【土木建筑】04土木工程材料.ppt

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1、第4章水泥 1.1 第4章水泥返回总目录返回总目录啄仅涪昧绢迁夹逊躬芹耗妮荐寡碍和芽痈溃怔槐志铂糠菜渐日慧俞染宵椒【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.2 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐系水泥硅酸盐系特种水泥铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥思考题本章内容奴哈蓉汛盾建莱潜宁抡卸一被句儡犊唁矽悠赏拳育钩封瓷须拈辆胡湛躬涎【土木建筑】 0 4

2、土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.3 水泥是一种粉状矿物胶凝材料，它与水混合后形成浆体，经过一系列物理化学变化，由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒材料胶结成为整体。水泥浆体不仅能在空气中凝结硬化，更能在水中凝结硬化，是一种水硬性胶凝材料。水泥是土木工程最重要的材料，也是用量最大的材料，水泥混凝土已经成为了现代社会的基石，在经济社会发展中发挥着重要作用。土木工程中应用的水泥品种众多，按其化学组成可分为硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥、铁铝酸盐系水泥、磷酸盐系水泥、氟铝酸盐系水泥等系列。按照国家标准

3、GB/T 41311997水泥的命名、定义和术语规定，按水泥的性能及用途可分为三大类，即用于一般土木建筑工程的通用水泥，主要包括硅酸盐水泥、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等六大硅酸盐系水泥；具有专门用途的专用水泥，如道路水泥、砌筑水泥和油井水泥等；具有某种比较突出性能的特性水泥，如快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥和膨胀水泥等。隆广擂猾君锗津瘪尺叁衙楔凰所陆寡矫亩窒核滇烈谚酌冤拐藐拴矾咙致失【土木建筑】 0 4 土木工

4、程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.4 按国家标准GB 1751999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥规定，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(国外通称波特兰水泥)。硅酸盐水泥分两类：不掺加混合材料的称型硅酸盐水泥，代号P；在水泥粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣的称型硅酸盐水泥，代号P。凡由硅酸盐水泥熟料、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PO。掺加活性混合材料时，最大掺量不得超过15%，其中

5、允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10% 的非活性混合材料来代替。掺非活性混合材料时最大掺量不得超过水泥质量的10% 。一、硅酸盐水泥的生产 1. 硅酸盐水泥熟料的组成由水泥原料经配比后煅烧得到的块状料即为水泥熟料，是水泥的主要组成部分。水泥熟料的组成成分可分为化学成分和矿物成分两类。硅酸盐水泥熟料的化学成分主要是氧化钙(CaO)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3) 、氧化铁(Fe2O3)四种氧化物，占熟料质量的94%左右。其中，CaO约占60% 67%，SiO2约占20%24%，Al2O3约占4%9%，Fe2O3约占2.5%6%。这几种氧化物经过高温煅烧后，反应生

6、成多种具有水硬性的矿物，成为水泥熟料。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥腿见卷迂堪耶栈貉禄甭册敝巳膘步藐泵掀立暴忿毒杂饿增冕冀唉胯圾为末【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.5 硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分是硅酸三钙(3CaOSiO2)，简称为C3S，约占 50%60%；硅酸二钙(2CaOSiO2)，简称为C2S，约占15%37%；铝酸三钙 (3CaOAl2O3)，简称为C3A，约占7%15%；铁铝酸四钙 (4CaOAl2O3Fe2O3)，简

7、称为C4AF，约占10%18%。 2. 硅酸盐水泥的原料及生产工艺生产硅酸盐水泥的原料主要是石灰石、粘土和铁矿石粉，煅烧一般用煤作燃料。石灰石主要提供CaO，粘土主要提供SiO2、Al2O3和Fe2O3，铁矿石粉主要是补充Fe2O3的不足。硅酸盐水泥的生产工艺流程可用图4.1表示。图4.1 硅酸盐水泥的生产工艺流程硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 1 450 石灰石粘土铁矿石粉按比例配料粉磨机，磨细生料水泥窑，煅烧熟料加适量石膏和和混合材料粉磨机，磨细袋装水泥泥散装水泥栓醋灭菜郭镀匿莎涵盈须洛惧班瞳吉掸瑞乐捆绚聊第培

