建筑材料课件(第二章水泥).ppt

建筑材料 第二章水泥水泥是一种粉状水硬性胶凝材料。加水拌合后，塑性浆体，能胶结砂、石等材料，并能在空气和水中硬化。水硬性胶凝材料：材料磨成细粉并加水拌合成浆后，既能在空气中硬化，也能在水中硬化并发展其强度的材料。气硬性胶凝材料：材料磨成细粉并加水拌合成浆后，只能在干燥空气中凝结硬化，而不能在水中硬化。 水泥按主要熟料矿物成分可分为：硅酸盐系水泥铝酸盐系水泥铁铝酸盐系水泥硫铝酸盐系水泥等在各类工程中应用最多的是硅酸盐系水泥硅酸盐系水泥按其性能及用途可分为：通用硅酸盐水泥专用硅酸盐水泥特性硅酸盐水泥 硅酸盐系水泥按其性能及用途分类类别简称混合材掺量（%）通用硅酸盐水泥硅酸盐水泥0～5普通硅酸盐水泥普通水泥6～15矿渣硅酸盐水泥矿渣水泥20～70火山灰质硅酸盐泥火山灰水泥20～50粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰水泥20～40复合硅酸盐水泥复合水泥15～50专用硅酸盐水泥专门用于某些工程的水泥，如中、低热硅酸盐水泥、道路硅酸盐水泥、砌筑水泥等特性硅酸盐水泥用于对混凝土某些性能有特殊较要求的水泥，如快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥等 第一节硅酸盐系水泥主要原料硅酸盐系水泥是指以硅酸钙为主要成分的各种水泥总称。硅酸盐系水泥主要由硅酸盐系水泥熟料(简称水泥熟料)、适量石膏和混合材料等配制而成。水泥熟料按用途和特性分为：通用水泥熟料、低碱水泥熟料、中抗硫酸水泥熟料、高抗硫酸水泥熟料、中热水泥熟料和低热水泥熟料等。 一、通用硅酸盐水泥熟料通用硅酸盐水泥熟料：是一种主要含有CaO（如石灰石）、SiO2、Al2O3及Fe2O3（如黏土、铁粉等）的原料（即生料）按适当比例配合，磨细，经燃烧至部分熔融，所得硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。 1.硅酸盐水泥熟料的矿物组成主要成分：主要由四种矿物化学组成组成矿物名称分子式简称含量（%）硅酸盐矿物硅酸三钙3CaO·SiO2C3S36~60硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15~37熔剂矿物铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7~15铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18次要成分游离氧化钙CaO游离氧化镁MgO含碱矿物及玻璃体 水泥的生产过程两磨一烧：生料的配制和磨细、熟料的燃烧和熟料的粉磨制备生料（一磨）煅烧熟料（一烧）粉磨水泥（二磨）石灰石粘土按比例混合—生料进窑————熟料辅助原料石膏磨细水泥成品 2.水化物水泥加水后，熟料与水发生水化反应，生成一系列新的化合物，并放出热量，其放出的热量称为水化热。主要的水化产物有：水化硅酸钙水化铁酸钙凝胶氢氧化钙水化铝酸钙）水化硫铝酸钙晶体 3、水泥石随着水泥水化的不断进行，水泥浆结构内部孔隙不断被新生水化物填充和加固的过程，称为水泥的“凝结”。随后产生明显的强度并逐渐变成坚硬的人造石——水泥石，这一过程称为水泥的“硬化”。实际上，水泥的水化过程很慢，较粗水泥颗粒的内部很难完全水化。因此，硬化后的水泥石是由晶体、胶体、未完全水化颗粒、游离水及气孔等组成的不均质体水泥石的结构A-未水化水泥颗粒；B-水泥凝胶；C-晶体粒子（Ca(OH)2等）;D-毛细孔（毛细孔水）；E-凝胶孔 4、影响水泥凝结硬化的因素⑴温度、湿度水泥的水化与硬化过程的快慢除与熟料矿物成分、含量及各成分特性有关外，还与温度、湿度有关。在保证湿度的前提下，在一定范围内，温度越高，水化速度越快，强度也越快，反之则慢。如水泥石在完全干燥的情况下，水化就无法进行，此时硬化停止，强度也不再增长。当温度低于0℃，水泥的水化基本停止。因此，冬季施工需采取保温措施，以保证水泥凝结硬化正常进行。 ⑵龄期(时间)水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，是从颗粒表面逐渐深入到内层的。只要温度、湿度适宜，水泥强度的增长可持续若干年。开始快，以后由于颗粒表面形成了凝胶膜，水分渗入越来越困难，所以水化作用就越来越慢。一般水泥在开始的3～7d内，水化速度快，强度增长较快。28天基本上可以完成水泥水化的基本部分，以后显著减缓，强度增长也极为缓慢。 二、石膏⑴为什么要掺入石膏？在水泥生产过程中，为了调节水泥的凝结时间，在水泥中加入适量的石膏作为缓凝剂。