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1、第三章 水泥n n概述n n第一节 硅酸盐水泥n n第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥n n第三节 水泥在工程中的应用n n第四节 其他品种水泥n n【教学目标与要求】n n1、 熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，了解其硬化机理，熟练掌握硅酸盐水泥等几种通用水泥的性能特点，相应的检测方法及选用原则n n2、 了解特性水泥和专用水泥的主要性能及使用特点。n n【教学重点与难点】n n重点：硅酸盐水泥等几种通用水泥的性能特点、检测方法及选用原则。n n难点：对硅酸盐水泥技术要求的理解。水泥概述n水泥呈粉末状,与水混合后,经过物理化学反应能由可塑性浆体变成坚硬的石状体,并将散粒状材料胶结成整体, 不但能在空气中
2、凝结硬化，而且能在水中继续增长强度,属于水硬性胶凝材料。n现代水泥1824年由英国泥瓦工Joseph Aspdin发明，即波特兰水泥n n1886年美国开始回转窑生产水泥,进入大规模工业化生产阶段n n1889年我国建立了唐山启新洋灰公司,年产4万吨n n1935、4、14阎锡山建立了西北洋灰厂，年产9万吨n n1949年全国年产66万吨，品种只有一个n n1987-1.8亿吨,世界第一?。现人均一吨，世界半壁江山。20082008为为13.8813.88亿吨亿吨,2009,2009年全国水年全国水泥产量为泥产量为16.316.3亿吨亿吨20102010为为18.6818.68亿吨亿吨13.5
3、13.512.3612.3610.6410.649.349.348.38.37 76.216.215.85.820072007200620062005200520042004200320032002200220012001200020002011年全年生产水泥年全年生产水泥20.6亿吨亿吨中国建材中国建材 1998年11期 吴院士关于吴院士关于2010年水泥规划产量指标的想法年水泥规划产量指标的想法在制订规划指标时,应该根据“允许”、“需要”、“可能”3个因素来考虑。“允许”,即资源、能源与环保的允许条件。发展水泥工业必须要有优质石灰石矿山、有便利的交通条件,还有一条也很重要,即集料供应,配制
4、混凝土时1吨水泥需要6吨砂石,数量极为可观,但常被忽视;煤、电等能源的供应也应有保证;非常重要的是环境的允许条件,生产1吨水泥约要排放1吨二氧化碳,在多次国际环境会议上都提出限制向大气排放的二氧化碳量,因此,到到2010年水泥年水泥产量不应超过产量不应超过5至至6亿吨。亿吨。u再说“需要”。按美国和日本在按美国和日本在70至至80年代基建高潮期年代基建高潮期,两两国水泥产量共计不过国水泥产量共计不过16亿吨亿吨,前苏联多品种、多标号水泥也不到14亿吨。据此,预计2010年我国需要第一类水泥16到2亿吨,第二类水泥约3亿吨,总量不超过5亿吨。中国水泥和砼工业的现状与问题 吴中伟u水泥工程水泥工程
5、99年年1期期2010水泥需求量水泥需求量8亿吨亿吨n n巨大水泥产量带来的问题：1、环境压力n n1t水泥产生1tCO2全球7%CO2 来自水泥工业 ，（20072007我国达到我国达到5050多年有记录以来的最高温度）多年有记录以来的最高温度）同时还产生二氧化同时还产生二氧化硫、氧化氮等有害气体；硫、氧化氮等有害气体；n n消耗1t石灰石我国现探明石灰石储藏量450亿吨，可用的约为250亿吨，我国水泥工业的矿山开采利我国水泥工业的矿山开采利用率十分低下，不到国外先进水平的用率十分低下，不到国外先进水平的50%50%。n n消耗145kg原煤比先进国家高15%以上，2005年耗全国总煤量的7
6、%n n产生0.1t 粉尘。n n南平水泥厂南平水泥厂n n巨大水泥产量带来的问题：2、水泥工业技术、经济水平低下 我国现有水泥厂约我国现有水泥厂约4 4千多家，是世界水泥总厂数的千多家，是世界水泥总厂数的2 2倍多，国外先进国家水泥产量倍多，国外先进国家水泥产量9090万吨万吨/ /厂，我国为厂，我国为2020多万，多万，有有24492449家在家在2020万吨以下。万吨以下。 我国建材工业与发达国家差距突出表现为高能耗、我国建材工业与发达国家差距突出表现为高能耗、高污染，劳动生产率低，生产集中度低，科技含量低，高污染，劳动生产率低，生产集中度低，科技含量低，市场应变能力低，经济效益低。市场
7、应变能力低，经济效益低。3、水泥品质问题质量水平低于国际平均水平n n 水泥强度比国际同标号水泥低2025%，水泥流动性差、泌水率大、后期收缩明显。4、水泥出口问题？我国水泥企业与其他国家水泥企业污染物排放标准的限制对比我国水泥企业与其他国家水泥企业污染物排放标准的限制对比我国水泥企业与其他国家水泥企业污染物排放标准的限制对比我国水泥企业与其他国家水泥企业污染物排放标准的限制对比国别国别粉尘粉尘/（mg/m3）SO2（mg/m3）NOx（mg/m3）备注备注窑窑冷却机冷却机其他其他德国德国505050400500/法国法国50100305001200/英国英国405050200900/中国中国
8、10010050400800二级回转窑二级回转窑中国中国1501501508001600三级回转窑三级回转窑中国中国10010050600400二级立窑二级立窑日本日本505050750500/马来西亚马来西亚1001001002002000/土耳其土耳其1205050300400/意大利意大利15302010400700/美国美国约约70约约40/约约750约约900/对比项对比项世界先进水平世界先进水平中国水平中国水平新型干法窑生产能力新型干法窑生产能力日本占日本占98%以上；意大利占以上；意大利占96%以上。以上。约约10%左右，窑外分解窑约左右，窑外分解窑约130台。台。企业平均规模企
9、业平均规模世界世界60100万吨；欧洲万吨；欧洲7080万吨；日本万吨；日本260万吨。万吨。20万吨。万吨。全员劳动生产率全员劳动生产率法国：法国：3272吨吨/人年；德国：人年；德国：3015吨吨/人年；日本：人年；日本：15000吨吨/人年。人年。地方水泥：地方水泥：160吨吨/人年；全国人年；全国平均：平均：284吨吨/人年。人年。设备运转率设备运转率92%85%熟料热耗熟料热耗2900KJ/KG（日本）（日本）5121KJ/KG（回转窑平均）（回转窑平均）窑外分解窑热耗窑外分解窑热耗2888KJ/KG熟料熟料3555KJ/KG熟料熟料熟料煤耗熟料煤耗100KG/T标准煤标准煤175K
10、G/T标准煤标准煤水泥综合电耗水泥综合电耗92kWh/t114kWh/t水泥散装率水泥散装率8090%以上以上20%左右左右n我国水泥工业技术水平显著低于世界先进水平；我国水泥工业技术水平显著低于世界先进水平；n n认知水泥、正确使用水泥、减少水泥消耗，努力实现工程建设与自然的和谐发展，应成为每个工程建设者的重要职责。n n水泥的命名、定义和术语GB/T413197n n水泥按用途和性能分通用水泥六大水泥：硅酸盐水泥；普硅水泥； 矿渣水泥；粉煤灰水泥；火山灰水泥；复合水泥专用水泥道路水泥、砌筑水泥、油井水泥特性水泥快硬水泥、膨胀水泥、低热水泥n n按成分硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐水泥等 通用硅酸
11、盐水泥(GB175-2007(GB175-2007）以硅酸盐水泥熟料、适量石膏和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硅酸盐水泥；普硅水泥；矿渣水泥；粉煤灰水泥；火山灰水泥；复合水泥六大水泥： 红红红红绿绿黑或蓝第一节 硅酸盐水泥一、水泥的生产及矿物组成二、水泥的水化与凝结硬化三、硅酸盐水泥的技术性质四、水泥石的腐蚀与防止五、硅酸盐水泥的主要特性与应用第一节 硅酸盐水泥 通用硅酸盐水泥(GB175-2007）以硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料制成的水硬性胶凝材料。 按按混混合合材材料料的的品品种种和和掺掺量量分分硅硅酸酸盐盐水水泥泥；普普硅硅水水泥泥；矿矿渣水泥；粉煤灰水泥
12、；火山灰水泥；复合水泥六大水泥：渣水泥；粉煤灰水泥；火山灰水泥；复合水泥六大水泥： 硅酸盐水泥（波特兰水泥）不掺混合材料时，称为型硅酸盐水泥，代号P.；混合材料掺量5%，称为型硅酸盐水泥，代号P.。 一、水泥的生产及矿物组成1、生产 n石膏石膏缓凝剂缓凝剂用用n水泥的生产工艺概括起来就是水泥的生产工艺概括起来就是“二磨一烧二磨一烧”南平水泥厂水泥颗粒显微外貌2、水泥矿物组成（表3-2）及特性：3CaO.SiO2 （3760%）；2CaO.SiO2 （1537%），前2者70%以上。 3CaO.Al 2O 3 （715%）；4CaO.Al 2O3.Fe2O3 （1018%），这2者25%左右 少
