4+无机胶凝材料

1、1 无机胶凝材料无机胶凝材料 1 石灰石灰 2 石膏石膏 3 通用通用硅酸盐水泥硅酸盐水泥 4 其它品种水泥其它品种水泥2一、胶凝材料的定义一、胶凝材料的定义 指经过一系列的物理化学作用后，能将散粒状指经过一系列的物理化学作用后，能将散粒状（如（如砂、石子）砂、石子）或块状或块状（如砖、石块）（如砖、石块）材料材料胶粘胶粘成为一个成为一个整体并整体并具有一定强度具有一定强度的材料。的材料。 无机胶凝材料无机胶凝材料 （以无机化合物为基本成分）（以无机化合物为基本成分） 有机胶凝材料有机胶凝材料 （天然的或合成的有机（天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分）高分子化合物为基本成分）（沥青（沥青

2、、树脂、橡胶）树脂、橡胶） 按凝结硬化按凝结硬化条件分类条件分类 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料只能在空气中硬化只能在空气中硬化 （石灰、石膏、水玻璃）（石灰、石膏、水玻璃） 水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料在空气、水中都可硬化在空气、水中都可硬化（水泥）（水泥） 二、胶凝材料的分类二、胶凝材料的分类千锤万凿出深山千锤万凿出深山要留清白在人间要留清白在人间烈火焚烧若等闲烈火焚烧若等闲粉身碎骨浑不怕粉身碎骨浑不怕 1 石灰石灰5 1、石灰的原料、石灰的原料 以以CaCOCaCO3 3为主要成分的岩石为主要成分的岩石( (石灰岩、白垩等石灰岩、白垩等) ) 富含富含CaCOCaCO3 3 部分部分MgC

3、OMgCO3 3石灰岩石灰岩一、石灰的原料及生产一、石灰的原料及生产6 河北省唐山市丰南区石源冶金炉料公司河北省唐山市丰南区石源冶金炉料公司2002年年5月建月建成的日产成的日产480吨的节能型石灰窑吨的节能型石灰窑7 注意：注意：实际生产中，为加快分解，提高生产效率，实际生产中，为加快分解，提高生产效率，煅烧温度常提高到煅烧温度常提高到10001100。 块状生石灰的特点：块状生石灰的特点： CaO质量几乎下降一半，但体积缩小很少（质量几乎下降一半，但体积缩小很少（1015）,故故优质生石灰应为白色疏松多孔结构。优质生石灰应为白色疏松多孔结构。 2、石灰的生产、石灰的生产 29003COCa

4、OCaCO 100 5644生石灰生石灰8欠火石灰和过火石灰欠火石灰和过火石灰 正火石灰：正火石灰：洁白或略带灰色；密度小，孔隙率大。洁白或略带灰色；密度小，孔隙率大。 欠火石灰：欠火石灰：由于原料尺寸过大或煅烧温度过低或时间过短由于原料尺寸过大或煅烧温度过低或时间过短而导致石灰内部有未烧透的内核。而导致石灰内部有未烧透的内核。青白色，密度较大。青白色，密度较大。 缺点：缺点：消解后残渣含量大，有效氧化钙、氧化镁含量低，消解后残渣含量大，有效氧化钙、氧化镁含量低，粘结能力差。粘结能力差。 过火石灰：过火石灰：由于煅烧温度过高或时间过长而导致原料中低由于煅烧温度过高或时间过长而导致原料中低熔点物

5、质熔点物质（粘土杂质）（粘土杂质）熔融形成玻璃体包裹于石灰外部令石熔融形成玻璃体包裹于石灰外部令石灰结构致密。灰结构致密。灰黑色，密度大。灰黑色，密度大。 缺点：缺点：消解速度缓慢，时间长，甚至使用后仍继续消解，消解速度缓慢，时间长，甚至使用后仍继续消解，体积膨胀，导致隆起或开裂，危害极大。体积膨胀，导致隆起或开裂，危害极大。二、石灰的熟化与硬化二、石灰的熟化与硬化 KJOHCaOHCaO9 .64)(22 1、石灰的熟化石灰的熟化（消化）（消化） 熟化特点：熟化特点：（1） 放出大量的热；放出大量的热； （2）体积膨胀，增大）体积膨胀，增大12.5倍。倍。 石灰熟化的理论需水量为石灰重量的石

6、灰熟化的理论需水量为石灰重量的32%。 干消化法：干消化法：在生石灰中，均匀加入在生石灰中，均匀加入60%80%的水，可的水，可得到颗粒细小、分散均匀的得到颗粒细小、分散均匀的消石灰粉。消石灰粉。 湿消化法：湿消化法：块状生石灰用较多的水块状生石灰用较多的水（约为生石灰体积的（约为生石灰体积的34倍）倍）熟化而得到的膏状物称为石灰膏熟化而得到的膏状物称为石灰膏。 10石灰湿消化法示意图石灰湿消化法示意图石灰的陈伏石灰的陈伏 定义：定义：石灰熟化后，石灰浆在储灰坑中隔离空气石灰熟化后，石灰浆在储灰坑中隔离空气（表（表面保持面保持2厘米以上的一层水分）厘米以上的一层水分）放置两周以上的工艺过程。放

