《建筑材料》-项目２ 水　泥

任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识２.１.１胶凝材料概述１.胶凝材料的定义经过自身的物理、化学作用后,能由液体或半固体(泥膏状)变为坚硬的固体,并能把块状或散粒状材料胶结成整体的材料称为胶凝材料.２.胶凝材料的分类胶凝材料根据化学组成可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类.无机胶凝材料根据硬化条件又可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料两类.胶凝材料的分类如图２-１所示.下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识３.胶凝材料的特性及适用环境(１)气硬性胶凝材料的特性:只能在空气中凝结硬化,并保持或继续增长其强度,如石灰、石膏、水玻璃及镁质胶凝材料(如菱苦土)等.气硬性胶凝材料宜用于地面上干燥环境的建筑物,不宜用于潮湿环境,更不可用于水中.(２)水硬性胶凝材料的特性:不仅能在空气中凝结硬化,而且能更好地在水中凝结硬化,并保持或继续增长其强度,是使用范围很广的建筑材料,可用于地上、地下以及水下的建筑物.水硬性胶凝材料是无机胶凝材料之一,水泥是广泛应用于土木工程中的水硬性胶凝材料,是三大主要建筑材料(钢材、木材、水泥)之一.在建筑工程中,水泥常用于拌制砂浆和混凝土,也常用作灌浆材料.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识２.１.２水泥的分类水泥的分类如图２-２所示.(１)按其主要水硬性物质名称可分为通用硅酸盐水泥(即波特兰水泥)、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥与以火山灰性或潜在水硬性材料,以及其他活性材料为主要组成成分的水泥.(２)按其用途及性能可分为通用水泥、专用水泥和特种水泥三大类.通用水泥可分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥;专用水泥可分为道路水泥、大坝水泥、油井水泥、砌筑水泥和其他专用水泥;特种水泥具有一些特殊性能,如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、膨胀水泥等.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识２.１.３硅酸盐水泥的生产过程及熟料特性«通用硅酸盐水泥»(-B１７５—２００７)规定,通用硅酸盐水泥是指以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏,以及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料.标准规定了通用硅酸盐水泥的定义与分类、组分与材料、强度等级、技术要求、试验方法、检验规则和包装、标志、运输与储存等,也规定了通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥.下面介绍硅酸盐水泥.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识１.硅酸盐水泥的生产过程(１)生产原料.生产硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料(如石灰石、白垩等)、黏土质原料(如黏土、黄土和页岩等),以及必要时掺加少量校正原料.石灰质原料主要提供CaO,黏土质原料主要提供SiO２、Al２O３及少量的Fe２O３.如果选用的石灰质原料和黏土质原料按一定比例配合后不能满足化学组成要求时,则要掺入相应的校正原料加以调整.校正原料有铁质校正原料(铁矿粉、硫铁矿渣等)、硅质校正原料(砂岩、河砂等)和铝质校正原料(含铝高的黏土、铁矾土废料等),以分别补充SiO２、Al２O３或Fe２O３的不足.另外,为改善熟料的煅烧条件,常常加入少量的矿化剂(石膏、萤石、重晶石尾矿或铜矿渣等).上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识(２)生产工艺流程.硅酸盐水泥的生产工艺流程分以下三个阶段:１)生料制备:石灰质原料、黏土质原料与少量校正原料经破碎后,按适当比例配合在磨机中共同磨细成为生料,称为生料制备.２)熟料煅烧:将生料在水泥窑内煅烧至部分熔融得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料,称为熟料煅烧.３)水泥粉磨:将熟料与适量石膏(有时还有部分混合材料)在磨机中共同磨细成为水泥,称为水泥粉磨.这三个阶段,也可简称为“两磨一烧”,如图２-３所示.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识上述流程中最关键的一环是生料通过煅烧形成所要求矿物组成的水泥熟料,因此,要严格控制生料的化学成分、均化程度及煅烧条件.煅烧熟料的窑型主要有回转窑(旋窑)和立窑两类.立窑适用于规模较小的工厂,大、中型厂宜用回转窑.回转窑又分为干法窑、立波尔窑、湿法窑.目前,立窑生产水泥熟料在我国水泥工业中仍占有一定的地位.２.硅酸盐水泥熟料的成分及特性硅酸盐水泥生料中所含的CaO、SiO２、Al２O３、Fe２O３四种氧化物经高温煅烧后,生成硅酸盐水泥熟料中的四种主要矿物成分是C３S、C２S、C３A、C４AF.其中,C３S和C２S占水泥质量的６６％以上.详细含量见表２-１.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识硅酸盐水泥熟料中的四种主要矿物成分有各自不同的特性,当它们单独与水作用时,表现的特性见表２-２.各种矿物的水化速度为C３A＞C４AF＞C３S＞C２S,并且各种组分表现出不同的特性,所以,如果改变它们在熟料中的相对含量,水泥的性质也将随之改变.例如,控制C３A的含量并适当提高C２S和C４AF的含量,就可得到低热水泥;而如果适当提高C３S和C３A的含量,水泥就会具有快硬高强的性能.２.１.４硅酸盐水泥的水泥凝结硬化与组成结构水泥在使用时,先加水搅拌成具有可塑性的水泥浆,然后水泥浆逐渐变稠失去塑性,并开始产生强度,这一过程称为凝结.随后,产生的强度逐渐提高,变为坚硬的水泥石,这一过程称为硬化.水泥的凝结硬化是一个连续、复杂的物理化学变化过程,并且这个过程开始于水泥的水化反应.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识１.硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥遇水后,熟料中各种矿物成分与水发生水化反应,并分别生成新的水化产物,释放出热量.在整个水化反应过程中各种熟料组分表现出不同的强度增长特点和放热特点.如图２-４和图２-５所示,两幅图分别表示熟料矿物在凝结硬化和水化过程中的变化.