土木工程材料课件 建材2-3掺混合材水泥

3.掺混合材料的硅酸盐水泥学习内容3.1水泥混合材料3.2掺混合材水泥的品种3.3

掺混合材水泥的特性及应用1湖南大学土木工程学院建材室3.1水泥混合材料在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，扩大使用范围而掺入的天然或人工的矿质原料称为水泥混合材。混合材分类非活性混合材活性混合材2湖南大学土木工程学院建材室非活性混合材填充性混合材，本身加水不具备水化反应活性，与石灰或石膏加水混合后仍不具有反应活性的材料如石灰石粉、砂岩、慢冷矿渣等仅起增加水泥产量、调节水泥强度等级、降低水化热的作用3湖南大学土木工程学院建材室活性混合材本身加水不水化，不产生强度，但与石灰或石膏加水混合后，在常温下可生成具有水硬性的水化物具有火山灰活性或潜在水硬性主要含活性SiO2和活性Al2O3，都为无定形非晶体（玻璃体）4湖南大学土木工程学院建材室火山灰反应特点速度慢放热小消耗一次水化反应生成的Ca(OH)2温度影响大二次水化反应激发剂5湖南大学土木工程学院建材室常用的活性混合材料常为工业废渣，是工业废渣利用重要途径粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰其主要化学成分为活性氧化硅和活性氧化铝。这些活性材料本身不会发生水化反应，不产生胶凝性。但在氢氧化钙或石膏等溶液中，它们却能产生明显的水化反应，形成水化硅酸钙和水化铝酸钙6湖南大学土木工程学院建材室粒化高炉矿渣高炉炼铁时所排出的以硅酸钙和铝酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后的产品。主要化学成分：CaO、SiO2、Al2O3活性来源玻璃体－矿渣融体在淬冷成粒时，阻止了融体向结晶结构的转变而形成亚稳的玻璃体，因此具有潜在水硬性。7湖南大学土木工程学院建材室8湖南大学土木工程学院建材室粒化高炉矿渣9湖南大学土木工程学院建材室火山灰质混合材料10湖南大学土木工程学院建材室火山灰质混合材料具有火山灰活性的天然的或人工的矿质物料。主要化学成分：活性SiO2和Al2O3天然的火山灰、凝灰岩、浮石、硅藻土；人工的烧粘土、烧矸石、硅灰11湖南大学土木工程学院建材室12湖南大学土木工程学院建材室硅灰-SilicaFume高强、高性能混凝土重要矿物掺合料13湖南大学土木工程学院建材室粉煤灰火力发电厂煤粉燃烧后从烟道中收集的粉状物，是燃煤电厂排出的主要固体废物，又称飞灰（FlyAsh）。中国电力的76%是由煤炭产生的，粉煤灰年排量已达3亿多吨14湖南大学土木工程学院建材室粉煤灰属“三废”之王，世界各国都把粉煤灰的资源化列为国家环保、建材部门的大事15湖南大学土木工程学院建材室粉煤灰粒径1～50微米，呈玻璃质的实心或空心球状颗粒。化学成分：活性SiO2、Al2O316湖南大学土木工程学院建材室粉煤灰的应用——

水泥活性混合材17湖南大学土木工程学院建材室粉煤灰的应用——混凝土掺和料18湖南大学土木工程学院建材室粉煤灰的应用——大坝19湖南大学土木工程学院建材室粉煤灰的应用——路基二灰土20湖南大学土木工程学院建材室粉煤灰的应用——粉煤灰制品陶粒（轻骨料）砌块21湖南大学土木工程学院建材室3.2掺混合材水泥的品种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22湖南大学土木工程学院建材室普通硅酸盐水泥代号P.O——OrdinaryPortlandCement硅酸盐水泥熟料＋(6~15)%混合材＋石膏强度等级（GB175-2007）42.5、42.5R、52.5、52.5R四个性质：同硅酸盐水泥相近23湖南大学土木工程学院建材室矿渣硅酸盐水泥代号P.S—Portlandblast-furnaceslag水泥熟料＋(20~70)%矿渣＋石膏强度等级：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个24湖南大学土木工程学院建材室火山灰质硅酸盐水泥代号P.P—Portlandpozzolanacement熟料＋(20~50)%火山灰质混合材料＋石膏强度等级：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个25湖南大学土木工程学院建材室粉煤灰硅酸盐水泥代号P.F-Portlandfly-ashcement熟料＋(20~40)%粉煤灰＋石膏强度等级：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个26湖南大学土木工程学院建材室复合硅酸盐水泥代号P.C-Compositeportlandcement硅酸盐水泥熟料+两种或两种以上规定的混合材料+石膏，水泥中混合材料掺量按质量百分比计应大于15%，但不超过50%。简称复合水泥。强度等级：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个27湖南大学土木工程学院建材室3.3

