东北农业大学水利与土木工程学院建筑材料课件第二章

教学重点与难点§2.1气硬性无机胶凝材料§2.2水硬性无机胶凝材料第二章无机胶凝材料总目录上一页下一页 泰姬陵 西安大雁塔 敦煌 雷峰塔 索非亚教堂 巴伐利亚国家剧院大门 教学重点与难点1.掌握建筑材料的基本力学性质和有关参数2.掌握石灰、石膏的特性、技术性质要求和应用3.掌握硅酸盐水泥的概念和生产4.掌握硅酸盐水泥凝结硬化概念、过程和阶段总目录子目录上一页下一页 5.了解硅酸盐水泥腐蚀的概念及类型6.了解普通硅酸盐水泥的概念、技术性质和要求7.了解掺混合材料硅酸盐水泥的概念、技术性质和要求8.掌握水泥强度等级、品种的选用依据以及水泥保管的注意事项总目录子目录上一页下一页 胶凝材料又称胶结材料，它能将散粒或块状材料粘结成整体并具有一定的强度，在建筑工程中应用极其广泛。胶凝材科按化学性质不同可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。1.有机胶凝材料：是以天然或合成高分子化合物为基本组成的一类胶凝材料，如沥青；2.无机胶凝材料：是以无机化合物为主要成分的一类胶凝材料。无机胶凝材料按硬化条件的不同分为气硬性和水硬性胶凝材料两大类。总目录子目录上一页下一页 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且只能在空气中保材或发展其强度。水硬性不仅在空气中，而且能更好的在水中硬化，并保持、发展其强度。石灰水泥总目录子目录上一页下一页 §2.1气硬性无机胶凝材料(air-settinginorganiccementationmaterials)一、石灰（lime）（一）石灰的生产(productionoflime)1.原料（1）以CaCO3为主要成分的矿物和岩石（如方解石、石灰岩、大理岩等）；（2）化工副产品，例如用碳化钙（电石）制取乙炔时产生的电石渣（电石渣的主要成为Ca(OH)2）总目录子目录上一页下一页 块状石灰石灰石总目录子目录上一页下一页 2.生产过程：将生产石灰的原料经过1000～1200℃的高温锻烧，就可以得到生石灰：CaCO3煅烧CaOCO2石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。总目录子目录上一页下一页 以上反应是可逆的，反应的方向取决于锻烧温度和反应体系中的分压。锻烧温度为900℃左右，实际生产中，为了加快分解反应速度，反应温度常控制在1000～1200℃。由于石灰岩的致密程度、杂质含量、块体大小、窑中温度不均匀等原因，会生成一部分欠火石灰和过火石灰。欠火石灰中含有未分解的石灰石，过火石灰则由于温度过高，其结构紧密，且在石灰颗粒表面形成釉状物，以致于熟化十分缓慢，往往在已经硬化的制品中形成崩裂和隆起。总目录子目录上一页下一页 3.石灰的主要成分生石灰中除了以为主要成分外，还含有少量的（因为生石灰的原料中含有少量的）。当生石灰中的含量≤5％时，称为钙质石灰；当生石灰中的含量＞5％时，称为镁质石灰生石灰CaO熟石灰Ca（OH）2总目录子目录上一页下一页 （二）石灰的熟化(limeslaking)1.概念建筑施工使用石灰时，通常将生石灰加水使之消解为熟石灰[Ca(OH)2]，这个过程称为石灰的“熟化”（或石灰的消解）。其化学反应式为：生石灰的熟化为放热反应，熟化时体积膨胀1.5～3倍左右。含有杂质或锻烧不良的生石灰体积增大1.5倍左右，锻烧良好质纯的生石灰体积增大3倍左右。储灰坑总目录子目录上一页下一页 石灰消解作用的快慢有很大的差异。块小多孔的石灰容易与水接触，消解速度较快；钙质石灰比镁质石灰消解速度快；过火石灰消解速度慢；杂质含量多，消解速度也慢。2.分类根据石灰消解速度的快慢，石灰可分为：快熟石灰熟化速度在10min以内；中熟石灰熟化速度在10min～30min慢熟石灰熟化速度在30min以上。总目录子目录上一页下一页 石灰为什必须陈伏？陈伏：为了保证石灰完全消解，石灰浆必须在池中保存两星期以上，这个过程称为“陈伏”。陈伏的目的是为了消除过火石灰的危害。（由于生石灰中的过火石灰结构紧密，所以熟化速度极慢，若熟化不充分，使用后过火石灰在抹灰层中仍能熟化，产生体积膨胀，使抹灰层表面隆起和开裂。）注意：陈伏期间石灰浆表面应保持一层水分，使之与空气隔绝，以防止碳化。总目录子目录上一页下一页 4.熟化产物（1）熟石灰粉：在生石灰中均匀加入适量水，就得到分散的颗粒细小的熟石灰粉。工地上调制熟石灰粉时常用淋灰方法（2）石灰膏：在生石灰中加入过量的水（约为块灰质量的2.5～3倍），得到的浆体的石灰乳，石灰乳沉淀后除去表层多余水分后，得到的膏状物称为石灰膏。工地上调制石灰是在化灰池中进行的。总目录子目录上一页下一页 （三）石灰的硬化(limehardening)石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的。1.结晶硬化：水分蒸发，氢氧化钙从饱和溶液中逐渐结晶出来；2.