２.硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化过程是一个非常复杂的物理、化学和物理化学变化过程,１００多年来,其理论不断完善,但至今尚存在不同看法,仍有许多问题需要进一步研究,以下将硅酸盐水泥的凝结硬化过程分为四个阶段进行简要介绍.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识第一阶段:初始反应期.水泥加水拌制成水泥浆.在水泥浆中,水泥颗粒与水接触,并与水发生水化反应,生成的水化产物溶解于水中,水泥颗粒继续暴露出新的表面,使水化反应不断进行.这个时期称为“初始反应期”,即水泥初始的溶解与水化,一般情况下可持续５~１０min,如图２-６(a)所示.第二阶段:潜伏期(或称为诱导期).由于加水反应的开始阶段水泥水化速度很快,生成的水化产物很快使水泥颗粒周围的溶液成为水化产物的饱和溶液.水泥继续水化生成的氢氧化钙、水化铝酸钙及水化硫铝酸钙逐渐结晶,而水化硅酸钙则以大小为１０~１０００A°(１A°＝１０－１０m)的微粒形式析出,形成凝胶.水化硅酸钙凝胶中夹杂着晶体,它包在水泥颗粒表面形成半渗透的凝胶体膜.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识这层膜减缓了外部水分向内渗入和水化物向外扩散的速度,同时,膜层不断增厚,使水泥水化速度逐渐变慢,持续时间一般为１h.该阶段反应放热量小,水化产物增加不多,包裹有水化膜层的水泥颗粒之间仍然分离,水泥浆体仍具有塑性,如图２-６(b)所示.第三阶段:凝结期.由于水分不断渗入膜层内部的速度大于水化生成物向膜层外部扩散的速度,产生的渗透压力使膜层逐渐向外胀大,并终于破裂.这样,周围饱和程度较低的溶液能与未水化的水泥颗粒内核接触,使水化反应速度又加快,直至新的凝胶体重新修补破裂的膜层为止.水泥凝胶膜层向外增厚和随后的破裂伸展,使原来水泥颗粒之间被水所占的空间逐渐变小,包有凝胶体膜的颗粒逐渐接近,直到相互粘结.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识由于水泥水化产物固相体积约为水泥体积的２.２倍,生成的凝胶状水化产物也在某些点接触,凝聚成疏松的网状结构,如图２-６(c)所示,水泥浆逐渐变稠,开始失去可塑性,也就是水泥浆体的“初凝”,但这时还不具有强度.随着时间的推移,新生水化物不断增多,颗粒之间接触点数目增加,针棒状晶体相互搭接,纤维状凝胶交叉攀附,使原先分散的水泥颗粒以及水化物相互连接起来,而且还不断增大化学键,达到一定的程度,水泥浆体会完全失去可塑性,形成充满颗粒间隙的紧密网状结构,使水泥浆体具有抵抗外力的一定强度,这时达到“终凝”,并开始进入硬化期,如图２-６(d)所示.这个阶段称为“凝结期”,持续时间一般为６h.在凝结期结束时,约有１５％的水泥水化.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识第四阶段:硬化期.进入硬化期后,水化速度逐渐减慢,一般认为以后的水化反应是以固相反应的形式进行的.水泥水化约２４h后,C４AF和C２S也不同程度地参与水化,随着时间的增长,水化物也逐渐增加,并填充于水泥石的毛细孔中,使结构更趋密,强度相应提高.在适当的温度、湿度条件下,水泥的硬化过程可以持续若干年.综上所述,水泥的水化和凝结硬化反应是由水泥颗粒表面逐渐深入内层的.这个反应开始时较快,以后由于形成的水化产物凝胶体膜使水分渗透越来越困难,水化反应速度也越来越慢.事实上,较粗的水泥颗粒,其内部长期不能完全水化,也就是说,水泥水化和凝结硬化是一个漫长的过程.因此,水化后的水泥石是由凝胶体(包括凝胶及晶体)、未完全水化的水泥颗粒内核及毛细孔(包括其中的游离水分及水分蒸发后形成的气孔)等组成.水泥的凝胶也并非绝对密实,其中,有大小为１５~２０A°、占总体积２８％左右的凝胶孔(胶孔).胶孔较毛细孔小得多,胶孔中的水称为胶孔水,也是可蒸发的水分.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识３.硅酸盐水泥石的组成与结构由上述可见,水泥的水化反应是从颗粒表面逐渐深入内层的.开始时水化速度较快,水泥的强度增长也快,但随着水化反应的不断进行,水化物包裹在水泥颗粒表面的厚度与致密度不断增加,以致阻碍水分的继续渗透,使水泥颗粒内部的水化越来越困难.实际上,即使经过很长时间(几个月甚至几年),水泥颗粒的内核也很难完全水化.因此,硬化后的水泥石是由水化硅酸钙凝胶体、结晶体、未水化水泥熟料颗粒、水和少量的空气以及由水和空气占有的孔隙网所组成的不匀质结构体,因此,它是一个固＋液＋气三相多孔体.水泥石的性质主要取决于这些组成的性质、它们的相对含量以及它们之间的相互作用.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识水化物的数量决定于水泥的水化程度,水化物的组成和结构又主要决定于水泥熟料矿物的性质以及水化硬化的环境.水泥石中的孔隙按其大小一般可分为以下四类:(１)凝胶孔.凝胶孔是水化硅酸钙凝胶体粒子内部的孔隙.这种孔隙的尺寸比较小,其孔径为１.５~３nm.凝胶孔一般占凝胶体本身体积的２８％.(２)毛细孔.毛细孔是水泥和水体系中没有被水化产物填充的原来充水的空间.这类孔隙的尺寸比较大,其孔径为１００~１０００nm.(３)过渡孔.过渡孔是C—S—H凝胶体粒子之间以及其他水化产物之间的孔隙.其孔径介于凝胶孔与毛细孔之间,尺寸为１０~１００nm.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识(４)大孔.大孔是在搅拌过程中由于空气混进而产生的气孔,孔径大于１０００nm.水泥石中的水,一般分为吸附水、结晶水和化合水.吸附水又可分为凝胶水和毛细水.凝胶水填充于凝胶孔中;毛细水则填充于毛细孔中,一般为自由水.由上述内容可以得出如图２-７所示的水泥石结构的物理模型.水泥石水化物的组成随水化时间而变化,在常温下,水胶比为０.５时,硅酸盐水泥水化龄期为３个月的水泥石的体积组成大致为:水化硅酸钙凝胶(C—S—H)凝胶约为３９％,Ca(OH)２晶体(CH)约为１８％,水化硫铝酸钙晶体(AFm、AFt)及水化铝酸钙晶体约为１４％,未水化水泥约为７％,孔隙约为２２％.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识２.１.５影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素１.水泥熟料的矿物组成由于各种水泥熟料的特性不同,所占含量不同时水泥表现出的凝结硬化程度也不同.硅酸三钙、铝酸三钙水化速度快,所以,硅酸三钙、铝酸三钙含量高时,水泥的凝结速度快,早期强度高;硅酸二钙水化速度较慢,但对水泥的后期强度增长起重要作用.２.水泥细度水泥颗粒越细,与水接触的表面积越大,水化就越快,凝结硬化速度也越快.在水泥浆中掺入调节凝结的外加剂(缓凝剂、速凝剂)可调节水泥的凝结硬化速度.