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1、建筑材料第三章1第1页，本讲稿共11页 3.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥3.2.3 硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质 2.凝结时间凝结时间水泥的凝结时间分为初凝初凝和终凝终凝初凝：初凝：水泥加水拌和起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝：终凝：水泥加水拌和起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间 根据国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175-1999）对硅酸盐水泥技术要求有细度、凝结时间、安定性和强度细度、凝结时间、安定性和强度等。硅酸盐水泥标准规定，初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6.5h工程意义：初凝不宜过快工程意义：初凝不宜过快是为了保证有足够
2、的时间在初凝之前完成混凝土成型等各工序的操作；终凝不宜过迟终凝不宜过迟是为了使混凝土在浇捣完毕后能尽早完成凝结硬化，产生强度，以利于下道工序的及早进行。2第2页，本讲稿共11页 3.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥3.2.3 硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质 根据国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175-1999）对硅酸盐水泥技术要求有细度、凝结时间、安定性和强度细度、凝结时间、安定性和强度等。3.体积安定性体积安定性水泥的体积安定性：水泥的体积安定性：水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。安定性不良的危害：安定性不良的危害：水泥体积安定性不良会使水泥制品、混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低
3、建筑物质量，甚至引起严重工程事故。因此体积安定性不合格的水泥作废品处理。安定性不良的原因：安定性不良的原因：水泥熟料矿物组成中含有过多的游离氧化钙或游离氧化镁，以及过多的游离氧化钙或游离氧化镁，以及水泥粉磨时所掺石膏超量水泥粉磨时所掺石膏超量等所致。熟料中所含的游离氧化钙或游离氧化镁都是在高温下生成的，属过烧石灰，水化很慢，它要在水泥凝结硬化后才慢慢开始水化。水化时产生体积膨胀，从而引起不均匀的体积变化而使硬化水泥石开裂。3第3页，本讲稿共11页 3.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥3.2.3 硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质 根据国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175-1999）对硅
4、酸盐水泥技术要求有细度、凝结时间、安定性和强度细度、凝结时间、安定性和强度等。4.4.强度及强度等级强度及强度等级水泥的强度是评定其质量的重要指标，也是划分水泥强度等级的依据。强度测定方法：强度测定方法：国家标准规定，将水泥和标准砂按标准砂按1 1：3.03.0混合，加入规定数量的水(水灰比水灰比0.50)0.50)，并按规定的方法制成40mm40mm160mm40mm40mm160mm的试件，在标准温度(20(20士士1)1)的水中养护，分别测定其3d和28d的抗压强度和抗折强度。强度等级：强度等级：根据测定结果,将硅酸盐水泥分为42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52
5、.5R52.5R、62.562.5和62.5R62.5R等六个强度等级。水泥按3d强度又分为普通型和早强型两种类型，其中有代号代号R R者为早强型水泥者为早强型水泥。4第4页，本讲稿共11页表表3-7 硅酸盐水泥各龄期的强度要求（硅酸盐水泥各龄期的强度要求（GB175-1999）3.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥3.2.3 硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质 根据国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175-1999）对硅酸盐水泥技术要求有细度、凝结时间、安定性和强度细度、凝结时间、安定性和强度等。强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d42.517.042.53.5
6、6.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.05第5页，本讲稿共11页 3.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥3.2.3 硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质 根据国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175-1999）对硅酸盐水泥技术要求有细度、凝结时间、安定性和强度细度、凝结时间、安定性和强度等。5.碱含量：碱含量：水泥中碱含量按Na2O0.653K2O计算值来表示具体质量规定：具体质量规定：GB175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥、
