水利工程建筑材料水泥PPT课件

1、水泥概论1、定义 1824年由英国建筑工人阿斯普丁发明，通过煅烧石灰石与粘土的混合料得出一种胶凝材料，它制成砖块很像由波特兰半岛采下来的波特兰石，由此将这种胶凝材料命名“波特兰水泥”，我国称为硅酸盐水泥。 自1824年波特兰水泥问世以来，水泥和水泥基材料已成为当今世界最大宗的人造材料。中国在1889年于唐山建立了第一座水泥厂，从1985年起我国水泥产量已连续21年居世界第一位，2005年，产量已达10.60亿吨，占世界总产量的48左右。 第1页/共141页 水泥是一种水泥是一种水硬性的胶凝材料水硬性的胶凝材料，呈粉末，呈粉末状，加水拌和后成浆体后，能胶结砂、状，加水拌和后成浆体后，能胶结砂、石

2、等散粒材料，并能在空气和水中硬化石等散粒材料，并能在空气和水中硬化并保持、发展其强度。并保持、发展其强度。v发展趋势：发展趋势：1)在水泥品种方面，将加速发展在水泥品种方面，将加速发展快硬、高快硬、高强、低热强、低热等特种和多用途的水泥；等特种和多用途的水泥；2)大力发展水泥大力发展水泥外加剂外加剂；3)大力发展大力发展高等级水泥高等级水泥；第2页/共141页2.分类 （1）按主要水硬性物质分第3页/共141页（2）按性能和用途分水 泥通用水泥专用水泥特性水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、

3、快凝快硬硅酸盐水泥等硅酸盐水泥第4页/共141页六大通用水泥 硅酸盐水泥：型硅酸盐水泥，代号P.。型硅酸盐水泥，代号P.。 普通硅酸盐水泥：简称普通水泥，代号P.O。 矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，代号P.S.A和 P.S.B 。 火山灰质硅酸盐水泥：简称火山灰水泥，代号P.P。 粉煤灰硅酸盐水泥：简称粉煤灰水泥，代号P.F。 复合硅酸盐水泥：复合水泥，代号P.C。 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥统称掺混合材料的硅酸盐水泥。第5页/共141页4.1 4.1 通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥一、定义一、定义 通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量

4、石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。按混合材料的品种和掺量，通用硅酸盐水泥分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。第6页/共141页4.1.1 4.1.1 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 硅酸盐水泥定义：“凡由硅酸盐水泥熟料、05石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称型硅酸盐水泥，代号P.。在硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量5的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称型硅酸盐水泥，代号P.。”第7页/共141页（1 1）硅酸盐水泥的生产）硅酸盐

5、水泥的生产 1 1）生料的配制 石灰质原料（如石灰石、贝壳等，提供CaO）。石灰石需要量大，建水泥厂时一般建在石灰石产地旁，如峨眉水泥厂。 粘土质原料（如粘土、页岩等，主要提供SiO2、Al2O3、Fe2O3） 校正原料（如铁矿粉、砂岩，前者是补充原料中不足的氧化铁，后者是补充原料中不足的SiO2） 原料在球磨机内研磨到规定的细度并均匀混合。生料配制有干法和湿法。 干法：是把原料烘干磨成生料粉。 湿法：是把生料加水磨成生料浆。第8页/共141页 生产工艺流程(简称为“两磨一烧”)第9页/共141页2 2）孰料的煅烧）孰料的煅烧 窑型 回转窑 新型干法 煅烧过程水分蒸发水分蒸发生料预热生料预热生

6、料分解生料分解熟料煅烧熟料煅烧熟料冷却熟料冷却第10页/共141页 来自官方统计数字显示，2006年，全国水泥产量达到12.4亿吨，然而按新型干法生产的水泥只有6.24亿吨。 根据发改委2007年1月发布的关于做好淘汰落后水泥生产能力有关工作的通知（下称通知），除新型干法外的6亿多吨水泥产能，都将以每年5000万吨的速度逐步淘汰，2020年完成对所有落后产能的淘汰。第11页/共141页 1）熟料的矿物组成水泥熟料矿物硅酸二钙铁铝酸四钙游离氧化钙和氧化镁铝酸三钙硅酸三钙碱类及杂质2CaOSiO2，C2S：1530%4CaOAl2O3Fe2O3，C4AF：1018%fCaO和fMgO3CaOAl2

7、O3，C3A：715%3CaOSiO2，C3S：4565% 第12页/共141页2 2）水泥熟料单矿物的水化特性）水泥熟料单矿物的水化特性熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应，熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应，其特点见下表。其特点见下表。矿物组成硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙反应速度快慢最快中28d水化放热量多少最多中早期强度高低低低后期强度较高高低低耐腐蚀性中良差优干缩性中小大小第13页/共141页(3)硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化1、硅酸三钙2（3CaOSiO2）6H2O = 3CaO2SiO23H2O3Ca（OH）2特点：速度快，水化热大，强度高，收缩一般。第14

8、页/共141页2、硅酸二钙2（2CaOSiO2）4H2O = 3CaO2SiO23H2OCa（OH）2 特点：速度特别慢，水化热小，强度早期低、后期高，收缩较大，水化产物中氢氧化钙比较少。C-S-H结构：薄片或纤维颗粒的胶体，胶凝性好、强度高、不溶于水；CH结构：板状晶体，强度低，易溶于水。第15页/共141页3、铝酸三钙3CaOAl2O3H2O = 3CaOAl2O36H2O特点：反应迅速，水化放热大，强度低，收缩大在有石膏存在时，铝酸三钙开始水化生成高硫型水化硫铝酸钙(AFt)，3CaOAl2O36H2O3（CaSO42H2O）19H2O = 3CaOAl2O33CaSO431H2O当石膏