掺混合材水泥的特性及应用与水化反应特性密切相关28湖南大学土木工程学院建材室水化——一次水化反应水泥熟料的水化C3S(C2S)+H2OC-S-H凝胶+Ca(OH)229湖南大学土木工程学院建材室特点速度慢放热小消耗一次反应生成的Ca(OH)2温度影响大水化——二次水化反应30湖南大学土木工程学院建材室掺混合材水泥的技术特点适宜湿热养护蒸养的混凝土构件温度低时影响强度发展不宜冬季低温、抗冻施工，注意保温速度慢放热小消耗CH温度影响大凝结硬化慢，强度早期低，后期高加强养护时间，不宜抢修、早强工程水化放热速度慢，放热量低；适宜大体积混凝土耐腐蚀性一航较好（抗软水）适于水下、耐腐蚀工程抗碳化能力差特别是P.F，适当增加保护层厚度31湖南大学土木工程学院建材室五种常用水泥的主要性能对比特性品种P.ⅠP.ⅡP.OP.SP.PP.F水化热高低凝结时间快较快较慢，低温下尤甚强度发展早期高早期较高早期低，但后期高耐水、抗硫酸盐较差一般较强，但与掺合料中SiO2、AlO3有关抗冻性好较差抗碳化好较差蒸养适应性不宜好32湖南大学土木工程学院建材室三种掺混合材水泥的性能主要差异水泥品种P.SP.PP.F掺合料特点梭角多，表面光滑颗粒细小，比表面积大颗粒光、圆，致密需水量较大大较小干缩性较大大较小保水性差好差特别点抗硫酸盐、耐热好，干缩、泌水大抗渗好，耐磨差，收缩大，干燥易起粉需水小，收缩小，抗碳化差33湖南大学土木工程学院建材室34湖南大学土木工程学院建材室35湖南大学土木工程学院建材室4特性水泥及专用水泥特性水泥－为了满足紧急抢修工程、冬季施工、加固结构、建筑装饰、海工和地下工程的特殊要求，所生产的某种性能比较突出的水泥，称特性水泥。如快硬水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥、高铝水泥等。专用水泥－适应专门用途的水泥，如道路水泥、低热大坝水泥、油井水泥、砌筑水泥等。36湖南大学土木工程学院建材室4.1铝酸盐水泥(GB201-2000)

Aluminatecement定义凡以铝酸钙为主的水泥熟料，磨制的水硬性胶凝材料，代号CA。又称高铝水泥特性快硬、高强、耐热生产原料铝矾土、石灰石37湖南大学土木工程学院建材室熟料组成化学组成

Al2O3（大于50%）矿物组成铝酸一钙(CaO.Al2O3－CA)70％二铝酸一钙（

CaO.2Al2O3－CA2

）硅酸二钙C2S-少量38湖南大学土木工程学院建材室铝酸盐水泥的水化硬化其水化速度快，生成物随环境温度而发生变化，且晶型易转变。当温度低于20℃时

CA+10H2O——CAH10当温度为20～30℃时2CA+11H2O—C2AH8+Al2O3.3H2O当温度高于30℃时3CA+12H2O—C3AH6+Al2O3.3H2O39湖南大学土木工程学院建材室高铝水泥各龄期的强度GB201－2000水泥类型抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)6h1d3d28d6h1d3d28dCA-50204050－3.05.56.5－CA-60－204585－2.55.010CA-70－3040－－5.06.0－CA-80－2530－－4.05.0－40湖南大学土木工程学院建材室高铝水泥的应用适于紧急抢修的工程，临时军事工事；冬季施工的工程－水化放热量大且集中；有抗硫酸盐腐蚀要求的工程－f-CaO极少耐高温（1300～1400℃）的工程－高温时，烧结结合代替了水化结合。不适于：长期承重的结构－晶体转变引起的强度倒缩；大体积工程－温度过高引起强度倒缩。夏季高温施工与硅酸盐水泥及石灰混用41湖南大学土木工程学院建材室4.2快硬硫铝酸盐水泥组成：无水硫铝酸钙-3(CaO.Al2O3).CaSO4硅酸二钙水化产物钙矾石和氢氧化铝凝胶标准：快硬硫铝酸盐水泥3天强度划分为425、525、625几个强度等级42湖南大学土木工程学院建材室快硬硫铝酸盐水泥特点快硬、早强、不收缩、碱度低应用早强、抗渗、抗硫酸盐侵蚀混凝土负温施工修补工程、抢修工程浆锚、喷锚支护、灌浆施工快速堵漏玻璃纤维增强水泥（GFRC）碱度低，注意钢筋防锈43湖南大学土木工程学院建材室4.3快硬硅酸盐水泥

Rapid-hardeningPortlandCement定义－凡以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏磨细制成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料快硬水泥各标号强度指标（GB199-90）

