土木工程材料-教學課件-周愛軍第2章-無機膠凝材料-第2章-無機膠凝材料3-其他品種水泥

土木工程材料-教學課件-周愛軍第2章-無機膠凝材料-第2章-無機膠凝材料3-其他品種水泥第一頁，共59頁。第2章無機膠凝材料

土木工程材料第二頁，共59頁。2.4其他品種水泥2.4.1硅酸鹽系專用和特性水泥1．道路硅酸鹽水泥定義

由道路硅酸鹽水泥熟料、適量石膏、0~10％活性混合材料磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為道路硅酸鹽水泥（簡稱道路水泥），代號P·R。

道路水泥熟料礦物組成的要求

C3A≤5％，C4AF≥16%。除此以外，熟料中游離CaO的含量，旋窯生產(chǎn)的不應大于1.0%，立窯生產(chǎn)的不應大于1.8%。

第三頁，共59頁。技術要求

化學成分

。

MgO含量不得超過5%；SO3含量不得超過3.5%；燒失量不得大于3.0%；堿含量不得大于0.6%或由供需雙方協(xié)商物理力學性質(zhì)

。

干縮率：28d的干縮率應不大于0.10%。耐磨性：28d磨損量應不大于3.00kg/m2

細度：道路水泥的比表面積為300~450m2/kg。凝結時間。初凝應不早于1.5h，終凝不得遲于10h。

第四頁，共59頁。表2-16道路水泥各齡期的強度要求強度等級根據(jù)3d和28d的抗折和抗壓強度，道路水泥劃分為32.5、42.5和52.5三個強度等級。

強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa3d28d3d28d32.516.032.53.56.542.521.042.54.07.052.526.052.55.07.5第五頁，共59頁。特性抗折強度高，耐磨性好，干縮性小，抗沖擊性好，抗凍性和抗硫酸鹽侵蝕性較好

。

應用適用于道路路面、機場跑道路面、城市廣場鋪面等工程

。

第六頁，共59頁。2．白色和彩色硅酸鹽水泥

定義

凡以適當成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分、氧化鐵含量少的的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏、0~10％符合標準規(guī)定的混合材料，共同磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為白色硅酸鹽水泥（簡稱白水泥），代號P·W

。

（1）白色硅酸鹽水泥第七頁，共59頁。生產(chǎn)特點

嚴格控制水泥原料中的鐵含量。使得氧化鐵含量降低，一般小于0.5%，而其他著色氧化物（如氧化錳、氧化鈦、氧化鉻等）含量也盡可能減少到極微其次為了保證白水泥的白度，在生產(chǎn)中還須注意生料的煅燒、熟料的粉磨和運輸過程中防止著色物質(zhì)混入

第八頁，共59頁。技術要求

化學成分

。

SO3含量不得超過3.5%物理力學性質(zhì)

。細度：細度要求為0.08mm方孔篩篩余不大于10%

。凝結時間：初凝不得早于45min，終凝不得遲于10h

。安定性：沸煮法檢驗合格

第九頁，共59頁。表2-17白色水泥各齡期的強度要求強度等級白水泥的強度分為32.5、42.5、52.5三個等級

。

強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa3d28d3d28d32.512.032.53.06.042.517.042.53.56.552.522.052.54.07.0第十頁，共59頁。應用白水泥主要用于建筑裝飾工程，如地面、樓梯、外墻飾面，大理石及瓷磚鑲貼，制造各種顏色水刷石、水磨石制品，混凝土雕塑工藝制品等。在白色水泥中摻入適量的耐堿礦物顏料，可制成彩色水泥。白色和彩色水泥與其他天然的和人造的裝飾材料相比，具有使用方便、價格較低廉、耐久性好等優(yōu)點。

。

第十一頁，共59頁。生產(chǎn)方法

一種是直接燒制法，即在白水泥的生料中加入少量金屬氧化物作為著色劑，直接煅燒成彩色熟料，然后加入適量石膏混合磨細制成彩色水泥。彩色水泥熟料顏色的深淺隨著著色劑的摻量而變。另一種是間接法或染色法，即用白色硅酸鹽水泥熟料、適量石膏和堿性顏料共同磨細而成。（2）彩色硅酸鹽水泥第十二頁，共59頁。應用彩色水泥主要用作建筑裝飾材料，常用于配制各類彩色水泥漿、砂漿和混凝土，用于制造各種水磨石、水刷石、斬假石等飾面及雕塑和裝飾部件等制品

