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1、,第三章,水泥,cement,水硬性无机矿物胶凝材料常用水泥：硅酸盐水泥代号P（不掺混合材料）、P（掺5%混合材料）普通硅酸盐水泥代号PO矿渣硅酸盐水泥代号PS火山灰硅酸盐水泥代号PP粉煤灰硅酸盐水泥代号PF复合硅酸盐水泥代号PC特种水泥:满足工程特殊要求的水泥,3.1常 用 水 泥,3.1.1 常用水泥的生产,3.1.1.1 水泥熟料的烧成,生产工艺流程,磨细,生 料,混合材料,熟 料,水 泥,按比例混合、磨细,1450煅烧,石 膏,原料：石灰质原料 （提供氧化钙）粘土质原料（提供氧化硅、氧化铝、氧化铁）校正原料（不满足化学组成时，加相应铁质、 硅质 原料）生产过程：两磨一烧一磨：将几种原料
2、按适当比例混合磨细，成生料。 一烧：将生料入窑，经1450c高温煅烧，成熟料。二磨：将水泥熟料、石膏、混合材料一起磨细成水泥 制品,硅酸盐水泥主要矿物成份与特性,低,名 称,代号,含量范围,凝结硬化速度,水化放热量,强度,硅酸三钙,硅酸二钙,铝酸三钙,铁铝酸四钙,C3S,C2S,C3A,C4AF,3760,1537,1018,快,慢,715,快,多,少,最多,中,高,早期低、后期高,低,最快,3.1.1.2 磨制水泥成品,原材料:水泥熟料、石膏和混合材料石膏为二水石膏或无水石膏；,混合材料：生产水泥时为改善水泥性能，调节水泥标号而加 到水泥中的人工和天然矿物材料。分活性混合材 料与非活性混合材
3、料两种。活性混合材料：与石灰、石膏一起，加水拌合后能形成水硬 性胶凝材料的混合材料。活性成分为活性氧 化硅、活性氧化铝。非活性混合材料：不具活性成分或活性甚低的矿物质。 加入水泥中起提高产量、降低水泥标号、 减少水化热作用。将水泥熟料、适量石膏分别和不同种类、数量的混合材料混合 在一起磨细即可形成六大常用水泥。,活性混合材料在常温常压下，能与石灰作用，生成具有胶凝性的水化产物:,xCa(OH) + SiO2 + mH2O xCaO SiO2 nH2O,xCa(OH) + Al2O3 + mH2O xCaO Al2O3 nH2O,常用的活性混合材料有：, 粒化高炉矿渣, 火山灰质混合材料, 粉煤
4、灰,水化凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高。 熟料中各矿物单独与水反应：,3CaO Al2O3 + 6H2O = 3CaO Al2O3 6H2O （水化铝酸三钙）,2(3CaO SiO2)+6H2O=3CaO 2SiO2 3H2O 3Ca(OH)2 （水化硅酸钙）,2(2CaO SiO2) + 4H2O= 3CaO 2SiO2 3H2O + Ca(OH)2,3.1.2 常用水泥的特性,3.1.2.1 硅酸盐水泥,当Ca(OH)2达到饱和时,在有石膏存在时,4CaO Al2O3 13H2O + 3(CaSO4 2H2O) + 14H2O = 3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O + C
5、a(OH)2,钙矾石、针状晶体,4CaO Al2O3 Fe2O3 + 7H2O = 3CaO Al2O3 6H2O + CaO Fe2O3 H2O,水泥的凝结硬化过程,(d),(a),(b),(c),(a) 分散在水中未水化的水泥颗料；,(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,1,2,3,4,3,5,6,1.0,0.2,0,0.4,0.6,0.8,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.0,0.2,0,0.4,0.6,0.8,
6、0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,水化程度,毛细孔(毛细孔水),(凝胶孔水)凝胶孔,凝胶实体,未水化水泥,体积率,毛细孔(毛细孔水),(凝胶孔水)凝胶孔,凝胶实体,未水化水泥,体积率,水化程度,（2）水化热大水泥的水化反应为放热反应，水化过程放出的热量称为水泥的水化热。硅酸盐水泥水化热大，放热周期长，不宜在大体积工程中应用。,硅酸盐水泥不同龄期的放热量：,13 天 50,7 天 75,6个月 8391,（3）耐腐蚀性差水泥腐蚀：,(一) 溶出性腐蚀,在软水中，Ca(OH)2溶出,(二) 盐类腐蚀, 硫酸盐,RSO4 R+ + SO4-,Ca(OH)2 Ca+ + 2(OH-),Ca+ +
7、 SO4- CaSO4 + CAH 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O,针状晶体体积膨胀1.52倍, 镁盐(海水中)腐蚀,MgSO4 + Ca(OH)2 + H2O CaSO4 2H2O + Mg(OH)2,MgCl + Ca(OH)2 CaCl2 + Mg(OH)2,进一步引起硫酸盐腐蚀,无胶结性,溶解于水,(三) 强酸强碱,2HCl + Ca(OH)2 CaCl2 +2H2O,H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 2H2O,6NaOH + C3A 3Na2O Al2O3 + Ca(OH)2,溶解,进一步引起硫酸盐腐蚀,溶解,防止水泥腐蚀方法：, 降低水泥石中Ca(OH)2
