硅酸盐水泥的性能课件

第八章硅酸盐水泥的性能

本章主要内容

·凝结时间

·强度

·体积变化

·水化热

第八章硅酸盐水泥的性能

1硅酸盐水泥的性能包括:密度容积密度细度强度体积变化耐久性凝结时间水化热泌水性建筑性能物理性能硅酸盐水泥的性能包括:密度强度建筑性能物理性能2§8.1凝结时间◆凝结时间的定义

凝结过程水泥加水拌和成水泥浆体，逐渐失去流动性、可塑性，形成具有一定强度的硬化浆体的过程。初凝:水泥浆体失去流动性和部分可塑性,开始凝结.终凝:水泥浆体逐渐硬化,完全失去可塑性,并具有一定的机械强度,能抵抗一定的外来压力.§8.1凝结时间3加水开始失去可塑性完全失去可塑性凝结过程初凝终凝初凝终凝加水开始失去可塑性完全失去可塑性凝结过程初凝终凝初凝终凝4

凝结时间

水泥从拌水开始到失去流动性，即从可塑性状态发展到固体状态所需要的时间。·初凝时间：从加水拌和起，到水泥浆体开始失去可塑性所需时间。·终凝时间：从加水拌和起，到水泥浆体完全失去可塑性并开始产生强度所需时间。

凝结时间5◆凝结时间的测定

水泥加水制成标准稠度净浆→装模→养护→用符合GB3350.6规定的仪器进行测定。

测定前的准备工作0点试模试针净浆

调整凝结时间测定仪的试针，当接触玻璃板时，指针应对准标尺零点。

◆凝结时间的测定0点试模试针净浆调整凝结时间测定仪的64±

1mm初凝状态

初凝时间的测定

由开始加水至初凝状态时的时间为该水泥的初凝时间，用小时（h）或分（min）来表示。4±1mm初凝状态

初凝时间的测定70.5mm终凝状态

终凝时间的测定

由开始加水至终凝状态时的时间为该水泥的终凝时间，用小时（h）或分（min）来表示。0.5mm终凝状态

终凝时间的测定8◆凝结时间的重要意义

水泥浆体的凝结时间，对于建筑工程的施工具有十分重要的意义。

若初凝时间太短，往往来不及进行施工，水泥浆体就已变硬。

若终凝时间太长，未产生足够大的强度，则影响施工的速度。

因此，应有足够长的时间来保证混凝土的搅拌、输送、浇注、成型等操作的顺利完成；同时还应尽可能短的时间加快脱模及施工进度，以保证工程的进展。◆凝结时间的重要意义9◆凝结时间的标准规定（GB175—99规定）初凝时间终凝时间硅酸盐水泥≥45min≤6.5h

普通水泥≥45min≤10h

测定方法：凝结时间测定仪（维卡仪）◆凝结时间的标准规定（GB175—99规定）10一.凝结速度

水泥凝结时间的长短取决于其凝结速度的快慢，两者成反比关系。凡是影响水化速度的各种因素，基本上也同样影响水泥的凝结速度。但水化和凝结又有一定的差异。

一.凝结速度11◆影响凝结速度的因素

熟料矿物组成

水泥细度

水灰比

养护条件（温度）

外加剂等。凝结速度和水化速度？◆影响凝结速度的因素凝结速度和水化速度？12

矿物组成

（参考普硅78）·熟料矿物28天的水化速度大小顺序为：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S·水泥的凝结速度既与熟料矿物水化难易有关，又与各矿物的含量有关。·决定凝结速度的主要矿物为C3A和C3S，快凝是由C3A造成的，而正常凝结则是受C3S制约的。