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识３.养护龄期水泥石的强度是随着养护龄期的增长而增长的,一般在起初的３~７d内强度发展最快,２８d后明显变慢,３个月后更慢.但在一定的温度、湿度条件下,强度增长可延续几年甚至几十年.４.环境温度、湿度影响温度对水泥凝结硬化影响很大.温度高,水泥水化速度快,凝结硬化速度就快.采用蒸汽养护是加速凝结硬化的方法之一.温度低时,凝结硬化速度变慢:温度低于０℃时,硬化完全停止;温度低于－３℃时,水泥中的水冻结,会产生冻裂破坏.因此,冬期施工时要采取防冻措施.潮湿环境下的水泥石,水分不易蒸发,可促进水泥的凝结硬化;若环境十分干燥,水泥的凝结硬化无法进行,水泥石的强度将停止增长.所以,水泥混凝土在浇筑后的一段时间内应注意保持在正常的温度、湿度下养护.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识５.拌合用水量(水胶比的大小)拌和水泥浆体时,往往要控制水与水泥的质量之比,即水胶比.为保证浆体具有一定的塑性和流动性,更好地满足施工要求,通常要加入比水泥水化时所需水量更多的水,即水胶比较大,这样,水泥的初期水化反应就得以充分进行,可以加速水化和凝结硬化.但是由于水泥颗粒之间原来被水隔开的距离较远,颗粒之间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长,所以,水泥浆凝结硬化较慢.并且,水泥浆的水胶比较大时,多余的水分蒸发后形成的孔隙较多,会明显降低水泥石的强度.因而,拌制水泥浆体时要控制适宜的加水量,即控制水胶比.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识６.石膏掺量石膏起缓凝作用的机理可解释为:水泥水化时,石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙(钙矾石),钙矾石很难溶解于水,它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜,从而阻碍了铝酸三钙的水化反应,控制了水泥的水化反应速度,延缓了凝结时间.２.１.６硅酸盐水泥的主要技术性质１.密度与堆积密度硅酸盐水泥的密度一般为３１００~３２００k-/m３.松散状态时的堆积密度一般为９００~１３００k-/m３;紧密状态时的堆积密度可达１４００~１７００k-/m３.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识２.细度细度是指水泥颗粒的粗细程度.水泥颗粒越细,总表面积就越大,水化作用就越迅速、越充分,水泥的早期和后期强度就越高.但是水泥磨得过细,粉磨时消耗的能量就越大,成本高,而且水泥浆在空气中凝结硬化时,干缩较大,在空气中容易吸收水分及二氧化碳而变质.硅酸盐水泥的细度用比表面积表示,«通用硅酸盐水泥»(-B１７５—２００７)规定,硅酸盐水泥的比表面积不小于３００m２/k-;硅酸盐系其他五类水泥细度用筛分法检验,要求在８０μm标准筛上筛余不大于１０％或４５μm方孔筛筛余不大于３０％.筛分法有水筛、干筛和负压筛法,有争议时以负压筛法为准.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识３.标准稠度用水量水泥浆稠度大小对水泥某些技术性质(如凝结时间、体积安定性)的测定有较大的影响,所以,测定这些技术性质时必须在规定的稠度下进行,这个规定的稠度称为标准稠度.水泥净浆达到标准稠度时,所需的用水量占水泥质量的百分数,即标准稠度用水量.标准稠度用水量可用水泥净浆标准稠度用水量测定仪测定(详见水泥检测).硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般为２４％~３０％.标准稠度用水量与水泥熟料的矿物成分及细度有关:熟料中C３A的含量越多、标准稠度用水量越大、磨得越细,标准稠度用水量也越大.国家标准中,对水泥的标准稠度用水量虽未提具体要求,但标准稠度用水量大的水泥,拌制一定稠度的砂浆或混凝土时,需加较多的水,故硬化时收缩较大,硬化后强度及密实度也较差.因此,同样条件下,以标准稠度用水量小的水泥为佳.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识４.凝结时间水泥的凝结时间分为初凝时间与终凝时间.(１)初凝时间.从水泥加水开始至水泥浆开始失去可塑性所需的时间,称为水泥的初凝时间.水泥的初凝时间不宜过短,以保证在初凝前完成各施工过程.(２)终凝时间.从水泥加水开始至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间,称为水泥的终凝时间.水泥的终凝时间不宜过长,以保证施工完毕后能尽早凝结硬化,便于下一道工序尽早进行.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识５.体积安定性水泥在凝结硬化过程中,体积均匀变化的性质称为体积安定性.体积安定性不良的水泥,硬化时会由于局部膨胀而使水泥石产生裂缝.造成水泥体积安定性不良的原因主要是水泥中含过多的游离氧化钙(f-CaO)或过多的氧化镁及三氧化硫.(１)游离氧化钙的影响.水泥煅烧时,未与其他氧化物化合而单独存在的氧化钙称为游离氧化钙,它因过烧而组织致密,熟化速度慢,当水泥浆已经凝结硬化形成水泥石后它才熟化,体积产生膨胀,破坏水泥石结构.(２)氧化镁的影响.氧化镁是从石灰质原料中带入的,它熟化速度更慢,含量过多时,也会造成安定性不良,后期体积膨胀,破坏水泥石.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识(３)三氧化硫的影响.如磨细水泥时,掺入石膏过多,则三氧化硫含量就会过多,水泥凝结硬化后,继续与水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙,体积膨胀引起水泥石开裂.国家标准«通用硅酸盐水泥»(-B１７５—２００７)规定,水泥中氧化镁的含量不宜超过５.０％,如果水泥经压蒸安定性试验合格,则水泥中氧化镁的含量允许放宽到６.０％;水泥中三氧化硫的含量不得超过３.５％.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识国家标准«通用硅酸盐水泥»(-B１７５—２００７)规定,硅酸盐水泥的安定性用沸煮法检验必须合格(详见水泥检测试验).沸煮法检验水泥的体积安定性时,可用试饼法也可用雷氏法,有争议时以雷氏法为准.试饼法是用标准稠度水泥净浆,按规定的方法做成试饼并养护,然后沸煮３h±５min,以加速游离氧化钙熟化.煮后,试饼不弯、不裂为安定性合格.另外,可用压蒸法加速氧化镁熟化来检验它对安定性的影响;用水浸法检验三氧化硫对安定性的影响.若水泥中氧化镁、三氧化硫的含量不超过规定,一般可不进行这两项检验.６.强度与强度等级水泥的强度是指水泥胶结能力的大小,用硬化一定龄期的水泥胶砂试件的强度表示.可根据水泥胶砂试件的抗压、抗折强度划分水泥的强度等级.