建 筑 材 料水泥课件

砂浆、混凝土钢筋混凝土（1850年）（1900年）预应力混凝土（1929年）外加剂混凝土（1935年）高强混凝土（20世纪70年代）波特兰水泥(1824年)高性能混凝土（20世纪90年代）聚合物水泥混凝土（20世纪50年代）水泥基材料的发展历程：3.4通用硅酸盐水泥的组成与技术要求品种技术性质生产组成通用硅酸盐水泥硅质(粘土)钙质(石灰石)1450℃调节原料石膏石膏水泥生料熟料混合材两磨一烧——生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程粉磨煅烧粉磨3.4.1通用硅酸盐水泥的品种与生产硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥

不掺混合材+少量混合材（≤水泥量5%）

硅酸盐水泥熟料+适量石膏+多量混合材

P·Ⅰ

P·Ⅱ

+少量混合材（水泥量6%～15%）

P·O

粒化高炉矿渣

P·P

P·F

P·S

火山灰

粉煤灰3.4.1通用硅酸盐水泥的品种与生产多种混合材

P·C复合硅酸盐水泥3.4.2.通用硅酸盐水泥的组成材料通用硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料石膏混合材料3.4.2.1硅酸盐水泥熟料的矿物组成3.4.2.1硅酸盐水泥熟料的矿物组成3.4.2.3混合材料水泥混合材料活性混合材料非活性混合材料

具有火山灰性或潜在水硬性的混合料粉煤灰火山灰粒化高炉矿渣3.4.3通用硅酸盐水泥的技术要求细度凝结时间强度安定性碱含量化学指标3.4.3.1化学指标不溶物烧失量三氧化硫氧化镁影响水泥的粘结质量检验水泥质量的一项指标水化慢体积膨胀影响安定性

3.4.3.2碱含量（选择性指标）按（Na2O+0.658K2O）值计限制发生碱-集料反应碱含量不大于0.6%或由供需双方商议决定3.4.3.3凝结时间初凝终凝时间不能过短时间不能过长凝结时间3.4.3.3凝结时间GB规定：通用硅酸盐水泥初凝时间不得早于45分钟硅酸盐水泥终凝时间不得迟于6.5h其他通用硅酸盐水泥终凝时间不得迟于10h初凝时间不符合规定者为废品，

终凝时间不符合规定者为不合格品。3.4.3.4安定性检验方法雷氏夹法试饼法水泥安定性检验：试饼法养护24h后，沸煮3h后水泥安定性检验：雷氏夹法初值A养护24h后终值C沸煮3h后安定性评定：C－A≤5.0mm合格C－A＞5.0mm不合格3.4.3.5强度强度抗压抗折强度等级3.4.3.5强度强度抗压抗折强度等级强度测值低于强度等级不合格品低于最低强度等级废品3.4.3.6细度（选择性指标）掺混合材料硅酸盐水泥：80µm方孔筛筛余量不大于10%硅酸盐和普通硅酸盐水泥：1Kg水泥所具有的总比表面积不小于300m2/Kg细度不符合规定者为不合格品负压筛法细度↑→水化快、充分→强度↑→水化热↑易受潮，硬化收缩大，成本高水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。3.4.3通用硅酸盐水泥的技术要求

天河区一商品楼工程因工期紧迫，且水泥供应也较紧张，于11月1日水泥刚到工地，马上配制混凝土使用，11月3日天河区建筑工程质检站抽检该批水泥，结论为该批水泥不合格，11月4日，水泥厂接通知后到现场取样，回厂后检验安定性合格。11月9日，水泥厂、施工单位、工程监理三方共同取样，送广东省水泥质量监督监测站检测仲裁，结论合格，据悉雷氏夹检验指针尖端增大距离为4.5mm，所浇注的混凝土虽未见膨胀性裂缝，但认为仍有不安定因素，需拆除重建。请分析安定性检测结果不同的原因，此事故的主要责任者是谁，建筑工程单位可否向水泥厂家索赔。

案例分析3.5通用硅酸盐水泥的水化硬化与性能硅酸盐水泥的水化掺混合材料的通用硅酸盐水泥的水化水泥石的腐蚀与防止a.硅酸钙C3S与C2S的水化2C3S+6HC3S2H3+3CH+120cal/g2C2S+4HC3S2H3+CH+62cal/g特征：形成相同的水化物—组成不确定的C-S-H凝胶C3S反应速度比C2S快，其放热量比C2S大。3.5.1硅酸盐水泥的水化硬化1.水化板状晶体硅酸钙的水化产物——C-S-H与Ca(OH)b.铝酸三钙C3A的水化纯C3A与水反应迅速，生产水化铝酸钙：C3A+18H2O[C2AH8+C4AH13]C3AH6(不稳定的中间产物)(稳定产物)这一反应导致水泥浆闪凝，必须避免！避免闪凝的有效途径——加入石膏CaSO42H2O

这就是硅酸盐水泥生产中，必须加入石膏与水泥熟料一起粉磨的根本原因！这一发明是硅酸盐水泥发展史上的一个里程碑。3.5.1硅酸盐水泥的水化硬化铝酸三钙C3A在石膏存在下的水化反应C3A+3CŜ·H2+26H