9、耗尽时，铝酸三钙还会与钙矾石反应生成单硫型水化硫铝酸钙（AFm）：3CaOAl2O33 CaSO431H2O+2(3CaOAl2O3) +5H2O = 3(3CaOAl2O3CaSO412H2O)（低硫型水化硫铝酸钙）水化硫铝酸钙为针状晶体，难溶于水，主要为延缓水化铝酸钙的凝结时间。第16页/共141页4、铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O37H2O = 3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O特点：反应速度一般，水化热较低，强度较低，收缩小。第17页/共141页 水泥熟料矿物成份四种：C3S、C2S、C3A、C4AF 水化产物：水化硅酸钙（约70%）、CH（约20%），AFt、水化

10、铝酸钙、水化铁酸钙等 （约7% ）。第18页/共141页C-S-H凝胶体形貌第19页/共141页氢氧化钙形貌第20页/共141页钙矾石形貌第21页/共141页C-S-H凝胶体与骨料界面第22页/共141页ElkemM aterialsM aterialsC-S-H 水化硅酸钙凝胶水化硅酸钙凝胶CH Crystal 氢氧化钙晶体氢氧化钙晶体HYDRATION PRODUCTS WITHOUT MICROSILICA 无微硅粉混凝土的水化产物无微硅粉混凝土的水化产物第23页/共141页（4）硅酸盐水泥的凝结和硬化）硅酸盐水泥的凝结和硬化 凝结硬化的概念 凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理

11、化学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石的过程； 硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。 水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程较短暂，一般几个小时即可完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。 第24页/共141页第25页/共141页 硬化后的水泥石是由胶体粒子、晶体粒子、凝胶孔、毛细孔及未水化的水泥颗粒所组成。其结构如图所示。 A未水化水泥颗粒B胶体粒子C晶体粒子D毛细孔（毛细孔水）E凝胶孔第26页/共141页凝结硬化的特点水泥的强度是随着硬化龄期的增加而逐渐增大的。 水泥强度的发展与环境湿度和温度条件有关。 在掺入适量石膏可以调节水泥的凝结速度。 第2

12、7页/共141页2）影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素）影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素水泥矿物组成的影响水泥细度的影响水灰比 (W(WC)C)（拌和加水量）的影响：水灰比越大，凝结硬化后水泥石中的毛细孔越多，强度、抗冻性、抗渗性下降。养护温度和湿度温度低于5 时，水化速度大大减慢。当低于0 时，水化反应、凝结硬化基本停止，也不会产生强度，同时水泥颗粒表面的水分结冰，破坏水泥石的结构。第28页/共141页 养护龄期 水泥加水拌和后起至性能实测时止的养护时间称为龄期。 水泥水化、硬化过程中，水泥石的强度随龄期的增加而增长。一般37天强度增长较快，28天后的强度增长极为缓慢。 外加剂减水剂可延缓水泥的凝结硬

13、化而影响早期强度；早强剂可促进水泥的凝结硬化而提高早期强度。第29页/共141页石膏掺量石膏在水泥硬化中起缓凝剂的作用。 纯水泥熟料磨细后，与水拌和，凝结时间很短，因此不便使用，为调节水泥的凝结时间，掺入适量（3%3%左右）的石膏，石膏与铝酸三钙的水化产物水化铝酸三钙作用，生成了难溶的水化硫酸铝钙，覆盖在铝酸三钙的周围，阻止其继续快速水化，因而延缓了水泥的凝结时间。石膏的掺量主要取决于铝酸三钙和SOSO3 3的含量。第30页/共141页石膏过量安定性不良石膏的掺量一定要适量，如果掺量过多，在水泥硬化后还会继续生成水化硫铝酸钙，因水化硫铝酸钙自身含有大量的结晶水，生成时体积膨胀约2.52.5倍，

14、会导致硬化后的水泥石开裂而破坏。第31页/共141页（5）硅酸盐水泥的技术性质）硅酸盐水泥的技术性质1）细度）细度定义细度指水泥颗粒的粗细程度。通常水泥颗粒的粒径为7200um。同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。讨论与分析缺点:水泥越细优点：水泥的细度用筛析法和比表面积法来测定。硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。GB规定 与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期强度越高。总表面积越大，硬化收缩越大；易受潮而降低活性；成本越高。返回返回第32页/共141页2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量讨论与分析定义试验方法第33页/共141页讨论与分析为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时，要将

15、水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的稠度呢？为了使试验结果为了使试验结果具有可比性具有可比性2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量第34页/共141页%100水泥用量用水量水泥的标准稠度用水量定义不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在24%33%之间。2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量 标准稠度用水量指水泥浆达到规定的标准稠度时，所需要的用水量，是对水泥性质检验的准备性指标。由于用水量的多少，能直接影响凝结时间和体积安定性等性质的测定，因此，必须在规定的稠度下进行试验。按国家标准GB/T1346-2001的规定试验。第35页/共141页3）硅酸盐水泥的凝结时间定义讨论与分析GB规定测定方法第36

