《造价员水泥》课件

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1、第五章 水 泥 水泥是最主要的建筑材料之一 广泛应用于工业民用建筑 道 路 水利和国防工程 作为胶凝材料与骨料及增强材料制成混 凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土构件 也可配制砌筑砂浆 装饰 抹面 防水砂浆用于建筑物砌筑 抹面 装饰等 水泥品种繁多 按其主要水硬性物质 可分为硅酸盐水泥 铝 酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥等系列 其中以硅酸 盐系列水泥生产量最大 应用最为广泛 硅酸盐系列水泥是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料 一定量的 混合材料和适量石膏 共同磨细制成 按其性能和用途不同 又可分为通用水泥 专用水泥和特性水泥三大类 第一节 硅酸盐类水泥 第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥 第三节 其他

2、品种水泥 第一节 硅酸盐类水泥 硅酸盐类水泥是硅酸盐类水泥熟料 0 5 石灰石或 粒化高炉矿渣 适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材 料 即国外统称的波特兰水泥 硅酸盐类水泥分两种 型号 不掺混合材料的称 型硅酸盐水泥 在硅酸盐 水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重量5 石灰石或矿 渣混合材料的称为 型硅酸盐水泥 一 硅酸盐类水泥的生产及熟料矿物组成 一 硅酸盐类水泥的生产 硅酸盐类水泥的生产过程是 两磨一烧 即 1 将 原料按一定比例配料并磨细成符合成分要求的生料 2 将生料煅烧使之部分熔融形成熟料 3 将 熟料与适量的石膏共同磨细成为硅酸盐类水泥 其主 要过程如下图 硅酸盐水泥生产过程 二 硅酸盐类

3、水泥的矿物组成 在煅烧过程中 配成生料的各种原料首先要分解 然 后在更高的温度下形成各种新的矿物 硅酸盐类水泥 熟料的主要矿物有硅酸三钙 C3S 硅酸二钙 C2S 铝酸三钙C3A 铁铝酸四钙 C4AF 以 上矿物中硅酸钙约占70 以上 水泥熟料是以上四种 矿物的混合物 其中每种矿物单独水化都具有一定的 特点 如果改变熟料中矿物成分的比例 水泥的性质 也将随着改变 二 硅酸盐类水泥的凝结硬化 水泥用适量的水调和后 最初形成具有可塑性的浆体 然后逐渐变稠失去可塑性 这一过程称为凝结 然 后逐渐产生强度不断提高 最后变成坚硬的石状物 水泥石 这一过程称为硬化 水泥的凝结和硬化是 人为划分的 实际上是

4、一个连续 复杂的物理化学变 化过程 这些变化决定了水泥石的某些性质 对水泥 石的应用有着重要意义 1 水泥的水化 水泥加水后 水泥颗粒被水包围 熟料矿物颗粒 表面立即与水发生化学反应 生成水化产物 并放出一定的能 量 为了调节水泥的凝结时间 在熟料磨细时 应掺有适量的 3 左右 石膏 这些石膏与部分水化铝酸钙反应 生成难溶的水 化硫铝酸钙的针状晶体并伴有明显的体积膨胀 综上所述 硅酸盐水泥与水作用后 生产的主要水化产物有水 化硅酸钙 水化铁酸钙凝胶体 氢氧化钙 水化铝酸钙和水化 硫铝酸钙晶体 在完全水化的水泥石中 水化硅酸盐约为50 氢氧化钙约为25 2 水泥的凝结和硬化 当水泥加水拌合后 在

5、水泥颗粒 表面即发生化学反应 生产的胶体水化产物聚集在颗 粒表面 使化学反应减慢 并使水泥浆体具有可塑性 由于生产的胶体状水化产物不断增多并在某些点接 触 构成疏松的网状结构 使水泥浆体失去流动性及 可塑性 这就是水泥的凝结 此后由于生成的水化硅酸钙 氢氧化钙 水化铝酸 钙和水化硫铝酸钙晶体等水化产物不断增多 它们相 互接触连生 到一定程度 建立起较为紧密的网状结 晶结构 并在网状结构内部不断充实水化产物 使水 泥具有初步的强度 此后水化产物不断增加 强度不 断提高 最后形成具有较高强度的水泥石 这就是水 泥的硬化 硬化后由水泥石水化产物 未水化完的水 泥熟料颗粒 水及大小不等的孔隙所组成 国

