第三章水泥课件

3、水泥在土木工程中的重要作用

1、水泥是用量最大的建筑工程材料之一！它和钢材、木材是基本建设的三大材料。

2、水泥及其砂浆、混凝土与纤维水泥等水泥基材料普遍用于各种土木工程和钢筋混凝土结构！

3、水泥的性能和正确选用对建筑工程的功能与质量至关重要！3、水泥在土木工程中的重要作用1、水泥是用量最大的建筑1一、硅酸盐水泥是怎样制造的？1、原料：硅质：粘土，(SiO2、Al2O3)，占1/3

钙质：石灰石、白垩等，(CaO)，占2/3调节原料：铁矿与砂，调节与补充Fe2O3

与SiO22、制造工艺：原料经粉磨混合后得到水泥生料生料经窑内煅烧得到水泥熟料水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起经粉磨混合后得到水泥“两磨一烧”一、硅酸盐水泥是怎样制造的？1、原料：“两磨一烧”2硅质(粘土)钙质(石灰石)1450℃调节原料石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥制造的“两磨一烧”工艺流程粉磨煅烧粉磨

原料采掘原料磨细原料混合产物熟料冷却熟料储存硅酸盐水泥熟料制造工艺流程硅质钙质1450℃调节石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥3水泥生料煅烧回转窑1450~1500

C水泥生料煅烧回转窑1450~1500C4二、常用水泥--硅酸盐水泥的组成1、硅酸盐水泥是由下列物质混合组成的水泥

1、硅酸盐水泥熟料2、石膏(CaSO4

2H2O)3、混合材(矿渣或石灰石粉末)2、各物质的作用熟料：主要胶凝物质，能水化硬化；石膏：调节水泥的凝结时间；混合材：调节水泥的强度等级；必要组分二、常用水泥--硅酸盐水泥的组成1、硅酸盐水泥是由下列物质混5矿物名称缩写分子式矿物式硅酸三钙C3SCa3SiO53CaO·SiO2硅酸二钙C2SCa2SiO42CaO·SiO2铝酸三钙C3ACa3Al2O63CaO·Al2O3铁铝酸四钙C4AFCa2(Al,Fe)2O54CaO·Al2O3·Fe2O3

1、化学组成：主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)，Al2O3(=A)，Fe2O3(=F)少量杂质：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。

2、矿物组成：硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：3、硅酸盐水泥熟料的组成矿物名称缩写分子式矿物式硅酸三钙C3SCa3SiO53C6三、水泥浆如何转变成坚硬固体？水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、浆体的凝结硬化过程变成坚硬固体凝结——水泥与水混合形成可塑浆体，随着时间推移、可塑性下降，但还不具备强度，此过程即为“凝结”；硬化——随后浆体失去可塑性，强度逐渐增长，形成坚硬固体，这个过程即为“硬化”。水泥浆体转变成坚硬固体的过程是一个复杂的物理化学变化过程。三、水泥浆如何转变成坚硬固体？水泥浆通过水泥熟料矿7石膏的作用

1、避免水泥浆的闪凝和假凝现象，调节水泥的凝结时间。2、主要原理：石膏与部分水化铝酸钙反应，生成难溶与水的水化硫铝酸钙的形成，延缓了水泥的的凝结时间石膏缓凝机理：钙钒石的形成反应(1)速度比纯C3A的反应(3)慢；在水泥颗粒表面析出钙矾石晶体构成阻碍层，延缓了水泥颗粒的水化，避免闪凝或假凝。石膏的作用

1、避免水泥浆的闪凝和假凝现象，调节水泥的凝结时8应用水泥凝结硬化机理分析与解答问题1、水泥生产中为什么掺加石膏？答：1、主要是为了调节水泥的凝结时间。C3A在水中溶解度大，反应很快，引起水泥浆闪凝；

2、水泥的凝结速度取决于水泥浆体中水化物凝胶微粒的聚集，Al3＋对凝胶微粒聚集有促进作用；

3、石膏与C3A反应形成难溶的硫铝酸钙水化物，反应速度减缓，并减少了溶液中的Al3＋浓度，延缓了水泥浆的凝结速度。应用水泥凝结硬化机理分析与解答问题1、水泥生产中为什么掺加石9问题？水泥凝结硬化速度快，好吗？答：不好。因为水化加快，放热速率加速，升温并膨胀，凝结硬化形成的微结构体积较疏松，且在随后的降温期间，或受干燥环境作用收缩变形时产生大量微裂缝，致使结构混凝土强度与渗透性（耐久性）受到严重影响。水泥宜在什么条件下凝结硬化？答：水泥宜在常温(20±10

