掺混合材的水泥,铝酸盐水泥,水泥的应用

1、第二节 掺混合材的硅酸盐水泥一水泥用混合材料定义：在生产硅酸盐水泥的过程中，为了改善水泥的性质，调节水泥强度而加入水泥中的人工或天然矿物材料，称为水泥混合材料。火山灰活性：混合材料磨成细粉并与石灰或石膏混合均匀，用水拌和后，在常温下可生成具有水硬性的水化物，这称为混合材料的火山灰活性。1分类（1）非活性混合材料也称为惰性混合材，主要起填充作用，可调节水泥强度，降低水化热及增加水泥产量等。主要有磨细石英砂、石灰石、粘土、缓冷矿渣等。（2）活性混合材料主要化学成分为活性二氧化硅、活性氧化铝。本身与水不起化学反应，但在有激发剂（硫酸盐或碱性）的情况下，能发生水化反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙和水化

2、铝酸钙。主要品种有：粒化高炉矿渣、火山灰质、粉煤灰等。A粒化高炉矿渣炼铁时为使铁矿石易熔加入石灰石作溶剂，高温下氧化钙与铁矿石中的黏土矿物生成硅酸盐与铝酸盐矿物，浮于铁水表面，排出用水急冷成为颗粒状、质地疏松、多孔的粒化高炉矿渣，又称水淬高炉矿渣。其玻璃体含量达80以上，其矿物成分为硅酸钙，与水泥熟料矿物成分相似，差别是钙含量低、硅含量高。B火山喷发时形成的一系列矿物材料统称为火山灰质混合材料，包括浮石、火山渣（灰）、凝灰岩 凝灰岩：火山喷出的渣、砾夹杂火山灰沉积后再经石化而成；等。还有一些天然材料或工业废渣，由于其成分与火山灰材料相似，也称为火山灰质混合材料，如烧粘土 烧粘土：含Al2O3较

3、高的黏土经600800煅烧而成；、粉煤灰、自燃煤矸石、硅藻土 硅藻土：由硅藻类微生物在水中死后残骸沉积而成；(石)等。按化学成分和活性来源将火山灰质混合材料分为三类：(1) 含水硅酸质材料：以SiO2为主要活性成分，含有结合水，如硅藻土、蛋白石 蛋白石：由硅藻石微粒经硅质胶结材料胶结而成；和硅质渣 硅质渣：粘土经提取氧化铝后的残渣；等。与石灰反应能力强，活性好，但需水量大、干缩大。(2) 铝硅玻璃质材料：以SiO2和Al2O3为主要活性成分，如火山灰、凝灰岩、浮石和粉煤灰等。活性大小与化学成分、冷却速度有关。(3) 烧粘土质混合材料：以Al2O3为主要活性成分，如烧粘土、煤渣、自燃煤矸石等C粉

4、煤灰 是火力发电厂以煤粉作燃料，燃烧后收集起来的粒径为150m的极细灰渣颗粒，呈玻璃态实心或空心球状，由于其主要活性成分为SiO2和Al2O3，所以也把粉煤灰划归为火山灰质混合材料。属铝硅玻璃质。2活性混合材的水化在常温下，活性混合材料与水拌合后本身不会硬化或硬化极为缓慢，强度很低。但在Ca(OH)2的饱和溶液中，会发生显著的水化作用，生成具有水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙 式中：x 、y值随混合材料的种类、Ca(OH)2和活性SiO2的比率、环境温度及作用时间的变化而变化，一般为1或稍大，n、m值一般为l2.5。当有石膏存在时石膏可与上述反应生成的水比铝酸钙进一步反应生成水硬性的水化硫铝酸钙