7、置两周以上的工艺过程。 目的：目的：消除过火石灰的危害。消除过火石灰的危害。因为石灰中一般都含有因为石灰中一般都含有过火石灰，过火石灰熟化很慢，在石灰浆体硬化后会吸收过火石灰，过火石灰熟化很慢，在石灰浆体硬化后会吸收空气中的水分继续发生熟化，产生体积膨胀，从而引起石空气中的水分继续发生熟化，产生体积膨胀，从而引起石灰浆体隆起和开裂。灰浆体隆起和开裂。 2、石灰的硬化石灰的硬化 1）干燥结晶硬化：）干燥结晶硬化： 产生产生2种强度种强度水分蒸发，产生毛细管压力，压密石灰粒子水分蒸发，产生毛细管压力，压密石灰粒子附加强度附加强度水分蒸发，氢氧化钙过饱和析晶水分蒸发，氢氧化钙过饱和析晶结晶强度结晶强

8、度2）碳化：）碳化：Ca(OH)2CO2nH2O CaCO3(n+1)H2O 碳化强度碳化强度 3、石灰的分类、石灰的分类 ( (1) )按加工方法分类按加工方法分类 块状生石灰块状生石灰煅烧直接获得煅烧直接获得 生石灰粉生石灰粉块状生石灰磨细块状生石灰磨细 消石灰粉消石灰粉生石灰消解生石灰消解 石灰膏石灰膏生石灰生石灰+ +多量水多量水 石灰浆石灰浆/ /乳乳生石灰生石灰+ +过量水过量水CaOCaOCa(OH)Ca(OH)2 2( (2) )按按MgO含量分类含量分类钙质石灰（钙质石灰（MgO5）镁质石灰（镁质石灰（MgO5）特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。

9、14 三、三、石灰的技术性质石灰的技术性质 1、熟化时放热量大，体积膨胀大：熟化时放热量大，体积膨胀大：生石灰不能直接使用生石灰不能直接使用 2、保水性和可塑性好：保水性和可塑性好： Ca(OH)2粒子极细。混合砂浆粒子极细。混合砂浆 3、硬化慢、强度低：硬化慢、强度低：空气中空气中CO2稀薄，碳酸钙硬壳。稀薄，碳酸钙硬壳。 4、硬化时体积、硬化时体积收缩大：收缩大：硬化过程中蒸发大量水分。加砂、硬化过程中蒸发大量水分。加砂、丝麻、纸筋等减少收缩。丝麻、纸筋等减少收缩。 5、耐水性差：耐水性差：石灰硬化体中的石灰硬化体中的Ca(OH)2和和CaO易溶于水。易溶于水。不宜在潮湿环境中使用。不宜在

10、潮湿环境中使用。 15 1、有效氧化钙和氧化镁含量：、有效氧化钙和氧化镁含量：决定石灰粘结能力的大决定石灰粘结能力的大小，是首要指标。小，是首要指标。 2、产浆量和未消化残渣含量：、产浆量和未消化残渣含量：限制欠火石灰和过火石限制欠火石灰和过火石灰含量。灰含量。 3、CO2的含量的含量：限制未完全分解的碳酸盐含量。限制未完全分解的碳酸盐含量。 4、石灰粉的细度：、石灰粉的细度：保证石灰的粘结性。保证石灰的粘结性。 5、消石灰粉的含水量：、消石灰粉的含水量：限制碳化现象。限制碳化现象。 四、石灰的技术标准四、石灰的技术标准建筑生石灰的技术标准建筑生石灰的技术标准项项 目目钙质生石灰钙质生石灰 镁

11、质生石灰镁质生石灰 优等品优等品一等品一等品合格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品 CaO+MgOCaO+MgO含量含量/% /% 908580858075 C0C02 2含量含量/% /% 5796810未消化残渣含量未消化残渣含量（5mm5mm圆孔筛余）圆孔筛余）/% /% 5101551015 产浆量产浆量/Lkg/Lkg-1-1 2.82.32.02.82.32.017项项 目目钙质生石灰钙质生石灰 镁质生石灰镁质生石灰 优等品优等品一等品一等品合格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品 CaO+MgOCaO+MgO含量含量/% /% 858075807570 C0C0

12、2 2含量含量/% /% 791181012细细 度度0.90mm筛筛余筛筛余 /% /% 0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余筛筛余 /% /% 7.012.018.07.012.018.0建筑生石灰粉的技术标准建筑生石灰粉的技术标准18项项 目目钙质消石灰粉钙质消石灰粉 镁质消石灰粉镁质消石灰粉 优等品优等品一等品一等品合格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品CaO+MgOCaO+MgO含量含量/% /% 706560656055 游离水游离水/%/%0.4体积安定性体积安定性合格合格合格合格合格合格合格合格细细度度0.90mm筛筛筛余筛余/%/%000.500

13、0.50.125mm筛筛筛余筛余/%/%3101531015建筑消石灰粉的技术标准建筑消石灰粉的技术标准19 五、石灰的应用和储存五、石灰的应用和储存 1、石灰的应用、石灰的应用 （1）石灰砂浆石灰砂浆 ：砌筑墙体、抹面砌筑墙体、抹面 （2）石灰乳涂料：）石灰乳涂料：室内墙面和顶棚的粉刷室内墙面和顶棚的粉刷 （3）石灰土和石灰三合土：石灰土和石灰三合土：建筑物的基础和道路基层等建筑物的基础和道路基层等 （4）硅酸盐制品：硅酸盐制品：灰砂砖、粉煤灰砖等灰砂砖、粉煤灰砖等 （5）地基加固：）地基加固：石灰桩石灰桩20 2、石灰的储存、石灰的储存 （1）防水防潮，不宜久存；防水防潮，不宜久存； （2