⑵石膏起缓凝作用的机理：水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。⑶石膏的分类天然二水石膏（G）硬石膏（A）混合石膏（M）每一类又按产品的含量分为五个级别，分别是特级、一级、二级、三级、四级 在水泥生产的过程中，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，而加到水泥中去的人工的和天然的矿物质材料。三、混合材料混合材料分类化学活性举例在水泥中作用非活性混合材料与水泥成分不起化学作用或化学作用很小石英砂、石灰石、慢冷矿渣、各种废渣填充、提高水泥产量、降低水泥强度等级、减少水化热活性混合材料常温下，细粉与石灰（或石灰和石膏）加水拌合能生成具有胶凝性的水化产物，在空气和水中硬化。粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰上述＋活性效应 常用品种有：1.粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉高炉冶炼生铁所得以硅酸钙与铝硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后的产品，又称水淬高炉矿渣。将符合要求的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨，达到相当细度且符合活性指数的粉体，称为粒化高炉矿渣粉，简称矿渣粉。2.火山灰质混合材料火山灰是火山喷发的熔岩急冷形成。具有火山灰性的天然的（如火山灰、凝灰岩、浮石等）或人工的（如煤渣、烧黏土等）矿物质材料，称为火山灰质混合材料。火山灰性：是指磨细的活性混合材料在与水拌合后，不会发生水化反应，不具有水硬性，但当在常温下与石灰和水接触后，会产生明显的水化反应，形成具有水硬性的化合物。3.粉煤灰、高钙粉煤灰粉煤灰是从发电厂煤粉燃烧的烟气中收集的灰渣，又称飞灰，成分主要是活性氧化硅和活性氧化铝，含少量的氧化钙，具有火山灰性。当氧化钙含量在10%以上，就称为高钙粉煤灰。 粉煤灰 四、助磨剂水泥粉磨时允许不大于水泥质量0.5%助磨剂，其技术要求应符合相应标准。 第二节通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥是以通用硅酸盐水泥熟料和适量的石膏，及规定的混合材料的水硬性胶凝材料。一、分类1.按混合材料的品种和掺量，通用硅酸盐水泥包括：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。2、按抗压、抗折强度分为如下强度等级：⑴硅酸盐水泥:分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5六个等级。⑵普通硅酸盐水泥:分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。⑶矿水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥：分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。 二、组分通用硅酸盐水泥的组分应符合表下表规定： 品种代号组分%熟料＋石膏粒化高炉矿渣火山灰质掺合料粉煤灰石灰石硅酸盐水泥P·Ⅰ100--------P·Ⅱ≥95≤5------≥95≤5普通水泥P·O≥80且＜95＞5且≤20矿渣水泥P·S·A≥50且＜80＞20且≤50------P·S·B≥30且＜50＞50且≤70------火山灰水泥P·P≥60且＜80--＞20且≤40----粉煤灰水泥P·F≥60且＜80----＞20且≤40--复合水泥P·C≥50且＜80＞20且≤50通用硅酸盐水泥的组分 三、技术要求1.化学指标化学指标包括:不溶物、烧失量、三氧化镁、氧化镁和氯离子应符合标准规定。见P182.碱含量（选择性指标）水泥中的碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。3.物理指标⑴凝结时间：水泥加水开始到失去流动性，即从可塑状态发展到固体状态所需的时间。分为初凝时间和终凝时间。初凝时间:是从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间。不宜过早，以便施工时有足够的时间终凝时间:从加水拌合至水泥浆完全失去塑性的时间。不宜过迟，以免影响水泥硬化后的性质而拖延工期。 ⑵体积安定性：是指水泥浆体硬化后，体积变化的稳定性。