5、；氢氧化钙或石膏的存在是活性混合材料的潜在活性得以发挥的必要条件，故称之为活性混合材料的激发剂。氢氧比钙称为碱性激发剂，石膏称为硫酸盐激发剂。碱性激发剂包括：石灰、水玻璃、碳酸钠等，硫酸盐激发剂有：硫酸钠、硫酸钾等。活性混合材料的水化速度较水泥熟料慢，且对温度敏感、高温下水化速度明显加快，强度提高；低温下，水化速度很慢，故活性混合材料适合高温养护。3作用（1）水泥混合材（2）混凝土掺合料二掺混合材料的硅酸盐水泥水化特点 普通硅酸盐水泥混合材掺量少，各项性能与硅酸盐水泥相比略低。其他4种水泥的性能由于混合材掺量大，有其共性，品种不同又有各自特点。1共性（1）凝结硬化慢、早期强度低，后期强度增长快

6、混合材料的二次反应。（2）对温度敏感、适合蒸养（3）水化热低、放热速度慢。熟料含量降低（4）耐侵蚀性好。二次反应消耗了易被侵蚀的氢氧化钙。 火山灰质中Al2O3为主的耐腐蚀性差（5）抗冻性差、耐磨性差。需水量大，孔隙多（6）抗碳化性差。氢氧化钙少2个性（1）矿渣硅酸盐水泥：易泌水，耐高温。（2）火山灰硅酸盐水泥：需水量大，干缩大，不宜用于干燥环境，抗渗性好。（3）粉煤灰硅酸盐水泥：早期强度很低，需水量小，干缩小，抗裂性好。3应用PO普硅PS矿渣PP火山灰PF粉煤灰PC复合适用高强砼预应力砼及构件抗冻砼大体积砼蒸养砼抗硫酸盐砼耐热砼抗渗砼抗裂砼忌用耐热工程腐蚀工程低温、抗冻工程早强工程干燥环境抗

7、碳化要求第三节 铝酸盐水泥讲授方法：将铝酸盐水泥与硅酸盐水泥相比较予以介绍。从原材料、矿物组成、水化特点、性质、用途等方面予以介绍。铝酸盐水泥是一类快硬、高强、耐腐蚀、耐热的水泥，又称为高铝水泥。它以石灰岩和矾土为主要原料，配制成适当成分的生料，烧至全部或部分熔融所得的以铝酸钙为主要矿物的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料。一主要矿物组成（1）铝酸一钙，CA。其特点是凝结不快，而硬化迅速，为铝酸盐水泥强度的主要来源。早强高，但后期增长缓慢（2）二铝酸一钙，CA2。其特点是凝结硬化慢，后期强度较高，但早期强度却很低。（3）其次还有凝结迅速而强度不高的七铝酸十二钙，以及凝胶性差的铝方柱石。二水化反应

8、及水化产物（1）CA和CA2的水化反应随温度的不同可形成性能差异很大的水化产物。 CAH10 <20CA、CA2H2O C2AH8 2030 C3AH6 >30水化产物中，C3AH6属于立方晶系，常有很多晶体缺陷，故强度较低，因而铝酸盐水泥不宜在高于30的条件下养护。在较低温度下形成的CAH10和C2AH8均属于六方晶系，其晶体呈片状或针状，互相交错攀附，重叠结合，可形成坚强的结晶合生体，使水泥石具有很高的强度。加之氢氧化铝胶体填充于晶体骨架的孔隙，从而形成了十分致密的结构。铝酸盐水泥水化产物的结合水量可达水泥重量的50，远高于硅酸盐水泥水化产物的结合水量（约25），而这种结合水呈

9、固相，这也是铝酸盐水泥石结构致密的原因之一。三铝酸盐水泥的技术性能1化学成分按氧化铝含量分为四类：CA50、CA60、CA70、CA80。碱是该水泥的有害成分，故其含量被限制。2物理性能（1）细度：以0.045mm筛余控制。（2）凝结时间：与硅酸盐水泥显著不同。（3）强度：测试龄期和强度与硅酸盐水泥差异很大，主要测试6h、1d、3d、28d强度。3铝酸盐水泥在高温下能发生固相反应，烧结结合代替了水化结合，因而具有良好的耐高温性能，是配制不定性耐火材料的重要胶凝材料。四铝酸盐水泥在工程中的应用1、特点（1）一般不应与硅酸盐水泥、石灰等析出氢氧化钙的胶凝材料混用，否则会造成闪凝现象。（2）最佳硬化

