土木工程课件第三章气硬性胶凝材料

1、第四章 胶凝材料胶凝材料胶凝材料：指经过自身的物理化学作用后，由液态或半固态变成坚硬的固态状态，并能将散粒材料（如砂、石等）或块状材料（如砖、石块等）粘结成为整体的材料，统称为胶凝材料。 气硬性：石灰、石 无机胶凝材料（按硬化条件） 膏、水玻璃等。 水硬性：水泥等。 有机胶凝材料：沥青、树脂、橡胶（天然或合成高分子）胶凝材料2.2.水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料 指不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，并保持和继续发展其强度的胶凝材料。 适宜：既适宜于地上，也可用于地下和水中环境。1. 1.气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 指在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度的胶凝材料。适合：地

2、上和干燥环境。第一节 建筑石膏一、建筑石膏的原料与生产：一、建筑石膏的原料与生产：（一）建筑石膏的原料（一）建筑石膏的原料1、天然二水石膏天然二水石膏 CaSO4.2H2O(生石膏） 一等 含量95% 二等 9485% 三等 8475% 四等 7465% 五等 6455%2、化工石膏、化工石膏：含有二水硫酸钙或CaSO4.2H2O和CaSO4的混合物。气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料（二）建筑石膏的生产（二）建筑石膏的生产 建筑石膏是以型半水石膏为主要成分，不加任何外加剂的白色粉状胶结料。由天然二水石膏经低温煅烧、脱水、磨细而成。二、建筑石膏的水化与硬化二、建筑石膏的水化与硬化 建筑石膏与适量的水

3、相混合二水石膏生成量增加，水分减小可塑浆体浆体开始失去塑性（初凝，约6min）继续变稠，产生凝结硬化（颗粒之间的摩擦力、粘结力增加，并开始产生强度，即终凝1/2h）固体OHOHCaSOCOHCaSOo22424211211701072n水化反应式水化反应式：OHCaSOOHOHCaSO24224221121三、建筑石膏的特性三、建筑石膏的特性1.凝结硬化快n初凝时间：不小于6minn终凝时间：不大于30minn1星期左右完全硬化，实际应用中加适量缓凝剂2.硬化后孔隙率大（达50%60%），水化的理论需水量为18.6%，实际用水量为60%80%，多余水分蒸发形成孔隙。故其强度较低。n硬化后强度3

4、5MPa隔墙、饰面n存放三个月强度下降30%。3.建筑石膏硬化隔热性和吸音性能良好，但耐水性较差。4.防火性能良好，着火温度下，石膏脱水，水分蒸发，火与板之间形成蒸汽带，阻止火蔓延。5.建筑石膏硬化时体积略有膨胀,能充满模型。6.装饰性好。可作吊顶和天花板。四、建筑石膏的应用1.用于室内抹灰、粉刷，做为装饰材料，并可调节室内温度和湿度。2.石膏制品：纸面石膏板：内墙、隔墙、天花板 石膏空心条板 纤维石膏板 装饰石膏制品等一、石灰的生产、化学成分与品种一、石灰的生产、化学成分与品种1.生产： 石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰石、白云质石灰岩、白垩等为原料，在一定烧结温度下，煅烧所得的产物。其主要成

5、分为氧化钙（CaO). CaCO3CaO+CO2 MgCO3MgO+CO2第二节第二节 石灰石灰煅烧煅烧2.品种 根据成品的加工方法的不同，有四种成品： （1）块状生石灰：由石灰石煅烧成的白色疏松结构的块状物 主要成分CaO （2）生石灰粉：由块状生石灰磨细而成。 （3）消石灰粉：将生石灰用适量的水经消化和干燥而成 的粉末，主要成分为Ca（OH）2。 亦称为熟石灰。一、石灰的生产、化学成分与品种一、石灰的生产、化学成分与品种（4）石灰膏：将块状生石灰用过量水（约为生石灰体 积的34倍）消化，或将消石灰粉和水拌 合，所得的具一定稠度的膏状物。 主要成分为Ca（OH）2和水。kJOHCaOHCaO

6、9 .6422一、石灰的生产、化学成分与品种一、石灰的生产、化学成分与品种陈伏陈伏：为保证石灰完全熟化，石灰必须放入坑中以水覆盖保存两星期以上，这个过程称为 “陈伏”。否则，未水化的石灰颗粒将混砂浆中，在砂浆应用之后熟化，体积膨胀，致使已硬化的砂浆产生“崩裂”或“鼓包”现象，影响工程质量。石灰的陈伏石灰的陈伏三、石灰的硬化三、石灰的硬化由2个同时进行的过程完成。1.结晶作用 游离水分蒸发Ca（OH）2逐渐从饱和溶液中结晶析出。2.碳化作用 Ca（OH）2与空气中的CO2和H 2O化合成CaCO3 结晶。OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1( 四、石灰的技术性质四、石灰的技术性质1.