14、）与易燃易爆物品分开保管；与易燃易爆物品分开保管； （3）消石灰应包装密封，隔绝空气。消石灰应包装密封，隔绝空气。21石灰砂浆的裂纹石灰砂浆的裂纹 请观察图中请观察图中A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。何差别，并讨论其成因。 石灰砂浆石灰砂浆A A石灰砂浆石灰砂浆B B22思思 考考 题题1、什么是石灰的陈伏？生石灰熟化后为什么要陈伏？什么是石灰的陈伏？生石灰熟化后为什么要陈伏？2、石灰是气硬性胶凝材料还是水硬性胶凝材料？为什么？石灰是气硬性胶凝材料还是水硬性胶凝材料？为什么？ 3 通用通用硅酸盐水泥硅酸盐水泥 3.1 水泥分类水泥

15、分类v硅酸盐水泥硅酸盐水泥v铝酸盐水泥铝酸盐水泥v硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥v铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥 1、按化学成分按化学成分 2、按性能和用途分类按性能和用途分类v通用水泥通用水泥v专用水泥专用水泥v特性水泥特性水泥 3.2 通用硅酸盐水泥的定义和分类通用硅酸盐水泥的定义和分类 1、定义：定义：以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏，及规定以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏，及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。的混合材料制成的水硬性胶凝材料。 2、分类、分类： 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸

16、盐水泥 复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥 25 火山灰火山灰 不掺混合材不掺混合材少量混合材少量混合材（5%） +多量混合材多量混合材 P P P P +少量混合材少量混合材（5%20%） P PO O 粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣 P PP P P PF F P PS S 粉煤灰粉煤灰硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+ + 适量石膏适量石膏 P PC C 通用硅酸盐水泥的组成通用硅酸盐水泥的组成石灰质原料石灰质原料（石灰石、白垩等）（石灰

17、石、白垩等）粘土质原料粘土质原料（粘土、页岩等）（粘土、页岩等）校正原料校正原料（少量铁矿粉等）（少量铁矿粉等）CaOCaOSiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3FeFe2 2O O3 33.3 通用硅酸盐水泥的生产工艺通用硅酸盐水泥的生产工艺1、生产原料生产原料两磨一烧：两磨一烧：制备生料、生料的煅烧、水泥成品的磨制制备生料、生料的煅烧、水泥成品的磨制2、生产工艺生产工艺28（1）制备生料制备生料 干法：干法：将原料烘干，配料后碾磨成生料粉放入窑中将原料烘干，配料后碾磨成生料粉放入窑中煅烧。煅烧。特点：产量高，节约能源，产品质量较好。特点：产量高，节约能源

18、，产品质量较好。 湿法：湿法：将原料配好后，加将原料配好后，加35%40%的水湿磨成生的水湿磨成生料浆，充分搅拌后加入窑中煅烧。料浆，充分搅拌后加入窑中煅烧。特点：生料成分均匀，特点：生料成分均匀，产品质量好，但消耗大量能源。产品质量好，但消耗大量能源。29 立窑：立窑：设备简单，投资少，但煅烧不易均匀，污染严设备简单，投资少，但煅烧不易均匀，污染严重，产品质量不稳定，重，产品质量不稳定，用于地方水泥工业的小厂。用于地方水泥工业的小厂。 回转窑：回转窑：煅烧均匀，粉尘少，产品质量好，产量高，煅烧均匀，粉尘少，产品质量好，产量高，多用于现代化的大中型水泥厂。多用于现代化的大中型水泥厂。（2）生料

19、的煅烧）生料的煅烧30 生料在煅烧过程中发生的一系列物理化学变化：生料在煅烧过程中发生的一系列物理化学变化： 100200，生料水分被蒸发而干燥；，生料水分被蒸发而干燥； 300500，生料被预热；，生料被预热； 500800，粘土质原料脱出结晶水分解成无定形的，粘土质原料脱出结晶水分解成无定形的SiO2、Al2O3和和Fe2O3； 8001300，碳酸钙分解出，碳酸钙分解出CaO，并且与粘土分解出的，并且与粘土分解出的SiO2、Al2O3和和Fe2O3发生固相反应，形成发生固相反应，形成硅酸二钙、铝酸三钙和铁硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙；铝酸四钙； 13001450，铝酸三钙和铁铝酸四钙熔

20、融，将硅酸二钙和，铝酸三钙和铁铝酸四钙熔融，将硅酸二钙和剩余的剩余的CaO溶解，大量生成溶解，大量生成硅酸三钙。硅酸三钙。 （3）水泥成品的磨制）水泥成品的磨制3.4 通用硅酸盐水泥的组成材料通用硅酸盐水泥的组成材料 除四种矿物成分外，除四种矿物成分外，硅酸盐硅酸盐水泥中尚含有少量游离水泥中尚含有少量游离CaO、MgO、碱（、碱（K2O、Na2O）等，但其总含量一般较低）等，但其总含量一般较低。1、硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料名称名称矿物成分矿物成分简称简称含量（含量（% %）硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2C3S3760硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2C2S1537铝酸三钙铝酸三钙3CaOA

