第四章 水泥材料

硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥,第四章水泥,水泥,硅酸盐类铝酸盐类硫铝酸盐类,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,硅酸盐水泥,生产,特性应用,矿物组成和特性,技术标准,腐蚀与防止,4.1硅酸盐水泥,一、水泥的原料、生产,、原料：石灰石、粘土、铁矿粉。,、生产：两磨一烧,原料,按一定比例混合,磨细,生料,1450,熟料,适量石膏,磨细,水泥,、型硅酸盐水泥及型硅酸盐水泥,型硅酸盐水泥（P.）：硅酸盐水泥熟料、适量石膏共同磨细。型硅酸盐水泥（P.）：硅酸盐水泥熟料、混合材料、适量石膏共同磨细。,二、水泥主要熟料矿物,硅酸三钙C3S硅酸二钙C2S铝酸三钙C3A铁铝酸四钙C4AF,80%以上,20%,C3S及C2S,水泥XRD图谱,三、熟料矿物单独与水作用所表现的特性,水化速度凝结硬化速度水化放热量强度发展：早期强度高、后期强度高C3S早期强度高、后期强度低C3A早期强度低、后期强度高C2S,C3AC3SC4AFC2S,四、硅酸盐水泥的水化、凝结硬化,水化是凝结硬化的前题，凝结硬化是水化的结果。,（一）水化产物,水化产物,凝胶：水化硅酸钙凝胶、水化铁酸钙凝胶,晶体：Ca(OH)2、水化铝酸钙晶体、高硫型水化硫铝酸钙晶体（钙矾石）。,（二）硅酸盐水泥的凝结硬化,硬化水泥石结构:凝胶、晶体、孔、未水化水泥颗粒内核,（三）影响凝结硬化的因素,、矿物成分、细度、拌合水量、温、湿度、石膏掺量、龄期、贮存期,养护：为使水泥正常水化、凝结硬化而提供的适当温、湿度条件。,自然养护：自然气候条件下，采用浇水润湿、防风防干、保温防冻等措施进行养护。标准养护：温度202，相对湿度大于90%。高温养护,蒸气养护：温度80100，相对湿度大于90%。蒸压养护：温度大于100，压力大于1atm，相对湿度大于90%。,太阳能养护,五、硅酸盐水泥的技术性质与指标,（一）水泥细度国家标准规定：硅酸盐水泥细度用比表积法测定。比表面积300m2/kg。,细度不达标，为次品,（二）标准稠度用水量,、定义：试杆插入水泥浆距底板61mm，该水泥浆为标准稠度水泥浆，此时的用水量为标准稠度用水量。,、测定目的：为检测水泥凝结时间和体积安定性提供标准用水量。,、测定方法：,（三）凝结时间,、国家标准规定：硅酸盐水泥初凝时间不早于45min，终凝时间不迟于6h30min。,初凝时间不合格，水泥作废品。终凝时间不合格，水泥为次品。,、测定,（四）体积安定性,、体积安定性不良：水泥在硬化过程中出现不均匀的体积变化（变形、开裂）。,、引起水泥体积安定性不良的原因：,）过火石灰）石膏掺量过多,3、体积安定性控制,沸煮法检测（检测CaO）必须合格；MgO含量不得超出5%；三氧化硫含量不得超出3.5%。,、体积安定性不合格的水泥作废品，不得用于工程中。,5、检测方法-沸煮法,试饼法,雷氏法,1）、仪器及设备,（1）雷氏夹膨胀值测定仪（2）雷氏夹（3）沸煮箱（4）水泥净浆搅拌机,2）试验方法（1）成型：每种方法每个试样需成型两个试件,试饼的成型方法：将制好的净浆取出一部分分成两等份，使之成球形，放在准备好的玻片上，将其做成直径70-80mm、中心厚约10mm，边缘渐薄、表面光滑的试饼，将试饼放入养护箱内养护（242h)。雷氏夹试件的制备方法：将制好的净浆装满试模，装模时一只手轻轻扶持试模，另一只手用宽约10mm的小刀插捣15次左右然后抹平，盖上涂油的玻璃板，移到养护箱内养护（242h）.,（2）沸煮用试饼法时，先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲要检查原因、确证无外因时，试饼已属不合格品不必沸煮），在试饼无缺陷的情况下，将试饼放在沸煮箱的水中篦板上，然后在(305）min内加热至沸，并恒沸3h5min。用雷氏法时，先测量指针之间的距离（精确至0.5mm），将试件放在沸煮箱的水中篦板上，然后在(305）min内加热至沸，并恒沸3h5min。,）试验结果试饼法：沸煮后目测未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲的试饼为安定性合格，反之为不合格。当两个试饼判定有矛盾时，该水泥的安定性为不合格。,雷氏法：测量试件指针尖端间的距离，准确至0.5mm，当两个试件煮后增加的距离的平均值不大于5.0mm时，即认为水泥安定性合格。当两个试件煮后增加的距离值相差超过4mm时，应用同一样品立即重做一次试验。,（五）胶砂强度与强度等级,、胶砂强度：,水泥:标准砂1:3水灰比0.5,成型两组试件,标准养护,测3天、28天抗压强度、抗折强度,定强度等级,称料和加砂,试体的成型,试件的养护,、强度等级,根据3天和28天龄期的抗压强度及抗折强度确定等级。