建筑水泥模课件

建筑水泥模课件第1页/共173页简介水泥具有以下优点，因此，在土木工程领域得到广泛的应用。第2页/共173页水泥按用途可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。通用水泥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水泥简介专用水泥砌筑水泥油井水泥特性水泥快硬水泥膨胀水泥抗硫酸盐水泥中热水泥第3页/共173页水泥按化学成分可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫酸盐水泥。硅酸盐水泥一般工程铝酸盐水泥硫酸盐水泥快硬、早强。主要用于紧急抢修工程、早强工程、冬季施工、抗蚀、抗冻等工程。早强、膨胀。适用于抢修工程、锚固和地下工程等。

简介第4页/共173页我国常用水泥品种有：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水泥§6.1常用水泥第5页/共173页一般的命名规则是：

凡以硅酸盐水泥熟料掺加一定数量以上的混合材和适量石膏磨制成的水泥，则在硅酸盐水泥之前冠以所用混合材的名称作为水泥品种的名称。§6.1常用水泥第6页/共173页凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%的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（波特兰水泥）。Ⅰ型硅酸盐水泥：P•Ⅰ不掺加混合材料Ⅱ型硅酸盐水泥：P•Ⅱ掺加≤5%水泥质量的石 灰石或粒化高炉矿渣混材料§6.1常用水泥第7页/共173页凡由硅酸盐水泥熟料、6%~15%的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号P•O。 掺入活性混合材料时，不得超过15%，其中允许用不超过5%的窑灰或不超过10%的非活性混合材料代替。 掺入非活性混合材料时，不得超过10%。§6.1常用水泥第8页/共173页凡由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣、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），代号P•S。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为20%~70%，允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种材料代替矿渣，代替数量不得超过水泥质量的8%，替代后水泥中粒化高炉矿渣不得少于20%。§6.1常用水泥第9页/共173页凡由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料、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），代号P•P。水泥中火山灰质混合材料的掺加量按质量百分比计为20%~50%。§6.1常用水泥第10页/共173页凡由硅酸盐水泥熟料、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），代号P•F。水泥中粉煤灰掺加量按质量百分比计为20%~40%。§6.1常用水泥第11页/共173页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），代号P•C。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比应大于15%，不超过50%，允许用不超过8%的窑灰代替部分混合材料；掺加矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。§6.1常用水泥第12页/共173页

尽管水泥的品种很多，但是，工程中90%以上使用的是硅酸盐水泥。所以，在学习这一章的内容时，以硅酸盐水泥的内容为基础，主要学习硅酸盐水泥的组成、技术性质及应用等知识。在此基础上，再学习其它掺混合材料的硅酸盐水泥等内容。§6.1常用水泥第13页/共173页水泥生产工艺

硅酸盐水泥的熟料的基本组成是硅酸钙，所以其原材料必须以适当的形式和比例提供钙和硅。§6.1常用水泥石灰石质原料——石灰石、白垩等粘土质原料——粘土、页岩等校正原料（少量）——铁粉、砂岩CaOSiO2、Al2O3、Fe2O3Fe2O3第14页/共173页如果所选用的石灰质原料和粘土质原来按一定比例配合不能满足化学组成要求时，则要掺加相应的校正原料。校正原料有铁质校正原料和硅质校正原料。铁质校正原料：铁矿粉、黄铁矿渣等，补充硅质校正原料：砂岩、粉砂岩等，补充

水泥生产工艺CaOFe2O3第15页/共173页生产工艺流程(简称为“两磨一烧”)水泥生产工艺熟料烧成是水泥生产的关键第16页/共173页图3.2.1硅酸盐水泥的生产过程GrindingPⅡPⅠMixing

materialsLimestoneClayIron

ore

powderBleedingGrinding1450℃RawmaterialClinkerGypsum水泥生产工艺第17页/共173页第18页/共173页混合材料0-5%石膏熟料磨细硅酸盐水泥P.ⅠP.Ⅱ第19页/共173页混合材料6%-15%石膏熟料磨细普通硅酸盐水泥P.O第20页/共173页粒化高炉矿渣石膏熟料磨细矿渣硅酸盐水泥P.S第21页/共173页火山灰质混合材料石膏熟料磨细火山灰质硅酸盐水泥P.P第22页/共173页粉煤灰石膏熟料磨细粉煤灰硅酸盐水泥P.F第23页/共173页两种或两种以上混合材料石膏熟料磨细复合硅酸盐水泥P.C第24页/共173页熟料的基本组成与特性水泥混合材石膏水泥的基本组成第25页/共173页熟料基本组成与特性硅酸三钙3CaO•SiO2，简写为C3S,37%~60%硅酸二钙2CaO•SiO2