10、温度为15，一般不超过25。（3）不得用于受碱腐蚀的工程中。（4）后期强度下降较大，特别在湿热条件下下降更为严重。2、适用A抢修工程、军事工程B耐热、耐火工程C抗硫酸盐工程D配制膨胀水泥、自应力水泥E适于冬季施工3、忌用A不宜用于结构工程B大体积工程C不宜蒸养D不应与硅酸盐水泥、石灰等析出氢氧化钙的胶凝材料混用自学内容自学“其他品种水泥”，自学思考题：·道路硅酸盐水泥、中低热水泥、快硬硫铝酸盐水泥的熟料矿物组成特点是什么？·白色硅酸盐水泥生产中应注意哪些问题？·选择水泥品种应考虑哪些因素？第四节 其它品种水泥（以自学为主）一道路硅酸盐水泥具有较高的抗弯折强度，良好

11、的耐磨性，较长的初凝时间和较小的干缩率。矿物组成限制C3A、CaO含量，提高C4AF含量。二中低热水泥中低热水泥是为防止由于水泥水化放热而导致混凝土内外温差过大，从而出现温度应力裂缝，要求限制水化热时优先考虑的。三白色与彩色硅酸盐水泥以适量成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分，氧化铁含量极小的熟料，严格限制着色氧化物。彩色硅酸盐水泥是以白水泥熟料，适量石膏和耐碱矿物颜料共同磨细而成的。也可以在白色水泥生料中加入适当金属氧化物作着色剂，在一定燃烧气氛中直接烧成。四快硬性硫铝酸盐水泥低品位矾土、石灰石、石膏为原料，配制成生料，烧成无水硫铝酸钙和型硅酸二钙，加入约10的石膏经磨细而成，主要

12、水化产物为钙矾石，氢氧化铝胶体。第五节 水泥在土木工程中的应用水泥在砂浆和混凝土中起胶结作用。正确地选择水泥品种，严格质量验收，妥善运输与储存等是保证工程质量、杜绝质量事故的重要措施。一水泥品种的选择原则1根据使用环境条件选择：（1）侵蚀性介质条件下：矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。（2）强侵蚀性介质条件：抗硫酸盐硅酸盐水泥等。2按工程特点：（1）大体积混凝土工程：中低热水泥、掺混合材水泥（2）有早强要求的工程：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（3）高温工程：铝酸盐水泥、矿渣水泥（4）抢修工程：快硬硫铝酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、快凝块硬硅酸盐水泥3，按混凝土所处部位选择水泥品种：（1）

13、经常遭受水冲刷的混凝土、水位变化区的外部混凝土构筑物的溢流面等：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥，避免使用火山灰水泥（2）位于水中或水下部位的混凝土、采用湿热养护的混凝土：矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥二水泥强度等级的选择原则高强度等级水泥适用于要求高强度等级的混凝土或要求早强的混凝土；低强度等级水泥适宜于、配制低强度等级的混凝土或砌筑砂浆。1、高强、重要结构及预应力结构混凝土：Ø C30-C60:选42.5级水泥；Ø C70-C80:选52.5或42.5级；Ø C90及其以上：选52.5或62.5级。2、低强度混凝土、水泥砂浆：Ø C30以下混凝土、M25以下砂浆选用32.5级。三、水泥的运输和储存1、原则：不同品种、等级和出厂日期的水泥应分别储运，不得混杂。2、需注意的问题：ü 注意防潮；ü 坚持现存现用，不可储存过久；ü 通用水泥不宜超过3个月；高铝水泥不宜超