水泥-常用水泥（通用硅酸鹽水泥）（建筑材料課件）

常用水泥（通用硅酸鹽水泥）3.1常用水泥（通用硅酸鹽水泥）概述常用水泥的生產常用水泥的特性常用水泥的水化、凝結、硬化常用水泥的選用常用水泥的技術要求影響常用水泥性能的因素概述1.按《水泥的命名、定義和術語》（GB/T4131-1997）：水泥是指加水拌合成塑性漿體，能膠結砂石等適當材料并能在空氣和水中硬化的粉狀水硬性膠凝材料。2.水泥是各種混凝土的最基本的組成材料，廣泛用于建筑、道路、水利和國防工程中，素有“建筑業(yè)的糧食”之稱。

概述3.水泥發(fā)明于1824年。由于它具有與英國波特蘭城建筑巖石相似的顏色，故稱之為波特蘭水泥（我國稱為硅酸鹽水泥），首先取得這項專利技術權的是英國的J·Aspdin。4.水泥的品種：按礦物組成分：硅酸鹽、鋁酸鹽、硫鋁酸鹽等系列水泥；按用途及性能可以分為通用水泥、專用水泥及特種水泥；目前，水泥品種已達到100多種。常用水泥的生產一1.生產工藝：兩磨一燒按比例混合、磨細石灰石粘土鐵礦粉生料

石膏熟料混合材料磨細水泥硅酸鹽水泥的生產工藝流程圖常用水泥的生產一（1）原材料的破碎與粉磨石灰質原料：提供CaO；粘土質原料：提供SiO2、Al2O3和Fe2O3；校正原料：鐵質校正原料、硅質校正原料、鋁質校正材料。（2）硅酸鹽水泥熟料的燒成硅酸鹽水泥熟料主要包括下列四種礦物：硅酸三鈣（3CaO·SiO2，簡寫為C3S），含量37%～60%；硅酸二鈣（2CaO·SiO2，簡寫為C2S），含量15%～37%；鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3，簡寫為C3A），含量7%～15%；鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3，簡寫為C4AF），含量10%～18%。煅燒窯：立窯、回轉窯。建筑石膏生產簡介一（3）水泥成品的磨制磨制水泥成品的原材料包括：硅酸鹽水泥熟料、石膏和混合材料。名稱代號組分（質量分數(shù)，％）熟料石膏混合材料?；郀t礦渣火山灰質混合材料粉煤灰石灰石硅酸鹽水泥,PortlandcementP·Ⅰ100－－－－≥95≤5－－－P·Ⅱ≥95－－－≤5普通硅酸鹽水泥,ordinaryportlandcementP·O≥80且＜95＞5且≤20－礦渣硅酸鹽水泥,Portlandblastfurnace-slagcementP·S·A≥50且＜80＞20且≤50－－－P·S·B≥30且＜50＞50且≤70－－－火山灰質硅酸鹽水泥,PortlandpozzolanacementP·P≥60且＜80－＞20且≤40－－粉煤灰硅酸鹽水泥,Portlandfly-ashcement

P·F≥60且＜80－－＞20且≤40－復合硅酸鹽水泥,compositePortlandcementP·C≥50且＜80＞20且≤50常用水泥的水化、凝結、硬化二1.硅酸鹽水泥熟料礦物的水化反應

水化硅酸鈣C-S-H凝膠氫氧化鈣

水化鐵酸鈣

水化鋁酸鈣常用水泥的水化、凝結、硬化二2.硅酸鹽水泥熟料礦物水化、凝結硬化特性性能指標熟料礦物C3SC2SC3AC4AF水化凝結硬化速度快慢最快快28d水化熱多少最多中強度早期高低低低后期高高低低常用水泥的水化、凝結、硬化二3.硅酸鹽水泥的水化、凝結與硬化表面水化，形成水化物膜層，水泥漿具有可塑性和流動性。

膜層長厚，并伴隨破裂、擴展至連接，漿體形成絮凝結構。初凝：開始失去流動性，終凝：完全失去可塑性，并開始產生結構強度。硬化：水泥漿體逐漸轉變?yōu)榫哂幸欢◤姸鹊乃嗍腆w。常用水泥的水化、凝結、硬化二（1）分散在水中未水化的水泥顆粒（2）在水泥顆粒表面形成水化物膜層（3）膜層長大并相互連接（凝結）（4）水化物進一步發(fā)展，填充毛細孔（硬化）水泥凝結硬化過程示意圖1233456水泥顆粒；水分；凝膠；晶體；水泥顆粒未水化內核；毛細孔123456常用水泥的水化、凝結、硬化二4.石膏在水泥中的作用?？刂艭3A的水化凝結硬化速度，調節(jié)水泥凝結時間。摻量3％左右。反應迅速，產生急凝，或閃凝。高硫形水化硫鋁酸鈣又稱鈣礬石（俗稱水泥桿菌，針狀），不溶于水，阻止C3A水化，延緩水泥凝結。單硫形水化硫鋁酸鈣溶于水，水化繼續(xù)

