水利工程建筑材料4水泥.ppt

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1、第四章 水泥,4.1 通用硅酸盐水泥4.2 特性水泥和专业水泥,水泥概论1、定义,1824年由英国建筑工人阿斯普丁发明，通过煅烧石灰石与粘土的混合料得出一种胶凝材料，它制成砖块很像由波特兰半岛采下来的波特兰石，由此将这种胶凝材料命名“波特兰水泥”，我国称为硅酸盐水泥。自1824年波特兰水泥问世以来，水泥和水泥基材料已成为当今世界最大宗的人造材料。中国在1889年于唐山建立了第一座水泥厂，从1985年起我国水泥产量已连续21年居世界第一位，2005年，产量已达10.60亿吨，占世界总产量的48左右。,水泥是一种水硬性的胶凝材料，呈粉末状，加水拌和后成浆体后，能胶结砂、石等散粒材料，并能在空气和水

2、中硬化并保持、发展其强度。发展趋势：在水泥品种方面，将加速发展快硬、高强、低热等特种和多用途的水泥；大力发展水泥外加剂；大力发展高等级水泥；,2.分类,（1）按主要水硬性物质分,（2）按性能和用途分,水 泥,通用水泥,专用水泥,特性水泥,普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥,如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等,如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等,硅酸盐水泥,六大通用水泥,硅酸盐水泥：型硅酸盐水泥，代号P.。型硅酸盐水泥，代号P.。普通硅酸盐水泥：简称普通水泥，代号P.O。矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，代号和 P.S.B。火山灰质硅酸盐

3、水泥：简称火山灰水泥，代号P.P。粉煤灰硅酸盐水泥：简称粉煤灰水泥，代号P.F。复合硅酸盐水泥：复合水泥，代号P.C。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、复合硅酸盐水泥统称掺混合材料的硅酸盐水泥。,4.1 通用硅酸盐水泥,一、定义通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。按混合材料的品种和掺量，通用硅酸盐水泥分为硅酸盐水泥、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。,4.1.1 硅酸盐水泥,硅酸盐水泥定义：“凡由硅酸盐水泥熟料、05石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶

4、凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称型硅酸盐水泥，代号P.。在硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量5的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称型硅酸盐水泥，代号P.。”,（1）硅酸盐水泥的生产,1）生料的配制 石灰质原料（如石灰石、贝壳等，提供CaO）。石灰石需要量大，建水泥厂时一般建在石灰石产地旁，如峨眉水泥厂。粘土质原料（如粘土、页岩等，主要提供SiO2、Al2O3、Fe2O3）校正原料（如铁矿粉、砂岩，前者是补充原料中不足的氧化铁，后者是补充原料中不足的SiO2）原料在球磨机内研磨到规定的细度并均匀混合。生料配制有干法和湿法。干法：是把原料烘干

5、磨成生料粉。湿法：是把生料加水磨成生料浆。,生产工艺流程(简称为“两磨一烧”),2）孰料的煅烧,窑型回转窑新型干法 煅烧过程,来自官方统计数字显示，2006年，全国水泥产量达到12.4亿吨，然而按新型干法生产的水泥只有6.24亿吨。根据发改委2007年1月发布的关于做好淘汰落后水泥生产能力有关工作的通知（下称通知），除新型干法外的6亿多吨水泥产能，都将以每年5000万吨的速度逐步淘汰，2020年完成对所有落后产能的淘汰。,1）熟料的矿物组成,水泥熟料矿物,硅酸二钙,铁铝酸四钙,游离氧化钙和氧化镁,铝酸三钙,硅酸三钙,碱类及杂质,2CaOSiO2，C2S：1530%,4CaOAl2O3Fe2O3

6、，C4AF：1018%,fCaO和fMgO,3CaOAl2O3，C3A：715%,3CaOSiO2，C3S：4565%,（2）硅酸盐水泥的矿物组成及特性,2）水泥熟料单矿物的水化特性熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应，其特点见下表。四种矿物的比例对水泥性质的影响:(1)提高C3S的含量，可得到高强硅酸盐水泥;(2)提高C3S和C3A的含量，可制得快硬硅酸盐水泥;(3)降低C3S和C3A的含量、提高C2S的含量，可的低热或中热硅酸盐水泥。,(3)硅酸盐水泥的水化,1、硅酸三钙2（3CaOSiO2）6H2O=3CaO2SiO23H2O3Ca（OH）2特点：速度快，水化热大，强度高，收缩一般