矿物组成（参考普硅78）13

水泥细度

水泥粉磨越细，其比表面积就越大，晶体产生扭曲、错位等缺陷越多，水化速度越快，凝结越迅速；反之凝结越慢。

硅酸盐水泥国家标准规定：

·80μm方孔筛筛余不超过（≤）10%·比表面积不小于（≥）300m2/kg

水泥细度14

水灰比（W/C）

水灰比越大，水化越快，凝结反而变慢。

这是因为加水量过多，颗粒间距增大，水泥浆体结构不易紧密，网络结构难以形成的缘故。水灰比过大时，会使水泥石结构中孔隙太多，降低其强度，故水灰比不宜太大。

适宜的用水量应满足两方面的要求：

·水泥水化反应

·水泥浆体稠度

水灰比（W/C）15

养护条件

温度升高，水化加快，凝结时间缩短，反之则凝结时间会延长。夏季（高温）和冬季（低温）施工时，注意采取适当的措施，以保证正常的凝结时间。

·保温

·增湿

养护条件16

外加剂

·缓凝剂：延长凝结时间

·促凝剂：缩短凝结时间

影响水泥的凝结快慢因素是多方面的，最主要是C3A，因此在水泥生产中通常是掺入适量外加剂来控制水泥的凝结时间。石膏是常用的一种缓凝剂。有时，根据需要也掺入其他调凝外加剂。

外加剂17二、石膏的作用及其适宜掺量的确定1.石膏的作用：

调节凝结时间；（主要作用）提高早期强度；降低干缩变形；改善水泥的性能。二、石膏的作用及其适宜掺量的确定1.石膏的作用：182.石膏的缓凝机理水泥中掺加适宜石膏时，Ｃ3Ａ在石膏--石灰的饱和溶液中，生成溶解度极低的三硫型水化硫铝酸钙（AFt），又称钙矾石。棱柱状的小晶体生长在水泥颗粒表面，形成覆盖层或薄膜，阻滞了水分子及离子的扩散，降低了水化速度，延长了凝结时间，防止了快凝现象发生。石膏掺量过多或过少都会导致不正常凝结。石膏的适宜掺量？2.石膏的缓凝机理193.石膏掺量的确定确定石膏的最佳掺量要同时考虑:凝结时间；强度；（图9.4）安定性。图9.3石膏对水泥凝结时间的影响石膏最佳掺入量是指使水泥凝结正常、强度高、安定性良好的掺量。

图10-3水泥强度与SO3掺入量的关系3.石膏掺量的确定确定石膏的最佳掺量要同时考虑:图9.3石膏20确定最佳掺量的可靠方法具体做法：

用同一熟料掺加各种百分比的石膏（例如SO3总量1％～5％），分别磨到同一细度，进行凝结时间、不同龄期的强度等性能试验。然后根据所得的强度和SO3含量的关系曲线，结合各龄期情况综合考虑，选择在安定性合格、凝结时间正常时能达到最高强度的SO3掺加量，即为最佳石膏掺量。我国生产的普通水泥石膏掺量一般波动于SO3=1.5％～2.5％。确定最佳掺量的可靠方法21三、假凝现象1.假凝及其特征假凝：是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。水泥加水拌和后，在几分钟内即迅速凝结变硬，经剧烈搅拌后，又重新恢复塑性的现象。快凝：指熟料粉磨后与水混合瞬间凝结并放出热量的现象。三、假凝现象1.假凝及其特征222.产生原因快凝原因：·熟料煅烧时冷却速度慢、碱含量高；·C3A含量高或石膏掺量不足；假凝原因：·造成假凝的主要原因除熟料C3A含量高或石膏掺量较多外；·水泥在粉磨时受到高温，二水石膏脱水成半水石膏；·高碱水泥生成钾石膏；·水泥颗粒表面异性电荷的作用；

2.产生原因233.快凝、假凝比较快凝现象假凝现象定义水泥加水拌和后，很快出现不可逆的固化现象。（初凝时间太短）水泥加水拌和后，在几分钟内既迅速凝结变硬，经剧烈搅拌后，又重新恢复塑性的现象。现象很快凝结，不可逆，浆体已产生一定强度，重新搅拌也不能恢复塑性；放热量多，温度急剧上升。很快凝结，可逆，经剧烈搅拌后浆体可重新恢复塑性，并达到正常凝结；放热量很少；对强度无影响，但增加施工难度。原因C3A含量高，或石膏等缓凝剂掺量过少1、水泥粉磨时受高温，二水石膏脱水形成半水石膏2、碱含量较高措施1、控制C3A含量2、掺适量石膏1、降低水泥磨温度2、控制水泥中碱含量3、施工时延长搅拌时间3.快凝、假凝比较快凝现象假凝现象定义水泥加水拌和后，很快244.预防措施：