13、量游离氧化物（有害物有害物）： CaO(1-2%) ； MgO及K2O；Na2O等，不超过10%硅酸盐水泥主要硅酸盐水泥主要矿物组成矿物组成（水化）（水化）特性特性（表（表3-33-3）硅酸三钙硅酸三钙硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙水化速度水化速度水化速度水化速度快快快快慢慢慢慢最快最快最快最快快快快快水化热水化热水化热水化热多多多多少少少少最多最多最多最多中中中中强度强度强度强度高高高高早期低、早期低、早期低、早期低、后期高后期高后期高后期高低低低低低低低低耐化学侵耐化学侵耐化学侵耐化学侵蚀蚀蚀蚀中中中
14、中良良良良差差差差优优优优干缩性干缩性干缩性干缩性中中中中小小小小大大大大小小小小适应性适应性适应性适应性( (补充）补充）补充）补充）中中中中良良良良差差差差中中中中二、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 水泥水泥 + +水水 拌和拌和 水泥浆水泥浆（具有可塑性）（具有可塑性） 水泥浆水泥浆 凝结硬化凝结硬化 水泥石水泥石（具有一定的强度）（具有一定的强度）（具有一定的强度）（具有一定的强度） （水泥浆水泥浆经过一定的时间经过一定的时间) )二、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化（一）水化水泥熟料矿物与水的作用称为水泥的水化反应。其单一矿物与水作用遵循下列规律： 1、水化热、水化速度： C3A C3S C4
15、AF C2S； 2、单一矿物的强度：C3S最高；C2S早期低、后期高；C3A、C4AF 低。3、水泥的水化产物 2(3CaO.SiO2(3CaO.SiO2 2) ) + + 6H6H2 2O O =3CaO.2SiO=3CaO.2SiO2 2.3H.3H2 2O O + + 3Ca(OH)3Ca(OH)2 2 2(2( 2CaO.SiO2CaO.SiO2 2) ) + + 4H4H2 2O O =3CaO.2SiO=3CaO.2SiO2 2.3H.3H2 2O O + + 3Ca(OH)3Ca(OH)2 2 3CaO.Al 3CaO.Al2 2OO3 3 + 6H+ 6H2 2O = 3CaO
16、.AlO = 3CaO.Al2 2OO3 3.6H.6H2 2OO 4CaO.Al4CaO.Al2 2OO3 3.Fe.Fe2 2OO3 3+7H+7H2 2O=3CaO.AlO=3CaO.Al2 2OO3 3.6H.6H2 2O O +CaO.Fe+CaO.Fe2 2OO3 3.H.H2 2OO（1）硅酸三钙水化很快，生成的水化硅酸钙几乎不溶于水，而立即以胶体析出，并逐渐凝聚成为凝胶；构成具有很高强度的空间网状结构( (硅酸二钙的水化与硅酸二钙的水化与C C3 3S S相似，只不过水化速度慢而已相似，只不过水化速度慢而已) )。（2）水化生成的Ca(OH)2在溶液的浓度很快达到饱和，呈六方晶
17、体析出；由于是层状结构，层间结合较弱，在受力较大时是裂缝的策源地。（3）水化铝酸三钙为立方晶体，在Ca(OH)2饱和溶液中它能与Ca(OH)2进一步反应，生成六方晶体的水化铝酸钙。 3CaO.Al2O3 + Ca(OH)2+12 H2O =4CaO.Al2O3.13H2O (4)在有石膏的情况下，水化铝酸钙又与石膏反应形成三硫型水化硫铝酸钙（3CaO.Al2O3.3CaS04.31H2O） ，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙3CaO.Al2O3.CaS04.12H2O(AFm)(AFm)。 钙矾石难溶于水的针状晶体，包裹在C
18、 C3 3A A表面表面 ，阻止水分的进入，延缓了水泥的水化起到了缓凝作用（急凝实验演示）。 n(5)(5)水泥浆在空气中硬化时，水泥浆在空气中硬化时，表层表层水化形成的水化形成的Ca(OH)Ca(OH)2 2还会还会与空气中的与空气中的COCO2 2反应反应生成碳酸钙。生成碳酸钙。孔隙( (二二) ) 硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化水化初期，水化产物数量较少，水泥浆水化初期，水化产物数量较少，水泥浆具有良好的可具有良好的可塑性（塑性（2-4h2-4h）。随水化产物的数量不断增加，自由水分减。随水化产物的数量不断增加，自由水分减少，水化产物颗粒间逐渐接近，部分颗粒黏结在一起形成少，水
19、化产物颗粒间逐渐接近，部分颗粒黏结在一起形成了一定的网状结构，水泥浆体失去可塑性，了一定的网状结构，水泥浆体失去可塑性，产生凝结（产生凝结（4-4-8h8h）。石膏对硅酸盐水泥水化起缓凝剂作用。石膏对硅酸盐水泥水化起缓凝剂作用。a a分散在水中未水化的水泥颗粒；分散在水中未水化的水泥颗粒； b b水泥颗粒表面形成的水化物膜层水泥颗粒表面形成的水化物膜层 c c膜层长大并互膜层长大并互相连接（凝结）；相连接（凝结）；d d水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化）水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化） 1 1水泥颗粒；水泥颗粒； 2 2水分；水分； 3 3凝胶；凝胶； 4 4晶体；晶体； 5 5水泥颗粒
20、未水化内核；水泥颗粒未水化内核； 6 6毛细孔毛细孔 n 图图4-2 4-2 水泥凝结硬化过程示意图水泥凝结硬化过程示意图a a分散在水中未水化的水泥颗粒；分散在水中未水化的水泥颗粒； b b水泥颗粒表面形成的水化物膜层水泥颗粒表面形成的水化物膜层 c c膜层长大并互相连接（凝结）；膜层长大并互相连接（凝结）； d d水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化）水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化）1 1水泥颗粒；水泥颗粒； 2 2水分；水分； 3 3凝胶；凝胶； 4 4晶体；晶体； 5 5水泥颗粒未水化内核；水泥颗粒未水化内核； 6 6毛细孔毛细孔 n随着水化的进一步进行，水化产物不断生成并填充水泥随
21、着水化的进一步进行，水化产物不断生成并填充水泥颗粒的空隙。更多的水化产物颗粒间产生黏结作用使所形颗粒的空隙。更多的水化产物颗粒间产生黏结作用使所形成的网状结构更加密实，此时水泥浆体逐步产生强度成的网状结构更加密实，此时水泥浆体逐步产生强度, ,进进入入硬化阶段（至若干年）硬化阶段（至若干年） 总结：总结： 1 1、水泥的水化反应是、水泥的水化反应是放热反应放热反应； C C3 3S S水化反应很快，产生大量的水化反应很快，产生大量的Ca(OH)Ca(OH)2 2和水化热；和水化热； C C2 2S S水化反应很慢，产生少量的水化反应很慢，产生少量的Ca(OH)Ca(OH)2 2和水化热；和水化
22、热； C C3 3A A水化反应非常快，并集中放出大量的水化热。水化反应非常快，并集中放出大量的水化热。 水水化化热热对对冬冬季季施施工工有有利利，但但对对大大体体积积工工程程不不利利。因因为为易易产产生生内内外外温温度度差差，引引起起温温度度应应力力，一一星星期期内内就会产生很大裂缝，造成质量事故。就会产生很大裂缝，造成质量事故。 2 2、水泥石的、水泥石的内部组成（内部组成（p37)p37)： (1) (1)水泥水化产物水泥水化产物凝胶体凝胶体(凝胶和晶体凝胶和晶体) ：水化：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、 Ca(OH)Ca(OH)2 2 、水化铝酸、水化铝酸钙和水化
23、硫铝酸钙晶体。在充分水化的水泥石中，钙和水化硫铝酸钙晶体。在充分水化的水泥石中，C-S-HC-S-H凝胶约占凝胶约占70%70%，Ca(OH)Ca(OH)2 2约占约占20%20%，水化硫铝酸，水化硫铝酸钙约占钙约占7%7%，其他，其他3%3%。 在水泥石中，水化硅酸钙凝胶对水泥石的强度在水泥石中，水化硅酸钙凝胶对水泥石的强度及其它主要性质起支配作用及其它主要性质起支配作用 (2)(2)毛细孔毛细孔、孔隙水、孔隙水； (3)(3)未水化内核未水化内核 三者三者在不同时期相对数量的变化，使水泥石在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之改变。的性质随之改变。n n。（三）影响水泥凝结硬化的因素
