第10讲掺混合材水泥

1、第十讲第十讲 掺混合材的硅酸盐水泥 主讲：籍凤秋混合材料混合材料普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣、火山灰、粉煤灰水泥矿渣、火山灰、粉煤灰水泥复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥本讲内容本讲内容 一、一、 混合材料混合材料 定义定义 分类分类活性混合材活性混合材非活性混合材非活性混合材 活性混合材的水化活性混合材的水化生产水泥时加入的天生产水泥时加入的天然的或人工的矿物材料然的或人工的矿物材料改善水泥性能改善水泥性能 降低成本降低成本 调节水泥强度等级调节水泥强度等级在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，降低在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，降低成本，而加到水泥中去的天然的或人工

2、的矿物材料成本，而加到水泥中去的天然的或人工的矿物材料。 （一）（一） 混合材料定义混合材料定义分类分类活性混合材活性混合材非活性混合材非活性混合材特点：特点：本身并不具有胶凝性质或胶结能本身并不具有胶凝性质或胶结能力很小，但与石灰、石膏一起，在常温下力很小，但与石灰、石膏一起，在常温下能生成具有水硬性的水化产物。能生成具有水硬性的水化产物。常用品种：常用品种：粒化高炉矿渣，粉煤灰粒化高炉矿渣，粉煤灰 火山灰。火山灰。特点特点：不与水泥成分起化学作用或作用很不与水泥成分起化学作用或作用很小，小， 掺入的作用掺入的作用主要是为了提高水泥的主要是为了提高水泥的产量，调整标号，减少水化热。产量，调整

3、标号，减少水化热。称为填充性混合材料。称为填充性混合材料。常用品种：常用品种：如石英、黏土、慢冷矿渣如石英、黏土、慢冷矿渣 （二）混合材的分类二）混合材的分类（三）掺入混合材料的作用（三）掺入混合材料的作用 提高产量提高产量 降低成本降低成本 改善水泥性能改善水泥性能 调节水泥强度等级调节水泥强度等级 降低水化热降低水化热 减少碱骨料反应减少碱骨料反应 扩大应用范围扩大应用范围 充分利用工业废渣充分利用工业废渣 保护环境保护环境（四）常用活性混合材料（四）常用活性混合材料炼铁高炉的熔融炉渣，经急速冷却而成的颗粒。炼铁高炉的熔融炉渣，经急速冷却而成的颗粒。活性组分：活性活性组分：活性SiO2和活

4、性和活性Al2O3具有弱得水硬性。具有弱得水硬性。粒化高炉粒化高炉矿渣矿渣随同熔岩一起喷发的大量碎屑沉积在地面行成松软物质随同熔岩一起喷发的大量碎屑沉积在地面行成松软物质活性组分：活性活性组分：活性SiO2和活性和活性Al2O3。分类分类（1）含水硅酸质：硅藻土、硅藻石、蛋白石等；含水硅酸质：硅藻土、硅藻石、蛋白石等； (2)铝硅玻璃质：火山灰、凝灰岩、浮石铝硅玻璃质：火山灰、凝灰岩、浮石（3）烧粘土质：烧粘土、煤渣、煅烧的煤矸石。）烧粘土质：烧粘土、煤渣、煅烧的煤矸石。发电厂烟道气体中收集的玻璃态的粉末。球形颗粒发电厂烟道气体中收集的玻璃态的粉末。球形颗粒表面致密，粒径表面致密，粒径0.00

5、1-0.05mm。活性组分：活性活性组分：活性SiO2、活性、活性Al2O3（高达（高达60%）粉粉 煤煤 灰灰火山灰质火山灰质混合材混合材粉煤灰简介粉煤灰简介 活性混合材与水调和后，本身不会硬化或硬化极慢，强度活性混合材与水调和后，本身不会硬化或硬化极慢，强度 极低，在氢氧化钙溶液中显著水化，而在饱和的该溶液中极低，在氢氧化钙溶液中显著水化，而在饱和的该溶液中 水化更快，水化更快，水化反应：水化反应： xCa(OH)xCa(OH)2 2 + SiO + SiO2 2 + mH + mH2 2O O CaOSiO CaOSiO2 2(m +x) H2O(m +x) H2O yCa(OH)2 +