在生产中，为了防止假凝，采用措施：

·使用无水硫酸钙含量较高的石膏，以避免粉磨时石膏脱水；

·在水泥粉磨时采取一定的措施降温，也可避免石膏脱水；·将水泥存放一段时间；

·在建筑施工中，可以延长搅拌时间来消除假凝现象的产生；4.预防措施：25图10-4不正常凝结的典型特性曲线图10-4不正常凝结的典型特性曲线26四、调凝外加剂促凝剂按所起作用不同缓凝剂

◆促凝剂

指减少水泥浆由塑性变为固态所需时间，提高早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。四、调凝外加剂27

促凝剂主要有三类：氯盐类，如氯化钙、氯化钠等；硫酸盐类，如硫酸钠、硫代硫酸钠等；有机胺类，如三乙醇胺、三异丙醇胺等；但CaCl2会使钢筋锈蚀。常与阻锈剂亚硝酸钠复合使用。Na2S04与Ca(OH)2作用生成强碱NaOH，易于活性集料中发生碱集料反应。但三乙醇胺掺量过多反而会造成混凝土严重缓凝和强度下降。硅酸盐水泥的性能课件28适用范围促凝剂可以在常温、低温、负温（不低于－5℃）条件下加速混凝土的硬化过程，多用于冬季施工和抢修工程。注意事项：在实际生产中，使用调凝剂时应注意其掺量及其对水泥性能的影响等问题。在选择外加剂和其适宜的掺量时，应根据工程需要，现场的材料条件，参考有关资料，通过试验确定。硅酸盐水泥的性能课件29某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和后，水泥浆体在短时间内迅速凝结。后经剧烈搅拌，水泥浆体又恢复塑性，随后过三小时才凝结。请讨论形成这种现象的原因。

某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和后，水泥浆体在短时30◆缓凝剂

能延缓凝结时间，并对后期强度发展无不利影响的外加剂。

有机缓凝剂：木质素磺酸盐，羟基羟酸及其盐，多元醇及其衍生物，糖类及碳水化合物，胺盐和胺酸等。

无机缓凝剂：硼砂，氯化锌，碳酸锌，铁、铜、锌和镉的硫酸盐、磷酸盐和偏磷酸盐等。◆缓凝剂31适用范围主要适用于大体积的混凝土和炎热气候下施工，以及需长时间停放或长距离运输的混凝土。缓凝剂不宜用于日最低气温5℃以下施工的混凝土，也不宜单独用于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。适用范围32§8.2强度一、强度的形成(机理）1.强度机理·巨大的表面能（范德华力的作用）·晶体的连生（化学键的作用）·两种观点的结合（某前主要观点）§8.2强度332、表达方式：(单位：MPa）按所受压力不同分：按龄期不同分：抗压强度抗折强度早期强度：指28d以前的强度后期强度：指28d及以后的强度。如1d3d7d强度如：28d强度《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T17671-1999）2、表达方式：(单位：MPa）按所受压力不同分：按龄期不同分34二、影响水泥强度的因素1.熟料的矿物组成2.水泥的细度：3.施工条件：·水灰比：·骨料级配：·搅拌振捣的程度：·养护温度和湿度：·外加剂的使用：二、影响水泥强度的因素351.熟料的矿物组成：·

4种单矿物28d强度排序：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S·C3S早强高，C2S后期强度增幅大。·C3A早期强度增长很快，对早强有利，但后期强度增长不大。甚至倒缩，C3A存在最佳含量。·C4AF对早强及后强均有利。·碱含量使早期强度提高，28天及其以后强度有所降低。·石膏和少量氧化物的影响1.熟料的矿物组成：362.水泥细度·水泥越细，颗粒分布范围越窄越均匀，其水化速度越快，而且水化更为完全，水泥的强度尤其是早强越高，适当增大水泥细度，还能改善浆体泌水性、和易性和粘结力等。·但是水泥太细，标准稠度需水量越大，增大了硬化浆体结构的孔隙率，从而引起强度下降。2.水泥细度373.施工条件

在施工过程中，水灰比，骨料级配，搅拌振捣的程度，养护温度及是否采用外加剂等对强度有很大影响。·水灰比：·骨料级配：·搅拌振捣的程度：·养护温度：·外加剂的使用：3.施工条件38图10-7养护温度对水泥浆体强度增长的影响图10-7养护温度对水泥浆体强度增长的影响39养护对水泥强度发展的影响养护对水泥强度发展的影响40§8.3体积变化一.体积安定性·安定性不良：水泥在凝结硬化过程中产生剧烈而不均匀的体积变化（体积膨胀),称为安定性不良．·引起安定性不良的原因：熟料中游离氧化钙、氧化镁含量过高以及水泥中石膏掺加量过多。