水泥安定性不良，会使结构产生膨胀裂缝，甚至破坏。安定性不良的水泥，严禁使用，是废品水泥。⑶细度：是指水泥颗粒的粗细程度。以标准筛的筛余百分率表示。应合理控制细度：因为同样成分同样质量的水泥，颗粒越细总表面越大，水化速度快，水化充分，会使水泥早期强度提高。但是颗粒过细，硬化时收缩较大，易产生裂缝。同时粉磨过程中能耗大，会使水泥的成本提高。⑷强度不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥，强度应符合相应标准规定。P20 四、特性和适用范围P20 第三节　专用硅酸水泥与特性硅酸盐水泥一、砌筑水泥由一种或一种以上的混合材料，加入适量的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。代号M。分为12.5和22.5二个强度等级。1.技术要求强度（7d和28d)、三氧化硫、细度、凝结时间、安定性、保水率等应符合相关的标准规定。 2.特性和适用范围砌筑水泥主要特性和适用范围主要特点适用范围不适用范围1.强度低、硬化快2.和易性好3.保水性好1.适用于砌筑和抹灰砂浆2.垫层混凝土等3.生产砌块和压瓦不应用于结构混凝土 二、白色硅酸盐水泥由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏及混合材料（石灰石或窑灰），磨细制成的水硬性胶凝材料，简称白水泥，代号P·W。分为32.5、42.5、52.5三个强度等级。1.技术要求强度（3d和28d）、白度、三氧化硫、细度、凝结时间、安定性等应符合相应的标准规定。2.特性和适用范围白水泥主要特性及适用范围主要特性适用范围1.早强2.水化热较高适用于白色和彩色灰浆、砂浆及混凝土 三、明矾石膨胀水泥凡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），按适当比例磨细的，具有膨胀性能的水硬性胶凝材料，代号A·EC。分32.5、42.5、52.5三个强度等级。1、技术指标强度（3d、7d、28d抗压和抗折强度）、三氧化硫、细度、凝结时间、限制膨胀率、不透水性和碱含量应符合相关标准的规定。2、特性和适用范围明矾石膨胀水泥主要特性和适用范围主要特性适用范围1.补偿收缩2.提高混凝土抗裂性1.补偿收缩混凝土结构工程；2.防渗抗裂混凝土工程；3.补强和防渗抹面；4.现浇混凝土工程的后浇带；5.预制混凝土构件的接缝；6.梁柱和管道接头 第四节　硫铝酸盐系水泥和铁铝酸盐系水泥统称为：第三系列水泥，包括快硬水泥、膨胀水泥、自应力水泥和低碱水泥。一、快硬硫铝酸盐水泥以适当成分的生料，经燃烧所得以无水硫铝酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量石膏和少量的石灰石，磨细具有早期强度高的水硬性胶凝材料，代号R·SAC。二、快硬铁铝酸盐水泥以适当成分的生料，经燃烧所得以无水硫铝酸钙、铁铝酸四钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量石膏和少量的石灰石，磨细具有早期强度高的水硬性胶凝材料，代号R·FAC 以上二种水泥，均分为42.5、52.5、62.5和72.5四个强度等级。1.技术指标⑴强度：以上二种水泥的强度等级均以3d抗压强度划分。有1d、3d、28d的抗压和抗折强度。符合相关标准规定。⑵细度：比表面积≥350m2/kg⑶凝结时间限值：初凝≤25min，终凝≥180min。2.特性和适用范围快硬硫铝酸盐水泥和快硬铁铝酸盐水泥的主要特性及适用范围主要特性适用范围不适用范围1.早强2.抗渗性好3.抗冻性好4.抗腐蚀性好5.干缩性好1.配制早强、抗冻、抗渗和抗硫酸盐侵犯混凝土2.冬期（负温）施工3.抢修、堵漏等工程不适用于温度经常处于100℃以上的混凝土工程 三、低碱度硫铝酸盐水泥由适当成分的硫铝酸盐水泥熟料和较多量石灰石，适量石膏共同磨细制成，具有碱度低的水硬性胶凝材料，代号L·SAC。15%≥石灰石≤35%1.技术要求⑴强度：以7天抗压强度来划分强度等级（有1d和7d的抗压和抗折强度）。分为32.5、42.5和52.5三个强度等级。⑵细度:比表面积≥400m2/kg。⑶凝结时间：初凝≤25min；终凝≥3h。⑷碱度pH值：≤10.5。⑸自由膨胀度：28d自由膨胀率0.00%～0.15%。 2.特性及适用范围低碱度硫铝酸盐水泥主要特性和适用范围主要特性适用范围1.碱度低2.自由膨胀率小3.凝结时间类似快硬硫铝酸盐水泥4.早强主要用于玻璃纤维增强水泥复合材料，用以生产新型墙板。如:GRC轻质多孔隔墙板、GRC复合外墙板、纤维增强低碱度水泥建筑平板等 第五节　水泥质量评定及验收保管一、质量评定1.