8、船受该祸扰归哑汰【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.6 硅酸盐水泥的生产有三大主要环节，即生料制备、熟料烧成和水泥制成，这三大环节的主要设备是生料粉磨机、水泥熟料煅烧窑和水泥粉磨机，其生产过程常形象地概括为“两磨一烧”。水泥生产工艺按生料制备时加水制成料浆的称为湿法生产，干磨成粉料的称为干法生产；由于生料煅烧成熟料是水泥生产的关键环节，因此，水泥的生产工艺也常以煅烧窑的类型来划分。生料在煅烧过程中要经过干燥、预热、分解、烧成和冷却五个环节，通过一系列物理、化学变化，生成水

9、泥矿物，形成水泥熟料，为使生料能充分反应，窑内烧成温度要达到1 450。目前，我国水泥熟料的煅烧主要有以悬浮预热和窑外分解技术为核心的新型干法生产工艺、回转窑生产工艺和立窑生产工艺等几种。由于新型干法生产工艺具有规模大、质量好、消耗低、效率高的特点，已经成为发展方向和主流，而传统的回转窑和立窑生产工艺由于技术落后、消耗高、效率低正逐渐被淘汰。硅酸盐水泥生产中，须加入适量石膏和混合材料，加入石膏的作用是延缓水泥的凝结时间，以满足使用的要求；加入混合材料则是为了改善其品种和性能，扩大其使用范围。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥搔禾畴豌惋艰僵擎防期锣娱箱工杰

10、甘季通建强窥悦币埔衔切血塌断四柒京【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.7 二、硅酸盐水泥的水化与硬化 1. 硅酸盐水泥熟料矿物的水化硅酸盐水泥熟料由四种主要矿物组成，这些矿物的水化硬化性质决定了水泥的性质。因此，研究水泥的水化硬化，必须首先研究各种矿物的水化硬化。对水泥水化硬化的研究主要关注四个方面的性质，即水化产物、水化速率、凝结硬化速率和硬化后强度。因水泥强度随时间不断发展，研究其强度时，一般划分为早期强度和后期强度。 1) 硅酸三钙的水化硅酸三钙是

11、水泥熟料的主要矿物，其水化作用、产物和凝结硬化对水泥的性能有重要影响。在常温下硅酸三钙的水化反应如下： 3CaOSiO2+nH2O=xCaOSiO2yH2O+(3-x)Ca(OH)2 简写为C3SnH=C-S-H(3-x)CH 其水化产物为水化硅酸钙和氢氧化钙。水化硅酸钙为凝胶体，显微结构是纤维状，称为C- S-H凝胶，其组成的CaO/SiO2分子比(简写为C/S)和H2O/SiO2分子比(简写为H/S)都在较大范围内波动。氢氧化钙为组成固定的晶体，易溶于水。硅酸三钙水化速率很快，水化放热量大。生成的C-S-H凝胶构成具有很高强度的空间网络结构，是水泥强度的主要来源，其凝结时间正常，早

12、期和后期强度都较高。 2) 硅酸二钙的水化硅酸二钙的水化与硅酸三钙相似，但水化速率慢很多，其水化反应如下： 2CaOSiO2+nH2O=xCaOSiO2yH2O+(2-x)Ca(OH)2 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥润粒窖揩畏赶我谈垛桂层鹊呻责看吴琼捅秤坊惩唾硬份紊蛤卵宾旱吭仍淘【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.8 简写为C2SnH=C-S-H(2-x)CH 其水化产物中水化硅酸钙在C/S和形貌方面都与C3S的水化产物无大的区别，也

13、称为C-S-H 凝胶。而氢氧化钙的生成量较C3S的少，且结晶比较粗大。在硅酸盐水泥熟料矿物质中，硅酸二钙水化速率最慢，但后期增长大，水化放热量小；其早期强度低，后期强度增长，可接近甚至超过硅酸三钙的强度，是保证水泥后期强度增长的主要因素。 3) 铝酸三钙的水化铝酸三钙水化产物通称为水化铝酸钙，其组成和结构受液相中CaO浓度和温度的影响较大，在常温下生成介稳状态的水化铝酸钙，常温下典型的水化反应为： 2(3CaOAl2O3)+27H2O=4CaOAl2O319H2O+ 2CaOAl2O38H2O 简写为 2C3A27H=C4AH19C2AH8 这些水化铝酸钙为片状晶体，最终会转化为等轴