，简写为C2S,15%~37%铝酸三钙3CaO•Al2O

,简写为C3A,7%~15%铁铝酸四钙4CaO•Al2O3•Fe2O3, 简写为C4AF,10~18%第26页/共173页在以上的主要熟料矿物中，C3S与C2S的总含量在70%以上，C3A和C4AF的含量在25%左右，故称为硅酸盐水泥。除主要熟料矿物外，水泥中还含有少量游离氧化钙、游离氧化镁和碱，但其总含量一般不超过水泥量的10%。熟料基本组成与特性第27页/共173页注意

水泥中的其它成分：

原因：

煅烧水泥中反应：危害：影响水泥体积安定性石灰石质原料富含潜在危害非常严重第28页/共173页矿物种类硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙缩写C3SC2SC3AC4AF含量（%）37-6015-377-1510-18水化速度快慢最快快水化热多少最多较多强度高早低后高低低抗腐蚀性好好差极好收缩中较小大小熟料基本组成与特性第29页/共173页水泥熟料中单一矿物的水化速度水化度(％)时间(天)水泥熟料矿物组成的影响水泥熟料矿物的水化速度：

C3A＞C3A＋CaSO42H2O＞C3S~C4AF＞C2S水泥的C3A和C3S含量越高，凝结硬化速度越快；水泥的C3A和C3S含量越低，凝结硬化速度越慢；第30页/共173页生产水泥时加入的人工或天然矿物材料改善水泥性能调节水泥强度等级降低成本在生产水泥时，为了改善水泥性能，调节水泥强度等级，降低成本，而加入的人工或天然的矿物材料。混合材料第31页/共173页按性能分非活性混合材料(填充性混合材料)活性混合材料(水硬性混合材料)

按性能分为两类:活性混合材料(水硬性混合材料)非活性混合材料（填充性混合材料）混合材料第32页/共173页活性混合材料磨细后加水不水化但掺加石灰或石灰和石膏后发生二次水化反应生成水硬性胶凝产物粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰第33页/共173页非活性混合材料特点

磨成细粉与石灰加水拌和后，不能或很少生成具有胶凝性质的水化产物，即与水泥成分不起化学作用或化学作用很小。常用品种

石英、粘土、慢冷矿渣作用

仅起提高水泥产量和降低水泥强度等级、 减少水化热等作用。第34页/共173页石膏

作用：缓凝剂水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工。加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。

石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。第35页/共173页水化水化机理水化产物石膏调节凝结时间的原理凝结与硬化何为凝结、硬化？凝结硬化过程影响因素硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化第36页/共173页水化机理水化水泥颗粒与水接触时，其表面的熟料矿物立即与水发生水解或水化作用，生成新的水化产物并放出一定热量的过程。第37页/共173页水化机理硅酸三钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。该水化反应速度快，形成早期强度并生成早期水化热。

3CaO·SiO2+H2O

CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2水化硅酸钙硅酸三钙不溶于水，以胶体微粒析出，逐渐聚成凝胶体第38页/共173页

硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。该水化反应的速度慢，对龄期混凝土后期强度的发展起关键作用。水化热释放缓慢。水化机理

2CaO·SiO2+H2O

3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2水化硅酸钙硅酸二钙浓度很快达到饱和，呈六方晶体析出第39页/共173页铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象，水泥将无法正常使用。通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问题的发生。水化机理3CaO·Al2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O水化铝酸三钙（晶体）铝酸三钙第40页/共173页水化机理铁铝酸四钙水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝胶该水化反应的速度和水化放热量均属中等。4CaO·Al2O3·Fe2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O水化铝酸三钙铁铝酸四钙水化铁酸-钙（凝胶）立方晶体，在Ca(OH)2饱和溶液中，可以与其进一步反应生成六方晶体的水化铝酸四钙，当有石膏存在时，水化铝酸钙会与石膏反应。第41页/共173页石膏与水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙，针状晶体，也称钙矾石（亦有水泥杆菌之称），简称AFt。该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保护膜，阻碍水分进入水泥内部，使水化反应延缓下来，从而避免了纯水泥熟料水化产生闪凝现象。所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。石膏调节凝结时间的原理

