东南大学2011土木工程材料第6次水泥

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1、土木工程材料,（6）,第二节 掺混合材的硅酸盐水泥,5.2.1 水泥混合材 5.2.2 普通硅酸盐水泥 5.2.3 矿渣硅酸盐水泥 5.2.4 火山灰质硅酸盐水泥 5.2.5 粉煤灰硅酸盐水泥 5.2.6 复合硅酸盐水泥,粉煤灰,矿粉,第二节 掺混合材的硅酸盐水泥,5.2.1 水泥混合材,5.2.1.1 混合材的种类 （1）活性混合材 粒化高炉矿渣 火山灰质混合材 粉煤灰 （2）非活性混合材 石英砂 石灰石 慢冷矿渣,5.2.1 水泥混合材,5.2.1.2活性混合材的作用 火山灰反应碱性激发剂： xCa(OH)2+SiO2+mH2OxCaOSiO2nH2O xCa(OH)2+Al2O3+mH2

2、OxCaOAl2O3nH2O 因此，CH称为碱性激发剂。 当液相中有石膏存在时，将与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙。故石膏称为硫酸盐激发剂。,5.2.1 水泥混合材,5.2.1.3 粒化高炉矿渣 概念： 高炉冶炼生铁时，将浮在铁水表面的熔融物，经急冷处理成粒径0.5-5mm的质地疏松的颗粒材料，称为粒化高炉矿渣。由于采用水淬方法进行急冷，故称为水淬高炉矿渣。 高炉矿渣主要化学成分为CaO、 SiO2和Al2O3。高炉矿渣的活性主要来自其玻璃体结构中的活性SiO2和Al2O3。 标准： 用于水泥中的粒化高炉矿渣（GB/T 203-2008 ） 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉 （GB/T 18

3、046-2008 ）,表5-5 矿渣粉技术指标 （GB/T18046-2000）作废,表5-5 矿渣粉技术指标 （GB/T18046-2008）,5.2.1 水泥混合材,5.2.1.4 粉煤灰 概念： 火力发电厂以煤粉作燃料而排放的燃料渣，实际上它也属于火山灰质混合材料，故其水硬性原理与火山灰材料相同。粉煤灰按照煤种分为F类和C类。 粉煤灰活性主要来源于其SiO2和Al2O3。 标准： 用于水泥混凝土中的粉煤灰（GB/T1596-2005）,表5-6 水泥用粉煤灰技术要求 （GB/T 1596-2005）,5.2.2 普通硅酸盐水泥,（1）定义 硅酸盐水泥熟料+混合材（6%20%）+适量石膏。

4、 （2）代号：P.O. （3）标准：GB175-2007； （4）性能特点及应用。强度要求表3。,4.2.3 矿渣硅酸盐水泥,（1）定义 硅酸盐水泥熟料+粒化高炉矿渣（2070）+石膏； （2）代号：P.S.A；P.S.B （3）标准： GB175-2007 ； （4）性能特点； （5）应用。,4.2.3 矿渣硅酸盐水泥,（4）性能特点 水化反应分两步进行； 凝结硬化较慢； 水化热较普通水泥低； 早期强度较低，但28d以后强度可能超过普通硅酸盐水泥； 适合湿热养护； CH含量少，抗软水腐蚀、海水和硫酸盐腐蚀能力强； 耐热性较好； 抗冻性、抗渗性和抗干湿交替能力不及普通水泥。,3.2.4 火山灰

5、水泥（略）,（略）,3.2.5 粉煤灰水泥,（1）定义 硅酸盐水泥熟料+粉煤灰（2040）+石膏； （2）代号P.F. （3）标准： GB175-2007 （4）性能特点,3.2.5 粉煤灰水泥,（3）性能特点 水化硬化较慢； 水化热较小； 早期强度较低，28d后强度不低； 干缩较小，抗裂性较高； 抗冻性较差； 抗碳化性较差。,3.2.6 复合硅酸盐水泥,（略）,3.3 通用水泥的选用,表5-9 通用水泥的强度等级、成分和特性 表5-10 通用水泥的选用,第三节 高铝水泥（略）,（1）定义 （2）熟料矿物组成 （3）水化硬化 （4）性能特点 （5）应用,第三节 高铝水泥（略）,（1）定义 以铝

6、矾土+石灰石为原料，经煅烧得到以铝酸钙为主、氧化铝含量约50的熟料，磨制的水硬性胶凝材料。 （2）熟料矿物组成（*）： CaOAl2O3（CA）（主要熟料矿物）； CaO2Al2O3（CA2）（主要熟料矿物）； CaOAl2O3 SiO2（C2AS）； 12Ca7Al2O3（C12A7）。,第三节 高铝水泥（略）,（3）水化硬化 300C时，3CA+12 H2O3CAH6+2AH3 (4)性能特点 快凝早强，1d强度可达最高强度的80以上，后期强度增长不显著； 水化放热量大、速率快；1d内可释放总放热量的7080； 硬化温度25 0C； 抗硫酸盐腐蚀性能很强，但抗碱性极差； 耐热性好，高铝水泥