§8.3体积变化41f-CaO的危害与细度有关：细度越细，f-CaO水化快，影响相应变小。

测试法：

雷氏夹法：水中养护24小时，煮沸1h蒸煮试饼法；（热饼试验￠70～80mm，中心厚10mm边缘渐薄）煮沸4h，不弯曲、开裂、溃散。方鎂石

压蒸法（试体25×25×250mm）：216℃,20atm压蒸3h，膨胀率﹤0.5﹪f-CaO的危害与细度有关：42石膏：调凝剂若掺加量过多，在凝结硬化后期继续形成钙矾石，产生膨胀。标准中规定：水泥中SO3﹤3.5﹪

测试法：

·冷饼试验：试饼置于潮湿环境或浸入水中经28天或更长时间观察有无明显变形作为参考。

·化学分析：测出一定时间后未结合的SO3剩余量--判断安定性是否良好的可靠依据石膏：调凝剂43二、体积变化的三种情况1.化学减缩·定义：水泥在水化硬化过程中，无水的熟料矿物转变为水化产物，固相体积大大增加，而水泥浆体的总体积却在不断缩小，由于这种体积减缩是化学反应所致,故称化学减缩。例如·减缩量：水泥熟料各单矿物的减缩作用大小顺序：

C3A＞C4AF＞C3S＞C2S表9.4水泥的化学减缩量的大小，常与C3A含量成线性关系，一般100g水泥水化的减缩量为7－9cm3。若每m3混凝土用水泥300kg，则减缩量将达到（21－27）×103cm3。

二、体积变化的三种情况44以C3S的水化反应为例：2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2密度(g/cm)3.141.002.442.23摩尔质量(g/mol)228.2318.02342.4874.10摩尔体积(cm３／mol)72.7118.02140.4033.23体系中所占体积（cm３）145.42108.12140.4099.69253.54240.09＞返回以C3S的水化反应为例：253.54240.09＞返回452.湿胀干缩·现象：硬化水泥浆体的体积随其含水量而变化。浆体结构含水量增加时，其中凝胶粒子由于分子吸附作用而分开，导致体积膨胀，如果含水量减少，则会使体积收缩。湿胀和干缩大部分是可逆的。干燥与失水有关，但二者没有线性关系。·湿胀干缩机理P219·影响因素：

熟料的矿物组成：C3S和C2S

对胀缩的影响相同，比C4AF略大，但比C3A小得多。C3A含量增加，硬化浆体的干缩值提高。

石膏掺量：

水灰比：一般早期干缩发展较快，但水灰比对其影响不大，28d后，干缩随水灰比减小而明显降低。2.湿胀干缩46图10－8湿胀干缩示意图图10－8湿胀干缩示意图47图9-24水泥浆体干缩率随时间的变化1－C3A含量4%；2－C3A含量6%；3－C3A含量8%图9-24水泥浆体干缩率随时间的变化48图9－25水灰比对水泥浆体干缩的影响图9－25水灰比对水泥浆体干缩的影响493.碳化收缩

