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1、2.2 常用水泥,第二章 无机胶凝材料,重点：掌握硅酸盐水泥及常用六种 水泥的特性、技术要求及选用； 了解：其它品种水泥,水泥应用优点,水硬性（不怕水）； 可塑性； 原料来源广、便宜； 生产工艺较简单； 调整组成可配制不同品种水泥， 满足不同需要； 耐久性较好； 与钢筋良好粘结，制作钢筋混凝土,水泥品种,常用水泥（六种） 专用水泥（道路水泥、 （第系列）硅酸盐系列 砌筑水泥） 特种水泥（快硬硅酸盐水泥、 低热水泥、膨胀水泥、白、彩水泥等） 高铝水泥 （第系列）铝酸盐系列 铝酸盐膨胀水泥 自应力水泥 硫铝酸盐水泥 （第系列）硫（铁）铝酸盐系列 铁铝酸盐水泥,常用水泥品种（六种） 硅酸盐水泥（P
2、型； P 型) 普通水泥 （PO) 粉煤灰水泥 (PF) 矿渣水泥 (PS) 火山灰水泥 (PP) 复合水泥 (PC),掺混合材料的 硅酸盐水泥,2.2 常用水泥,常用水泥的生产 水泥熟料的矿物组成 水泥的水化 水泥的凝结硬化 常用水泥的主要技术性质 水泥石的腐蚀与防止 常用水泥的特性与选用,一、 水泥(硅酸盐水泥）的生产,硅质 （黏土）,钙质 （石灰石）,+,+,煅烧,1450,粉磨,铁质,石膏,熟料,水泥,生料,混合材料,粉磨,?,?,两磨一烧,思考题,1.生产过程中加入石膏的目的？为何严格控制掺量？（水泥质量的3%5%，具体掺量通过试验确定） 2.生产过程中根据需要加入适量混合材料，其目
3、的？ 3.六种常用水泥的组成由何异同？,2.生产过程中根据需要加入适量混合材料，其目的？ 答：混合材料为天然的和人工的矿物材料，又分为活性混合材料和非活性混合材料，主要是为了调节水泥强度等级，提高水泥产量，降低成本，同时也可改善水泥性能（如：提高抗腐蚀性能，降低水化热等）等作用。,粉煤灰 Fly Ash,煤粉,+,-,电收尘器,锅炉,炉底灰,粉煤灰,烟囱,应用,磨细高炉矿渣,铁水,熔融矿渣,高炉,水池,水淬,烘干、粉磨,球磨机,二. 硅酸盐水泥熟料 矿物组成,硅酸三钙 C3S （4560%） 硅酸二钙 C2S （1530%） 铝酸三钙 C3A （213%） 铁铝酸四钙C4AF（915%）,C
4、= CaO S = SiO2 A = Al2 O3 F = Fe2O3 H =H2O = SO3,三、 水泥的水化 Hydration of cement,水化1 水化2,（一）各熟料矿物水化反应及其水化硬化特性,（1）2C3S + 6H C3S2H3 + 3CH （2）2C2S + 4H C3S2H3 + CH,两种矿物均水化生成C-S-H凝胶，但反应速率相差悬殊，C3S水化很快，水化放热量大，对水泥硬化后强度贡献最大。C2S水化慢，放热量小，早强低，后期高。,水泥生产加入石膏的作用，生成钙矾石延缓水泥凝结时间,同时有利于水泥早期强度的发展，同时注意石膏掺多时有危害：水泥石膨胀开裂。,（3）
5、C3A + 6H C3AH6 （水化铝酸钙晶体）,水化反应速度最快，水化放热最大，强度贡献低。,（4）C4AF + 7H C3AH6 +CFH （水化铁酸钙凝胶）,水化与C3A相似，但水化热较低，强度贡献低。,（5）C 0.5H1.5H CH2 （二水石膏） C3A+ 3CH2+26H C3A3C H32 （钙矾石） （AFt ）(针状晶体） （体积增大1.5倍）,【水化产物种类及含量】,种类： 凝胶体（两种）：C-S-H和CFH 晶体 （三种）：CH、C3AH6 和AFt,含量： 主要C-S-H占70%， 其次CH占20%， 再次AF t 占7%。,【水化产物特性】：,C-S-H：凝胶体，胶
6、凝性强，强度高，不溶于水； CFH： 凝胶体，胶凝性差，呈棉絮状，强度低， 难溶于水； CH： 板状晶体，强度较高，易溶于水； C3AH6：立方晶体，强度低，溶于水。 AF t ：针状晶体，强度高，不溶于水，有利于 提高水泥石早期强度。 （何时产生有危害性？）,熟料矿物的水化速度,熟料矿物的强度增长,【矿物组成对水泥性能的影响】：,（改变各矿物成分含量比例及匹配，可生产各种工程所需性能特异的水泥）,如：生产高强水泥增加C3S： 生产低热大坝水泥减少C3S和C3A,增加C2S 生产快硬水泥增加 C3S和C3A 生产抗硫酸盐水泥限制C3A5% 生产高抗折强度的道路水泥增加 C4AF和C3S,硅酸盐