7、可塑性好2.硬化缓慢3.硬化后强度低4.硬化时体积收缩大5.耐水性差3.配制三合土和灰土n三合土：生石灰粉（或消石灰粉）、粘土和砂子 比例：1：2：3 加水拌合、夯实作基础垫层n灰土：生石灰粉、粘土 比例：1：2 1：4 加水拌合、夯实 用于建筑物的基础、路面或地面的垫层 4.加固软土地基 如：石灰桩生石灰块灌入软土（高含水 量、高孔隙比土）中，形成石灰桩。 1824年10月21日，英国利兹（Leeds）城的泥水匠阿斯普丁（J.Aspdin）获得英国第5022号“波特兰水泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明人。 强生确定了水泥制造的两个基本条件：第一是烧窑的温度必须高到足以使烧块含一定

8、量玻璃体并呈墨绿色；第二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不能含过量石灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥”质量，解决了阿普斯丁无法解决的质量不稳定问题。从此，现代水泥生产的基本参数已被发现。1824年，英国石匠阿斯浦丁偶然发现年，英国石匠阿斯浦丁偶然发现粘土粘土+石灰石灰+水水人造石（波特兰水泥）人造石（波特兰水泥）特点：强度高、耐久性好、防水、防火。特点：强度高、耐久性好、防水、防火。n水泥水泥：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。（水泥是水硬性胶凝材料。）n水泥水泥 硅酸盐水泥

9、铝酸盐水泥 系列 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥n硅酸盐水泥系列硅酸盐水泥系列是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。我是建筑业的粮食！n 硅酸盐水泥（05%） 普通水泥（6%15%） 矿渣水泥（ 2070 %） 火山灰水泥（ 2050 %） 粉煤灰水泥（ 2040 %） 复合水泥（ 1550 %）专用水泥专门用于某些工程的水 泥,如道路水泥、中低热水 泥、砌筑水泥等。特性水泥某种性能较突出的水 泥， 如快硬硅酸盐水泥、 高铝水泥、彩色水泥、膨 胀水泥等。硅酸盐水泥系列硅酸盐水泥系列通用水泥下述百分含量为混合材料的掺量下述百分含量为混合材料的掺量 硅酸盐系列水泥

10、的分类 硅酸盐系列水泥的分类 类 别 简 称混合材掺量（%）通用水泥 硅酸盐水泥05 普通硅酸盐水泥 普通水泥615 矿渣硅酸盐水泥 矿渣水泥2070火山灰质硅酸盐泥 火山灰水泥2050粉煤灰硅酸盐水泥 粉煤灰水泥2040 复合硅酸盐水泥 复合水泥1550 专用水泥 专门用于某些工程的水泥特性水泥 某种性能较突出的水泥彩色水泥彩色水泥彩色水泥普通水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥 1.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、05%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥国外通称的波特兰水泥（Portland cement）。2.类型及代号硅酸盐水泥 型硅酸盐水泥：不掺混合材料的，代号P

11、。 型硅酸盐水泥：粉磨时掺加不超过水泥重量5% 的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号P 。硅酸盐水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六个强度等级（R代表早强型水泥）1.原料 （1）石灰质原料：主要提供CaO。采用石灰岩、凝灰岩和贝壳等。 （2）粘土质原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。主要原料主要原料（3）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用。如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。 砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。两磨一烧：制备生料（一磨） 煅烧熟料（一烧） 粉磨水泥（二磨）2.生产过程石灰石粘土 按

12、比例混合生料进窑熟料 辅助原料 煅烧磨细磨细石膏1450水泥成品3.生料 CaO： 62% 67% SiO2 : 20% 24% Al2O3 : 4% 7% Fe2O3： 2.5%6.0% 生料在窑内经历： 干燥预热分解烧成冷却 3.510m中卸烘干磨（生料粉磨 ）生料粉磨工艺 熟料煅烧工艺熟料煅烧工艺 五级旋风预热器CDC窑外分解系统电收尘器3.350m旋转窑篦式冷却机水泥粉磨及包装水泥粉磨及包装 3.813m水泥磨水泥皮带输送机八嘴回转式微机包装机水泥库组 成 矿 物 名 称分子式简称含量（%）硅酸盐矿 物硅酸三钙3CaOSiO2C3S3660硅酸二钙2CaOSiO2C2S1537 熔剂矿