7、。,2、硅酸二钙,2（2CaOSiO2）4H2O=3CaO2SiO23H2OCa（OH）2 特点：速度特别慢，水化热小，强度早期低、后期高，收缩较大，水化产物中氢氧化钙比较少。C-S-H结构：薄片或纤维颗粒的胶体，胶凝性好、强度高、不溶于水；CH结构：板状晶体，强度低，易溶于水。,3、铝酸三钙3CaOAl2O3H2O=3CaOAl2O36H2O特点：反应迅速，水化放热大，强度低，收缩大在有石膏存在时，铝酸三钙开始水化生成高硫型水化硫铝酸钙(AFt)，3CaOAl2O36H2O3（CaSO42H2O）19H2O=3CaOAl2O33CaSO431H2O当石膏耗尽时，铝酸三钙还会与钙矾石反应生成单

8、硫型水化硫铝酸钙（AFm）：3CaOAl2O33 CaSO431H2O+2(3CaOAl2O3)+5H2O=3(3CaOAl2O3CaSO412H2O)（低硫型水化硫铝酸钙）水化硫铝酸钙为针状晶体，难溶于水，主要为延缓水化铝酸钙的凝结时间。,4、铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O37H2O=3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O特点：反应速度一般，水化热较低，强度较低，收缩小。,水泥熟料矿物成份四种：C3S、C2S、C3A、C4AF水化产物：水化硅酸钙（约70%）、CH（约20%），AFt、水化铝酸钙、水化铁酸钙等（约7%）。,C-S-H凝胶体形貌,氢氧化钙形貌,钙矾石形貌,C-S

9、-H凝胶体与骨料界面,（4）硅酸盐水泥的凝结和硬化,凝结硬化的概念凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理化学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石的过程；硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程较短暂，一般几个小时即可完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。,硅酸盐水泥的凝结和硬化,硬化后的水泥石是由胶体粒子、晶体粒子、凝胶孔、毛细孔及未水化的水泥颗粒所组成。其结构如图所示。,水泥石的结构,A未水化水泥颗粒B胶体粒子C晶体粒子D毛细孔（毛细孔水）E凝胶孔,凝结硬化的特点,水泥的强度是随着硬化龄期的增加而逐渐增大的。水

10、泥强度的发展与环境湿度和温度条件有关。在掺入适量石膏可以调节水泥的凝结速度。,2）影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素,水泥矿物组成的影响水泥细度的影响水灰比(WC)（拌和加水量）的影响：水灰比越大，凝结硬化后水泥石中的毛细孔越多，强度、抗冻性、抗渗性下降。养护温度和湿度温度低于5 时，水化速度大大减慢。当低于0 时，水化反应、凝结硬化基本停止，也不会产生强度，同时水泥颗粒表面的水分结冰，破坏水泥石的结构。,养护龄期 水泥加水拌和后起至性能实测时止的养护时间称为龄期。水泥水化、硬化过程中，水泥石的强度随龄期的增加而增长。一般37天强度增长较快，28天后的强度增长极为缓慢。外加剂减水剂可延缓水泥的凝结硬

11、化而影响早期强度；早强剂可促进水泥的凝结硬化而提高早期强度。,石膏掺量 石膏在水泥硬化中起缓凝剂的作用。纯水泥熟料磨细后，与水拌和，凝结时间很短，因此不便使用，为调节水泥的凝结时间，掺入适量（3%左右）的石膏，石膏与铝酸三钙的水化产物水化铝酸三钙作用，生成了难溶的水化硫酸铝钙，覆盖在铝酸三钙的周围，阻止其继续快速水化，因而延缓了水泥的凝结时间。石膏的掺量主要取决于铝酸三钙和SO3的含量。,石膏过量安定性不良石膏的掺量一定要适量，如果掺量过多，在水泥硬化后还会继续生成水化硫铝酸钙，因水化硫铝酸钙自身含有大量的结晶水，生成时体积膨胀约2.5倍，会导致硬化后的水泥石开裂而破坏。,（5）硅酸盐水泥的技

12、术性质1）细度,定义,细度指水泥颗粒的粗细程度。通常水泥颗粒的粒径为7200um。,同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。,讨论与分析,缺点:,水泥越细,优点：,水泥的细度用筛析法和比表面积法来测定。硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。,GB规定,与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期强度越高。,总表面积越大，,硬化收缩越大；易受潮而降低活性；成本越高。,返回,2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量,讨论与分析,定义,试验方法,讨论与分析,为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时，要将水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的稠度呢？,为了使试验结果具有可比性,2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量,定

13、义,不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在24%33%之间。,2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量,标准稠度用水量指水泥浆达到规定的标准稠度时，所需要的用水量，是对水泥性质检验的准备性指标。由于用水量的多少，能直接影响凝结时间和体积安定性等性质的测定，因此，必须在规定的稠度下进行试验。按国家标准GB/T1346-2001的规定试验。,3）硅酸盐水泥的凝结时间,定义,讨论与分析,GB规定,测定方法,定义,水泥全部加入水中,开始失去可塑性,完全失去可塑性,初凝,终凝,3）硅酸盐水泥的凝结时间,凝结时间：是指水泥从加水开始到失去流动性所用的时间，即从可塑状态到固体状态所需要的时间：初凝时间：是指水