6、 A2O3 + nH yCa(OH)2 + A2O3 + nH2O O CaOA2O CaOA2O3 3(n +y) H2O(n +y) H2O 掺混合材的硅酸盐水泥水化分两步掺混合材的硅酸盐水泥水化分两步：第一步：水泥熟料的水化；第一步：水泥熟料的水化；第二步：氢氧化钙与活性混合材反应生成水化硅酸钙和水第二步：氢氧化钙与活性混合材反应生成水化硅酸钙和水 化铝酸钙。化铝酸钙。（五）活性混合材的作用（五）活性混合材的作用o 当液相中有石膏存在时，将于水化铝酸钙反应生成水化当液相中有石膏存在时，将于水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙，这些水化物能在空气中硬化，并能在水中继硫铝酸钙，这些水化物能在空气中

7、硬化，并能在水中继续硬化，具有相当高的强度。续硬化，具有相当高的强度。o 激发剂：激发剂：氢氧化钙和石膏的存在，使活性混合材的潜在氢氧化钙和石膏的存在，使活性混合材的潜在活性得以发挥，即氢氧化钙和石膏的起着激发水化、促活性得以发挥，即氢氧化钙和石膏的起着激发水化、促进凝结的作用，故称为进凝结的作用，故称为激发剂。激发剂。o 激发剂分类激发剂分类 碱性激发剂碱性激发剂：石灰和水泥熟料：石灰和水泥熟料 硫酸盐激发剂硫酸盐激发剂：二水石膏和半水石膏（必须有碱：二水石膏和半水石膏（必须有碱 性激发剂的条件下作用得以发挥。性激发剂的条件下作用得以发挥。（五）活性混合材的作用（五）活性混合材的作用 二、普

8、通硅酸盐水泥二、普通硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥定义普通硅酸盐水泥定义 技术要求技术要求 强度要求强度要求 技术性能和应用技术性能和应用 （ 一）一）普通硅酸盐水泥定义普通硅酸盐水泥定义硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料6%-15%6%-15%混合材料混合材料适适 量量 石石 膏膏磨磨 细细水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料普通水泥普通水泥P PO Ov普通硅酸盐水泥是一种水硬性的胶凝材料；普通硅酸盐水泥是一种水硬性的胶凝材料；v混合材料的最大量混合材料的最大量 15%15%，允许掺允许掺 5%5%窑灰窑灰 或或 10%10%的非活性混合材来代替。的非活性混合材来代替。 普通硅酸盐水泥各龄期的强度要求(GB

9、l751999) 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 强度 等级 3d 28d 3d 28d 32.5 32.5R 42.5 42.5R 52.5 52.5R 11.0 16.0 16.0 21.0 22.0 26.O 32.5 32.5 42.5 42.5 52.5 52.5 2.5 3.5 3.5 4.0 4.0 5.O 5.5 5.5 6.5 6.5 7.0 7.0 （二）普通硅酸盐水泥强度要求（二）普通硅酸盐水泥强度要求（三）普通水泥的技术性质和应用（三）普通水泥的技术性质和应用技术性质与特点技术性质与特点 初凝时间初凝时间45min45min；终凝时间终凝时间 10h10h 大大

10、部分性能和硅酸盐水泥相近，部分性能和硅酸盐水泥相近，不同点：不同点：早期水化速度稍慢，天强度稍低；早期水化速度稍慢，天强度稍低；抗冻性和耐磨性也略差；抗冻性和耐磨性也略差；耐腐蚀性提高。耐腐蚀性提高。应用应用v应用范围与硅酸盐水泥基本相同；应用范围与硅酸盐水泥基本相同；v是通用水泥的主要品种。是通用水泥的主要品种。三、矿渣水泥、火山灰和粉煤灰水泥三、矿渣水泥、火山灰和粉煤灰水泥 矿渣、火山灰和粉煤灰水泥定义矿渣、火山灰和粉煤灰水泥定义三种水泥的技术要求三种水泥的技术要求三种水泥的共性和应用三种水泥的共性和应用三种水泥的区别和应用三种水泥的区别和应用 （一）矿渣硅酸盐水泥（一）矿渣硅酸盐水泥硅酸

11、盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣适适 量量 石石 膏膏磨磨 细细水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料矿渣水泥矿渣水泥P PS Sv粒化高炉矿渣掺量为粒化高炉矿渣掺量为20% 70%。v可用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合可用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种代替矿渣，代替数量材料中的一种代替矿渣，代替数量水泥质量水泥质量的的8%8%，代替后水泥中粒化高炉矿渣代替后水泥中粒化高炉矿渣0%0%。技术性质：技术性质：GB1344-1999规定：l MgO 5.0%，如压蒸试验合格，如压蒸试验合格， MgO含量允许含量允许放宽到放宽到6.0%；l SO3 4.0%；l 强度等级：

