土木工程材料-教学课件-周爱军第2章-无机胶凝材料-第2章-无机胶凝材料3-其他品种水泥

土木工程材料-教学课件-周爱军第2章-无机胶凝材料-第2章-无机胶凝材料3-其他品种水泥第一页，共59页。第2章无机胶凝材料

土木工程材料第二页，共59页。2.4其他品种水泥2.4.1硅酸盐系专用和特性水泥1．道路硅酸盐水泥定义

由道路硅酸盐水泥熟料、适量石膏、0~10％活性混合材料磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥（简称道路水泥），代号P·R。

道路水泥熟料矿物组成的要求

C3A≤5％，C4AF≥16%。除此以外，熟料中游离CaO的含量，旋窑生产的不应大于1.0%，立窑生产的不应大于1.8%。

第三页，共59页。技术要求

化学成分

。

MgO含量不得超过5%；SO3含量不得超过3.5%；烧失量不得大于3.0%；碱含量不得大于0.6%或由供需双方协商物理力学性质

。

干缩率：28d的干缩率应不大于0.10%。耐磨性：28d磨损量应不大于3.00kg/m2

细度：道路水泥的比表面积为300~450m2/kg。凝结时间。初凝应不早于1.5h，终凝不得迟于10h。

第四页，共59页。表2-16道路水泥各龄期的强度要求强度等级根据3d和28d的抗折和抗压强度，道路水泥划分为32.5、42.5和52.5三个强度等级。

强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa3d28d3d28d32.516.032.53.56.542.521.042.54.07.052.526.052.55.07.5第五页，共59页。特性抗折强度高，耐磨性好，干缩性小，抗冲击性好，抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性较好

。

应用适用于道路路面、机场跑道路面、城市广场铺面等工程

。

第六页，共59页。2．白色和彩色硅酸盐水泥

定义

凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分、氧化铁含量少的的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏、0~10％符合标准规定的混合材料，共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥（简称白水泥），代号P·W

。

（1）白色硅酸盐水泥第七页，共59页。生产特点

严格控制水泥原料中的铁含量。使得氧化铁含量降低，一般小于0.5%，而其他着色氧化物（如氧化锰、氧化钛、氧化铬等）含量也尽可能减少到极微其次为了保证白水泥的白度，在生产中还须注意生料的煅烧、熟料的粉磨和运输过程中防止着色物质混入

第八页，共59页。技术要求

化学成分

。

SO3含量不得超过3.5%物理力学性质

。细度：细度要求为0.08mm方孔筛筛余不大于10%

。凝结时间：初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h

。安定性：沸煮法检验合格

第九页，共59页。表2-17白色水泥各龄期的强度要求强度等级白水泥的强度分为32.5、42.5、52.5三个等级

。

强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa3d28d3d28d32.512.032.53.06.042.517.042.53.56.552.522.052.54.07.0第十页，共59页。应用白水泥主要用于建筑装饰工程，如地面、楼梯、外墙饰面，大理石及瓷砖镶贴，制造各种颜色水刷石、水磨石制品，混凝土雕塑工艺制品等。在白色水泥中掺入适量的耐碱矿物颜料，可制成彩色水泥。白色和彩色水泥与其他天然的和人造的装饰材料相比，具有使用方便、价格较低廉、耐久性好等优点。

。

第十一页，共59页。生产方法

一种是直接烧制法，即在白水泥的生料中加入少量金属氧化物作为着色剂，直接煅烧成彩色熟料，然后加入适量石膏混合磨细制成彩色水泥。彩色水泥熟料颜色的深浅随着着色剂的掺量而变。另一种是间接法或染色法，即用白色硅酸盐水泥熟料、适量石膏和碱性颜料共同磨细而成。（2）彩色硅酸盐水泥第十二页，共59页。应用彩色水泥主要用作建筑装饰材料，常用于配制各类彩色水泥浆、砂浆和混凝土，用于制造各种水磨石、水刷石、斩假石等饰面及雕塑和装饰部件等制品

第十三页，共59页。3．砌筑水泥

定义

凡由一种或一种以上的水泥混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，经磨细制成的工作性较好的水硬性胶凝材料，称为砌筑水泥，其代号为M。水泥中混合材料的掺加量按质量百分比计应大于50%

。

第十四页，共59页。技术要求

化学成分

。

SO3含量不得超过4.0%物理力学性质

。细度：80方孔筛筛余≯10.0%

。凝结时间：初凝时间不早于60min，终凝时间不迟于12h

。安定性：沸煮法检验合格

流动性指标为流动度，保水率应不低于80%。

第十五页，共59页。表2-18砌筑水泥各龄期的强度要求强度等级砌筑水泥的强度分为12.5及22.5两个强度等级

。

强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa7d28d7d28d12.57.012.51.53.022.510.022.52.04.0第十六页，共59页。性能和应用砌筑水泥硬化慢，强度较低，不能用于钢筋混凝土或结构混凝土，但和易性好，特别适合配置砂浆，也可用于垫层混凝土或蒸养混凝土砌块等

