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1、建筑材料建筑材料教案教案第四章第四章水泥水泥混合材料混合材料矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 (P.S)火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥 (P.P)粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥 (P.F)复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥 (P.C)4.2掺大量混合材料的硅酸盐水泥掺大量混合材料的硅酸盐水泥4.2掺大量混合材料的硅酸盐水泥掺大量混合材料的硅酸盐水泥定义：在生产水泥时，为了改善水泥性能，调节定义：在生产水泥时，为了改善水泥性能，调节定义：在生产水泥时，为了改善水泥性能，调节定义：在生产水泥时，为了改善水泥性能，调节水泥强度等级，降低成本，而加入的人工或天然水泥强度等级，降低成本，而加入的人工或天然
2、水泥强度等级，降低成本，而加入的人工或天然水泥强度等级，降低成本，而加入的人工或天然的矿物材料。的矿物材料。的矿物材料。的矿物材料。l按性能分为两类按性能分为两类: : 活性混合材料活性混合材料 ( (水硬性混合材料水硬性混合材料) ) 非活性混合材料（填充性混合材料）非活性混合材料（填充性混合材料）4.2.1 混合材料的分类混合材料的分类（1）活性混合材料）活性混合材料v磨细后加水不水化磨细后加水不水化v但掺加石灰后但掺加石灰后发生二次水化反应发生二次水化反应生成水硬性胶凝产物生成水硬性胶凝产物v火山灰活性：在常温和有水的情况火山灰活性：在常温和有水的情况下可与石灰反应生成具有水硬性胶下可与
3、石灰反应生成具有水硬性胶凝能力的产物。凝能力的产物。水化反水化反应硅酸硅酸硅酸硅酸盐盐水泥中加入活性混合材料水泥中加入活性混合材料水泥中加入活性混合材料水泥中加入活性混合材料硅酸硅酸硅酸硅酸盐盐水泥水化水泥水化水泥水化水泥水化一次水化一次水化一次水化一次水化二次水化二次水化二次水化二次水化l虽虽然活性混合材料不是水泥熟料的然活性混合材料不是水泥熟料的然活性混合材料不是水泥熟料的然活性混合材料不是水泥熟料的组组成材料成材料成材料成材料. . . . 但水泥中用一定比例的活性混合材料代替可以改但水泥中用一定比例的活性混合材料代替可以改但水泥中用一定比例的活性混合材料代替可以改但水泥中用一定比例的活
4、性混合材料代替可以改变变各种水泥的性能各种水泥的性能各种水泥的性能各种水泥的性能二次水化反应的特二次水化反应的特性性温度敏感性温度敏感性: :常温反应速度慢常温反应速度慢高温反应速度快高温反应速度快消耗消耗 Ca(OH)Ca(OH)2 2改善孔隙构造改善孔隙构造SiOSiO2 2 +mH +mH2 2O + xCa(OH)O + xCa(OH)2 2 xCaOSiO xCaOSiO2 2nHnH2 2OOAlAl2 2OO3 3 +aH+aH2 2O + yCa(OH)O + yCa(OH)2 2 yCaOAlyCaOAl2 2OO3 3bHbH2 2O O 活活性性混混合合材材料料消耗 Ca
5、(OH)2水水硬硬性性胶胶凝凝产产物物火山灰活性火山灰活性掺活性混合材料的作用掺活性混合材料的作用u提高产量提高产量uu降低成本降低成本降低成本降低成本u改善水泥的性能改善水泥的性能 uu调整强度等级调整强度等级调整强度等级调整强度等级uu降低水化热降低水化热降低水化热降低水化热uu减少碱骨料反应的发生减少碱骨料反应的发生减少碱骨料反应的发生减少碱骨料反应的发生uu扩大应用范围扩大应用范围扩大应用范围扩大应用范围u充分利用工业废渣充分利用工业废渣uu保护环境保护环境保护环境保护环境常用活性混合材料常用活性混合材料u粒粒粒粒化化化化高高高高炉炉炉炉矿矿矿矿渣渣渣渣是是熔熔融融的的矿矿渣渣水水淬淬
6、而而得得到到。活活性性成成分分为活性氧化硅和活性氧化铝。为活性氧化硅和活性氧化铝。u火火山山灰灰质质混混合合材材料料是是火火山山喷喷发发沉沉积积物物及及其其它它具具有有类类似似活活性性的的材材料料的的统统称称。分分为为含含水水硅硅酸酸质质（如如硅硅藻藻土土等等）、铝铝硅硅玻玻璃璃质质（如如火火山山灰灰等等）、粘粘土土质质（烧烧粘粘土等）。土等）。u粉煤灰粉煤灰是一种是一种发电厂燃料废渣。发电厂燃料废渣。活性混合材料和石灰、石膏共同混合磨细可制活性混合材料和石灰、石膏共同混合磨细可制成无熟料水泥。生产工艺简单，成本低，可用于成无熟料水泥。生产工艺简单，成本低，可用于调制砂浆或低强度等级的混凝土，
