第4章 石灰与水泥

1、 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥本章学习要点：以硅酸盐水泥的矿物组成及其特点（水化速度、放热量、对强度的贡献程度等）、技术指标及标准为主要介绍内容，对道路、普硅等水泥的做简单介绍。对比介绍石灰的化学组成、消化、硬化机理。1 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥序：序：石灰与水泥均属于胶凝材料，石灰为气硬性胶凝材料，只能在空气中硬化；水泥为水硬性胶凝材料，可在水中以及空气中硬化，均属于无机胶凝材料。 2 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥白灰面 黄泥浆 石 灰 三合土 水 泥 3 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥定义定义：水

2、泥是一种多级分的人造矿物粉料，与水拌和后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，也能在水中硬化，并能将砂石等材料结合成具有一定强度的整体，水泥是水硬性胶凝材料。4 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥是指由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，其中：不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，代号为PI；掺加不超过水泥质量5%的混合材料的水泥称II型硅酸盐水泥，代号为PII。由硅酸盐水泥熟料、6%-15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥，代号为PO。5 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水

3、泥水泥生产特点：水泥厂排出CO、SO3、HCl、Hg等重金属还有大量的CO2：1吨水泥的熟料，排出几乎等量CO2CaCO3CaO+CO2生产1吨熟料排出CO2约500 kg，另外还有矿物燃料CO2，一般比例为1吨熟料的产生放出1吨CO2。我国水泥近年来产量：50年代300万T80年代1.0亿T85年代2.0亿T95年代4.5亿T96年代4.9亿T，超过世界产量的1/3现在发展速度到2010年，地球大气中由水泥工业而增加CO2为150亿t！6 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥7 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥一、硅酸盐水泥的矿物组成、化学成分1、硅酸盐水泥生料的化学组成主要是 CaO Si

4、O2 2 Al2 2O3 3 Fe2 2O3 32、硅酸盐水泥熟料的化学组成高温下形成水泥熟料的矿物组成主要为：3CaO3CaOSiOSiO2 2 （简写）（简写） C C3 3S S2CaO2CaOSiOSiO2 2 （简写）（简写） C C2 2S S3CaO3CaOAl2OAl2O3 3 （简写）（简写） C C4 4A A3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3 （简写）（简写） C C4 4AFAF名称 CaO（C） SiO2 2（S） Al2 2O3 3（A）Fe2 2O3 3（F）含量约（%）6267 924 47 258 第四章第四章 石灰与水泥石灰

5、与水泥其中：水化反应速度 C3AC3SC4AFC2S水化释热量 C3AC3SC4AFC2S耐化学腐蚀性 C3A最差，C4AF最优干缩性 C3A最大C3S居中C4AF,C2S最小强度：抗压强度主要来源C3S、C2S，C3S早期后期都高，C2S早期一般后期高。抗折强度：C4AF起主要作用。9 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥抗压强度（抗压强度（MPa）龄期（天）龄期（天）C3SC2SC3AC4AF抗压强度图10 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥3.3.石膏石膏为了调节水泥的凝结速度，需要掺入适量的石膏，因为了调节水泥的凝结速度，需要掺入适量的石膏，因此，石膏也称水泥的缓凝剂。用于水泥中的石膏一

6、般是二此，石膏也称水泥的缓凝剂。用于水泥中的石膏一般是二水石膏或无水石膏（硬石膏）。水石膏或无水石膏（硬石膏）。在水泥中，石膏的缓凝作用主要是控制在水泥中，石膏的缓凝作用主要是控制C C3A A的水化反的水化反应速度。应速度。11 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥4.4.水泥中的有害成分及其危害水泥中的有害成分及其危害 (1)(1)氧化镁氧化镁MgOMgO在水泥熟料中，常含有少量未与其他矿物结合的游离在水泥熟料中，常含有少量未与其他矿物结合的游离氧化镁，这种游离的氧化镁是高温时形成的方镁石结晶，氧化镁，这种游离的氧化镁是高温时形成的方镁石结晶，其水化速度很慢，通常要经历几个月甚至几年才明显水