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识国家标准«水泥胶砂强度检验方法(ISO法)»(-B/T１７６７１—１９９９)规定,按质量计,将一份水泥、三份中国ISO标准砂用０.５的水胶比,按规定方法拌制成塑性水泥胶砂,制成４０mm×４０mm×１６０mm的棱柱体试件,在标准条件[(２０±２)℃水中]下养护,测其３d和２８d的抗折、抗压强度,按表２-３确定水泥的强度等级.硅酸盐水泥强度等级分为４２.５、４２.５R、５２.５、５２.５R、６２.５、６２.５R,其中,R为早强型.各强度等级硅酸盐水泥的各龄期强度不得低于表２-３中的数值,并要求四个数值全部满足规定,若有一项不满足,则降低强度等级.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识７.水化热水泥在水化过程中所释放出的热量,称为水泥的水化热,单位为J/-.水泥水化热的大小以及放热速度与水泥熟料的矿物成分含量、水泥细度等因素有关,还与所掺混合材料及外加剂的品种、数量有关.通常情况下,水化热具有以下特点:(１)水泥强度等级越高,水化热也就越大.(２)水泥熟料中C３A及C３S含量越高,水泥水化热越大.(３)水泥颗粒越细,水化反应速度快并且充分,水化热就越大而且放热速度也越快.(４)掺入混合材料能降低水泥水化热.上一页下一页返回任务２.１通用硅酸盐水泥的基本知识(５)加入促凝的外加剂,可提高早期的水化热;加入缓凝的外加剂,可降低早期的水化热.(６)水化热大部分是在水泥水化初期(７d内)放出的,以后逐渐减少.大体积混凝土,由于水化热积聚在内部不易散出,使混凝土内外或建筑物与地基间产生较大的温差,并由此产生较大的温度应力,造成混凝土裂缝.因此,在大体积混凝土工程中,应采用水化热低的水泥.非大体积混凝土冬期施工时,由于水化热使混凝土温度升高,对防冻有利.上一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥２.２.１混合材料的类型及特性１.混合材料的类型在水泥厂磨制水泥或预制构件厂、混凝土工厂、工地现场拌制混凝土或砂浆时,掺入磨细的天然或人工矿物质材料,称为混合材料.在水泥中掺入混合材料,可以节省水泥熟料,降低水泥成本;可以调节水泥强度等级,改善水泥的某些性能,增加水泥品种;还能利用工业废料,保护环境.所以,在水泥中掺入混合料具有重要的经济技术意义.混合材料根据其特性分为非活性混合材料和活性混合材料两类.(１)非活性混合材料.凡磨细并与石灰拌和在一起,不能或很少生成具有胶凝性的水化产物,在水泥中仅起填充作用的矿物质材料,称为非活性混合材料或填充性混合材料.下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥(２)活性混合材料.活性混合材料的活性是潜在的,必须有激发剂作用和参与方可显示出其活性(唯粒状矿渣有弱水化反应,因其中常含有一定量的CaO).常用激发剂是碱性激发剂———氢氧化钙、硫酸盐激发剂———石膏.但后者须与前者共同作用.活性混合材料在氢氧化钙、石膏的激发和参与下进行水化反应,生成具有水硬性的水化产物.在水泥中掺活性混合材料的主要作用是调整水泥等级、增加水泥品种,扩大应用范围、增加水泥产量、改善某些性能、降低水化热和成本等.活性混合材料本身没有水硬性或水硬性很弱,但在石灰或石灰与石膏的共同作用下,会具有较强的水硬性.常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰等.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥２.掺加混合材料的其他通用硅酸盐水泥«通用硅酸盐水泥»(-B１７５—２００７)规定,通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥(已经介绍)、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥.２.２.２普通硅酸盐水泥«通用硅酸盐水泥»(-B１７５—２００７)规定,凡由硅酸盐水泥熟料、６％~１５％的混合材料、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P·O.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥掺非活性混合材料时,最大掺量不得超过水泥质量的８％.普通硅酸盐水泥的性质与硅酸盐水泥接近,但由于掺入少量的混合材料,故与同强度等级硅酸盐水泥相比,早期(３d)强度稍低,抗冻性、耐磨性稍差,抗渗性较好.普通硅酸盐水泥的细度,用筛析法测定,８０μm方孔筛筛余不得超过１０.０％.初凝时间不得早于４５min,终凝时间不得迟于１０h.安定性要求沸煮法合格.普通硅酸盐水泥强度等级分为４２.５、４２.５R、５２.５、５２.５R.各强度等级水泥各龄期强度见表２-４.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥２.２.３矿渣硅酸盐水泥«通用硅酸盐水泥»(-B１７５—２００７)规定,凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为矿渣硅酸盐水泥(简称矿渣水泥),代号为P·S.水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为＞２０％且≤７０％,并分为A型和B型.A型矿渣掺量＞２０％且≤５０％,代号为P·S·A;B型矿渣掺量＞５０％且≤７０％,代号为P·S·B.允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种材料代替矿渣,代替数量不得超过水泥质量的８％,替代后水泥中粒化高炉矿渣不得少于２０％.１.矿渣水泥的凝结硬化矿渣水泥加水后,水泥熟料颗粒先与水反应.在熟料水化析出的Ca(OH)２的激发下,矿渣中的活性SiO２、活性Al２O３与Ca(OH)２反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物而凝结硬化.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥２.矿渣水泥的技术标准及特性矿渣水泥的细度、凝结时间及体积安定性要求与普通硅酸盐水泥相同.矿渣水泥与硅酸盐水泥相比,有以下特征:(１)抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀能力较强.由于矿渣水泥中掺入了较多的矿渣,熟料相对较少,而且水化析出的Ca(OH)２又与矿渣作用,生成了较稳定的水化硅酸钙及水化铝酸钙,水泥石中易受软水及硫酸盐侵蚀的Ca(OH)２及水化铝酸三钙含量要比硅酸盐水泥少得多,故有较强的抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的能力.其适用于水下、地下工程及海港工程.