·定义：在一定的相对湿度下，硬化水泥浆体中的水化产物如Ca(OH)2、C-S-H等会与空气中的CO2作用，生成CaCO3和H2O，造成硬化浆体的体积减少，出现不可逆的收缩现象，称为碳化收缩。·反应式：Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O3CaO·2SiO2·3H2O+CO2=CaCO3+2(CaO·SiO2·H2O)+H2O3.碳化收缩50碳化收缩机理：碳化收缩机理：51·反应速度：一般在大气中，碳化速度很慢，且只在表面进行，大约在一年后才会在硬化水泥浆体表面产生微裂缝，只影响外观质量，不影响强度。体积变化，均匀性·反应速度：体积变化，均匀性52§8.4水化热1、定义：水泥水化时会放出热量。水化过程中所放出的热量，称为水泥的水化热。2、危害：一般工程水化热对冬季施工有利。在大体积混凝土工程中，由于混凝土的热传导率低，水化放出的热量聚集在混凝土内部不易散失，使其内部温度升高，导致混凝土结构内外温差较大而产生应力，致使混凝土结构不均匀膨胀而产生裂缝，给工程带来严重的危害。有利有害？§8.4水化热有利有害？533、影响因素：·熟料矿物组成：熟料中各单矿物的水化热大小顺序为：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S·熟料矿物固溶状态：同一熟料矿物呈玻璃态时水化热小，呈晶体态时水化热大。·熟料煅烧与冷却制度：冷却速度越快，玻璃体含量越高，水化热越小。·水泥细度：细度主要影响水化时的放热速度，水泥越细，放热速度越快。·水灰比：·养护温度：·水泥储存时间3、影响因素：54图9-30C3A含量对水泥水化热的影响（C3S%基本相同）图9-29C3S含量对水泥水化热的影响（C3A%基本相同）图9-30C3A含量对水泥水化热的影响（C3S%基本相同）55以下是A、B两种硅酸盐水泥熟料矿物组成百分比含量，请分析A、B两种硅酸盐水泥的早期强度及水化热的差别。矿物组成C3S/％C2S/％C3A/％C4AF/％A水泥6015169B水泥47281015以下是A、B两种硅酸盐水泥熟料矿物组成百分比含量，请分析A56§8.5粉磨细度一.水泥细度表示法：筛余、比表面积、颗粒平均粒径、颗粒级配

国家标准规定：以筛余百分数表示，0.08㎜方孔筛筛余≤12﹪§8.5粉磨细度57二、与细度有关的内容·水泥粉磨越细，水化反应越快；·强度随水泥比表面积的增加而提高；·水泥越细，标准稠度需水量越大；·干缩率随细度的提高而增加；·细度增大时，石膏掺加量相应增加；·相同比表面积的水泥，可能具有不同的颗粒级配。同一比表面积的水泥，“窄级配”时，水泥强度会有一定提高；·提高水泥粉磨越细，磨机台时产量下降，电耗增加。二、与细度有关的内容58第八章硅酸盐水泥的性能

本章主要内容

·凝结时间

·强度

·体积变化

·水化热

第八章硅酸盐水泥的性能

59硅酸盐水泥的性能包括:密度容积密度细度强度体积变化耐久性凝结时间水化热泌水性建筑性能物理性能硅酸盐水泥的性能包括:密度强度建筑性能物理性能60§8.1凝结时间◆凝结时间的定义

凝结过程水泥加水拌和成水泥浆体，逐渐失去流动性、可塑性，形成具有一定强度的硬化浆体的过程。初凝:水泥浆体失去流动性和部分可塑性,开始凝结.终凝:水泥浆体逐渐硬化,完全失去可塑性,并具有一定的机械强度,能抵抗一定的外来压力.§8.1凝结时间61加水开始失去可塑性完全失去可塑性凝结过程初凝终凝初凝终凝加水开始失去可塑性完全失去可塑性凝结过程初凝终凝初凝终凝62

凝结时间

水泥从拌水开始到失去流动性，即从可塑性状态发展到固体状态所需要的时间。·初凝时间：从加水拌和起，到水泥浆体开始失去可塑性所需时间。·终凝时间：从加水拌和起，到水泥浆体完全失去可塑性并开始产生强度所需时间。

凝结时间63◆凝结时间的测定

水泥加水制成标准稠度净浆→装模→养护→用符合GB3350.6规定的仪器进行测定。

测定前的准备工作0点试模试针净浆

调整凝结时间测定仪的试针，当接触玻璃板时，指针应对准标尺零点。

◆凝结时间的测定0点试模试针净浆调整凝结时间测定仪的644±

1mm初凝状态

初凝时间的测定

由开始加水至初凝状态时的时间为该水泥的初凝时间，用小时（h）或分（min）来表示。4±1mm初凝状态

初凝时间的测定650.5mm终凝状态

终凝时间的测定

由开始加水至终凝状态时的时间为该水泥的终凝时间，用小时（h）或分（min）来表示。0.5mm终凝状态

终凝时间的测定66◆凝结时间的重要意义

水泥浆体的凝结时间，对于建筑工程的施工具有十分重要的意义。

若初凝时间太短，往往来不及进行施工，水泥浆体就已变硬。

若终凝时间太长，未产生足够大的强度，则影响施工的速度。

因此，应有足够长的时间来保证混凝土的搅拌、输送、浇注、成型等操作的顺利完成；同时还应尽可能短的时间加快脱模及施工进度，以保证工程的进展。◆凝结时间的重要意义67◆凝结时间的标准规定（GB175—99规定）初凝时间终凝时间硅酸盐水泥≥45min≤6.5h