14、晶的水化铝酸三钙3CaOAl2O36H2O (简写为C3AH6)。当温度高于35时，C3A则会直接水化成C3AH6，因此，C3A的最终水化反应可表示为： 3CaOAl2O3+6H2O=3CaOAl2O36H2O 简写为 C3A6H=C3AH6 在硅酸盐水泥熟料矿物质中，铝酸三钙水化速率最快，水化放热量大且放热速率快。其早期强度增长快，但强度值并不高，后期几乎不再增长，对水泥的早期(3d以内)强度有一定的影响。由于C3AH6为立方体晶体，是水化铝酸钙中结合强度最低的产物，它甚至会使水泥后期强度下降。水化铝酸钙凝结速率快，会使水泥产生快凝现象。因此，在水泥生产时要加入缓凝剂石膏，以使水

15、泥凝结时间正常。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥醚扎显钝您巫帧剿裙雏罪恭巷择弟嗽纬疵憾业嘿拘翁展御樟络曝伙儿删皿【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.9 4) 铁铝酸四钙的水化铁铝酸四钙是熟料中铁相固溶体的代表，氧化铁的作用与氧化铝的作用相似，可看作C3A中一部分氧化铝被氧化铁所取代。其水化反应及产物与C3A相似，生成水化铝酸钙与水化铁酸钙的固溶体，其反应可表示为： 4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O=3CaOAl2O36H2O+

16、 CaOFe2O3H2O 简写为 C4AF7H=C3AH6CFH 铁铝酸四钙水化速率较快，仅次于C3A，水化热不高，凝结正常，其强度值较低，但抗折强度相对较高。提高C4AF的含量，可降低水泥的脆性，有利于道路等有振动交变荷载作用的应用场合。硅酸盐水泥熟料矿物的水化硬化特性见表4-1，熟料矿物的强度增长情况比较如图4.2所示。表4-1 熟料矿物的水化硬化特性硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥矿物名称水化速率28d水化热凝结硬化速率强度耐化学侵蚀性早期后期 C3S快多快高高中 C2S慢少慢低高良 C3A最快最多最快低低差 C4AF快中快低低优淮谚狱纺礼棠逆季榆撞死场

17、梢呈谗弃次冈刹况握遮辈苍鸟病交幅殿德渔轿【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.10 2. 硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥由熟料矿物和石膏组成，是一个多矿物的集合体，其水化硬化受到各组分的共同影响。水泥加水拌合后，C3A、C4AF、C3S与水快速反应，石膏也迅速溶解于水；在石膏存在的条件下，C3A不再生成水化铝酸钙，而是与石膏反应生成为针状晶体的三硫型水化硫铝酸钙(又称钙矾石)，其反应式为： 3CaOAl2O33(CaSO42H2O)24H2O 26H2O

18、=3CaOAl2O33CaSO430H2O32H2O 简写为图4.2 各矿物强度增长曲线硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥昏氦蔫算害镰刻质掠猿抑蕊蓟漓雹阿顾郊预辫堵魏绚培意月循射瞪头襟史【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.11 若石膏消耗完毕而还有C3A时，则钙矾石会与C3A继续作用转化为单硫型水化硫铝酸钙，其反应式为： 3CaOAl2O33CaSO432H2O2(3CaOAl2O3) 4H2O=3(3CaOAl2O3)CaSO412H