3CaO·Al2O3·6H2O+H2O+CaSO4·2H2O3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

钙矾石第42页/共173页当石膏消耗完后，部分钙矾石会与C3A和C4AF作用，生产单硫型水化硫铝酸钙晶体，简写为AFm。为什么石膏用量不能过多？这个问题将通过水泥石腐蚀的学习得到答案。石膏调节凝结时间的原理第43页/共173页硅酸盐水泥的水化与凝结硬化水化反应第44页/共173页水化硅酸钙(70%)水化铁酸钙氢氧化钙(20%)水化铝酸钙水化硫铝酸钙(7%)水化产物水泥熟料水化后的主要水化产物有：水化程度与水泥石组成凝胶晶体第45页/共173页第46页/共173页第47页/共173页第48页/共173页第49页/共173页第50页/共173页第51页/共173页何为凝结？ 水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑性的浆体，经过自身的物理化学变化逐渐变稠失去可塑性的过程。何为硬化？ 失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石的过程。

凝结与硬化第52页/共173页凝结硬化过程初始反应期初始的溶解和水化，约持续5-10分钟。潜伏期流动性、可塑性好凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长，1h凝胶膜破裂、长大并连接，水泥颗粒进一步水化，6h。多孔的空间网络—凝聚结构，失去可塑性凝结期凝胶体填充毛细管，6h-若干年硬化石状体密实空间网硬化期水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组成第53页/共173页第54页/共173页水泥硬化研究理论水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。凝结与硬化第55页/共173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。硅酸盐水泥的水化与凝结硬化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56页/共173页细度凝结时间其他技术性质强度与强度等级水化热第57页/共173页硅酸盐水泥的技术标准第58页/共173页硅酸盐水泥的细度细度－－指水泥颗粒的粗细程度。缺点:水泥越细优点：空气中硬化收缩越大；易受潮而降低活性；粉磨能耗大，成本越高。总表面积越大，与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期和后期强度越高。一般认为颗粒<40μm时才有较高活性，>100μm时活性就很小了第59页/共173页细度与水接触的表面积凝结和硬化速度性质D

>100μ小低低<40μ大高强度高过细很大很高成本高硅酸盐水泥的细度第60页/共173页国家标准中规定，水泥的细度可用筛析法和比表面积法检验。比表面积法：单位质量的粉末所具有的总表面积，以㎡/㎏表示。筛析法:采用边长为80μm的方孔筛对水泥试样进行筛析试验，用晒余百分率表示。硅酸盐水泥的细度GB规定硅酸盐水泥的比表面积应大于300㎡/㎏

。同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。硅酸盐水泥采用其他五类水泥采用第61页/共173页——比表面积法硅酸盐水泥的细度用比表面积表示按照国标规定硅酸盐水泥的比表面积>300m²/kg比表面积可采用比表面积仪测定，测量一定量空气通过一定空隙率和厚度的水泥层时，所受阻力不同而引起流速的变化来测定水泥的比表面积

比表面积测定仪硅酸盐水泥的细度第62页/共173页采用80μm筛对水泥试样进行筛析试验，用筛网上所得筛余量的质量占试样原始质量的百分数来表示水泥样品的细度。细度检验方法主要有负压筛法、水筛法两种，当无条件时，也可以采用手工干筛法。当检验方法测试结果发生争议时，以负压筛法为准。筛析试验方法第63页/共173页负压筛法测水泥细度