13、物铝酸三钙3CaOAl2O3C3A715铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF1018 次要成分游离氧化钙CaO 游离氧化镁MgO 含碱矿物及玻璃体 三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成1.主要成分：主要由四种矿物化学组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量组成矿物名称分子式简称水泥中的含量（%）普通水泥低热水泥早强水泥超早强水泥耐硫酸盐水泥硅酸盐矿 物硅酸三钙3CaOSiO2C3S5241656857硅酸二钙2CaOSiO2C2S24341023熔剂矿物铝酸三钙3CaOAl2O3C3A96892铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF969813次要

14、成分游离氧化钙CaO游离氧化镁MgO含碱矿物及玻璃体 2.其它成分: 游离CaO、MgO及SO3，其含量过高将造成水泥安定性不良。 碱矿物及玻璃体等，其中的Na2O和K2O含量较高时，遇到活性骨料时，易产生碱骨料反应，影响混凝土的质量。3.石膏辅助作用主要是缓凝作用，含量：25%。四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化（一）硅酸盐水泥的水化水泥+水拌合可塑性具（水泥石）水化的水泥浆凝结硬化流动性水化水泥和水拌合表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应各组分开始逐渐溶解放出一定热量固相体积也逐渐增加。其反应式如下：2(3CaOSiO2)+6H2O=3CaO2SiO23H2O+3C

15、a(OH)2 硅酸三钙 水化硅酸钙 氢氧化钙2(2CaOSiO2)+4H2O=3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2 硅酸二钙 水化硅酸钙 氢氧化钙3CaOAl2O3+6H2O=3CaOAl2O36H2O 铝酸三钙 水化铝酸三钙4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O=3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O 铁铝酸四钙 水化铁酸一钙3CaOAl2O36H2O + CaSO43CaOAl2O33CaSO431H2O水化铝酸钙 石膏 或3CaOAl2O3CaSO412H2O 水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙主要水化产物主要水化产物（在完全水化的水泥石中 ）： 水化硅酸钙 70%（凝胶

16、） 氢氧化钙 20%（晶体） 水化铝酸钙（晶体） 水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7%是水泥石形成强度的最主要化合物水化反应为放热反应，其放出的热量称水化反应为放热反应，其放出的热量称为为水化热水化热。其水化热大，放热的周期也较。其水化热大，放热的周期也较长，但大部分（长，但大部分（50%以上）热量是在以上）热量是在3天天以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。初期放出。 （二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程n分为：早、中、晚分为：早、中、晚 三个时期三个时期1.水化早期水化早期，初始反应期（凝胶膜的生成期）（诱导期）n 20，3h3.水化后期水化后期，硬化更

17、长时间水化反应减慢水化反应减慢水化产物填充水化产物填充由水占据的空间由水占据的空间晶体相互搭晶体相互搭接接整体整体水泥石水泥石硬化硬化硬化：浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体水泥石2.水化中期，水化中期，凝结 20 30h，30%的水泥已经水化的水泥已经水化 包裹膜包裹膜增厚增厚凝结：水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程。加水初凝终凝凝结硬化诱导期稠硬不流动浆体刚性固体随时间增强塑性流动浆体初凝时间终凝时间水泥凝结时间与水泥浆体状况的关系AAAAAAAADDBDCE 水泥石的结构A-未水化水泥颗粒；B-胶体粒子（C-S-H等）；C-晶体粒子（Ca(OH)2等

18、）;D-毛细孔（毛细孔水）；E-凝胶孔水泥石的组成组成：凝胶体凝胶体（水化硅酸钙凝胶和氢氧 化钙晶体）未水化的水泥颗粒内核未水化的水泥颗粒内核毛细孔及凝胶孔毛细孔及凝胶孔 它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之而改变。水泥石的工程性质(强度和耐久性强度和耐久性)决定于水泥石的结构组成，即 水化物的类型 水化物的相对含量（可用水化程度表示） 孔的大小、形状和分布水灰比即拌和时用水量与水泥用量之比表示00.20.40.60.81.00.200.40.60.81.0水化程度未水化水泥凝胶实体（含晶体水化物）（凝胶孔水）凝胶孔毛细孔（毛细孔水）体积率(a)(b)体积率（毛细孔水）毛细孔凝胶孔

19、（凝胶孔水）（含晶体水化物）凝胶实体未水化水泥水化程度1.00.80.60.400.21.00.80.60.40.20 不同水化程度水泥石的组成（a）水灰比：0.4；（b）水灰比：0.71.水灰比相同时，水化程度愈高，则水化物愈多，而毛细孔和未水化水泥的量相对减少。水泥石结构密实、强度高、耐久性好。 2.水化程度相同而水灰比不同的水泥石结构，水灰比越大，毛细孔所占比例相对增加，水泥石的强度和耐久性下降。 （三）影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素（三）影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素1.熟料矿物组成的影响熟料矿物组成的影响 n硅酸盐水泥熟料矿物组成，是影响水泥的水化速度、凝结硬化过程及产生强度等的