19、2O 简写为水化硫铝酸钙具有正常的凝结时间，而且其强度高于水化铝酸钙。石膏也会与C4AF反应生成水化硫铝(铁)酸钙，石膏的存在还可以加速C3S和C2S水化。硅酸盐水泥水化的主要产物是C-S-H凝胶和水化铁酸钙凝胶，氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙等晶体。在完全水化的水泥石中，C-S-H凝胶约占70% 、氢氧化钙约占20%、水化硫铝酸钙(包括钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙)约占 7%。 3. 硅酸盐水泥的凝结与硬化水泥的凝结指水泥加水后从流动状态到固体状态的变化，即水泥浆失去流动性而具有一定的强度。凝结时间分为“初凝”和“终凝”，它直接影响工程的施工。硬化则是指水泥浆体固化后所建立的

20、网状结构具有一定的机械强度，并不断发展的过程。水泥的水化与凝结硬化是一个连续的过程。水化是凝结硬化的前提，凝结硬化是水化的结果。凝结与硬化是同一过程的不同阶段，但凝结硬化的各阶段是交错进行的，不能截然分开。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥鼻赠催娜寞毕辛赘玩樟催藩雄迪检兰萄股蒂拼段亦喘造撂内纸茨疙聪模淬【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.12 关于水泥凝结硬化机理的研究，已经有100多年的历史，并有多种理论进行解释，随着现代测试技术

21、的发展应用，其研究还在不断深入。一般认为水泥浆体凝结硬化过程可分为早、中、后三个时期，分别相当于一般水泥在20温度环境中水化 3h、20h30h以及更长时间。水泥凝结硬化过程如图4.3所示。水泥加水后，水泥颗粒迅速分散于水中(如图4.3(a)。在水化早期，大约是加水拌和到初凝时止，水泥颗粒表面迅速发生水化反应，几分钟内即在表面形成凝胶状膜层，并从中析出六方片状的氢氧化钙晶体，大约h左右即在凝胶膜外及液相中形成粗短的棒状钙矾石晶体，如图4.3(b)所示。这一阶段，由于晶体太小不足以在颗粒间搭接，使之连结成网状结构，水泥浆既有可塑性又有流动性。 (a) 分散在水中的水泥颗粒 (b) 在

22、水泥颗粒表面 (c) 膜层长大并互相 (d) 水泥产物进一步发展，形成水化物膜层连接(凝结) 填充毛细孔(硬化) 图4.3 水泥凝结硬化过程示意图 1. 水泥颗粒；2. 水；3. 凝胶；4. 晶体；5. 未水化水泥内核；6. 毛细孔硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥玩辖凑惮蜂奋醒邹塘憋混狡狂缚忙水警彰劫唆侥炼滴沏猩习缀励榔怨巾涩【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.13 在水化中期，约有30%的水泥已经水化，以C-S-H、CH和钙矾石的快

23、速形成为特征，由于颗粒间间隙较大，C-S-H呈长纤维状。此时水泥颗粒被C-S-H形成的一层包裹膜完全包住，并不断向外增厚，逐渐在膜内沉积。同时，膜的外侧生长出长针状钙矾石晶体，膜内侧则生成低硫型水化硫铝酸钙，CH晶体在原先充水的空间形成。这期间膜层和长针状钙矾石晶体长大，将各颗粒连接起来，使水泥凝结。同时，大量形成的C-S-H长纤维状晶体和钙矾石晶体一起，使水泥石网状结构不断致密，逐步发挥出强度。水化后期大约是1d以后直到水化结束，水泥水化反应渐趋减缓，各种水化产物逐渐填满原来由水占据的空间，由于颗粒间间隙较小，C-S-H呈短纤维状。水化产物不断填充水泥石网状结构，使之不断致密

24、，渗透率降低，强度增加。随着水化的进行，凝胶体膜层越来越厚，水泥颗粒内部的水化越来越困难，经过几个月甚至若干年的长时间水化后，多数颗粒仍剩余未水化的内核。所以，硬化后的水泥浆体是由凝胶体、晶体、未水化的水泥颗粒内核、毛细孔及孔隙中的水与空气组成，是固液气三相多孔体系，具有一定的机械强度和孔隙率，外观和性能与天然石材相似，因而称之为水泥石。其在不同时期的相对数量变化，影响着水泥石性质的变化。水泥石中水化产物、强度、孔隙的发展情况如图4.4所示。在水泥石中，水化硅酸钙凝胶是组成的主体，对水泥石的强度、凝结速率、水化热及其他主要性质起支配作用。水泥石中凝胶之间、晶体与凝胶、未水化颗粒与