第十三頁，共59頁。3．砌筑水泥

定義

凡由一種或一種以上的水泥混合材料，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，經(jīng)磨細制成的工作性較好的水硬性膠凝材料，稱為砌筑水泥，其代號為M。水泥中混合材料的摻加量按質(zhì)量百分比計應大于50%

。

第十四頁，共59頁。技術要求

化學成分

。

SO3含量不得超過4.0%物理力學性質(zhì)

。細度：80方孔篩篩余≯10.0%

。凝結時間：初凝時間不早于60min，終凝時間不遲于12h

。安定性：沸煮法檢驗合格

流動性指標為流動度，保水率應不低于80%。

第十五頁，共59頁。表2-18砌筑水泥各齡期的強度要求強度等級砌筑水泥的強度分為12.5及22.5兩個強度等級

。

強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa7d28d7d28d12.57.012.51.53.022.510.022.52.04.0第十六頁，共59頁。性能和應用砌筑水泥硬化慢，強度較低，不能用于鋼筋混凝土或結構混凝土，但和易性好，特別適合配置砂漿，也可用于墊層混凝土或蒸養(yǎng)混凝土砌塊等

。

第十七頁，共59頁。4．低水化熱硅酸鹽水泥

定義

中熱水泥:熟料+石膏——磨細—中等水化熱—簡稱中熱水泥，代號P·MH。低熱水泥：熟料+石膏——磨細—低水化熱—簡稱低熱水泥，代號P·LH。低熱礦渣水泥：熟料+?；郀t礦渣+石膏——磨細—低水化熱——簡稱低熱礦渣水泥，代號P·SLH。第十八頁，共59頁。生產(chǎn)特點

降低水泥熟料中的高水化熱礦物成分C3S、C3A和f-CaO的含量。中熱水泥：C3S不超過55%，C3A不超過6%，f-CaO不超過1.0%。低熱水泥：C2S不低于40%，C3A不超過6%，f-CaO不超過1.0%。低熱礦渣水泥：C3A不超過8%，f-CaO不超過1.2%。

第十九頁，共59頁。技術要求

化學成分

。

SO3含量不得超過3.5%，MgO含量不宜大于5.0%

物理力學性質(zhì)

。細度：比表面積應不低于250m2/kg

。凝結時間：初凝時間不早于60min，終凝時間不遲于12h

。安定性：沸煮法檢驗合格

第二十頁，共59頁。表2-19低水化熱水泥各齡期的強度要求強度等級中熱水泥和低熱水泥的強度等級為42.5，低熱礦渣水泥的強度等級為32.5

。

品種強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa3d7d28d3d7d28d中熱水泥42.512.022.042.53.04.56.5低熱水泥42.5—13.042.5—3.56.5低熱礦渣水泥32.5—12.032.5—3.05.5第二十一頁，共59頁。表2-20低水化熱水泥各齡期的水化熱要求品種強度等級水化熱/（kJ/kg），≤3d7d中熱水泥42.5251293低熱水泥42.5230260低熱礦渣水泥32.5197230第二十二頁，共59頁。應用中熱水泥主要適用于大壩溢流面的面層和水位變動區(qū)等要求較高耐磨性和抗凍性的工程低熱水泥和低熱礦渣水泥主要適用于大壩和大體積建筑物內(nèi)部及水下工程。第二十三頁，共59頁。5．膨脹水泥

定義

以硅酸鹽水泥熟料為主、鋁質(zhì)熟料、石膏和?；郀t礦渣（或粉煤灰），按適當比例共同磨細制成的，具有膨脹性能的水硬性膠凝材料，稱為明礬石膨脹水泥，代號A·EC

。（1）明礬石膨脹水泥第二十四頁，共59頁。技術要求

化學成分

Al2O3含量應不小于25%，SO3含量不得超過8

%物理力學性質(zhì)