C3A·3CŜ3·H32

C3A+C3A·3CŜ3·H32+4HC3A·CŜ3·H12

3.5.1硅酸盐水泥的水化硬化难溶、针状晶体、体积增大1.5倍钙矾石AFt或AFm水泥杆菌

石膏掺量要适量！过少，起不到缓凝的作用引起闪凝过多，后期生成大量钙矾石，引起混凝土膨胀开裂

石膏种类要正确！应掺二水硫酸钙若掺半水硫酸钙，引起假凝现象3.5.1硅酸盐水泥的水化硬化3.5.1硅酸盐水泥的水化硬化c.铁铝酸四钙C4AF的水化铁铝酸四钙C4AF与水发生类似于C3A的水化反应，也形成类似的产物钙钒石和单硫型水化物：

C4AF+7HC3AFH6＋CFH

C4AF

+3CŜ·H2+26HC3(A,F)·3CŜ3·H32C4AF

+CŜ·H2+20HC3(A,F)·CŜ3·H16C4AF水化物的组成是可变，是铝酸盐与铁酸盐的固溶体，并由铁相凝胶产生。C4AF的水化反应对整个水泥的行为影响较小。3.5.1硅酸盐水泥的水化硬化硅酸盐水泥熟料矿物的反应特性矿物组成

硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙

铁铝酸四钙

C3SC2SC3AC4AF含量/%

37～60

最多15～37次之

7～15少

10～18少

水化速度

较快慢快中水化热

中低高中强度

高早期低后期高低中（抗折强度）耐化学侵蚀

中良差优干缩性

中小大小3.5.1硅酸盐水泥的水化硬化

现象：某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产42.5Ⅱ型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：C3SC2SC3AC4AF61%14%14%11%[工程实例分析]温度、湿度、养护时间3.5.1硅酸盐水泥的水化硬化2、凝结硬化影响因素：⑴水泥石组成⑵水化产物组成(充分水化时)

⑶孔隙组成

孔隙率决定因素：＝水化产物＋未水化熟料颗粒＋孔隙＝C-S-H＋Ca(OH)2＋水化(硫)铝酸钙70%20%7％＝凝胶孔＋毛细孔＋气孔水灰比、水化程度3.5.1硅酸盐水泥的水化硬化3、水泥石⑴水化过程（二次水化）⑵水化特点①熟料矿物水化，生成的CH作为激发剂①水化速度慢②水化热低③温度敏感性大④Ca（OH）2量少激发剂活性混合材水水化硅(铝)酸钙水化硫铝酸钙②3.5.2掺混合材水泥的水化1、软水的侵蚀（溶出性侵蚀）2、盐类腐蚀3、酸类腐蚀4、强碱的腐蚀3.5.3水泥石的腐蚀与防止软水腐蚀机理:Ca(OH)2

=

Ca2++2OH-

溶解到一定程度后,扩散到水中

CxSHn→SiO2.nH2O+Ca(OH)2

CxAHn→AL(OH)3+Ca(OH)2说明:静水中,达饱和后逐渐停止流水中,CH冲走,侵蚀不断深入含重碳酸盐的重水中:Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→CaCO3

↓(堵塞孔隙,阻止侵蚀)+2H2O

五大常用水泥中,哪些抗软水腐蚀性能力较强?3.5.3水泥石的腐蚀与防止盐类的腐蚀a.硫酸盐的腐蚀SO42-+Ca(OH)2+2H2O→2OH-+CaSO4·2H2O3(CaSO4·2H2O)+3CaO·A12O3·6H2O+19H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O(AFt)3CaO·Al2O3·CaSO4·31H2O(AFm)

钙矾石(针状晶体,体积膨胀)

b.镁盐的腐蚀

MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→Mg(OH)2(絮凝状,无胶结力)+CaSO4·2H2O3.5.3水泥石的腐蚀与防止酸类的腐蚀(1)碳酸的腐蚀Ca(OH)2

+CO2+H2O→CaCO3

+2H2O当CO2超过平衡浓度时:CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2→溶失(2)一般酸的腐蚀

2HR+Ca(OH)2→CaR2+H2OHCl:Cl-→CaCl2

→溶失H2C2O4:C2O42-→CaC2O4

→难溶,堵塞毛细管,延缓腐蚀H2SO4:SO42-→CaSO4

→AFt→水泥石膨胀破坏

HNO3:NH3→HNO2→HNO3

NO3-→Ca(NO3)2→Ca(NO3)2.4H2O

结晶过程体积膨胀,混凝土结构破坏3.5.3水泥石的腐蚀与防止强碱的腐蚀2CaO·SiO2·

n

H2O

+2NaOH=Na2O·SiO2+2Ca(OH)2+(n-1)H2O3CaO·A12O3·

6

H2O

+2NaOH=Na2O·Al2O3+3Ca(OH)2+4H2O(易溶于水)2NaOH+2CO2+H2O→2Na2CO3+H2O(结晶膨胀)

3.5.3水泥石的腐蚀与防止案例分析:

湖南省某水库自动翻板闸门,闸门为钢筋混凝土板,共6张.使用几年后,有两张闸门出现了许多孔洞,其他几张相对较好,经调查,所有闸门板的施工方式相同,但使用材料不同,出现孔洞较多的两张闸门为硅酸盐水泥,其余为矿渣水泥.

