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1、土木工程材料土木工程材料 第四章第四章 水泥水泥第四章第四章 水泥水泥uu本次课的学习目标本次课的学习目标本次课的学习目标本次课的学习目标:uu1.1.1.1.了解凝结硬化的机理。了解凝结硬化的机理。了解凝结硬化的机理。了解凝结硬化的机理。uu2.2.2.2.掌握水泥的技术性质。掌握水泥的技术性质。掌握水泥的技术性质。掌握水泥的技术性质。凝结：凝结：水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑性水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑性的浆体，经过自身的物理化学变化逐渐变的浆体，经过自身的物理化学变化逐渐变稠失去可塑性的过程。稠失去可塑性的过程。硬化：硬化：失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明显失去可塑性
2、的浆体随着时间的增长产生明显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石的的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石的过程。过程。水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组成。水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组成。4.2.2硅酸盐水泥的水化和凝结硬化硅酸盐水泥的水化和凝结硬化2.硅酸盐水泥的凝结与硬化过程硅酸盐水泥的凝结与硬化过程凝结硬化过程凝结硬化过程初始反应期初始反应期初始的溶解和水化，约持续初始的溶解和水化，约持续5-105-10分分钟。钟。潜伏期潜伏期流动性可塑性好流动性可塑性好,凝胶体膜层围绕凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长，水泥颗粒成长，1h 1h 凝胶膜破裂、长大并连接、水泥颗凝胶膜破裂、长大并连接、水泥颗
3、粒进一步水化，粒进一步水化，6h6h。多孔的空间网。多孔的空间网络络凝聚结构，失去可塑性凝聚结构，失去可塑性凝结期凝结期凝胶体填充毛细管，凝胶体填充毛细管，6h-6h-若干年硬若干年硬化石状体密实空间网化石状体密实空间网硬化期硬化期3.影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素u1）水泥熟料的矿物组成与细度）水泥熟料的矿物组成与细度u2）温度、湿度及养护时间）温度、湿度及养护时间u3）石膏掺量）石膏掺量u4）混合材料品种与掺量）混合材料品种与掺量u5）用水量）用水量4.2.3、硅酸盐水泥的技术性质细度细度凝结时间凝结时间体积安定性体积安定性强度强度碱含量碱含量水化热水化热
4、细度细度细度细度与水接触的与水接触的与水接触的与水接触的表面积表面积表面积表面积凝结和硬化凝结和硬化凝结和硬化凝结和硬化速度速度速度速度性质性质性质性质 40 100100小小小小低低低低低低低低水泥的细度指水泥颗粒的粗细程度。细度决定了水水泥的细度指水泥颗粒的粗细程度。细度决定了水水泥的细度指水泥颗粒的粗细程度。细度决定了水水泥的细度指水泥颗粒的粗细程度。细度决定了水泥与水接触的表面积。从而影响水泥的水化和凝结泥与水接触的表面积。从而影响水泥的水化和凝结泥与水接触的表面积。从而影响水泥的水化和凝结泥与水接触的表面积。从而影响水泥的水化和凝结速度和性质。速度和性质。速度和性质。速度和性质。水泥
5、的细度和性质水泥的细度和性质水泥的细度和性质水泥的细度和性质1.1.细细 度度uGB175-2007规定硅酸盐水泥和普通规定硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥细度以比表面积表示，比表面硅酸盐水泥细度以比表面积表示，比表面积不小于积不小于300 m m/kg/kg；u其余四大类水泥以筛余表示，其余四大类水泥以筛余表示，80微米方孔微米方孔筛筛余不大于筛筛余不大于10%或或45微米方孔筛筛余不微米方孔筛筛余不大于大于30%。细细 度度2、凝结时间、凝结时间u标准稠度及标准稠度用水量标准稠度及标准稠度用水量标准稠度及标准稠度用水量标准稠度及标准稠度用水量u凝结时间测定凝结时间测定凝结时间测定凝结时间测定u初