碳化硬化：实际上是空气中的二氧化碳与水生成碳酸，然后再与氢氧化钙反应生成CaCO3，析出多余水分并蒸发，其反应式为：总目录子目录上一页下一页 石灰硬化收缩产生的裂缝石灰总目录子目录上一页下一页 3.注意（1）碳化硬化过程不能在没有水分的干燥条件下进行，而且只限于在石灰浆体表面缓慢进行（由于含量有限→反应缓慢）；（2）结晶硬化则主要在石灰浆体的内部进行。可见，石灰浆体的硬化是由表里两种作用形成的。总目录子目录上一页下一页 （四）石灰的产品(productoflime)目前已经形成标准的有三种产品，即建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉，它们都是按按照所含的含量划分为钙质、镁质、白云石质。。各类石灰产品的分类界限见表2-1总目录子目录上一页下一页 表2-1各类石灰产品的分类界限石灰产品名称钙质镁质白云石质MgO含量（％）建筑生石灰建筑生石灰粉建筑消石灰粉≤5％≤5％＜4％＞5％＞5％4％～24％————24～30％总目录子目录上一页下一页 每类石灰产品都分有优等品、一等品、合格品三个等级。优等品、一等品适用于饰面层和中间涂层，合格品适用于砌筑。总目录子目录上一页下一页 （五）石灰的性质(characteroflime)石灰的性质主要有如下几点：1.保水性、可塑性好2.强度低、耐水性差（受潮后强度更低，长期受潮或在水中浸泡还会溃散。所以石灰不宜用于潮湿环境和重要建筑物的基础。）3.体积收缩大（石灰在硬化过程中因蒸发大量水分会引起体积收缩，所以不宜单独使用。应用时常掺入砂、麻刀、纸筋等，以抵抗收缩引起的开裂。）总目录子目录上一页下一页 （六）石灰的应用(applicationoflime)石灰在建筑工程中应用很广。石灰膏：可以用来配制石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆，用于砌筑和抹灰。1.石灰乳：石灰膏稀释以后可以调制成石灰乳，用于粉刷墙面和天棚。2.3.磨细生石灰粉是生产石灰矿渣水泥、石灰火山质水泥、灰沙砖、碳化石灰板等的主要原料。总目录子目录上一页下一页 熟石灰粉：用石灰、粘土或石灰、粘土、砂（石灰、砂、碎石或碎砖），按一定比例可配制成灰土或三合土，广泛用于建筑物的基础垫层、室内地面垫层及道路的基层。石灰＋粉煤灰＋碎石→三渣，可用于道路工程。4三合土用作铺筑道砖的垫层石灰稳定用与土路面基层总目录子目录上一页下一页 （七）石灰的保管(keepingoflime)生石灰的吸湿性极强，因此，必须在干燥的环境中储存保管。1.2.运输过程中应有防雨措施。储存时间不宜过长，一般不超过一个月，否则会发生碳化反应，造成浪费。3.总目录子目录上一页下一页 运到现场的石灰应分类、分等存放在仓库内。4.生石灰遇水消解，并放出大量热量，因此不能与易燃、易爆及液体物品混运温存，以免发生火灾。5.总目录子目录上一页下一页 二、石膏(gypsum)（一）建筑石膏的制取自然界中存在着天然的无水石膏（CaSO4）和二水石膏（CaSO4·2H2O）.将天然二水石膏（生石膏）入窑经低温锻烧（107～170℃），脱水后再经球磨机磨细即为建筑石膏（熟石膏），其化学式为CaSO4·1/2H2O总目录子目录上一页下一页 （二）建筑石膏的凝结硬化机理：半水石膏的溶解和二水石膏的析出。建筑石膏加水拌和后，很快由半水石膏还原为二水石膏：胶化结晶开始结晶长大与交错1234１——半水石膏；２——二水石膏胶体微粒；３——二水石膏晶体；４——交错的晶体图2-1建筑石膏凝结硬化示意图+总目录子目录上一页下一页 出于CaSO4·2H2O在水中的溶解度CaSO4·1/2H2O，所以溶液对CaSO4·2H2O来说很快达到饱和，因此很快析出胶体微粒，并不断转变为晶体。由于CaSO4·2H2O的析出破坏了原来CaSO4·1/2H2O溶解的平衡状态，使得平衡向CaSO4·1/2H2O进一步溶解的力向移动，以补偿因二水石膏析出晶体而造成的溶液中CaSO4含量的减少。总目录子目录上一页下一页 （三）建筑石膏的性质1.凝结硬化快，强度较高建筑石膏一般在加水后5～15min即凝结。成型性能优良2.3.孔隙率大建筑石膏与水反应，孔隙率可达50～60％，是一种良好的室内装修材料。总目录子目录上一页下一页 4.防火性好5.耐水性差6.调色性好总目录子目录上一页下一页 （四）建筑石膏的应用1室内抹灰及粉刷2生产装饰制品外加剂3总目录子目录上一页下一页 石灰背景墙石灰制品总目录子目录上一页下一页 纸面石膏板总目录子目录上一页下一页 吸声用穿孔石膏板总目录子目录上一页下一页 石膏艺术制品总目录子目录上一页下一页 三、水玻璃水玻璃（又称为泡花碱或液体玻璃）是由不同比例的碱金属氧化物和SiO2的化合物组成，其化学式为R2O·nSiO2,n越大，水玻璃的粘度越大，越难溶于水水玻璃的制作过程总目录子目录上一页下一页 （一）水玻璃的制取1干法（两步法）：是将石英砂粉或石英岩粉加入或，在玻璃熔炉内1300℃～1400℃温度下熔化，冷却后即形成固态水玻璃，然后在压力为0.3～0.8MPa的蒸汽锅内溶解成为粘稠状的液体。