石膏耗完：C3A與鈣礬石反應

常用水泥的水化、凝結、硬化二鈣礬石顯微形貌常用水泥的水化、凝結、硬化二（1）水泥混合材料在生產水泥時，為改善水泥性能，調節(jié)水泥強度等級，而加到水泥中去的人工的和天然的礦物材料。5.混合材料在水泥中的作用?；旌喜牧戏诸惢瘜W活性舉例在水泥中作用非活性混合材料與水泥成分不起化學作用或化學作用很小石英砂、石灰石、慢冷礦渣、各種廢渣填充、提高水泥產量、降低水泥強度等級、減少水化熱活性混合材料常溫下，細粉與石灰（或石灰和石膏）加水拌合能生成具有膠凝性的水化產物，在空氣和水中硬化。粒化高爐礦渣、火山灰質混合材料、粉煤灰上述＋活性效應常用水泥的水化、凝結、硬化二?；郀t礦渣煉鐵高爐的熔融礦渣：經急速冷卻而成的松軟顆粒；直徑一般為0.5～5mm，需磨細使用；急冷一般用水淬方法進行，故又稱水淬高爐礦渣；成粒在于阻止結晶，形成玻璃體，具有較高的潛在活性；活性成分，一般認為是活性氧化鋁和活性氧化硅，在常溫下可與氫氧化鈣起作用而產生強度?；鹕交屹|混合材料火山灰質混合材料：泛指火山灰一類的物質?；鹕交遥夯鹕絿姲l(fā)的熔巖急冷形成。含有玻璃體，成分主要是活性氧化硅和活性氧化鋁，使火山灰具有活性。常用水泥的水化、凝結、硬化二粉煤灰火力發(fā)電廠煤粉燃燒的煙氣中收集的灰渣，又稱飛灰。顆粒直徑0.001～0.05mm，玻璃態(tài)的實心或空心球狀?；钚詠碜圆Ａw，成分主要是活性氧化硅和活性氧化鋁。常用水泥的水化、凝結、硬化二（2）活性混合材料的作用自身與水調和后，不會硬化或硬化極為緩慢，強度很低。在氫氧化鈣溶液中，會發(fā)生顯著的水化。若存在石膏，則石膏與鋁酸鈣反應生成硫鋁酸鈣而具有一定的強度。

常用水泥的水化、凝結、硬化二（3）礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥的水化反應分兩步進行水泥熟料顆粒水化；礦渣（火山灰或粉煤灰）受熟料水化時析出的Ca(OH)2和外摻石膏的激發(fā)，生成新的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣。水泥熟料礦物水化后的產物又與活性氧化物進行反應，生成新的水化物。二次（水化）反應常用水泥的水化、凝結、硬化二（4）激發(fā)劑Ca(OH)2和石膏起著激發(fā)水化（使活性混合材料的潛在活性得以發(fā)揮），促進凝結硬化的作用，故稱為激發(fā)劑。常用的激發(fā)劑有堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑兩類。硫酸鹽激發(fā)劑的激發(fā)作用必須在有堿性激發(fā)劑的條件下，才能充分發(fā)揮。堿性激發(fā)劑：石灰，硅酸鹽水泥熟料。硫酸鹽激發(fā)劑：二水石膏、半水石膏和各種化學石膏。常用水泥的水化、凝結、硬化二6.硬化水泥石中的組成水化產物。忽略一些次要和少量的成分，水泥水化的最終產物是：水化硅酸鈣（C-S-H凝膠，約70%）、水化鐵酸鈣凝膠，氫氧化鈣（約20%）、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣晶體；未水化的水泥顆粒、水（自由水和吸附水）和孔隙（毛細孔和凝膠孔）。常用水泥的特性三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合水泥主要特性凝結硬化快凝結硬化較快凝結硬化慢凝結硬化慢凝結硬化慢與所摻兩種或兩種以上混合材料的種類、摻量有關，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早期強度高早期強度較高早期強度低，后期強度增長較快早期強度低，后期強度增長較快早期強度低，后期強度增長較快水化熱大水化熱較大水化熱較低水化熱較低水化熱較低抗凍性好抗凍性較好抗凍性差抗凍性差抗凍性差干縮性小干縮性較小干縮性大干縮性大干縮性較小，抗裂性較好耐蝕性差耐蝕性較差耐蝕性較好耐蝕性較好耐蝕性較好耐熱性差耐熱性較差耐熱性好耐熱性較好耐熱性較好抗碳化能力差抗碳化能力差抗碳化能力差——泌水性大—————抗?jié)B性較好—————和易性較好常用水泥的特性三水泥石的腐蝕（1）軟水的腐蝕（溶出性腐蝕）軟水：雨水、雪水、蒸餾水及含重碳酸鹽甚少的河水與湖水。水泥石中各水化物能穩(wěn)定存在的極限石灰濃度：Ca(OH)2：1.3gCaO/L；水化硅酸三鈣：1.2gCaO/L；水化鐵鋁酸四鈣：1.06gCaO/L；水化硫鋁酸鈣：0.045gCaO/L。如果水泥石長期處于流水或壓力流水作用下，Ca(OH)2