普通水泥≥45min≤10h

测定方法：凝结时间测定仪（维卡仪）◆凝结时间的标准规定（GB175—99规定）68一.凝结速度

水泥凝结时间的长短取决于其凝结速度的快慢，两者成反比关系。凡是影响水化速度的各种因素，基本上也同样影响水泥的凝结速度。但水化和凝结又有一定的差异。

一.凝结速度69◆影响凝结速度的因素

熟料矿物组成

水泥细度

水灰比

养护条件（温度）

外加剂等。凝结速度和水化速度？◆影响凝结速度的因素凝结速度和水化速度？70

矿物组成

（参考普硅78）·熟料矿物28天的水化速度大小顺序为：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S·水泥的凝结速度既与熟料矿物水化难易有关，又与各矿物的含量有关。·决定凝结速度的主要矿物为C3A和C3S，快凝是由C3A造成的，而正常凝结则是受C3S制约的。

矿物组成（参考普硅78）71

水泥细度

水泥粉磨越细，其比表面积就越大，晶体产生扭曲、错位等缺陷越多，水化速度越快，凝结越迅速；反之凝结越慢。

硅酸盐水泥国家标准规定：

·80μm方孔筛筛余不超过（≤）10%·比表面积不小于（≥）300m2/kg

水泥细度72

水灰比（W/C）

水灰比越大，水化越快，凝结反而变慢。

这是因为加水量过多，颗粒间距增大，水泥浆体结构不易紧密，网络结构难以形成的缘故。水灰比过大时，会使水泥石结构中孔隙太多，降低其强度，故水灰比不宜太大。

适宜的用水量应满足两方面的要求：

·水泥水化反应

·水泥浆体稠度

水灰比（W/C）73

养护条件

温度升高，水化加快，凝结时间缩短，反之则凝结时间会延长。夏季（高温）和冬季（低温）施工时，注意采取适当的措施，以保证正常的凝结时间。

·保温

·增湿

养护条件74

外加剂

·缓凝剂：延长凝结时间

·促凝剂：缩短凝结时间

影响水泥的凝结快慢因素是多方面的，最主要是C3A，因此在水泥生产中通常是掺入适量外加剂来控制水泥的凝结时间。石膏是常用的一种缓凝剂。有时，根据需要也掺入其他调凝外加剂。

外加剂75二、石膏的作用及其适宜掺量的确定1.石膏的作用：

调节凝结时间；（主要作用）提高早期强度；降低干缩变形；改善水泥的性能。二、石膏的作用及其适宜掺量的确定1.石膏的作用：762.石膏的缓凝机理水泥中掺加适宜石膏时，Ｃ3Ａ在石膏--石灰的饱和溶液中，生成溶解度极低的三硫型水化硫铝酸钙（AFt），又称钙矾石。棱柱状的小晶体生长在水泥颗粒表面，形成覆盖层或薄膜，阻滞了水分子及离子的扩散，降低了水化速度，延长了凝结时间，防止了快凝现象发生。石膏掺量过多或过少都会导致不正常凝结。石膏的适宜掺量？2.石膏的缓凝机理773.石膏掺量的确定确定石膏的最佳掺量要同时考虑:凝结时间；强度；（图9.4）安定性。图9.3石膏对水泥凝结时间的影响石膏最佳掺入量是指使水泥凝结正常、强度高、安定性良好的掺量。