2湿法（一步法）：是将石英砂和苛性钠在高压蒸锅内，用蒸汽加热，直接溶解成为液态水玻璃。总目录子目录上一页下一页 （二）水玻璃的硬化水玻璃的干燥硬化是由于硅酸钠与空气中的CO2作用生成无定型硅酸凝胶，反应式为：由于空气中的CO2含量有限，这个过程进行得很缓慢。为了加速水玻璃的硬化，可加入氟硅酸钠（Na2SiF6）作为固化促进剂，加入量为水玻璃质量的12％～15％。Na2SiF6有毒，应做好劳动保护及加强保管。总目录子目录上一页下一页 （三）水玻璃的主要技术性质1.粘结能力和成膜性能较好；2.不燃烧，在高温下强度不降低．甚至有所提高；总目录子目录上一页下一页 3.水玻璃在硬化时析出的硅胶凝胶可以堵塞毛细孔隙，因此有防止水渗透的作用；4.水玻璃具有高度的耐酸性能，能抵抗除氢氟酸和氟硅酸以外的大多数无机酸和有机酸的腐蚀作用。总目录子目录上一页下一页 （四）水玻璃的应用直接作涂刷(或浸渍)材料或涂料原料用于建造有防腐要求的构筑物12总目录子目录上一页下一页 用于地基土壤加固3用来配制耐热砂浆、耐热混凝土、防水砂浆等。4掺入水泥砂浆或混凝土，使水泥速凝，可用于堵漏。5总目录子目录上一页下一页 四、菱苦土菱苦土为白色、灰白色或微黄色的粉末，密度为3.2g/cm3左右。总目录子目录上一页下一页 （二）菱苦土的性质1.可与加入浆体中的竹、木质纤维类材料紧密结合，且长期不腐。2.着色容易，可以得到美观光洁的表面，加工性能优良。（一）菱苦土的使用在使用时，而多采用MgCl2溶液。因为MgO加水后，生成的Mg(OH)2溶解度非常小，很快达到饱和而被析出，形成胶体膜包裹在尚未水化的MgO微粒外，使得继续水化变得相当困难，因而表现为硬化后结构疏松、强度不高。总目录子目录上一页下一页 （三）菱苦土的应用1.常用来制作木丝板、刨花板、人造大理石及现制地板。2.可以代替钢材、木材制成门窗、构件、家具等。（四）菱苦土的保管菱苦土应在干燥场所储存，储运中应注意防潮。总目录子目录上一页下一页 §2.2水硬性无机胶凝材料水硬性无机胶凝材料，通常是指水泥（cement）。水泥是建筑工程中最为重要的建筑材料之一，它与钢材、木材统称为建筑上的“三材”。水泥按照用途和性质分为3特性水泥：具有某种特殊性能的水泥（如双快水泥）2专用水泥：具有专门用途的水泥（如砌筑水泥、大坝水泥）1通用水泥：用于一般工程总目录子目录上一页下一页 硫铝酸盐水泥磷酸盐水泥硅酸盐水泥水泥按照所含主要水硬性物质名称分为硫酸盐水泥铝酸盐水泥总目录子目录上一页下一页 一、硅酸盐水泥的概念（Portlandcement）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，国外通称为波特兰水泥。硅酸盐水泥分为两种型号：1.Ⅰ型硅酸盐水泥：不参加混合材料，代号P·ⅠⅡ型硅酸盐水泥：在硅酸盐水泥熟料磨细时，掺加不超过水泥重量5%的石灰石或粒化高炉矿渣，代号P·Ⅱ2.总目录子目录上一页下一页 二、硅酸盐水泥的生产（一）生产原料石灰质原料如石灰石、白垩、石灰质凝灰岩提供CaO辅助原料调节某些氧化物的不足少量矿化剂如（萤石等）改善煅烧条件粘土质原料如粘土、黄土等提供SiO2、Al2O3及少量矿化剂（如萤石等）改善煅烧条件总目录子目录上一页下一页 生产一吨水泥排放污染物如图所示如何降低水泥能耗、减少污染物的排放量，将是今后应该研究的主要内容，绿色产业化是水泥工业的发展方向。生产1吨水泥约1.2t石灰石约169kg标准煤约1tCO2约2kgSO24kgNOx耗电100kWh大量粉尘与烟尘总目录子目录上一页下一页 （二）生产过程1.把几种原料按适当的比例混合后，在球磨机中磨成生料；2.将制得的生料在回转窑或立窑内经1350℃～1450℃高温锻烧，烧成熟料；3.把烧好的熟料和适量石膏及混合材料混合，在球磨机中磨细，就得到水泥。可以概括为“两麿一烧”总目录子目录上一页下一页 （三）生产方法按照生料制备方法不同按照锻烧设备不同我国大中型水泥厂基本上都采用回转窑生产的方法。20世纪70年代起又发展了一种窑外分解烧成的先进技术，这种技术的显著特点是产量高、能耗低（每公斤熟料能耗量大约比其它方法降低一半）。湿法生产干法生产立窑生产回转窑生产总目录子目录上一页下一页 （四）锻烧过程锻烧是生产水泥的关键环节。锻烧过程可以分为干燥、预热、分解、熟料烧成和冷却几个阶段。不同阶段的反应大致如下：100℃～200℃左右，生料被加热，水分逐渐蒸发而干燥；300℃～500℃，生料被预热；500℃～800℃，粘土质原料脱水并分解为无定形的SiO2和Al2O3，600℃以后，石灰质原料中的开始分解为CaCO3,CaO和CO2；总目录子目录上一页下一页 800℃左右，生成铝酸一钙，也可能有铁酸二钙及硅酸二钙开始生成；900～1100℃，C3A和C4AF开始形成，CaCO3分解完毕；1100～1200℃，大量生成C3A和C4AF，C2S的生成量达最大；1300℃～1450℃，C3A和C4AF呈熔融状态，产生的液相把CaO及部分C2S解于其中，在此液相中，C2S吸收CaO化合成C3S。这一过程是锻烧水泥的关键，必须有足够的时间，以保证水泥熟料的质量。