7、混凝土在1300还能保持约53%的强度； 长期强度有降低的趋势；不得用于承重结构。 不得与硅酸盐水泥相混。,第四节 其它品种水泥（略）,1、白色硅酸盐水泥 2、快硬硅酸盐水泥（略） 3、膨胀水泥及自应力水泥（略） 4、最新动态（圆球水泥、变色水泥等）,1、白色硅酸盐水泥,概念：白色硅酸盐水泥系采用含极少量着色物质（氧化铁、氧化锰、氧化钛、氧化疙等）的原料，如纯净的高岭土、纯石英砂、纯石灰石等，在较高温度（150016000C）烧成熟料。其熟料成分主要是硅酸盐。为了保持水泥的白度，在煅烧、粉末和运输时应防止着色物质混入，常采用天然气、煤气或重油作燃料。,1、白色硅酸盐水泥,国家标准白色硅酸盐水泥

8、GB/T2015-2005。 特点：性质与硅酸盐水泥相同。 应用： （1）可制成彩色水泥和彩色砂浆、混凝土； （2）白水泥主要适用于建筑装饰装修工程，可配制白色和彩色灰浆或制造白色和各种彩色混凝土，如水刷石，水磨石、人造大理石、雕塑石山及其他水泥制品等，用于地面、墙面、楼梯、亭柱、台阶的表面美化。,4、新型水泥（略）,(1) 弹力水泥 英国牛津大学研制成功的这种水泥，系在生产流程中减少水泥的含水量，并加入一种聚合物，使其强度比普通水泥高10倍，而且具有柔韧性。使用这种水泥时，可像面团一样随意拉长、卷叠、挤压，或者注入预先做好的模具内，制成各种水泥制品，而且可大大节约原材料。用这种水泥的净浆可制

9、备弹簧、棒、管、盘和唱片等。,4、新型水泥（略）,防水水泥 这种称作“阿卡法尔特”的水泥，是日本防止地铁隧道壁面渗漏地下水而开发的，系在普通水泥中掺入沥青乳剂，并加入用于纸尿布吸水剂的聚合物制成。它最适合砌筑隧道壁作增强材料兼防水材料用，固化后具有人类指甲般的弹性，不易产生裂缝，而且在水中也不变形的硬化，不会对地下水产生污染。,4、新型水泥（略）,导电水泥 国外的一家钢筋水泥研究所发明了一种廉价而通用的屏蔽材料导电水泥。为了使水泥能导电，在水泥中添加了有导电性能的无烟煤或焦炭粉末。用这种水泥建造楼房，使楼房本身就成为一个屏障，并且比金属屏障更家安全可靠。制作导电水泥时，要注意其有很高的反射系数

10、，造成室内电磁波能量级很高。为保护工作人员和灵敏仪器，俄罗斯混凝土和钢筋混凝土科学研究所又发明了更理想的导电水泥，既能很好的吸收电磁波辐射，又具有很低的反射系数。,4、新型水泥（略）,它的研制成功可使电磁防护费用减少到原来的1%。导电水泥不仅可用来建造新型厂房，也可用作防护涂层。由于导电水泥在有电流通过时会发热，这样的发热既安全又不会引起燃烧，因此，可用其建造热交换器、干燥室、不结冰的机场跑道、人行道和楼梯，以及建造带有暖墙的住房。,4、新型水泥（略）,（4）球粒水泥 日本研究人员发现，普通水泥微粒长约2030微米，呈三角形或长方形等形状。送入研磨机只能使微粒数量增加，不能改变形状，而将其送到

11、高速气流中任水泥微粒相互撞击、摩擦，则可磨掉棱角而制得球粒水泥。用球粒水泥制备混凝土，因其微粒象轴承一样易旋转，流动性增强，不仅节约用水，且强度要比使用普通水泥高30%50%。,4、新型水泥（略）,陶瓷水泥(地聚合物水泥) 由日本东京工业大学研制成功。原料取自于大自然中的铝酸钡、氧化硅和水，三者的比例为2：4：1，成本十分低廉。在室温下还能保持原有理化性能。,4、新型水泥（略）,（6）碳纤水泥 日本的TIASET公司与东邦人造纤维公司共同研制成一种新型碳纤维补强水泥。这种水泥由2种成分组成。一种是特制的超细水泥，其颗粒达微米级，为普通水泥的1/10；一种是聚丙腈碳纤维，用作补强剂，其直径为7微

