建筑材料第三章

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1、第三章 水泥,目 录,3.1 硅酸盐水泥 3.2 掺混合材料的硅酸盐水泥 3.3 材料的耐久性 其他种类水泥 3.4水泥的选用、验收、储存及保管,水泥呈粉末状，加水拌合成为塑性浆体，能够胶结砂、石等粒或块状材料并能在空气和水中凝结硬化，保持和发展强度的无机水硬性胶凝材料。,水泥的品种繁多 按其矿物组成，可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥。 按用途和性能分类，有通用水泥、专用水泥、特性水泥三大类。,3.1硅酸盐水泥,硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥孰料和适量石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。,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

2、水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。,3.1.1硅酸盐水泥定义,定义： 根据现行国家标准的规定，凡由硅酸盐水泥熟料、0%-5%的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(国外统称为波特兰水泥)。,根据是否掺入混合材料将硅酸盐水泥分为两种类型，不掺混合材料的称为型硅酸盐水泥，代号P；掺入不超过水泥质量的5%的混合材料的称为型硅酸盐水泥，代号P。,3.1.2硅酸盐水泥的生产过程,生产硅酸盐水泥的过程可简单概括为“两磨一烧”，具体步骤是：先把几种原材料按适当比例配合后磨细成生料，然后将制得的生料入窑煅烧成水泥孰料，再把煅烧好的孰料和适量石膏（也可掺

3、加混合材料）共同磨细，即得P型硅酸盐水泥（或P型硅酸盐水泥）。,3.1.3硅酸盐水泥熟料矿物组成、特性,硅酸盐水泥孰料的主要矿物组成是： 硅酸三钙（3CaOSiO2），简写为C3S ； 硅酸二钙（2CaOSiO2）,简写为C2S; 铝酸三钙（3CaOAl2O3），简写为C3A; 铁铝酸四钙（4CaOAl2O3Fe2O3）,简写为C4AF。,硅酸盐水泥熟料矿物的特性,3.1.4硅酸盐水泥水化与凝结硬化,1.硅酸盐水泥的水化 水泥加水后，熟料矿物开始与水发生水化反应，生成各种水化物，并放出一定的热量。水泥具有许多优良的性能，主要是水泥熟料中主要矿物水化作用的结果。,2（3CaOSiO2）+ 6H2

4、O=3CaO2SiO23H2O + 3Ca(OH)2 硅酸三钙 水化硅酸钙 氢氧化钙 2（3CaOSiO2）+ 4H2O=3CaO2SiO23H2O + Ca(OH)2 硅酸二钙 3CaOAl2O3+ 6H2O=3CaOAl2O36H2O 铝酸三钙 水化铝酸三钙 4CaOAl2O3Fe2O3+ 7H2O=3CaOAl2O36H2O + CaOFe2O3H2O 铁铝酸四钙 水化铁酸一钙,2.硅酸盐水泥的凝结硬化 水泥加水拌合后形成可塑性的水泥浆，随着水化反应的进行，水泥浆体逐渐变稠失去可塑性，这一过程为水泥的凝结；随着水化反应的继续进行，失去可塑性的水泥浆逐渐产生强度并发展成为坚强的水泥石，这一

5、过程称为水泥的硬化。,3.影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素 水泥的凝结硬化过程，也就是水泥强度的发展过程。为了正确使用水泥，并在生产中采取有效措施改善水泥的性能，必须了解影响水泥凝结硬化的因素。,影响水泥凝结硬化的因素主要有如下几点。 水泥的熟料矿物组成 水泥细度 水泥浆的水灰比 环境的温度和湿度 龄期 石膏掺量,3.1.5硅酸盐水泥的技术性质,根据国家标准通用硅酸盐水泥（GB175-2007）规定，对水泥的技术性质要求作了如下规定。 细度 水泥的细度是指水泥颗粒的粗细程度。 凝结时间 水泥的凝结时间分为初凝时间和终凝时间。,标准稠度及标准稠度用水量 在进行水泥的凝结时间、体积安定性等测定时，为了