7、化，其水化速度很慢，通常要经历几个月甚至几年才明显水化，生成物氢氧化镁体积膨胀，在水泥石内产生膨胀应力。生成物氢氧化镁体积膨胀，在水泥石内产生膨胀应力。(2)(2)三氧化硫三氧化硫SOSO3 3三氧化硫主要来自石膏，或生产水泥的矿化剂。三氧三氧化硫主要来自石膏，或生产水泥的矿化剂。三氧化疏的存在会引起硬化后水泥石体积膨胀，导致结构物破化疏的存在会引起硬化后水泥石体积膨胀，导致结构物破坏。坏。12 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥(3)(3)碱含量碱含量NaNa2 2O+KO+K2 2O O水泥熟料中含有少量碱性氧化物水泥熟料中含有少量碱性氧化物(Na(Na2 2O+KO+K2 2O)O)，若

8、选用，若选用含有活性二氧化硅或活性碳酸盐成分的集料配制混凝土，含有活性二氧化硅或活性碳酸盐成分的集料配制混凝土，水泥中的碱性氧化物会与集料中活性二氧化硅或活性碳酸水泥中的碱性氧化物会与集料中活性二氧化硅或活性碳酸盐发生化学反，称盐发生化学反，称“碱一集料反应碱一集料反应”，其生成物附着在集，其生成物附着在集料与水泥石的界面上，且遇水膨胀，引起水泥石胀裂，导料与水泥石的界面上，且遇水膨胀，引起水泥石胀裂，导致粘结强度降低，破坏混凝土结构。致粘结强度降低，破坏混凝土结构。13 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥二、硅酸盐水泥的技术性质1.凝结和硬化水泥与水拌和后，熟料矿物水化反应，形成各种水化生成

9、物，随着时间的推移，水泥浆体经凝结硬化而成为具有一定强度的石状体。石膏的缓凝作用：在水泥颗粒的表面形成一层水化硫铝酸钙保护膜，阻碍水分移动的结果。布14 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥2硬化水泥石的腐蚀水泥石腐蚀情况有以下几种：(1)氢氧化钙Ca(OH)2的溶失a.溶析性侵蚀溶析性侵蚀是指硬化水泥石中的水化物被淡水溶解并带走的一种侵蚀现象，又称淡水侵蚀或溶出侵蚀。在水泥石的各种水化物中，Ca(OH)2溶解度最大，在淡水中会首先被溶出。当水量不多，或在静水、无压水的情况下，水中Ca(OH)2浓度很快达到饱和程度，溶出作用也就中止。但在大量或流动的水中，水流会不断地将Ca(OH)2带走，并继续

10、溶出Ca(OH)2。15 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥b.镁盐侵蚀在海水、地下水或矿泉水中，常含有较多的镁盐，一般以氯化镁、硫酸镁形态存在。镁盐与水泥石中的Ca(OH)2起置换作用，生成松软且胶凝性较低的氢氧化镁。c.碳酸侵蚀 在工业污水或地下水中常溶解有较多的二氧化碳C02。C02与水泥石中的Ca(OH)2作用，可生成碳酸钙，碳酸钙再与水中的碳酸作用，生成可溶的碳酸氢钙而溶失。Ca(OH)2的大量溶失，不仅使水泥石的密度和强度降低，而且导致水泥石的碱度降低，随之将引起水化硅酸钙(C-S-1f)和水化铝酸钙的不断分解、水泥石内部不断受到破坏，强度不断降低最终将会引起整个混凝土结构物的破坏

11、。16 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥 (2)硫酸盐侵蚀在海水、沼泽水和工业污水中常常含有硫酸盐物质，如硫酸钠、硫酸钾等，这类硫酸盐首先与水泥石中的Ca(OH)2反映生成水化硫酸钙，水化硫酸钙再与水泥石中的水化铝酸钙反应生成钙矾石，其体积约为原来的水化铝酸钙体积的2 5倍，从而使硬化水泥石中的固相体积增加很多，产生相当大的结晶压力，造成水泥石开裂甚至毁坏。17 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥(3)水泥石腐蚀的防止根据以上分析可知，引起水泥石腐蚀的主要内因包括两个方面：a.根据腐蚀环境特点，合理选用水泥品种对可能接触腐蚀介质的混凝土，选用水化物中Ca(OH)2含量少的水泥，以降低Ca(O