16、页/共141页定义水泥全部加入水中开始失去可塑性完全失去可塑性初凝终凝凝结时间凝结时间：是指水泥从加水开始到失去流动性所用的时间，即从可塑状态到固体状态所需要的时间：初凝时间：初凝时间：是指水泥从加水到水泥浆开始失去流动性所用的时间；终凝时间终凝时间；是指水泥从加水到水泥浆完全失去流动性所用的时间；第37页/共141页水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的施工。讨论与分析结论结论1：水泥的：水泥的初凝时间不能过初凝时间不能过短，否则在施工短，否则在施工前即已失去流动前即已失去流动性和可塑性而无性和可塑性而无法施工。法施工。结论结论2：水泥的：水泥的终凝时间不能过终凝时间不能过长，

17、否则将延长长，否则将延长施工进度和模板施工进度和模板周转期。周转期。第38页/共141页初凝时间不得初凝时间不得早于早于45min45min终凝时间不得终凝时间不得迟于迟于6.5h6.5h。同时规定:凝结时间不符合规定者为不合格品。GB规定第39页/共141页试验方法试验方法水泥的凝结时间的测定，是以标准稠度用水量拌制的水泥净浆，在规定的温度和湿度条件下，用凝结时间测定仪来测定。3）硅酸盐水泥的凝结时间第40页/共141页4)硅酸盐水泥的体积安定性定义讨论与分析GB规定试验方法第41页/共141页定义水泥的体积安定性指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。水泥硬化后体积发生不均匀膨胀，导致水泥石开

18、裂、翘曲等现象。否则，为良好。不良：良好：注意：安定性不良的注意：安定性不良的水泥为废品水泥，水泥为废品水泥，严禁在工程中使用。严禁在工程中使用。4)硅酸盐水泥的体积安定性第42页/共141页讨论与分析引起安定性不良的原因有哪些 熟料中含有过多的游离MgO; 熟料中含有过多的游离CaO; 石膏掺量过多。GB规定 用沸煮法检验必须合格； 熟料中MgO含量5%； 熟料中SO3含量3.5%；4)硅酸盐水泥的体积安定性第43页/共141页试验方法 沸煮法试饼法雷氏夹法5)硅酸盐水泥的体积安定性第44页/共141页GB规定5)硅酸盐水泥的强度等级第45页/共141页GB规定强度是水泥力学性质的一项重要指

19、标，是确定水泥强度等级的依据。5)硅酸盐水泥的强度等级第46页/共141页6）硅酸盐水泥的水化热定义水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。对工程的影响 高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利的，在大体积混凝土中应选择低热水泥。 在混凝土冬期施工时，水化热有利于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。第47页/共141页7）碱含量）碱含量 是指水泥中碱性氧化物（Na2O和K2O）的含量，用碱含量占水泥质量的百分数表示。 当水泥中的碱含量较高时，骨料中又含有活性二氧化硅，就会发生碱骨料反应，生成复杂的碱硅酸凝胶具有无限膨胀性（此物质在潮湿环境或水中会不断的吸水，不断的肿胀），导致水泥石胀裂。

20、按国家标准的规定，水泥中的（Na2O+0.658K2O）的含量不超过0.6%则不会发生碱骨料反应。但水泥用量较大时仍要注意碱骨料反应。第48页/共141页8)氯离子含量氯离子含量 含一定量的氯离子会腐蚀钢筋，故需加以限制。 GB175-2007中规定各类硅酸盐水泥中氯离子含量不得超过水泥质量的0.06%。 氯离子含量不满足要求的为不合格品。第49页/共141页9）密度、堆积密度和各成分含量注：表中百分数均为质量百分数。第50页/共141页第51页/共141页1）腐蚀的类型及原因软水腐蚀(溶出性腐蚀)：软水是指暂时硬度较小的水。暂时硬度是以每软水是指暂时硬度较小的水。暂时硬度是以每L L水中重碳

21、酸水中重碳酸盐含量来计算，当含量为盐含量来计算，当含量为10mg10mg（按（按CaOCaO计）时，称为计）时，称为1 1度。低于度。低于8 8度的水称为软水，度的水称为软水，高于高于1717度的称为硬水，介于度的称为硬水，介于8 81717度之间的称为中度硬水。雨、雪水、江、河、湖度之间的称为中度硬水。雨、雪水、江、河、湖水都是软水，泉水、深井水、海水都是硬水。水都是软水，泉水、深井水、海水都是硬水。 水泥石在静水及无水压的情况下，溶出的氢氧化钙在水中很快饱和，溶解作用水泥石在静水及无水压的情况下，溶出的氢氧化钙在水中很快饱和，溶解作用终止，溶出仅限于表面，对水泥石影响不大。如果有流水及压力

22、水作用，氢氧化钙终止，溶出仅限于表面，对水泥石影响不大。如果有流水及压力水作用，氢氧化钙不断地溶解流失，碱度降低，促使水泥石中其它水化物分解，使水泥石密实度、强不断地溶解流失，碱度降低，促使水泥石中其它水化物分解，使水泥石密实度、强度下降或破坏。度下降或破坏。 第52页/共141页盐类腐蚀A、硫酸盐对水泥石的腐蚀含硫酸盐的海水、湖水、地下水及某些工业污水，M g S O4+ C a ( O H )2+ 2 H2O M g ( O H )2( 絮 凝 状 的 、 无 胶 结力)+CaSO42H2O3(CaSO42H2O)+3CaOA12O36H2O+19H2O3CaOAl2O33CaSO431H