6、使所测的结果有可比性，要求采用标准稠度水泥净浆来测定。 体积安定性 水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。,强度及强度等级 强度是水泥力学性质的一项重要技术指标，是确定水泥强度等级的依据。 水化热 水化热是指水泥在水化过程中放出的热量。 密度和堆积密度 硅酸盐水泥的密度一般在3.13.2g/cm3。硅酸盐水泥的堆积密度除与矿物组成和细度有关外，主要取决于水泥堆积时的紧密程度，疏松堆积时约为9001300kg/m3。,3.1.6水泥石的腐蚀和防止措施,一般情况下，硬化后的水泥石具有较好的耐久性，但当水泥石长时间处于侵蚀性介质中，如流动的淡水、酸性或盐类溶液、强碱等，使水泥石的结

7、构变得疏松，强度下降甚至全部溃散，这种现象称为水泥石的腐蚀。,水泥石的腐蚀主要有以下四种类型。 软水侵蚀 工业冷凝水、雪水、雨水、蒸馏水及含碳量较少的河水与湖水等均属于软水。 酸类侵蚀 溶解于水中的酸类和盐类可以与水泥石中的氢氧化钙发生置换反应，生成易溶性盐或无胶结能力的物质，使水泥石的结构被破坏。,盐类侵蚀 （1）硫酸盐侵蚀 （2）镁盐侵蚀 强碱侵蚀 碱类溶液如浓度不大时一般是无害的，但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱（如氢氧化钙）作用时也会被破坏。,水泥石腐蚀的防止措施 （1）根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种 （2）提高水泥石的密实度，降低孔隙率 （3）加做保护层,3.1.7 硅酸盐水

8、泥的特性和应用,1.快凝快硬高强 2.抗冻性好 3.干缩小和耐磨性好 4. 水化热大 5.耐腐蚀性差 6.耐热性差 7.抗碳化性好,3.2掺混合材料的硅酸盐水泥,凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定数量混合材料和适量石膏共同磨细制成的水泥，均属掺混合材料的硅酸盐水泥，掺混合材料的目的是为了调节水泥强度等级，改善水泥的性能，增加水泥的品种，扩大水泥的使用范围，降低水泥的成本，提高产量并且充分利用工业废料。,3.2.1混合材料,混合材料是指在磨制水泥时 加入的各种矿物材料。 混合材料分为活性混合材 料和非活性混合材料两种。,1.活性混合材料 活性混合材料是指能于水泥熟料的水化产物Ca(OH)2等发生化学

9、反应，并形成水硬性胶凝材料的矿物质材料。水泥中掺有活性混合材料时，可影响水泥的早期强度的发展，但后期强度的发展潜力大。,常用的活性混合材料有以下几种 （1）粒化高炉矿渣 （2）火山灰质混合材料 （3）粉煤灰混合材料,2.非活性混合材料 在水泥中主要起填充作用而又不参与水泥水化反应的矿物材料称为非活性混合材料。常用的品种有：磨细石英砂、石灰石、黏土等。 非活性混合材料的主要作用调节水泥强度等级、增加水泥产量、降低水化热等。,3.2.2普通硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥的定义是： 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

10、O。,3.2.3矿渣、粉煤灰、火山灰水泥,矿渣硅酸盐水泥定义是：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PS。 特点： 矿渣硅酸盐水泥耐热性更好,火山灰硅酸盐水泥定义是：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（简称火山灰水泥），代号PP。 特点： 火山灰质硅酸盐水泥抗渗性好,粉煤灰硅酸盐水泥定义是：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PF。 特点： 粉煤灰硅酸盐水泥干缩性较小，抗裂性高,3.2.4复合硅酸盐水

11、泥,凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上的混合材料、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PC,水泥中混合材料总掺量按质量百分比计大于15%但不超过50%。,3.3其他种类水泥,其它水泥主要包括： 快硬硅酸盐水泥、 铝酸盐水泥（高铝水泥）、 白色硅酸盐水泥、 中热低热水泥和道路水泥。,3.3.1快硬水泥,定义： 凡是有硅酸盐水泥熟料和适量石膏共同磨细制成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料称为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。,特点及应用： 快硬硅酸盐水泥的早期强度增长快，水化热高且集中。快硬硅酸盐水泥适用于早期强度要求高的工程、紧急抢修的工程和冬季施工的