21、l2O3C3A715铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF1018注注 意意 水泥中的其它成分：游离水泥中的其它成分：游离CaO和和MgOv 原因：石灰质原料富含原因：石灰质原料富含CaCO3 和和MgCO3 v 煅烧水泥中反应：煅烧水泥中反应： CaCO3 CaO CO2 MgCO3 MgOCO2v 危害：影响水泥危害：影响水泥体积安定性体积安定性潜在危害非常严重潜在危害非常严重332、石膏、石膏 ( (1) )天然石膏：天然石膏：应符合应符合天然石膏天然石膏（GB/T5483-2008）中的规定的中的规定的G G类或类或M M类二级以上的石膏或混合石膏。类二级以上的石膏或

22、混合石膏。 ( (2) )工业副产石膏：工业副产石膏：以硫酸钙为主要成分的工业副产品。以硫酸钙为主要成分的工业副产品。采用前应经过试验证明对水泥性能无害。采用前应经过试验证明对水泥性能无害。 定义：定义：在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥强度等级而掺入的天然或人工的矿物材料。水泥混合泥强度等级而掺入的天然或人工的矿物材料。水泥混合材料包括材料包括活性混合材料、非活性混合材料和窑灰。活性混合材料、非活性混合材料和窑灰。3、混合材料、混合材料 （1）活性混合材料：）活性混合材料：具有火山灰性或潜在的水硬性或具有火山灰性或潜在的水硬性或两者兼有的矿物材

23、料。两者兼有的矿物材料。主要化学成分为活性主要化学成分为活性SiO2、Al2O3 。 粒化高炉矿渣：粒化高炉矿渣：炼铁高炉的熔融炉渣经急速冷却后形炼铁高炉的熔融炉渣经急速冷却后形成的疏松颗粒。成的疏松颗粒。具有潜在的水硬性。具有潜在的水硬性。 粒化高炉矿渣粉：粒化高炉矿渣粉：以粒化高炉矿渣为主要原料，掺加以粒化高炉矿渣为主要原料，掺加少量石膏磨制成一定细度的粉末。少量石膏磨制成一定细度的粉末。 粉煤灰：粉煤灰：火力发电厂煤粉燃烧后从火力发电厂煤粉燃烧后从烟道中收集的粉状物。烟道中收集的粉状物。具有火山灰性。具有火山灰性。 火山灰质混合材料：火山灰质混合材料：具有火山灰性的天然的或人工具有火山灰

24、性的天然的或人工的矿物质材料。的矿物质材料。如如天然的火山灰、凝灰岩、硅藻土等。天然的火山灰、凝灰岩、硅藻土等。 （2）非活性混合材料：）非活性混合材料：在水泥中主要起填充作用而又在水泥中主要起填充作用而又不损害不损害水泥性能的矿物材料。水泥性能的矿物材料。如如活性指标分别低于国家标活性指标分别低于国家标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料，石灰石和砂岩等。灰质混合材料，石灰石和砂岩等。 （3）窑灰：）窑灰：从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘，从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘，性性能介于非活性混合材料和活性混合材料之间。

25、能介于非活性混合材料和活性混合材料之间。 4、助磨剂、助磨剂 水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量应不超过水泥质水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量应不超过水泥质量的量的0.5%。 3.5 硅酸盐水泥的水化及凝结硬化硅酸盐水泥的水化及凝结硬化 2(3CaO.SiO2)+6H2O3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)22(2CaO.SiO2)+4H2O3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)2六方板状晶体六方板状晶体 纤维状纤维状 凝胶凝胶 1、硅酸三钙水化较快，、硅酸三钙水化较快，生成的水化硅酸钙几乎不溶于水，而生成的水化硅酸钙几乎不溶于水，而立即以胶体颗粒析出，并凝聚而成为凝胶，立即

26、以胶体颗粒析出，并凝聚而成为凝胶，称为称为C-S-H凝胶。凝胶。生生成的成的氢氧化钙氢氧化钙在溶液中很快达到饱和，在溶液中很快达到饱和，呈六方板状晶体析出。呈六方板状晶体析出。 2、硅酸二钙和硅酸三钙极为相似，只是水化速度特别慢，、硅酸二钙和硅酸三钙极为相似，只是水化速度特别慢，并并且生成的氢氧化钙较少。且生成的氢氧化钙较少。一、一、硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化38 3、铝酸三钙与水反应迅速，水化放热大。铝酸三钙与水反应迅速，水化放热大。铝酸三钙水化生铝酸三钙水化生成成水化铝酸三钙水化铝酸三钙（立方晶体）。（立方晶体）。在有石膏存在时，在有石膏存在时，铝酸三钙铝酸三钙开始会水化生成开始会水