將不斷流失而使水泥石破壞。硬水中不腐蝕：

常用水泥的特性三（2）鹽類腐蝕硫酸鹽腐蝕鈣礬石體積增加1.5倍以上，膨脹破壞硫酸鹽濃度較高：結晶破壞

水化鋁酸鈣鎂鹽腐蝕

硫酸鎂對水泥石有鎂鹽和硫酸鹽雙重腐蝕的作用。常用水泥的特性三Na2SO4在混凝土孔隙中的結晶常用水泥的特性三（3）酸類腐蝕碳酸腐蝕“碳化”一般酸腐蝕因為水泥的水化產物呈堿性。

（4）強堿腐蝕

影響常用水泥性能的因素四組成成分；細度；養(yǎng)護條件（溫度、濕度和時間）；齡期；拌合用水量；貯存條件。養(yǎng)護對水泥強度發(fā)展的影響常用水泥的選用五混凝土工程特點及所處環(huán)境條件優(yōu)先選用可以選用不宜選用普通混凝土1在一般氣候環(huán)境中的混凝土普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復合水泥2在干燥環(huán)境中的混凝土普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥3在高濕度環(huán)境中或長期處于水中的混凝土礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復合水泥普通水泥4厚大體積的混凝土礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復合水泥普通水泥硅酸鹽水泥有特殊要求的混凝土1要求快硬、高強（>C40）的混凝土硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復合水泥2嚴寒地區(qū)的露天混凝土、寒冷地區(qū)處于水位升降范圍內的混凝土普通水泥礦渣水泥（強度等級>32.5）火山灰水泥粉煤灰水泥3嚴寒地區(qū)處于水位升降范圍內的混凝土普通水泥（強度等級>42.5）礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復合水泥4有抗?jié)B要求的混凝土普通水泥火山灰水泥礦渣水泥5有耐磨性要求的混凝土硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥（強度等級>32.5）火山灰水泥粉煤灰水泥6受侵蝕性介質作用的混凝土礦渣水泥、火山灰水泥粉煤灰水泥、復合水泥硅酸鹽水泥普通水泥常用水泥的技術要求六1.細度水泥顆粒不能太粗，也不宜太細。測定水泥的細度可以用篩析法和比表面積法。

篩析法：用80μm方孔篩的篩余百分數(shù)表示。比表面積法：測單位質量粉末的總表面積，以m2/kg表示。2.凝結時間初凝：標準稠度凈漿開始失去可塑性；終凝：標準稠度凈漿完全失去可塑性并開始產生強度；初凝時間不能過短，終凝時間不能過長；測定水泥凝結時間采用標準稠度的水泥凈漿。常用水泥的技術要求六3.體積安定性檢驗體積安定性不良原因游離氧化鎂（f-MgO）石膏游離氧化鈣（f-CaO）過燒態(tài)沸煮法（餅法/雷氏法）控制f-MgO含量控制SO3含量過燒態(tài)與水化鋁酸鈣反應生成鈣礬石檢驗檢驗氧化鎂、三氧化硫及安定性不良的水泥應作廢品處理。常用水泥的技術要求六4.強度及強度等級按抗壓強度和抗折強度分為六個強度等級。硅酸鹽水泥各齡期的強度要求強度等級抗壓強度（MPa）抗折強度（MPa）3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54