水泥与水泥基复合材料

水泥与水泥基复合材料第1页，共27页，2023年，2月20日，星期日现代材料概论－水泥与水泥基复合材料概述硅酸盐水泥掺加混合材料的硅酸盐水泥其它水泥水泥基复合材料第2页，共27页，2023年，2月20日，星期日概述-水泥定义：加水拌和能形成塑性浆体，能在空气中硬化，且能在水中更好地硬化，并能粘结砂石等散粒状材料形成坚硬的石状体，这种无机粉末，称水泥。水泥发展应用历史

原始意义的水泥：罗马时期（万神庙）现代意义的水泥：1824

Aspdin，PortlandCement

当代水泥：多品种、多用途第3页，共27页，2023年，2月20日，星期日概述-水泥基复合材料定义：将水泥、水、砂、石及必要的外加组分按比例配制搅拌均匀而得的混合料再经硬化而得到的人工石材。分类：

按表观密度不同分类：特轻、轻、重、特重

按发展水平分类：传统（砼）、先进水泥基复合材料

按综合性能特点分类：普通混凝土、高性能混凝土（HPC）

第4页，共27页，2023年，2月20日，星期日硅酸盐水泥硅酸盐水泥的定义硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的特点与应用第5页，共27页，2023年，2月20日，星期日硅酸盐水泥的定义凡由硅酸盐水泥熟料、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，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。

P（P·I、P·II

）。根据其强度不同，分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R若干等级。第6页，共27页，2023年，2月20日，星期日硅酸盐水泥的生产原材料：石灰质原材料（）黏土质原材料（）辅料生产过程：两磨一烧两磨：生料粉磨、熟料＋石膏粉磨一烧：1450℃第7页，共27页，2023年，2月20日，星期日硅酸盐水泥熟料的矿物组成熟料矿物：

、

、组成：

36％～60％15～37％7～15％10～18％矿物特点：

水化速度、水化放热量、凝结硬化速度、强度发展速度、最终强度水泥中的石膏及作用：

调节凝结时间

第8页，共27页，2023年，2月20日，星期日硅酸盐水泥的水化水化反应：水化产物及特点：

晶体：有规则几何外形、骨架凝胶体：无序排列、填充骨架空隙第9页，共27页，2023年，2月20日，星期日硅酸盐水泥的凝结硬化凝结硬化的概念：具有流动性的浆体失去塑性的过程称凝结；失去塑性的浆体逐渐具有强度的过程称硬化。凝结硬化过程：

水泥＋水水泥浆水化产物失去塑性强度（搅拌）（水化）（凝结）（硬化）水泥石第10页，共27页，2023年，2月20日，星期日硅酸盐水泥的技术性质细度标准稠度用水量凝结时间水化热强度体积安定性第11页，共27页，2023年，2月20日，星期日水泥技术性质－细度（1）定义：水泥颗粒的粗细程度或分散度。（2）细度与性质关系：细度决定了水泥与水接触的表面积，从而影响水泥的凝结时间和性质。（3）指标（GB175-1999）

比表面积：是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和。

—勃氏法（硅酸盐水泥比表面积＞300m2/kg）

筛余量:

通过0.08mm方孔筛的筛余量（%）

—负压筛法（适用于其它水泥）细度不合格者为不合格品第12页，共27页，2023年，2月20日，星期日水泥技术性质－标准稠度用水量概念：使水泥浆体达到规定稠度所需要的拌和水量。测试目的：保证凝结时间及体积安定性测试结果的可比性。测试方法：

代用方法：调整用水量法、固定用水量法；

标准方法：调整用水量法标准稠度用水量无指标第13页，共27页，2023年，2月20日，星期日水泥技术性质－凝结时间定义：水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的时间,称为凝结时间初凝和终凝初凝状态：水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性