23、2O ( 水 化 硫 铝 酸钙)(结晶膨胀)第53页/共141页B B、镁盐对水泥石的腐蚀 海水、地下水、某些工业废水中，常含有大量的镁盐MgCl2+Ca(OH)2CaCl2(易溶)+Mg(OH)2 (絮凝状、无胶结力) 第54页/共141页酸类腐蚀A、碳酸对水泥石的腐蚀 工业污水、地下水中溶解较多的二氧化碳 Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2 反应生成的碳酸氢钙易溶于水 ，溶解流失 第55页/共141页B B、一般酸对水泥石的腐蚀 工业废水、地下水中常含有各种酸2HCl+Ca(OH)2CaCl2(易溶)+2H2O第56页/共141

24、页硫酸对水泥石的腐蚀H2SO4+Ca(OH)2CaSO42H2O+H2O3(CaSO42H2O)+3CaOA12O36H2O+19H2O3CaOAl2O33CaSO431H2O ( 水 化 硫 铝 酸钙)(结晶膨胀)第57页/共141页碱对水泥石的腐蚀 3CaOA12O3+6NaOH3Na2OAl2O3+3Ca(OH)2 (易溶于水)此外，水泥石被NaOH浸透后又在空气中干燥2NaOH+CO2+9H2ONa2CO310H2O (结晶膨胀) 第58页/共141页2）防止腐蚀的措施）防止腐蚀的措施当存在腐蚀性介质时，选择合适的水泥品种，减少水泥中易被腐蚀的物质( (即Ca(OH)Ca(OH)2 2

25、、3CaO3CaOA1A12 2O O3 36H6H2 2O)O)。提高水泥石的致密度，降低水泥石的孔隙率。通过减小水灰比，掺加外加剂，采用机械搅拌和机械振捣，可以提高水泥石的密实度。在水泥石的表面涂抹或铺设保护层，隔断水泥石和外界的腐蚀性介质的接触。例如，可在水泥石表面涂抹耐腐蚀的涂料，如：水玻璃、沥青、环氧树脂等；或在水泥石的表面铺建筑陶瓷、致密的天然石材等。第59页/共141页（7）硅酸盐水泥的性能及应用）硅酸盐水泥的性能及应用 凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于重要结构中的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土。 水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。 抗

26、冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。 干缩小、耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。 抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用强。适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。 耐热性差。水泥石受到高温时，其主要水化产物开始脱水、体积收缩、强度降低。不适用于承受高温作用的混凝土工程。 耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。第60页/共141页4.1.2 其他通用硅酸盐水泥 凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，均属掺混合材料的硅酸盐水泥。第61页/共141页（1）混合材料粒化高炉矿渣活性混合材料 火

27、山灰质混合材料粉煤灰混合材料磨细石英砂石灰石粉非活性混合材料粘土块状高炉矿渣生产水泥时，为调节水泥强度等级，改善水泥性能，增加水泥产量、降低成本，而加入到水泥中的工业副产品和天然的矿物材料。第62页/共141页粒化高炉矿渣 粒化高炉矿渣是炼铁高炉的熔融矿渣经水淬急冷形成的疏松颗粒，其粒径为0.55mm。 主要化学成分：CaO、A12O3、SiO2、 Fe2O3、 MgO ，其含量一般达90%以上。第63页/共141页火山灰质混合材 凡天然的及人工的以SiO2 、A12O3为主要成分的矿物质原料，磨成细粉加水后并不硬化，但与石灰混合后再加水拌和，则不但能在空气中硬化，也能在水中继续硬化的称为火山

28、灰混合材。第64页/共141页粉煤灰 燃煤发电厂电收集器收集到的细灰。属火山灰质材料。是大宗的工业废渣。 颗粒很小，粒径为150um，呈玻璃态实心或空心的球状。 主要化学成分： SiO2 、A12O3 、Fe2O3和CaO第65页/共141页硅粉 硅粉是硅铁合金生产过程中排出的烟气，遇冷凝聚所形成的微细球形玻璃质粉末。粒径约0.1um，比表面积20000m2/kg， SiO2含量大于90%，水化活性很大，能加速水泥的水化硬化过程，明显提高混凝土的强度和耐久性，可配制高强高性能混凝土。第66页/共141页（2）普通硅酸盐水泥（代号PO） 在应用范围方面，普通水泥与硅酸盐水泥基本相同，甚至在一些不

29、能用硅酸盐水泥的地方也可采用普通水泥，使得普通水泥成为建筑待业应用面最广、使用量最大的水泥品种。 定义硅酸盐水泥熟料620的活性混合材料适量石膏 技术性质要求（与硅酸盐水泥相比） 相同点 MgO含量、SO3含量、初凝时间、安定性的技术要求相同。 不同点 细度：80m方孔筛筛余量不超过10.0%； 终凝时间：不迟于10h； 烧失量：不得大于5.0%；第67页/共141页（2）普通硅酸盐水泥 强度等级：普通硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。各龄期的强度不低于下表的规定。GB175-2007通用硅酸盐水泥取消了32.5等级。第68页/共141页（2）普通硅酸盐水泥