总目录子目录上一页下一页 三、硅酸盐水泥熟料矿物组成及水化性质（一）矿物组成硅酸盐水泥熟料矿物组成见表2-2：化合物名称氧化物成分缩写符号含量硅酸三钙3CaO·SiO2C3S44%~62%硅酸二钙2CaO·SiO2C2S18%~30%铝硅酸三钙3CaO·Al2O3C3A5%~12%铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·FeO3C4AF10%~18%总目录子目录上一页下一页 硅酸盐水泥熟料的矿物成分中，除了上表所列出的四种主要矿物成分外，还有少量的游离氧化钙（fCaO）和游离氧化镁（fMgO）总目录子目录上一页下一页 （二）水化性质硅酸盐水泥熟料四种主要矿物的水化性质见表2-3：性质C3SC2SC3AC4AF凝结硬化速度快慢最快较快水化时放热量高低最高中强度高低高早期低、后期高低中发展快慢快较快总目录子目录上一页下一页 从上表可以看出：1.C3S是决定硅酸盐水泥早期强度的主要矿物；2.C2S是决定硅酸盐水泥后期强度的主要矿物；3.C3A主要影响硅酸盐水泥的凝结时间，同时也是水化热的主要来源，由于在锻烧过程中，C3A的熔融物是生成C3S的基因，故被称为“熔媒矿物”；总目录子目录上一页下一页 4.C4AF也属于“熔媒矿物”。总目录子目录上一页下一页 四、硅酸盐水泥凝结硬化过程及影响因素（一）水泥凝结硬化的概念水泥的凝结：水泥加入适量水调成水泥浆后，经过一定时间，由于其本身发生了物理、化学变化而逐渐变稠失去塑性，到开始具有强度（但尚无强度）的过程称为水泥的凝结。1.2水泥的硬化：变稠、变硬的水泥浆产生明显的强度，并逐渐发展成坚硬的人造石——水泥石，这一过程称为水泥的硬化。总目录子目录上一页下一页 （二）凝结、硬化过程伴随水化反应的发生，从颗粒表面逐渐深向内层，开始速度快，突然有一段停滞（生成凝胶膜包裹起来，所以水化较慢了）但是还会继续水化，要发生全过程大致需要几年，一般来说，在开始的3～7天内，水泥的水化速度快．所以强度增长也快，大约在28天内可完成这个过程的绝大部分，此后水化作用显著减缓，强度增长也极为缓慢。总目录子目录上一页下一页 （三）凝结、硬化阶段根据水化反应速度的不同和主要物理化学变化的不同，可将水泥的凝结硬化大致分为四个阶段：4硬化期凝胶体填充毛细管1初始反应期初始溶解和水化3凝结期膜体破裂，水泥颗粒进一步水化2潜伏期凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长1234总目录子目录上一页下一页 （四）影响水泥凝结硬化的主要因素1.石膏一般石膏的掺入量占水泥成品质量的3～5％。2.水泥细度其颗粒越细，总表面积越大，越容易水化，凝结硬化越快，反之则相反。3.硬化龄期总目录子目录上一页下一页 4.环境温度和湿度湿度的存在是水泥硬化的必要条件，温度越高，水泥的水化反应越快，当温度降到0℃以下时，凝结硬化完全停止。5.拌和水量加水量多，水化生成的凝胶体稀，凝结硬化速度减慢；加水量少，水化生成的凝胶体浓度大，凝结硬化速度加快。总目录子目录上一页下一页 五、硅酸盐水泥的技术性质及要求（一）不溶物（insolublematter）（二）烧失量Ⅰ型硅酸盐水泥不得超过0.75%Ⅱ型硅酸盐水泥不得超过1.5%Ⅰ型硅酸盐水泥不得超过3%Ⅱ型硅酸盐水泥不得超过3.5%总目录子目录上一页下一页 （三）MgO水泥中MgO的含量不得超过5％，如果水泥经压蒸安定性试验合格，MgO的含量可以放宽到6％。（四）SO3水泥中SO3的含量不得超过3.5％总目录子目录上一页下一页 （五）细度(fineness)细度是指水泥磨细的程度，即水泥颗粒的粗细程度。同样成分的水泥，颗粒越细，与水接触的表面积越大，水化反应越快，早期强度越高。但颗粒过细，硬化时收缩较大，易产生裂缝，容易吸收水分和而失去活性。另外，颗粒细则粉磨过程中的能耗大，水泥成本提高，因此细度应适宜。总目录子目录上一页下一页 水泥细度常用比表面积法或筛分析法来测定。比表面积：是指单位重量水泥颗粒的总表面积。国标规定：硅酸盐水泥细度为比表面积＞300m2／kg。总目录子目录上一页下一页 水泥负压筛析仪水泥试样筛余百分率按下式计算F=式中：F—水泥试样筛余百分率，%；ms—水泥试样在80μm筛上筛余质量，g；m—水泥试样的质量，g。msm筛分析法总目录子目录上一页下一页 （六）凝结时间(settime)水泥的凝结时间分初凝和终凝。这个指标对施工有着重要的意义。为保证水泥砂浆、混凝土有充分的时间进行搅拌、运输、浇模或砌筑，水泥的初凝时间不应过早。施工结束，则希望尽快硬化并具有一定的强度，既便于养护，也不至于拖长工期，所以水泥的终凝时间又不宜太迟。国标规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6.5h。总目录子目录上一页下一页 水泥全部加入水中开始失去可塑性完全失去可塑性初凝时间终凝时间凝结时间:水泥从加水时至水泥浆失去可塑性所需的时间。初凝时间：从水泥加水至水泥浆开始失去可塑性所经历的时间；终凝时间：从水泥加水至水泥浆完全失去可塑性所经历的时间。