(２)水化热低.矿渣水泥中,熟料含量少、发热量高的C３A及C３S相对较少,故水化热低,适用于大体积混凝土工程.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥(３)早期强度低,后期增长率高.Ca(OH)２与矿渣中活性SiO２、活性Al２O３反应,在常温下速度较慢,所以,早期强度较低,但２８d以后的强度增长率要高于同强度等级的硅酸盐水泥.(４)环境温度对凝结硬化影响较大.矿渣水泥在常温下凝结硬化的速度慢于硅酸盐水泥,但在湿热条件下,其强度增长超过硅酸盐水泥,故适用于蒸汽养护的混凝土构件.(５)保水性差,易泌水.矿渣不易磨细,且亲水性差,故矿渣水泥的保水性较差,易泌水.施工中要注意搅拌均匀,振捣不过分.否则由于泌水易形成毛细通道或较大的孔隙,影响混凝土的密实性及均匀性.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥(６)干缩较大.水泥在空气中硬化时,由于失去水分,体积收缩而产生微细裂缝的现象称为干缩.由于矿渣水泥标准稠度需水量大,保水性差,易泌水,形成毛细通道而增加水分蒸发,故其干缩大.使用时要特别注意早期养护.(７)抗冻、耐磨性较差.矿渣水泥的抗冻性及耐磨性均较硅酸盐水泥差,故不宜用于承受冻融交替作用的部位及经常受磨的工程或部位,如道路路面、楼地面等.(８)碳化速度快,深度深.矿渣水泥的水泥石中Ca(OH)２浓度较低,因而碳化速度快,深度也深.碳化后的水泥石变硬、变脆,且由于体积收缩而产生裂缝.Ca(OH)２碳化后成为CaCO３,水泥石的碱度降低,易使钢筋生锈.钢筋锈蚀后体积膨胀,将已产生碳化裂缝的水泥石胀坏,严重影响结构的耐久性.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥(９)耐热性较高.矿渣水泥有较高的耐热性,可配制耐热混凝土,用于受热车间(２００℃以下),若另加耐火砖等耐热配料,可用于承受较高温度的工程.３.矿渣硅酸盐水泥的强度等级分为３２.５、３２.５R、４２.５、４２.５R、５２.５、５２.５R.各强度等级水泥各龄期的强度指标见表２-５.火山灰质水泥对细度、凝结时间和体积安定性的要求与矿渣硅酸盐水泥相同.火山灰质水泥的强度等级划分及对各强度等级水泥的强度要求与矿渣硅酸盐水泥相同.火山灰质水泥的抗淡水侵蚀及抗硫酸盐侵蚀能力、水化热、强度及其增长速度、环境温度对凝结硬化的影响、碳化等性能与矿渣水泥基本相同.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥２.２.４火山灰质硅酸盐水泥«通用硅酸盐水泥»(-B１７５—２００７)规定,凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥(简称火山灰质水泥),代号为P·P.水泥中火山灰质混合材料的掺加量按质量百分比计为＞２０％且≤４０％.火山灰质水泥凝结硬化过程与矿渣水泥大致相同.水泥熟料先水化,生成的Ca(OH)２再与混合材料中的活性SiO２、活性Al２O３反应,生成较稳定的水化硅酸钙及水化铝酸钙.掺加不同的混合材料时,反应虽基本相似,但水化产物及水化速度随所掺加的材料及环境不同而有所差别.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥火山灰质水泥的抗冻性、耐磨性比矿渣水泥更差,干缩比矿渣水泥更大,故更应加强养护.掺加烧黏土质混合材料时,抗硫酸盐侵蚀的能力较差.火山灰质水泥标准稠度用水量较大,一般不泌水.另外,在潮湿的环境中或水中养护时,混合材料吸收石灰而产生膨胀,并生成较多的水化硅酸钙凝胶,水泥石结构致密,抗渗性、耐水性均较好.火山灰质水泥有以下特点:(１)由于火山灰质混合材料颗粒较细,疏松多孔,形成很大的内比表面积,尤其是天然类的混合材料,其内比表面积大.因此,火山灰质水泥需水量大,但保水性好、泌水性小.当处于潮湿环境或水中养护时,火山灰质水泥中的火山灰质混合材料吸收氢氧化钙而产生膨胀胶化作用,并且形成较多的水化硅酸钙凝胶,使水泥石结构致密,因而有较高的抗渗性.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥(２)火山灰质水泥在硬化过程中的干缩现象比矿渣水泥更显著.一般认为,火山灰质水泥的干缩率随所掺加混合材料比表面积的增加而提高.当处于干燥空气中时,不但火山灰质水泥生成凝胶的反应会中止,强度停止增长,而且已经形成的水化硅酸钙凝胶也会逐渐干燥,产生干缩、裂缝.在水泥石的表面,由于空气中的二氧化碳能使水化硅酸钙凝胶分解成碳酸钙和氧化硅的粉状混合物,因此,使已经硬化的水泥石表面产生“起粉”现象.所以,火山灰质水泥使用时须加强养护,并保证足够的潮湿养护时间.由此可知,火山灰质水泥适用于地下工程、水中或长期潮湿环境的工程,而不适用于处在干燥环境(或干热地区)中的地上结构物.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥２.２.５粉煤灰硅酸盐水泥«通用硅酸盐水泥»(-B１７５—２００７)规定,凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥),代号为P

F.水泥中粉煤灰的掺加量＞２０％且≤４０％.粉煤灰水泥的凝结硬化过程与火山灰质水泥基本相同.粉煤灰水泥对细度、凝结时间及体积安定性的要求与矿渣硅酸盐水泥相同.其强度等级划分及各龄期强度要求与矿渣水泥相同.粉煤灰水泥的性质与火山灰质水泥十分相似,但粉煤灰水泥干缩小,甚至比硅酸盐水泥还小,因此,其抗裂性较好.同时,由于粉煤灰的颗粒多为圆球形的玻璃体,较致密,吸附水的能力小,在混凝土中能起润滑作用,故拌制的混凝土和易性较好.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥具有以下特点:(１)粉煤灰颗粒多呈球形(玻璃微珠),且结构致密、吸水能力弱、内比表面积小,所以,粉煤灰水泥需水量较低、干缩性小、抗裂性较好.但球形颗粒的粉煤灰保水性较差,泌水较快,若处理不当易引起这种水泥混凝土表面产生失水裂缝,降低抗渗性.(２)粉煤灰玻璃体结构稳定性较强,表面又相当致密.因此,其早期水化活性很低,水化放热速率缓慢,故这种水泥硬化较慢,早期强度发展比矿渣水泥和火山灰质水泥低,但后期(２８d或９０d以后)可以赶上、甚至超过硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥的强度,因此,对承受荷载较迟的工程特别有利.与矿渣水泥、火山灰质水泥相比,粉煤灰水泥早期强度更低,水化热更小,抗碳化能力更差.由于粉煤灰水泥具有干缩性小、抗裂性好的优点,且它的水化热较低,抗侵蚀性较强,因此,特别适用于大体积水工混凝土工程及地下和海港工程,不适合低温下施工的混凝土工程.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥２.２.６复合硅酸盐水泥«通用硅酸盐水泥»(-B１７５—２００７)规定,凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为复合硅酸盐水泥(简称复合水泥),代号为P