14、泥从加水到水泥浆开始失去流动性所用的时间；终凝时间；是指水泥从加水到水泥浆完全失去流动性所用的时间；,水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的施工。,讨论与分析,结论1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。,结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。,3）硅酸盐水泥的凝结时间,初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于6.5h。,同时规定:凝结时间不符合规定者为不合格品。,GB规定,3）硅酸盐水泥的凝结时间,试验方法水泥的凝结时间的测定，是以标准稠度用水量拌制的水泥净浆，在规定的温度和湿度条件下，用凝结时间测定仪来测定。,3

15、）硅酸盐水泥的凝结时间,4)硅酸盐水泥的体积安定性,定义,讨论与分析,GB规定,试验方法,定义,水泥的体积安定性指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。,水泥硬化后体积发生不均匀膨胀，导致水泥石开裂、翘曲等现象。,否则，为良好。,不良：,良好：,注意：安定性不良的水泥为废品水泥，严禁在工程中使用。,4)硅酸盐水泥的体积安定性,讨论与分析,引起安定性不良的原因有哪些,熟料中含有过多的游离MgO;,熟料中含有过多的游离CaO;,石膏掺量过多。,GB规定,用沸煮法检验必须合格；,熟料中MgO含量5%；,熟料中SO3含量3.5%；,4)硅酸盐水泥的体积安定性,试验方法,沸煮法,试饼法,雷氏夹法,5)硅酸盐

16、水泥的体积安定性,GB规定,5)硅酸盐水泥的强度等级,GB规定,强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定水泥强度等级的依据。,5)硅酸盐水泥的强度等级,6）硅酸盐水泥的水化热,定义,水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。,对工程的影响,高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利的，在大体积混凝土中应选择低热水泥。在混凝土冬期施工时，水化热有利于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。,7）碱含量,是指水泥中碱性氧化物（Na2O和K2O）的含量，用碱含量占水泥质量的百分数表示。当水泥中的碱含量较高时，骨料中又含有活性二氧化硅，就会发生碱骨料反应，生成复杂的碱硅酸凝胶具有无限膨胀性（此物质在潮湿

17、环境或水中会不断的吸水，不断的肿胀），导致水泥石胀裂。按国家标准的规定，水泥中的（Na2O+0.658K2O）的含量不超过0.6%则不会发生碱骨料反应。但水泥用量较大时仍要注意碱骨料反应。,8)氯离子含量,含一定量的氯离子会腐蚀钢筋，故需加以限制。GB175-2007中规定各类硅酸盐水泥中氯离子含量不得超过水泥质量的0.06%。氯离子含量不满足要求的为不合格品。,9）密度、堆积密度和各成分含量,注：表中百分数均为质量百分数。,水泥石在正常使用条件下，具有较好的耐久性，但在某些腐蚀性介质作用下，水泥石的结构逐渐遭到破坏，强度下降以致全部溃裂，这种现象叫水泥石的腐蚀。,（6）硅酸盐水泥石的腐蚀,1

18、）腐蚀的类型及原因软水腐蚀(溶出性腐蚀)：软水是指暂时硬度较小的水。暂时硬度是以每L水中重碳酸盐含量来计算，当含量为10mg（按CaO计）时，称为1度。低于8度的水称为软水，高于17度的称为硬水，介于817度之间的称为中度硬水。雨、雪水、江、河、湖水都是软水，泉水、深井水、海水都是硬水。水泥石在静水及无水压的情况下，溶出的氢氧化钙在水中很快饱和，溶解作用终止，溶出仅限于表面，对水泥石影响不大。如果有流水及压力水作用，氢氧化钙不断地溶解流失，碱度降低，促使水泥石中其它水化物分解，使水泥石密实度、强度下降或破坏。,盐类腐蚀A、硫酸盐对水泥石的腐蚀,含硫酸盐的海水、湖水、地下水及某些工业污水，MgS

19、O4+Ca(OH)2+2H2OMg(OH)2(絮凝状的、无胶结力)+CaSO42H2O3(CaSO42H2O)+3CaOA12O36H2O+19H2O3CaOAl2O33CaSO431H2O(水化硫铝酸钙)(结晶膨胀),B、镁盐对水泥石的腐蚀,海水、地下水、某些工业废水中，常含有大量的镁盐MgCl2+Ca(OH)2CaCl2(易溶)+Mg(OH)2(絮凝状、无胶结力),酸类腐蚀A、碳酸对水泥石的腐蚀,工业污水、地下水中溶解较多的二氧化碳Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2反应生成的碳酸氢钙易溶于水，溶解流失,B、一般酸对水泥石的腐蚀,工