12、H)2溶失对水泥石的危害。选用C3A含量低的水泥，降低硅酸盐类的腐蚀作用。b.提高水泥石的密实程度，降低水泥石的孔隙率改善施工工艺，降低水泥混凝土的拌和用水，提高水泥的密实度。在水泥混凝土表面敷设一层耐腐蚀性强且不透水的保护层，以杜绝或减少腐蚀性介质渗入水泥石内部。18 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥3.影响凝结硬化的主要因素水泥细度、拌和用水、养护时间（龄期）温度、湿度：温度高则强度增长快；水的存在是水泥硬化必不可少的条件，一定龄期内要保持潮湿状态。熟料矿物组成比例石膏掺量：C3A水化极快，会使水泥熟料发生闪凝现象。适量石膏对水泥熟料起缓凝作用；过多不仅缓凝作用不大，还会引起体积安定性不

13、良。19 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥三 、硅酸盐水泥的技术要求1.物理力学性质指标(1) 细度细度（Fineness）：表示水泥颗粒粗细程度或水泥分散度的指标。影响：对水泥的水化硬化速度、水泥需水量、和易性、放热速率和强度都有影响。相同矿物组成的水泥，细度愈大，凝结速度愈快，早期强度愈高，需水量减少，但颗粒过细，硬化时收缩较大易产生裂缝，且粉磨过程中能耗大，水泥成本高。因此，水泥细度应控制在合理范围内。20 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥三 、硅酸盐水泥的技术要求(2) 水泥净浆标准稠度标准稠度为使水泥凝结时间以及体积安定性等多种性质具有可比性，必须采用标准稠度的水泥净浆。标准方法

14、为试杆法，距离底板57mm的水泥净浆为标准稠度净浆。21 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥(3) 凝结时间凝结时间（setting time）对水泥砼施工有重要的意义，初凝时间太短，将影响砼拌和料的运输浇灌，终凝时间过长，则影响砼工程的工程进度。（标准GB175-92）规定：硅酸盐水泥初凝时间不得早于45mm，终凝时间不得迟于390mm。测定：标准稠度仪：由加水时起，到试针沉入净浆距底板23mm时，所需时间为初凝时间，到试针沉入净浆中不超过0.51.0mm时需时间终凝时间。22 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥初凝、终凝水泥从加水拌和后45分钟到1小时，水泥的凝胶开始凝结，这时简称初凝；至

15、拌和后12小时，水泥凝胶的形成大致终了，这段时间称为终凝。但这时所形成的水泥凝胶还处在软塑状态中，还需要等几小时以后，才能逐渐硬化，变成固体状态。一般把水泥拌和后由流动状态失去可塑性变为固体状态的这段时间称为“凝结过程”，而把以后逐渐产生强度的时间称为“硬化过程”。水泥浆在初凝之前具有一定的流动性，在这段时间里宜进行运输、浇灌、捣固等工作。自初凝到终凝以前，它的流动性逐渐消失，如再经振动，则已凝结的胶体还能闭合，但自拌和后6小时（即近于终凝时）至8小时，它已丧失流动性，不具备强度，遇有损伤则不能自行闭合，所以不能承受外力，在这段时间内必须加强养护，保证其强度的稳定发展。为保证混凝土施工中有足够

16、的操作时间，在水泥标准中规定，水泥的初凝时间，由加水时起不得早于45分钟。为尽快开始下一步工作，不至于拖延工期，又规定水泥的终凝时间不得迟于12小时。我国生产的普通水泥，一般初凝为13小时，终凝为58小时。23 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥(4) 安定性安定性（soundness）表征水泥硬化后体积变化均匀性的物理性能指标称为水泥的体积安定性。影响因素影响因素主要有：熟料中MgO含量，水泥中SO3含量。实验室用沸煮法测实验室用沸煮法测CaOCaO的含量的含量、压蒸法测压蒸法测MgOMgO的含量的含量。 24 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥（5）强度（strength）水泥强度是评价水