7、普通硅酸盐水泥6.水化热水化热定义：定义：水泥在水化过程中放出的热水化过程中放出的热称为水泥的水化热测定方法：测定方法：直接法直接法和和溶解热法溶解热法。水化热对大体积混凝土是有害因素。水化热对大体积混凝土是有害因素。在水利工程的大体积混凝土施工中，由于温度应力的存在，会引起水泥石的开裂。对工程施工有害，须采用中、低热水泥。6第6页，本讲稿共11页 3.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥3.2.4 水泥石的腐蚀与防止水泥石的腐蚀与防止 1.1.软水的侵蚀（溶出性侵蚀）软水的侵蚀（溶出性侵蚀）水泥石长期接触软水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出，当水泥石中游离的氢氧化钙减少到一定程度时，水泥石中的其它含
8、钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，甚至破坏。当水泥石处于软水环境时，特别是处于流动的软水环境中时，水泥被软水侵蚀的速度更快。2.2.盐类腐蚀盐类腐蚀（1 1）硫酸盐的腐蚀）硫酸盐的腐蚀 当环境中含有硫酸盐硫酸盐的水渗入到水泥石结构中时，会与水泥石中的氢氧化钙氢氧化钙反应生成硫酸钙，硫酸钙再与水泥石中的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石），产生1.5倍的体积膨胀，这种膨胀必然导致脆性水泥石结构的开裂，甚至崩溃。由于钙矾石为微观针状晶体，人们常称其为水泥杆菌水泥杆菌。（水泥杆菌）（水泥杆菌）7第7页，本讲稿共11页3.3.酸类腐蚀酸类腐蚀（1）碳酸腐蚀 雨水及地下水中
9、常溶有较多的二氧化碳，形成了碳酸。碳酸水先与水泥石中的氢氧化钙反应，中和后使水泥石碳化，形成了碳酸钙，碳酸钙再与碳酸反应生成可溶性的碳酸氢钙，并随水流失，从而破坏了水泥石的结构。其腐蚀反应过程为：3.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥3.2.4 水泥石的腐蚀与防止水泥石的腐蚀与防止（2 2）镁盐的腐蚀）镁盐的腐蚀 氯化镁、硫酸镁与氢氧化钙反应生成氢氧化镁、溶于水的氯化钙以及引起硫酸盐的破坏作用的二水石膏。氢氧化镁是一种松软又无胶凝能力的物质。因此，硫酸镁对水泥石起镁盐和硫酸盐的双重腐蚀作用。MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO42H2O+Mg(OH)2 MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+
10、Mg(OH)2 8第8页，本讲稿共11页（2 2）一般酸的腐蚀）一般酸的腐蚀 工程结构处于各种酸性介质中时，酸性介质易与水泥石中的氢氧化钙反应，其反应产物可能溶于水中而流失，或发生体积膨胀造成结构物的局部被胀裂，破坏了水泥石的结构。其基本化学反应式为：3.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥3.2.4 水泥石的腐蚀与防止水泥石的腐蚀与防止 4.4.强碱的腐蚀强碱的腐蚀（1）氢氧化钠与水泥石中未水化的的铝酸钙作用生成易溶于水的的铝酸钠。3CaO Al2O3+6Na(OH)=3Na2O Al2O3+3Ca(OH)2（2）水泥石浸在氢氧化钠溶液中与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠结晶，产生胀裂。2NaOH+CO2
11、=Na2CO3+H2O 此外，有些其它物质也能腐蚀水泥石，如糖类、脂肪等。9第9页，本讲稿共11页 3.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥3.2.4 水泥石的腐蚀与防止水泥石的腐蚀与防止 5.5.腐蚀的防止腐蚀的防止（1 1）根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种）根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种 ；（2 2）提高水泥石的密实度；）提高水泥石的密实度；（3 3）表面加保护层）表面加保护层 当侵蚀作用较强时，可在混凝土或砂浆表面加做耐腐蚀性高且不透水的保护层。保护层的材料可为耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料、沥青等。对具有特殊要求的抗侵蚀混凝土，还可采用聚合物混凝土。10第10页，本讲稿共11页 3.2 硅酸
12、盐水泥硅酸盐水泥3.2.5硅酸盐水泥的应用与存放硅酸盐水泥的应用与存放（1）强度等级高、强度发展快）强度等级高、强度发展快 硅酸盐水泥强度等级比较高，主要用于地上、地下和水中重要结构的高强度混疆土和颈应力混凝土工程。由于这种水泥硬化较快，还适用于早期强度要求高和冬季施工的混凝土工程。这是由于决定水泥石28d以内强度的C3S含量高以及凝结硬化速率高。（2）抗冻性好）抗冻性好 水泥石的抗冻性主要取决于它的孔隙率和孔隙特征。硅酸盐水泥如采用较小水灰比，并经充分养护，可获得密实的水泥石。因此适用于严寒地区遭受反复冻融的混凝土工程。因此适用于严寒地区遭受反复冻融的混凝土工程。（3）耐腐蚀性差）耐腐蚀性差
13、硅酸盐水泥石中含有较多的氢氧化钙和水化铝酸钙，所以不宜用于受流动及压力水作用的混凝土工程，不宜用于受流动及压力水作用的混凝土工程，也不宜用于海水、矿物水等腐蚀作用的工程。也不宜用于海水、矿物水等腐蚀作用的工程。（4）耐热性较差）耐热性较差 硅酸盐水泥石的主要成分在高温下发生脱水和分解，结构遭受破坏。因而从理论上讲，硅酸盐水泥并不是理想的防火并不是理想的防火材料材料。（5）水化热高）水化热高硅酸盐水泥中C3S及C3A含量较多，它们的放热大，因而不宜用于大体积混凝土工程不宜用于大体积混凝土工程。硅酸盐水泥标号较高，主要用于重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工程。根据硅酸盐水泥的不同特性，其存放亦有不同的要求。11第11页，本讲稿共11页