1.筛析试验前：调节负压至

4000～6000Pa范围内。

2.称取试样25g，置于负压筛，筛析2min。

3.筛毕，称量筛余物ms。

4.结果计算(1)水泥试样筛余百分数：筛余结果的修正:C——修正系数，0.80～1.20第64页/共173页硅酸盐水泥的凝结时间定义讨论与分析GB规定试验方法第65页/共173页定义水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。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硅酸盐水泥的凝结时间第66页/共173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1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。硅酸盐水泥的凝结时间第67页/共173页结论1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。初凝时间不得早于45min结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。终凝时间不得迟于6.5h。同时规定: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。GB规定硅酸盐水泥的凝结时间第68页/共173页a.定义：水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的时间,称为凝结时间。初凝状态：水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性所需的时间——初凝时间。终凝状态：水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性所需的时间——终凝时间。c.凝结时间的测定：b.两种状态（1）采用凝结时间测定仪（维卡仪）（2）采用水泥标准稠度净浆。硅酸盐水泥的凝结时间第69页/共173页影响水泥凝结时间的因素：熟料中C3A的含量高，石膏掺量不足，使水泥快凝；水泥的细度越细，水化作用越快，凝结越快；水灰比越小，凝结时的温度越高，凝结越快；混合材料掺量大，水泥过粗等都会时水泥凝结缓慢硅酸盐水泥的凝结时间第70页/共173页水泥硬化后体积发生不均匀膨胀，导致水泥石开裂、翘曲等现象。否则，为良好。不良：良好：注意：安定性不良的水泥为废品水泥，严禁在工程中使用。硅酸盐水泥的体积安定性定义体积安定性——指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。第71页/共173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%；硅酸盐水泥的体积安定性Q：加入石膏的作用？第72页/共173页水泥中的游离氧化钙或游离氧化镁都是过烧的它们的水速度慢，在水泥硬化后才开始水化，使已经硬化的水泥石膨胀开裂。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，它还能继续与水化铝酸钙反应，生成高硫型水化硫铝酸钙，体积增大1.5倍，引起水泥石开裂。此时，水化硫铝酸钙被称为水泥杆菌。体积安定性不良的原因第73页/共173页煮沸法——加速实验法测量体积安定性的两种方法：饼法

观察水泥净试饼在沸煮后的外形变化雷氏夹法

测量水泥石饼沸煮后的膨胀值

体积安定性的测定——f-CaO第74页/共173页试验方法

请观看安定性（试饼法）试验沸煮法试饼法雷氏夹法硅酸盐水泥的体积安定性——发生争议以雷氏法为主第75页/共173页

煮沸法测定仪体积安定性不良体积安定性的测定雷氏夹法体积安定性测定仪雷氏夹第76页/共173页硅酸盐水泥的体积安定性第77页/共173页雷氏夹法测体积安定性第78页/共173页雷氏夹法测体积安定性（1）雷氏夹试件的成型 标准稠度水泥净浆。（2）测量A

取下试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离A。（3）沸煮（4）测量C

沸煮后，冷却，取出试件测量雷氏夹指针尖端的距离C。（5）结果判定 当两个试件煮后增加距离C-A平均值≯5.0mm时，安定性合格； 当两个试件C-A值相差超过4.0mm时，应重做一次试验。再如此，则认为该水泥安定性不合格。雷氏夹第79页/共173页

沸煮法起加速氧化钙熟化的作用，所以只能检查游离氧化钙所起的水泥体积安定性不良。由于游离氧化镁在压蒸下才加速熟化，石膏的危害则需长期在常温水中才能发现，两者均不便于快速检验。所以国家标准规定水泥熟料中f-MgO≯5.0%，水泥中SO3≯3.5%，以控制水泥的体积安定性。硅酸盐水泥的体积安定性第80页/共173页GB规定硅酸盐水泥的强度等级试验方法第81页/共173页GB规定强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定其强度等级的依据。硅酸盐水泥各等级、各龄期的强度值(GB175—1999)品种强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0硅酸盐水泥的强度等级带R表示早期强度高第82页/共173页a.检验方法（ISO法） 水泥:标准砂:水=1:3:0.5，制成40mm×40mm×160mm棱柱体试，标准养护3d、28d，分别测定抗折强度、抗压强度。

b.强度等级fce,k (1)以水泥28d抗压强度确定

(2)为强度范围的下限

(3)水泥实际强度fce=γc·fce,k γc——水泥富裕系数，1.0～1.5c.分类：普通型、早强型硅酸盐水泥的强度等级第83页/共173页强度等级根据3天和28天抗压强度3天和28天抗折强度