24、（三）影响水泥凝结硬化的因素（三）影响水泥凝结硬化的因素（三）影响水泥凝结硬化的因素1 1、矿物组成及石膏的品种和掺量、矿物组成及石膏的品种和掺量、矿物组成及石膏的品种和掺量、矿物组成及石膏的品种和掺量2 2、细度、细度、细度、细度3 3、加水量、加水量、加水量、加水量(w/c)(w/c)4 4、养护温度和湿度、养护温度和湿度、养护温度和湿度、养护温度和湿度5 5、养护时间、养护时间、养护时间、养护时间6 6、外加剂、外加剂、外加剂、外加剂7 7、掺合料、掺合料、掺合料、掺合料8 8、水泥温度及存放时间、水泥温度及存放时间、水泥温度及存放时间、水泥温度及存放时间n n（三）（三）影响水泥凝结硬
25、化的因素影响水泥凝结硬化的因素n n1、矿物组成、石膏的品种和掺量矿物组成、石膏的品种和掺量适量适量石膏起缓凝作用，且由于钙矾石的生成，还石膏起缓凝作用，且由于钙矾石的生成，还能提高水泥石的强度。但是石膏掺量过多，能提高水泥石的强度。但是石膏掺量过多，危害水泥石的安定性。危害水泥石的安定性。（三）影响水泥凝结硬化的因素（三）影响水泥凝结硬化的因素（三）影响水泥凝结硬化的因素（三）影响水泥凝结硬化的因素2 2、细度、细度、细度、细度n n 一般一般一般一般7-200m,7-200m,95%95%颗粒颗粒颗粒颗粒45m,45m,平均平均平均平均15m15m， 10m10m、需水大、早强，应、需水大
26、、早强，应、需水大、早强，应、需水大、早强，应 10%10%，3-30m3-30m为活性主要部分，应为活性主要部分，应为活性主要部分，应为活性主要部分，应90%90%； 60m60m水化缓慢，对强度不起作用，水化缓慢，对强度不起作用，水化缓慢，对强度不起作用，水化缓慢，对强度不起作用， 90m90m、只有表面水化、只有表面水化、只有表面水化、只有表面水化细细凝结硬化快、早强；能耗、成本增加；不易保凝结硬化快、早强；能耗、成本增加；不易保凝结硬化快、早强；能耗、成本增加；不易保凝结硬化快、早强；能耗、成本增加；不易保存；变形（温度、干缩）增加；和易性、适应性下降；存；变形（温度、干缩）增加；和易
27、性、适应性下降；存；变形（温度、干缩）增加；和易性、适应性下降；存；变形（温度、干缩）增加；和易性、适应性下降；耐久性下降耐久性下降耐久性下降耐久性下降水泥细度对其与高效减水剂相容性的影响水泥细度对其与高效减水剂相容性的影响不同细度水泥达到相同流动性时的高效减水剂掺量不同细度水泥达到相同流动性时的高效减水剂掺量细度细度（mm2 2/kg/kg）301301349349398398445445505505饱和点掺量饱和点掺量（%）0.80.81.21.21.21.21.61.62 21h1h流动度无流动度无损失掺量损失掺量（%）1.61.62.22.21.81.82.42.4找不到找不到图7水泥
28、细度对抗拉强度的影响图图88抗冻性与水泥比表面积的关系抗冻性与水泥比表面积的关系有研究者(Heam 1949 年, Mather 1993 年)报道粗水泥的渗透性随龄期而下降, 表明其具有自愈能力1。水泥细度和开裂敏感性的关系抗裂性实验环形模具抗裂性实验环形模具混凝土抗裂实验平板试件模具混凝土抗裂实验平板试件模具裂缝深度检测仪裂缝宽度检测仪水泥细度对水泥浆体和混凝土开裂的影响3、加水量、加水量(w/c)禁止随意加水禁止随意加水（P100P100）w/cw/c大大大大水化快、凝结硬化慢、孔隙率大、强度低、水化快、凝结硬化慢、孔隙率大、强度低、水化快、凝结硬化慢、孔隙率大、强度低、水化快、凝结硬化
29、慢、孔隙率大、强度低、干缩大（裂缝）、耐久性下降、流动性大、易离析。干缩大（裂缝）、耐久性下降、流动性大、易离析。干缩大（裂缝）、耐久性下降、流动性大、易离析。干缩大（裂缝）、耐久性下降、流动性大、易离析。w/cw/c小小小小对工程有利，过小无法施工对工程有利，过小无法施工对工程有利，过小无法施工对工程有利，过小无法施工n n4、养护温度和湿度、养护温度和湿度(p101)5、养护时间(p101)n n正常养护下，4周以内水化快,以后趋缓，长达几十年。强度大致与龄期的对数成正比。龄期龄期( (天天) )1 17 72828150150180180水化深度水化深度( (微米微米) ) 0.430.
30、432.62.65.375.378.98.910105、养护时间、养护时间n n养护应努力作到对混凝土在空间和时间上的均匀养护应努力作到对混凝土在空间和时间上的均匀一致一致恒温、恒湿恒温、恒湿温度温度/ /（tdtd）0 0；湿度湿度/ /（tdtd）0 0；n n适宜的养护温度适宜的养护温度( (避免高温和冬季施工），较大避免高温和冬季施工），较大的湿度或水中的湿度或水中( (避免大风施工）；避免大风施工）；n n即时养护及尽量长时间的养护，注重早期养护和即时养护及尽量长时间的养护，注重早期养护和长期的检测、保养。（长期的检测、保养。（工程应追求顺势而为，天人合一例工程应追求顺势而为，天人合
31、一例工程应追求顺势而为，天人合一例工程应追求顺势而为，天人合一例：热天浇水养护，早晚温差大时的养护）热天浇水养护，早晚温差大时的养护）热天浇水养护，早晚温差大时的养护）热天浇水养护，早晚温差大时的养护）n n6、外加剂、外加剂适应性（相容性）适应性（相容性）n n7、掺合料、掺合料 认识和应用掺合料应有正确的观念认识和应用掺合料应有正确的观念 8 8、水泥温度及存放时间、水泥温度及存放时间、水泥温度及存放时间、水泥温度及存放时间( (补充）补充）补充）补充）n n(1)(1)水泥温度水泥温度水泥温度水泥温度0 00 00 01201200 00 075751001007575115115162
32、1627575119119155155195195525212012015515523023026266060minmin3030minmin初始初始流动流动度度/mm/mm水泥水泥温度温度水泥温度规定水泥温度规定uu水工混凝土施工规范水工混凝土施工规范水工混凝土施工规范水工混凝土施工规范DL/T5144DL/T5144DL/T5144DL/T51442001200120012001（5.1.75.1.75.1.75.1.7）到工到工到工到工地入罐温度地入罐温度地入罐温度地入罐温度65656565（温控计算一般采用温控计算一般采用温控计算一般采用温控计算一般采用60606060），三峡供不），
33、三峡供不），三峡供不），三峡供不应求时，允许放宽到应求时，允许放宽到应求时，允许放宽到应求时，允许放宽到70707070。uu公路水泥混凝土路面施工技术规范公路水泥混凝土路面施工技术规范公路水泥混凝土路面施工技术规范公路水泥混凝土路面施工技术规范JTG F30JTG F30JTG F30JTG F302003200320032003（3.1.4)3.1.4)3.1.4)3.1.4)散装水泥夏季出厂温度散装水泥夏季出厂温度散装水泥夏季出厂温度散装水泥夏季出厂温度: : : :南方不宜高于南方不宜高于南方不宜高于南方不宜高于65, 65, 65, 65, 北方不宜大于北方不宜大于北方不宜大于北方不
34、宜大于55;55;55;55;混凝土搅拌时水泥温度混凝土搅拌时水泥温度混凝土搅拌时水泥温度混凝土搅拌时水泥温度: : : :南方不南方不南方不南方不宜大于宜大于宜大于宜大于60,60,60,60,北方不宜大于北方不宜大于北方不宜大于北方不宜大于50, 50, 50, 50, 且不宜低于且不宜低于且不宜低于且不宜低于10 10 10 10 uu铁路混凝土工程施工技术指南铁路混凝土工程施工技术指南铁路混凝土工程施工技术指南铁路混凝土工程施工技术指南TZ210TZ210TZ210TZ2102005200520052005（11.2.1)11.2.1)11.2.1)11.2.1)夏夏夏夏（热）期（昼夜
35、平均气温高于（热）期（昼夜平均气温高于（热）期（昼夜平均气温高于（热）期（昼夜平均气温高于30303030）施工，水泥进入搅拌）施工，水泥进入搅拌）施工，水泥进入搅拌）施工，水泥进入搅拌机的温度不宜大于机的温度不宜大于机的温度不宜大于机的温度不宜大于40 40 40 40 uu钢筋混凝土裂缝控制指南钢筋混凝土裂缝控制指南钢筋混凝土裂缝控制指南钢筋混凝土裂缝控制指南(4.2.1)(4.2.1)(4.2.1)(4.2.1)使用时水泥温度不宜使用时水泥温度不宜使用时水泥温度不宜使用时水泥温度不宜超过超过超过超过60 60 60 60 (2)水泥存放时间或水泥新鲜度放置时放置时间间( (天天) )6
36、69 91212151518182828流动度流动度(mm)(mm)147147147147209209219219245245248248u越新鲜越新鲜,表面能大表面能大,吸附性强吸附性强,适应性差适应性差u水泥存放时间长水泥存放时间长适应性好，强度下降适应性好，强度下降。一般储存条。一般储存条件下，件下，3个月降低个月降低10-20%，6个月降低个月降低15-30%，一年降低，一年降低2540%。超过。超过3个月的水泥应重新测定强度。个月的水泥应重新测定强度。n n影响水泥凝结硬化的因素影响水泥凝结硬化的因素总结总结：在保证：在保证施工质量前提下，选用优质的水泥，掺入施工质量前提下，选用优