27、化生成高硫型水化硫铝酸钙高硫型水化硫铝酸钙(AFt)。 3CaOAl2O3+3(CaSO42H2O)+26H2O 3CaOAl2O33CaSO432H2O（体积膨胀）（体积膨胀） 3CaO.Al2O3+6H2O3CaO. Al2O3.6H2O 4CaO.AlO3.Fe2O3+7H2O3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O立方晶体立方晶体 凝胶凝胶针状晶体针状晶体 39 高硫型水化硫铝酸钙高硫型水化硫铝酸钙又称钙矾石，是难溶于水的针状晶体，又称钙矾石，是难溶于水的针状晶体，包围在熟料颗粒周围，形成包围在熟料颗粒周围，形成“保护膜保护膜”，延缓水化。当石膏，延缓水化。当石膏耗尽

28、时，耗尽时，铝酸三钙还会与钙矾石反应生成铝酸三钙还会与钙矾石反应生成单硫型水化硫铝酸单硫型水化硫铝酸钙（钙（AFm）：）：3CaOAl2O33CaSO432H2O2(3CaOAl2O3)+4H2O 3(3CaOAl2O3CaSO412H2O) 4、铁铝酸四钙的水化与铝酸三钙极为相似，只是水化热铁铝酸四钙的水化与铝酸三钙极为相似，只是水化热 较低。较低。六方板状晶体六方板状晶体硅酸盐水泥掺适量石膏的原因硅酸盐水泥掺适量石膏的原因 若不掺石膏或石膏掺量不足时，水泥水化时可能会发若不掺石膏或石膏掺量不足时，水泥水化时可能会发生生瞬凝瞬凝现象。现象。 加入石膏后，石膏很快与加入石膏后，石膏很快与C3A

29、作用生成难溶于水的钙钒作用生成难溶于水的钙钒石，它沉淀在水泥颗粒表面形成保护膜，从而阻碍了石，它沉淀在水泥颗粒表面形成保护膜，从而阻碍了C3A的水化反应而延缓了水泥的凝结时间。的水化反应而延缓了水泥的凝结时间。 但如果石膏掺量过多，在水泥硬化后，残留的石膏还会但如果石膏掺量过多，在水泥硬化后，残留的石膏还会与固态的水化铝酸钙反应生成钙钒石，体积增大约与固态的水化铝酸钙反应生成钙钒石，体积增大约1.5倍，倍，导致水泥石开裂。导致水泥石开裂。熟料矿物对水泥性质的影响熟料矿物对水泥性质的影响矿物组成矿物组成 硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙 铁铝酸四钙铁铝酸四钙 C3SC2SC3AC

30、4AF含量含量/% /% 3760 最最多多1537次之次之 715 少少 1018 少少 水化速度水化速度 快快慢慢最快最快快快水化热水化热 大大小小最大最大中中强度强度 高高早期低后期高早期低后期高低低低（抗折强度）低（抗折强度）收缩收缩 中中较小较小大大小小抗硫酸盐侵蚀抗硫酸盐侵蚀 中中最好最好差差中中42问问 答答 题题1、硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有哪些？硅酸盐水硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有哪些？硅酸盐水泥主要水化产物有哪些？泥主要水化产物有哪些？2、欲制得高强水泥、抗硫酸盐水泥、道路水泥和低热欲制得高强水泥、抗硫酸盐水泥、道路水泥和低热水泥，应如何改变水泥熟料中矿物成分的含量？

31、水泥，应如何改变水泥熟料中矿物成分的含量？43问问 答答 题题1、硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有哪些？水泥主要硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有哪些？水泥主要硅酸盐水泥水化产物有哪些？硅酸盐水泥水化产物有哪些？2、生产、生产硅酸盐水泥时为什么必须掺入适量的石膏？硅酸盐水泥时为什么必须掺入适量的石膏？高强水泥：高强水泥：抗压强度高抗压强度高提高提高C3S 含量含量 适用于高层建筑或大跨径桥梁工程。适用于高层建筑或大跨径桥梁工程。道路水泥：道路水泥：抗折强度高抗折强度高提高提高C4AF含量。含量。 适用于道路路面、机场路面、城市广场等工程。适用于道路路面、机场路面、城市广场等工程。抗硫酸盐水泥：抗硫酸

32、盐水泥：抗硫酸盐侵蚀性好抗硫酸盐侵蚀性好降低降低C3A含量（含量（5） 适用于海港、水利、地下、隧道、涵洞等工程。适用于海港、水利、地下、隧道、涵洞等工程。大坝水泥：大坝水泥：简称中热水泥简称中热水泥低热矿渣水泥：低热矿渣水泥：加入矿渣加入矿渣水化放热较低，提高水化放热较低，提高C2S含含量，降低量，降低C3A含量含量适用于港口、码头、大坝、高层建筑物的基础等大体积工程。适用于港口、码头、大坝、高层建筑物的基础等大体积工程。工工 程程 应应 用用45 二二、硅酸盐水泥的凝结硬化、硅酸盐水泥的凝结硬化 凝结：凝结：水泥加水拌和后，成为可塑的水泥浆，然后逐渐水泥加水拌和后，成为可塑的水泥浆，然后逐