20、主要因素。硅酸三钙（C3S）：Tricalcium sillicate；硅酸二钙（ C2S）：Dicalcium sillicate铝酸三钙（ C3A）： Tricalcium aluminate；铁铝酸四钙 （C4AF ）：Tetriacalcium aluminoferrie （四种主要熟料矿物中，C3A是决定性因素。） 性 能 指 标 熟 料 矿 物C3SC2SC3AC4AF水化速率中慢快中凝结硬化速率中慢快中28d水化热中低高中强度早期良差良良后期良优中中耐化学腐蚀性中良差优干缩性中小大小硅酸盐水泥熟料矿物的水化、凝结硬化特性水化热大小比较水化热大小比较n高钙硅酸盐和铝酸盐与水反应，高

21、钙硅酸盐和铝酸盐与水反应， 同时放出热量，同时放出热量，其每克的热量为：其每克的热量为：n 3 3 2 2 3 3 4 4n 120 60 320 100n说明说明:放热出现裂缝（内外温差高达放热出现裂缝（内外温差高达50）n应用应用:水化热大水化热大，适于断面尺寸小的预应力砼。适于断面尺寸小的预应力砼。（冬季施工）（冬季施工）应用：n大坝水泥：大体积工程大坝水泥：大体积工程水化热小水化热小n 应选低热水泥应选低热水泥2 2S含量多。含量多。n 冬季预应砼施工：水化热大（冬季预应砼施工：水化热大（C3 3S、3 3）n道路水泥（抗折性好）：道路水泥（抗折性好）：3 3、4 4硅酸盐水泥熟料的矿

22、物组成及在水泥中的相对含量组成矿物名称分子式简称水泥中的含量（%）普通水泥低热水泥早强水泥超早强水泥耐硫酸盐水泥硅酸盐矿 物硅酸三钙3CaOSiO2C3S5241656857硅酸二钙2CaOSiO2C2S24341023熔剂矿物铝酸三钙3CaOAl2O3C3A96892铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF969813次要成分游离氧化钙CaO游离氧化镁MgO含碱矿物及玻璃体 2. 水泥细度的影响水泥细度的影响 直接影响：水化，凝结硬化，强度，干缩及水化热。n 越细:凝结速度越快，早期强度越高。但过细易与空气中的水分及二氧化碳反应，并且硬化时收缩也较大，且成本高。3. 拌合加水量的影响拌

23、合加水量的影响 影响硬化水泥石强度的主要因素。n拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛细孔就越多。水泥石的强度随其毛细孔隙率的增加呈线性关系下降，从而强度低。 4. 养护湿度和温度的影响养护湿度和温度的影响 （1）湿度应该保持潮湿状态 （2）温度提高温度也可以加速水化反应。在0以下，当水结成冰时，水泥的水化、凝结硬化作用将停止，因而，在冬季施工时，需要采取保温等措施。5. 养护龄期的影响养护龄期的影响 n水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程。水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程。n随着龄期的增长随着龄期的增长水泥石的强度逐渐提高。水泥石的强度逐渐提高。n水泥在水泥在314d内强度增长较快，内

24、强度增长较快，28d后增长缓慢。后增长缓慢。n养护到养护到 28d 。6. 水泥受潮与久存的影响水泥受潮与久存的影响 n水泥也不可储存过久水泥也不可储存过久n三个月后其强度降低约三个月后其强度降低约10 20% 半年后降低约半年后降低约15 30% 一年后降低约一年后降低约25 40%n受潮水泥颗粒受潮水泥颗粒重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复部分活性。重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复部分活性。n对于微结块的水泥，强度约降低对于微结块的水泥，强度约降低1020%适当方式压碎后适当方式压碎后用于次要工程。用于次要工程。n 一般，南方，水泥放不能过雨季一般，南方，水泥放不能过雨季五、硅酸盐水泥的技术性质

25、 国家标准GB17599，对硅酸盐水泥的主要技术性质如下要求。（一）细度（Fineness） 细度是指水泥颗粒的粗细程度。细度是指水泥颗粒的粗细程度。影响水泥性能的重要指标鉴定水泥品质的主要项目之一。水泥细度通常采用筛分法或比表面积法（勃氏法）测定。（1）筛分法筛分法是以80m方孔筛的筛余量表示。普通水泥的细度用筛余量表示，其筛余量不得超过10.0%。（2）比表面积法比表面积法以1kg水泥所具有的比表面积（m2/kg）表示。硅酸盐水泥的细度用比表面积表示，应大于300m2/kg。 凡水泥细度不符合规定者为不合格品。凡水泥细度不符合规定者为不合格品。 n测定方法测定方法：n 筛析法：水筛法：筛析