37、质的水泥，掺入合适的外加剂和掺合料，水胶比小，温度合适的外加剂和掺合料，水胶比小，温度适宜，湿度大，养护时间长，则水泥石水适宜，湿度大，养护时间长，则水泥石水化产物多、毛细孔少（小）、结构密实，化产物多、毛细孔少（小）、结构密实，混凝土性能好。混凝土性能好。三、硅酸盐水泥的技术性质 通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥(GB175-2007(GB175-2007）1 1、细度细度细度细度n n 一般一般一般一般7-200m,7-200m,95%95%颗粒颗粒颗粒颗粒45m,45m,平均平均平均平均15m15m， 10m10m、需水大、早强，应、需水大、早强，应、需水大、早强，应、需水大、早强，应 10
38、%10%，3-30m3-30m为活性主要部分，应为活性主要部分，应为活性主要部分，应为活性主要部分，应90%90%； 60m60m水化缓慢，对强度不起作用，水化缓慢，对强度不起作用，水化缓慢，对强度不起作用，水化缓慢，对强度不起作用， 90m90m、只有表面水化、只有表面水化、只有表面水化、只有表面水化细细凝结硬化快、早强；能耗、成本增加；不易保凝结硬化快、早强；能耗、成本增加；不易保凝结硬化快、早强；能耗、成本增加；不易保凝结硬化快、早强；能耗、成本增加；不易保存；变形（温度、干缩）增加；和易性、适应性下降；存；变形（温度、干缩）增加；和易性、适应性下降；存；变形（温度、干缩）增加；和易性、
39、适应性下降；存；变形（温度、干缩）增加；和易性、适应性下降；耐久性下降耐久性下降耐久性下降耐久性下降图7水泥细度对抗拉强度的影响图图88抗冻性与水泥比表面积的关系抗冻性与水泥比表面积的关系有研究者(Heam 1949 年, Mather 1993 年)报道粗水泥的渗透性随龄期而下降, 表明其具有自愈能力1。水泥细度和开裂敏感性的关系三、硅酸盐水泥的技术性质通用硅酸盐水泥(GB175-2007）1 1、细度、细度-选择性指标选择性指标 筛分法有筛分法有负压筛法、水筛法和干筛法三种负压筛法、水筛法和干筛法三种，如负压筛法与水筛法或干筛法的测定结果有争如负压筛法与水筛法或干筛法的测定结果有争议时，议
40、时，以负压筛法为准。以负压筛法为准。水泥细度检验方法水泥细度检验方法: : 筛析法筛析法 （GB/T1345-2005 GB/T1345-2005 GB/T1345-2005 GB/T1345-2005 ）水泥比表面积测定方法水泥比表面积测定方法( (勃氏法勃氏法)(GB/T8074-1987)(GB/T8074-1987)(GB/T8074-1987)(GB/T8074-1987) )水泥颗粒级配测定方法激光法水泥颗粒级配测定方法激光法( ( ( (JC/T721JC/T721JC/T721JC/T721-2006) -2006) -2006) -2006) 三、硅酸盐水泥的技术性质通用硅酸
41、盐水泥(GB175-2007）1、细度细度-选择性指标选择性指标（筛余、比表面积、粒度分布粒度分布法法实验演示）实验演示） 硅酸盐水泥和普通水泥硅酸盐水泥和普通水泥的细度用比表面积表示，应的细度用比表面积表示，应300m2kg。 其他水泥用筛余表示，其他水泥用筛余表示，80m方孔筛筛余方孔筛筛余 10 或或45m方孔筛筛余方孔筛筛余 30 。 过去过去现在现在筛余筛余（%）5-85-81-31-3比表面比表面积积/m/m2 2/kg/kg300-300-320320350-350-400400标准稠标准稠度度（%）26-26-272727-3027-30掺合料掺合料种类种类1-21-28-12
42、8-122 2、标准稠度用水量、标准稠度用水量（p39p39第第2 2段，段，选择性指标选择性指标？送审稿）？送审稿） 不是水泥的技术指标，测试目的是不是水泥的技术指标，测试目的是为凝结为凝结时间和体积安定性做准备时间和体积安定性做准备。n n 标准稠度标准稠度用水量用水量是指水泥净浆达到规定稠是指水泥净浆达到规定稠度时所需的拌合水量，以水占水泥重量的百分度时所需的拌合水量，以水占水泥重量的百分率表示，一般在率表示，一般在23-31%23-31%之间。之间。n n 标准稠度水泥净浆：用标准稠度用水量制标准稠度水泥净浆：用标准稠度用水量制备的水泥净浆。备的水泥净浆。2 2、标准稠度用水量、标准稠
43、度用水量n nGB/T1346-2011 GB/T1346-2011 水泥标准稠度用水量水泥标准稠度用水量, ,凝结时间凝结时间, ,安定性检验方法安定性检验方法n n 代用法代用法是用维卡仪中试锥在净浆中下沉深度是用维卡仪中试锥在净浆中下沉深度达到达到30301mm 1mm 时的用水量；时的用水量；n n 标准法标准法是用维卡仪中的试杆在净浆中下沉并是用维卡仪中的试杆在净浆中下沉并距底板距底板6 61 mm1 mm的用水量。的用水量。n n （实验演示）（实验演示）3 3、凝结时间、凝结时间初凝初凝标准稠度水泥净浆自加水起至开始标准稠度水泥净浆自加水起至开始 失去失去可塑性可塑性的时间。（的
44、时间。（4545分钟）分钟）终凝终凝标准稠度水泥净浆自加水起至标准稠度水泥净浆自加水起至完全失去可塑完全失去可塑性并开始产生强度的时间。性并开始产生强度的时间。（硅酸盐水泥硅酸盐水泥390min390min，其它，其它600min 600min ）3 3、凝结时间、凝结时间凝结时间不符合标准要求为不合格品凝结时间不符合标准要求为不合格品。（。（应用？应用？） 为保证混凝土较长时间处于塑性状态，以便于为保证混凝土较长时间处于塑性状态，以便于施工操作，水泥的施工操作，水泥的初凝时间不宜太短初凝时间不宜太短； 成型完毕后，又希望水泥尽快硬化，有利于承成型完毕后，又希望水泥尽快硬化，有利于承受荷载和下
45、道工序的施工，受荷载和下道工序的施工，终凝时间不宜过长终凝时间不宜过长。 我国水泥我国水泥初凝时间初凝时间1-3h,1-3h,终凝时间终凝时间5-8h5-8h （实验演示）（实验演示）4 4、体积安定性、体积安定性是评定水泥质量的最重要性质是评定水泥质量的最重要性质n n定义：定义：水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性或稳定性或稳定性。 如果在水泥硬化后，产生不均匀的体积变化，如果在水泥硬化后，产生不均匀的体积变化，即为体积安定性不良，就会使构件或结构产生膨即为体积安定性不良，就会使构件或结构产生膨胀性裂缝，导致工程质量事故。胀性裂缝，导致工程质量事故。 小
46、水泥安定性容易不良。小水泥安定性容易不良。n n原因原因： （1 1）游离）游离CaOCaO、游离、游离MgOMgO过多；过多； （2 2）石膏掺量过多。）石膏掺量过多。检验方法：检验方法：沸煮法（试饼法或雷氏法）沸煮法（试饼法或雷氏法）实验演示实验演示实验演示实验演示 国家标准规定，由国家标准规定，由游离氧化钙游离氧化钙引起的水泥安定性不引起的水泥安定性不良可采用试饼法或雷氏法检验。有争议时以雷氏法为良可采用试饼法或雷氏法检验。有争议时以雷氏法为准。准。 n n沸煮法测定仪沸煮法测定仪沸煮法测定仪沸煮法测定仪 试饼法试饼法是将标准稠度的水泥净浆做成试饼经恒沸是将标准稠度的水泥净浆做成试饼经恒
47、沸3h后，后，用肉眼观察末发现裂纹，用直尺检查没有用肉眼观察末发现裂纹，用直尺检查没有弯曲现象弯曲现象，则称为安定性合格，反之，为不合格。则称为安定性合格，反之，为不合格。 检验方法：检验方法：沸煮法沸煮法（试饼法或雷氏法）（试饼法或雷氏法） 雷氏法是测定水泥浆在雷雷氏法是测定水泥浆在雷氏夹中硬化沸煮后的膨胀值，氏夹中硬化沸煮后的膨胀值，当两个试件沸煮后的当两个试件沸煮后的膨胀值膨胀值的平均值的平均值不大于不大于5.0mm时，时，即判为该水泥安定性合格，即判为该水泥安定性合格，反之为不合格。反之为不合格。 游离氧化镁的水化作用比游离氧化钙更加缓慢，游离氧化镁的水化作用比游离氧化钙更加缓慢，用压
48、蒸法用压蒸法（2MPa）才能检验出它的危害作用。才能检验出它的危害作用。 石膏的危害作用需经长期浸在常温水中才能发现。石膏的危害作用需经长期浸在常温水中才能发现。 因氧化镁和石膏的危害作用不便于快速检验，因因氧化镁和石膏的危害作用不便于快速检验，因此常在水泥生产中严格加以控制。此常在水泥生产中严格加以控制。 水泥中游离氧化镁含量不得超过水泥中游离氧化镁含量不得超过5.0，三氧化硫，三氧化硫含量不得超过含量不得超过3.5%或或4。 结论：结论： 体积安定性不良的水泥为不合格品（体积安定性不良的水泥为不合格品（原废品原废品），），禁止禁止用于工程中。用于工程中。u水泥使用前为水泥使用前为必检指标必
49、检指标。(95/9(95/9上海锦普大厦，上海锦普大厦，11-1411-14层爆破，损失层爆破，损失268268万万,20083,20083晋城，晋城，10001000多万损失多万损失) )u？存放、混合，膨胀剂？存放、混合，膨胀剂天才性的发明，天才性的发明，u水泥安定性不合格水泥安定性不合格工程不合格工程不合格某水泥厂热水泥标号不稳定的情况下出厂销售，导致用户所建房屋的大梁、屋某水泥厂热水泥标号不稳定的情况下出厂销售，导致用户所建房屋的大梁、屋顶出现不同程度的裂缝。顶出现不同程度的裂缝。 5 5、强度、强度是评定水泥质量的重要指标，也是是评定水泥质量的重要指标，也是划分水泥强度等级的依据。划