C.水泥中混合材料的掺加量按质量百分比计应＞２０％且≤５０％.水泥中允许用不超过８％的窑灰代替部分混合材料,掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复.两种或两种以上规定的混合材料是复合水泥定义的核心.首先要求使用混合材料时必须复掺,单掺任何一种混合材料都不符合定义要求.其次是规定的混合材料,包括传统使用的可以用于水泥混合材料的各种工业废渣,无论是活性的还是非活性的,如化铁炉渣、增钙液态渣、铬铁渣、磷渣、钛矿渣及砂岩等.因此,复合水泥扩大了混合材料的使用范围,既充分利用了工业废渣资源,又大大降低了水泥的生产成本.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥复合水泥中同时掺入两种或两种以上的混合材料,不只是将各类混合材料加以简单混合,而是有意识地发挥混合材料各自的优良特性,使之相互取长补短,产生单一混合材料不能有的优良效果,使水泥的性能得到全面改善.如粒化高炉矿渣与粉煤灰复掺,可使水泥既有较高的早期强度,又能明显地改善其干缩性;石灰石与沸石复掺,可使水泥既有较高的早期强度,又有较高的后期强度增进率;粒化高炉矿渣与火山灰质混合材料复掺,可使水泥的泌水性和需水性均得到改善;又如粒化高炉矿渣、页岩和石灰石三种混合材料,两掺混合材料的水泥强度比单掺高,三掺又比两掺高.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥复合水泥分为３２.５、３２.５R、４２.５、４２.５R、５２.５、５２.５R三个强度等级两个类型,各强度等级、各类型水泥的各龄期强度不得低于表２-６中的数值.复合水泥对M-O的要求是水泥熟料中M-O的含量不得超过５.０％.如水泥经压蒸安定性试验合格,则熟料中M-O的含量允许放宽到６.０％.复合水泥对细度、凝结时间、SO３含量及安定性的要求与普通水泥相同。上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥复合水泥早期强度的发展高于矿渣水泥、火山灰质水泥及粉煤灰水泥与普通水泥相同.复合水泥的其他特性与其所掺混合材料的种类、掺量及相对比例有密切关系.当掺混合材料较少(２０％左右)时,它的性能与普通水泥几乎相同;当掺混合材料较多(３０％以上)时,它的性能向掺加数量多的混合材料性质转移.如以粒化高炉矿渣为主要混合材料时,其性质与矿渣水泥接近;当以火山灰质混合材料为主要混合材料时,其性质则与火山灰质水泥接近.因此,使用复合水泥时,应当清楚水泥中主要混合材料的品种.为此,在包装袋上应标明主要混合材料的名称.复合水泥的使用,应根据所掺混合材料种类,参照其他掺混合材料的硅酸盐水泥的适用范围和工程实践经验选用.复合硅酸盐水泥的特性与所掺混合材料的种类有关,复合硅酸盐水泥可用于一般混凝土工程及大体积混凝土工程,也可用于拌制砂浆.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥２.２.７掺加活性混合材料水泥的水化特点１.矿渣水泥、火山灰质水泥及粉煤灰水泥的水化特点矿渣水泥、火山灰质水泥及粉煤灰水泥的水化过程较硅酸盐水泥更为复杂,但基本上可以把其水化反应看成分两步进行:首先,熟料矿物水化,生成水化硅酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙和水化硫铝酸钙等,这些水化产物的性质与硅酸盐水泥水化时是相同的.其次,熟料矿物水化析出的氢氧化钙作为碱性激发剂,与活性混合材料中活性SiO２、活性Al２O３发生二次水化反应,生成新的水化产物,即水化硅酸钙、水化铝酸钙.如果有石膏存在,会生成水化硫铝(铁)酸钙,还会生成水化铝硅酸钙和水化石榴子石等.由于这三种水泥中熟料的含量相对较少,并且有相当多的氢氧化钙又与混合材料的活性组分作用,所以,与硅酸盐水泥相比,水化产物的碱度相对较低,其中,氢氧化钙的含量也相对减少.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥２.矿渣水泥、火山灰质水泥及粉煤灰水泥的共性与个性矿渣硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料＋(＞２０％且≤７０％)粒化高炉矿渣＋适量石膏;火山灰质硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料＋(＞２０％且≤４０％)火山灰质混合材料＋适量石膏;粉煤灰硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料＋(＞２０％且≤４０％)粉煤灰＋适量石膏.对比矿渣水泥、火山灰质水泥及粉煤灰水泥的组成,可以看出这三种水泥的化学组成或化学活性基本相同,即熟料矿物较少而活性混合材料较多,因而这三种水泥的大多数性质相同或相近.与硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥相比,矿渣水泥、火山灰质水泥及粉煤灰水泥具有以下特点:上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥(１)三种水泥的共性.１)早期(２８d前)强度低,后期(２８d后)强度高.其原因是水泥熟料相对较少且活性材料水化慢,故早期强度低(终凝时间也迟:硅酸盐水泥是＜６.５h;这三种水泥是＜１０h).后期由于二次反应的不断进行和水泥熟料的不断水化,水化产物不断增多,强度在２８d赶上、２８d后超过同等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥.由上述分析可知,矿渣水泥、火山灰质水泥及粉煤灰水泥的水化、硬化过程,首先是熟料矿物的水化,然后生成的氢氧化钙才与混合材料中的活性组分发生反应.同时,由于这三种水泥中熟料矿物的含量相对地减少(与硅酸盐水泥相比),因此,凝结硬化较慢,表现出早期(３d、７d)强度较低.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥但在硬化后期(２８d或者９０d以后),由于二次水化反应不断地进行,生成的水化硅酸钙凝胶数量不断增多,因此,后期强度增进率大,将赶上甚至超过同强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥(图２-８).混合材料的活性越高和水胶比越小,后期强度增长越快.混合材料掺量越大,早期强度越低,但后期强度增长率越大.２)对温度、湿度较敏感,适合高温养护.这三种水泥在低温下水化明显减慢,强度较低.采用高温养护时,可大大加速活性混合材料的水化,并可加速水泥熟料的水化,故可大大提高早期强度,且不影响常温下后期强度的发展.而硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,利用高温养护虽可提高早期强度,但后期强度的发展受到影响,即比一直在常温下养护的混凝土强度低.这是由于在高温下这两种水泥的水化速度很快,短时间内即生成大量的水化产物,这些产物对水泥熟料的后期水化起到了阻碍作用.因此,硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥不适合高温养护.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥３)耐腐蚀性好.水泥熟料少及活性混合材料的水化(即二次反应)使水泥石中的易受腐蚀成分水化铝酸钙,特别是氢氧化钙的含量大为降低.因此,其适用于耐腐蚀性要求较高的工程,如水工、海港、码头等工程.４)水化热小.水泥中熟料含量相对少,因而水化放热量少,尤其早期水化放热速度慢,其适用于大体积混凝土工程中.５)抗碳化性较差.因水泥石中氢氧化钙含量少,抗碳化的缓冲能力差.其不适用于二氧化碳浓度高的工业厂房,如铸造翻砂车间.６)抗冻性较差.低温下的水化速度慢,强度发展慢;矿渣及粉煤灰易泌水形成连通孔隙,火山灰一般需水量大,会增加内部孔隙含量,故这三种水泥的抗冻性均较差.但矿渣水泥较其他两种稍好.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥(２)三种水泥的特性.１)矿渣硅酸盐水泥.泌水性大、抗渗性差、干缩较大,但耐热性较好,泌水性大造成了较多的连通孔隙,从而使抗渗性降低.矿渣本身耐热性高且矿渣硅酸盐水泥水化后氢氧化钙的含量少,故耐热性较好.其适用于有耐热要求的混凝土工程,不适用于有抗渗要求的混凝土工程.２)火山灰质硅酸盐水泥.保水性好、抗渗性好,但干缩大、易开裂和起粉、耐磨性较差.这主要是因为火山灰质混合材料内部含大量微细孔隙.其适用于有抗渗要求的混凝土工程,但不适用于干燥环境.３)粉煤灰硅酸盐水泥.泌水性大、易产生失水裂纹、抗渗性差,但干缩小、抗裂性较高.这是由于粉煤灰的比表面积小,对水的吸附力较小,拌合用水量少的缘故.其不宜用于干燥环境和有抗渗要求的混凝土工程.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥３.