30、 主要特性（1）早期强度略低，后期强度高。（2）水化热略低。（3）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。（4）抗冻性稍差。 应用普通硅酸盐水泥的应用范围和硅酸盐水泥相同。第69页/共141页（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥 定义 技术性质要求（与普通水泥相比） 相同点 MgO含量、细度、凝结时间、安定性的技术要求相同。 不同点熟料适量石膏20%70%粒化高炉矿渣20%40%粉煤灰20%50%火山灰质混合材料矿渣水泥（PSA和 PSB ）粉煤灰水泥（PF）火山灰水泥（PP）磨细磨细磨细第70页/共141页（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥 三氧化硫含量：矿渣水泥不超过4.0；火山灰质水泥、粉煤灰水泥

31、不得超过3.5。 强度等级：强度等级划分为32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R共六个等级。各龄期的强度要求见下表。 密度：水泥的密度为28003000kg/m3。第71页/共141页（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥 主要特性（与硅酸盐水泥、普通水泥相比） 三种水泥的共同特性 凝结硬化较慢，早强强度较低，后期强度增长较快； 水化热较低，放热速度慢； 抗硫酸盐腐蚀和抗水性较好； 蒸汽养护适应性好； 抗冻性、耐磨性及抗碳化性能较差。第72页/共141页（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥 三种水泥各自特性 矿渣水泥的抗渗性较差，且干缩较大。但耐热性好，可用于温度不

32、高于200的混凝土工程中。 火山灰水泥的抗渗性好，但干缩较大，不适用于长期处于干燥环境中的混凝土工程。 粉煤灰水泥干缩小，抗裂性好。第73页/共141页四、复合硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥（PC） 与硅酸盐水泥相比，由于掺入了两种或两种以上的混合材料（总掺量20%50%）。水泥的水化热较低；早期强度较高，其强度要求与矿渣水泥的强度要求相同。 第74页/共141页复合硅酸盐水泥技术要求 熟料中氧化镁的含量不宜超过5.0。水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5。 细度：0.08mm方孔筛筛余量不得超过10.0。 凝结时间：初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。 强度等级。 第75页/共14

33、1页复合硅酸盐水泥技术性质 耐腐蚀性好，水化热小，抗渗性好，早强第76页/共141页 （5）水泥的应用与储运 注意防水、防潮； 储存期不能超过个月。因为水泥会吸收空气中的水分和二氧化碳，使水泥颗粒表面水化和碳化，从而减少和丧失胶凝性能，强度大为降低。 不同品种、不同强度等级的水泥不能混装。第77页/共141页六大水泥的特性与选用*六大通用水泥的特性及应用，参考表4.6，通用硅酸盐水泥的选用。第78页/共141页4.2特性水泥和专用水泥4.2.1 铝酸盐水泥（高铝水泥）（1）矿物组成高铝水泥属于铝酸盐系列水泥，它是由铝矾土和石灰石为原料，经高温煅烧所得的以铝酸钙为主要成分的熟料，经磨细得到的水硬

34、性胶凝材料(高铝水泥(GB2012000)，代号CA。矿物名称 矿物成分 简写铝 酸 一 钙 ( 主 要 ) C a OA 12O3 CA二铝酸一钙 CaO2A12O3 CA2硅铝酸二钙 2CaOA12O3SiO2 C2AS七铝酸十二钙 12CaO7A12O3 C12A7第79页/共141页（2）水化和硬化）水化和硬化)3( 263301233823020112102010232232232232232232232232OHOAlOHOAlCaOOHOAlCaOOHOAlOHOAlCaOOHOAlCaOOHOAlCaOOHOAlCaO铝胶水化铝酸二钙水化铝酸一钙OHOAlAHCOHOAlAHC

35、OnHCA23263232822233032220高铝水泥的长期强度是下降的第80页/共141页（3）技术指标）技术指标 细度：0.045mm的方孔筛筛余量不得大于20.0。 密度：与硅酸盐水泥相近，为3.03.2gcm3。第81页/共141页凝结时间凝结时间 CA-50、CA-70、CA-80初凝时间不得早于30min，终凝不得大于6h。 CA-60初凝时间不得早于60min，终凝不得大于18h第82页/共141页强度等级第83页/共141页（4）特性与应用 凝结硬化快，早期强度高。 水化热大，并且集中在早期，一天内可放出水化热70-80，使温度上升很高。 抗硫酸盐性能强，比抗硫酸盐水泥还要

36、好。 耐热性好。 耐碱性差。 用于钢筋混凝土时，保护层厚度不得低于60cm。 一般不用于长期承载的工程。第84页/共141页4.2.2 快硬水泥 以适当的生料烧至部分熔融，所得的以硅酸钙为主要成分的熟料，加入适量的石膏，磨细制成的具有早期强度增长率快的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥，简称快硬水泥。 快硬水泥的生产同硅酸盐水泥基本一致，只是在生产时提高了硅酸三钙(50-60)、铝酸三钙(8-14)的含量，两者的总量不少于606065。同时增加了石膏的掺量(8)，提高了粉磨细度(比表面积达330330450m2kg)。第85页/共141页技术指标 细度：0.08mm的方孔筛筛余量不得大于10.