总目录子目录上一页下一页 （七）安定性（体积安定性）(soundnessofvolume)1.概念水泥的体积安定性是指水泥在硬化过程中体积变化是否均匀的性质。2.体积安定性不良（1）概念：如果水泥在硬化后，产生了不均匀的体积变化，就会使构件产生膨胀性裂缝，降低建筑物的质量，这称为体积安定性不良。总目录子目录上一页下一页 （2）引起体积安定性不良的原因：①熟料中所含fCaO、fMgO都是过烧的，水化很慢，一般都在水泥硬化后才开始水化，反应式为：CaO+H2OCa（OH）2MgO+H2OMg（OH）2总目录子目录上一页下一页 ②当石膏渗人量过多时，在水泥硬化后，石膏与水化铝酸钙反应生成含水硫铝破钙，造成水泥石开裂。3.检验体积安定性是水泥在施工中保证质量的一项重要技术指标，国标规定，水泥体积安定性用沸煮法检验必须合格。总目录子目录上一页下一页 沸煮法：将标准稠度的水泥净浆，按规定方法做成试饼并养护，然后沸煮4h，以加速fCaO的熟化，若煮后，试饼不弯、不裂、不崩溃则为安定性合格。而对于fMgO，则必须采用压蒸安定性试验进行检验。沸煮箱总目录子目录上一页下一页 水泥强度是表明水泥质量的重要指标。国标规定，用软练胶砂法测定水泥强度。软练胶砂法是将水泥、标准砂和水按规定比例拌制成塑性水泥胶砂，并按规定方法制成4cm×4cm×16crn的试件，在标淮条件下养护后，测其3天、7天、28天的抗压及抗折强度。硅酸盐水泥强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。（八）强度及强度等级总目录子目录上一页下一页 （九）碱含量水泥中碱含量按照Na2O+0.658K2O计算值表示。国标规定：若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量应≤0.6％。国标中还规定：在上述各项技术指标中，凡MgO、SO3、初凝时间、安定性中的任一项不符合要求，均为废品水泥。废品水泥在工程中严禁使用。废品水泥禁用：凡MgO、SO3安定性初凝时间中有任何一项不符合要求。总目录子目录上一页下一页 水泥的生产工艺过程钙质原料和硅质原料按适当的比例配合，有时为了改善烧成反应过程，还加入适量的铁矿粉和矿化剂，将配合好的原料在磨机中磨成生料。总目录子目录上一页下一页 然后将生料入密煅烧成熟料熟料配以适量的石膏或根据水泥品种组成要求掺入混合材料，入磨机磨至适当细度，即制成水泥成品。总目录子目录上一页下一页 氧化物简写矿物分子式矿物名称简写CaOC3CaO·SiO2硅酸三钙C3SSiO2S2CaO·SiO2硅酸二钙C2SAl2O3A3CaO·Al2O3铝酸三钙C3AFe2O3F4CaO·Al2O3Fe2O3铁铝酸四钙C4AFMgOMCaSO4·2H2O二水石膏CSH2SO3SCaSO4无水石膏CSH2OH水泥熟料化学成分与矿物成分的简写形式见表2-4总目录子目录上一页下一页 矿物强度水热化耐化学侵蚀性干缩早期后期C3S高高中中中C2S低高小良小C3A高低大差大C4AF低低小优小总目录子目录上一页下一页 水泥标号中热硅酸盐水泥J/g低热矿渣水泥J/g3d7d3d7d325188230425251293197230525251293中热硅酸盐水泥与低热矿渣水泥各龄期水化热值见表2-5总目录子目录上一页下一页 常用水泥的选用见表2-6混凝土特定工程或所处环境条件优先选用可以使用不得使用1.在普通气候环境中的混凝土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硅酸盐水泥总目录子目录上一页下一页 2.在干燥的环境中的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥3.在高温度环境中或永远处在水下的混凝土矿渣硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥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总目录子目录上一页下一页 4.大体积的混凝土粉煤灰硅酸水泥普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥总目录子目录上一页下一页 有特殊要求的见表2-71.要求快硬的混凝土快硬硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥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总目录子目录上一页下一页 2.高强的混凝土硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥3.严寒地区的露天混凝土寒冷地区的处在水位升降范围内的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥总目录子目录上一页下一页 4.