普通硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的性质普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料＋(６％~１５％)活性混合材料＋适量石膏组成,故其性质介于硅酸盐水泥与以上三种水泥之间,更接近于硅酸盐水泥.复合水泥由硅酸盐水泥熟料＋(＞２５％且≤５０％)的两种以上的混合材料＋适量石膏组成,故其性质与矿渣水泥、火山灰质水泥、粉煤灰水泥相比,掺混合材料种类不是一种而是两种或两种以上,或者多种混合材料互掺,可弥补一种混合材料性能的不足,明显改善水泥的性能,适用范围更广.上一页下一页返回任务２.２掺加混合材料的通用硅酸盐水泥２.２.８掺加混合材料水泥的质量评定凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合标准规定,细度、终凝时间中的任一项不符合标准规定或混合材料的掺加量超过最大限量以及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.上一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质２.３.１通用硅酸盐水泥组批原则与取样方法１.通用硅酸盐水泥组批原则(１)«水泥取样方法»(-B/T１２５７３—２００８)规定了出厂水泥取样方法的术语和定义、取样工具、取样部位、取样步骤、取样数量和样品制备与试验等.«水泥取样方法»(-B/T１２５７３—２００８)适用于出厂水泥的取样.(２)对同一厂家、同品种、同强度等级、同编号的水泥为一批.以每一编号为一取样单位,取样应具有代表性,可连续取,也可从２０个以上不同部位取等量样品经混合均匀后组成至少１２k-.将所取水泥混合样通过０.９mm方孔筛.下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质(３)«混凝土结构工程施工质量验收规范»(-B５０２０４—２０１５)规定,水泥进场时,应对其品种、代号、强度等级、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查,并应对其强度、安定性和凝结时间进行检验.检查数量:按同一厂家、同一强度等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥,袋装水泥不超过２００t为一批,散装水泥以不超过５００t为一批,每批抽样数量不少于一次.(４)当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月时,应进行复检,并按复验结果使用.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质２.通用硅酸盐水泥取样方法对于进场的袋装水泥,每批随机选择２０个以上不同的部分,将取样管插入水泥适当深度,用大拇指按住气孔,小心地抽出样管,将所取样品放入洁净、干燥、不易污染的容器中.２.３.２通用硅酸盐水泥的强度要求和各项技术指标要求(１)强度等级要求.１)硅酸盐水泥强度等级分为４２.５、４２.５R、５２.５、５２.５R、６２.５、６２.５R六个等级.２)普通硅酸盐水泥强度等级分为４２.５、４２.５R、５２.５、５２.５R四个等级.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质３)矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的强度等级分为３２.５、３２.５R、４２.５、４２.５R、５２.５、５２.５R六个等级.(２)技术指标要求见表２-７.(３)不合格品的确定.凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性、细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合标准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不合格品.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质２.３.３通用硅酸盐水泥的检测试验要求１.通用硅酸盐水泥的试验条件及样品要求(１)试验室温度:(２０±２)℃,相对湿度≥５０％.(２)水泥试样、拌合水、仪器和用具的温度应与试验室一致.(３)湿气养护箱的温度:(２０±１)℃,相对湿度≥９０％.(４)试件养护池水温:(２０±１)℃.(５)水泥样品应通过０.９mm方孔筛,样品不得混入杂物及结块,要充分拌匀.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质(６)水泥样品从取样至试验要保持２４h以上,应把它储存在基本装满和气密的容器里,不与其反应.(７)ISO标准砂———在１０５℃~１１０℃下,用代表性砂样烘２h的质量损失来测定,以干基的质量百分数应小于０.２％.(８)标准粉.２.通用硅酸盐水泥检测的试验方法为了控制通用硅酸盐水泥的质量,相关国家标准规定建筑工程施工中必须进行试验检测的项目是安定性、凝结时间、强度这三个技术性质指标.另外,细度、烧失量、三氧化硫、碱含量可根据工程管理过程中的具体要求安排是否进行试验.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质(１)必做项目的检测方法.１)水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性测定.按照«水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法»(-B/T１３４６—２０１１)进行检测.２)强度测定.«水泥胶砂强度检验方法(ISO法)»(-B/T１７６７１—１９９９)规定了水泥胶砂强度检验基准方法的仪器、材料、胶砂组成、试验条件、操作步骤和结果计算等.其抗压强度测定结果与ISO６７９的结果等同.同时,也列入可代用的标准砂和振实台,当代用后结果有异议时以基准方法为准.其适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥的抗折与抗压强度的检验,其他水泥采用«水泥胶砂强度检验方法(ISO法)»(-B/T１７６７１—１９９９)时必须研究标准规定的适用性.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质(２)其他项目的检测方法.１)水泥比表面积测定.«水泥比表面积测定方法勃氏法»(-B/T８０７４—２００８),规定了用勃氏透气仪来测定水泥细度的试验方法.２)细度测定.按照«水泥细度检验方法筛析法»(-B/T１３４５—２００５)的规定进行测定.３)水泥压蒸安定性测定.«水泥压蒸安定性试验方法»(-B/T７５０—１９９２)规定了水泥压蒸安定性试验方法的仪器、操作方法和结果评定等.其适用于测定硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等主要因方镁石水化可能造成的水泥体积不均匀变化,也适用于其他指定采用«水泥压蒸安定性试验方法»(-B/T７５０—１９９２)规定的水泥产品.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质４)氧化镁、烧失量和三氧化硫测定.«水泥化学分析方法»(-B/T１７６—２００８)规定了水泥化学分析方法及X射线荧光分析方法.水泥化学分析方法分为基准法和代用法.其适用于通用硅酸盐水泥和制备上述水泥的熟料、生料及指定采用«水泥化学分析方法»(-B/T１７６—２００８)规定的其他水泥和材料.５)水泥胶砂流动度测定.«水泥胶砂流动度测定方法»(-B/T２４１９—２００５)规定了水泥胶砂流动度测定方法的原理、仪器和设备、试验条件及材料、试验方法、结果与计算.其适用于水泥胶砂流动度的测定.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质６)水泥密度测定.«水泥密度测定方法»(-B/T２０８—２０１４)规定了水泥密度测定中的仪器、操作方法和结果计算等.