12、强度等级：32.5，32.5R，42.5,，42.5R，52.5， 52.5R；l 密度密度2.83.1g/cm3，堆积密度约为，堆积密度约为1000 1200Kg/cm3。 （一）矿渣硅酸盐水泥（一）矿渣硅酸盐水泥 （二）火山灰质硅酸盐水泥（二）火山灰质硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料火山灰质混合材火山灰质混合材适适 量量 石石 膏膏磨磨 细细水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料火山灰水泥火山灰水泥P PP Pv通用水泥的主要品种之一；通用水泥的主要品种之一；v火山灰质混合材掺量为火山灰质混合材掺量为20% 0%。o 技术性质技术性质 GB1344-1999规定规定：l MgO 5.0%，如压

13、蒸试验合格，如压蒸试验合格， MgO含量允许放宽含量允许放宽到到6.0%；l SO3 3.5%；l 强度等级：强度等级：32.5，32.5R，42.5,，42.5R，52.5， 52.5R；l 密度密度2.83.1g/cm3，堆积密度约为，堆积密度约为900 1000Kg/cm3。 （二）火山灰质硅酸盐水泥（二）火山灰质硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料粉煤灰粉煤灰适适 量量 石石 膏膏磨磨 细细水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料粉煤灰水泥粉煤灰水泥Pv通用水泥的主要品种之一；通用水泥的主要品种之一；v粉煤灰掺量为粉煤灰掺量为20% 20% 0%0%；v细度、凝结时间、体积安定性和细度、凝结时间

14、、体积安定性和强度要求与火山灰水泥相同。强度要求与火山灰水泥相同。 （三）粉煤灰硅酸盐水泥（三）粉煤灰硅酸盐水泥强度指标强度指标：分为分为个个强度等级（下见表）强度等级（下见表）其他技术要求同普通硅酸盐水泥。其他技术要求同普通硅酸盐水泥。 矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥 各强度等级各龄期的强度数值 (GBl3441999) 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 强度等级 3d 28d 3d 28d 32.5 32.5R 42.5 42.5R 52.5 52.5R 10.0 15.0 15.0 19.0 21.0 23.0 32.5 32.5 42.5 42.5 52.5

15、52.5 2.5 3.5 3.5 4.0 4.0 4.5 5.5 5.5 6.5 6.5 7.0 7.0 （四）三种水泥的技术性质和应用（四）三种水泥的技术性质和应用（四）三种水泥的技术性质和应用（四）三种水泥的技术性质和应用1 1、与硅酸盐水泥或普通水泥的性质及应用的差异：、与硅酸盐水泥或普通水泥的性质及应用的差异：n 性能差异：性能差异： 凝结硬化速度较慢，早期强度发展慢，强度低；后期发凝结硬化速度较慢，早期强度发展慢，强度低；后期发 展较快，强度高。原因是掺混合材水泥的水化分展较快，强度高。原因是掺混合材水泥的水化分两步两步进进 行。行。n 应用差异：应用差异： v 适用于中期养护的预制

16、构件以及承重迟缓的工程；适用于中期养护的预制构件以及承重迟缓的工程；v不适用于要求早强高的混凝土工程，如冬季施工、现浇工不适用于要求早强高的混凝土工程，如冬季施工、现浇工 程等。程等。 抗腐性强，抗碳化能力差抗腐性强，抗碳化能力差v适用于水工、海港混凝土工程及受化学侵蚀的工程；适用于水工、海港混凝土工程及受化学侵蚀的工程；v碳化作用进行快，深度大，对防护钢筋锈蚀不利，碳化作用进行快，深度大，对防护钢筋锈蚀不利， 不适用于钢筋混凝土结构或预应力混凝土构件。不适用于钢筋混凝土结构或预应力混凝土构件。 水化热低水化热低v适用于大体积混凝土工程；适用于大体积混凝土工程； 温度敏感性大温度敏感性大v适用

17、于蒸汽养护。适用于蒸汽养护。2、三种水泥的共性和应用、三种水泥的共性和应用 抗冻性差、耐磨性差抗冻性差、耐磨性差v早期强度低；早期强度低；v矿渣和粉煤灰泌水形成连通或粗大孔隙；矿渣和粉煤灰泌水形成连通或粗大孔隙；v火山灰需水量大，水分蒸发后孔隙增加。火山灰需水量大，水分蒸发后孔隙增加。2、三种水泥的共性和应用、三种水泥的共性和应用矿渣水泥矿渣水泥v耐热性好耐热性好能耐能耐400高温，用于高温车间、高炉基础以及热气高温，用于高温车间、高炉基础以及热气体通道等耐热工程。体通道等耐热工程。v干缩大，抗渗性和抗冻性差干缩大，抗渗性和抗冻性差 矿渣有尖锐棱角，保水性差，标准稠度需水量大，泌水矿渣有尖锐棱