25、凝胶之间产生粘结力是凝胶体具有强度的实质，至今尚无明确的结论。一般认为范德华力、氢键、离子引力和表面能是产生粘结力的主要原因，也有认为存在化学键力的作用。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥保贿擒粳石啮惊乎恍摩灰锭汀著巳叛徒釜个挡侈念舷平怠纂甲研掖灾嗜练【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.14 水泥熟料矿物的水化是放热反应。水化放热量和放热速率不仅影响水泥的凝结硬化速率，还会由于热量的积蓄产生较大的内外温差，影响结构的稳定性。大体

26、积混凝土工程如大型基础、水库大坝和桥墩等，结构中的水泥水化热不易散发，积蓄在内部，可使内外温差达到 60以上，引起较大的温度应力，产生温度裂缝，导致结构开裂，甚至引起严重的破坏。所以，大体积混凝土宜采用低热水泥，并采取措施进行降温，以保证结构的稳定和安全。在低温条件和冬季施工中，采用水化热高的水泥，则可促进水泥的水化和凝结硬化，提高早期强度。图4.4 水化产物、强度、孔隙发展示意图硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥三锭园四烤棕袄桓吝相零腐骡埂滓霓腹胳枷奎假隆鹊靡脏怠如絮息却蔗款【土木建筑】 0 4 土木

27、工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.15 4. 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 1) 熟料矿物组成的影响由于各矿物的组成比例不同、性质不同(见表4-1，如图4.2所示)，对水泥性质的影响也不同。如硅酸钙占熟料的比例最大，它是水泥的主导矿物，其比例决定了水泥的基本性质；C3A的水化和凝结硬化速率最快，是影响水泥凝结时间的主要因素，加入石膏可延缓水泥凝结，但石膏掺量不能过多，否则会引起安定性不良；当 C3S和C3A含量较高时，水泥凝结硬化快、早期强度高，水化放热量大。熟料矿物对水泥性质的影响是各矿物的综合作用，不是简单叠加，其组

28、成比例是影响水泥性质的根本因素，调整比例结构可以改善水泥性质和产品结构。 2) 水泥细度的影响水泥的细度并不改变其根本性质，但却直接影响水泥的水化速率、凝结硬化、强度、干缩和水化放热等性质。因为，水泥的水化是从颗粒表面逐步向内部发展的，颗粒越细小，其表面积越大，与水的接触面积就越大，水化作用就越迅速越充分，使凝结硬化速率加快，早期强度越高。但水泥颗粒过细时，在磨细时消耗的能量和成本会显著提高且水泥易与空气中的水分和二氧化碳反应，使之不易久存；另外，过细的水泥，达到相同稠度时的用水量增加，硬化时会产生较大的体积收缩，同时水分蒸发产生较多的孔隙，会使水泥石强度下降。因此，水泥的细度

29、要控制在一个合理的范围。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥峡胯滴争侯攫捍品搞尘裂蓖戮敖映避杠负绣郎筒碗葵芍旅状迁亢击豁论抱【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.16 3) 拌合用水量的影响通常水泥水化时的理论需水量大约是水泥质量的23%左右，但为了使水泥浆体具有一定的流动性和可塑性，实际的加水量远高于理论需水量，如配制混凝土时的水灰比(水与水泥重量之比) 一般在0.40.7之间。不参加水化的“多余”水分，使水泥颗粒间距增大，会延缓水泥浆

30、的凝结时间，并在硬化的水泥石中蒸发形成毛细孔，拌合用水量越多，水泥石中的毛细孔越多，孔隙率就越高，水泥的强度越低，硬化收缩越大，抗渗性、抗侵蚀性能就越差。 4) 养护湿度、温度的影响硅酸盐水泥是水硬性胶凝材料，水化反应是水泥凝结硬化的前提。因此，水泥加水拌合后，必须保持湿润状态，以保证水化进行和获得强度增长。若水分不足，会使水化停止，同时导致较大的早期收缩，甚至使水泥石开裂。提高养护温度，可加速水化反应，提高水泥的早期强度，但后期强度可能会有所下降。原因是在较低温度(20以下)下虽水化硬化较慢，但生成的水化产物更加致密，可获得更高的后期强度。当温度低于0时，由于水结冰而使水泥水化