其适用于测定水硬性水泥的密度,也适用于测定采用本方法的其他粉状物料的密度.７)水泥水化热测定.«水泥水化热测定方法»(-B/T１２９５９—２００８)规定了水泥水化热测定方法的原理、仪器设备、试验室条件、材料、试验操作、结果的计算及处理等.８)水泥组分的定量测定.按照«水泥组分的定量测定»(-B/T１２９６０—２００７)的规定进行测定.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质２.３.４通用硅酸盐水泥细度检测方案(８０μm筛筛析法)１.水泥细度测定的目的通过检测确定水泥的细度,用数值表示出水泥的粗细程度,因为水泥的粗细程度会影响水泥技术性质,进而影响水泥质量.２.水泥细度检测方法的选择和试验的准备细度按照«水泥细度检验方法筛析法»(-B/T１３４５—２００５)进行,规定了４０μm方孔标准筛和８０μm方孔标准筛水泥细度筛析试验方法.«水泥细度检验方法筛析法»(-B/T１３４５—２００５)适合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥,以及指定采用«水泥细度检验方法筛析法»(-B/T１３４５—２００５)中规定的其他品种水泥和粉状物料的细度检测.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质(１)仪器准备.１)负压筛析仪(图２-９):负压筛析仪由筛座、负压筛、负压源和收尘装置组成.其中,筛座由转速为(３０±２)r/min的喷气嘴、负压表、控制板、微电机及壳体构成.２)试验筛(图２-１０).３)天平:最大称量为１００-,分度值不大于０.０５-.(２)试样准备.水泥样品应充分拌匀,通过０.９mm方孔筛,记录筛余物情况,要防止过筛时混进其他水泥,保证样品的纯度.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质３.水泥细度试验步骤(１)筛析试验前应把负压筛放在筛座上,盖上筛盖,接通电源,检查控制系统,调节负压至４０００~６０００Pa.(２)称取试样２５-(m)精确至０.０１-,置于洁净的负压筛中,放在筛座上,盖上筛盖,接通电源,开动筛析仪连续筛析２min,在此期间如果有试样附着在筛盖上,可轻轻敲击筛盖使试样落下.筛毕,用天平称量筛余物质量(mr).(３)当工作负压小于４０００Pa时,应清理吸尘器内水泥,使负压筛恢复正常.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质４.水泥细度检测结果评定计算结果精确至０.１％,当水泥筛余百分数F≤１０％时,为细度合格.当结果评定时,每个样品应称取两个试样分别筛析,取筛余平均值为筛析结果.若两次筛余结果的绝对误差大于０.５％时,应再做一次试验,取两次相近结果的算术平均值为最终结果.５.水泥细度试验筛的标定方法(１)水泥细度标准样品.«水泥细度和比表面积标准样品»(-SB１４—１５１１—２０１４)的要求或相同等级的标准样品.有争议时,以-SB１４—１５１１—２０１４标准样品为准.(２)被标定试验筛.被标定试验筛应事先经过清洗、去污、干燥(水筛除外),并与标定试验室温度一致.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质(３)标定步骤.将标准样装入干燥洁净的密闭广口瓶中,盖上盖子摇动２min,消除结块.静置２min后,用一根干燥洁净的搅拌棒搅匀样品.称量样品.每个试验筛的标定应称取两个标准样品连续进行,中间不得插做其他样品试验.(４)标定结果.以两个样品结果的算术平均值为最终值.若两次筛余结果的绝对误差大于０.３％时,应再做一次试验,取两次相近结果的算术平均值为最终结果.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质２.３.５通用硅酸盐水泥标准稠度用水量检测方案１.检测试验前的知识准备(１)标准稠度用水量.标准稠度用水量是指水泥净浆以标准方法测试而达到统一规定的浆体可塑性所需要加的用水量,用拌合水质量和水泥质量之比的百分数表示,称为水泥标准稠度用水量.(２)影响水泥净浆用水量的主要因素———熟料成分、水泥细度、水泥中混合材料种类及其掺加量:１)C３A———需水性较大,C２S———需水性较小.２)f-CaO及碱含量高———需水性较大.３)水泥越细———需水性越大.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质２.试验目的、方法、仪器设备(１)试验目的.１)直接了解水泥需水性.２)水泥的凝结时间和安定性都和用水量有关,确定了标准稠度用水量可以消除试验条件的差异,保证凝结时间及安定性等其他性能测试准确可比,同时,为进行凝结时间和安定性试验做好准备.(２)试验方法.标准法和代用法.(３)试验仪器设备.水泥净浆搅拌机(图２-１１)、装净浆用锥模、标准稠度仪(图２-１２)、代用法维卡仪、量水器、天平.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质３.试验步骤试验条件的准备:试验前必须检查测定仪的金属棒能否自由滑动,试锥降至锥模顶面位置时,指针应对准标尺的零点,搅拌机运转正常;水泥净浆搅拌机的筒壁及叶片先用湿布擦抹.(１)标准法步骤.１)搅拌锅和搅拌叶片必须先用湿布擦过,将拌和水倒入搅拌锅内,然后在５~１０s内小心将称好的５００-水泥加入水中,防止水和水泥溅出;拌和时,先将锅放在搅拌机的锅座上,升至搅拌位置,启动搅拌机,低速搅拌１２０s,停１５s,同时,将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间,接着高速搅拌１２０s后停机.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质２)拌和结束后,立即将拌制好的水泥净浆装入已置于玻璃板上的试模中,用小刀插捣,轻轻振动数次,刮去多余的净浆;抹平后迅速将试模和底板移到维卡仪上,并将其中心定在试杆下,降低试杆直至与水泥净浆表面接触,拧紧螺丝１~２s后,突然放松,使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中.在试杆停止沉入或释放试杆３０s时记录试杆底板之间的距离,升起试杆后,立即擦净;整个操作应在搅拌后１.５min内完成.以试杆沉入净浆并距底板(６±１)mm的水泥净浆为标准稠度净浆.其拌合用水量为该水泥的标准稠度用水量(P),按水泥质量的百分比计.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质(２)代用法(试锥法)步骤.代用法包括两种方法,即调整水量法和不变水量法.根据以下原则进行检测方法的选择:１)在条件具备的情况下,应首先采用标准法测定水泥净浆的标准稠度.２)在采用代用法时,如果不变水量法的结果和调整用水量法的结果有冲突时,以调整水量法的结果为准.３)当采用不变水量法测得的试锥下沉深度小于１３mm时,此时应改用调整水量法测定.４)试模放置在玻璃板上时,事先在玻璃板上抹一层黄油或类似材料,防止水泥粘在玻璃上不好清除.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质４.试验结果的计算与评定(１)标准法结果的确定.标准稠度用水量P按下式计算:(２)代用法结果的评定.１)用调整水量法结果的确定.以试锥下沉深度(３０±１)mm时的净浆为标准稠度净浆,此拌合用水量即为水泥的标准稠度用水量(按水泥质量的百分比计).如超出此范围,需另称试样,调整水量,重做试验,直至达到(３０±１)mm时为止.上一页下一页返回任务２.３通用硅酸盐水泥的主要技术性质２)用不变水量法时结果的确定.根据测得的试锥下沉深度S(mm),按经验公式计算标准稠度用水量P(％).P＝３３.４－０.１８５S２.３.６硅酸盐水泥凝结时间和安定性检测方案１.凝结时间和安定性试验的目的、仪器设备试验目的:(１)学会使用凝结测定仪的步骤,明确应用时应该注意的事项,能用凝结测定仪测出水泥初凝时间和终凝时间.学会水泥净浆安定性检验的方法和步骤以及会判定试件的安定性是否合格.上一页