水泥标号抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）1d3d28d1d3d28d32515.032.552.53.55.07.237517.037.557.54.06.07.642519.042.562.54.56.48.044湖南大学土木工程学院建材室快硬硅酸盐水泥特点凝结硬化快，早期强度增进较快－通过增加熟料中C3S、C3A的含量。适于要求早期强度高的工程、紧急抢修工程、冬季施工的工程等。注意快硬水泥易受潮变质，运输和储存中特别注意防潮。从出厂起应在一个月内使用。45湖南大学土木工程学院建材室4.4道路硅酸盐水泥以硅酸钙为主要成分，并且铁铝酸钙含量较多的硅酸盐水泥,简称道路水泥。铝酸三钙含量不大于5.0％，铁铝酸四钙含量不小于16.0％，游离CaO含量不大于1.0％。强度较高，特别是抗折强度高、耐磨性好、干缩率低，抗冲击性、抗冻性和抗硫酸盐侵蚀能力比较好。特别适用于水泥混凝土路面、机场跑道、车站及公共广场等工程的面层混凝土中应用。46湖南大学土木工程学院建材室4.5低热微膨胀硅酸盐水泥以粒化高炉矿渣为主要组分，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，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，简称低热微膨胀水泥。石膏掺量较高，水化产生的钙矾石较多，在早期产生适当的膨胀，增加了水泥石密实度，改善了抗渗性。水化热低，适于大体积工程；水泥石的内部结构致密，抗渗、耐腐蚀性能好。对大体积水中构筑物，特别是抗渗性要求较高时，是最佳的选择之一。47湖南大学土木工程学院建材室4.6白色硅酸盐水泥组成、性质与硅酸盐水泥基本相同，但在配料和生产过程中严格控制着色氧化物（Fe2O3、MnO、Cr2O3、TiO2等）的含量，因而具有白色。原料－更纯净的原料，限用铁粉；煅烧－采用重油或天然气；粉磨－不采用钢质衬板或研磨体；漂白－将煅烧好的熟料进行洒水漂白或加入CaCl2还原剂，将熟料中Fe2O3还原为颜色较浅的Fe3O4或FeO。磨细－适当提高粉磨细度可以提高白度。48湖南大学土木工程学院建材室彩色硅酸盐水泥简称彩色水泥。用白水泥熟料，适量石膏和耐碱矿物颜料共同磨细而制成的。也可以在白水泥生料中加入适当金属氧化物作着色剂，在一定燃烧气氛中直接烧成彩色水泥熟料。常用的有氧化铁（红、黄、褐、黑色）、氧化锰（褐、黑色）、氧化铬（绿色）、群青（蓝色）、赭石（赭色）等。深色调的彩色水泥可在普通硅酸盐水泥中掺入适当颜料而制得。49湖南大学土木工程学院建材室广泛地应用于建筑装修中。如制作彩色水磨石、饰面砖、锦砖、玻璃马赛克以及制作水刷石、水泥花砖等。白色硅酸盐水泥

彩色硅酸盐水泥50湖南大学土木工程学院建材室附：水泥在工程中应用水泥品种的选择水泥的运输和储存水泥的现场验收水泥质量的仲裁51湖南大学土木工程学院建材室一、水泥品种的选择原则1、依据工程所处环境条件环境条件主要包括环境的温度以及所含侵蚀性介质的种类、数量等。如软水、SO42+等腐蚀的环境，优先选择矿渣、粉煤灰水泥。52湖南大学土木工程学院建材室水泥品种的选择原则2、依据工程特点如大坝、大型设备基础等大体积混凝土，应选择水化热小、放热速度慢的掺混合材水泥；有早强要求的紧急工程、有抗冻要求的工程应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥承受高温作用的混凝土工程（工业窑炉及基础）应选用矿渣或高铝水泥；快速施工、紧急抢修等特殊工程应选用快硬硅酸盐水泥；修补、堵漏、防水及自应力钢筋混凝土（压力管）工程应选用膨胀水泥或自应力水泥。53湖南大学土木工程学院建材室水泥品种的选择原则3、按所处部位选择水泥品种经常遭受水冲刷的混凝土、水位变化区的外部混凝土、构筑物的溢流面部位混凝土等，应优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，避免采用火山灰水泥。位于水中和地下部位的混凝土、采用蒸气养护等湿热处理的混凝土应优先采用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥。54湖南大学土木工程学院建材室二、水泥的运输和储存水泥的运输和储存，主要是防潮，不同品种、标号和出厂日期的水泥应分别储运，不得混杂；坚持先存先用，不可储存过久；通用水泥不宜超过3个月；高铝水泥不宜超过2个月；快硬、双快水泥不宜超过1个月。否则重新测定标号，按实测强度使用。水泥标号越高，越细吸湿受潮越严重。在正常储存条件下，经3个月后，水泥强度约降低10％～25％；储存6个月降低25％～40％。55湖南大学土木工程学院建材室三、水泥的验收项目品种验收核对水泥包装上所注明的工厂名称、水泥品种、名称、代号和标号、“立窑”或“旋窑”生产、包装日期、产品编号等是否相符；外观验收是否受潮