硅酸盐水泥可分为6个等级： 42.5，42.5R,52.5，52.5R,62.5,62.5R各龄期的强度不低于GB175-99表中的规定。按早期强度不同分为两种类型，早强型(用R表示)和普通型。第84页/共173页C:S:W=1:3:0.5标准试件40×40×160抗压强度标准条件下养护抗折强度test

C:S:W=1:3:0.5的比例混合，制成标准尺寸的试件（40×40×160mm），在标准条件下养护，测试抗压强度和抗折强度。强度试验第85页/共173页强度试验第86页/共173页强度测定仪抗压强度强度试验抗折强度第87页/共173页硅酸盐水泥的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。定义水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。第88页/共173页

大部分的水化热在水化反应的初期释放出来，它的数量决定于水泥的化学成分和细度、矿物掺合料以及酸的侵蚀。

C3S，C3A越高，颗粒越细，水化热越大，对冬季施工有利，但对大体积混凝土工程有害。硅酸盐水泥的水化热第89页/共173页矿物种类硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙缩写C3SC2SC3AC4AF含量（%）37-6015-377-1510-18水化速度快慢最快快水化热多少最多较多强度高早低后高低低抗腐蚀性好好差极好收缩中较小大小熟料基本组成与特性第90页/共173页其他性质密度

3.0-3.15g/cm3,通常3.1g/cm3堆积密度

1000-1600kg/m3碱含量以Na2O+0.658K2O计算值表示，以防止碱-骨料反应的发生。低碱水泥含碱量≯0.6%，或由供需双方商定。不溶物 来自熟料中未参与矿物形成反应的粘土和结晶SiO2，是煅烧不均匀，化学反应不完全的标志。第91页/共173页其他性质烧失量烧失量是指坯料在烧成过程中所排出的结晶水，碳酸盐分解出的CO2，硫酸盐分解出的SO2，以及有机杂质被排除后物量的损失。烧失量是用来限制石膏和混合材中杂质的，以保证水泥质量。所以，一般建筑用水泥的常规试验都有做这项的。一定程度上反映了熟料烧成的质量，同时反映了混合材料掺量是否适当以及水泥风化的情况。第92页/共173页硅酸盐水泥的技术标准第93页/共173页GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》规定：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合本标准规定时，均为废品。凡细度、终凝时间中任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级指标时为不合格品。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。废品水泥和不合格水泥第94页/共173页水泥石的腐蚀和防止简介腐蚀类型腐蚀原因防止措施第95页/共173页简介

水泥石硬化后，在正常的使用条件下，即在潮湿环境中或水中，仍可以逐渐硬化并不断增长期强度。

水泥石的腐蚀

在一些腐蚀性介质中，水泥石的结构会遭到破坏，强度和耐久性降低，甚至完全破坏的现象。腐蚀类型

软水侵蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀，碳酸及一般酸的腐蚀，强碱的腐蚀第96页/共173页特点介质—软水（含HCO3̄

少的水，如雨水、雪水和蒸馏水）；氢氧化钙溶解于水中引起的腐蚀。

过程当水泥石与软水接触时，最先溶出的成分是氢氧化钙。当水泥使处于流水或是有压力的水中时，氢氧化钙不断溶解流失，水泥石的密实度下降，强度和耐久性也降低；而且，由于氢氧化钙浓度的下降，还引起了水泥石中的其它水化产物的分解。软水侵蚀

——淡水侵蚀，溶出性侵蚀第97页/共173页在硬水中会发生如下反应

生成的氢氧化钙几乎不溶于水，堆积在水泥石的空隙中，形成密实的保护层。预防措施

将与软水接触的混凝土，事先在空气中碳化－人工碳化。Ca(OH)2+Ca(HCO3)2CaCO3+H2O软水侵蚀第98页/共173页人工碳化将与软水接触的混凝土，事先在空气中碳化Ca(OH)2+Ca(HCO3)2

CaCO3+H2O硬水中，生成的碳酸钙几乎不溶于水，堆积在水泥石的空隙中，形成密实的保护层软水侵蚀第99页/共173页硫酸盐腐蚀特点以硫酸盐为介质的海水、地下水等硫酸盐与水泥石中的成分反应生成膨胀性晶体，使水泥石破坏腐蚀过程举例：钙矾石结晶膨胀，“水泥杆菌”第100页/共173页

MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2MgSO4+Ca(OH)2+H2O=Mg(OH)2+CaSO4·2H2O

结晶膨胀易溶于水镁盐腐蚀

特点 以镁盐为介质的海水、地下水等 镁盐与水泥石中的成分反应，生成易溶于水或松软无胶凝作用的产物，破坏水泥石腐蚀过程举例：第101页/共173页盐类腐蚀硫酸盐的腐蚀腐蚀机理：硫酸盐与水泥石中的氢氧化钙反应，生成硫酸钙。硫酸钙再与水泥石中未水化的铝酸钙反应，生成钙矾石，其体积增加2.22倍，引起水泥石的破坏。当硫酸钙浓度高时，他们可直接结晶，造成膨胀压力，引起破坏。镁盐的腐蚀

腐蚀机理：主要是硫酸镁和氯化镁，他们与氢氧化钙反应，生成氢氧化镁和硫酸钙或氯化钙，造成双重腐蚀作用。

钙矾石水泥石受硫酸盐侵蚀后，内部形成膨胀性结晶产物水泥石受硫酸盐侵蚀后，因膨胀性结晶产物引起的开裂第102页/共173页碳酸腐蚀

Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2OCaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2

易溶于水特点工业污水、地下水中常溶解有较多的CO2含碳酸的水与水泥石中的成分反应，生成易溶于水的产物，破坏水泥石腐蚀过程举例：第103页/共173页一般酸的腐蚀易溶于水

结晶膨胀OHCaSOOHCaSOHOHCaClOHCaHCl242422222)(2)(2®++®+特点以酸性介质为主的工业环境等酸与水泥石中的成分反应，生成易溶于水、结晶膨胀的产物，破坏水泥石腐蚀过程举例：第104页/共173页酸类腐蚀

腐蚀机理：水泥石中的水化物都是碱性化合物，与碳酸、盐酸、硫酸、醋酸、蚁酸等酸反应生成可溶性盐。另一方面，氢氧化钙浓度的降低，会导致水泥石中其它水化物的分解，使腐蚀作用加剧。破坏形式：溶失性破坏，组成与结构发生很大改变。

水泥石受酸腐蚀后，表面溶失、脱落第105页/共173页强碱的腐蚀

易溶于水干燥空气

结晶膨胀特点碱与水泥石中的成分反应，生成易溶于水、结晶膨胀的产物，破坏水泥石。化学侵蚀反应+结晶侵蚀第106页/共173页腐蚀原因内因水泥石中存在着易受腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙；水泥石本身不密实，使侵蚀性介质易于进入其内部；腐蚀与介质相互作用；外因腐蚀介质、温度、湿度、介质浓度第107页/共173页防止措施根据环境特点，合理选择水泥品种提高水泥石的密实度，减少侵蚀介质的渗透在混凝土表面覆盖保护层，对有特殊要求的混凝土工程，还可以采用浸渍混凝土第108页/共173页硅酸盐水泥的特点和应用强度高适用于高强混凝土和预应力钢筋混凝土工程硬化快适用于要求凝结快、早强高的工程，冬季施工，预制、现浇等工程抗冻性好适用于冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程

耐蚀性差不适用与淡水及海水等腐蚀性介质接触的工程

第109页/共173页耐热性差不适用于有耐热要求的混凝土工程水化热大不适用于大体积混凝土工 程，但有利于低温季节畜热法施工耐磨性好适用于公路、地面工程抗碳化性好对钢筋的保护作用强，适合CO2