检验批确定水泥进入施工现场的质量检验，应根据相应产品技术标准和试验方法标准进行。试样的采集上应按规定进行：⑴对同一水泥厂同期出厂的同品种、同强度等级（或标号）、同一出厂编号的为一批。散装水泥一批的总量≤200t.⑵试样应具有代表性。对散装水泥，随机从不少于3个车罐中，各取对等量水泥；对于袋装水泥，应随机从不少于20袋中，各取等量水泥。将所取水泥混拌均匀后，再从中称取不小于20kg水泥作为检验试样。 2.检验项目对于常用的硅酸盐系水泥的检验项目主要有：①化学指标　②凝结时间　③安定性　④抗折强度　⑤抗压强度3.检验结果评定2⑴合格水泥评定求凡化学指标、凝结时间、安定性、强度符合相关标准技术要求的为合格品。⑵不合格水泥的评定凡化学指标、凝结时间、安定性、强度中任一项不符合相关标准技术要求的为不合格品。 二、质量控制水泥的检验结果如不符合标准规定时，应停止使用。及时向水泥供应厂家查明情况，确定处理方案。对进场的每批水泥，视存放情况（如存放期3个月以上），应重新采集试样复验，检验安定性和强度。若有要求时，尚应检验其他性能。三、验收水泥进场后，应进行验收工作。主要内容如下：1.检查、核对水泥生产厂的质量证明书。2.检验报告：厂家应及时提供7天、28天检验报告。3.若安定性需仲裁检验时，应在取样之日起10天以内完成。4.水泥品种、强度等级和数量应符合“销售合同”的要求。 5.检验水泥外观质量⑴水泥品种鉴别通过观察水泥的颜色来区分水泥品种⑵水泥包装检验应注意核对包装袋上的执行标准、工厂名称、生产许可证标志及编号、出厂编号、包装日期、净含量、水泥品种、代号、强度等级等内容。水泥品种颜色硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥灰绿色粉煤灰水泥灰黑色火山灰水泥淡红或淡绿色 常用水泥包装标志6.散装水泥发运时应提供与袋装标志相同内容的卡片。7.水泥数量检验一般袋装水泥，每袋净重50kg，且不得少于标志质量的98%。随机抽取20袋，总质量不得少于1000kg。8.质量检验（同前质量评定）水泥品种包装标志硅酸盐水泥普通水泥包装袋两面印有水泥名称、强度等级等，印刷颜色为红色矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥复合水泥包装袋两面印有水泥名称、强度等级等。矿渣水泥颜色为绿色，火山灰、粉煤灰和复合水泥的印刷颜色为黑色或蓝色 9.水泥受潮程度的鉴别与处理⑴水泥受潮水泥中的活性矿物质与空气中的水分、二氧化碳发生水化反应，使水泥变质的现象，称为水泥受潮（也称水泥风化）。潮后的水泥，凝结迟缓、强度也逐渐降低，会影响正常使用。⑵水泥受潮程度与处理水泥受潮程度的鉴别与处理办法受潮情况处理方法使　用有粉块、用手可捏成粉末将粉块压碎经试验后，根据实际强度使用部分结成硬块将硬块筛除，粉块压碎经试验后，根据实际情况使用。用于受力小的部位，强度要求不高的工程，可用于配制砂浆大部分结成硬块将硬块粉碎磨细不作为水泥使用，可掺入新水泥中作为混合物材料使用（掺量应小于25%） 四、贮存进场水泥的贮存，应符合下列规定:1.散装水泥的贮存散装水泥宜在仓罐中贮存，不同品种和强度等级（标号）的水泥不得混仓。散装水泥在库内贮存时，水泥库的地面和外墙内侧应进行防潮处理。2.袋装水泥的贮存⑴库房内贮存库房地面应有防潮措施。库内应保持干燥，防止雨水侵入。堆放时，应按品种、强度等级、出厂编号、到货日期或使用顺序排列成垛。堆垛高度不超过12袋为宜。堆垛应至少离开墙壁20cm，各垛之间留宽度不小于70cm的通道。 ⑵露天堆放如果条件有限只能露天堆放时，应在地面垫不少于30cm的垫板，垫板下不得有积水。水泥必须用苫布覆盖严密，防止雨露侵入使水泥受潮。3.贮存期限水泥贮存期限过长，其活性将会下降。贮存3个月以上，强度约降低10%～20%贮存6个月以上，强度约降低15%～30%一年以后，强度约降低25%～40%通用水泥存放期超过三个月、快硬水泥存放期超过一个月，使用前必须复验，按复验结果使用。 例3-11.建筑材料试验室对一普通硅酸盐水泥试样进行了检测，试验结果如下表，试确定其强度等级。 [评注]计算水泥试样的抗折强度时，以３个试件的强度平均值作为测定结果（精确至0.1MPa）。当3个试件的强度值中有超过平均值±１０％时，应删除后再取平均值作为抗折强度的测定结果。计算水泥试样的抗压强度时，以６个半截试件的平均值作为测定结果（精确至0.1MPa）。如６个测定值中有１个超出平均值的±10％，应删除，以其余５个测定值的平均值作为测定结果。如果５个测定值中仍有再超过它们平均值±１０％的数据，则该试验结果作废。