。細度：比表面積應不低于400m2/kg

。凝結時間：初凝時間不早于45min，終凝時間不遲于6h

。限制膨脹率要求是：3d應不小于0.015%，28d應不大于0.10%。三天不透水性應合格。

第二十五頁，共59頁。表2-21明礬石膨脹水泥各齡期的強度要求強度等級明礬石膨脹水泥的強度分為32.5、42.5、52.5三個強度等級

強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa3d7d28d3d7d28d32.513.021.032.53.04.06.042.517.027.042.53.55.07.552.523.033.052.54.05.58.5第二十六頁，共59頁。性能和應用加水后，其硅酸鹽水泥熟料中的礦物水化生產(chǎn)的氫氧化鈣和水化鋁酸鈣，分別同明礬石、石膏反應生成大量體積膨脹的高硫型水化硫鋁酸鈣，與水化硅酸鈣交織在一起，使水泥石結構密實。適用于補償收縮混凝土結構工程，防滲抗裂混凝土工程，補強和防滲抹面工程，大口徑混凝土排水管以及接縫、梁柱和管道接頭，設備底座和地腳螺栓的固結等。

。

第二十七頁，共59頁。5．膨脹水泥

定義

以?；郀t礦渣為主要成分，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，經(jīng)共同磨細制成的具有低水化熱和微膨脹性能的水硬性膠凝材料，稱為低熱微膨脹水泥，代號LHEC

。（2）低熱微膨脹水泥第二十八頁，共59頁。技術要求

化學成分

MgO含量不得超過6%，CaO含量不得超過1.5%；SO3含量應為4~7%；氯離子含量不得大于0.06%

物理力學性質(zhì)

。細度：比表面積應不低于300

m2/kg

。凝結時間：初凝時間不早于45min，終凝時間不遲于12h

。限制膨脹率要求是：1d不得小于0.05%，3d不得小于0.1%，28d不得大于0.60%。第二十九頁，共59頁。強度等級低熱微膨脹水泥的強度等級為32.5表2-22低熱微膨脹水泥各齡期的強度要求強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa7d28d7d28d32.518.032.55.07.0水化熱表2-23低熱微膨脹水泥各齡期的水化熱要求強度等級水化熱/（kJ/kg），≤3d7d32.5185220第三十頁，共59頁。性能和應用低熱微膨脹水泥主要用于較低水化熱和要求補償收縮的混凝土、大體積混凝土工程，也適用于要求抗?jié)B和抗硫酸鹽侵蝕的工程

。

第三十一頁，共59頁。6．抗硫酸鹽硅酸鹽水泥定義

中抗硫酸鹽水泥：以特定礦物組成的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細制成的具有抵抗中等濃度硫酸根離子侵蝕的水硬性膠凝材料，簡稱中抗硫酸鹽水泥，代號P·MSR。高抗硫酸鹽水泥：以特定礦物組成的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細制成的具有抵抗較高濃度硫酸根離子侵蝕的水硬性膠凝材料，簡稱高抗硫酸鹽水泥，代號P·HSR。

。第三十二頁，共59頁。生產(chǎn)特點

降低熟料中C3S和C3A的含量，相應增加耐腐蝕性較好的C2S和C4AF，可提高水泥耐硫酸鹽腐蝕的性能

。技術要求

化學成分

中抗硫酸鹽水泥：C3S的含量應不超過55.0%，C3A的含量應不超過5.0%；在高抗硫酸鹽水泥中，C3S和C3A的含量分別不應超過50.0%和3.0%。燒失量應不大于3.0％；氧化鎂含量應不大于5.0％，三氧化硫的含量應不大干2.5％

第三十三頁，共59頁。技術要求

物理力學性質(zhì)

。細度：比表面積應不低于280m2/kg

。凝結時間：初凝時間不早于45min，終凝時間不遲于10h

。安定性：沸煮法檢驗合格中抗硫酸鹽水泥14d線膨脹率應不大于0.06%；高抗硫酸鹽水泥14d線膨脹率應不大于0.04%

。第三十四頁，共59頁。強度等級抗硫酸鹽水泥的強度等級分為32.5、42.5兩個等級

表2-22低熱微膨脹水泥各齡期的強度要求強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa3d28d3d28d32.510.032.52.56.042.515.042.53.06.5第三十五頁，共59頁。性能和應用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥除了具有一定的抗腐蝕能力外，還具有較好的抗凍性，主要適用于受硫酸鹽侵蝕、凍融循環(huán)的海港、水利、地下、隧道、引水、道路和橋梁基礎等工程