7、用于一些小型、调制砂浆或低强度等级的混凝土，用于一些小型、次要工程。次要工程。知识点知识点知识点知识点2）、非活性混合材料）、非活性混合材料特点特点磨成细粉与石灰加水拌和后，不能或磨成细粉与石灰加水拌和后，不能或很少生成具有胶凝性质的水化产物很少生成具有胶凝性质的水化产物常用品种常用品种石英石英粘土粘土慢冷矿渣慢冷矿渣u凡有硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣凡有硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣水泥。凝材料称为矿渣水泥。u粒化矿渣掺量为粒化矿渣掺量为2070%。粒化高炉粒化高炉矿渣矿渣石膏石膏磨细磨细磨细磨细P.S4.4.4.4
8、.2 2 2 2. . . .1 1 1 1、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥1 1 1 1定义、代号定义、代号定义、代号定义、代号（1 1 1 1）矿渣硅酸盐水泥）矿渣硅酸盐水泥）矿渣硅酸盐水泥）矿渣硅酸盐水泥l凡有硅酸盐水泥熟料、火山灰质凡有硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏其同磨细制混合材料和适量石膏其同磨细制成的水硬性胶凝材料。成的水硬性胶凝材料。l其中混合材料的掺量为其中混合材料的掺量为20205
9、0%50%。(2)(2)火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥火山灰质混合火山灰质混合材料材料石膏石膏磨细磨细P.PP.Pl凡有硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和凡有硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏共同磨细制成的水硬性适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰水泥。胶凝材料称为粉煤灰水泥。l粉煤灰掺量为粉煤灰掺量为2040%。(3)(3)粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰粉煤灰石膏石膏磨细磨细P.FP.F2.技技 术术 性性 质质l技术性质技术性质: 分为分为6个强度等级个强度等级 :32.5, 32.5R, 42.5, 42.5R, 52.5, 52. 5R（表（表3.3.2）l其它技术性质与普
10、通水泥相同其它技术性质与普通水泥相同强强度度等等级抗抗压强强度度 (MPa)抗折抗折强强度度（MPa）3天天28天天3天天28天天32.532.5R42.542.5R52.552.5R10.015.015.019.021.023.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.04.55.55.56.56.57.07.0表表3.3.2 P.S、P.P、P.F的的强强度要求度要求3.特性与应用特性与应用三种水泥的共性三种水泥的共性u（1）早期强度低、后期强度发展高。其原因是这）早期强度低、后期强度发展高。其原因是这三种水泥的熟料含量少且二次水化反应（即活性三种水泥的
11、熟料含量少且二次水化反应（即活性混合材料的水化）慢，故早期（混合材料的水化）慢，故早期（3d、7d）强度低。）强度低。后期由于二次水化反应的不断进行和水泥熟料的后期由于二次水化反应的不断进行和水泥熟料的不断水化，水化产物不断增多，强度可赶上或超不断水化，水化产物不断增多，强度可赶上或超过同标号的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。活性过同标号的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。活性混合材料的掺量越多，早期强度越低，但后期强混合材料的掺量越多，早期强度越低，但后期强度增长越多。度增长越多。u这三种水泥不适合用于早期强度要求高的混这三种水泥不适合用于早期强度要求高的混凝土工程，如冬季施工现浇工程等。凝土工程，如