50、分水泥强度等级的依据。n n水泥胶砂强度检验法（水泥胶砂强度检验法（ISOISO）（GB/T17671GB/T17671GB/T17671GB/T176711999199919991999）水泥：标准砂：水水泥：标准砂：水=450=4502 2：135013505 5：2252251 1 即即 = 1 = 1 ： 3 3 ：0.50.5 试件尺寸试件尺寸 40404040160mm 160mm 二组（二组（3 3块块/ /组）组） 标准养护标准养护 ：温度：温度20 20 1 1 ，水中养护；，水中养护； 5 5、强度、强度 分别测其分别测其3 3天、天、2828天的抗折、抗压强度天的抗折、抗
51、压强度； 根据测定结果划分强度等级根据测定结果划分强度等级 32.5;32.5R; 42.5;42.5R 32.5;32.5R; 42.5;42.5R ， 52.5;52.5R; 62.5;62.5R52.5;52.5R; 62.5;62.5R 水泥按水泥按3d3d强度又分为普通型和早强型两种强度又分为普通型和早强型两种类型，其中有代号类型，其中有代号R R者为早强型水泥。者为早强型水泥。 图1 19201990 年美国水泥7d 抗压强度的增长我国水泥在40 多年前最高强度(GB17563)相当于20世纪末的425 号(GB17592), 相当于目前的32.5级; 现在我国水泥28d 抗压强度
52、提高了约20MPa。图2 不同水泥配制的混凝土在室外暴露50 年后强度变化n n结论：结论：n n 强度为强度为水泥使用前的水泥使用前的必检指标必检指标，强度不强度不符合标准要求为不合格品，符合标准要求为不合格品，不合格品可按实不合格品可按实测强度使用测强度使用。一般不用。一般不用R R型。型。n n 应注意节约应注意节约标准砂标准砂n n胶砂流动度应大于胶砂流动度应大于180mm，否则以，否则以0.01的倍数增大的倍数增大水灰比水灰比n n成型及强度实验成型及强度实验演示演示 6 6、水化热（、水化热（J/gJ/g）（）（非技术指标）非技术指标） 水泥进行水化反应时放出的热量。水泥进行水化反
53、应时放出的热量。 水化热与组成、细度、混合材等有关。水化热与组成、细度、混合材等有关。 6 6、水化热（、水化热（J/gJ/g）（）（非技术指标）非技术指标） 水泥水化热大部分在早期内放出（水泥水化热大部分在早期内放出（3 3天放热量天放热量为总热量的为总热量的50%50%，7 7天天75%75%，3 3月月90%90%），由于硅），由于硅酸盐水泥早期水化速度快，放热量大，大体积混凝酸盐水泥早期水化速度快，放热量大，大体积混凝土内部容易聚集较大热量，混凝土又为热的不良导土内部容易聚集较大热量，混凝土又为热的不良导体（内部温度可达体（内部温度可达50-60 50-60 以上），混凝土内外以上），
54、混凝土内外产生温度应力差，导致温度裂缝，所以产生温度应力差，导致温度裂缝，所以硅酸盐水泥硅酸盐水泥不宜单独用于大体积混凝土工程。水化热对冬季施不宜单独用于大体积混凝土工程。水化热对冬季施工有利。工有利。n n 应严格控制混凝土内外温差，表面与环境（养应严格控制混凝土内外温差，表面与环境（养护水）温差护水）温差2525。 任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂影响的，即称为限度减少开裂影响的，即称为“大体积混凝大体积混凝土土”。大体积混凝土大体积混凝土 7 7、碱含量（选择性指标
55、）、碱含量（选择性指标）n nNaO+0.658KNaO+0.658KNaO+0.658KNaO+0.658K2 2 2 20 0.60%0 0.60%0 0.60%0 0.60%，当碱含量高时，若使用活性当碱含量高时，若使用活性骨料，就会发生混凝土龟裂。应控制混凝土总碱骨料，就会发生混凝土龟裂。应控制混凝土总碱3kg/m3kg/m3 3( ( ( (混凝土结构设计规范，北京混凝土结构设计规范，北京混凝土结构设计规范，北京混凝土结构设计规范，北京20202020年年年年) ) ) ) 8 8、氯离子（、氯离子（0.06%0.06%，补充，补充不符合要求为不合格品）不符合要求为不合格品）破坏钢筋
56、表面保护膜，导致钢筋锈蚀。应控制破坏钢筋表面保护膜，导致钢筋锈蚀。应控制混凝土氯离子总含量。（混凝土氯离子总含量。（烟台汽车站烟台汽车站烟台汽车站烟台汽车站. 3 3：38s,1%CL38s,1%CL- - ）1 1）对于预应力混凝土对于预应力混凝土，不超过胶凝材料重的，不超过胶凝材料重的0.06%0.06%。 2 2）氯氯盐盐环环境境下下应应严严格格限限制制原原材材料料（水水泥泥、矿矿物物掺掺和和料料、骨骨料料、外外加加剂剂和和拌拌和和水水等等）引引入入混混凝凝土土中中的的氯氯离离子子量量，各各种种原原材材料料中中的的氯氯离离子子量量应应尽尽可可能能低低。新新拌拌混混凝凝土土硬硬化化后后，实
57、实测测混混凝凝土土中中的的水水溶溶氯氯离离子子含含量对于钢筋混凝土不应超过胶凝材料重的量对于钢筋混凝土不应超过胶凝材料重的0.1%0.1%。3 3）在在无无氯氯盐盐的的潮潮湿湿环环境境下下应应不不超超过过胶胶凝凝材材料料重重的的0.15 0.15 % %（对对桥桥梁梁等等基基础础设设施施工工程程宜宜不不超超过过0.080.08），在在无无氯氯盐盐的的干干燥燥环环境境下下应应不超过胶凝材料重的不超过胶凝材料重的0.3%0.3%（对桥梁等基础设施工程宜不超过（对桥梁等基础设施工程宜不超过0.150.15）9 9 9 9、烧失量、烧失量、烧失量、烧失量( ( ( (补充）补充）补充）补充）未烧透组分
58、、未烧透生料、石膏和混合材未烧透组分、未烧透生料、石膏和混合材未烧透组分、未烧透生料、石膏和混合材未烧透组分、未烧透生料、石膏和混合材中带入的杂质及存放过程中的风化。中带入的杂质及存放过程中的风化。中带入的杂质及存放过程中的风化。中带入的杂质及存放过程中的风化。 硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥:3%:3%:3%:3%，3.5%;3.5%;3.5%;3.5%;普通水泥普通水泥普通水泥普通水泥5%5%5%5% 不符合标准要求为不合格品。不符合标准要求为不合格品。不符合标准要求为不合格品。不符合标准要求为不合格品。1010、不、不 溶物溶物( ( ( (补充）补充）补充）补充）非活性物质（
59、结晶二氧化硅）非活性物质（结晶二氧化硅）及熟料中的惰性物质，不溶物含量高对水泥质量及熟料中的惰性物质，不溶物含量高对水泥质量有不良影响。有不良影响。 硅酸盐水泥硅酸盐水泥型硅酸盐水泥型硅酸盐水泥0.75%,0.75%,型型1.5%1.5%。 不符合标准要求为不合格品。不符合标准要求为不合格品。1111、放射性、放射性( ( ( (补充）补充）补充）补充） - -建筑材料放射性核素限量建筑材料放射性核素限量GB6566GB65662001 2001 1212、密度、密度、密度、密度3.1g/cm3.1g/cm3 3 ；堆积密度；堆积密度；堆积密度；堆积密度1000-1600kg/m1000-16
60、00kg/m3 3结论：结论：水泥的技术性质对混凝土性能有水泥的技术性质对混凝土性能有重要影响，应辨证和全面的看待水泥各重要影响，应辨证和全面的看待水泥各项技术指标，促进水泥改性，正确应用项技术指标，促进水泥改性，正确应用水泥，保证工程质量。水泥，保证工程质量。四、水泥石的腐蚀与防止 水水泥泥石石腐腐蚀蚀即即在在侵侵蚀蚀性性介介质质作作用用下下，强强度度下下降降、结结构构破破坏坏的的现现象象。由由外外因因（环环境境、介介质质浓浓度度）和和内内因（水泥石组成和结构）所决定。因（水泥石组成和结构）所决定。（一）腐蚀类型（一）腐蚀类型1 1、溶出性侵蚀（软水侵蚀）、溶出性侵蚀（软水侵蚀）2 2、溶解
61、性化学侵蚀、溶解性化学侵蚀3 3、膨胀性化学侵蚀、膨胀性化学侵蚀（二）腐蚀的原因（二）腐蚀的原因（三）腐蚀的防止（三）腐蚀的防止（一）按腐蚀作用的机理分三种类型一）按腐蚀作用的机理分三种类型1 1、溶溶出出性性侵侵蚀蚀（软软水水侵侵蚀蚀重重重重碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐含含含含量量量量低低低低的的的的水水水水，雨雨雨雨水、雪水、许多河、湖等水、雪水、许多河、湖等水、雪水、许多河、湖等水、雪水、许多河、湖等） 水水泥泥石石中中的的Ca(OH)Ca(OH)Ca(OH)Ca(OH)2 2 2 2在在大大量量水水、流流动动水水、压压力力水水中中不不断断溶溶解解流流失失（溶溶解解度度1.2gCaO/L1.