18、角，保水性差，标准稠度需水量大，泌水性较大。性较大。v不适用于有抗渗要求的混凝土工程不适用于有抗渗要求的混凝土工程。3、三种水泥的区别、三种水泥的区别火山灰质水泥火山灰质水泥v抗冻性与耐磨性比矿渣水泥差；抗冻性与耐磨性比矿渣水泥差；v在潮湿环境养护时抗渗性好：在潮湿环境养护时抗渗性好：火山灰质含有大量微细孔隙，具有良好的保水性；火山灰质含有大量微细孔隙，具有良好的保水性；水化后能形成较多的水化硅酸钙，水泥石结构密实。水化后能形成较多的水化硅酸钙，水泥石结构密实。适用于抗渗要求较高的工程。适用于抗渗要求较高的工程。v干燥收缩大，在干燥环境中使用易开裂、起粉；干燥收缩大，在干燥环境中使用易开裂、起

19、粉；火山灰水泥含有大量胶体，长期处于干燥环境，胶体脱火山灰水泥含有大量胶体，长期处于干燥环境，胶体脱水，产生裂纹；水，产生裂纹；不宜用于干燥环境的地上工程；也不宜用于有耐磨要求不宜用于干燥环境的地上工程；也不宜用于有耐磨要求的工程；有硫酸盐腐蚀的混凝土工程不能使用含烧黏土的工程；有硫酸盐腐蚀的混凝土工程不能使用含烧黏土火山灰水泥。火山灰水泥。3、三种水泥的区别、三种水泥的区别粉煤灰水泥粉煤灰水泥v 早期强度、水化热更低；早期强度、水化热更低；适用于大体积工程。适用于大体积工程。v 干缩小，抗裂性好。干缩小，抗裂性好。粉煤灰表面致密的球形颗粒，流动性好，吸水量少。粉煤灰表面致密的球形颗粒，流动性

20、好，吸水量少。3、三种水泥的区别、三种水泥的区别 四、四、 复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料两种及以上混合材两种及以上混合材适适 量量 石石 膏膏磨磨 细细水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料复合酸盐水泥复合酸盐水泥P Pv通用水泥的主要品种之一；通用水泥的主要品种之一；v混合材总掺量为混合材总掺量为15% 15% 50%50%；v允许允许8%8%的窑灰代替部分混合材。的窑灰代替部分混合材。o 技术性质技术性质GB12958-1999规定规定：l MgO 5.0%，如压蒸试验合格，如压蒸试验合格， MgO含量允许放宽到含量允许放宽到6.0%；l SO3 3.5%；l 强度等级：

21、强度等级：32.5，32.5R，42.5,，42.5R，52.5， 52.5R；l 密度密度2.83.1g/cm3，堆积密度约为，堆积密度约为900 1000Kg/cm3。 四、四、 复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥 四、四、 复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥 技术要求：技术要求： 6 6个强度等级，见下表。个强度等级，见下表。 细度、凝结时间、体积安定性的要求同普通硅酸盐水泥。细度、凝结时间、体积安定性的要求同普通硅酸盐水泥。复合硅酸盐水泥的特性取决于所掺混合材的种类和掺量复合硅酸盐水泥的特性取决于所掺混合材的种类和掺量及相对比例。其使用根据所掺混合材的种类，参照其他及相对比例。其使用根据所掺混合材

22、的种类，参照其他混合材水泥的适用范围和实践经验而定。混合材水泥的适用范围和实践经验而定。复合硅酸盐水泥各龄期的强度要求抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)标 号3d7d28d3d7d28d325425425R525525R-21.0-26.018.524.5-31.5-32.542.542.552.552.5-4.0-5.03.54.5-5.5-5.56.56.57.07.O常用水泥的选用常用水泥的选用小小 结结o 混合材的定义、种类以及作用；混合材的定义、种类以及作用；o 普通硅酸盐水泥定义，性能特点（与硅酸盐水泥性普通硅酸盐水泥定义，性能特点（与硅酸盐水泥性能相近）以及应用（常用品种）；能相近）以及应用（常用品种）；o 矿渣水泥、火山灰水泥以及粉煤灰水泥性能特点矿渣水泥、火山灰水泥以及粉煤灰水泥性能特点（与硅酸盐水泥性能差异，三种水泥的区别）以及（与硅酸盐水泥性能差异，三种水泥的区别）以及应用范围（常用品种）；应用范围（常用品种）；