20、业废水、地下水中常含有各种酸2HCl+Ca(OH)2CaCl2(易溶)+2H2O,硫酸对水泥石的腐蚀,H2SO4+Ca(OH)2CaSO42H2O+H2O3(CaSO42H2O)+3CaOA12O36H2O+19H2O3CaOAl2O33CaSO431H2O(水化硫铝酸钙)(结晶膨胀),碱对水泥石的腐蚀,3CaOA12O3+6NaOH3Na2OAl2O3+3Ca(OH)2(易溶于水)此外，水泥石被NaOH浸透后又在空气中干燥2NaOH+CO2+9H2ONa2CO310H2O(结晶膨胀),2）防止腐蚀的措施,当存在腐蚀性介质时，选择合适的水泥品种，减少水泥中易被腐蚀的物质(即Ca(OH)2、3C

21、aOA12O36H2O)。提高水泥石的致密度，降低水泥石的孔隙率。通过减小水灰比，掺加外加剂，采用机械搅拌和机械振捣，可以提高水泥石的密实度。在水泥石的表面涂抹或铺设保护层，隔断水泥石和外界的腐蚀性介质的接触。例如，可在水泥石表面涂抹耐腐蚀的涂料，如：水玻璃、沥青、环氧树脂等；或在水泥石的表面铺建筑陶瓷、致密的天然石材等。,（7）硅酸盐水泥的性能及应用,凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于重要结构中的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土。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。抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。干缩小、耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面

22、工程。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。耐热性差。水泥石受到高温时，其主要水化产物开始脱水、体积收缩、强度降低。不适用于承受高温作用的混凝土工程。耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。,4.1.2 其他通用硅酸盐水泥,凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，均属掺混合材料的硅酸盐水泥。,（1）混合材料,生产水泥时，为调节水泥强度等级，改善水泥性能，增加水泥产量、降低成本，而加入到水泥中的工业副产品和天然的矿物材料。,粒化高炉矿渣,粒化高炉矿渣是炼铁高炉的熔融

23、矿渣经水淬急冷形成的疏松颗粒，其粒径为0.55mm。主要化学成分：CaO、A12O3、SiO2、Fe2O3、MgO，其含量一般达90%以上。,火山灰质混合材,凡天然的及人工的以SiO2、A12O3为主要成分的矿物质原料，磨成细粉加水后并不硬化，但与石灰混合后再加水拌和，则不但能在空气中硬化，也能在水中继续硬化的称为火山灰混合材。,粉煤灰,燃煤发电厂电收集器收集到的细灰。属火山灰质材料。是大宗的工业废渣。颗粒很小，粒径为150um，呈玻璃态实心或空心的球状。主要化学成分：SiO2、A12O3、Fe2O3和CaO,硅粉,硅粉是硅铁合金生产过程中排出的烟气，遇冷凝聚所形成的微细球形玻璃质粉末。粒径约

24、0.1um，比表面积20000m2/kg，SiO2含量大于90%，水化活性很大，能加速水泥的水化硬化过程，明显提高混凝土的强度和耐久性，可配制高强高性能混凝土。,（2）普通硅酸盐水泥（代号PO）,在应用范围方面，普通水泥与硅酸盐水泥基本相同，甚至在一些不能用硅酸盐水泥的地方也可采用普通水泥，使得普通水泥成为建筑待业应用面最广、使用量最大的水泥品种。定义硅酸盐水泥熟料620的活性混合材料适量石膏技术性质要求（与硅酸盐水泥相比）相同点 MgO含量、SO3含量、初凝时间、安定性的技术要求相同。不同点细度：80m方孔筛筛余量不超过10.0%；终凝时间：不迟于10h；烧失量：不得大于5.0%；,（2）普

25、通硅酸盐水泥,强度等级：普通硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。各龄期的强度不低于下表的规定。GB175-2007通用硅酸盐水泥取消了32.5等级。,（2）普通硅酸盐水泥,主要特性（1）早期强度略低，后期强度高。（2）水化热略低。（3）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。（4）抗冻性稍差。应用普通硅酸盐水泥的应用范围和硅酸盐水泥相同。,（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥,定义技术性质要求（与普通水泥相比）相同点MgO含量、细度、凝结时间、安定性的技术要求相同。不同点,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（

26、PSA和 PSB）,粉煤灰水泥（PF）,火山灰水泥（PP）,磨细,磨细,磨细,（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥,三氧化硫含量：矿渣水泥不超过4.0；火山灰质水泥、粉煤灰水泥不得超过3.5。强度等级：强度等级划分为32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R共六个等级。各龄期的强度要求见下表。密度：水泥的密度为28003000kg/m3。,（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥,主要特性（与硅酸盐水泥、普通水泥相比）三种水泥的共同特性凝结硬化较慢，早强强度较低，后期强度增长较快；水化热较低，放热速度慢；抗硫酸盐腐蚀和抗水性较好；蒸汽养护适应性好；抗冻性、耐磨性及抗碳化性