严寒地区处在水位升降范围内的混凝土普通硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥总目录子目录上一页下一页 5.有抗渗性要求的混凝土普通硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥6.有耐磨性要求的混凝土硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥总目录子目录上一页下一页 不合格的水泥有哪些？1凡不溶物、烧石量、细度、终凝时间中有任何一项不复合标准规定2强度低于商品强度等级3混合材料参量超标4水泥包装标志中水泥品种、强度等级、工场名称、出场编号不全总目录子目录上一页下一页 （十）标准稠度用水量(waterconsumptionofnormalconsistency)1.概念由于加水量的多少，对于水泥一些技术性质的测定值影响很大，因此在测定这些性质时，必须在一个规定的稠度下进行，这个规定的稠度称为标准稠度。水泥净浆达到标准稠度时，所需的拌和水量占水泥重量的百分率称为标准稠度用水量。在按照国家标准检验水泥的凝结时间和体积安定性时，规定采用“标准稠度”的水泥净浆。总目录子目录上一页下一页 测定水泥的标准稠度用水量采用水泥标准稠度测定仪测定。1硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在21~28%之间。2要求总目录子目录上一页下一页 （十一）水化热(hydrationheat)1.概念水泥在凝结硬化过程中放出的热量称为水化热。2.危害水泥的水化热对大体积的混凝土工程是不利的。因为水化热积聚在内部不易散出，致使内外产生很大的温度差，引起内应力，使混凝土产生裂缝。因此，对于大型基础、水坝、桥墩等大体积混凝土工程，应采用低热水泥。总目录子目录上一页下一页 六、水泥石的腐蚀与防腐（一）水泥石的腐蚀(corrosionofhardenedcementpaste)1.概念硅酸盐水泥在硬化后，在通常使用条件下耐久性较好，但在某些腐蚀性介质中，水泥石结构会逐渐受到破坏，强度会降低，甚至会引起整个结构的破坏，这种现象称为水泥石的腐蚀。总目录子目录上一页下一页 2.类型（1）溶解腐蚀:水泥石中的Ca（OH）2可溶于水。若处在流动淡水(如雨水、雪水、河水、湖水)中，Ca（OH）2不断溶解流失，同时，由于石灰浓度降低，会引起其他水化物的分解溶融，孔隙增大，水泥石结构遭到进一步的破坏，这种现象称为溶解腐蚀，或称为溶析。（2）化学腐蚀:水泥石在腐蚀性液体或气体的作用下，会生成新的化合物。这些化合物强度较低，或易溶于水，或无胶凝能力，因此使水泥石强度降低，或使水泥石结构遭到破坏。总目录子目录上一页下一页 根据腐蚀介质的不同，化学腐蚀又可分为盐类腐蚀、酸类腐蚀和强碱腐蚀三种。①硫酸盐腐蚀是海水、湖水、盐沼水、地下水及某些工业污水中含有的钠、钾、氨等的硫酸盐与水泥石中的Ca(OH)2反应生成CaSO4,CaSO4又与水泥石中的固态水化铝酸钙反应生成含水硫铝酸钙（“水泥杆菌”），造成水泥石的膨胀破坏。海水或地下水中的MgSO4和MgCl2与水泥石中的Ca(OH)2反应，生成松软而无胶凝能力的Mg(OH)2、易溶于水的CaCl2及由于体积膨胀导致水泥石破坏的二水石膏。盐类腐蚀盐类腐蚀主要有硫酸盐腐蚀和镁盐腐蚀两种。总目录子目录上一页下一页 酸类腐蚀酸类腐蚀包括碳酸腐蚀和一般酸腐蚀。②由于Ca(OH)2浓度降低，会导致水泥石中其他水化物的分解，使腐蚀作用进一步加剧，以上腐蚀称为碳酸腐蚀。指工业废水、地下水、沼泽水中含有的无机酸或有机酸与水泥石中的Ca(OH)2反应，生成易溶于水或体积膨胀的化合物，因而导致水泥石的破坏。总目录子目录上一页下一页 强碱腐蚀③浓度不大的碱类溶液对水泥石一般是无害的，但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱(如NaOH)作用时，会生成易溶的铝酸纳。总目录子目录上一页下一页 3.造成水泥石腐蚀的基本原因(1)水泥石中存在引起腐蚀的组成成分Ca（OH）2和水化铝酸钙（2）水泥石本身不够密实，有很多毛细孔通道，侵蚀性介质容易进入其内部总目录子目录上一页下一页 （二）水泥石的防腐措施(antisepticmeasureofhardenedcementpaste)1.根据腐蚀环境的特点，合理地选用水泥品种2.提高水泥石的密实度在实际工程中，提高砂浆或混凝土的密实度的方法有：（1）合理设计砂浆或混凝土的配合比；（2）降低水灰比；（3）正确选择骨料；（4）掺入外加剂；（5）改善施工方法；（6）在混凝土或砂浆表面进行碳化处理，使表面生成难溶的CaCO3外壳，以提高表面密实度。总目录子目录上一页下一页 3.加做保护层当水泥制品所处环境腐蚀性较强时，可用耐酸石料、耐酸陶瓷、塑料、沥青等，在混凝土或砂浆表面做一层耐腐蚀性强而且不适水的保护层。总目录子目录上一页下一页 七、普通硅酸盐水泥（一）概念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。