26、法：水筛法：n 负压筛法负压筛法(为为准准)n 比表面积法：比表面积法：n规定：规定：硅酸盐水泥的细度：硅酸盐水泥的细度：比表面积不小于比表面积不小于3000/n 其余四品种水泥在其余四品种水泥在80m方孔筛上重筛余量不大方孔筛上重筛余量不大于于10%。 （二）凝结时间（Setting time） 凝结时间凝结时间：是指水泥从开始加水到失去塑性，即从可 塑状态发展到固体状态所需的时间。分为初凝和终凝。1.初凝时间（初凝时间（Initial setting time）自开始加水拌和起，至水泥浆开始失去可塑性与流动性所需的时间，称为初凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min。2

27、.终凝时间（终凝时间（Final setting time）自加水时起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间称为终凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h。凡初凝初凝时间不符合规定者为废品废品，终凝终凝时间不符合规定者为不合格品。不合格品。水泥凝结时间的测定水泥凝结时间的测定要按国家标准规定的方法水泥稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法（GB1346）进行。 它是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和湿度下，它是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和湿度下， 用凝结时间测定仪来测定。用凝结时间测定仪来测定。 水泥净浆：水泥水泥净浆：水泥+水水3.标准稠度用水量标准稠度用水量标

28、准稠度用水量：是指水泥净浆达到规定稠度时所需的拌合水量，以占水泥重量的百分率表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水量，一般在24 % 30%之间。水泥熟料矿物成分不同时，其标准稠度用水量亦有所差别，磨得越细的水泥，标准稠度用水量越大。 测测定定水水泥泥稠稠度度滑动部分总质量为滑动部分总质量为300g300g1g1g标准稠度测定仪标准稠度测定仪凝结时间测定仪凝结时间测定仪圆模和试针圆模和试针水泥净浆搅拌机水泥净浆搅拌机水泥砂浆搅拌机水泥砂浆搅拌机标准稠度用水量的测定录像n硅酸盐水泥：硅酸盐水泥：初凝：不得早于初凝：不得早于45min； 终凝：不得迟于终凝：不得迟于390min.n普通水泥：初凝：普通水泥

29、：初凝：不得早于不得早于45min；n 终凝：不得迟于终凝：不得迟于10h。n测定条件：测定条件：n初凝时间：加水起至试针距底板为初凝时间：加水起至试针距底板为41.0mm.终终凝时间：凝时间： 沉入水泥净浆不超过沉入水泥净浆不超过0.5mm。n定义：水泥净浆在硬化过程中体积变化的均匀性。定义：水泥净浆在硬化过程中体积变化的均匀性。n 不安定现象不安定现象：裂纹、翘曲。：裂纹、翘曲。n 原因原因：熟料中活性熟料中活性MgO，水泥中水泥中SO3存在（石膏）存在（石膏）n检测方法：检测方法：n 沸煮法测：沸煮法测：SO3 4）安定性：）安定性： 国家标准规定，水泥中游离氧化镁含量不得超过5.0%，

30、三氧化硫含量不得超过3.5%。（2）雷氏法：）雷氏法：测定水泥浆在雷氏夹中硬化沸煮后的膨胀值，当两个试件沸煮后的膨胀值的平均值不大于5mm时，即判为该水泥安定性合格，反之为不合格。 (1）试饼法：）试饼法：将标准稠度的水泥净浆做成试饼经煮沸3h后，用肉眼观察未发现裂纹，用直尺检查没有弯曲现象，则称为安定性合格，反之为不合格。采用采用试饼尺寸：试饼尺寸： 直径：直径： 7080mm，高，高10mm养护养护24h,加热至沸腾加热至沸腾30min恒温恒温3h。 规定：不合格不能使用。规定：不合格不能使用。雷氏法动画演示5 5）强度）强度n（1）水泥强度确定的条件及等级）水泥强度确定的条件及等级n在标

31、准条件下的在标准条件下的抗压强度抗压强度和和抗折强度抗折强度来评定。来评定。n概述：概述：nGB规定规定用用水泥胶砂试件水泥胶砂试件测水泥强度测水泥强度n配合比：配合比：水泥：标准砂水泥：标准砂=1：3(平潭平潭)n说明说明:试验采用水泥试验采用水泥450g，标准砂，标准砂1350g，水，水225g。国家标准水泥胶砂强度试验方法（ISO法）（GB/T1767199） 标准砂是统一检验水泥强度用的材料，是以福建省平潭县芦标准砂是统一检验水泥强度用的材料，是以福建省平潭县芦洋浦的天然石英海砂经筛洗等加工制成。洋浦的天然石英海砂经筛洗等加工制成。 方 孔 筛 孔 径，毫米累 计 筛 余 量，0653