图10-3水泥强度与SO3掺入量的关系3.石膏掺量的确定确定石膏的最佳掺量要同时考虑:图9.3石膏78确定最佳掺量的可靠方法具体做法：

用同一熟料掺加各种百分比的石膏（例如SO3总量1％～5％），分别磨到同一细度，进行凝结时间、不同龄期的强度等性能试验。然后根据所得的强度和SO3含量的关系曲线，结合各龄期情况综合考虑，选择在安定性合格、凝结时间正常时能达到最高强度的SO3掺加量，即为最佳石膏掺量。我国生产的普通水泥石膏掺量一般波动于SO3=1.5％～2.5％。确定最佳掺量的可靠方法79三、假凝现象1.假凝及其特征假凝：是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。水泥加水拌和后，在几分钟内即迅速凝结变硬，经剧烈搅拌后，又重新恢复塑性的现象。快凝：指熟料粉磨后与水混合瞬间凝结并放出热量的现象。三、假凝现象1.假凝及其特征802.产生原因快凝原因：·熟料煅烧时冷却速度慢、碱含量高；·C3A含量高或石膏掺量不足；假凝原因：·造成假凝的主要原因除熟料C3A含量高或石膏掺量较多外；·水泥在粉磨时受到高温，二水石膏脱水成半水石膏；·高碱水泥生成钾石膏；·水泥颗粒表面异性电荷的作用；

2.产生原因813.快凝、假凝比较快凝现象假凝现象定义水泥加水拌和后，很快出现不可逆的固化现象。（初凝时间太短）水泥加水拌和后，在几分钟内既迅速凝结变硬，经剧烈搅拌后，又重新恢复塑性的现象。现象很快凝结，不可逆，浆体已产生一定强度，重新搅拌也不能恢复塑性；放热量多，温度急剧上升。很快凝结，可逆，经剧烈搅拌后浆体可重新恢复塑性，并达到正常凝结；放热量很少；对强度无影响，但增加施工难度。原因C3A含量高，或石膏等缓凝剂掺量过少1、水泥粉磨时受高温，二水石膏脱水形成半水石膏2、碱含量较高措施1、控制C3A含量2、掺适量石膏1、降低水泥磨温度2、控制水泥中碱含量3、施工时延长搅拌时间3.快凝、假凝比较快凝现象假凝现象定义水泥加水拌和后，很快824.预防措施：

在生产中，为了防止假凝，采用措施：

·使用无水硫酸钙含量较高的石膏，以避免粉磨时石膏脱水；

·在水泥粉磨时采取一定的措施降温，也可避免石膏脱水；·将水泥存放一段时间；

·在建筑施工中，可以延长搅拌时间来消除假凝现象的产生；4.预防措施：83图10-4不正常凝结的典型特性曲线图10-4不正常凝结的典型特性曲线84四、调凝外加剂促凝剂按所起作用不同缓凝剂

◆促凝剂

指减少水泥浆由塑性变为固态所需时间，提高早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。四、调凝外加剂85

促凝剂主要有三类：氯盐类，如氯化钙、氯化钠等；硫酸盐类，如硫酸钠、硫代硫酸钠等；有机胺类，如三乙醇胺、三异丙醇胺等；但CaCl2会使钢筋锈蚀。常与阻锈剂亚硝酸钠复合使用。Na2S04与Ca(OH)2作用生成强碱NaOH，易于活性集料中发生碱集料反应。但三乙醇胺掺量过多反而会造成混凝土严重缓凝和强度下降。硅酸盐水泥的性能课件86适用范围促凝剂可以在常温、低温、负温（不低于－5℃）条件下加速混凝土的硬化过程，多用于冬季施工和抢修工程。注意事项：在实际生产中，使用调凝剂时应注意其掺量及其对水泥性能的影响等问题。在选择外加剂和其适宜的掺量时，应根据工程需要，现场的材料条件，参考有关资料，通过试验确定。硅酸盐水泥的性能课件87某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和后，水泥浆体在短时间内迅速凝结。后经剧烈搅拌，水泥浆体又恢复塑性，随后过三小时才凝结。请讨论形成这种现象的原因。