37、0。 凝结时间：初凝不得小于45min，终凝不得大于600min。第86页/共141页强度等级 抗压强度 抗折强度 标号 1d 3d 28d 1d 3d 28d 325 15.0 32.5 52.5 3.5 5.0 7.2 375 17.0 37.5 57.5 4.0 6.0 7.6 425 19.0 42.5 62.5 4.5 6.4 8.6 第87页/共141页 适用于要求早期强度高的工程，紧急抢修工程，冬期施工的以及制作预应力钢筋混凝土或高强混凝土预制构件。不适用地大体积混凝土工程及与腐蚀介质接触的混凝土工程。 第88页/共141页（2）快硬硫铝酸盐水泥 以适当的生料经煅烧所得的，以无水

38、硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的孰料，加入适量的石膏，磨细制成的具有早期强度高的水硬性胶凝材料，称为快硬硫铝酸盐水泥，代号R.SAC（JC933-2003）。第89页/共141页技术指标 细度：比表面积不得低于350m2/kg。 凝结时间：初凝不得小于25min，终凝不得大于180min。 安定性：不允许出现游离氧化钙，否则为废品。 强度等级：按3d抗压强度分为42.5、52.5、62.5、72.5四个等级。第90页/共141页 早期强度高，硬化后水泥石结构致密，孔隙率小，抗渗性好，水化产物中氢氧化钙的含量少，抗硫酸盐腐蚀能力强，耐热性差。 主要用于配制早强、抗渗、抗硫酸盐腐蚀的混凝土工程。

39、第91页/共141页4.2.3 白色硅酸盐水泥 白色硅酸盐水泥是以硅酸钙为主要成分，严格控制水泥中的氧化铁含量，加入适量的石膏，磨细所得的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥，代号P.W。 白水泥的生产、矿物组成、性能和硅酸盐水泥基本相同。只是氧化铁的含量是普通水泥的1/10(白色硅酸盐水泥(GB/T2015-2005)。第92页/共141页技术指标 细度：0.08mm的方孔筛筛余量不得大于10.0。 凝结时间：初凝不得小于45min，终凝不得大于600min。 安定性 强度等级：按3d、28d抗压和抗折强度分为32.5、42.5、52.5三个等级。第93页/共141页白水泥白度等级

40、用于各种装饰混凝土及砂浆的制作。第94页/共141页4.2.5 道路硅酸盐水泥 道路硅酸盐水泥（GB13693-2005)定义：以道路硅酸盐水泥熟料、010%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥。道路硅酸盐水泥孰料是以硅酸钙为主要成分并且含有较多铁铝酸钙的水泥熟料。铝酸三钙的含量不得大于5%，铁铝酸四钙的含量大于16%。第95页/共141页技术指标： 细度：比表面积不得低于为300450m2/kg。 凝结时间：初凝不得小于1.5h，终凝不得大于10h。 安定性：MgO、SO3 干缩性：28d干缩率不得大于0.1%。 耐磨性：28d磨耗量不得大于3kg

41、/m2 强度等级：按3d、28d抗压和抗折强度分为32.5、42.5、52.5三个等级。第96页/共141页 道路水泥抗折强度高，耐磨性好，干缩小，抗冻性、抗冲击性、抗硫酸盐性能好，可减少温度裂缝和磨耗，延长使用寿命。适用于公路路面、机场跑道、城市人流较多的广场工程等面层混凝土。第97页/共141页4.2.6 水工硅酸盐水泥 水工硅酸盐水泥是指专门用于配制水工结构混凝土所有的水泥品种。包括中、低热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥。第98页/共141页 中热硅酸盐水泥 以适当的生料烧至部分熔融，所得的硅酸盐水泥熟料，加入适量的石膏，磨细制成的中等水化热的水硬性胶凝材料，为中热硅酸盐水泥，简称中热水

42、泥，代号P.MH，强度等级42.5。 铝酸三钙的含量不得超过6，硅酸三钙的含量不得超过55。第99页/共141页低热硅酸盐水泥 低热硅酸盐水泥，简称低热水泥，代号P.LH，强度等级42.5。 铝酸三钙的含量不得超过6，硅酸三钙的含量不得小于40。第100页/共141页低热矿渣硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入矿渣、适量的石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，为低热矿渣硅酸盐水泥，简称低热矿渣水泥，代号P.SLH，强度等级32.5. 其中水泥中矿渣的掺量计为20-60，允许用不超过混合材料总量50的磷渣或粉煤灰代替部分矿渣。 铝酸三钙的含量8(中热硅酸盐水泥、低热

43、矿渣矿酸盐水泥(GB2002003)。第101页/共141页中热水泥和低热水泥的特性及应用 由于掺入混合材多，故中热水泥和低热水泥成本低、水化热低，性能稳定。 主要适用于要求水化热较低的大坝和大体积混凝土工程。第102页/共141页在钢筋混凝土中应用膨胀水泥，由于混凝土的膨胀使钢筋产生一定的拉应力，混凝土受到相应的压应力。根据压应力的大小，可以将水泥分为两类，一类压应力值不小于2.0MPa时，为自应力水泥；另一类压应力值小于2.0MPa的为膨胀水泥。第103页/共141页膨胀水泥 膨胀水泥主要用于收缩补偿混凝土工程，防渗混凝土(屋顶防渗、水池等)，防渗砂浆，结构的加固，构件接缝、接头的灌浆，固

44、定设备的机座及地脚螺栓等。 第104页/共141页硅酸盐膨胀水泥 硅酸盐水泥熟料为主，外加高铝水泥和石膏 第105页/共141页铝酸盐膨胀水泥 以高铝水泥为主，外加石膏 铝酸盐自应力水泥、石膏矾土膨胀水泥等。 第106页/共141页硫铝酸盐膨胀水泥 以无水硫铝酸盐和硅酸二钙为主要成分，加石膏 第107页/共141页铁铝酸盐膨胀水泥 以铁相、无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成分，加石膏配制而成。 第108页/共141页自应力水泥 自应力水泥的膨胀值较大。 常用的自应力水泥有硅酸盐自应力水泥、铝酸盐自应力水泥等。 一般用于预应力钢筋混凝土压力管及配件等。第109页/共141页4.2.8 砌筑水泥 以活