33、渐变稠并失去可塑性，但还不具有强度的过程。变稠并失去可塑性，但还不具有强度的过程。 硬化：硬化：凝结的凝结的水泥浆体产生明显的强度并逐渐变成坚硬水泥浆体产生明显的强度并逐渐变成坚硬的水泥石的过程。的水泥石的过程。水泥水水泥水塑性体塑性体固体固体 硬化后的水泥石是由水化产物硬化后的水泥石是由水化产物（凝胶体和晶体）、（凝胶体和晶体）、未水化未水化的水泥颗粒、水的水泥颗粒、水（自由水和吸附水）（自由水和吸附水）和孔隙和孔隙（毛细孔和凝胶孔）（毛细孔和凝胶孔）组成。组成。47 特性：特性：凝结硬化较快，强度等级较高；抗冻性好。水凝结硬化较快，强度等级较高；抗冻性好。水化热大；耐软水侵蚀和耐化学腐蚀性

34、差。化热大；耐软水侵蚀和耐化学腐蚀性差。 常用于：常用于：重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工程，以及要求凝结快、早期强度高的冬季施工及严寒地区程，以及要求凝结快、早期强度高的冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程。遭受反复冻融的工程。 不宜用于：不宜用于：大体积混凝土工程；经常与流动的淡水接触大体积混凝土工程；经常与流动的淡水接触及有水压作用的工程；受海水、矿物水等作用的工程。及有水压作用的工程；受海水、矿物水等作用的工程。 硅酸盐水泥的特性硅酸盐水泥的特性 1、二次水化机理、二次水化机理 第一次：水泥熟料的水化第一次：水泥熟料的水化 C3S(C2S)+

35、H2OC-S-H+Ca(OH)2 第二次：混合材料与第一次水化产物反应第二次：混合材料与第一次水化产物反应 SiO2+xCa(OH)2 +nH2O=xCaOSiO2(x+n)H2O Al2O3+yCa(OH)2 +mH2O=yCaOAl2O3(y+m)H2O 2、二次水化特性、二次水化特性 反应慢，水化热小，早期强度低，后期强度高，对环境反应慢，水化热小，早期强度低，后期强度高，对环境的温度和湿度条件较敏感。的温度和湿度条件较敏感。 三、其他品种硅酸盐水泥的水化和凝结硬化三、其他品种硅酸盐水泥的水化和凝结硬化 1、凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度高；、凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度高

36、； 2、水化放热速度慢，放热量低；、水化放热速度慢，放热量低； 3、对温度、对温度和湿度敏感性高，需要较长时间的养护；和湿度敏感性高，需要较长时间的养护； 4、抗软水、抗软水、硫酸盐腐蚀性好；抗碳化能力较差；硫酸盐腐蚀性好；抗碳化能力较差； 5、需水量增加，容易形成粗大孔隙和毛细管通道，需水量增加，容易形成粗大孔隙和毛细管通道，导致抗冻性和耐磨性较差。导致抗冻性和耐磨性较差。 适用于：适用于：水下、大体积混凝土结构和蒸养的混凝土水下、大体积混凝土结构和蒸养的混凝土构件；构件；不适用于：不适用于：抗冻、干燥地区的混凝土工程。抗冻、干燥地区的混凝土工程。 其他品种硅酸盐水泥的特性其他品种硅酸盐水泥

37、的特性50 四、四、影响水泥凝结硬化的主要因素影响水泥凝结硬化的主要因素 1、熟料矿物组成熟料矿物组成 2、水泥细度水泥细度 3、拌和水量、拌和水量 4、石膏石膏 5、温度和湿度温度和湿度 6、龄期龄期 511、不溶物不溶物主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量 会影响水泥的粘结质量。会影响水泥的粘结质量。 2、烧失量烧失量水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增 加。加。3.6 通用硅酸盐水泥的技术性质及要求通用硅酸盐水泥的技术性质及要求一一、化学指标、化学指标4、三氧化硫三氧化硫 5、氯离子氯离子容易导致钢筋

38、锈蚀。容易导致钢筋锈蚀。水化慢、体积膨胀水化慢、体积膨胀,影响安定性影响安定性 AFtAHCSO63322)(OHMgOHMgO3、氧化镁氧化镁5253 6、碱含量碱含量（选择性指标）：（选择性指标）：水泥中碱金属氧化物的含水泥中碱金属氧化物的含量，以量，以Na2O+0.658K2O计算的重量百分率来表示。计算的重量百分率来表示。 水泥中的碱含量高时，如果配制混凝土的集料具有碱水泥中的碱含量高时，如果配制混凝土的集料具有碱活性活性如活性如活性SiO2，可能产生碱集料反应，导致混凝土不均可能产生碱集料反应，导致混凝土不均匀膨胀而开裂破坏。匀膨胀而开裂破坏。 若使用活性集料，或用户要求提供低碱水泥

39、时，则水若使用活性集料，或用户要求提供低碱水泥时，则水泥中的碱含量应不大于泥中的碱含量应不大于0.6%。 54二二、物理力学指标、物理力学指标初凝时间初凝时间：水泥加水拌和至水泥浆水泥加水拌和至水泥浆开始失去可塑开始失去可塑 性性所需的时间。所需的时间。终凝时间终凝时间：水泥加水水泥加水拌和拌和至水泥浆至水泥浆完全失去可塑完全失去可塑 性，并开始产生强度性，并开始产生强度所需的时间。所需的时间。（1）定义定义 1、凝结时间、凝结时间55 （2）工程意义：工程意义：初凝时间太短初凝时间太短，将影响水泥混凝土的将影响水泥混凝土的搅拌、运输、浇筑和振捣；搅拌、运输、浇筑和振捣；终凝时间太长，终凝时间