6、家标准GB175 92规定 硅酸盐水泥有不溶物 氧 化镁 三氧化硫含量 烧失量 细度 凝结时间 安 定性 强度和碱含量等九项技术要求 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 2 烧失量 型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3 0 型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3 5 3 细度 水泥的细度表示水泥磨细的程度 通常用比 表面积法或筛粉法来确定 国家标准规定 硅酸盐水 泥比表面积大于300M 2 Kg 水泥的细度对水泥的性能影响很大 水泥颗粒越细 与水接触面积越大 水化反应月快 这对强度的发展 尤其是早期强度的发展是非常有利的 但是也不宜 过细 水泥磨得过细一方

7、面在存储期间容易细潮而降 低强度 另一方面也会大大增加粉磨的能耗 4 凝结时间 凝结时间分为初凝和终凝 由加水搅拌到 水泥开始失去苏醒的时间称为初凝 由加水拌合到水 泥浆体完全失去塑性并开始产生强度的时间称为终凝 时间 水泥的初凝不宜太早 以便施工时有足够的时 间来完成混凝土或砂浆的搅拌 运输 浇注和砌筑等 操作 水泥的终凝不宜过迟 以便使混凝土能尽快地 硬化 达到一定的强度 以利于下道工序的进行 国 家标准规定 硅酸盐水泥初凝不得早于45分钟 终凝 不得迟于390分钟 影响水泥凝结的因素很多 如熟料的矿物组成 水泥 的细度 环境的温度 和湿度 拌合水量等 使用时 可加入调凝剂来调整水泥的凝结

8、速度 5 安定性 安定性是指标准稠度的水泥浆在凝结硬化 过程中体积均匀变化的性质 如果在工程中使用安定 性不合格的水泥 将使水泥制品差事膨胀性裂缝 甚 至使构件破坏 引起严重的事故 安定性不良的原因 一般是由于熟料中所含有的游离 氧化钙或游离氧化镁过多 也可能是掺入石膏量过多 而造成的 熟料中所含有的游离氧化钙或游离氧化镁 都是过烧的 水化缓慢 往往在水泥硬化后才开始水 化 这些氧化物在水化时体积剧烈膨胀使水泥石开裂 当石膏掺量过多时 在水泥硬化后 石膏与水化铝 酸钙反应生产水化硫铝酸钙 使体积膨胀 也会引起 水泥石开裂 安定性是水泥在施工中保证质量的一项重要的技术指 标 国家标准规定 水泥的

9、安定性用沸煮法检验必须 合格 但沸煮法只能检验由于游离氧化钙所引起的安 定性不良 所以 氧化镁及石膏的数量在水泥生产时 加以控制 国标中规定 水泥中氧化镁含量不得超过 5 0 如果水泥经过压蒸喊定性实验合格 则水泥中 氧化镁含量允许放宽到6 0 水泥中的石膏含量常用 三氧化硫含量控制 国标规定 水泥中三氧化硫的含 量不得超过3 5 6 强度 水你的强度是表明水泥质量的重要指标 根 据国家标准 水泥胶砂强度检验方法 GB177 85规 定 水泥和标准砂按1 2 5混合 加入规定数量的水 按规定的方法制成试件 在标准温度 18 22度 的水中养护 测定其规定的龄期的强度 国家标准 GB175 92

10、中规定 水泥标号按规定龄期的抗压强度 和抗折强度来划分 各标号水泥的各龄期强度不得低 于表3 2的数值 7 碱含量 在水泥中含是引起混凝土产生碱 骨料反应的条件 为了避免碱 骨料反应的发生 国标中规定若使用活性骨料 用 户要求提供低碱水泥时 水泥中碱含量 按氧化钠 0 658氧化 钾计算 不得大于0 60 国标还规定 凡氧化镁 三氧化硫 初凝时间 安定性中的任何一项不符合标准规定时 均为废 品 凡细度 终凝时间 不溶物和烧失量中的任何一项不符合 标准规定或混合材料掺加量超过最大限度和强度低于商品标号 规定的指标时称为不合格品 废品水泥在工程中严禁使用 四 水泥石的腐蚀及防止方法 已经硬化的水泥

11、制品在一般条件下 具有良好的耐久 性 但在某些腐蚀性液体和气体 统称侵蚀介质 的 作用下 有时也会逐渐遭到破坏 引起强度降低甚至 造成建筑物结构破坏 这样的现象叫做侵蚀对水泥石 的腐蚀 产生水泥石腐蚀的主要原因有以下几种 1 淡水腐蚀 水泥石中氢氧化钙等易溶于水的成分 在 淡水中有较大的溶解度 水质越纯 溶解度越大 特 别是在流动水的冲刷或压力水的渗透作用下会加速其 溶解 致使水泥石的孔隙增大强度降低 逐渐被破坏 2 酸性腐蚀 在工业废水 地下水 沼泽水中常含有 不同种类的酸 这些酸与水泥石中的氢氧化钙作用 生成的化合物有的易溶于水 有的体积膨胀 使水泥 石受到腐蚀以至破坏 3 硫酸盐腐蚀 在