总目录子目录上一页下一页 （二）主要特性（1）早期强度略低，后期强度高。（2）水化热略低。（3）抗渗性好，抗冻性好，抗碳化能力强。（4）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。（5）耐磨性较好；耐热性能较好。熟料＋适量石膏＋20%～70%粒化高炉矿渣20%～40%粉煤灰20%～50%火山灰质混合材料矿渣水泥（P·S）粉煤灰水泥（P·F）火山灰水泥（P·P）磨细磨细磨细总目录子目录上一页下一页 （三）混合材料掺量的规定1.掺活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥重量的15％。2.掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥重量的10％。3.掺窑灰时，最大掺量不得超过水泥重量的5％。总目录子目录上一页下一页 （四）技术性质及要求P·O与硅酸盐水泥的技术要求相比较，除了不溶物对P·O未限定，MgO、SO3、安定性、碱含量与硅酸盐水泥的规定相同外，其它技术要求如下：1.烧失量：P·O中烧失量不得大于5％；2.细度：采用筛分析法，P·O的细度为80m方孔筛的筛余量不得超过10％；3.凝结时间：P·O的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h；4.强度等级：P·O的强度有32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R，共计6个。强度等级符号中有“R”的表示早强型水泥。总目录子目录上一页下一页 八、掺混合材料的硅酸盐水泥（一）混合材料1.概念在硅酸盐水泥磨细的过程中，常掺入一些天然或人工合成的矿物材料或工业废渣，称为混合材料。总目录子目录上一页下一页 2.掺混合材料的目的（1）改善水泥某种性质（2）调整水泥强度等级，增加水泥品种，扩大水泥使用范围（3）综合利用工业废料，节约能耗，降低水泥成本总目录子目录上一页下一页 3.混合材料分类按其掺入水泥后的作用分为：（1）活性混合材料直接参与反应，可与水泥水化产物起化学反应，生成水硬性胶凝材料，并能改善硅酸盐水泥的某些性质，包括：火山灰、浮石、硅藻土、烧粘土、粉煤灰、粒化高炉矿渣总目录子目录上一页下一页 （2）非活性混合材料又被称为填充材料，不参与反应，仅起节省熟料、调整水泥强度等级等作用，包括：磨细石石英砂、石灰石、生粘土等。总目录子目录上一页下一页 （二）掺混合材料的硅酸盐水泥的类型见表2-8类型代号混合材料掺量（％）（质量百分比）矿渣硅酸盐水泥（矿渣水泥）20～70火山灰质硅酸盐水泥（火山灰水泥）20～50粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰水泥）20～40总目录子目录上一页下一页 （三）掺混合材料的硅酸盐水泥的技术性质及要求P·S中SO3含量不得超过4%1其余性质同P·O2总目录子目录上一页下一页 （四）异同点1.相同点（2）对温度敏感性较高，温度高时硬化快，温度低时硬化慢凝结硬化慢，早期强度较低，但后期强度增强较多，，甚至超过同强度等级的硅酸盐水泥放热速度较慢，放热量较低（3）（1）总目录子目录上一页下一页 （4）抗冻性较差抵抗软水及硫酸盐侵蚀能力高时硬化快，温度低时硬化慢（5）总目录子目录上一页下一页 2.区别（2）P·S耐热性较好，泌水性较大P·S、P·P干缩大，P·F干缩小P·P抗渗性较高，但在干燥的环境中易产生裂缝，并使已经硬化的表面产生“起粉”现象（3）（1）总目录子目录上一页下一页 （五）特性及应用凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强要求的工程。（1）特别适用于地下或水中的一般混凝土和大体积混凝土结构以及蒸汽养护的混凝土构件Textinhere一般硫酸盐侵蚀的混凝土工程（2）（3）总目录子目录上一页下一页 抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。（4）耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。Textinhere水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工（5）（6）总目录子目录上一页下一页 抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用强。适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。（7）耐热性差。因水化后氢氧化钙含量高。不适用于承受高温作用的混凝土工程。Textinhere耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。（8）（9）总目录子目录上一页下一页 九、水泥的应用与储存（一）应用1.