某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和后，水泥浆体在短时88◆缓凝剂

能延缓凝结时间，并对后期强度发展无不利影响的外加剂。

有机缓凝剂：木质素磺酸盐，羟基羟酸及其盐，多元醇及其衍生物，糖类及碳水化合物，胺盐和胺酸等。

无机缓凝剂：硼砂，氯化锌，碳酸锌，铁、铜、锌和镉的硫酸盐、磷酸盐和偏磷酸盐等。◆缓凝剂89适用范围主要适用于大体积的混凝土和炎热气候下施工，以及需长时间停放或长距离运输的混凝土。缓凝剂不宜用于日最低气温5℃以下施工的混凝土，也不宜单独用于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。适用范围90§8.2强度一、强度的形成(机理）1.强度机理·巨大的表面能（范德华力的作用）·晶体的连生（化学键的作用）·两种观点的结合（某前主要观点）§8.2强度912、表达方式：(单位：MPa）按所受压力不同分：按龄期不同分：抗压强度抗折强度早期强度：指28d以前的强度后期强度：指28d及以后的强度。如1d3d7d强度如：28d强度《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T17671-1999）2、表达方式：(单位：MPa）按所受压力不同分：按龄期不同分92二、影响水泥强度的因素1.熟料的矿物组成2.水泥的细度：3.施工条件：·水灰比：·骨料级配：·搅拌振捣的程度：·养护温度和湿度：·外加剂的使用：二、影响水泥强度的因素931.熟料的矿物组成：·

4种单矿物28d强度排序：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S·C3S早强高，C2S后期强度增幅大。·C3A早期强度增长很快，对早强有利，但后期强度增长不大。甚至倒缩，C3A存在最佳含量。·C4AF对早强及后强均有利。·碱含量使早期强度提高，28天及其以后强度有所降低。·石膏和少量氧化物的影响1.熟料的矿物组成：942.水泥细度·水泥越细，颗粒分布范围越窄越均匀，其水化速度越快，而且水化更为完全，水泥的强度尤其是早强越高，适当增大水泥细度，还能改善浆体泌水性、和易性和粘结力等。·但是水泥太细，标准稠度需水量越大，增大了硬化浆体结构的孔隙率，从而引起强度下降。2.水泥细度953.施工条件

在施工过程中，水灰比，骨料级配，搅拌振捣的程度，养护温度及是否采用外加剂等对强度有很大影响。·水灰比：·骨料级配：·搅拌振捣的程度：·养护温度：·外加剂的使用：3.施工条件96图10-7养护温度对水泥浆体强度增长的影响图10-7养护温度对水泥浆体强度增长的影响97养护对水泥强度发展的影响养护对水泥强度发展的影响98§8.3体积变化一.体积安定性·安定性不良：水泥在凝结硬化过程中产生剧烈而不均匀的体积变化（体积膨胀),称为安定性不良．·引起安定性不良的原因：熟料中游离氧化钙、氧化镁含量过高以及水泥中石膏掺加量过多。

§8.3体积变化99f-CaO的危害与细度有关：细度越细，f-CaO水化快，影响相应变小。

测试法：

雷氏夹法：水中养护24小时，煮沸1h蒸煮试饼法；（热饼试验￠70～80mm，中心厚10mm边缘渐薄）煮沸4h，不弯曲、开裂、溃散。方鎂石

压蒸法（试体25×25×250mm）：216℃,20atm压蒸3h，膨胀率﹤0.5﹪f-CaO的危害与细度有关：100石膏：调凝剂若掺加量过多，在凝结硬化后期继续形成钙矾石，产生膨胀。标准中规定：水泥中SO3﹤3.5﹪

测试法：

·冷饼试验：试饼置于潮湿环境或浸入水中经28天或更长时间观察有无明显变形作为参考。

·化学分析：测出一定时间后未结合的SO3剩余量--判断安定性是否良好的可靠依据石膏：调凝剂101二、体积变化的三种情况1.化学减缩·定义：水泥在水化硬化过程中，无水的熟料矿物转变为水化产物，固相体积大大增加，而水泥浆体的总体积却在不断缩小，由于这种体积减缩是化学反应所致,故称化学减缩。例如·减缩量：水泥熟料各单矿物的减缩作用大小顺序：

C3A＞C4AF＞C3S＞C2S表9.4水泥的化学减缩量的大小，常与C3A含量成线性关系，一般100g水泥水化的减缩量为7－9cm3。若每m3混凝土用水泥300kg，则减缩量将达到（21－27）×103cm3。

二、体积变化的三种情况102以C3S的水化反应为例：2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2密度(g/cm)3.141.002.442.23摩尔质量(g/mol)228.2318.02342.4874.10摩尔体积(cm３／mol)72.7118.02140.4033.23体系中所占体积（cm３）145.42108.12140.4099.69253.54240.09＞返回以C3S的水化反应为例：253.54240.09＞返回1032.湿胀干缩·现象：硬化水泥浆体的体积随其含水量而变化。浆体结构含水量增加时，其中凝胶粒子由于分子吸附作用而分开，导致体积膨胀，如果含水量减少，则会使体积收