12、米，并以约10微米的间隔均匀地排列在超细水泥中。这样的组合方式使得该水泥强度极高。例如按重量计，掺入15%的碳纤维，强度可达250兆帕；掺入20%的碳纤维，强度高达548.8兆帕。而普通水泥仅有3050兆帕。这种水泥还具有重量轻、耐高温、阻燃性好等特点。通用于各种建筑工程，也使用于航天工程。,4、新型水泥（略）,（7）木质水泥 由瑞典研制。是在水泥中加入粒径为300微米的聚合物制成。使用中除有普通水泥的特点外，其制品还能像木材一样锯切、钉割和开螺孔，并具有良好的隔音和防火性能。,4、新型水泥（略）,（8）长效水泥 日本一家公司经研究证实，有机填料能大大减少水泥结构的裂纹，其中乙二醇酯的衍生物和

13、氨基醇的效果最好。含乙二醇的化合物可防止气泡的产生，而在水泥中掺加氨基醇则能生成防锈的吸收层，使用这种填料水泥的建筑物，至少能使用500年，比一般水泥结构高出45倍。,4、新型水泥（略）,（9）彩色水泥和变色水泥 在白水泥中加入氧化铬，就成了绿水泥； 加进铬酸铅就变成黄水泥； 加进氧化钒又成红水泥； 加进硫化锡，水泥变成了金色。 如果在水泥中加入二氧化钴，水泥就会随着温度变 色，使用这种水泥的建筑物，晴天是蓝色的；阴天是紫色的，“山雨欲来风满楼”时变成深紫色，下雨时显 现出玫瑰色。变色水泥的这种性能叫湿敏变色。许多化学物质还具有光敏变色的特性和热敏变色特性。人 们利用这些变色特性，发明了变色玻

14、璃、变色涂料、变色纤维。,4、新型水泥（略）,（10）夜光水泥 国外研究出一种夜光水泥。多用于在公路上标划车道、人行道线和各种路面标志等，可贮存白天的日光及来往车辆的灯光，夜晚时闪闪发光，构成“夜光公路”，给城市夜色增添光彩，方便夜行车辆。,4、新型水泥（略）,（11） 贮热水泥 这是一种多孔泡沫水泥，具有重量特轻、比重小于水、强度很高等特点。在高层建筑中使用它无需打桩，利于加快建设进度，并可在白天贮存太阳光的热量，晚上再慢慢地放出热量，因而是一种建造太阳能房屋的材料。 作业：相变储热原理及其建材制备技术（暂不做）*,4、新型水泥（略）,（12）可塑水泥 美国开发出一种可塑水泥，其强度是标准水

15、泥的4倍，弹性是标准水泥的100倍。它使用于需弯曲却不断的地方，例如经常发生地震地区的桥梁和建筑物等。 作业：MDF水泥的性能及其制备技术（暂不做）,4、新型水泥（略）,（13） 加糖水泥 前苏联建筑科学院研制成功的新奇水泥，系在水泥原料中掺入榨糖的下脚料和蔗糖一同烧结而成。它的强度特别高，是普通水泥的5倍，非常使用于承受大重量的混凝土基础。,4、新型水泥（略）,（14）自愈水泥 自愈水泥内掺一些粘性流体并由一些多孔的纤维包裹（胶囊），一旦水泥裂缝，纤维外包装也破裂，将混合物放出，填补裂缝。该水泥还包含一种防护性药剂，因为用来加固的钢筋会由于盐分和水分的腐蚀而生锈。用这种纤维将钢筋包起来，可防

16、止砼中的钢筋腐蚀。这种水泥可应用于重点工程，因而只产生微小裂缝，可避免更大的灾害性断裂，在应用中可提高建筑物的安全系数。,4、新型水泥（略）,（15）硫矿渣水泥 法国开发出的这种水泥是利用低品位硫磺矿渣或含硫土为主要原料，经过研磨后只需加热到120，可节约很多能源。据实验表明，这种硫矿渣水泥的强度和其他技术指标与普通硅酸盐水泥差不多。这项成果为在没有石灰石矿的地区开辟水泥的原料来源提供一个新方向。,4、新型水泥（略）,（16）米糖水泥 美国一水泥厂利用米糖作原料，经过自然炉加温生成非晶态硅灰气灰分离硅灰分离硅灰粉碎加入高炉矿渣、沸石混合设备产品等工艺过程，将米糖中所含20%的灰分提炼出来而制成硅灰水泥。这种高级耐酸水泥强度高、凝固速度快，在10%盐酸容易中浸泡一年也不会变质。,4、新型水泥（略）,（17）耐海水水泥 它由日本研制，是在混有SiO2细粉的硅酸盐水泥中加入酸性磷酸铝而制成的，二者的比重为100：（0.15），当这种水泥混有40%50% SiO2细粉和酸性磷酸