40、太长，则影响下一道则影响下一道工序的施工，进而影响整个工程的施工进度。工序的施工，进而影响整个工程的施工进度。 硅酸盐水泥：硅酸盐水泥：t t初初45min；t t终终390min 其他品种硅酸盐水泥：其他品种硅酸盐水泥：t t初初45min；t t终终600min （3）测定方法：测定方法： 测定标准稠度用水量测定标准稠度用水量 测定凝结时间测定凝结时间维卡仪维卡仪56 测定标准稠度用水量测定标准稠度用水量试验目的：拌制试验目的：拌制标准稠度的水泥标准稠度的水泥 净浆，净浆，使试验结果具有可比性。使试验结果具有可比性。 试验前：试验前： 拌制水泥净浆；拌制水泥净浆； 将水泥净浆一次装满试模。

41、将水泥净浆一次装满试模。 试验步骤试验步骤标准稠度净浆标准标准稠度净浆标准: : 试杆距底板距离为试杆距底板距离为61mm。57测定凝结时间测定凝结时间 试验前：试验前：拌制标准稠度的水泥净浆；拌制标准稠度的水泥净浆；将水泥净浆一次装满试模；将水泥净浆一次装满试模；放入湿气养护箱养护至加水后放入湿气养护箱养护至加水后30min。 试验步骤试验步骤 初凝：初凝：试针距底板试针距底板41mm。 终凝：终凝：试针沉入试件试针沉入试件0.5mm，即即环形附件开始不能在试件上留下痕迹。环形附件开始不能在试件上留下痕迹。 58问问 答答 题题1、硅酸盐水泥具有哪些特性？常用于哪些工程？不宜、硅酸盐水泥具有

42、哪些特性？常用于哪些工程？不宜用于哪些工程？用于哪些工程？ 2、规定硅酸盐水泥的凝结时间在工程上有何意义？、规定硅酸盐水泥的凝结时间在工程上有何意义？59（1）定义：）定义：指水泥在凝结硬化过程中指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性体积变化的均匀性。（2）工程意义：）工程意义：如果水泥在硬化后，产生不均匀的体积如果水泥在硬化后，产生不均匀的体积变化，就变化，就会使构件产生膨胀性裂缝，降低结构物质量，甚会使构件产生膨胀性裂缝，降低结构物质量，甚至引起崩塌等严重事故。至引起崩塌等严重事故。（3）体积安定性不良的原因：体积安定性不良的原因： 熟料中含游离氧化钙（熟料中含游离氧化钙（f-CaO）过多

43、）过多 ； 熟料中含游离氧化镁（熟料中含游离氧化镁（f-MgO）过多）过多 ； 掺入石膏过多。掺入石膏过多。 2、体积安定性体积安定性 60 f-MgO引起的引起的压蒸法压蒸法石膏引起的石膏引起的长期浸水法长期浸水法（4）检验方法）检验方法f-CaO引起的引起的沸煮法沸煮法 GB规定：规定：硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥MgO5.0，若经压蒸安定性试验合格，允许放宽到若经压蒸安定性试验合格，允许放宽到6.0%；SO3 3.5。两者均不便于快速检验两者均不便于快速检验试饼法试饼法雷氏法雷氏法61试试 饼饼 法法 拌制标准稠度的水泥净浆，制成直径拌制标准稠度的水泥净浆，制成直

44、径7080mm、中心厚约中心厚约10mm的试饼；的试饼； 将试饼在湿气养护箱内养护将试饼在湿气养护箱内养护24h； 将试饼在沸煮箱中加热将试饼在沸煮箱中加热30min至沸腾，然后恒沸至沸腾，然后恒沸3h，放掉热水冷却至室温；放掉热水冷却至室温； 目测目测未发现裂缝，未发现裂缝，用直尺检查用直尺检查也没有弯曲也没有弯曲的试饼的试饼为安定性合格。当两个试饼的判别结果有矛盾时，该水为安定性合格。当两个试饼的判别结果有矛盾时，该水泥的安定性也为不合格。泥的安定性也为不合格。62雷雷 氏氏 法法 测量测量A 取出试件，测量指针尖端间的距离取出试件，测量指针尖端间的距离A。 沸煮沸煮3h 测量测量C 冷却

45、，取出试件测量指针尖端的距离冷却，取出试件测量指针尖端的距离C。 结果判定结果判定 当两个试件当两个试件C-A平均值平均值5.0mm时，安定时，安定性合格；性合格；当两个试件当两个试件C-A值相差值相差4.0mm时，应重做一次试验。再如此，时，应重做一次试验。再如此，则认为安定性不合格。则认为安定性不合格。 雷氏夹试件的成型：雷氏夹试件的成型： 采用标准稠度水泥净浆制成试件，放入湿气养护箱内养护采用标准稠度水泥净浆制成试件，放入湿气养护箱内养护24小时。小时。雷氏夹雷氏夹63 （1）水泥胶砂强度：）水泥胶砂强度：按水泥强度检验标准的规定配按水泥强度检验标准的规定配 制水泥胶砂试件，经一定龄期的