。

第十七页，共59页。4．低水化热硅酸盐水泥

定义

中热水泥:熟料+石膏——磨细—中等水化热—简称中热水泥，代号P·MH。低热水泥：熟料+石膏——磨细—低水化热—简称低热水泥，代号P·LH。低热矿渣水泥：熟料+粒化高炉矿渣+石膏——磨细—低水化热——简称低热矿渣水泥，代号P·SLH。第十八页，共59页。生产特点

降低水泥熟料中的高水化热矿物成分C3S、C3A和f-CaO的含量。中热水泥：C3S不超过55%，C3A不超过6%，f-CaO不超过1.0%。低热水泥：C2S不低于40%，C3A不超过6%，f-CaO不超过1.0%。低热矿渣水泥：C3A不超过8%，f-CaO不超过1.2%。

第十九页，共59页。技术要求

化学成分

。

SO3含量不得超过3.5%，MgO含量不宜大于5.0%

物理力学性质

。细度：比表面积应不低于250m2/kg

。凝结时间：初凝时间不早于60min，终凝时间不迟于12h

。安定性：沸煮法检验合格

第二十页，共59页。表2-19低水化热水泥各龄期的强度要求强度等级中热水泥和低热水泥的强度等级为42.5，低热矿渣水泥的强度等级为32.5

。

品种强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa3d7d28d3d7d28d中热水泥42.512.022.042.53.04.56.5低热水泥42.5—13.042.5—3.56.5低热矿渣水泥32.5—12.032.5—3.05.5第二十一页，共59页。表2-20低水化热水泥各龄期的水化热要求品种强度等级水化热/（kJ/kg），≤3d7d中热水泥42.5251293低热水泥42.5230260低热矿渣水泥32.5197230第二十二页，共59页。应用中热水泥主要适用于大坝溢流面的面层和水位变动区等要求较高耐磨性和抗冻性的工程低热水泥和低热矿渣水泥主要适用于大坝和大体积建筑物内部及水下工程。第二十三页，共59页。5．膨胀水泥

定义

以硅酸盐水泥熟料为主、铝质熟料、石膏和粒化高炉矿渣（或粉煤灰），按适当比例共同磨细制成的，具有膨胀性能的水硬性胶凝材料，称为明矾石膨胀水泥，代号A·EC

。（1）明矾石膨胀水泥第二十四页，共59页。技术要求

化学成分

Al2O3含量应不小于25%，SO3含量不得超过8

%物理力学性质

。细度：比表面积应不低于400m2/kg

。凝结时间：初凝时间不早于45min，终凝时间不迟于6h

。限制膨胀率要求是：3d应不小于0.015%，28d应不大于0.10%。三天不透水性应合格。

第二十五页，共59页。表2-21明矾石膨胀水泥各龄期的强度要求强度等级明矾石膨胀水泥的强度分为32.5、42.5、52.5三个强度等级

强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa3d7d28d3d7d28d32.513.021.032.53.04.06.042.517.027.042.53.55.07.552.523.033.052.54.05.58.5第二十六页，共59页。性能和应用加水后，其硅酸盐水泥熟料中的矿物水化生产的氢氧化钙和水化铝酸钙，分别同明矾石、石膏反应生成大量体积膨胀的高硫型水化硫铝酸钙，与水化硅酸钙交织在一起，使水泥石结构密实。适用于补偿收缩混凝土结构工程，防渗抗裂混凝土工程，补强和防渗抹面工程，大口径混凝土排水管以及接缝、梁柱和管道接头，设备底座和地脚螺栓的固结等。

。

第二十七页，共59页。5．膨胀水泥

定义

以粒化高炉矿渣为主要成分，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，经共同磨细制成的具有低水化热和微膨胀性能的水硬性胶凝材料，称为低热微膨胀水泥，代号LHEC

。（2）低热微膨胀水泥第二十八页，共59页。技术要求

化学成分

MgO含量不得超过6%，CaO含量不得超过1.5%；SO3含量应为4~7%；氯离子含量不得大于0.06%

物理力学性质

。细度：比表面积应不低于300

m2/kg

。凝结时间：初凝时间不早于45min，终凝时间不迟于12h

。限制膨胀率要求是：1d不得小于0.05%，3d不得小于0.1%，28d不得大于0.60%。第二十九页，共59页。强度等级低热微膨胀水泥的强度等级为32.5表2-22低热微膨胀水泥各龄期的强度要求强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa7d28d7d28d32.518.032.55.07.0水化热表2-23低热微膨胀水泥各龄期的水化热要求强度等级水化热/（kJ/kg），≤3d7d32.5185220第三十页，共59页。性能和应用低热微膨胀水泥主要用于较低水化热和要求补偿收缩的混凝土、大体积混凝土工程，也适用于要求抗渗和抗硫酸盐侵蚀的工程