27、能较差。,（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥,三种水泥各自特性矿渣水泥的抗渗性较差，且干缩较大。但耐热性好，可用于温度不高于200的混凝土工程中。火山灰水泥的抗渗性好，但干缩较大，不适用于长期处于干燥环境中的混凝土工程。粉煤灰水泥干缩小，抗裂性好。,四、复合硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥（PC）与硅酸盐水泥相比，由于掺入了两种或两种以上的混合材料（总掺量20%50%）。水泥的水化热较低；早期强度较高，其强度要求与矿渣水泥的强度要求相同。,复合硅酸盐水泥技术要求,熟料中氧化镁的含量不宜超过5.0。水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5。细度：0.08mm方孔筛筛余量不得超过10.0。凝结时间：初凝时

28、间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。强度等级。,复合硅酸盐水泥技术性质,耐腐蚀性好，水化热小，抗渗性好，早强,（5）水泥的应用与储运,注意防水、防潮；储存期不能超过个月。因为水泥会吸收空气中的水分和二氧化碳，使水泥颗粒表面水化和碳化，从而减少和丧失胶凝性能，强度大为降低。不同品种、不同强度等级的水泥不能混装。,六大水泥的特性与选用*,六大通用水泥的特性及应用，参考表4.6，通用硅酸盐水泥的选用。,4.2特性水泥和专用水泥4.2.1 铝酸盐水泥（高铝水泥）,（1）矿物组成高铝水泥属于铝酸盐系列水泥，它是由铝矾土和石灰石为原料，经高温煅烧所得的以铝酸钙为主要成分的熟料，经磨细得到的水硬性

29、胶凝材料(高铝水泥(GB2012000)，代号CA。矿物名称 矿物成分 简写铝酸一钙(主要)CaOA12O3 CA二铝酸一钙 CaO2A12O3 CA2硅铝酸二钙 2CaOA12O3SiO2 C2AS七铝酸十二钙 12CaO7A12O3 C12A7,（2）水化和硬化,高铝水泥的长期强度是下降的,（3）技术指标,细度：0.045mm的方孔筛筛余量不得大于20.0。密度：与硅酸盐水泥相近，为3.03.2gcm3。,凝结时间,CA-50、CA-70、CA-80初凝时间不得早于30min，终凝不得大于6h。CA-60初凝时间不得早于60min，终凝不得大于18h,强度等级,（4）特性与应用,凝结硬化快

30、，早期强度高。水化热大，并且集中在早期，一天内可放出水化热70-80，使温度上升很高。抗硫酸盐性能强，比抗硫酸盐水泥还要好。耐热性好。耐碱性差。用于钢筋混凝土时，保护层厚度不得低于60cm。一般不用于长期承载的工程。,4.2.2 快硬水泥,以适当的生料烧至部分熔融，所得的以硅酸钙为主要成分的熟料，加入适量的石膏，磨细制成的具有早期强度增长率快的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥，简称快硬水泥。快硬水泥的生产同硅酸盐水泥基本一致，只是在生产时提高了硅酸三钙(50-60)、铝酸三钙(8-14)的含量，两者的总量不少于6065。同时增加了石膏的掺量(8)，提高了粉磨细度(比表面积达330450m2k

31、g)。,技术指标,细度：0.08mm的方孔筛筛余量不得大于10.0。凝结时间：初凝不得小于45min，终凝不得大于600min。,强度等级,适用于要求早期强度高的工程，紧急抢修工程，冬期施工的以及制作预应力钢筋混凝土或高强混凝土预制构件。不适用地大体积混凝土工程及与腐蚀介质接触的混凝土工程。,应用,（2）快硬硫铝酸盐水泥,以适当的生料经煅烧所得的，以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的孰料，加入适量的石膏，磨细制成的具有早期强度高的水硬性胶凝材料，称为快硬硫铝酸盐水泥，代号R.SAC（JC933-2003）。,技术指标,细度：比表面积不得低于350m2/kg。凝结时间：初凝不得小于25min

32、，终凝不得大于180min。安定性：不允许出现游离氧化钙，否则为废品。强度等级：按3d抗压强度分为42.5、52.5、62.5、72.5四个等级。,早期强度高，硬化后水泥石结构致密，孔隙率小，抗渗性好，水化产物中氢氧化钙的含量少，抗硫酸盐腐蚀能力强，耐热性差。主要用于配制早强、抗渗、抗硫酸盐腐蚀的混凝土工程。,4.2.3 白色硅酸盐水泥,白色硅酸盐水泥是以硅酸钙为主要成分，严格控制水泥中的氧化铁含量，加入适量的石膏，磨细所得的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥，代号P.W。白水泥的生产、矿物组成、性能和硅酸盐水泥基本相同。只是氧化铁的含量是普通水泥的1/10(白色硅酸盐水泥(GB/