46、标准养护后所测得的强制水泥胶砂试件，经一定龄期的标准养护后所测得的强度。度。 3、强度、强度 （2）工程意义：）工程意义：表示水泥力学性能的一种量度，直表示水泥力学性能的一种量度，直接反映了水泥的质量水平和使用价值，接反映了水泥的质量水平和使用价值，是评价和选用水是评价和选用水泥的重要质量指标。泥的重要质量指标。 64 （3）检验方法）检验方法（胶砂胶砂法法） 水泥水泥:标准砂标准砂:水水=1:3:0.5，制成，制成40mm40mm160mm棱柱棱柱体试件，放入养护箱中养护体试件，放入养护箱中养护20h24h后拆模，再放入后拆模，再放入201的水中养护，分别测定的水中养护，分别测定3d、28d

47、抗折强度、抗压强度。抗折强度、抗压强度。 （4）强度等级）强度等级 根据硅酸盐水泥根据硅酸盐水泥3d、28d的抗压强度和抗折强度划分的抗压强度和抗折强度划分为为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。 分类：普通型、早强型（分类：普通型、早强型（R） 水泥的实际强度水泥的实际强度 fce=cfce,k c c水泥强度等级值的富余系数，水泥强度等级值的富余系数，1.01.1366通用硅酸盐水泥不同龄期的强度要求通用硅酸盐水泥不同龄期的强度要求67勃压透气法：勃压透气法：比表面积比表面积300m2/kg负压筛法：负压筛法：筛余百分数筛余百分数10 （3）测定方法）测定方法

48、 （1）定义：）定义：指水泥颗粒的指水泥颗粒的粗细程度粗细程度。 （2）工程意义：）工程意义：水泥颗粒越细，水泥颗粒越细，凝结硬化越快，早期强凝结硬化越快，早期强度越高；度越高；但是，但是，硬化收缩也较大，易使混凝土产生裂缝，硬化收缩也较大，易使混凝土产生裂缝，而且成本较高，储存期较短。而且成本较高，储存期较短。4、细度、细度（选择性指标）（选择性指标）68 负压筛法负压筛法 筛析试验前：调节负压至筛析试验前：调节负压至 40006000Pa范围内。范围内。 称取试样称取试样25g，置于负压筛，置于负压筛， 筛析筛析2min。 筛毕，称量筛余物筛毕，称量筛余物ms。 结果计算结果计算 水泥试样

49、筛余百分数：水泥试样筛余百分数：100mmFs筛余结果的修正：筛余结果的修正：CC修正系数，修正系数，0.801.20FCFC69 GB-175-2007通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥规定：规定： 凡不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫、氯离子、凡不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫、氯离子、凝结时间、安定性、强度均符合本标准规定时，为凝结时间、安定性、强度均符合本标准规定时，为合合格品。格品。 凡不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫、氯离子、凡不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫、氯离子、凝结时间、安定性、强度中任一项不符合本标准规定凝结时间、安定性、强度中任一项不符合本标准规定时，为时，为不合格品。不合格品

50、。合格水泥和不合格水泥合格水泥和不合格水泥 定义：定义：水泥石在水泥石在外界侵蚀性介质外界侵蚀性介质（软水、含酸、含（软水、含酸、含盐的水溶液等）盐的水溶液等）的作用下结构受到破坏，强度降低的的作用下结构受到破坏，强度降低的现象。现象。 3.7 水泥石的腐蚀与防止水泥石的腐蚀与防止 分类：分类：根据水泥石的破坏机理可分为四根据水泥石的破坏机理可分为四种类型：种类型： 一、软水的侵蚀一、软水的侵蚀 二、硫酸盐的腐蚀二、硫酸盐的腐蚀 三、镁盐的腐蚀三、镁盐的腐蚀 四、一般酸的腐蚀四、一般酸的腐蚀 水泥石与软水接触：水泥石与软水接触：Ca(OH)2晶体逐渐溶出；晶体逐渐溶出； 1、静水、无水压：溶液

51、饱和、静水、无水压：溶液饱和溶解作用停止；溶解作用停止； 2、流水、有水压：、流水、有水压： Ca(OH)2不断溶解流失，一方面使水不断溶解流失，一方面使水泥石变得疏松；另一方面使得水泥石的碱度降低，引起其泥石变得疏松；另一方面使得水泥石的碱度降低，引起其它水化产物它水化产物（如（如C-S-H）的分解溶蚀，导致水泥石溃裂。的分解溶蚀，导致水泥石溃裂。 与硬水接触：重碳酸盐与与硬水接触：重碳酸盐与 Ca(OH)2反应生成碳酸钙，堵反应生成碳酸钙，堵塞毛细孔，覆盖在水泥石的表面，阻止腐蚀的进行。塞毛细孔，覆盖在水泥石的表面，阻止腐蚀的进行。 Ca(OH)2Ca(HCO3)22CaCO3+2H2O 一、软水的侵蚀一、软水的侵蚀（溶出性侵蚀）（溶出性侵蚀） 在海水、湖水、地下水及某些工业污水中常含有钠、钾在海水、湖水、地下水及某些工业污水中常含有钠、钾等硫酸盐，长期与水泥石接触时，会与水泥石中的等硫酸盐，长期与水泥石接触时，