（GB175—1999）規(guī)定：硅酸鹽水泥比表面積應(yīng)大于300㎡/kg。

對其它水泥：0.08mm方孔篩篩余量≤10%測試方法：負壓篩法（標準方法）堿含量5.1.3硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)注意：細度不合格的水泥為不合格品2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性5、強度細度堿含量

初凝：加水拌和到標稠，凈漿開始失去可塑性所需的時間。終凝：加水拌和到標稠，凈漿完全失去可塑性，并產(chǎn)生強度所需的時間。

GB規(guī)定：水泥初凝不小于45min，終凝不遲于390min(6.5h)。

注意：凡水泥初凝時間不符合規(guī)定的均為廢品，終凝時間不符合規(guī)定的為不合格品

初凝時間終凝時間體積安定性：水泥漿在硬化過程中，體積變化的均勻性能。原因：1）熟料中CaO，MgO過多，CaO，MgO過燒，結(jié)構(gòu)致密，熟化慢，硬化后才熟化，體積膨脹開裂。2）石膏過量，硬化后，仍有CaSO4存在，則C3A、水化鋁酸鈣與之反應(yīng)，形成鈣礬石，膨脹開裂。

測定方法：沸煮法(雷氏法、試餅法）。規(guī)定:MgO≯5%；SO3含量礦渣水泥≯4%，其他水泥≯3.5%

體積安定性不良的水泥應(yīng)作廢品處理2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性5、強度細度堿含量2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性細度水泥:中國ISO標準砂:水=1:3:0.5(450g,1350g,225ml),按照測定結(jié)果，將硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個。5、強度堿含量膠砂振實臺水泥膠砂攪拌機試模2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性細度5、強度堿含量硅酸鹽水泥各齡期的強度要求(GB175—1999)注：表中Ｒ表示早強型，其它為普通型。

2、標準稠度3、凝結(jié)時間4、體積安定性細度、強度堿含量指水泥中的Na2O和K2O的含量，含量過高遇有活性的的骨料易產(chǎn)生堿-骨料反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土因不均勻膨脹而破壞，造成工程危害。國家規(guī)定水泥中的堿含量按Na2O+0.685K2O計算值來表示，若使用活性骨料，則水泥中的堿含量不得大于0.6%或供需雙方協(xié)商。水泥不合格品、廢品的判別：體積安定性、初凝時間兩個指標中任一指標不合格則為廢品。其它指標不合格為不合格品。廢品不能使用，不合格品限制使用（降級使用）。7、密度與堆積密度8、水化熱水化熱取決于礦物成分、細度，細度對總放熱量沒有影響，但對放熱速率有很大影響。

水化熱的危害：會使砼內(nèi)部的溫度升高，最高時達50℃，使砼體積膨脹。而從這樣的溫度再冷卻下來，又引起砼體積的收縮，導(dǎo)致開裂。5.1.4普通硅酸鹽水泥1、與硅酸鹽水泥的相同點2、與硅酸鹽水泥的不同點

1）原料不同

2）強度等級不同

3）硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化快、抗淡水腐蝕能力較差二者技術(shù)性質(zhì)基本相同，使用范圍基本一樣5.1.5硅酸鹽水泥和普通水泥的特性和應(yīng)用（1）凝結(jié)硬化快，早期及后期強度均高。適用于有早強要求的工程（如冬季施工、預(yù)制、現(xiàn)澆等工程），高強度混凝土工程（如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土）。（2）抗凍性好。適用于抗凍性要求高的工程。（3）水化熱高。不宜用于大體積混凝土工程。但有利于低溫季節(jié)蓄熱法施工。（4）耐腐蝕性差。因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含量較多。不宜用于流動的淡水接觸及有水壓作用的工程，也不適用于受海水、礦物水等作用的工程。（5）耐熱性差。氫氧化鈣在500℃以上時會分解，強度開始降低。不適用于承受高溫作用的混凝土工程。5.1.6硅酸鹽水泥的使用范圍適用范圍：高強混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土工程、要求早期強度高撤?？斓墓こ碳岸臼┕さ墓こ蹋瑖篮貐^(qū)遭受反復(fù)冰凍的工程不適用范圍：長期流動的淡水、海水、礦物等工程、耐高溫的耐熱工程一、定義：在硅酸鹽水泥熟料中，摻入一定量的混合材料和適量石膏共同磨細的水硬性膠凝材料。二、分類:

（1）礦渣硅酸鹽水泥；（2）火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥；（3）粉煤灰硅酸鹽水泥；（4）復(fù)合硅酸鹽水泥。

三、目的意義調(diào)號——調(diào)節(jié)水泥強度等級；調(diào)性——調(diào)整水泥的性能；降價——降低成本，降低價格；增產(chǎn)——增加產(chǎn)量；擴大水泥品種；滿足不同工程需要；社會效益高。5.3摻大量混合材料的硅酸鹽水泥（1）粒化高爐礦渣

（2）火山灰質(zhì)混合材料

（3）粉煤灰煉鋼廠冶煉生鐵時的副產(chǎn)品。主要成分：CaO、Al2O3、SiO2。具有較高的化學性能，但穩(wěn)定性差。主要成分：Al2O3、SiO2。本身不硬化，+石灰+水起膠凝作用?；鹆Πl(fā)電廠煤粉燃料排出的細顆粒廢渣。主要成分：較多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有較高的活性。天然的人工的四、水泥混合材料

①礦渣水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和20％～70％粒化高爐礦渣，適量石膏磨細制成的水硬性凝膠材料稱為礦渣硅酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥），代號P?S。②火山灰水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和20％～50％火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（簡稱火山灰水泥），代號P?P。③粉煤灰水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和20～40％粉煤灰、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥（簡稱粉煤灰水泥）。代號Ｐ?Ｆ五、幾種通用水泥的組成與特點三種水泥的特性（1）礦渣水泥：

耐熱性較好，可用于溫度不高于200℃的混凝土工程；如軋鋼、鑄造、鍛造、熱處理等高溫車間及熱工窯爐基礎(chǔ)，也可用于溫度高達300-400℃的熱氣體通道等耐熱工程。保水性差，易產(chǎn)生泌水，抗?jié)B性差，干縮性大，不宜用于有抗?jié)B要求的混凝土工程中。（2）火山灰水泥：細微孔隙多，保水性好，泌水性低，水化形成的水化硅酸鈣凝膠多，結(jié)構(gòu)致密，具有較高的抗?jié)B性和耐水性，可用于有抗?jié)B要求的混凝土工程。當干燥收縮顯著，水化停止后的凝膠易脫水收縮，影響強度和耐久性，需加強養(yǎng)護，保持濕潤，不宜用于干熱環(huán)境中。（3）粉煤灰水泥：

干縮性小，抗裂性好，和易性好。但吸水性差，水泥易泌水，形成較多連通孔隙，干燥時易產(chǎn)生細微裂縫，抗?jié)B性差，不宜用于干燥環(huán)境和抗?jié)B要求高的工程。

這三種水泥強度等級分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個強度等級。礦渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的強度標準(GB1344—2007)強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0④復(fù)合水泥凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡稱復(fù)合水泥），代號P?C。水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比計應(yīng)大于15％，但不超過50％。復(fù)合硅酸鹽水泥的強度要求(GB12958—1999)強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0六、摻混合料硅酸鹽水泥的特點

1、早期強度低，后期強度高；2、抗腐蝕性強；3、水化熱低，使用于大體積混凝土，多用于修筑大壩；4、抗凍性差；5、干縮性大，易產(chǎn)生干縮裂縫。常用水泥的特性品種硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥復(fù)合水泥主要特征①凝結(jié)硬化快①凝結(jié)硬化較快①凝結(jié)硬化慢①凝結(jié)硬化慢①凝結(jié)硬化慢與所摻兩種或兩種以上混合材料的種類、摻量有關(guān)，其特性基本上與礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的特性相似②早期強度高②早期強度較高②早期強度低，后期強度增長較快②早期強度低，后期強度增長較快②早期強度低，后期強度增長較快③水化熱大③水化熱較大③水化熱較低③水化熱較低③水化熱較低④抗凍性好④抗凍性較好④抗凍性差④抗凍性差④抗凍性差⑤干縮性?、莞煽s性較小⑤干縮性大⑤干縮性大⑤干縮性小，抗裂性較好