胶凝材料2课件

我国水泥年产量增长图表669520180003630049000299

一、硅酸盐水泥的概念二、硅酸盐水泥的生产及矿物组成三、硅酸盐水泥的凝结硬化四、硅酸盐水泥的技术性质五、硅酸盐水泥石的腐蚀与防治六、硅酸盐水泥的应用与存放1、生产原料：

①石灰质原料：提供CaO，有石灰石、贝壳、石灰质凝灰岩。

②粘土质原料：提供SiO2、Al2O3，少量Fe2O3，有粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩、河泥等。

③铁矿粉：提高Fe2O3的含量，有黄铁矿渣。另外还有少量的矿化剂（如萤石）改善煅烧条件。石灰质材料粘土质材料铁质材料水泥成品熟料石膏生料煅烧1450°C磨细磨细按比例混合工艺：简称“两磨一烧”混合材料2、矿物组成主要熟料矿物的名称和含量范围如下：

硅酸三钙3CaOSiO2，简写为C3S，含量37%60%

硅酸二钙2CaOSiO2，简写为C2S，含量15%37%

铝酸三钙3CaOAl2O3，简写为C3A，含量7%15%

铁铝酸四钙

4CaOAl2O3Fe2O3，简写为C4AF，含量10%18%1、各熟料矿物单独与水作用时表现出的特征2、水泥的水化反应

①

2C3S+6H2O==3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2

②

2C2S+4H2O==3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2

③

C3A+6H2O==3CaOAl2O36H2O

④

C3A+Ca(OH)2

+12H2O==4CaOAl2O313H2O

⑤

2C4AF+7H2O==3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O

⑥

4CaOAl2O313H2O+3(CaSO42H2O)

+14H2O==

3CaOAl2O33CaSO431H2O+Ca(OH)2

⑦

2C3A+3CaOAl2O33CaSO431H2O+4H2O==3(3CaOAl2O3CaSO412H2O)3、水泥的水化产物胶体水化硅酸钙凝胶(3CaO2SiO23H2O

)：70%水化铁酸钙凝胶(CaOFe2O3H2O

)

晶体Ca(OH)2

：六方片状晶体20%水化铝酸钙(3CaOAl2O36H2O

)：立方晶体钙钒石(3CaOAl2O33CaSO431H2O

)：针状晶体凝结硬化过程

(a)分散在水中未水化的水泥颗粒(b)在水泥颗粒表面形成水化物膜层(c)膜层长大并互相连接（凝结）(d)水化物进一步发展，填充毛细孔(硬化)1—水泥颗粒2—水分3—凝胶4—晶体5—水泥颗粒的未水化内核6—毛细孔水泥凝结硬化过程示意硬化后的水泥石包含：凝胶体、结晶体、未水化的水泥内核、水和孔隙。5、影响凝结硬化的因素：⑴养护时间。⑵温度和湿度⑶石膏掺量2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性5、强度细度

细度是指水泥的粗细程度，水泥颗粒粒径一般在0.007—0.2mm范围内。

测定方法：筛析法（80m的方孔筛）和比表面积法（单位质量的粉末所具有的总表面积）

《硅酸盐、普通硅酸盐水泥》（GB175—1999）规定：硅酸盐水泥比表面积应>300㎡/kg。水化热标准稠度凝结时间体积安定性强度

标准稠度需水量：为了使水泥凝结时间、体积安定性等的测定具有准确的可比性，按GB规定，用标准稠度仪测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量。水化热细度标准稠度凝结时间体积安定性强度细度

初凝：加水拌和到标稠，标稠净浆开始失去可塑性所需的时间。

终凝：加水拌和至标稠净浆完全失去可塑性，并产生强度所需的时间。

GB规定：初凝≮45min，终凝≯390min。初凝不合格者为废品，终凝不合格者为不合格品。水化热标准稠度凝结时间体积安定性强度细度

GB规定：用水泥胶砂强度测定。试件标准尺寸：4040160mm；配比水泥:中国ISO标准砂:水=1:3:0.5原因：①水泥净浆体积收缩，易产生裂缝，不利于强度的测定。②实际中均用砂浆，而很少用净浆。③可测多方面的强度。水化热硅酸盐水泥各龄期的强度要求(GB175—1999)标准稠度凝结时间体积安定性强度细度