33、T2015-2005)。,技术指标,细度：0.08mm的方孔筛筛余量不得大于10.0。凝结时间：初凝不得小于45min，终凝不得大于600min。安定性强度等级：按3d、28d抗压和抗折强度分为32.5、42.5、52.5三个等级。,白水泥白度等级,用于各种装饰混凝土及砂浆的制作。,4.2.5 道路硅酸盐水泥,道路硅酸盐水泥（GB13693-2005)定义：以道路硅酸盐水泥熟料、010%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。道路硅酸盐水泥孰料是以硅酸钙为主要成分并且含有较多铁铝酸钙的水泥熟料。铝酸三钙的含量不得大于5%，铁铝酸四钙的含量大于16%。,

34、技术指标：,细度：比表面积不得低于为300450m2/kg。凝结时间：初凝不得小于1.5h，终凝不得大于10h。安定性：MgO、SO3干缩性：28d干缩率不得大于0.1%。耐磨性：28d磨耗量不得大于3kg/m2强度等级：按3d、28d抗压和抗折强度分为32.5、42.5、52.5三个等级。,道路水泥抗折强度高，耐磨性好，干缩小，抗冻性、抗冲击性、抗硫酸盐性能好，可减少温度裂缝和磨耗，延长使用寿命。适用于公路路面、机场跑道、城市人流较多的广场工程等面层混凝土。,4.2.6 水工硅酸盐水泥,水工硅酸盐水泥是指专门用于配制水工结构混凝土所有的水泥品种。包括中、低热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥。,

35、中热硅酸盐水泥以适当的生料烧至部分熔融，所得的硅酸盐水泥熟料，加入适量的石膏，磨细制成的中等水化热的水硬性胶凝材料，为中热硅酸盐水泥，简称中热水泥，代号P.MH，强度等级42.5。铝酸三钙的含量不得超过6，硅酸三钙的含量不得超过55。,低热硅酸盐水泥,低热硅酸盐水泥，简称低热水泥，代号P.LH，强度等级42.5。铝酸三钙的含量不得超过6，硅酸三钙的含量不得小于40。,低热矿渣硅酸盐水泥,适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入矿渣、适量的石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，为低热矿渣硅酸盐水泥，简称低热矿渣水泥，代号P.SLH，强度等级32.5.其中水泥中矿渣的掺量计为20-60，允许用不超过

36、混合材料总量50的磷渣或粉煤灰代替部分矿渣。铝酸三钙的含量8(中热硅酸盐水泥、低热矿渣矿酸盐水泥(GB2002003)。,中热水泥和低热水泥的特性及应用,由于掺入混合材多，故中热水泥和低热水泥成本低、水化热低，性能稳定。主要适用于要求水化热较低的大坝和大体积混凝土工程。,4.2.7 膨胀水泥及自应力水泥,在钢筋混凝土中应用膨胀水泥，由于混凝土的膨胀使钢筋产生一定的拉应力，混凝土受到相应的压应力。根据压应力的大小，可以将水泥分为两类，一类压应力值不小于2.0MPa时，为自应力水泥；另一类压应力值小于2.0MPa的为膨胀水泥。,膨胀水泥,膨胀水泥主要用于收缩补偿混凝土工程，防渗混凝土(屋顶防渗、水

37、池等)，防渗砂浆，结构的加固，构件接缝、接头的灌浆，固定设备的机座及地脚螺栓等。,硅酸盐膨胀水泥,硅酸盐水泥熟料为主，外加高铝水泥和石膏,铝酸盐膨胀水泥,以高铝水泥为主，外加石膏铝酸盐自应力水泥、石膏矾土膨胀水泥等。,硫铝酸盐膨胀水泥,以无水硫铝酸盐和硅酸二钙为主要成分，加石膏,铁铝酸盐膨胀水泥,以铁相、无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成分，加石膏配制而成。,自应力水泥,自应力水泥的膨胀值较大。常用的自应力水泥有硅酸盐自应力水泥、铝酸盐自应力水泥等。一般用于预应力钢筋混凝土压力管及配件等。,4.2.8 砌筑水泥,以活性混合材料和一些具有潜在水硬性的工业废料为主，加入少量的水泥熟料、石膏，磨细所得的

38、水硬性胶凝材料，称为砌筑水泥(砌筑水泥(GB3l83-2003)，代号M。适用于砖、石、砌块等砌体的砌筑砂浆和内墙抹面砂浆，但不得用于钢筋混凝土，作其他用途必须通过试验来确定。,一砌筑水泥,砌筑水泥根据活性混合材料的品种可分为：矿渣砌筑水泥：矿渣掺量可高达70以上。火山灰质砌筑水泥：火山灰质混合材料掺量不少于50。粉煤灰砌筑水泥：粉煤灰的含量不少于40。,砌筑水泥主要技术要求有：细度：0.08mm方孔筛筛余量不得超过10。凝结时间：初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于12h。安定性：三氧化硫(SO3)不得超过4.0。标号：砌筑水泥根据各龄期强度值分为：12.5、22.5两个强度等级。,