31、硬化停止，将影响其结构强度。一般水泥石结构的硬化温度不得低于-5。硅酸盐水泥的水化硬化较快，早期强度高，若采用较高温度养护，反而还会因水化产物生长过快，损坏其早期结构网络，造成强度下降。因此，硅酸盐水泥不宜采用蒸汽养护等湿热方法养护。 5) 养护龄期的影响水泥的水化硬化是一个长期不断进行的过程。随着养护龄期的延长，水化产物不断积累，水泥石结构趋于致密，强度不断增长。由于熟料矿物中对强度起主导作用的C3S早期强度发展快，使硅酸盐水泥强度在3d14d内增长较快，28d后增长变慢，长期强度还有增长。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥箱邵缀牢嫁聘畏诚仕延割杯锅遵霖

32、脂颠班舰潜障赠寞磨央耽涎饮讼喀谎层【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.17 6) 储存条件的影响水泥应该储存在干燥的环境里。如果水泥受潮，其部分颗粒会因水化而结块，从而失去胶结能力，强度严重降低。即使是在良好的干燥条件下，也不宜储存过久。因为水泥会吸收空气中的水分和二氧化碳，发生缓慢水化和碳化现象，使强度下降。通常，储存三个月的水泥，强度约下降10%20%；储存六个月的水泥，强度下降约15%30%；储存一年后，强度下降约25%40%。所以，水泥的储存期一般

33、规定不超过三个月。三、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的技术性质根据国家标准GB 1751999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的规定，硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的主要技术性质如下所述。 1. 不溶物型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%；型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。不溶物是指经盐酸处理后的不溶残渣，再以氢氧化钠溶液处理，经盐酸中和、过滤后所得的残渣，再经高温灼烧所剩的物质。不溶物含量高对水泥质量有不良影响。 2. 氧化镁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%。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥怂椽骨哆亦

34、倾萤嫂六曹满桔啸钻纫由链害逼惺韧丢寨藏医嚷氯哄聪槐懒绷【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.18 氧化镁结晶粗大，水化缓慢，且水化生成的Mg(OH)2体积膨胀达1.5倍，过量会引起水泥安定性不良。需以压蒸的方法加快其水化，方可判断其安定性。 3. 三氧化硫水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。三氧化硫过量会与铝酸钙矿物生成较多的钙矾石，产生较大的体积膨胀，引起水泥安定性不良。 4. 烧失量型硅酸盐水泥中烧失量不得超过3.0%，型硅酸盐水泥中

35、烧失量不得超过3.5%。用烧失量来限制石膏和混合材料中杂质含量，以保证水泥质量。 5. 细度细度是指水泥颗粒的粗细程度。硅酸盐水泥的细度用比表面积来衡量，要求比表面积大于 300m2/kg；普通水泥的细度可用筛余量来衡量，要求80m方孔筛筛余不得超过10.0%。 6. 凝结时间硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6h30min。普通水泥初凝不得早于 45min，终凝时间不得迟于10h。初凝为水泥加水拌合时起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝为水泥加水拌和时起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。水泥的标准稠度用水量和凝结时间的测定按国家标

36、准GB 13462001水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法进行(详见实验部分)。为使水泥混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑，水泥初凝时间不能过短。当施工完成，则要求尽快硬化，具有强度，故终凝时间不能太长。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥席横炎堡蹿包蟹宿啄志友症沼赵齿盎领缄幽渭贺桂阑择休发夸粱犯图上瘴【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.19 7. 安定性用沸煮法检验必须合格。测试方法按国家标准GB 1346