,硅酸盐水泥强度等级、各龄期强度值MPa,注：为早强型。,强度评定,、抗折强度（一组三块）(每块强度值强度平均值)/强度平均值,如有一块强度值超过平均值10%，则舍去该值，用其余两块平均做为强度代表值如有二块强度值超过平均值10%，则试验做废。如都没超过，则取三块试件平均值。,f折2.3410-3,式中f折抗折强度，MPa;P破坏荷载，。,、抗压强度（一组六块）(每块强度值强度平均值)/强度平均值,如有一块强度值超过平均值10%，则舍去该值，用其余五块平均做为强度代表值如有二块强度值超过平均值10%，则试验做废。如都没超过，则取六块试件平均值。,f压6.2510-4,式中f压抗压强度，MPa;P破坏荷载，。,（六）碱含量,Na2O0.658K2OR2O,R2O0.6%为高碱水泥R2O0.6%为低碱水泥,碱骨料反应：水泥中的碱和骨料中的活性二氧化硅发生化学反应，体积膨胀，造成混凝土破坏。,碱骨料反应,高碱水泥活性骨料水,六、硅酸盐水泥的特性及应用,早期强度和后期强度高，可用于早期强度要求高的工程；预应力混凝土工程；配制高强混凝土。水化热大，抗冻性好，适用于冬季施工工程，但不宜用于大体积混凝土工程。干缩小，耐磨性好，可用于道路工程中。抗碳化能力好，对钢筋的保护能力强。耐腐蚀性能差，不宜用于软水、酸性水及硫酸盐腐蚀作用的工程。不耐高温。,4.2掺混合材料的硅酸盐水泥,一、混合材料,、定义：为改善水泥的性能，降低水泥强度等级，提高水泥产量而加入水泥熟料中的某些天然或人工矿物材料。、分类：）活性混合材料：在碱的激发作用下，能发生水化、凝结硬化、产生强度的材料。）非活性混合材料：不与水泥成分发生化学反应的材料。,煤矸石,磨细矿渣颗粒,未燃尽的碳粒,二、掺混合材料的硅酸盐水泥,（一）普通硅酸盐水泥（普通水泥）,、定义及代号：硅酸盐水泥熟料、6%15%混合材料、适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料。（P.O）,、性能指标,）细度：国家标准规定，普通水泥细度为0.08mm方孔筛筛余量不得超过10%.细度不达标，水泥为次品,）标准稠度用水量：同硅酸盐水泥。,）凝结时间：初凝不早于45min，初凝不合格，水泥为废品。终凝不迟于10h，终凝不合格，水泥为次品,）体积安定性：同硅酸盐水泥。,）胶砂强度与强度等级：测定方法同硅酸盐水泥,6)碱含量：同硅酸盐水泥,根据3天和28天龄期的抗压强度及抗折强度确定等级,普通水泥强度等级、各龄期强度值MPa,注：为早强型。,、普通水泥的应用：基本同硅酸盐水泥。,（二）矿渣硅酸盐水泥（矿渣水泥）,、定义及代号：硅酸盐水泥熟料、20%70%粒化高炉矿渣、适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料。（P.S）,、性能指标：）细度：同普通水泥.）标准稠度用水量：同普通水泥。）凝结时间：同普通水泥。）体积安定性：沸煮法检测合格，MgO不得超出5%，三氧化硫不得超出4%。,、特特性：耐高温性强。保水性差，抗渗性差。,）胶砂强度与强度等级：测定方法同普通水泥,）碱含量：同普通水泥,、特性：二次水化，早期强度低，但后期强度可赶上同等级普通水泥。水化放热小，耐腐蚀能力好。,、矿渣水泥应用,蒸气及蒸压养护预制构件。一般地上、地下及水工建筑。大体积混凝土工程。耐腐蚀作用的工程。,、定义及代号：硅酸盐水泥熟料、20%50%火山灰、适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料。（P.P）,、性能指标：同普通水泥。,、特特性：保水性好，抗渗性好。在干燥环境中易起粉、强度低。不宜用于干燥环境的工程。,、特性：同矿渣水泥。,（三）火山灰硅酸盐水泥（火山灰水泥）,、火山灰水泥应用：,蒸气及蒸压养护预制构件。一般地下及水工建筑。大体积混凝土工程。耐腐蚀作用的工程。有抗渗要求的工程。,（四）粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰水泥）,、定义及代号：硅酸盐水泥熟料、20%40%粉煤灰、适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料。（P.F）,、性能指标：同普通水泥。,、特特性：保水性好，干缩最小。不宜用于干燥环境的工程,、应用：,蒸气及蒸压养护预制构件。一般地下及水工建筑。大体积混凝土工程。耐腐蚀作用的工程。,、特性：同矿渣水泥。,矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥强度等级、各龄期强度值MPa,1、52.5矿渣水泥贮存期超过3个月，取样重检，3天强度符合原等级，28天抗折抗压破坏荷载如下：抗折荷载：（N）2856、2890、28