32、 04040502594n标准尺寸：标准尺寸：4040160（mm3）n （一天后脱模）（一天后脱模）n标准养护条件：标准养护条件：n 温度温度203n 相对湿度：相对湿度：90%以上以上n 龄期：早期龄期：早期3天天n 后期后期28天天n相对湿度：相对湿度：空气中实际所含水蒸气密度和同空气中实际所含水蒸气密度和同温度下饱和水蒸气密度的百分比值。温度下饱和水蒸气密度的百分比值。水泥强度水泥强度的测定录像n水泥的强度等级：水泥的强度等级： n硅酸盐水泥硅酸盐水泥强度等级：强度等级：(Mpa)n 42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R、n普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥强度等

33、级：强度等级：(Mpa)n 32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。n （六个六个新规范新规范）n早强型优点早强型优点：n3d强度较普通型强度提高强度较普通型强度提高10%24% n3d强度可达普通型强度强度可达普通型强度28天的天的50%各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表所示数值。品 种强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.

34、55.58.0注：R早强型。硅酸盐水泥的强度要求（GB17599）（五）密度、堆积密度密度主要决定于其熟料矿物组成，一般为3.10 3.20g/cm3。受潮水泥的密度有所降低。在进行混凝土配合比计算时，通常采用3.10g/cm3。堆积密度：疏松堆积时约为1000 1100kg/m3 紧密堆积时可达1600kg/m3 （14001700 kg/m3 ） 。在混凝土配合比计算中，通常采用1300kg/m3。 凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合标准规定，凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合标准规定，均为均为废品废品。凡细度、终凝时间中的任一项不符合标准规定，或混合掺

35、量超。凡细度、终凝时间中的任一项不符合标准规定，或混合掺量超过最大限量，或强度低于商品等级规定的指标时，称为过最大限量，或强度低于商品等级规定的指标时，称为不合格品不合格品。废品水泥在工程中严禁使用。废品水泥在工程中严禁使用。六、水泥石的腐蚀与防止 水泥石的腐蚀水泥石的腐蚀：在某些环境条件（如受到某些侵蚀性液体或气体的作用）下，引起水泥石的结构逐渐破坏，强度降低，以致全部溃裂的现象称为水泥石的腐蚀。水泥石的抗腐蚀性能可用耐蚀系数表示。耐蚀系数耐蚀系数：以同一龄期的分别浸在侵蚀性溶液中的水泥石试件强度与在淡水中养护的试件强度的比值来表示。耐腐蚀系数越大，水泥石的抗腐蚀性能也就越好。水泥石腐蚀的原

36、因很多，作用也很复杂，主要有软水腐蚀、盐类腐蚀、酸类腐蚀、强碱腐蚀等。 水泥中碱性物质：Ca(OH)2、水化铝酸钙。（一）水泥石的几种主要侵蚀作用水泥石腐蚀的基本原因是： 水泥石中存在有易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙； 水泥石本身不密实而使侵蚀性介质易于进入其内部； 外界因素的影响，如腐蚀介质的存在，环境温度、湿度、介质浓度的影响等。1.软水腐蚀（溶出性侵蚀）软水腐蚀（溶出性侵蚀）雨水、雪水、蒸馏水、工业冷凝水及含碳酸盐甚少的河水与湖水等都属于软水。 水泥与软水接触水化产物氢氧化钙被溶出不断溶解流失孔隙增大，碱度下降并促使硬化水泥石的其它产物分解使水泥石结构遭受破坏。2.盐类腐蚀盐类腐蚀（1）

37、硫酸盐腐蚀）硫酸盐腐蚀当海水、沼泽水、工业污水等中含有碱性硫酸盐（如Na2SO4、K2SO4等）时，其中的水泥石还会受到的侵蚀。Ca(OH)2 +硫酸盐硫酸盐CaSO4硫酸钙亦能与水泥石中的固态水化铝酸钙作用，生成高硫型水化硫铝酸钙晶体。4CaOAl2O312H2O+3CaSO4+20H2O3CaOAl2O33 CaSO431H20+Ca(OH)2反应是在固相中进行的反应是在固相中进行的高硫型高硫型水化硫铝酸钙结合着大量结晶水水化硫铝酸钙结合着大量结晶水其体积其体积膨胀为原来的水化铝酸钙体积的膨胀为原来的水化铝酸钙体积的2.5倍倍水泥石产生很大的内应力水泥石产生很大的内应力水泥石水泥石开裂、强