水泥强度等级的选用（1）配制混凝土时，水泥强度等级应与混凝土的设计强度等级相适应：（2）配制砌筑砂浆时，水泥强度等级一般为砂浆设计强度等级的4～5倍。具体见表2-9总目录子目录上一页下一页 混凝土强度等级水泥强度等级与混凝土强度等级的倍数关系低强度等级混凝土（C20以下）2中等强度等级混凝土（C20～C40）1.5～2高强度等级混凝土（C40以上）0.9～1总目录子目录上一页下一页 2.水泥品种的选用使用水泥时，应根据工程特点、使用部位、及环境条件合理选用水泥品种，以满足不同需要。环境水有硫酸盐侵蚀抗硫酸盐水泥工程特点环境条件采用三种掺混凝材料的硅酸盐水泥（低热水泥）大体积混凝土抗冻好的水泥使用部位水位变化区的混凝土总目录子目录上一页下一页 总目录子目录上一页下一页 （二）保管1.水泥很容易吸收空气中的水分，发生水化作用凝结成块状，从而失去胶凝能力，因此，水泥在储运中应注意防水、防潮；2.贮存水泥要有专用仓库，库房应保持干燥；3.要按不同品种、强度等级及出厂日期分别存放；总目录子目录上一页下一页 4.储存袋装水泥时，垫板距地面应≥30cm，四周距墙应≥30cm，堆放高度一般不应超过10袋；5.散装水泥应有专门运输车，直接卸入现场的特制储仓，储仓容量应适当，以便于装入和取出，同时，储仓应靠近搅拌站设置；总目录子目录上一页下一页 6.一般水泥库存期规定为3个月（自出厂日期算起），超过库存期水泥强度下降，使用时应重新鉴定强度等级，按鉴定后的强度等级使用（一般都需要降等使用）。所以水泥的储存应按到货的先后依次堆放，尽量做到先入库的先用，防止存放过久，强度降低过多。（水泥在比较正常的储存条件下，每天的强度损失率约为0.2～0.3％，3个月后，强度将会降低10～20％，因此规定水泥的有效期为3个月。）总目录子目录上一页下一页 （一）快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）1．定义：凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，以3天抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。2．主要性能特点：早期强度高，且后期强度继续增长3、应用：配制高强混凝土加快拆模周期的混凝土工程混凝土预制工程冬季负温工程紧急枪修工程十、其他品种水泥总目录子目录上一页下一页 （二）、铝酸盐水泥1、定义：以石灰岩和矾土为主要原料，配制成适当成分的生料，烧至全部或部分熔融所得以铝酸钙为主要矿物的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料，代号CA。2、主要矿物成分铝酸一钙（CaO·Al2O3简写CA）为铝酸盐水泥强度的主要来源。二铝酸一钙（CaO·2Al2O3简写CA2。总目录子目录上一页下一页 3、铝酸盐水泥的水化与硬化当温度低于30℃时，水化生成水化铝酸钙（CAH10）、水化铝酸二钙（C2AH8）、氢氧化铝凝胶（AH3）。铝酸盐水泥的硬化过程与硅酸盐水泥基本相似，使水泥获得很高的强度。氢氧化铝凝胶又填充于晶体骨架的空隙，所以能形成比较致密的结构。当温度高于30℃时，水化生成立方晶系的水化铝酸三钙（C3AH6）、氢氧化铝凝胶（AH3）。此时形成的水泥石孔隙率很大，强度较低。因而铝酸盐水泥不宜在高于30℃的条件下养护。总目录子目录上一页下一页 4、铝酸盐水泥的特性与应用1、早期强度很高，故适用于工期紧急的工程。2、抗渗性、抗冻性好。3、抗硫酸盐腐蚀性好。4、水化放热极快且放热量大，不得应用于大体积混凝土工程。5、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。6、长期强度降低较大，不适合长期承载结构。总目录子目录上一页下一页 （三）道路硅酸盐水泥1、定义：以道路硅酸盐水泥熟料，０～１０％活性混合材料和适量石膏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。2、特性：道路硅酸盐水泥强度较高，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。3、应用：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。总目录子目录上一页下一页 （四)白色硅酸盐水泥和彩色硅酸盐水泥1、白色硅酸盐水泥的组成、性质与硅酸盐水泥基本相同，所不同的是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。2、彩色硅酸盐水泥简称彩色水泥。它是用白水泥熟料，适量石膏和耐碱矿物颜料共同磨细而制成的。总目录子目录上一页下一页 3、应用白色和彩色硅酸盐水泥用于装饰工程：用来配制彩色水泥浆，配制装饰混凝土1配制各种彩色砂浆用于装饰抹灰2制造各种色彩的水刷石、人造大理石及水磨石等制品3总目录子目录上一页下一页 ThankYou!慕尼黑三座老城门之一的卡尔城门总目录子目录上一页