C)与相对湿度较高的条件下，凝结硬化。即水泥水化速度适宜的温度，水化所需水分供应充足的条件。问题？水泥凝结硬化速度快，好吗？答：不好。因为水化加快10影响水泥性能的因素水泥成分水泥细度养护条件龄期拌合用水量储存条件影响水泥性能的因素水泥成分11硅酸盐水泥应满足哪些技术性质细度凝结时间体积安定性强度碱含量耐腐蚀性软水侵蚀盐类侵蚀酸类腐蚀强碱腐蚀防腐措施硅酸盐水泥应满足哪些技术性质耐腐蚀性121.细度定义

细度是指水泥粉体的粗细程度。颗粒越细，与水反应的表面积越大，水化迅速完全，凝结硬化速度快，早期强度高。但是粉磨过细，能耗增加很多。测量方法筛分析法以80

m方孔筛的筛余量表示；比表面积法以1kg水泥颗粒所具有的总表面积来表示。国标要求硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。普通水泥80

m方孔筛的筛余量不得超过10.0%。细度不符合要求的水泥为不合格品！

1.细度定义13问题：为什么需要规定水泥的细度？解答：水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不利；水泥越细，生产能耗越高，成本增加；水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而降低强度。问题：为什么需要规定水泥的细度？解答：142.凝结时间

概念：

凝结时间—水泥加水开始到水泥浆失去流动性，即从可塑性发展到固体状态所需要的时间。初凝时间从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度所需的时间。测定方法：用标准稠度的水泥净浆，在规定的温、湿度下，用凝结时间测定仪来测定。国标要求：硅酸盐水泥初凝时间≥45min；终凝时间＜390min。水泥稠度仪(维卡仪)

2.凝结时间概念：水泥稠度仪(维卡仪)

15

国标规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品；终凝时间不符合规定的水泥为不合格品。为什么？答：1、水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝土质量；2、初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用价值，即为废品；3、终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即为不合格品。国标规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品；终凝时间不163.体积安定性

基本概念：水泥凝结硬化过程中，体积变化是否均匀适当的性质称为体积安定性。若水泥石的体积变化均匀适当，则水泥的体积安定性良好；若水泥石发生不均匀体积变化：翘曲、开裂等，则水泥的体积安定性不良。体积安定性不良的水泥为废品！检测方法：试饼法雷氏夹法3.体积安定性基本概念：17试饼法雷氏夹法合格标准：＜5mm。肉眼观察表面有无裂纹用直尺检查有无弯曲合格标准：无裂纹、无弯曲。试饼法用标准稠度的水泥净浆做成试饼，在水中经恒沸3h后，用肉眼观察没有裂纹，用直尺检查没有弯曲，则体积安定合格，反之，体积安定性不合格。雷氏夹法测量雷氏夹中的水泥净浆，经沸煮3h后的膨胀值。该值不大于5.0mm时，则体积安定性合格，否则，为体积安定性不合格。试饼法雷氏夹法合格标准：＜5mm。肉眼观察表面有无裂纹用直尺18水泥体积安定性不良的原因：1、水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。2、因为水泥熟料中的游离CaO、MgO都是过烧的。水化速度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体体积增大1.98%和2.48倍。产生不均匀体积变化，造成水泥石开裂、翘曲(国标规定：氧化镁含量小于5％，三氧化硫含量小于3.5％）。3、石膏量过多，在水泥凝结硬化后，会有钙钒石形成，产生膨胀。体积安定性不合格的水泥为废品。水泥体积安定性不良的原因：194.强度－取决于熟料的矿物组成和细度检验方法——软练法，分别测量抗压强度和抗折强度。试件尺寸：40

40

160mm 棱柱体；配比：水泥:ISO标准砂:水=1:3:0.5；（中国ISO标准砂是等同采用国际标准ISO679检验水泥强度标准的法定基准材料）。振动成型：在频率为2800~3000次/min，振幅0.75mm的振实台上成型。振动时间120s。试件养护：在20