17、泥质量、确定水泥标号的重要指标，也是水泥混凝土和砂浆配合比设计的重要参数。按水泥胶砂强度检验方法，测定其抗折强度和抗压强度。25 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥a. 水泥的强度等级水泥的强度等级时根据规定龄期测定的抗压强度和抗折强度来划分的，各强度等级水泥在各龄期的强度不得低于表4-4规定的数值。按国家标准（GB175-1999）规定：硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六种；普通硅酸盐水泥的强度等级分为32.5、32.5R、 42.5、42.5R、52.5、52.5R六种。26 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥b. 水泥的型号根据3d

18、强度，水泥分为普通型和早强型（或称R型）两类。早强型水泥的3d抗压强度可达50%左右，并较同强度等级的普通型水泥3d强度提高10%以上。27 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥通用硅酸盐水泥在不同龄期强度要求值（GB 175-2007）28 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥2.水泥的化学品质指标（1）有害成分含量水泥中氧化镁MgO、三氧化硫或碱含量过高时，回对水泥的技术性能产生不利影响。为了保证水泥使用质量，要求这些化合物的含量不得超过规定的限量。（2）不溶物水泥中的不溶来自原料中的粘土和SiO2，由于煅烧不佳，化学反应不充分而未参与形成熟料矿物，这些物质将影响水泥的有效成分含量。（3）烧失

19、量水泥中烧失量的大小，一定程度上反映水泥熟料煅烧质量，同时也反映混合材料掺量是否适当，以及水泥受潮的情况。三 、硅酸盐水泥的技术要求29 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥3.硅酸盐水泥的技术标准我国现行国家标准（GB175-1999）规定：凡氧化镁三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合规范规定的水泥，均为废品。废品水泥在工程中严禁使用。凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合表4-5中规定，或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。30 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥通用硅酸

20、盐水泥化学品质指标要求（GB 175-2007）31 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥4.硅酸盐水泥的特性及适用性 硅酸盐水泥凝结硬化速度较快，耐冻性和耐磨性好，适应于早期强度要求高，凝结速度快，冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程，由于硅酸盐水泥标号较高，主要用于重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工程。硅酸盐水泥石中有较多的氢氧化钙，抗淡水侵蚀和抗化学腐蚀性较差故硅酸盐水泥不宜用于经常与淡水接触且有水压作用的工程，也不宜用于受海水、矿物水作用的工程。当受热温度为100-250时，水泥石的强度将会有所提高，受热温度到250-300时水化物开始脱水，水泥浆体收缩，强度开始下降。故硅酸盐水泥不

21、适应于耐热要求较高的上程，更不能用作耐热混凝土。三 、硅酸盐水泥的技术要求32 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥硅酸盐水泥在水化过程中水化释热量较大，不宜用于体积混凝土结构中。33 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥四、道路硅酸盐水泥道路硅酸盐水泥是指由道路硅酸盐水泥熟料、0-10活性混合材料与适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，简称道路水泥。1道路水泥矿物组成的要求根据道路混凝土结构的使用特征，道路水泥必须具备的特性是高抗折强度低干缩性和高耐磨性；在硅酸盐水泥熟料中，四种主要矿物对这些特性影响程度的排序为：抗折强度： C3SC4AFC3A干缩性： C3AC3SC4AFC2S耐磨性： C3SC

22、4AFC3A34 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥为了保证道路水泥的强度、干缩性和耐磨性的要求其矿物组成应具有高铁低铝的特点。在现行国标GB13693-2005道路硅酸盐水泥中对道路水泥熟料矿物含量作出了规定。35 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥2技术指标与技术标准(1)化学品质要求f-CaO：水化活性低，往往在水泥的其它矿物成分凝结硬化后才进行水化：该反应使固相体积膨胀近倍，会在已硬化的水泥石中产生不均匀的体积变化，引起水泥石开裂，甚至疏松、溃散，对于道路混凝土结构强度影响极大。三氧化硫、氧化镁及碱也是道路硅酸盐水泥中的有害成分，应当限制其含量。36 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥

23、(2)物理力学性质要求干缩性影响水泥干缩性的主要因素是水泥的矿物成分及水泥的细度。在水泥熟料中以C3A干缩性最大，它会加快水泥硬化时体积的收缩过程。以C4AF的收缩量最小，其抗裂性也最好。水泥细度增大，水化充分，强度提高。但是为维持施工和易性，需要加入更多的水，导致硬化水泥石中残余水分增加，此水分蒸发后使水泥石内部孔隙增多，加大了水泥石的干缩程度。37 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥耐磨性由于车辆交通和行人来往，使路面受到磨耗作用，水泥的耐磨性直接影响路面的使用质量和使用寿命，增加水泥中C4AF，减少C3A含量，可以提高水泥的耐磨性、抗冲击性及各类强度。一般而言，水泥抗压强度提高时，其密度

24、增大表面硬度提高，耐磨性也得以提高。强度根据3d和28d的抗压强度和抗折强度将道路硅酸盐水泥分为425、525和625三个标号，各标号道路水泥的强度不得低于表4-7规定的数值。对道路水泥还有细度、凝结时间、安定性等技术指标的要求。38 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥(3)技术标准道路硅酸盐水泥的技术标准应满足GB13693-2005道路硅酸盐水泥中的规定，凡游离氧化钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙含量不满足GB13693-2005道路硅酸盐水泥的要求，干缩性和耐磨性不符合表4-8中的规定时，称为不合格品。39 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥3道路水泥的特点和工程应用道路硅酸盐水泥是种专用水泥，

25、有偏高的C3S和C4AF含量及较低的C3A含量，这样就提高了水泥强度，特别是抗折强度。高C4AF及低C3A含量可以使水泥具有耐磨性好、干缩性小、抗冲击性好、抗冻性和抗硫酸盐性较好的特点还可以减少水泥混凝土的裂缝和磨损等病害，减少工程维修，延长混凝土的使用年限。因此道路水泥特别适用于道路路面、机场跑道道面，城市广场铺面等工程。40 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥一、水泥混合材料及其特性1、非活性混合材料磨细石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣等属于非活性混合材料，它们与水泥成分不起化学作用或化学作用很小。掺加的目的是提高水泥产量、调节水泥标号、降低水泥水化热、改善新拌

26、合混凝土工作性。41 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥一、水泥混合材料及其特性2、活性混合材料活性混合材料是一种矿物材料，磨细的活性混合材料本身不具备水硬性，但与水泥或石灰（或石灰和石膏）拌和在一起，加水后既能在水中硬化又能在空气中硬化。常用的水泥活性混合材料有：（1）粒化高炉矿渣炼铁高炉熔渣水冷后得到的多孔、粒状疏松颗粒。（2）火山灰质混合材料以二氧化硅及氧化铝为主的矿物质原料。（3）粉煤灰氧化钙对其活性极为有利，根据CaO含量的高低可分为低钙粉煤灰（小于10）、高钙粉煤灰（大于15）。42 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥二、掺混合材料水泥品种及其技术性质1.掺混合材料水泥品种(1)矿

27、渣硅酸盐水泥，简称矿渣水泥，代号PS由硅酸盐水泥、2070(按水泥质量计)的粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。允许用石灰、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中一种材料代替矿渣，代替数量不得超过水泥质量的8%，代替后水泥中粒化高炉渣不得少于20。(2)火山灰质硅酸盐水泥，简称火山灰质水泥，代号PP由硅酸盐水泥熟料，20-50(按水泥质量计)火山灰质混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。43 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥(3)粉煤灰硅酸盐水泥，简称粉煤灰水泥，代号PF由硅酸盐水泥熟料、20-40(按水泥质量计)粉煤灰与适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。以上三种水泥均为掺混合材