1—3d龄期内水化放热量为总放热量的50%；7d为75%；6个月为83—91%。水化热大对大体积砼结构不利。

措施：可采用低热水泥等。水化热1、水泥石腐蚀的类型2、水泥石腐蚀的原因3、水泥石腐蚀的防止软水腐蚀1、水泥石腐蚀的类型亦称“溶析”，即溶出性侵蚀。雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水及含重碳酸盐甚少的河水与湖水等都属于软水Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O

溶析自动填实盐类腐蚀酸类腐蚀强碱腐蚀1、硫酸盐的腐蚀4CaO•Al2O3•12H2O+3CaSO4+20H2O=3CaO•Al2O3•3CaSO4•31H2O+Ca(OH)2水泥杆菌2、镁盐的腐蚀MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO4

•2H2O+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH)21、碳酸腐蚀Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2O==CaH(CO3)22、一般酸的腐蚀2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2OH2SO4+Ca(OH)2=CaSO4•2H2O3CaO•Al2O3+6NaOH=3NaO•Al2O3+3Ca(OH)22NaOH+CO2=Na2CO3+H2O特点：①高强、早强；②抗冻性好；③耐磨性好；④水化热大；⑤抗腐蚀性差。应用：①用于高强、预应力砼工程；②要求快凝、早强，反复冻融的工程。③不适于水中或有腐蚀性介质存在的工程及大体积砼工程。

存放：①应按出厂日期、品种、等级分放；②应防潮，过期应降级使用或重新检验。

水泥混合材料

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

复合硅酸盐水泥1、水泥混合材料的概念在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥的强度，而加到水泥中去的天然的和人工的矿物材料。活性混合材料非活性混合材料活性混合材料非活性混合料

混合材料磨成细粉，与石灰或与石灰和石膏拌合并加水后，在常温下，能生成具有胶凝性的水化产物，既能在水中，又能在空气中硬化的混合材料。如粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等。活性混合材料非活性混合料

非活性混合料是指不与水泥成分起化学作用或作用很小的混合材料。主要起惰性填充作用，掺入它是为了提高水泥的产量，调整水泥的强度，减少水化热，故又称为填充性混合材料。如石灰石、粘土、慢冷矿渣等。

凡是由硅酸盐水泥熟料、6～15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称普通硅酸盐水泥。

掺非活性混合料时≯15%，其中允许用≯5%的窑灰或≯10%的非活性混合料来代替。技术标准：按照《硅酸盐、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999）的规定，分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级；初凝≮45分钟，终凝≯10h，细度、沸煮安定性、强度均满足要求。

性质与特点：与硅酸盐水泥相近，早期硬化稍慢，抗冻性、耐磨性略差，广泛应用于各种砼工程，是主要品种之一。

技术标准：水泥熟料中MgO≯5.0%，水泥经压蒸安定性试验合格，则MgO≯6.0%。SO3的含量≯4.0%。矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥

凡由硅酸盐水泥熟料、20～70%粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，为矿渣水泥。

允许用石灰石、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≯8%的水泥量，代替后粒化高炉矿渣≮20%。1、矿渣硅酸盐水泥（P.S）

技术标准：密度2.8-3.1g/cm3，堆积密度1000-1200kg/m3。依据《矿渣、火山灰与粉煤灰硅酸盐水泥》(GB1344-1999)：强度分级、细度、凝结时间及沸煮安定性的要求均同普通P.O。矿渣、火山灰质、粉煤灰硅酸盐水泥性质及特点：①水化分两次进行，凝结硬化速度慢②早期强度低，后期高；③耐腐蚀性强；④水化热低，抗碳化能力差；⑤耐热性好，宜于蒸汽养护⑥干缩性大，抗裂性、抗冻性、抗渗性差。1、矿渣硅酸盐水泥（P.S）由硅酸盐水泥熟料、20-50%火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称火山灰质水泥。

技术标准：密度2.8-3.1g/cm3，堆积密度900-1000kg/m3，强度分级、细度、凝结时间及沸煮安定性的要求均同矿渣P.S。火山灰水泥中SO3≯3.5%。2、火山灰质硅酸盐水泥（P.P)