C

1

C，相对湿度不低于90%的雾室或养护箱中24h，然后脱模在20

C

1

C的水中养护至测试龄期；4.强度－取决于熟料的矿物组成和细度检验方法——软练法20100mm160mmP抗折强度试验PP抗压强度试验强度测量：将试件从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每截再进行抗压强度试验。受压面积为40

40=1600mm2。

结果计算：抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六个试件的平均值。100mm160mmP抗折强度试验PP抗压强度试验强度测量：21强度等级：根据3天和28天强度测试结果，将水泥强度划分若干个强度等级

强度等级：根据3天和28天强度测试结果，将水泥强度划分若干个22问题：为什么水泥强度检验方法要规定试件尺寸、试件配比、养护条件、养护时间等？

答：1、水泥胶砂试件的强度与水泥的组成、试件的水灰比和砂灰比、水泥的水化程度，以及试件的大小有关，而水泥的水化程度与养护条件和养护时间有关；2、水泥强度检验目的是检验具有确定组成的水泥的强度，因此，为排除其它因素的影响，将这些因素统一规定，以便相互比较。问题：为什么水泥强度检验方法要规定试件尺寸、试件配比、养护条237.水化热

概念：

水泥的水化是放热反应，放出的热量就是水化热。放热特征：水泥放热过程可持续很长时间，但大部分在3d内释放。水化热的益处与危害：水化热有利于水泥的快硬，尤其是在冬天施工，但如果水化热发散不均匀，容易在混凝土中引起裂缝，尤其是大体积混凝土，更是如此。水化热和放热速度的影响因素：水泥矿物组成水泥细度

7.水化热概念：24问题？为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？答:水泥矿物的水化反应是放热反应，水泥颗粒越细，与水发生反应的表面积越大，水化反应速度越快。硅酸盐水泥熟料的四种矿物中，哪一种水化热最大？哪一种水化热最小？答：铝酸三钙C3A水化热最大；硅酸三钙C3S次之；硅酸二钙C2S水化热最小。问题？为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？255、碱含量水泥中Na2O和K2O的含量。碱含量过高，容易产生碱骨料反应。混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分（无定形硅酸盐）发生化学反应,引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象.碱骨料反应给混凝土工程带来的危害是相当严重的.因碱骨料反应时间较为缓慢,短则几年,长则几十年才能被发现.指混凝土中的碱与骨料中某些层状结构的硅酸盐发生反应,使层状硅酸盐层间间距增大,骨料发生膨胀,致使混凝土膨胀开裂.5、碱含量水泥中Na2O和K2O的含量。碱含量过高，容易产生26第二节

其他品种水泥第二节

其他品种水泥27掺混合材的硅酸盐水泥品种硅酸盐水泥熟料＋石膏＋＋＋＋＋6~15%混合材普通硅酸盐水泥20~70%矿渣矿渣硅酸盐水泥20~50%火山灰火山灰硅酸盐水泥20~40%粉煤灰粉煤灰硅酸盐水泥16~50%两种混合材复合硅酸盐水泥掺混合材硅酸盐水泥的凝结硬化和性能与所掺混合材的种类与掺量密切相关！掺混合材的硅酸盐水泥品种硅酸盐水泥熟料＋石膏＋28掺混合材水泥的代号

水泥品种组成特点代号普通水泥6％～15％的混合材P·O矿渣水泥20～70％矿渣P·S火山灰水泥20～50％火山灰P·P粉煤灰水泥20～40％粉煤灰P·F复合水泥15～50％两种混合材P·C石灰石水泥11％～25％的石灰石P·L掺混合材水泥的代号水泥品种29常用水泥的选用P24页混凝土工程特点或所处环境优先选用可以使用不得使用环境条件普通气候普通水泥矿渣、火山灰、粉煤灰干燥环境普通水泥矿渣水泥火山灰、粉煤灰水泥高湿环境、水下矿渣水泥普通水泥、火山灰、粉煤灰严寒地区、水升降普通水泥矿渣水泥火山灰、粉煤灰水泥受侵蚀环境具体情况，实行专门设计工作特点大体积粉煤灰水泥矿渣水泥普通水泥、火山灰水泥快硬硅酸盐硅酸盐水泥快硬快硬硅酸盐普通水泥火山灰、粉煤灰水泥、矿渣水泥高强硅酸盐水泥普通水泥、矿渣水泥火山灰、粉煤灰水泥、抗渗要求普通水泥、火山灰水泥矿渣水泥耐磨性要求