38、度降低和造成破坏。开裂、强度降低和造成破坏。 （2）镁盐腐蚀）镁盐腐蚀 海水、地下水中常含有大量镁盐 硫酸镁 (MgSO4) 氯化镁(MgCl2)MgSO4十十Ca(0H)2十十2 H20 CaSO42 H20十十Mg(0H)2(3CaOAl2036 H20十十3（CaSO42 H20）十）十19 H20 3CaOAl2033CaSO431 H20 )MgCl2十十Ca(0H)2CaCl2十十Mg(0H)2反应的结果： 氢氧化镁（Mg(0H)2）松软而无胶凝能力 镁盐 二水硫酸钙（Ca SO42H20）又将引起硫酸盐的破坏作用 硫酸盐 氯化钙（CaC12）易溶解于水 均能使水泥石强度降低或破坏

39、。硫酸镁对水泥石起着和的双重腐蚀作用。 侵蚀3.3.酸类腐蚀酸类腐蚀（1）碳酸腐蚀）碳酸腐蚀在工业污水、地下水中常溶解有较多的二氧化碳二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙反应生成碳酸钙继续与含碳酸的水作用变成易溶于水的碳酸氢钙（Ca（HCO3）2），由于碳酸氢钙的溶解使Ca（0H）2浓度降低，导致水泥石中其它产物的分解，而使水泥石结构破坏。开始：Ca（0H）2十十C02十十H20CaC03十十2 H20然后：CaC03十十C02十十H20 Ca（HCO3）2可逆的，当碳酸超过平衡浓度（溶液中的pH7）时，则上式反应向右进行，形成碳酸腐蚀。 （2）一般酸的腐蚀（）一般酸的腐蚀（HCl、H2SO4）在工业

40、废水、地下水、沼泽水中常含无机酸和有机酸工业窑炉中的烟气常含有二氧化硫，遇水后生成亚硫酸。各种酸类与水泥石中的氢氧化钙作用生成化合物或者易溶于水，或者体积膨胀而导致水泥石破坏。对水泥石腐蚀作用最快的是无机酸中的盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸和有机酸中的醋酸、蚁酸和乳酸等。例如，盐酸和硫酸分别与水泥石中氢氧化钙作用，其反应式如下：2HCl十Ca(0H)2CaCl2十2H20 氯化钙易溶于水而导致化学腐蚀型破坏H2SO4十Ca(0H)2CaSO42H20 石膏对水泥石产生硫酸盐膨胀型破坏。4.4.强碱腐蚀强碱腐蚀 碱类溶液如浓度不大时一般是无害的，但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱作用后也会破坏。（1

41、）如氢氧化钠可与水泥熟料中未水化的铝酸盐作用，生成易溶的铝酸钠，其反应式为： 3CaO Al2O3十十6NaOH3Na2OAl2O3十十3Ca(0H)2（2）当水泥石被氢氧化钠溶液浸透后又在空气中干燥，与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钠 2NaOHCO2 Na2CO3H20 碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉淀，可使水泥石胀裂。 （二）防止水泥石腐蚀的措施1.根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种。2.提高水泥石的密实度 。3.表面加保护层 。七、 硅酸盐水泥和普通水泥的特性与应用 （一） 特性 1.凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高。 2.抗冻性好。 3.水化热大。 4.不耐腐蚀。 5.不耐高温。（二）

42、应用 1. 适用于重要结构的高强混凝土及预应力混凝土工程；2.适用于早期强度要求高的工程及冬季施工的工程；3.适用于严寒地区，遭受反复冻融的工程及干湿交替的部位；4.不宜用于受流动的软水和水压作用工程，也不宜用于受海水和矿物水作用的工程；5.不宜用于大体积混凝土；6.不宜用于高温的工程。 掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥一、混合材料一、混合材料（一）定义（一）定义：磨细水泥时掺入的人工的或天然的矿物材料称为混合材料。（二）种类：（二）种类：按性质不同分：活性混合材料（用量最大） 非活性混合材料1.活性混合材料： 加水拌和本身并不硬化，但与石灰、石膏或硅酸岩水泥一起，加水拌和后能发生