62、2gCaO/L1.2gCaO/L1.2gCaO/L），造造成成OHOH- - 下下降降，引引起起其其它它水水化化产产物物分分解解，高高碱碱度度物物质质分分解解为为低低碱碱度度物物质质，水水泥泥石石变变得得多多孔孔疏松，结构破坏疏松，结构破坏。 （重碳酸盐含量多的水，可与（重碳酸盐含量多的水，可与（重碳酸盐含量多的水，可与（重碳酸盐含量多的水，可与Ca(OH)Ca(OH)Ca(OH)Ca(OH)2 2 2 2生成碳酸钙）生成碳酸钙）生成碳酸钙）生成碳酸钙） P P P P型水泥：砂型水泥：砂型水泥：砂型水泥：砂=1=1=1=1：5 5 5 5，水灰比，水灰比，水灰比，水灰比=0.35=0.35=
63、0.35=0.35渗滤软水渗滤软水渗滤软水渗滤软水30d30d30d30d， CaOCaOCaOCaO溶出量溶出量溶出量溶出量27%27%27%27%，强度下降，强度下降，强度下降，强度下降50%50%50%50%2 2、溶解性化学侵蚀、溶解性化学侵蚀生成易溶盐或无胶结能生成易溶盐或无胶结能力的物质力的物质（1）盐类侵蚀（海海水水、地地下下水水常常含含有有MgSOMgSO4 4 、MgClMgCl2 2) ) MgSO4+Ca(OH)2+2H2OCaS04.2H2O+Mg(OH)2 松软无胶凝能力 MgCl2 + Ca(OH)2 CaCl2 +Mg(OH)2 易溶于水 (2)(2)酸类侵蚀酸类
64、侵蚀( (工业废水、雨水、地下水）工业废水、雨水、地下水） Ca(OH)Ca(OH)2 2 +CO+CO2 2+ H+ H2 2O CaCOO CaCO3 3 +2 H +2 H2 2O O CaCO CaCO3 3 +CO +CO2 2 +2 H +2 H2 2O CaO Ca（HCOHCO3 3）2 2 （易溶于水，（易溶于水，OHOH下降引起水化物分解。）下降引起水化物分解。） HCl+ Ca(OH)HCl+ Ca(OH)2 2 Ca Cl Ca Cl2 2 +2 H +2 H2 2O O H H2 2SOSO4 4 + Ca(OH) + Ca(OH)2 2 CaSO CaSO4 4.2
65、H.2H2 2O O (3)强碱侵蚀 3CaO.Al2O3+6NaOH NaO2Al2O3（易溶）+3Ca(OH)2 且水泥石被NaOH浸透后干燥又碳化，生成的碳酸钠结晶沉积，胀裂水泥石。 Na(OH)2 +CO2+ H2O Na2CO3 +2 H2O 3 3、膨胀性化学侵蚀、膨胀性化学侵蚀硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀 ( ( ( (海水、湖水、工业废水、雨水、地下水等含有海水、湖水、工业废水、雨水、地下水等含有海水、湖水、工业废水、雨水、地下水等含有海水、湖水、工业废水、雨水、地下水等含有硫酸盐硫酸盐） SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2- + Ca(OH) + Ca(OH) + Ca(O
66、H) + Ca(OH)2 2 2 2 CaS0CaS0CaS0CaS04 4 4 4 + OH + OH + OH + OH- - - - CaS0 CaS0 CaS0 CaS04 4 4 4+3CaO.Al+3CaO.Al+3CaO.Al+3CaO.Al2 2 2 2O O O O3 3 3 3.6H.6H.6H.6H2 2 2 2O+HO+HO+HO+H2 2 2 2O3CaO.AlO3CaO.AlO3CaO.AlO3CaO.Al2 2 2 2O O O O3 3 3 3.3CaS0.3CaS0.3CaS0.3CaS04 4 4 4. . . .31H31H31H31H2 2 2 2O O
67、 O O （体积膨胀体积膨胀1.51.5倍，水泥杆菌、水泥癌症倍，水泥杆菌、水泥癌症） 当当水水中中硫硫酸酸盐盐浓浓度度较较高高时时，硫硫酸酸钙钙将将在在孔孔隙隙中中直直接接结结晶晶成成二二水水石石膏膏，体体积积膨膨胀胀，导导致致水水泥泥石石破破坏。坏。 除除了了上上述述物物质质类类型型腐腐蚀蚀，还还有有糖糖、氨氨盐盐、动动物物脂脂肪肪、含含环环烷烷酸酸的的石石油油产产品品等等。 水水泥泥石石腐腐蚀蚀是是极极为为复复杂杂的的物物理理化化学学过过程程，很很少少是是单单一一类类型型的的腐腐蚀蚀，往往往往是是几种腐蚀同时发生，互为影响几种腐蚀同时发生，互为影响。盐结晶引起开裂盐结晶引起开裂因含盐地下
68、水通过毛细作用上升在混凝土电线杆内部产生膨胀而开裂 采用含盐砂的混凝土路面因膨胀而在预留的胀缝处被挤碎 敦煌电线杆太原化肥厂太原化肥厂（二）腐蚀的原因（表（二）腐蚀的原因（表3-6）1 1、内因、内因 水水泥泥石石存存在在易易被被腐腐蚀蚀的的Ca(OH)Ca(OH)2 2和和水水化化铝酸钙；水泥石不密实。铝酸钙；水泥石不密实。2 2、外因、外因 液液态态腐腐蚀蚀介介质质、某某一一最最小小浓浓度度以以上上、浓浓度度大大腐腐蚀蚀强强（干干的的固固体体不不腐腐蚀蚀）；较较高温度高温度较快流速较快流速较高压力较高压力干湿交替干湿交替（三）腐蚀的防止（三）腐蚀的防止1 1、根根据据工工程程环环境境条条件
69、件合合理理选选择择水水泥泥品品种种。选选择择Ca(OH)Ca(OH)2 2 和和C C3 3A A少的水泥。如掺混合材水泥少的水泥。如掺混合材水泥2 2、提提高高水水泥泥石石的的密密实实度度。如如降降低低W/CW/C、掺掺外外加加剂剂、改善施工操作等措施改善施工操作等措施3表表面面加加保保护护层层在在混混凝凝土土或或砂砂浆浆表表面面加加做做耐耐腐腐蚀蚀性性高高且且不不透透水水的的保保护护层层，如如覆覆盖盖耐耐酸酸石石料料、耐耐酸酸陶陶瓷瓷、玻玻璃璃、塑塑料料、 沥沥青青等等。对对具具有有特特殊殊要要求的抗侵蚀混凝土，还可采用聚合物混凝土。求的抗侵蚀混凝土，还可采用聚合物混凝土。五、硅酸盐水泥的
70、主要特性与应用1、硅酸盐水泥凝结硬化快，强度高，主要用于重要结构的混凝土、预应力混凝土、高强度混凝土工程，特别适用早期强度要求高的混凝土。2、 水化热大，抗冻性好。适用冬季及严寒地区施工，但不宜单独用于大体积混凝土工程。3、耐蚀性差。不宜单独用于于受淡水、 海水、有水压作用的工程。4、抗碳化性较好，但不宜用于高温环境。第二节掺混合材料的硅酸盐水泥n n一、混合材料n n二、普通水泥n n三、矿渣水泥n n四、粉煤灰水泥第二节第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥一、混合材料、混合材料（混凝土中又叫掺合料（混凝土中又叫掺合料人工或天然的矿物材料人工或天然的矿物材料）1、与硅酸盐水泥
71、的区别：、与硅酸盐水泥的区别： 硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料熟料+ +少量混合材料（少量混合材料（5%5%）+ +石膏石膏 掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥 熟料熟料+ +混合材料较多（混合材料较多（5-70%5-70%）+ +石膏石膏 第二节掺混合材料的硅酸盐水泥一、混合材料一、混合材料 掺入混合材料，可以调节水泥强度，改善掺入混合材料，可以调节水泥强度，改善水泥性能、降低成本和有利于环保水泥性能、降低成本和有利于环保技术、技术、经济、社会效益。经济、社会效益。 由于混合材料品种的不同，可得到各种掺由于混合材料品种的不同，可得到各种掺混合材料的硅酸盐水泥。如常用的普通水泥、混合材料的