28、料的硅酸盐水泥，在这类水泥中，石膏既要起调节凝结时间的作用，又要起硫酸盐激发剂的作用，所以，石膏掺量一般比普通砖酸盐水泥稍多。44 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥2掺混合材料硅酸盐水泥的凝结硬化特征(1)活性混合材料的凝结硬化原理火山灰反应：矿渣水泥与水拌和后，首先是硅酸盐熟料矿物水化，水化物氢氧化钙与所掺入的石膏分别作为矿渣的碱性激发剂和硫酸盐激发剂，与矿渣中的活性SiO2和AL2O3发生化学反应，生成不定形水化硅酸钙、水化硫铝酸钙等水化产物。随着水化反应的深入，水泥浆体逐渐失去塑性获得强度。火山灰质水泥和粉煤灰水泥的水化与凝结硬化过程同矿渣水泥基本相似。45 第四章第四章 石灰与水泥石

29、灰与水泥(2)混合材料对水泥性质的影响 水化速度慢：早期强度低，后期强度发展将超过同标号硅酸盐水泥。在掺混合材料中，水泥熟料矿物明显减少，尤其是C3S、C3A的减少，使水泥水化和凝结速度变慢，而混合材料中的SiO2和AL2O3与Ca(OH)2溶液的反应速度较为缓慢。所以掺混合材料水泥的早期强度较低。“火山灰反应”过程对温度和湿度条件比较敏感，当温度较高时，反应速度较快。因此掺混合材料水泥一般都宜采用蒸汽养护。在蒸汽养护条件下，它们不但强度增长快，并且不影响后期强度的增长。 46 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥化学稳定性较高：抗腐蚀（淡水、硫酸盐）由于在“火山灰反应”中消耗掉一部分Ca(OH

30、)2，使水泥石中Ca(OH)2相对含量减少。二次反应的生成物(如无定型水化硅酸钙，水化铝酸钙)的碱度较低，较为稳定，抗淡水腐蚀及抗硫酸盐腐蚀性提高。但是如果所掺的混合材料为粘土质火山灰质材料，由于其水化产物中水化铝酸钙含量较大，因而不利于水泥石的抗硫酸盐腐蚀。47 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥水化热低：适应大体积工程在掺混合材料的水泥中，C3S和C3A相对含量减少，水化速度低，单位时间所释放水化热低于硅酸盐水泥。抗冻性差在低温条件下，火山灰反应缓慢甚至停止。所以在低温(10)以下需要强度迅速发展的工程结构中，应对水泥混凝土采用加热保温措施，否则不宜使用。48 第四章第四章 石灰与水泥石灰

31、与水泥三、掺混合硅酸盐水泥的技术性质和标准1掺混合材料硅酸盐水泥的技术指标掺混合材料水泥的技术指标要求与硅酸盐水泥基本相同。矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥的强度等级分为32.5、325R、425、425R、525和525R六个等级，各强度等级的水泥在各龄期时的强度不得低于表4-11中的数值。49 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥通用硅酸盐水泥在不同龄期强度要求值（GB 175-2007）50 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥2掺混合材料硅酸盐水泥的技术标准矿渣水泥、火山灰质水泥、粉煤灰水泥的技术标准见表4-12。我国现行国家标准(GB 1344-1999)规定：凡氧化镁、三氧化硫、初凝

32、时间、安定性指标中的任一项不符合表4-12规定的水泥，均为废品。凡细度、终凝时间中的任一项不符合表4-12中规定，或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级要求时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种，强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。51 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥52 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥 3掺混合材料硅酸盐水泥的适用性(1)矿渣酸盐水泥不宜用于有早强要求的工程不宜用于无加热保温措施的低温条件下施工的工程有较高的化学稳定性适应于大体积工程适于制作受热构件(温度不高于200)。53 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥粒化高炉矿渣有尖锐的棱角，达到标