。

第三十一页，共59页。6．抗硫酸盐硅酸盐水泥定义

中抗硫酸盐水泥：以特定矿物组成的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有抵抗中等浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，简称中抗硫酸盐水泥，代号P·MSR。高抗硫酸盐水泥：以特定矿物组成的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，简称高抗硫酸盐水泥，代号P·HSR。

。第三十二页，共59页。生产特点

降低熟料中C3S和C3A的含量，相应增加耐腐蚀性较好的C2S和C4AF，可提高水泥耐硫酸盐腐蚀的性能

。技术要求

化学成分

中抗硫酸盐水泥：C3S的含量应不超过55.0%，C3A的含量应不超过5.0%；在高抗硫酸盐水泥中，C3S和C3A的含量分别不应超过50.0%和3.0%。烧失量应不大于3.0％；氧化镁含量应不大于5.0％，三氧化硫的含量应不大干2.5％

第三十三页，共59页。技术要求

物理力学性质

。细度：比表面积应不低于280m2/kg

。凝结时间：初凝时间不早于45min，终凝时间不迟于10h

。安定性：沸煮法检验合格中抗硫酸盐水泥14d线膨胀率应不大于0.06%；高抗硫酸盐水泥14d线膨胀率应不大于0.04%

。第三十四页，共59页。强度等级抗硫酸盐水泥的强度等级分为32.5、42.5两个等级

表2-22低热微膨胀水泥各龄期的强度要求强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa3d28d3d28d32.510.032.52.56.042.515.042.53.06.5第三十五页，共59页。性能和应用抗硫酸盐硅酸盐水泥除了具有一定的抗腐蚀能力外，还具有较好的抗冻性，主要适用于受硫酸盐侵蚀、冻融循环的海港、水利、地下、隧道、引水、道路和桥梁基础等工程

。

第三十六页，共59页。2.4.2铝酸盐水泥

1．铝酸盐水泥的定义与分类

定义

凡是以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为铝酸盐水泥，代号CA

。

分类

按Al2O3的含量百分数：CA-50→

50%≤Al2O3＜60%；CA-60→60%≤Al2O3＜68%；CA-70→68%≤Al2O3＜77%；CA-80→Al2O3≥77%第三十七页，共59页。2．铝酸盐水泥的组成表2-25铝酸盐水泥的化学成分类型Al2O3/%SiO2/%Fe2O3/%R2O（Na2O+0.658K2O）/%S（全硫）/%Cl/%CA-50≥50，＜60≤8.0≤2.5≤0.4≤0.1≤0.1CA-60≥60，＜68≤5.0≤2.0CA-70≥68，＜77≤1.0≤0.7CA-80≥77≤0.5≤0.5（1）化学成分第三十八页，共59页。铝酸一钙（CaO·Al2O3简写CA）:凝结正常，硬化迅速，为铝酸盐水泥强度的主要来源。二铝酸一钙（CaO·2Al2O3简写CA2）:凝结硬化慢，早期强度较低，后期强度高。七铝酸十二钙（Ｃ12Ａ7）:水化极快，凝结极快，但强度不高

。（2）矿物组成第三十九页，共59页。3．铝酸盐水泥的水化和硬化（1）水化当环境温度＜20℃时，生成水化铝酸钙（CAH10），反应式为：CaO•Al2O3+10H2O→CaO•Al2O3•10H2O当温度为20~30℃时，生成水化铝酸二钙（C2AH8）和铝胶（AH3），反应式为：2（CaO•Al2O3）+11H2O→2CaO•Al2O3•8H2O+Al2O3•3H2O当温度＞30℃时，再转变为水化铝酸三钙（C3AH6）和铝胶（AH3），反应式为：3（CaO•Al2O3）+12H2O→3CaO•Al2O3•6H2O+2（Al2O3•3H2O）第四十页，共59页。（2）硬化铝酸盐水泥的水化产物CAH10和C2AH8都属六方晶系，结晶状态为片状、针状，硬化时互相交错搭接，重叠结合，形成坚固的结晶体骨架。析出的氢氧化铝凝胶（AH3）又填充于晶体空隙，从而形成致密的结构，因此铝酸盐水泥在早期能获得较高的机械强度。但其长期强度，经1~2年特别是在湿热环境下会明显下降甚至引起工程的破坏。第四十一页，共59页。4.技术要求