12、海水 地下水或某些工业废水中常 含有钠 钾 铵等硫酸盐 它们与水泥石中的氢氧化 钙起置换作用 在水泥石的孔隙中形成石膏 石膏进 一步与水泥石中水化铝酸钙起作用 生成针状结晶的 水化硫驴酸钙 体积增大2 2 5倍 从而对水泥石产 生巨大的破坏作用 因水化硫铝酸钙的针状结晶与细 菌中的杆菌外形相似 所以被称为 水泥杆菌 此外 镁盐 碳酸水及强碱等对水泥石均有一定的腐蚀作 用 根据产生腐蚀的原因可采取下列防止措施 1 根据工厂所处的环境 选用适当的水泥 2 提高水泥制品本身的密实度 减少侵蚀介质的 渗透 3 当侵蚀作用很强时 在水泥结构物表面加做防 护层 如涂刷沥青 粘贴瓷砖等 五 硫酸盐水泥的特征

13、及应用 硫酸盐水泥具有一些良好的特征 因此应用广泛 六 水泥的运输及保管 水泥很容易吸收空气中的水分 发生水化作用凝结成 块状 从而失去胶结能力 因此水泥在运输和保管中 应特别注意防水 防潮 工地存储水泥应有专用仓库 库房要干燥 存放袋装水泥时 地面垫板要离地30cm 四周离墙 30cm 堆放高度一般以10袋 为宜 水泥的储存应按照到货先后依次堆放 尽量作到先到先 用 防止存放过久 不同品种不同标号的水泥要分别存放 不 得混杂 并要防止其他杂务混入 一般水泥的储存气为三个月 三个月后的强度降低约10 20 时间越长 强度降低越多 使用存放三个月以上的水泥 必须重新检验其强度 否则不 得使用 对

14、于受潮水泥可以进行处理 然后再使用 处理方法 和使用范围见表5 3 返回键 第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥 掺混合材料的硅酸盐水泥 是用硅酸盐熟料加入一定 比例一的混合材料和适量石膏 经过共同磨细而制成 的 加入混合料后 可以改善水泥的性能 调节水泥 的标号 增加品种 提高产量和成本 同时可以综合 利用工业废料和地方材料 这类水泥根据掺入的混合 材料的数量和品种的不同有 普通硅酸盐水泥 矿渣 硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水 泥 一 混合材料 混合材料一般为天然矿物材料或工业废料 根据其性 能分为活性混合材料和非活性混合材料 1 活性混合材料 这类混合材料掺入硅酸盐水泥后 能 与

15、水泥水化产物氢氧化钙起化学反应 生成水硬性胶 凝材料 凝结硬化后具有强度并能改善硅酸盐水泥的 某些性质 常用的有粒化高炉矿渣 火山灰质混合材 料和粉煤灰 2 非活性混合材料 这类混合材料又被称为填充材料 它不能与水泥起化学反应或化学作用很小 仅能起 调节水泥标号 增加产量 降低水化热等作用 常用 的有 磨细的石英砂 石灰石 黏土等 窑灰也是一种混合材料 它是从水泥的回转窑窑尾废 气中收集的粉尘 其性能介于活性混合材料和非活性 混合材料之间 二 普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料 6 15 的混合材料 适量的 石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 都称为普通硅酸盐 水泥 简称普通水泥 代号P O 普通水

16、泥的标号的范围比较宽 使用范围也比较广 其标号分为325 425 425R 525 525R 625 625R 各种标号水泥在各个龄期的强度见表5 4 国标GB175 92中规定 普通硅酸盐水泥中烧失量不 得大雨5 0 细度用80 m方空筛 筛余量不得超过 10 0 初凝时间不得早于45min 终凝时间不得迟 于10h 其余技术要求与硅酸盐水泥相同 三 矿渣硅酸盐水泥 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 代号 P S 粒化高炉矿渣的掺加量按质量的百分比计为20 70 它比普通硅酸盐水泥中混合材料的掺加量要大得多 四 火山灰质硅酸盐水泥 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P P 火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为20 50 五 粉煤灰硅酸盐水泥 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 简称为粉煤 灰水泥 代号 P F 粉煤灰水泥 掺加量按按质量百分 比计为20 40 矿渣水泥 火山灰质水泥 粉煤灰水泥分为27