浓度高的环境

硅酸盐水泥的特点和应用第110页/共173页混合材料普通硅酸盐水泥(P.O)矿渣硅酸盐水泥(P.S)火山灰质硅酸盐水泥(P.P)粉煤灰硅酸盐水泥(P.F)复合硅酸盐水泥(P.C)§6-2掺混合材料的硅酸盐水泥第111页/共173页掺混合材水泥的代号水泥品种组成特点代号普通水泥6％～15％的混合材P·O矿渣水泥20～70％矿渣P·S火山灰水泥20～50％火山灰P·P粉煤灰水泥20～40％粉煤灰P·F复合水泥15～50％两种混合材P·C石灰石水泥11％～25％的石灰石P·L第112页/共173页混合材料生产水泥时加入的人工或天然矿物材料改善水泥性能调节水泥强度等级降低成本在生产水泥时，为了改善水泥性能，调节水泥强度等级，降低成本，而加入的人工或天然的矿物材料。第113页/共173页按性能分非活性混合材料(填充性混合材料)活性混合材料(水硬性混合材料)按性能分为两类:活性混合材料(水硬性混合材料)非活性混合材料（填充性混合材料）混合材料第114页/共173页混合材料第115页/共173页活性混合材料磨细后加水不水化但掺加石灰后发生二次水化反应生成水硬性胶凝产物第116页/共173页水化反应硅酸盐水泥中加入活性混合材料硅酸盐水泥水化一次水化二次水化虽然活性混合材料不是水泥的组成材料.但水泥中用一定比例的活性混合材料代替可以改变各种水泥的性能活性混合材料二次水化反应的特性

温度敏感性

常温反应速度慢

高温反应速度快

消耗Ca(OH)2

改善孔隙构造第117页/共173页掺活性混合材料的作用提高产量降低成本改善水泥的性能

调整强度等级降低水化热减少碱骨料反应的发生扩大应用范围充分利用工业废渣保护环境第118页/共173页常用活性混合材料粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰第119页/共173页活性混合材料

——系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。炼钢厂冶炼生铁时的副产品。主要成分：CaO、Al2O3、SiO2。具有较高的化学潜能，但稳定性差。粒化高炉矿渣山灰质混合材料粉煤灰火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。主要成分：较多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有较高的活性。天然的、人工的主要成分：Al2O3、SiO2。本身不硬化，+石灰+水起胶凝作用。第120页/共173页非活性混合材料特点磨成细粉与石灰加水拌和后，不能或很少生成具有胶凝性质的水化产物常用品种

石英、粘土、慢冷矿渣第121页/共173页活性混合材水泥的共性密度较小2.70～3.10。早期强度较低，后期强度增长率高。对养护温湿度敏感，适合蒸汽养护。水化热较小。耐腐蚀性较好。抗冻性、耐磨性不及硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。第122页/共173页活性混合材水泥的特性矿渣水泥：保水性差，泌水性大，干缩较大，耐热性较好。火山灰水泥：易吸水，易反应，结构较致密，抗渗性和耐水性较好，体积收缩较大，抗硫酸盐能力较差。粉煤灰水泥：吸水能力弱，需水量较低，干缩性较小，结构致密，抗裂性较好。复合水泥：取决于所掺的混合材种类。第123页/共173页普通水泥的技术标准第124页/共173页矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰质水泥的技术标准第125页/共173页五大品种硅酸盐水泥的特性及应用第126页/共173页普通硅酸盐水泥技术性质强度要求应用第127页/共173页普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料掺加少量混合材料和适量的石膏混合材料的掺量为6%~15%熟料混合材料石膏磨细水硬性胶凝材料P.O第128页/共173页技术性质特点与硅酸盐水泥相近因为混合材料的掺量少，其矿物组成仍在硅酸盐水泥的范围之内不同点细度采用筛余量表示测量通过0.08mm的方孔筛的筛余量≯10%强度等级强度应符合表3.3.1的要求共有六个强度等级:32.5,32.5R,42.5R,42.5,52.5,52.5R最终凝结时间不超过10h第129页/共173页普通硅酸盐水泥的应用是通用的水泥主要品种，广泛应用于各种混凝土和钢筋混凝土工程。应用范围与硅酸盐水泥相同。 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。第130页/共173页凡有硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣水泥。

粒化矿渣掺量为20～70%。水硬性胶凝材料熟料粒化高炉矿渣石膏磨细P.S矿渣硅酸盐水泥第131页/共173页技术性质技术性质:分为6个强度等级:32.5,32.5R,42.5,42.5R,52.5,52.5R（表3.3.2）其它技术性质与普通水泥相同强度等级抗压强度(MPa)抗折强度（MPa）3天28天3天28天32.532.5R42.542.5R52.552.5R10.015.015.019.021.023.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.04.55.55.56.56.57.07.0