72、硅酸盐水泥。如常用的普通水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥等。矿渣水泥、粉煤灰水泥等。2、混合材料分类、混合材料分类按特性和在水泥中的作按特性和在水泥中的作用分用分uu非活性混合材料非活性混合材料(p44)与水泥不起化与水泥不起化学反应，无化学活性，只起填充作用。学反应，无化学活性，只起填充作用。uu 常用：磨细的石英砂、粘土、慢冷矿渣等。常用：磨细的石英砂、粘土、慢冷矿渣等。uu 作用：提高产量和降低成本，扩大强度等作用：提高产量和降低成本，扩大强度等级，减少水化热。级，减少水化热。2、混合材料分类、混合材料分类按特性和在水泥中的作用分按特性和在水泥中的作用分按特性和在水泥中的作用分按特性和在水泥中
73、的作用分n n活性混合材料活性混合材料在磨细并有激发剂（石灰、石膏、在磨细并有激发剂（石灰、石膏、熟料）存在情况下，就能发生水化反应，生成具有熟料）存在情况下，就能发生水化反应，生成具有水硬性胶凝能力的物质。水硬性胶凝能力的物质。n n激发激发物理（磨细、煅烧），化学物理（磨细、煅烧），化学常用：常用：粒化高炉矿渣、粉煤灰粒化高炉矿渣、粉煤灰粒化高炉矿渣、粉煤灰粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰、火山灰、火山灰、火山灰、 煤矸石、炉渣、烧粘土等。煤矸石、炉渣、烧粘土等。煤矸石、炉渣、烧粘土等。煤矸石、炉渣、烧粘土等。作用：参与水化反应，左右水泥的凝结硬化的速度，作用：参与水化反应，左右水泥的凝结硬化
74、的速度，减少水化热，降低成本等。减少水化热，降低成本等。n n水泥水泥n磨细矿渣颗粒n n粉煤灰粉煤灰 3、活性混合材料的特性 x Ca(OH)x Ca(OH)2 2+SiO+SiO2 2+m H+m H2 2O O x CaO.SiO x CaO.SiO2 2.n H.n H2 2OOx Ca(OH)x Ca(OH)2 2+Al +Al 2 2O O 3 3+m H+m H2 2O O x CaO. Al x CaO. Al 2 2O O 3 3 .n H .n H2 2OO 活性混合材料含有大量的活性SiO2 、Al 2O 3，当掺入硅酸盐水泥，并加水调和时，活性混合材料处于Ca(OH)2
75、 和石膏的饱和溶液中，其活性得以激发，且水化产物具有水硬性。 3、活性混合材料的特性、活性混合材料的特性 激发剂激发剂（碱性（碱性石灰、熟料，硫酸盐石灰、熟料，硫酸盐石膏）石膏）该反应该反应特点：特点：对温湿度敏感性对温湿度敏感性大，常温下反应很慢，高温下反大，常温下反应很慢，高温下反应很快，应加强潮湿养护应很快，应加强潮湿养护放热慢、放热小放热慢、放热小。4、混合材料用途（补充）、混合材料用途（补充）uu水泥混合材水泥混合材uu无熟料水泥无熟料水泥（炉渣石灰顶，古罗马建筑）（炉渣石灰顶，古罗马建筑）（炉渣石灰顶，古罗马建筑）（炉渣石灰顶，古罗马建筑）uu混凝土掺合料混凝土掺合料辅助胶凝材料辅
76、助胶凝材料uu硅酸盐制品硅酸盐制品n古罗马万神殿，建于公元120124年间。（耐久（耐久的材料、优良的设计、的材料、优良的设计、施工技术。施工技术。“用铁锤夯用铁锤夯结实基础与墙体结实基础与墙体”n世界上现存最大的古代圆形剧场是意大利罗马的非拉维世界上现存最大的古代圆形剧场是意大利罗马的非拉维图形广场。于公元图形广场。于公元72年开始建造，到公元年开始建造，到公元80年代完成。年代完成。 二、普通水泥n n组成： 硅酸盐水泥熟料 适 量 石 膏 磨细磨细 普通普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥（红色）（红色）（6 62020）% %混合材料（混合材料（旧旧旧旧15%15%15%15%）？n n性质： 由
77、于掺入的混合材料比较少，其基本性质类似硅酸盐水泥，只是早期强度较低；水化热相对较少；终凝时间更长。三、矿渣水泥（p4646表表3-113-11）n n组成：组成：熟料熟料熟料熟料+ + + +（2020202070707070）% % % % 矿渣矿渣矿渣矿渣+ + + +石膏石膏石膏石膏矿渣水泥（矿渣水泥（矿渣水泥（矿渣水泥（绿色绿色绿色绿色） u性质与应用性质与应用（与硅酸盐水泥对比）与硅酸盐水泥对比）（1 1）早期强度低，后期强度高早期强度低，后期强度高不宜用于早强要求高的工程不宜用于早强要求高的工程 因为熟料减少，掺有活性混合因为熟料减少，掺有活性混合材料，其水化分二步，二次水化速材料
78、，其水化分二步，二次水化速度常温下很慢，早期水化产物少，度常温下很慢，早期水化产物少，后期增多。后期增多。混磨混磨矿渣水泥矿渣水泥300m300m2 2/kg/kg，其中矿，其中矿渣渣250m250m2 2/kg/kg分磨分磨矿渣矿渣400m400m2 2/kg/kg水泥各项水泥各项性能改善，掺量加大性能改善，掺量加大（2 2）水化热小水化热小适用大体积混凝土工程适用大体积混凝土工程（3 3）因为）因为C C3 3 A CA C3 3 S S ，所以，所以抵抗抵抗软水、海水、软水、海水、硫酸盐硫酸盐腐蚀能力强腐蚀能力强，适用水工、海港工程。，适用水工、海港工程。（4 4）二次水化）二次水化对温
79、、湿度敏感对温、湿度敏感，应加强养护，应加强养护，适宜蒸养、蒸压养护适宜蒸养、蒸压养护（f f f f提高提高提高提高10-20%10-20%10-20%10-20%）。）。）。）。( ( ( (普通水泥不适合普通水泥不适合普通水泥不适合普通水泥不适合) ) ) )（5 5）抗渗性、抗冻性差、干缩大抗渗性、抗冻性差、干缩大由于矿渣由于矿渣多棱角，需水量大且保水能力较差，泌水性多棱角，需水量大且保水能力较差，泌水性较大、干缩性大；泌水形成毛细管通路或粗较大、干缩性大；泌水形成毛细管通路或粗大孔隙，既抗冻性、抗滲性差，如养护不当，大孔隙，既抗冻性、抗滲性差，如养护不当，易产生裂纹。易产生裂纹。（6
80、）耐热性好耐热性好。与耐火骨料可配制耐热混凝土。与耐火骨料可配制耐热混凝土 （矿渣耐热，（矿渣耐热，（矿渣耐热，（矿渣耐热， Ca(OH)Ca(OH)2 2 少）少）少）少）。四、粉煤灰水泥1 1、组成：、组成： 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 适适 量量 石石 膏膏 粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰硅酸盐水泥（蓝或黑色）蓝或黑色） （20204040）%粉煤灰粉煤灰 2 2、特性、特性（1 1）早早期期强强度度较较低低，后后期期强强度度发发展展较较快快，适适应应承承受受荷荷载载较较迟的工程。迟的工程。（2 2）因因为为粉粉煤煤灰灰比比表表面面积积小小，需需水水量量少少，所所以以干干缩缩小小、抗抗裂性好
81、。裂性好。（3 3）水化热小。且抗冻性差，抗碳化能力低。）水化热小。且抗冻性差，抗碳化能力低。（4 4）耐硫酸盐腐蚀能力强。仅次于矿渣水泥。）耐硫酸盐腐蚀能力强。仅次于矿渣水泥。（5 5）初始析水快，易产生表面收缩裂缝。）初始析水快，易产生表面收缩裂缝。第三节第三节 水泥在工程中的应用水泥在工程中的应用n n 工程中应选用优质水泥工程中应选用优质水泥强度适中、强度适中、需水量小、适应性好、收缩小（体积需水量小、适应性好、收缩小（体积稳定）、水化热低（出厂温度低）、稳定）、水化热低（出厂温度低）、有害成分少、性价比高有害成分少、性价比高第三节水泥在工程中的应用（补充）（补充）一、质量一、质量1