。

第三十六頁，共59頁。2.4.2鋁酸鹽水泥

1．鋁酸鹽水泥的定義與分類

定義

凡是以鋁酸鈣為主的鋁酸鹽水泥熟料，經(jīng)磨細制成的水硬性膠凝材料稱為鋁酸鹽水泥，代號CA

。

分類

按Al2O3的含量百分數(shù)：CA-50→

50%≤Al2O3＜60%；CA-60→60%≤Al2O3＜68%；CA-70→68%≤Al2O3＜77%；CA-80→Al2O3≥77%第三十七頁，共59頁。2．鋁酸鹽水泥的組成表2-25鋁酸鹽水泥的化學成分類型Al2O3/%SiO2/%Fe2O3/%R2O（Na2O+0.658K2O）/%S（全硫）/%Cl/%CA-50≥50，＜60≤8.0≤2.5≤0.4≤0.1≤0.1CA-60≥60，＜68≤5.0≤2.0CA-70≥68，＜77≤1.0≤0.7CA-80≥77≤0.5≤0.5（1）化學成分第三十八頁，共59頁。鋁酸一鈣（CaO·Al2O3簡寫CA）:凝結正常，硬化迅速，為鋁酸鹽水泥強度的主要來源。二鋁酸一鈣（CaO·2Al2O3簡寫CA2）:凝結硬化慢，早期強度較低，后期強度高。七鋁酸十二鈣（Ｃ12Ａ7）:水化極快，凝結極快，但強度不高

。（2）礦物組成第三十九頁，共59頁。3．鋁酸鹽水泥的水化和硬化（1）水化當環(huán)境溫度＜20℃時，生成水化鋁酸鈣（CAH10），反應式為：CaO?Al2O3+10H2O→CaO?Al2O3?10H2O當溫度為20~30℃時，生成水化鋁酸二鈣（C2AH8）和鋁膠（AH3），反應式為：2（CaO?Al2O3）+11H2O→2CaO?Al2O3?8H2O+Al2O3?3H2O當溫度＞30℃時，再轉變?yōu)樗X酸三鈣（C3AH6）和鋁膠（AH3），反應式為：3（CaO?Al2O3）+12H2O→3CaO?Al2O3?6H2O+2（Al2O3?3H2O）第四十頁，共59頁。（2）硬化鋁酸鹽水泥的水化產(chǎn)物CAH10和C2AH8都屬六方晶系，結晶狀態(tài)為片狀、針狀，硬化時互相交錯搭接，重疊結合，形成堅固的結晶體骨架。析出的氫氧化鋁凝膠（AH3）又填充于晶體空隙，從而形成致密的結構，因此鋁酸鹽水泥在早期能獲得較高的機械強度。但其長期強度，經(jīng)1~2年特別是在濕熱環(huán)境下會明顯下降甚至引起工程的破壞。第四十一頁，共59頁。4.技術要求

細度

比表面積應不小于300m2/kg或0.045mm篩余量不大于20%。

凝結時間表2-26鋁酸鹽水泥的凝結時間水泥類型初凝時間不得早于/min終凝時間不得遲于/hCA-50、CA-70、CA-80306CA-606018第四十二頁，共59頁。強度表2-27鋁酸鹽水泥各齡期的強度要求水泥類型抗壓強度/MPa抗折強度/MPa6h1d3d28d6h1d3d28dCA-50204050—3.05.56.5—CA-60—204585—2.55.010.0CA-70—3040——5.06.0—CA-80—2530——4.05.0—第四十三頁，共59頁。5.鋁酸鹽水泥的性質(zhì)和應用早期強度很高，故適用于工期緊急的工程。水化放熱極快且放熱量大，不得應用于大體積混凝土工程?？沽蛩猁}腐蝕性好。耐熱性好。高溫下產(chǎn)生燒結作用，具有良好的耐高溫性能，較高的強度，故適合耐熱工程。抗堿性差