12、冬季施工现浇工程等。u（2）对温度敏感，适合高温养护。这三种水泥在低温下）对温度敏感，适合高温养护。这三种水泥在低温下水化明显减慢，强度较低。采用高温养护可大大加速活性水化明显减慢，强度较低。采用高温养护可大大加速活性混合材料的水化，并可加速熟料的水化，故可大大提高早混合材料的水化，并可加速熟料的水化，故可大大提高早期强度，且不影响常温下后期强度的发展。期强度，且不影响常温下后期强度的发展。u（3）耐腐蚀性好。这三种水泥的熟料数量相对较少，水）耐腐蚀性好。这三种水泥的熟料数量相对较少，水化硬化后水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙的数量少，且化硬化后水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙的数量少，且活性混合
13、材料的二次水化反应使水泥石中氢氧化钙的数量活性混合材料的二次水化反应使水泥石中氢氧化钙的数量进一步降低，因此耐腐蚀性好，适合用于有硫酸盐、镁盐、进一步降低，因此耐腐蚀性好，适合用于有硫酸盐、镁盐、软水等侵蚀作用的环境，如水工、海港、码头等混凝土工软水等侵蚀作用的环境，如水工、海港、码头等混凝土工程。但当侵蚀介质的浓度较高或耐腐蚀性要求高时，仍不程。但当侵蚀介质的浓度较高或耐腐蚀性要求高时，仍不宜使用。宜使用。 （4）水化热小。三种水泥中的熟料含量少，因而）水化热小。三种水泥中的熟料含量少，因而水化放热量少，尤其是早期放热速度慢，放热量水化放热量少，尤其是早期放热速度慢，放热量少，适合用于大体积
14、混凝土工程。少，适合用于大体积混凝土工程。（5）抗冻性较差。矿渣和粉煤灰易泌水形成连通）抗冻性较差。矿渣和粉煤灰易泌水形成连通孔隙，火山灰一般需水量较大，会增加内部的孔孔隙，火山灰一般需水量较大，会增加内部的孔隙含量，故这三种水泥的抗冻性均较差。隙含量，故这三种水泥的抗冻性均较差。（6）抗碳化性较差。由于这三种水泥在水化硬化）抗碳化性较差。由于这三种水泥在水化硬化后，水泥石中的氢氧化钙的数量少，故抵抗碳化后，水泥石中的氢氧化钙的数量少，故抵抗碳化的能力差。因而不适合用于二氧化碳浓度含量高的能力差。因而不适合用于二氧化碳浓度含量高的工业厂房，如铸造、翻砂车间等。的工业厂房，如铸造、翻砂车间等。三
15、种水泥的特性三种水泥的特性（1 1）矿渣硅酸盐水泥）矿渣硅酸盐水泥耐热性好耐热性好u适用于有耐热要求的混凝土工程。适用于有耐热要求的混凝土工程。 干缩大，抗渗性差。干缩大，抗渗性差。u由于混合材料掺量大，而且高炉矿渣有尖锐棱由于混合材料掺量大，而且高炉矿渣有尖锐棱角，拌和用水量大，保水性差，易产生泌水通角，拌和用水量大，保水性差，易产生泌水通道，故其抗渗性差，不适用于有抗渗要求的混道，故其抗渗性差，不适用于有抗渗要求的混凝土工程。凝土工程。（2 2 2 2）火山灰质硅酸盐水泥）火山灰质硅酸盐水泥）火山灰质硅酸盐水泥）火山灰质硅酸盐水泥在潮湿环境或水中养护时抗渗性好。在潮湿环境或水中养护时抗渗性
16、好。在潮湿环境或水中养护时抗渗性好。在潮湿环境或水中养护时抗渗性好。 uu因为细而多孔的火山灰材料适用于有抗渗要求因为细而多孔的火山灰材料适用于有抗渗要求因为细而多孔的火山灰材料适用于有抗渗要求因为细而多孔的火山灰材料适用于有抗渗要求工程工程工程工程, , , ,发生膨胀胶化作用，生成较多的水化硅酸发生膨胀胶化作用，生成较多的水化硅酸发生膨胀胶化作用，生成较多的水化硅酸发生膨胀胶化作用，生成较多的水化硅酸钙，使水泥石的结构密实。钙，使水泥石的结构密实。钙，使水泥石的结构密实。钙，使水泥石的结构密实。 在干燥环境中使用易裂纹、起粉。在干燥环境中使用易裂纹、起粉。在干燥环境中使用易裂纹、起粉。在干
17、燥环境中使用易裂纹、起粉。uu因为上述水化反应在干燥的环境中不能进行，因为上述水化反应在干燥的环境中不能进行，因为上述水化反应在干燥的环境中不能进行，因为上述水化反应在干燥的环境中不能进行，强度不发展；且以生成的水化硅酸钙凝胶也会强度不发展；且以生成的水化硅酸钙凝胶也会强度不发展；且以生成的水化硅酸钙凝胶也会强度不发展；且以生成的水化硅酸钙凝胶也会失水收缩，产生裂纹，所以不适用于干热地区失水收缩，产生裂纹，所以不适用于干热地区失水收缩，产生裂纹，所以不适用于干热地区失水收缩，产生裂纹，所以不适用于干热地区的地上建筑。的地上建筑。的地上建筑。的地上建筑。 （3）粉煤灰硅酸盐水泥）粉煤灰硅酸盐水泥