6、凝时间初凝时间初凝时间初凝时间u终凝时间终凝时间终凝时间终凝时间标准稠度标准稠度标准稠度标准稠度试锥下沉深度为试锥下沉深度为试锥下沉深度为试锥下沉深度为282828282mm2mm2mm2mm时的稠度时的稠度时的稠度时的稠度标准稠度用水量标准稠度用水量标准稠度用水量标准稠度用水量按一定的方法将水泥调制成具有标准稠度的净按一定的方法将水泥调制成具有标准稠度的净按一定的方法将水泥调制成具有标准稠度的净按一定的方法将水泥调制成具有标准稠度的净浆所需的水量。浆所需的水量。浆所需的水量。浆所需的水量。标准稠度及标准稠度用水量标准稠度及标准稠度用水量 标准稠度测定仪标准稠度测定仪 通过水泥净浆凝结时间测定
7、仪测定标准稠度通过水泥净浆凝结时间测定仪测定标准稠度水泥净浆的凝结时间。水泥净浆的凝结时间。测定方法测定方法 凝结时间测定仪凝结时间测定仪凝结时间测定仪凝结时间测定仪u概念概念从水泥加水拌和起至标准稠度的水泥净浆开始失从水泥加水拌和起至标准稠度的水泥净浆开始失从水泥加水拌和起至标准稠度的水泥净浆开始失从水泥加水拌和起至标准稠度的水泥净浆开始失去可塑性所需的时间去可塑性所需的时间去可塑性所需的时间去可塑性所需的时间u标准要求标准要求45min45min国产水泥一般为国产水泥一般为国产水泥一般为国产水泥一般为1-3h1-3h1-3h1-3hu实验实验测试时以试针距底板测试时以试针距底板测试时以试针
8、距底板测试时以试针距底板4 4 4 41mm1mm1mm1mm为准。为准。为准。为准。u工程意义工程意义水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分的水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分的水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分的水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分的时间搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作。时间搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作。时间搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作。时间搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作。初始凝结时间初始凝结时间终凝时间终凝时间u概念概念从水泥加水拌和起至水泥净浆完全失去可塑性从水泥加水拌和起至水泥净浆完全失去可塑性从水泥加水拌和起至水泥净浆完全失去可塑性从水泥加水拌和起至水泥
9、净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。并开始产生强度所需的时间。并开始产生强度所需的时间。并开始产生强度所需的时间。u标准要求标准要求390min390min国产水泥一般为国产水泥一般为国产水泥一般为国产水泥一般为5-6h 5-6h 5-6h 5-6h u实验实验测试时以试针下沉测试时以试针下沉测试时以试针下沉测试时以试针下沉0.5mm0.5mm0.5mm0.5mm为准。为准。为准。为准。u工程意义工程意义终凝时间不宜过迟，以便施工完毕后更快硬化，终凝时间不宜过迟，以便施工完毕后更快硬化，终凝时间不宜过迟，以便施工完毕后更快硬化，终凝时间不宜过迟，以便施工完毕后更快硬化，达到一定的强度，
10、以利于下一步施工工艺的进达到一定的强度，以利于下一步施工工艺的进达到一定的强度，以利于下一步施工工艺的进达到一定的强度，以利于下一步施工工艺的进行。行。行。行。定义定义 指水泥硬化过程中体积变化小且均匀的性能。指水泥硬化过程中体积变化小且均匀的性能。指水泥硬化过程中体积变化小且均匀的性能。指水泥硬化过程中体积变化小且均匀的性能。体积安定性不良体积安定性不良水泥硬化后产生不均匀的体积变化（裂纹后弯水泥硬化后产生不均匀的体积变化（裂纹后弯水泥硬化后产生不均匀的体积变化（裂纹后弯水泥硬化后产生不均匀的体积变化（裂纹后弯曲）。使建筑质量下降，甚至引起严重的建筑事故。曲）。使建筑质量下降，甚至引起严重的