性质与特点：①密实度高、抗渗性好；②抗冻性、耐磨性较矿渣水泥差，干缩较大，在干热条件下易产生起粉现象。不宜用于有抗冻、耐磨要求和干热环境使用的工程。

凡由硅酸盐水泥熟料、20-40%粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰水泥。3、粉煤灰硅酸盐水泥（P.F）

性质与特点：①干缩小，抗裂性好。②拌制的砼和易性好。技术标准：依据国标（GB1344-1999）规定：粉煤灰水泥的细度、凝结时间、体积安定性及强度要求同火山灰P.P。

凡由硅酸盐水泥熟料、15-50%的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，称复合硅酸盐水泥。允许用≯8%的窑灰代替部分混合材料，掺矿渣时，其掺量不得与P.S重复。技术标准：按《复合硅酸盐水泥》(GB12958-1999）规定,强度、细度、体积安定性同P.P。特点：随掺混合材料的种类、数量不同而不同。复合硅酸盐水泥

第四节特种水泥

一、白色及彩色硅酸盐水泥

二、快硬水泥三、膨胀水泥与自应力水泥四、道路硅酸盐水泥

一、白色与彩色硅酸盐水泥白水泥：凡是以白色硅酸盐水泥熟料加适量石膏磨细制成的水硬性的胶凝材料。

白色硅酸盐水泥熟料是指一适当成分的生料烧到部分熔融，得到的以硅酸钙为主要成分氧化铁含量少的熟料。

彩色水泥是白水泥、石膏加颜料制得的。二、快硬水泥1、快硬硅酸盐水泥

2、铝酸盐水泥（高铝水泥）3、快硬硫铝酸盐水泥1、快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥：凡以硅酸盐水泥熟料、适量的石膏磨细制成的以3天抗压强度表示的水硬性胶凝材料。技术要求：按GB199-90其细度、凝结时间、体积安定性符合规定，强度等级分为325、375、425三个标号，各标号各龄期强度数值不得低于国标。

特点：水化热大、细度大、抗冻性抗渗性好，早期收缩较大，易风化。1、快硬硅酸盐水泥

高铝水泥：凡以铝酸钙为主、氧化铝含量>50%的熟料磨制的水硬性胶凝材料。

原料：石灰石、铝矾土（Al2O3>50%）

矿物组成：铝酸一钙(CA)、二铝酸一钙(CA2)、铝方柱石、七铝酸十二钙等。2、铝酸盐水泥(高铝水泥)水化产物：

当<20C时：

CA+10H2O===CaO.Al2O3.10H2O当20C-30C时：

CA+11H2O===2CaO.Al2O3.8H2O+Al2O3.3H2O当>30C时：3CA+12H2O==3CaO.Al2O3.6H2O+2(Al2O3.3H2O)2、铝酸盐水泥(高铝水泥)性质:

1、快硬、早强，24h内可达最高强度的80%左右；2、低温下(5-10C)能很好硬化；3、耐腐蚀性好；4、耐浓酸、碱溶液性能差；5、放热量大且集中；6、耐高温性能好；7、长期强度及其他性能下降。2、铝酸盐水泥(高铝水泥)2、铝酸盐水泥(高铝水泥)使用应注意：1、最合适的硬化温度15C。2、强度下降有一个稳定值。3、不得与其他硅酸盐水泥、石灰等能析出Ca(OH)2的胶凝材料混合使用.2、铝酸盐水泥(高铝水泥)3、快硬硫铝酸盐水泥凡以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成分的熟料，加适量石膏磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料。主要成分：无水硫铝酸钙(3(CaO.Al2O3).CaSO4)β型硅酸二钙(β-C2S)。技术要求：由《快硬硫铝酸盐水泥》(ZBQ11005-87)，以3d抗压强度划分为425、525、625三个标号。水泥中不出现f-CaO，比表面积≮380m2/kg。初凝≮25min，终凝≯3h。特点：快凝、早强、不收缩，水泥碱度低，钢筋易锈蚀，耐热性差。3、快硬硫铝酸盐水泥三、膨胀水泥与自应力水泥

1、膨胀水泥

硅酸盐型：由硅酸盐水泥、高铝水泥和石膏按比例经磨细混匀而成的水硬性胶凝材料，凝结较慢。

铝酸盐型：