18、 早期强度低，因为粉煤灰球形玻璃体表面早期强度低，因为粉煤灰球形玻璃体表面早期强度低，因为粉煤灰球形玻璃体表面早期强度低，因为粉煤灰球形玻璃体表面密实，密实，密实，密实，1 1 1 13 3 3 3个月后表面活性物质才发生二次水化个月后表面活性物质才发生二次水化个月后表面活性物质才发生二次水化个月后表面活性物质才发生二次水化作用，适应于承重迟缓的工程。作用，适应于承重迟缓的工程。作用，适应于承重迟缓的工程。作用，适应于承重迟缓的工程。 干缩小，抗裂性好：表面结构密实，吸水干缩小，抗裂性好：表面结构密实，吸水干缩小，抗裂性好：表面结构密实，吸水干缩小，抗裂性好：表面结构密实，吸水量少。量少。量少
19、。量少。 泌水性大（快）易产生失水裂纹，抗渗性泌水性大（快）易产生失水裂纹，抗渗性泌水性大（快）易产生失水裂纹，抗渗性泌水性大（快）易产生失水裂纹，抗渗性差。差。差。差。五种常用水泥的主要性能特性特性品品种种P.P.P.OP.SP.PP.F水化水化热高高低低凝凝结时间快快较快快较慢，低温下尤甚慢，低温下尤甚强度度发展展早期早期强度高度高早期早期强度度较高高早期早期强度低，但后期度低，但后期强度可等于同度可等于同标号硅酸号硅酸盐水泥水泥抗硫酸腐抗硫酸腐蚀较差差较强当当SiO2多多时，抗硫酸，抗硫酸盐腐腐蚀性好当性好当AlO3多多时，抗硫酸，抗硫酸盐腐腐蚀性差性差抗抗冻性性好好较差差干干缩性性小小
20、较大大大大较小小保水性保水性较好好差差好好差差蒸养适蒸养适应性性不宜高于不宜高于6080好好4.3.34.3.3复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥 P.CP.Cu在硅酸盐水泥熟料中掺入在硅酸盐水泥熟料中掺入2 2种或种或2 2种种以上的混合材料制备而成的硅酸盐水以上的混合材料制备而成的硅酸盐水泥。泥。u性质性质u 32.532.552.5R 6 52.5R 6 个强度等级。个强度等级。u其它性质介于其它性质介于P.OP.O与三种混合材料与三种混合材料硅酸盐水泥相同。硅酸盐水泥相同。 复合水泥的复合水泥的强强度要求度要求强度强度等级等级fc(MPa)fm(MPa)3d28d3d28d32.511.03
21、2.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.55.2522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0BackBack水泥的包装与存储水泥的包装与存储u国标规定包装袋两侧应根据水泥的品种采用不同国标规定包装袋两侧应根据水泥的品种采用不同的颜色印刷水泥名称和强度等级，硅酸盐水泥和的颜色印刷水泥名称和强度等级，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣硅酸盐水泥采用普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣硅酸盐水泥采用绿色，其他三个品种水泥采用黑色或蓝色。绿色，其他三个品种水泥采用黑色或蓝色。4.4 其他品种水
22、泥u1.道路硅酸盐水泥道路硅酸盐水泥u定义：以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以定义：以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分和较多量的铁铝酸钙的硅酸盐硅酸钙为主要成分和较多量的铁铝酸钙的硅酸盐熟料称为道路硅酸盐水泥熟料。熟料称为道路硅酸盐水泥熟料。u特性与应用：道路水泥是一种强度高、特别是抗特性与应用：道路水泥是一种强度高、特别是抗折强度高、耐磨性好、干缩性小、抗冲击性好、折强度高、耐磨性好、干缩性小、抗冲击性好、抗冻性和抗硫酸性比较好的专用水泥。它适用于抗冻性和抗硫酸性比较好的专用水泥。它适用于道路路面、机场跑道道面、城市广场等工程。由道路路面、机场跑道道面、城市广场等工程。由
23、于道路水泥具有干缩性小、耐磨、抗冲击等特性，于道路水泥具有干缩性小、耐磨、抗冲击等特性，可减少水泥混凝土路面的裂缝和磨耗等病害，减可减少水泥混凝土路面的裂缝和磨耗等病害，减少维修、延长路面使用年限。少维修、延长路面使用年限。2.快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥u定义：凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成定义：凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，以的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料称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）。为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。u3.白色硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥u定义：凡以适当成分的生料烧至部分溶融，所得定义：凡以适当成分的生料烧至