12、工程，但不宜用于大体积混凝土工程。,3.3.2白色水泥,定义： 白色硅酸盐水泥是以铁含量少的硅酸盐水泥熟料、适量石膏及混合材料磨细所得的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥，简称白色水泥，代号PW。,特点及应用： 由白色硅酸盐水泥熟料、适量石膏和耐碱矿物颜料共同磨细，可制成彩色硅酸盐水泥。白色和彩色硅酸盐水泥，主要用于各种装饰混凝土和装饰砂浆，如水磨石。水刷石、人造大理石、干粘石，也配置彩色水泥浆用于建筑物的墙面、柱面、天棚等处的粉刷。,3.3.3中热、低热水泥,中热硅酸盐水泥，简称中热水泥，是以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量的石膏，经磨细制成的具有中水化热的水硬性胶凝材料，代号PMH。,低

13、热矿渣硅酸盐水泥，简称低热矿渣水泥，加入矿渣、适量石膏，经磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，代号PSLH。 低热硅酸盐水泥，简称低热水泥，是以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量的石膏，经磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，代号PLH。,技术要求如下： 1.熟料中的C3A和C3S含量 2.游离CaO、MgO、SO3含量 3.细度、凝结时间 4.强度 5.水化热,中低热水泥及低热矿渣水泥各龄期强度值,中、低热水泥各龄期水化热值,由上表可知： 中热水泥主要适用于大坝溢流面或大体积建筑物的面层和水位变化区等部位，要求低水化热和较高耐磨性、抗冻性的工程；低热水泥和低热矿渣水泥主要适用于大坝或大

14、体积混凝土内部及水下等要求低水化热工程。,3.3.4铝酸盐水泥（高强水泥）,定义： 铝酸盐水泥是以铝矾土和石灰石为原料，经高温煅烧所得以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，经磨细制成的水硬性胶凝材料，代号为CA。铝酸盐水泥又称高铝水泥。,铝酸盐水泥的特性与应用 铝酸盐水泥具有快凝、早强、高强、低收缩、耐热性好和耐硫酸盐腐蚀性强等特点，适用于工期紧急的工程、抢修工程、冬季施工的工程和耐高温工程，还可以用来配制耐热混凝土、耐硫酸盐混凝土等。但铝酸盐水泥的水化热大、耐碱性差，不宜用于大体积混凝土，不宜采用蒸汽等湿热养护,3.3.5道路硅酸盐水泥,定义： 由道路硅酸盐水泥熟料、010%活性混合材料和适量石膏共

15、同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥。,道路水泥特性与应用 道路水泥抗折强度高、耐磨性好、干缩小、抗冻性和抗冲击性好，可减少混凝土路面的断板、温度裂缝和磨耗，减少路面维修费用，延长道路使用年限。道路水泥适用于公路路面、机场跑到、人流量较多的广场等工程的面层混凝土。,3.4水泥的选用、验收、储存及保管,水泥作为建筑材料中应用最多的材料之一，在建筑工程中发挥着巨大的作用。如何正确选择、合理使用水泥，严格质量验收及妥善保管尤为重要。,3.4.1水泥的选用,目前，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是我国广泛使用的通用硅酸盐水泥。,3.4.2水泥的验收,水泥在验收时应注意 水泥袋上应清楚标明：产品名称，代号，净含量，强度等级，生产者的名称和地址，出厂编号，执行标准号，包装年、月、日。,3.4.3水泥的储存与保管,水泥在储存和运输时不得受潮和混入杂质，储存时间不宜过长，一般不超过3个月。 在正常条件下，储存3个月，强度降低约10%25%。储存6个月，强度降低约25%40%因此规定：常用水泥储存期为3个月，铝酸盐水泥为2个月，双快水泥不宜超过1个月，过期水泥在适用时应重新检测，按实际强度使用。,Chapter 4,THE END,