33、准稠度时需水量较大，且其保水能力较差，成型后大量泌水，这将在水泥石中形成众多的毛细孔通道或粗大孔隙，而且干缩性较大，如养护不当易产生裂纹。因此矿渣水泥在干湿循环部位的抗冻性、抗渗性等均不及普通水泥。54 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥(2)火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥的强度增长特点同矿渣水泥。在干燥环境中，水化反应会中止，且容易产生裂缝，所以在施工中应注意洒水养护。这种水泥宜用于水中及地下混凝土工程，不宜用于干燥地区和高温结构中。又因其水化热较低，宜用于大体积工程。55 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥(3)粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰水泥的凝结硬化过程与火山灰质水泥极为相似。但是由于

34、粉煤灰的化学组成及矿物结构与其它火山灰质混合材料有所不同，因此构成了粉煤灰水泥的特点。粉煤灰呈球状颗粒，表面致密，内比表面积较小，不易水化，粉煤灰活性的发挥主要在后期。所以这种水泥的早期强度发展比矿渣水泥和火山灰质水泥更低，但后期可以赶上。由于粉煤灰表面致密，吸水能力弱，与其它掺混合材料的水泥比较，标准稠度用水量较小，干缩性也小，因而早期干缩所引起的裂纹较少。粉煤灰的适用范围与上述两种掺混合材料水泥相似，可以用于一般水泥混凝土工程，而且更适用于大体积水工建筑及水中结构和海港工程。56 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥，火山灰质砖酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐

35、水泥是目前土建工程中应用最广的品种，统称五大品种水泥。表4-13汇总了这五种水泥的技术特性和适用性。57 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥58 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥高铝水泥（旧称矾土水泥）是铝酸盐水泥的主要品种。它是以石灰石和矾土为主要原料，经配置称适当成分的生料，经熔融或烧结，所得的以铝酸一钙为主要矿物的熔块或熟料，再经磨细而成的水硬性胶凝材料。第三节 其它水泥一、高铝水泥59 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥第三节 其它水泥二、快硬水泥1.快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥是以适当组成的硅酸盐水泥熟料为基础，加入适量石膏，磨细而成的一种水硬性凝胶材料，它具有硬化快、早期强度高的

36、特点。2.快硬快凝硅酸盐水泥快硬快凝硅酸盐水泥又称双快水泥，它是以硅酸三钙、氟铝酸钙为主的熟料，与适量石膏、粒化高炉矿渣等共同磨细而成的一种凝结快、小时强度增长快的水硬性胶凝材料。60 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥3.早强硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥是把适当成分的生料煅烧后得到的以无水硫铝酸钙和-型硅酸二钙为主要成分的熟料，加入适量的石膏，并磨细制成的早期强度高的水硬性较凝材料，简称早强水泥。61 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥三、膨胀水泥与自应力水泥膨胀水泥是在硬化过程中体积发生膨胀的水泥。自应力水泥是所配制混凝土膨胀变形稳定后的自应力不小于2MPa的膨胀水泥。1.硅酸盐膨胀水泥2.铝

37、酸盐自应力水泥3.铝酸盐膨胀水泥62 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥四、白色及彩色硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥简称白色水泥，是采用含极少量着色物质（如氧化铁等）的原料，如纯净的高岭土等，在较高的温度下煅烧成熟料，然后加入适量石膏磨细而成。彩色硅酸盐水泥简称彩色水泥，按生产方式分两大类：一类是在白色水泥的生料中加入少量金属氧化物直接烧成彩色水泥熟料，然后再加入适量石膏磨细而成；另一类是将白色水泥熟料、石膏和颜料（如氧化铁等）共同粉磨而成。63 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥第四节第四节 石灰石灰 石灰石灰是一种气硬性胶凝材料，它是将碳酸钙为主要成分的材料（主要为石灰石）经过适当的燃烧，尽可能

38、排出CO2得到的产品，主要成份是CaO，是一种多孔结构材料。一、石灰的化学组成及其特性1.石灰的化学组成与分类生产石灰的主要原料是以碳酸钙为主要成分的天然岩石，如石灰石，白云石、白垩、贝壳等。石灰原料经过900-1 300的高温煅烧，碳酸钙分解释放出二氧化碳CO2，得到的以氧化钙CaO为主要成分的生石灰。64 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥根据石灰加工方法的不同，可将石灰成品分为：（1）块状生石灰：原材料燃烧成的原产品，主要成份CaO；（2）生石灰粉：由块状生石灰磨细得到的细粉，主要成份CaO；（3）消石灰（熟石灰）生石灰用适量水消化得到的粉末Ca（OH）2；（4）石灰浆：生石灰加多量的水