24、部分溶融，所得以硅酸钙为主要成分、氧化铁含量很少的白色硅以硅酸钙为主要成分、氧化铁含量很少的白色硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的水硬酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥（简称白水泥）。性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥（简称白水泥）。u4.膨胀水泥及自应力水泥膨胀水泥及自应力水泥u硬化过程中不产生收缩而具有一定膨胀性能的硬化过程中不产生收缩而具有一定膨胀性能的水水泥。泥。u在在路桥工程中，膨胀水泥常用于水泥混凝土路面、路桥工程中，膨胀水泥常用于水泥混凝土路面、机场道面或桥梁结构中修补混凝土。机场道面或桥梁结构中修补混凝土。 练习题练习题1、活性混合材料均
25、含有_ _和_ _成分。它们能与水泥水化产物 _ 作用，生成_ _和_ _。2、常用的六大水泥包括：_ _、_ _、_ _、_ _、_ _及_ _。 3、矿渣水泥与硅酸盐水泥相比，其早期强度_ _，后期强度_ _，水化热_ _，抗蚀性_ _，抗冻性_ _。4 4、因为水泥是水硬性胶凝材料，故运输和、因为水泥是水硬性胶凝材料，故运输和储存时不怕受潮和淋湿。（储存时不怕受潮和淋湿。（ ）5 5、用沸煮法可以全面检验硅酸盐水泥的体、用沸煮法可以全面检验硅酸盐水泥的体积安定性是否良好。（积安定性是否良好。（ ）6 6、生产水泥时掺入石膏的目的是为了延缓、生产水泥时掺入石膏的目的是为了延缓凝结时间，掺量
26、越大，作用越大。（凝结时间，掺量越大，作用越大。（ ）7 7、粉煤灰水泥适用于冬季施工的混凝土工、粉煤灰水泥适用于冬季施工的混凝土工程。（程。（ ）8 8、体积安定性不合格的水泥在空气中放置、体积安定性不合格的水泥在空气中放置一段时间后，安定性可能合格了。（一段时间后，安定性可能合格了。（ ）9 9、对早期强度要求比较高的工程一般使用、对早期强度要求比较高的工程一般使用矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。（矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。（ ）10、硅酸盐水泥熟料矿物组成中，以下哪种熟料矿、硅酸盐水泥熟料矿物组成中，以下哪种熟料矿物不是主要成分物不是主要成分? _。A.硅酸二钙硅酸二钙 B.硅
27、酸三钙硅酸三钙 C.铁铝酸四钙和铝酸三钙铁铝酸四钙和铝酸三钙 D.游离氧化钙游离氧化钙11、矿渣硅酸盐水泥与火山灰质硅酸盐水泥比较，、矿渣硅酸盐水泥与火山灰质硅酸盐水泥比较，二者二者_不同。不同。A.抗冻性抗冻性 B.水化热水化热 C.耐热性耐热性 D.强度发展强度发展12、以下工程适合使用硅酸盐水泥的是、以下工程适合使用硅酸盐水泥的是_。A.大体积的混凝土工程大体积的混凝土工程B.受化学及海水侵蚀的工程受化学及海水侵蚀的工程C.耐热混凝土工程耐热混凝土工程D.早期强度要求较高的工程早期强度要求较高的工程13、某住宅工程工期较短，现有强度等级同、某住宅工程工期较短，现有强度等级同为为42.5硅
28、酸盐水泥和矿渣水泥可选用。从有硅酸盐水泥和矿渣水泥可选用。从有利于完成工期的角度来看，选用哪种水泥更为利于完成工期的角度来看，选用哪种水泥更为有利？有利？答：相同强度等级的硅酸盐水泥与矿渣水泥其答：相同强度等级的硅酸盐水泥与矿渣水泥其28天强度指标是相同的，但天强度指标是相同的，但3天的强度指标是天的强度指标是不同的。矿渣水泥的不同的。矿渣水泥的3天抗压强度、抗折强度天抗压强度、抗折强度低于同强度等级的硅酸盐水泥，硅酸盐水泥早低于同强度等级的硅酸盐水泥，硅酸盐水泥早期强度高，若其它性能均可满足需要，从缩短期强度高，若其它性能均可满足需要，从缩短工程工期来看选用硅酸盐水泥更为有利。工程工期来看选用硅酸盐水泥更为有利。The end of this Part.Thanks!