37、2001水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法进行。可以用试饼法也可用雷氏法，有争议时以雷氏法为准 (详见实验部分)。安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生不均匀的体积变化，就会导致水泥石膨胀开裂、翘曲，甚至失去强度，这即是安定性不良。安定性不良的水泥会降低建筑物质量，甚至引起严重事故。引起水泥安定性不良主要是由于水泥熟料中游离氧化钙、游离氧化镁过多或是石膏掺量过多等因素造成的三氧化硫过多造成的，其原因如下：水泥熟料中的氧化钙是在约900时石灰石分解产生，大部分结合成熟料矿物，未形成熟料矿物的游离部分成为过烧的CaO，在水泥凝结硬化后，会缓

38、慢与水生成Ca(OH)2。该反应体积膨胀可达1.5倍2倍左右，使水泥石发生不均匀体积变化。游离氧化钙对安定性的影响不仅与其含量有关，还与水泥的煅烧温度有关，故难以定量。沸煮可加速氧化钙的水化，故需用沸煮法检验水泥的体积安定性。水泥中的氧化镁(MgO)呈过烧状态，结晶粗大，在水泥凝结硬化后，会与水生成Mg(OH)2 。该反应比过烧的氧化钙与水的反应更加缓慢，且体积膨胀，会在水泥硬化几个月后导致水泥石开裂。当石膏掺量过多或水泥中SO3过多时，水泥硬化后，在有水存在的情况下，它还会继续与固态的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙(钙矾石)，体积约增大1.5倍，引起水泥石开裂。氧化镁和三

39、氧化硫已在国家标准中作了定量限制，以保证水泥安定性良好。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥清毗睁乌蛇簿滑冗醛退隆鱼荆容赏疏疏亨网怎又垮虱爪骚擞挝弊扬肾棘庄【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.20 8. 强度水泥强度是水泥的主要技术性质，是评定其质量的主要指标。水泥强度测定按国家标准GB/T 176711999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)进行(详见实验部分)。强度等级按3d和28d的抗压强度和抗折强度来划分，分为42.5、42.5R

40、、52.5、52.5R、62.5和62.5R 六个等级，有代号R的为早强型水泥。各等级的强度值不得低于国家标准GB 175的规定( 如表4-2所示)。表4-2 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥各龄期的强度值硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa) 3d28d3d28d 硅酸盐水泥 42.517.042.53.56.5 42.5R22.042.54.06.5 52.523.052.54.07.0 52.5R27.052.55.07.0 62.528.062.55.08.0 62.5R32.062.55.58.0 普通水泥 32.511.032.52.

41、55.5 32.5R16.032.53.55.5 42.516.042.53.56.5 42.5R21.042.54.06.5 52.522.052.54.07.0 52.5R26.052.55.07.0 谆室银蔗娥企劝倍痹罢檄鞍袜仰虎氰堑兔锰枫叠决援诌锨予慈掘幌喜常刊【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.21 9. 碱水泥中碱含量按Na2O0.658K2O计算值来表示。若使用活性骨料，要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60

42、%或由供需双方商定。当混凝土骨料中含有活性二氧化硅时，会与水泥中的碱相互作用形成碱的硅酸盐凝胶，由于后者体积膨胀可引起混凝土开裂，造成结构的破坏，这种现象称为“碱骨料反应”(详见第5.5.5节)。它是影响混凝土耐久性的一个重要因素。碱骨料反应与混凝土中的总碱量、骨料及使用环境等有关。为防止碱骨料反应，标准对碱含量做出了相应规定。国家标准GB 1751999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥还规定：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时，均为废品。凡细度和终凝时间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

43、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。四、水泥石的腐蚀与防止硬化水泥石在通常条件下具有较好的耐久性，但在流动的淡水和某些侵蚀介质存在的环境中，其结构会受到侵蚀，直至破坏，这种现象称为水泥石的腐蚀。它对水泥耐久性影响较大，必须采取有效措施予以防止。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥红磺拎沃炯漓为棺瘫呆碉杀因除省全鹊尸艺公示李滓闯旱脉孕扒东浦情粤【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.22 1. 水泥石的主