7、水泥的品种及矿物含量,C3S 48 65 31 42 C2S 24 11 40 34 C3A 13 8 12 2 C4AF 9 9 12 15,水泥A 水泥B 水泥C 水泥D,普通 早强 低热 抗硫酸盐,（二）活性混合材料的二次水化 （四种水泥中： PF、 PS、 PP 、PC）,Ca(OH)2 + SiO2 + m H2O CaO SiO2 (m+ )H2O y Ca(OH)2 + Al 2O3 +n H2O yCaO Al 2O3 (n+ y )H2O （有石膏时再水化成AFt ）,【二次水化反应概念】 【二次水化反应特性】（用于分析四种水泥特性机理） 水化速度慢 对温度敏感，适于高温养护
8、（蒸养） 水化放热慢，放热低,四、 水泥的凝结硬化 Setting and hardening of cement,【宏观分析】,水泥加水拌合成为塑性水泥浆 开始失去塑性 塑性消失开始产生强度 强度增长,早期 (潜伏期）图(b)、中期（凝结期）图(c)、后期（硬化期）图(d ),【微观分析】,( 初凝、终凝的划分？),骨料,过渡区,水泥石本体,C-S-H,CH,钙矾石,【水泥硬化后水泥石的结构】,固相 水泥石结构组成 气相 液相 （各组成含量相对变化随水化不断进行）,【影响水泥水化凝结硬化的因素】,1）矿物组成及其含量； 2）水泥细度(影响水化、凝硬速度、干缩、水化热等，7 200m ）； 3
9、）养护温度湿度； 4）养护龄期； 5)调凝外加剂； 6）水灰比(拌合加水量） (主要影响硬化后强度）； 7）受潮及久存。,五、常用水泥的技术性质,1）细度 2）凝结时间 3）体积安定性 4）强度及强度等级 5）水化热 6）碱含量,（GB175-1999, GB1344-1999, GB/T17671-1999),测定方法 比表面积法：硅酸盐水泥用透气式比表面积仪测定，要求比表面积大于300m2/kg; 筛析法：其它五种水泥，要求0.080mm方孔筛筛余10%。,1）细度,(影响水泥的凝结硬化速度、强度、需水量、早期水化热、硬化收缩等）,测定方法： 用标准稠度水泥净浆在规定温度湿度环境下，用凝结
10、时间测定仪来测。 注：需先测标准稠度用水量（水泥净浆达到规定稠度所需的拌合水量，与水泥品种、熟料矿物成分、细度等因素有关),2）凝结时间,要求：初凝时间 ：45min, 国产水泥一般13h 终凝时间：硅酸盐水泥6. 5h（一般34h） 其它五种水泥10h（一般46h）,检测方法： 沸煮法（检测f- CaO,有试饼法和雷氏法， 结果有争议时以雷氏法为准） 压蒸法（检测f- MgO含量，要求5 ） 长时间温水泡（检测石膏或SO3含量,要求3.5%）,3）体积安定性（概念）,体积安定性不良原因： 游离CaO过多 游离MgO过多 石膏掺量过多,要求体积安定性必须合格，否则严禁用于工程。,将水泥和标准砂
11、按1：3混合，水灰比为0.5，按规定方法制成 4040160mm的试件，带模在湿气中养护24h后，再脱模放在标准温度（201 ）的水中养护，分别测定3d和28d抗压强度和抗折强度。 强度等级评定依据3d和28d抗压强度和抗折强度 （又分早强型和普通型）,4）强度和强度等级 GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法 （ISO法）, 影响水泥强度的因素：组成成分、细度、石膏掺量、龄期、养护条件及试验条件等。,评定水泥强度等级的试验方法 （软练胶砂法或称ISO法）,水泥中碱含量过高，配制混凝土时遇到活性骨料，易产生碱骨料反应，造成工程膨胀开裂破坏。 用户要求低碱水泥时，水泥中碱含量 （按Na2O+0.685 K2O计算值）不得大于0.60%或由供需双方商定。,5）水化热,与水泥种类、矿物组成、水灰比、细度、外加剂等因素有关。大体积混凝土工程应选用低热水泥。,6）碱含量（指水泥中Na2O和K2O含量),问题：以上水泥的技术要求中哪些指标不合格评定为废品？哪些指标不合格评定为次品？,废品体积安定性（沸煮安定性、MgO、SO3含量） 和初凝时间任一项不符合规定，即评定为 废品。,次品凡细度、终凝时间中任一项不符合规定或 混合材料掺量超过最大限量和强度低于商品 强度等级的指标，以及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都 属于次品（不合格品）。,