39、，消化可得到可塑性浆体，石灰膏，主要成份是Ca（OH）2和水。65 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥1.石灰的消化与硬化过程（1）石灰的消化块状生石灰与水相遇，即迅速水化、崩解成高度分散的Ca（OH）2细粒，并放出大量的热，这个过程称为石灰的“消化”，又称水化或熟化。经“消化”后的石灰称为“消石灰”。66 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥石灰消化过程特点：a.水化反应进行速度快，放热量大；b.消化时体积急剧膨胀，成分较纯、煅烧适宜的块状生石灰，经消化成石灰粉后，体积可增大1-2.5倍。石灰在烧制过程中由于尺寸过大，或窑内温度不均等原因，便得石灰中含有未烧透的内核，称为“欠火石灰欠火石灰”。

40、另一种情况是过火而形成的“过火石灰过火石灰”。 欠火石灰经消解后，未消化残渣含量较高，在使用时缺乏粘结力。过火石灰消化缓慢，用于建筑物中仍能继续消化，以致引起体积膨胀，导致产生裂缝等破坏现象，危害极大。为了降低“过火石灰”危害，石灰消解后，应将其在水中继续“陈伏”15d以上。67 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥将块状生石灰研磨成粉状，得到的磨细生石灰在适宜的水灰比和消化温度下，可以控制其体积膨胀。同时也可提高过火石灰的利用率、消除“过火石灰”的体积不安定的危害。68 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥（2）石灰的硬化消石灰浆在使用的过程中，因游离水分逐渐蒸发，或为附着基面所吸收，浆体中的氢

41、氧化钙溶液过饱和而结晶析出，产生“结晶强度”，并具有胶结性。消石灰浆体中的Ca（OH）2与空气中的CO2作用，生成不溶于水的碳酸钙晶体，析出的水分逐渐被蒸发，这个过程称为碳化或碳酸化，形成的碳酸钙晶体，使硬化石灰浆体结构致密，强度提高。由于空气中的CO2含量较少，碳化作用主要发生在石灰浆体与空气接触的表面上，表面上生成的CaCO3膜层会阻碍CO2的进一步渗入，同时也阻碍内部水分的蒸发，使Ca（OH）2的结晶作用也进行得比较缓慢。所以在相当长的时间里，石灰浆体仍然处于表层为CaCO3、内部为Ca（OH）2的状态，其硬化是一个相当缓慢的过程。69 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥1. 石灰的技术

42、性质(1)石灰的化学品质石灰中产生粘结性的有效成分是活性氧化钙f-CaO和氧化镁f-MgO，它们的含量是评价石灰质量的主要指标。生石灰在空气中存放时间过长，会吸收水分而消化成消石灰粉。再与空气中的CO2作用形成失去胶凝作用的CaCO3粉末将降低石灰的使用质量。石灰中的CO2含量反映了石灰中“欠火石灰”数量，CO2含量越高，表示石灰中末完全分解的碳酸钙比例越高，将影响石灰的胶结性能。二、石灰的技术性质与技术标准要求70 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥(2)石灰的物理性质对建筑石灰或路用石灰的质量要求主要有以下几项：未消化残渣含量末消化残渣含量综合反映石灰中的“过火石灰”和“欠火石灰”数量，是将生石灰按标准方法消化后，过筛后存留在5mm圆孔筛上残渣占试样的百分率。 二、石灰的技术性质与技术标准要求71 第四章第四章 石灰与水泥石灰与水泥细度细度与石灰的活性有关，石灰越细石灰的活性越大。石灰粉中较大的颗粒包括：未消化的“过烧”石灰颗粒，含有大量钙盐的石灰颗粒以及“欠火石