细度

比表面积应不小于300m2/kg或0.045mm筛余量不大于20%。

凝结时间表2-26铝酸盐水泥的凝结时间水泥类型初凝时间不得早于/min终凝时间不得迟于/hCA-50、CA-70、CA-80306CA-606018第四十二页，共59页。强度表2-27铝酸盐水泥各龄期的强度要求水泥类型抗压强度/MPa抗折强度/MPa6h1d3d28d6h1d3d28dCA-50204050—3.05.56.5—CA-60—204585—2.55.010.0CA-70—3040——5.06.0—CA-80—2530——4.05.0—第四十三页，共59页。5.铝酸盐水泥的性质和应用早期强度很高，故适用于工期紧急的工程。水化放热极快且放热量大，不得应用于大体积混凝土工程。抗硫酸盐腐蚀性好。耐热性好。高温下产生烧结作用，具有良好的耐高温性能，较高的强度，故适合耐热工程。抗碱性差

。不得用于与碱性溶液相接触的工程

长期强度降低较大，不适合长期承载结构。第四十四页，共59页。2.4.3硫铝酸盐水泥1．硫铝酸盐水泥的定义与分类

定义

以适当成分的生料，经煅烧得到以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的水泥熟料，掺加不同量的石灰石、适量石膏共同磨细制成的具有水硬性的胶凝材料，称为硫铝酸盐水泥

。

分类

快硬硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥和自应力硫铝酸盐水泥

第四十五页，共59页。2．水化和硬化

加水后，熟料中的无水硫铝酸钙会与石膏发生反应，生成高硫型水化硫铝酸钙即钙钒石（AFt）晶体和氢氧化铝凝胶，硅酸二钙水化后形成水化硅酸钙凝胶C-S-H。钙钒石晶体在较短时间内形成坚强骨架，各种凝胶体快速不断地填充孔隙，逐渐形成致密的水泥石结构，从而获得很高的早期强度，后期强度还有进一步增长。与铝酸盐水泥相比，其后期强度不倒缩，性能更优良第四十六页，共59页。3.技术要求

物理性能、碱度和碱含量

表2-28硫铝酸盐水泥的技术要求项目技术指标快硬硫铝酸盐水泥低碱度硫铝酸盐水泥自应力硫铝酸盐水泥比表面积/（m2/kg），≥350400370凝结时间/min初凝，≤2540终凝，≥180240碱度pH值，≤—10.5—28d自由膨胀率/%—0.00~0.15—自由膨胀率/%7d，≤——1.3028d，≤——1.75碱含量（Na2O+0.658K2O）/%，≤——0.5028d自应力增进率/（MPa/d），≤——0.01第四十七页，共59页。强度表2-29快硬硫铝酸盐水泥各龄期的强度要求快硬硫铝酸盐水泥以3d抗压强度分为42.5、52.5、62.5、72.5四个强度等级

强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa1d3d28d1d3d28d42.530.042.545.06.06.57.052.540.052.555.06.57.07.562.550.062.565.07.07.58.072.555.072.575.07.58.08.5第四十八页，共59页。表2-30低碱度硫铝酸盐水泥各龄期的强度要求低碱度硫铝酸盐水泥以7d抗压强度分为32.5、42.5、52.5三个强度等级

强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa1d7d1d7d32.525.032.53.55.042.530.042.54.05.552.540.052.54.56.0第四十九页，共59页。表2-31自应力硫铝酸盐水泥自应力值要求自应力硫铝酸盐水泥以28d自应力值分为3.0、3.5、4.0、4.5四个自应力等级，所有自应力等级的抗压强度值要求7d不小于32.5MPa，28d不小于42.5MPa

级别7d28d≥≥≤3.02.03.04.03.52.53.54.54.03.04.05.04.53.54.55.5第五十页，共59页。4.性质和应用早强、高强，故适用于抢修抢建工程、接缝堵漏、喷锚支护工程。抗冻性、抗渗性良好，适用于冬季低温施工的工程和有抗渗要求的地下工程耐腐蚀性强

。适用于抗硫酸盐腐蚀的工程和海洋建筑工程碱度低，对钢筋锈蚀有一定影响。用于制作玻璃纤维增强水泥制品，所用钢材应为不锈钢具有微膨胀性，可用于制造大口径或较高压力的水管或输气管。耐热性较差

。不宜用于高温施工及高温结构中。第五十一页，共59页。【工程实例分析】

1.某民用建筑内墙采用的是石灰砂浆抹灰。交付使用后，发现墙面上逐渐出现了许多不规则的网状裂纹，数月后在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析裂纹产生的原因，要避免这种现象发生，应采取什么措施？

第五十二页，共59页。分析：引发裂纹的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气