P.S、P.P、P.F的强度要求第132页/共173页P.S的特点与应用性能与硅酸盐水泥和普通水泥有以下区别原因：水泥中混合材料掺量多，熟料成分少，故其性能与硅酸盐水泥有一定的差别。①早期强度低，后期强度高矿渣水泥的水化分两步:水泥熟料的水化;二次水化二次水化早期速度慢，生成的水化产物少，因而强度低后期二次水化速度增长，生成产物数量增加，强度也随之提高。矿渣水泥适用于中期养护的预制构件以及承重迟缓的工程,不适用于早强要求高的工程。

与硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥相比第133页/共173页P.S的特点与应用②抗蚀性强，抗碳化能力差。因为氢氧化钙含量低适用于水工或海港混凝土工程不适用于CO2浓度高的工业厂房（如铸造翻砂车间）③水化热低。适用大体积混凝土工程④温度敏感性大适合高温养护第134页/共173页⑤抗冻性差：早期强度低，且火山灰需水量大。⑥耐热性好适用于有耐热要求的混凝土工程。⑦干缩大，抗渗性差。由于混合材料掺量大，而且高炉矿渣有尖锐棱角，拌和用水量大，保水性差，易产生泌水通道。说明：⑥⑦为P.S特性，其它为PS、PP、PF水泥共性

P.S的特点与应用第135页/共173页凡有硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏其同磨细制成的水硬性胶凝材料。其中混合材料的掺量为20～50%。火山灰质硅酸盐水泥水硬性胶凝材料熟料火山灰质混合材料石膏磨细P.P第136页/共173页特点与应用早期强度低，后期强度高耐腐蚀性强，抗碳化性差抗冻性差水化热低温度敏感性大与P.S的相同点comparingtoP.S第137页/共173页与P.S的不同点特点与应用①在潮湿环境或水中养护时抗渗性好。 因为细而多孔的火山灰材料适用于有抗渗要求工程发生膨胀胶化作用，生成较多的水化硅酸钙，使水泥石的结构密实②在干燥环境中使用易裂纹、起粉。因为上述水化反应在干燥的环境中不能进行，强度不发展；且以生成的水化硅酸钙凝胶也会使水收缩，产生裂纹，所以不适用于干热地区的地上建筑。③有硫酸盐腐蚀的混凝土工程不能使用含烧粘土的火山灰水泥。

comparingtoP.S第138页/共173页凡有硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰水泥。粉煤灰掺量为20～40%。什么是粉煤灰硅酸盐水泥？水硬性胶凝材料熟料粉煤灰石膏磨细P.F第139页/共173页特点与应用早期强度低，后期强度高耐腐蚀性强，抗碳化性差抗冻性差水化热低温度敏感性大与P.S的相同点comparingtoP.S第140页/共173页与P.S的不同点特点与应用①早强低，因为粉煤灰球形玻璃体表面密实，1～3个月后表面活性物质才发生二次水化作用，适应于承重迟缓的工程。②干缩小，抗裂性好：表面结构密实，吸水量少。③泌水性大（快）易产生失水裂纹，抗渗性差。comparingtoP.S第141页/共173页强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的强度要求(GB1344—99)

第142页/共173页一次水化反应

三种水泥的水化特点

二次水化反应

首先是水泥熟料水化，生成较多的水化硅酸钙、氢氧化钙等水化产物第143页/共173页三种水泥的共同性质凝结硬化慢，早期强度低，后期强度发展较快抗软水、抗腐蚀能力强水化热低、放热速度慢抗碳化能力差抗冻性差、耐磨性差湿热敏感性强，适合蒸汽养护第144页/共173页三种水泥各自的特性矿渣水泥耐热性强、干缩性较大、保水性差火山灰水泥保水性发、抗渗性好、硬化干缩性显著粉煤灰水泥干缩性小、抗裂性好第145页/共173页复合硅酸盐水泥P.C在硅酸盐水泥熟料中掺入2种或2种以上的混合材料制备而成的硅酸盐水泥。性质

32.5～52.5R6个强度等级。其它性质与P.O相同。强度要求下表（GB12958-1999）第146页/共173页复合水泥的强度要求强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0第147页/共173页

复合硅酸盐水泥特性取决于所掺混合材料的种类、掺量及相对比例。其使用应参照其他掺混合材料水泥的适用范围按工程实践经验选用。复合硅酸盐水泥第148页/共173页铝酸盐水泥