39、木丝水泥板,以优质、高标号水泥混合木材与无毒化学添加物，高压制成的高品质多用途建材。完美结合木材韧性和水泥刚性的性能优势。木丝水泥板如原始木材般轻质，弹性，环保，其施工方便、快捷、省工、省时。除此，它又如水泥般坚固，防火、防潮、防霉、防蚁、防辐射（弱剂量）、隔音、隔热，是其区别于其他很多板材的独特优势。商业场所、办公场所、娱乐场所、体育场所及家庭、学校、展厅等空间,1、质轻：用用美岩水泥板作隔墙，重量仅为同等厚度砖墙的115，砌块墙体的110，有利于结构抗震，并可有效减少基础及结构主体造价。木丝水泥板内含矿化木丝，解决了强度和密度的难题。2、保温隔热：由于美岩水泥板使用了波特兰水泥加植物纤维结

40、构，其导热系数为0、176W（M。K），与石膏板相差无几，与灰砂砖砌块（1、1W（M。K）相比，其隔热性能具有显著的优势。木丝水泥板内含矿化木丝，接合了木材的保温特性，其热传导率达到了0、108kcalmxrx 3、防火性能好：由于美岩水泥板本身不燃，且遇火时燃烧的过程中会吸收大量的热，延迟周围环境温度的升高，因此，美岩水泥板具有良好的防火阻燃性能。经国家消防装备监督检验中心检测，美岩水泥板隔墙耐火极限可达8小时。达到耐燃一级水平，则石膏板只能达到耐火三级。美岩水泥板防火时效通过CNS12514湿式二小时防火时效测试。木丝水泥板内含矿化了的木丝，其本身不燃，外边包裹水泥，其防火性能也是非常优秀

41、的。这是石膏板和大芯板所不具有的,4、隔音性能好：美岩水泥板主要成分波特兰水泥强度大硬度高，木丝水泥板接合了木材和水泥的特性，大大提高了系统的隔声性能。5、装饰功能好：美岩水泥板表面平整，板与板之间通过接缝处理形成无缝表面，表面可直接进行装饰。因其表里如一，所以可以使用很多的接缝处理方法，彰显您的尊贵一面。其两面纹理不同，细面可以直接施工着色，粗面纹理独特可以直接贴瓷砖等材料强度高。这也是石膏板和大芯板所没有的特性。6、可施工性好：仅木工工具便可随意对美岩水泥板和木丝水泥板进行随意裁切、穿孔、打磨，施工非常方便，用它做装饰，可以采用传统的湿法、干挂作业，极大的提高施工效率。7、舒适的居住功能：

42、由于美岩水泥板和木丝水泥板具有独特自然的“水泥细孔”结构，可在一定范围内调节室内湿度，使居住舒适。表面独特的清水效果，给人耳目一新的感觉，彰显您独特的品味。,8、绿色环保：美岩水泥板和木丝水泥板采用天然波特兰水泥及植物纤维作为原材料，制作过程中没有使用胶等释放有害气体的材料，决不含对人体有害的石棉（绝大多数的硅酸钙类板材均采用石棉作为板材的增强材料）。这也是石膏板和大芯板的一个硬伤。9、强度高：美岩水泥板的抗弯强度达到322kgfcm2（垂直），216kgfcm2（水平），抗弯破坏载重：87kgf（垂直），58kgf（水平）木丝水泥板的抗弯强度：9、0-12、0Nmm2抗弯破坏载重：87、0k

43、gf,10、节省空间：采用美岩水泥板作墙体，墙体厚度可大大减小，且可保证墙体的隔音、防火性能。更有其施工方便，独特的纹理设计。11、规格全：美岩水泥板的规格有：1220244068mm 木丝水泥板的规格有：122024408101216182024mm 12、应用广：美岩水泥板、木丝水泥板既是面材又是基材，用作面材效果独特，用作基材安全放心，主要应用在内墙、外墙、吊顶、地板、家具等，完全可以代替石膏板、大芯板使用。,进口木丝水泥板,木丝水泥板,美岩水泥板,以优质、高标号水泥混合天然有机合成纤维、无机矿物纤维、纤维素纤维为增强材料经高压蒸气养护制成的高品质多用途板材。体现水泥性能优势。美岩水泥板