分析:1.水库中水质为典型软水,判断为软水腐蚀2.硅酸盐水泥C3S,C2S含量高,C3S,C2S→Ca(OH)2→软水腐蚀严重.

结论:经常与流动水接触及有水压作用的工程不宜选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥.

某烤漆车间建于1984年,主体结构为2层铰接钢筋混凝土框架结构采用独立杯口柱基础,其中靠边一跨为酸洗车间,内有一条酸洗生产线,钢酸洗槽溢出的酸液通过积水槽集中于6号轴线处的下水管统一排出,2000年检查发现酸洗车间发生明显不均匀沉降,尤其Z5,Z6,Z7下陷严重,最大达50mm,部分围护墙出现明显外倾现象,并有明显裂缝,部分桩在地面标高处,混凝土腐蚀严重,有的钢筋外露,Z6下的基础厚度已减少20%.

分析:

1.鉴于车间性质,损坏现象及沉降位置,初步怀疑原因为酸液的腐蚀.2.通过开挖Z6,Z7柱基,发现Z6下受腐蚀的混凝土已成黑泥状,挖至基础底面,有大量酸液渗出,Z7下基础受到腐蚀,但无酸液渗出.检测两柱基下的土样,结果为:Z6下土样pH<1,Z7下土样pH=2,可知Z6下酸液渗漏严重.3.进一步检查发现该处排酸陶瓷管在穿墙时未设保护装置,墙体变形后,陶瓷管承受荷载过大,陶瓷管压裂致使酸液泄漏.案例分析:腐蚀的防止

软水腐蚀:Ca(OH)2=Ca2++2OH-硫酸盐的腐蚀:

SO42-+Ca(OH)2+2H2O→2OH-+CaSO4·2H2O3(CaSO4·2H2O)+3CaO·A12O3·6H2O+19H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O镁盐的腐蚀:MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→Mg(OH)2+CaSO4·2H2O酸类的腐蚀:Ca(OH)2+CO2+H2O→CaCO3

+2H2O2HR+Ca(OH)2→CaR2+H2O合理选择水泥品种

矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥抗蚀性优于硅酸盐泥和普通硅酸盐水泥(2)

提高水泥石的密实度(3)

加做覆盖层(4)浸渍混凝土(特殊要求)树脂单体→混凝土孔隙→单体聚合→填满混凝土孔隙作业:

某钢筋混凝土四孔桥,使用若干年后,发现中间桥墩比两边桥墩低的现象,严重影响了桥梁的使用,经调查分析,造成这一事故的原因不是中间地基下陷,也不是设计和施工误差引起,由于本桥梁所有桥墩均采用套管沉孔灌注混凝土,套管接触不严,造成混凝土与泥浆混合,上部混凝土施工时又未清除,使水泥混凝土内孔隙多,含泥量高.试分析引起该现象的原因并说明防治措施.a．凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高b．水化热大c．耐腐蚀性差d．抗冻性好，干缩小e．耐热性差f．抗碳化性能好（抗中性化）适宜_快硬、高强、抗渗、耐磨混凝土、冬季施工不宜_大体积混凝土

不宜_海工混凝土

适宜_严寒地区

不宜_高温环境

适宜_CO2浓度高的工业区3.5.4通用硅酸盐水泥的特性与应用硅酸盐水泥的特性与应用共性：b.水化热较低——适用于大体积混凝土c.抗软水、硫酸盐侵蚀能力强——适用于水工、海港工程d.抗冻性差、抗碳化能力差——不宜用于受冻部位，应注意钢筋防锈a.早期强度低，后期强度增长较大——宜蒸汽养护，不宜低温施工★普通水泥因混合材掺量较少，其性能较为接近于硅酸盐水泥3.5.4通用硅酸盐水泥的特性与应用掺混合材硅酸盐水泥的特性及其应用个性⑴矿渣水泥

⑵火山灰水泥

⑶粉煤灰水泥

⑷复合水泥泌水性、干缩性较大，养护不当易开裂。耐热性较好——可用于耐热混凝土干缩大易开裂——不宜用于干燥环境；抗渗性好——适用于抗渗混凝土。干缩性小，抗裂性好与所产混合材种类及掺量有关3.5.4通用硅酸盐水泥的特性与应用掺混合材硅酸盐水泥的特性及其应用常用水泥的选用_1常用水泥的选用_2常用水泥的选用_33.6特种水泥铝酸盐水泥①快硬高强②水化热大、且集中在早期③耐高温④抗硫酸盐⑤抗冻性与不透水性均好⑥长期强度有下降趋势①紧急抢修工程②冬季施工③抗硫酸盐、冻融交替的工程④制作膨胀水泥⑤配置耐热砂浆、混凝土_特性应用a、膨胀原理

b、配制方法

c、施工要点①硅酸盐水泥+高铝水泥+石膏②