所需的时间——初凝时间终凝状态：水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性

所需的时间——终凝时间工程意义水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分时间搅拌、运输、浇注和砌筑等操作；否则在施工前已失去流动性和塑性而无法施工。水泥的终凝不宜过迟，以便施工完毕后尽快硬化，达到一定的强度，以利于下一步施工工艺的进行；否则将延长施工进度和模板的周转率。指标：初凝时间不得早于45min，终凝不得迟于390min第14页，共27页，2023年，2月20日，星期日水泥技术性质－水化热定义：单位质量水泥水化放出的热量(KJ/Kg)工程意义水化热大，对冬季施工有利水化热大，对大体积混凝土工程不利。影响因素水泥的化学组成水泥细度矿物掺合料第15页，共27页，2023年，2月20日，星期日水泥技术性质－强度概念：按标准方法制备的水泥胶砂试件在标准养护到规定龄期后，按标准方法测得的极限承载能力。分抗折、抗压强度强度等级：根据不同龄期（3d、28d）的抗折、抗压强度值划分分早强型（R）和普通型第16页，共27页，2023年，2月20日，星期日水泥技术性质－体积安定性定义

安定性：水泥浆在硬化过程中，体积均匀变化的性能。

体积安定性不良：水泥硬化中产生体积不均匀变化的现象。安定性不良的原因：熟料中f-CaO过多熟料中f-MgO过多石膏掺量过多测定方法沸煮法－加速实验法，适合检测f-CaO过多所致的安定性不良化学指标

f-MgO≯5%

SO3≯3.5%第17页，共27页，2023年，2月20日，星期日硅酸盐水泥的特点与应用特点早期强度高强度等级高水化热大抗冻性好耐腐蚀性差干缩小应用适宜

HSC、预应力混凝土、有抗冻性要求的混凝土等不适

大体积混凝土、有环境侵蚀作用的混凝土

第18页，共27页，2023年，2月20日，星期日掺加混合材料的硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥：熟料＋6%~15%混合材料＋石膏共同磨细。

P·O矿渣硅酸盐水泥：熟料＋20%～70%粒化高炉矿渣＋石膏共同磨细。P·S粉煤灰硅酸盐水泥：熟料＋20%～40%粉煤灰＋石膏共同磨细。P·F火山灰硅酸盐水泥：熟料＋20%～50%粉煤灰＋石膏共同磨细。P·P复合水泥：熟料＋15%～50%两种或以上混合材料＋石膏共同磨细。P·F第19页，共27页，2023年，2月20日，星期日水泥基复合材料混凝土的广义定义新拌混凝土的性能硬化混凝土的结构混凝土的性能混凝土的应用先进水泥基复合材料第20页，共27页，2023年，2月20日，星期日广义混凝土以胶凝材料、散粒状材料及必要的外掺材料按比例配制搅拌均匀的混合料经硬化而得的人工石材，称混凝土。不加特指，一般即认为是水泥混凝土，即以水泥石为基体，以砂石等散粒材料为增强材料的复合材料（水泥基复合材料）。第21页，共27页，2023年，2月20日，星期日新拌混凝土的性能工作性：指新拌混凝土适宜各种施工操作，并保证获得均匀、密实的混凝土的性能包含：流动性粘聚性保水性三方面内容。第22页，共27页，2023年，2月20日，星期日混凝土的结构混凝土可以认为是一种宏观堆聚结构，各组分形成多级分散体系。

石子分散于硬化砂浆、砂分散于水泥石、未水化水泥颗粒分散于水泥水化产物中、晶体分散于凝胶体中。第23页，共27页，2023年，2月20日，星期日混凝土的性能力学性能强度、韧性、弹性模量变形性能非荷载变形荷载作用下变形耐久性能耐腐蚀性抗冻性抗渗性混凝土内的钢筋锈蚀第24页，共27页，2023年，2月20日，星期日先进水泥基复合材料智能混凝土（自适应、自检测、自修复）活性粉末混凝土（RPC）化学结合陶瓷（CBC）无宏观