44、具有防火、防水、防潮、防霉、防蚁、防辐射（弱剂量）、隔音、隔热、阻燃，是其他现代建筑装饰材料无法效仿和媲美的。用途：装饰用内外墙、地板、干式防火隔间墙，湿式轻质灌浆隔间墙。,例4-2.试说明生产硅酸盐水泥时为什么必须掺入适量石膏？解 水泥熟料中的铝酸三钙遇水后，水化反应的速度最快，会使水泥发生瞬凝或急凝。为了延长凝结时间，方便施工，必须掺入适量石膏。评注在有石膏存在的条件下，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。,例4-3 为什么水泥必须具有一

45、定的细度？解 在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径愈小，比表面积越大，水泥水化时与水的接触面越大，水化速度越快，水化反应越彻底。相应地水泥凝结硬化速度就越快，早期强度和后期强度就越高。但其28d水化热也越大，硬化后的干燥收缩值也越大。另外要把水泥磨得更细，也需要消耗更多的能量，造成成本提高。因此水泥应具有一定的细度。评注 国家标准GB175-1999规定，水泥的细度可用比表面积或0.08 mm方孔筛的筛余量（未通过部分占试样总量的百分率）来表示。如普通水泥的细度为0.08 mm方孔筛的筛余量不得超过10%。,例4-4.何谓水泥的体积安定性？水泥的体积安定性不良的原因是什么？安

46、定性不良的水泥应如何处理？解水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。导致水泥安定性不良的主要原因是：（1）由于熟料中含有的的游离氧化钙、游离氧化镁过多；（2）掺入石膏过多；其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的Ca（OH）2晶体，这时体积膨胀以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。,当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约1.5倍

47、，也导致水泥石开裂。体积安定性不良的水泥，会发生膨胀性裂纹使水泥制品或混凝土开裂、造成结构破坏。因此体积安定性不良的水泥，应判为废品，不得在工程中使用。评注 水泥的体积安定性用雷氏法或试饼法检验。沸煮后的试饼如目测未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲，表明安定性合格。反之为不合格。雷式夹两试件指针尖之间距离增加值的平均值不大于5.0时，认为水泥安定性合格。沸煮法仅能检验游离氧化钙的危害。游离氧化镁和过量石膏往往不进行检验，而由生产厂控制二者的含量，并低于标准规定的数量。,例4-5 现有四种白色粉末，已知其为建筑石膏、生石灰粉、白色石灰石粉和白色硅酸盐水泥，请加以鉴别（化学分析除外）。解:取相同质量

48、的四种粉末，分别加入适量的水拌合为同一稠度的浆体。放热量最大且有大量水蒸气产生的为生石灰粉；在分钟内凝结硬化并具有一定强度的为建筑石膏；在分钟到小时内凝结硬化的为白色水泥；加水后没有任何反应和变化的为白色石灰石粉。,例4-6.影响硅酸盐水泥水化热的因素有那些？水化热的大小对水泥的应用有何影响？解:影响硅酸盐水泥水化热的因素主要有硅酸三钙3S、铝酸三钙C3的含量及水泥的细度。硅酸三钙3S、铝酸三钙C3的含量越高，水泥的水化热越高；水泥的细度越细，水化放热速度越快。水化热大的水泥不得在大体积混凝土工程中使用。在大体积混凝土工程中由于水化热积聚在内部不易散发而使混凝土的内部温度急剧升高，混凝土内外温

49、差过大，以致造成明显的温度应力，使混凝土产生裂缝。严重降低混凝土的强度和其它性能。但水化热对冬季施工的混凝土工程较为有利，能加快早期强度增长，使抵御初期受冻的能力提高。,评注 水泥矿物在水化反应中放出的热量称为水化热。水泥水化热的大小及放热的快慢，主要取决于熟料的矿物组成和水泥细度。铝酸三钙C3的水化热最大，硅酸三钙3S的水化热也很大。通常水泥等级越高，水化热度越大。凡对水泥起促凝作用的因素均可提高早期水化热。反之，凡能延缓水化作用的因素均可降低水化热。,例4-7.为什么流动的软水对水泥石有腐蚀作用？解:水泥石中存在有水泥水化生成的氢氧化钙。氢氧化钙Ca（OH）2可以微溶于水。水泥石长期接触软

50、水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出并流失，从而引起水泥石孔隙率增加。当水泥石中游离的氢氧化钙Ca（OH）2浓度减少到一定程度时，水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，所以流动的软水或具有压力的软水对水泥石有腐蚀作用。,评注 造成水泥石腐蚀的基本原因有：（1）水泥石中含有较多易受腐蚀的成分，主要有氢氧化钙Ca（OH）2、水化铝酸三钙C3AH6等。（2）水泥石本身不密实，内部含有大量毛细孔，腐蚀性介质易于渗入和溶出，造成水泥石内部也受到腐蚀。工程环境中存在有腐蚀性介质且其来源充足。,例4-8 既然硫酸盐对水泥石具有腐蚀作用，那么为什么在生产水泥时掺入的适量石膏对