82、1、品种、品种P PO O、P PS S均可，均可，冬季宜用冬季宜用P P、 P PO O（P P P P O O O O约占水泥产量的约占水泥产量的约占水泥产量的约占水泥产量的70%70%70%70%）。）。）。）。 P PS32.5S32.5C30C30及以下及以下， P PO OC35C35及以上及以上。2 2、（水泥价格、（水泥价格+ +外加剂价格外加剂价格外加剂外加剂% %）/ /水泥水泥2828天天抗压强度抗压强度小小水泥好水泥好3 3、比表面积、比表面积350m350m2 2/kg/kg（P P P P型水泥），型水泥），型水泥），型水泥），需水量需水量21-27%21-27%。
83、4 4、C C3 3S S50-55%50-55%， C C3 3A8%A8%，游离，游离CaO 1.5%CaO 1.5%，碱，碱含量含量0.8%0.8%，氯离子，氯离子0.06% 0.06% ，注意化工石膏和，注意化工石膏和硬石膏硬石膏. .二、数量二、数量满足工程要求前提下，越少越好满足工程要求前提下，越少越好( (水泥和水水泥和水混凝土中不稳定组分混凝土中不稳定组分）。）。）。）。n n胶凝材料用量：胶凝材料用量： C30 400kg/mC30 400kg/m3 3 ，C35-C40450kg/mC35-C40450kg/m3 3 ； C50 500kg/mC50 500kg/m3 3
84、；n n掺合料不宜掺合料不宜20%20%（HPCHPCHPCHPC应用技术规程应用技术规程应用技术规程应用技术规程5.2.2 5.2.2 5.2.2 5.2.2 40%)40%)二、数量二、数量满足工程要求前提下，越少越好满足工程要求前提下，越少越好uu水工规范水工规范大体积内部混凝土的胶凝材料用量不大体积内部混凝土的胶凝材料用量不宜低于宜低于 140kg/m140kg/m3 3 ，水泥熟料含量不宜低于水泥熟料含量不宜低于7070kg/mkg/mkg/mkg/m3 3 3 3 uu黄士元黄士元：C40C40350kg350kg不易开裂不易开裂； 水泥用量水泥用量400-500kg400-500
85、kg有开裂的风险有开裂的风险uu水不宜大于水不宜大于175175（180180）kg/mkg/m3 3 成本低，裂缝少、成本低，裂缝少、耐久性好，耐久性好， 先进国家先进国家160160（砂石原因）（砂石原因）n三、通用硅酸盐水泥的特性和应用范围n三、水泥品种的选择应根据混凝土工程特点、所处环境条件、设计、施工的要求三、水泥品种的选择应根据混凝土工程特点、所处环境条件、设计、施工的要求进行进行 p46p46表表3-123-12）？四、水泥取样方法及复验内容四、水泥取样方法及复验内容（一）水泥进场（厂）验收（一）水泥进场（厂）验收(p47 3.2.5)1、查验水泥、查验水泥生产许可证生产许可证2
86、、查验水泥厂、查验水泥厂质量证明书质量证明书3、验收水泥验收水泥生产厂名、品种、强度等级、包装生产厂名、品种、强度等级、包装或散装仓号、重量（或散装仓号、重量（20袋、每袋袋、每袋 99%）、出）、出厂日期、出厂编号、是否受潮，并做好记录厂日期、出厂编号、是否受潮，并做好记录四、水泥取样方法及复验内容四、水泥取样方法及复验内容（二）水泥取样方法（二）水泥取样方法 以以同一水泥厂产、同期出厂、同品种、同强度等同一水泥厂产、同期出厂、同品种、同强度等级、同一次进场、同一出厂编号为一批取样级、同一次进场、同一出厂编号为一批取样 散装水泥散装水泥 500吨，吨， 3车罐，车罐， 12（20）kg 袋装
87、水泥袋装水泥 200吨，吨， 20袋，袋， 12（20）kg（三）复验内容三）复验内容uu施工规范施工规范强度、安定性、（凝结时间强度、安定性、（凝结时间-铁标）铁标）uu说明说明:对质量有怀疑或出厂对质量有怀疑或出厂3月的水泥，月的水泥， （一般（一般储存条件下，储存条件下，3个月降低个月降低10-20%，6个月降低个月降低15-30%，一年降低，一年降低2540%）。必须再次检）。必须再次检验，并按检验结果使用验，并按检验结果使用五、五、水泥的运输与存放水泥的运输与存放干燥（防潮）、密闭、降干燥（防潮）、密闭、降温、防止堆垛过高、混入杂物和混料温、防止堆垛过高、混入杂物和混料 （存放过程中
88、水泥会吸收空气中的水分和二氧（存放过程中水泥会吸收空气中的水分和二氧化碳，产生缓慢水化和碳化作用，结块和强度化碳，产生缓慢水化和碳化作用，结块和强度下降。轻微结块下降。轻微结块( (能用于捏碎能用于捏碎) )水泥，强度约降水泥，强度约降低低1010一一2020，以适当方式压碎后用于次要工，以适当方式压碎后用于次要工程程演示）演示）第四节装饰水泥 在建筑装饰工程中，用于饰面刷浆、贴面勾缝或制成水刷石、水磨石、人造大理石等建筑物饰面的白水泥及各种彩色水泥。n n白水泥 主要原料和生产方法与普通水泥基本相同，但严格控制铁含量和着色氧化物的含量。技术性质要求同硅酸盐水泥，只是终凝时间12小时。n n彩
89、色水泥主要是水泥熟料掺入色料制成。（一）白水泥 硅酸盐水泥的颜色主要由氧化铁引起。当氧化铁含量在34时，熟料呈暗灰色；在0.450.7时，带淡绿色；而降低到0.350.40后，接近白色。因此，白色硅酸盐水泥（简称白水泥）的生产主要是降低氧化铁含量。此外，氧化锰、氧化钴和氧化钛也对白水泥的白度有显著影响，故其含量也应尽量减少。石灰质原料应选用纯的石灰石或方解石，粘土可选用高岭土。燃料最好用无灰分的天然气或重油。由于生料中的氧化铁含量少，故要求较高的煅烧温度（1 5001 600），降低煅烧温度，常掺入少量萤石（0.251.0）作为矿化剂。 白水泥的物理性能要求主要包括白度（Whiteness）。
90、白度是以白水泥与MgO标准白板的反射率的比值来表示的。为提高熟料白度，在煅烧时宜采用弱还原气氛，另外采用漂白措施，就是将刚出窑的熟料喷水冷却，使熟料急冷，也可以提高熟料的白度。为提高水泥白度，在粉磨时应加入白度较高的石膏，同时提高水泥粉磨细度。 根据国家标准GB201591规定，白色硅酸盐水泥分为325、425、525、625四个标号，白水泥按白度分为特级、级，二级和三级四个等级。 （二）彩色水泥 彩色水泥起初是在施工现场往白水泥中掺加耐碱性矿物颜料组成的，由于工厂生产彩色水泥的历史并不很长，首先是英国和丹麦在市场出售，日本则是1951年才正式投入生产和在市场销售。彩色水泥，应具有色调均匀，耐
91、大气稳定性好和抗碱性强等优良特性。彩色水泥按其着色方式通常有下述三种生产方法：1在普通白水泥熟料中加入无机或有机颜料共同磨细而成。多用无机矿物颜料，如赭石、铅丹、铬绿，群青、普鲁土红等。但在制造红色、黑色或棕色的彩色水泥时，可在普通硅酸盐水泥中加入矿物颜料，而不一定用白水泥。2在白水泥生料中加入少量金属氧化物作着色剂，烧成熟料后再粉磨成彩色水泥。3将着色物质以干式混合的方法掺入白水泥或其他硅酸盐水泥之中。不论采用何法，所用的着色剂必须满足以下各项要求： (1)不溶于水，分散性好。 (2)耐大气稳定性好，耐光性应在7级以下(耐光性共分8个等级)。 (3)耐碱性强。应为I耐碱性(耐碱性共分7级)。
92、 (4)着色力强，颜色浓。着色力即颜料与水泥等胶凝材料混合后显现颜色深浅的能力。 (5)不含杂质。 (6)不能使水泥强度显著降低，也不能影响水泥的正常凝结硬化。掺入颜料后，对水泥净浆性能的影响，主要是凝结时间提前，强度下降，故要控制掺量。 彩色水泥用的着色剂以无机颜抖最为合适，有机颜料(或染料)不能作着色剂。原因是有机颜料(染料)抗光老化、抗热老化性较差，或对混凝土强度等一些性能有不利影响。目前基本上使用无机颜料。 无机颜料又有天然矿物颜料与人造矿物颜料之分。人造颜料在其生产过程中，可对它的化学组成、颗粒大小及粒度分布进行严格控制，所配成的灰浆、砂浆和混凝土可获得鲜艳的色泽。常用的颜料有氧化铁（红、黄、褐红）、二氧化锰（黑、褐色）、氧化铬（绿色）、赭石（赭色）、群青（蓝色）和炭黑（黑色）。n本章结束 谢谢！