44、要腐蚀类型 1) 软水腐蚀(溶出性腐蚀) Ca(OH)2晶体是水泥的主要水化产物之一，水泥的其他水化产物也须在一定浓度的 Ca(OH)2溶液中才能稳定存在，而Ca(OH)2又是易溶于水的。若水泥石中的Ca(OH)2被溶解流失，其浓度低于水化产物所需要的最低要求时，水泥的水化产物就会被溶解或分解，从而造成水泥石的破坏。所以软水腐蚀是一种溶出性的腐蚀。雨水、雪水、蒸馏水、冷凝水、含碳酸盐较少的河水和湖水等都是软水，当水泥石长期与这些水接触时，Ca(OH)2会被溶出，每升水中可溶解Ca(OH)21.3克以上。在静水无压或水量不多情况下，由于Ca(OH)2的溶解度较小，溶液易达到饱和，故溶出

45、作用仅限于表面，并很快停止，其影响不大。但在流水、压力水或大量水的情况下，Ca(OH)2会不断地被溶解流失。一方面使水泥石孔隙率增大，密实度和强度下降，水更易向内部渗透；另一方面，水泥石的碱度不断降低，引起水化产物分解，最终变成胶结能力很差的产物，使水泥石结构受到破坏。软水腐蚀的程度与水的暂时硬度(水中重碳酸盐即碳酸氢钙和碳酸氢镁的含量)有关，碳酸氢钙和碳酸氢镁能与水泥石中的Ca(OH)2反应生成不溶于水的碳酸钙，其反应式如下： Ca(OH)2Ca(HCO3)2=2CaCO32H2O 生成的碳酸钙沉淀在水泥石的孔隙内而提高其密实度，并在水泥石表面形成紧密不透水层，从而可以阻止外界

46、水的侵入和内部Ca(OH)2的扩散析出。所以，水的暂时硬度越高，腐蚀作用越小。应用这一性质，对须与软水接触的混凝土制品或构件，可先在空气中硬化，再进行表面碳化，形成碳酸钙外壳，可起到一定的保护作用。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥私赣连贪闸诡另都昔退陪釜父昼稗聂捆滇局苇镁拄撼卓展秀彼悬唱匠饵都【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.23 2) 盐类腐蚀 (1) 硫酸盐腐蚀(膨胀腐蚀)是指在海水、湖水、盐沼水、地下水、某些工业污水、流经高

47、炉矿渣或煤渣的水中，常含钾、钠和氨等的硫酸盐。它们与水泥石中的 Ca(OH)2发生置换反应，生成硫酸钙。硫酸钙与水泥石中的水化铝酸钙作用会生成高硫型水化硫铝酸钙(钙矾石 )，其反应式为： Ca(OH)2Na2SO42H2O=CaSO42H2O2NaOH 4CaOAl2O319H2O3(CaSO42H2O) 7H2O=3CaOAl2O33CaSO431H2OCa(OH)2 3CaOAl2O36H2O3(CaSO42H2O) 19H2O=3CaOAl2O33CaSO431H2O 生成的高硫型水化硫铝酸钙晶体比原有水化铝酸钙体积增大1倍1.5倍，硫酸盐浓度高时还会在孔隙中直接结晶成二水石膏，

48、比Ca(OH)2的体积增大1.2倍以上。由此引起水泥石内部膨胀，致使结构胀裂、强度下降而遭到破坏。因为，生成的高硫型水化硫铝酸钙晶体呈针状，又形象地称为“水泥杆菌”，如图4.5所示。图4.5 水化硫铝酸钙晶体水泥杆菌硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥牧烂饰詹蒂侄涂选黑戌央邀罕歉怪盅多亏馅仕价鞘秘硅嚎照肚零奶聪俞照【土木建筑】 0 4 土木工程材料【土木建筑】 0 4 土木工程材料第4章水泥 1.24 (2) 镁盐腐蚀是指在海水及地下水中，常含有大量的镁盐。主要是硫酸镁和氯化镁，它们可与水泥石中的Ca(OH)2发生如下反应。 MgSO4Ca(OH)22H2O=CaSO42H2OMg(OH)2 MgCl2Ca(OH)2=CaCl2Mg(OH)2 所生成的Mg(OH)2松软而无胶凝性，CaCl2易溶于水，会引起溶出性腐

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