8、含量，采用掺混合材水泥；, 增加水泥石密实度，防止有害物质渗入；, 混凝土外表用耐腐蚀材料做一保护层，如涂料等。,(4)抗冻性好,干缩小(5)耐热性差,3.1.2.2 普通水泥,与硅酸盐水泥相近。早期凝结硬化速度略慢，早期强度稍低。,3.1.2.3 矿渣水泥,凝结硬化慢，早期强度低，后期强度发展快。水化热低。保水性差，抗渗、抗冻、抗干湿交替作用性能较差。抗碳化能力差，抗侵蚀能力强。耐热性能好。适于采用蒸汽养护。,3.1.2.4 火山灰水泥,与矿渣水泥有许多共性。加强养护，抗渗性强。,3.1.2.5 粉煤灰水泥,与火山灰水泥相似。抗裂性好，和易性好。,3.1.2.6 复合水泥,与所掺混合材料的种
9、类、数量及相对比例有关。,五 种 水 泥 的 特 性,掺混合材水泥的特点(与、型硅酸盐水泥相比), 强度发展较慢；, 水化热较低；, 耐腐蚀较强；, 养护时对温度较敏感。,3.1.3 影响常用水泥性能的因素：, 水泥组成成分的影响;, 贮存条件的影响。, 水泥细度的影响；, 养护条件(温度、湿度）的影响；, 龄期的影响；, 拌和用水量的影响；,3.1.4 常用水泥的选用,根据工程性质、结构部位、施工要求和使用条件环境等，参见表3.3选用。,3.1.5 常用水泥的技术要求,3.1.5.1 细度,比表面积 300m/kg,筛余：800m筛孔筛余 10,3.1.5.2 凝结时间,初凝 45min,终
10、凝 6h30min,标准稠度：水泥拌制成特定的塑性状态。标准稠度用水量：水泥拌制成特定的塑性状态时所 需的水量。,标准稠度测定仪,试锥和锥模,1铁座；2金属圆棒；3松紧螺丝；,4指针；5标尺,体积安定性: 水泥在凝结硬化过程中，体积变 化的均匀性.体积安定性不良的水泥，会导至结构物内的体积不均匀变化而产生裂缝、强度下降等严重后果。,测定方法：, 试饼蒸煮法；,雷氏夹法(两者均为沸煮法),3.1.5.3 体积安定性,雷氏夹,雷氏夹膨胀值测量仪,1指针；2环模,1底座；2模子座；3测弹性标尺；4立柱；5测膨胀值标尺；6悬臂；7悬丝；8弹簧顶扭,7,1,2,3,4,5,6,8,1,2, 石膏过量 (
11、生产中严格控制),安定性不良的原因：, fCaO 过量 (用沸煮法检验), fMgO 过量 (生产中严格控制),水泥胶砂强度检验方法:1.试模为可装卸的三联模,每条4040 160mm.2.各龄期试件必须在下列时间内进行强度试验: 龄期 时间 3d 3d2h 7d 7d3h 28d 28d3h3.每龄期取出三条试件先做抗折强度试验,采用中分点加荷.结果取三块试件平均整数.当三个强度值中有超过平均值10%的,应剔除后再平均,平均值作为抗折强度试验结果。4.抗折试验后二个断块立即进行抗压试验,受压面4062.5mm.六个抗压强度结果剔除最大、最小两个数值，剩下四个平均值作为抗压强度试验结果。如不足
12、六块，取平均值。,硅酸盐水泥各龄期的强度,8.5,强度等级,抗压强度(MPa),抗折强度(Mpa),3 d,28 d,3 d,28 d,6.5,7.0,8.0,8.0,42.5R,22.0,42.5,4.0,52.5,23.0,52.5,4.0,7.0,52.5R,27.0,52.5,5.0,62.5,28.0,62.5,5.0,62.5R,32.0,62.5,5.5,72.5R,37.0,72.5,6.0,根据强度试验结果确定水泥强度等级。,42.5,17.0,42.5,3.5,6.5,3.1.5.5 碱含量,碱含量是指水泥中氧化钠和氧化钾的含量。如果水泥中碱含量过高，用于混凝土时，遇到有活
13、性的骨料，易产生碱-骨料反应。碱-骨料反应：混凝土所用骨料中若含有活性氧化硅会与水泥中的碱发生反应，在骨料表面生成碱-硅酸凝胶，吸水后无限膨胀导致混凝土开裂破坏。国家标准规定：水泥中碱含量不得大于0.60%。,国家标准规定：对于水泥的五项主要技术质量要求，凡氧化镁 三氧化硫 四项中任一项不符合安定性（ fCaO ） 标准规定时，水泥均初凝时间 为废品其它要求任一项不符合标准规定时水泥为不合格品,3.2其它品种水泥,3.2.1 高铝水泥,矾土水泥,属铝酸盐水泥系列.以铝矾土和石灰石为原料经高温煅烧而成,主要成分为铝酸钙.主要特性: (1)快凝早强; (2)水化热大,放热集中; (3)抗硫酸盐性能
14、很强,抗碱性极差; (4)耐热性好; (5)长期强度略有降低趋势.主要应用于紧急军事工程、抢修工程、配制耐热混凝土、寒冷地区冬季施工的混凝土工程。不宜用于大体积混凝土工程,不能蒸汽养护,不得与硅酸盐水泥或石灰相混,不能用于长期承重结构及高温高湿环境中的工程。,3.2.2 膨胀水泥,在硬化过程中不仅不收缩反而有一定数量的膨胀，可克服普通水泥硬化时收缩产生微裂缝的缺点。有硅酸盐膨胀水泥、铝酸盐膨胀水泥、硫铝酸盐膨胀水泥、铁铝酸钙膨胀水泥四个主要品种。膨胀源于水泥石中钙矾石的膨胀。适用于配制收缩补偿混凝土，构件的接缝及管道接头，混凝土结构加固和修补，防渗堵漏，机器底座及地脚螺丝固定。自应力大于2.0MPa时称自应力水泥，用于自应力钢筋混凝土压力管及其配件。,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will Be,写在最后,Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日,