43、化学反应，生成有一定胶凝性的物质，且具有水硬性，这种混合材料 称为活性混合材料。其主要成分为SiO2、 Al2O3等。常用：粒化高炉矿渣：CaO、SiO2和Al2O3 火山灰混合材： SiO2和Al2O3 天然：火山灰、凝灰岩、浮 石等 人工：煤矸石渣、烧页岩、 烧粘土等 粉煤灰等： SiO2和Al2O3 2、非活性混合材料 不具活性或活性甚低的人工或天然的矿物质材料，经磨细，掺入水泥中不起化学作用，仅起调节水泥性质、降低水化热、降低标号、提高产量等作用的混合材料，称为非活性混合材料（又称填充性混合材料） 。主要有：磨细的石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣、炉渣等 不符合技术要求的活性混合材可作为

44、非活性材料。（三）应用（三）应用在硅酸岩水泥熟料中掺入适量的混合材料可制成六大品种的水泥 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥 复合水泥复合水泥 二、普通硅酸盐水泥二、普通硅酸盐水泥（代号（代号PO）（）（Ordinary portland cement）1、定义：、定义：凡由硅酸盐水泥熟料，再加入6%15%混合材料及适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸盐水泥。 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+6%15%混合材混合材+石膏石膏 普通水泥普通水泥 活性材料的最大掺量不超过15

45、% 非活性材料的最大掺量不超过10%磨细2、特性、特性 早强略低于硅酸盐水泥 耐冻、耐磨低于硅酸盐水泥 其它特性与硅酸盐水泥差不多 耐腐蚀略优于硅酸盐水泥三、矿渣硅酸盐水泥三、矿渣硅酸盐水泥(代号代号PS)（Portland blastfurnace-slag cement）1、定义：、定义：凡由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，简称矿渣水泥。 粒化高炉矿渣掺量 20%70%。2、特性、特性（1）密度：2.83.1g/cm3 堆积密度：10001200kg/m3,较 硅酸盐略小，且颜色较淡。（2）凝结时间：初凝不得早于45min ，实际为25h

46、; 终凝不得迟于10h，实际为59h。（3）早期强度低，后期强度增进率大。（4）硬化时对湿热敏感性强。（5）水化热低。（6）具有较好的化学稳定性，抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的能力较强。（7）耐热性较强。（8）干缩性较大，保水性差，泌水性较大。（9）抗冻性和耐磨性较差，且抗干湿交替循环等性能亦不如普通水泥。（10）与钢筋的粘结力较好，能防止钢筋锈蚀。硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥强度龄期3、应用、应用（1）适用于地下或水中工程，以及经常受较高水压的工程。对于要求耐淡水侵蚀和耐硫酸盐侵蚀的水工或海工建筑尤其适宜。（2）适用于大体积混凝土工程，但不适用于受冻融或干湿交替的建筑及耐磨工程。（3）最适用于蒸气

47、养护的预制构件。（4）适用于受热（200以下）的混凝土工程。四、火山灰硅酸盐水泥（代号四、火山灰硅酸盐水泥（代号PP）（）（Portland pozzolane cement）1、定义：、定义：凡由硅酸盐水泥熟料和灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥，简称火山灰水泥。 火山灰质混合掺量：20%50%。 2、特点：、特点：（1）密度为2.83.1g/cm3,堆积密度为9001000kg/m3。细度、凝结时间和体积安定性等技术要求同普通水泥。（2）抗冻性及耐磨性比矿渣水泥还要差。 （3）干缩现象还要显著。（4）泌水性较小，耐水性较高，抗渗性能高，抗硫酸盐性较好。 其

48、它特点同矿渣水泥。3、应用、应用（1）最适宜用在地下或水中工程，尤其是需要抗渗性、抗淡水及抗硫酸盐侵蚀的工程中。但是火山灰水泥的抗冻性较差，不宜用于受冻部位。（2）不宜用于干燥地区或高温车间。（3）适宜用蒸汽养护生产混凝土预制构件。（4）宜用于大体积砼工程。五、粉煤灰硅酸盐水泥（代号五、粉煤灰硅酸盐水泥（代号PF）（Portland fly-ash cement）1、定义：、定义：凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥，简称粉煤灰水泥。 粉煤灰掺量：20%40%。2、特点：、特点：（1）干缩性较小，抗裂性好。（2）配制的砼和易性较好。六、复合硅酸盐水泥

49、（六、复合硅酸盐水泥（Composite portland cement） 凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥）。 混合材料总掺量应15%，但不能超过50%。常用硅酸盐水泥的强度要求常用硅酸盐水泥的强度要求 水泥品种性能硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥复合水泥强度等级龄期抗压 抗折(MPa) （ MPa）抗压 抗折(MPa) （ MPa）抗压 抗折(MPa) （ MPa）抗压 抗折(MPa) （ MPa）32.53d 28d_ _11.0 2.532.5 5.510.032.511.032.532.5R3d 28d_ _16.0 3.532.5 5.515.032.516.032.542.53d 28d17.0 3.542.5 6.516.042.51