45、性混合材料和一些具有潜在水硬性的工业废料为主，加入少量的水泥熟料、石膏，磨细所得的水硬性胶凝材料，称为砌筑水泥(砌筑水泥(GB3l83-2003)，代号M。 适用于砖、石、砌块等砌体的砌筑砂浆和内墙抹面砂浆，但不得用于钢筋混凝土，作其他用途必须通过试验来确定。第110页/共141页一砌筑水泥 砌筑水泥根据活性混合材料的品种可分为： 矿渣砌筑水泥：矿渣掺量可高达70以上。 火山灰质砌筑水泥：火山灰质混合材料掺量不少于50。 粉煤灰砌筑水泥：粉煤灰的含量不少于40。 第111页/共141页 砌筑水泥主要技术要求有： 细度：0.08mm方孔筛筛余量不得超过10。 凝结时间：初凝时间不得早于45min

46、，终凝时间不得迟于12h。 安定性：三氧化硫(SO3)不得超过4.0。 标号：砌筑水泥根据各龄期强度值分为：12.5、22.5两个强度等级。 第112页/共141页木丝水泥板 以优质、高标号水泥混合木材与无毒化学添加物，高压制成的高品质多用途建材。 完美结合木材韧性和水泥刚性的性能优势。木丝水泥板如原始木材般轻质，弹性，环保，其施工方便、快捷、省工、省时。除此，它又如水泥般坚固，防火、防潮、防霉、防蚁、防辐射（弱剂量）、隔音、隔热，是其区别于其他很多板材的独特优势。 商业场所、办公场所、娱乐场所、体育场所及家庭、学校、展厅等空间 第113页/共141页 1、质轻：用用美岩水泥板作隔墙，重量仅为

47、同等厚度砖墙的115，砌块墙体的110，有利于结构抗震，并可有效减少基础及结构主体造价。 木丝水泥板内含矿化木丝，解决了强度和密度的难题。 2、保温隔热：由于美岩水泥板使用了波特兰水泥加植物纤维结构，其导热系数为0、176W（M。K），与石膏板相差无几，与灰砂砖砌块（1、1W（M。K）相比，其隔热性能具有显著的优势。 木丝水泥板内含矿化木丝，接合了木材的保温特性，其热传导率达到了0、108kcalmxrx 3、防火性能好：由于美岩水泥板本身不燃，且遇火时燃烧的过程中会吸收大量的热，延迟周围环境温度的升高，因此，美岩水泥板具有良好的防火阻燃性能。经国家消防装备监督检验中心检测，美岩水泥板隔墙耐火

48、极限可达8小时。达到耐燃一级水平，则石膏板只能达到耐火三级。美岩水泥板防火时效通过CNS12514湿式二小时防火时效测试。木丝水泥板内含矿化了的木丝，其本身不燃，外边包裹水泥，其防火性能也是非常优秀的。 这是石膏板和大芯板所不具有的 第114页/共141页 4、隔音性能好：美岩水泥板主要成分波特兰水泥强度大硬度高，木丝水泥板接合了木材和水泥的特性，大大提高了系统的隔声性能。 5、装饰功能好：美岩水泥板表面平整，板与板之间通过接缝处理形成无缝表面，表面可直接进行装饰。因其表里如一，所以可以使用很多的接缝处理方法，彰显您的尊贵一面。其两面纹理不同，细面可以直接施工着色，粗面纹理独特可以直接贴瓷砖等

49、材料强度高。 这也是石膏板和大芯板所没有的特性。 6、可施工性好：仅木工工具便可随意对美岩水泥板和木丝水泥板进行随意裁切、穿孔、打磨，施工非常方便，用它做装饰，可以采用传统的湿法、干挂作业，极大的提高施工效率。 7、舒适的居住功能：由于美岩水泥板和木丝水泥板具有独特自然的“水泥细孔”结构，可在一定范围内调节室内湿度，使居住舒适。表面独特的清水效果，给人耳目一新的感觉，彰显您独特的品味。 第115页/共141页 8、绿色环保：美岩水泥板和木丝水泥板采用天然波特兰水泥及植物纤维作为原材料，制作过程中没有使用胶等释放有害气体的材料，决不含对人体有害的石棉（绝大多数的硅酸钙类板材均采用石棉作为板材的增

50、强材料）。这也是石膏板和大芯板的一个硬伤。 9、强度高：美岩水泥板的抗弯强度达到322kgfcm2（垂直），216kgfcm2（水平），抗弯破坏载重：87kgf（垂直），58kgf（水平） 木丝水泥板的抗弯强度：9、0-12、0Nmm2抗弯破坏载重：87、0kgf 第116页/共141页 10、节省空间：采用美岩水泥板作墙体，墙体厚度可大大减小，且可保证墙体的隔音、防火性能。更有其施工方便，独特的纹理设计。 11、规格全：美岩水泥板的规格有：1220244068mm 木丝水泥板的规格有：122024408101216182024mm 12、应用广：美岩水泥板、木丝水泥板既是面材又是基材，用作面