。不得用于與堿性溶液相接觸的工程

長期強度降低較大，不適合長期承載結構。第四十四頁，共59頁。2.4.3硫鋁酸鹽水泥1．硫鋁酸鹽水泥的定義與分類

定義

以適當成分的生料，經(jīng)煅燒得到以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的水泥熟料，摻加不同量的石灰石、適量石膏共同磨細制成的具有水硬性的膠凝材料，稱為硫鋁酸鹽水泥

。

分類

快硬硫鋁酸鹽水泥、低堿度硫鋁酸鹽水泥和自應力硫鋁酸鹽水泥

第四十五頁，共59頁。2．水化和硬化

加水后，熟料中的無水硫鋁酸鈣會與石膏發(fā)生反應，生成高硫型水化硫鋁酸鈣即鈣釩石（AFt）晶體和氫氧化鋁凝膠，硅酸二鈣水化后形成水化硅酸鈣凝膠C-S-H。鈣釩石晶體在較短時間內(nèi)形成堅強骨架，各種凝膠體快速不斷地填充孔隙，逐漸形成致密的水泥石結構，從而獲得很高的早期強度，后期強度還有進一步增長。與鋁酸鹽水泥相比，其后期強度不倒縮，性能更優(yōu)良第四十六頁，共59頁。3.技術要求

物理性能、堿度和堿含量

表2-28硫鋁酸鹽水泥的技術要求項目技術指標快硬硫鋁酸鹽水泥低堿度硫鋁酸鹽水泥自應力硫鋁酸鹽水泥比表面積/（m2/kg），≥350400370凝結時間/min初凝，≤2540終凝，≥180240堿度pH值，≤—10.5—28d自由膨脹率/%—0.00~0.15—自由膨脹率/%7d，≤——1.3028d，≤——1.75堿含量（Na2O+0.658K2O）/%，≤——0.5028d自應力增進率/（MPa/d），≤——0.01第四十七頁，共59頁。強度表2-29快硬硫鋁酸鹽水泥各齡期的強度要求快硬硫鋁酸鹽水泥以3d抗壓強度分為42.5、52.5、62.5、72.5四個強度等級

強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa1d3d28d1d3d28d42.530.042.545.06.06.57.052.540.052.555.06.57.07.562.550.062.565.07.07.58.072.555.072.575.07.58.08.5第四十八頁，共59頁。表2-30低堿度硫鋁酸鹽水泥各齡期的強度要求低堿度硫鋁酸鹽水泥以7d抗壓強度分為32.5、42.5、52.5三個強度等級

強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa1d7d1d7d32.525.032.53.55.042.530.042.54.05.552.540.052.54.56.0第四十九頁，共59頁。表2-31自應力硫鋁酸鹽水泥自應力值要求自應力硫鋁酸鹽水泥以28d自應力值分為3.0、3.5、4.0、4.5四個自應力等級，所有自應力等級的抗壓強度值要求7d不小于32.5MPa，28d不小于42.5MPa

級別7d28d≥≥≤3.02.03.04.03.52.53.54.54.03.04.05.04.53.54.55.5第五十頁，共59頁。4.性質(zhì)和應用早強、高強，故適用于搶修搶建工程、接縫堵漏、噴錨支護工程?？箖鲂?、抗?jié)B性良好，適用于冬季低溫施工的工程和有抗?jié)B要求的地下工程耐腐蝕性強

。適用于抗硫酸鹽腐蝕的工程和海洋建筑工程堿度低，對鋼筋銹蝕有一定影響。用于制作玻璃纖維增強水泥制品，所用鋼材應為不銹鋼具有微膨脹性，可用于制造大口徑或較高壓力的水管或輸氣管。耐熱性較差

。不宜用于高溫施工及高溫結構中。第五十一頁，共59頁。【工程實例分析】

1.某民用建筑內(nèi)墻采用的是石灰砂漿抹灰。交付使用后，發(fā)現(xiàn)墻面上逐漸出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋，數(shù)月后在個別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋。試分析裂紋產(chǎn)生的原因，要避免這種現(xiàn)象發(fā)生，應采取什么措施？

第五十二頁，共59頁。分析：引發(fā)裂紋的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化過程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結果。墻面上個別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰。這部分過火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，過火石灰吸收空氣