51、材效果独特，用作基材安全放心，主要应用在内墙、外墙、吊顶、地板、家具等，完全可以代替石膏板、大芯板使用。 第117页/共141页进口木丝水泥板第118页/共141页木丝水泥板第119页/共141页美岩水泥板 以优质、高标号水泥混合天然有机合成纤维、无机矿物纤维、纤维素纤维为增强材料经高压蒸气养护制成的高品质多用途板材。 体现水泥性能优势。美岩水泥板具有防火、防水、防潮、防霉、防蚁、防辐射（弱剂量）、隔音、隔热、阻燃，是其他现代建筑装饰材料无法效仿和媲美的。 用途：装饰用内外墙、地板、干式防火隔间墙，湿式轻质灌浆隔间墙。 第120页/共141页第121页/共141页第122页/共141页 例4-

52、2.试说明生产硅酸盐水泥时为什么必须掺入适量石膏？ 解 水泥熟料中的铝酸三钙遇水后，水化反应的速度最快，会使水泥发生瞬凝或急凝。为了延长凝结时间，方便施工，必须掺入适量石膏。 评注在有石膏存在的条件下，水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。 第123页/共141页 例4-3 为什么水泥必须具有一定的细度？ 解 在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径愈小，比表面积越大，水泥水化时与水的接触面越大，水化速度越快，水化反应越彻底。相应

53、地水泥凝结硬化速度就越快，早期强度和后期强度就越高。但其28d水化热也越大，硬化后的干燥收缩值也越大。另外要把水泥磨得更细，也需要消耗更多的能量，造成成本提高。因此水泥应具有一定的细度。 评注 国家标准GB175-1999规定，水泥的细度可用比表面积或0.08 mm方孔筛的筛余量（未通过部分占试样总量的百分率）来表示。如普通水泥的细度为0.08 mm方孔筛的筛余量不得超过10%。第124页/共141页 例4-4.何谓水泥的体积安定性？水泥的体积安定性不良的原因是什么？安定性不良的水泥应如何处理？ 解 水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变

54、形，不溃散的性质。导致水泥安定性不良的主要原因是： （1）由于熟料中含有的的游离氧化钙、游离氧化镁过多； （2）掺入石膏过多； 其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的Ca（OH）2晶体，这时体积膨胀以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。 第125页/共141页 当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约1.5倍，也导致水泥石开裂。 体积安定性不良的水泥，会发生膨胀性裂纹使水泥制品或混凝土开裂、造成结构

55、破坏。因此体积安定性不良的水泥，应判为废品，不得在工程中使用。 评注 水泥的体积安定性用雷氏法或试饼法检验。沸煮后的试饼如目测未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲，表明安定性合格。反之为不合格。雷式夹两试件指针尖之间距离增加值的平均值不大于5.0时，认为水泥安定性合格。沸煮法仅能检验游离氧化钙的危害。游离氧化镁和过量石膏往往不进行检验，而由生产厂控制二者的含量，并低于标准规定的数量。第126页/共141页n例例4-5 4-5 现有四种白色粉末，已知其为建筑现有四种白色粉末，已知其为建筑石膏、生石灰粉、白色石灰石粉和白色硅石膏、生石灰粉、白色石灰石粉和白色硅酸盐水泥，请加以鉴别（化学分析除外）酸盐水

56、泥，请加以鉴别（化学分析除外）。n解: 取相同质量的四种粉末，分别加入适量的水拌合为同一稠度的浆体。放热量最大且有大量水蒸气产生的为生石灰粉；在分钟内凝结硬化并具有一定强度的为建筑石膏；在分钟到小时内凝结硬化的为白色水泥；加水后没有任何反应和变化的为白色石灰石粉。第127页/共141页 例4-6.影响硅酸盐水泥水化热的因素有那些？水化热的大小对水泥的应用有何影响？ 解: 影响硅酸盐水泥水化热的因素主要有硅酸三钙3S、铝酸三钙C3的含量及水泥的细度。硅酸三钙3S、铝酸三钙C3的含量越高，水泥的水化热越高；水泥的细度越细，水化放热速度越快。 水化热大的水泥不得在大体积混凝土工程中使用。在大体积混凝

57、土工程中由于水化热积聚在内部不易散发而使混凝土的内部温度急剧升高，混凝土内外温差过大，以致造成明显的温度应力，使混凝土产生裂缝。严重降低混凝土的强度和其它性能。但水化热对冬季施工的混凝土工程较为有利，能加快早期强度增长，使抵御初期受冻的能力提高。第128页/共141页 评注 水泥矿物在水化反应中放出的热量称为水化热。水泥水化热的大小及放热的快慢，主要取决于熟料的矿物组成和水泥细度。铝酸三钙C3的水化热最大，硅酸三钙3S的水化热也很大。通常水泥等级越高，水化热度越大。凡对水泥起促凝作用的因素均可提高早期水化热。反之，凡能延缓水化作用的因素均可降低水化热。第129页/共141页 例4-7.4-7.为什么流动的软水对水泥石有腐蚀作用？ 解: 水泥石中存在有水泥水化生成的氢氧化钙。氢氧化钙Ca（OH）2可以微溶于水。水泥石长期接触软水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出并流失，从而引起水泥石孔隙率增加。当水泥石中游离的氢氧化钙Ca（OH）2浓度减少到一定程度时，水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，所以流动的软水或具有压力的软水对水泥石有腐蚀作用。 第130页/共141页 评注 造成水泥石腐蚀的基本原因有： （1）水泥石中含有较多易受腐蚀的成分，主要有氢氧化钙Ca（OH）2、水化铝酸三钙C3AH6等。 （2）水泥石本