11、建筑事故。曲）。使建筑质量下降，甚至引起严重的建筑事故。曲）。使建筑质量下降，甚至引起严重的建筑事故。体积安定性不良的原因体积安定性不良的原因过量游离的过量游离的CaO过量游离的过量游离的MgO过量石膏过量石膏3、体积安定性、体积安定性水泥中的游离氧化钙或氧化镁都是过烧的水泥中的游离氧化钙或氧化镁都是过烧的它们的水速度慢，在水泥硬化后才开始水它们的水速度慢，在水泥硬化后才开始水化，使已经硬化的水泥石膨胀开裂。化，使已经硬化的水泥石膨胀开裂。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，它还当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，它还能继续与水化铝酸钙反应，生成高硫型水能继续与水化铝酸钙反应，生成高硫型水化硫铝酸钙，
12、体积增大化硫铝酸钙，体积增大1.51.5倍，引起水泥石倍，引起水泥石开裂。此时，水化硫铝酸钙被称为开裂。此时，水化硫铝酸钙被称为“水泥水泥杆菌杆菌”。体积安定性不良的原因体积安定性不良的原因u沸煮法沸煮法-加速实验法加速实验法 u测量体积安定性的两种方法：测量体积安定性的两种方法：uu试饼法试饼法观察水泥净浆制成的试饼在沸煮后的观察水泥净浆制成的试饼在沸煮后的外形变化外形变化uu雷氏夹法雷氏夹法测量水泥石饼沸煮后的膨胀值测量水泥石饼沸煮后的膨胀值 体积安定性的测定体积安定性的测定发生争议以雷氏法为准发生争议以雷氏法为准发生争议以雷氏法为准发生争议以雷氏法为准沸煮法测定仪沸煮法测定仪 体积安定性
13、不良体积安定性不良体积安定性的测定体积安定性的测定雷氏夹法体积安定性测定仪雷氏夹法体积安定性测定仪限制限制l上述测试方法仅能测出游离上述测试方法仅能测出游离CaOCaO是否过量。是否过量。l游离游离MgOMgO和石膏不能通过加速实验的方法检和石膏不能通过加速实验的方法检测测l所以它们必须在生产工艺中严格控制，避所以它们必须在生产工艺中严格控制，避免过量。免过量。l标准规定：标准规定：l l MgO5%MgO5%、石膏、石膏SOSO3 33.5%3.5%。体积安定性的测定体积安定性的测定C:S:W=1:3:0.5C:S:W=1:3:0.5标准试件标准试件标准试件标准试件 40 4016040 4
14、0160抗压强度抗压强度抗压强度抗压强度标准氧化条件标准氧化条件标准氧化条件标准氧化条件（201201）的水中的水中的水中的水中 抗折强度抗折强度抗折强度抗折强度 C:S:W=1:3:0.5 C:S:W=1:3:0.5的比例混合，制成标准的比例混合，制成标准尺寸的试件（尺寸的试件（40404040160mm3160mm3），在标准），在标准条件下养护，测试抗压强度和抗折强度。条件下养护，测试抗压强度和抗折强度。4、强度、强度强度等级强度等级u根据根据根据根据uu3 3 3 3天和天和天和天和28282828天抗压强度天抗压强度天抗压强度天抗压强度uu3 3 3 3天和天和天和天和2828282
15、8天抗折强度天抗折强度天抗折强度天抗折强度 u 硅酸盐水泥可分为硅酸盐水泥可分为硅酸盐水泥可分为硅酸盐水泥可分为6 6 6 6个等级：个等级：个等级：个等级：42.542.542.542.5，42.5R,52.542.5R,52.542.5R,52.542.5R,52.5，52.5R,52.5R,52.5R,52.5R,62.5,62.5R62.5,62.5R62.5,62.5R62.5,62.5Ru各龄期的强度不低于各龄期的强度不低于各龄期的强度不低于各龄期的强度不低于GB175-GB175-GB175-GB175-99999999表中的规定。表中的规定。表中的规定。表中的规定。u按早期强度
16、不同分为两种类按早期强度不同分为两种类按早期强度不同分为两种类按早期强度不同分为两种类型，早强型型，早强型型，早强型型，早强型(用用用用R R R R表示表示表示表示)和普通和普通和普通和普通型。型。型。型。62.5R62.552.5R52.542.5R42.5强度等级强度等级等级等级 抗压强度抗压强度(MPa)抗折强度（抗折强度（MPa）3d 28d 3d 28d 42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R 32.0 62.5 5.5 8.0
17、 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（GB175-99）技术性质分析技术性质分析 水泥在出厂和使用前必须检验的技术指标水泥在出厂和使用前必须检验的技术指标水泥在出厂和使用前必须检验的技术指标水泥在出厂和使用前必须检验的技术指标有四项：细度、凝结时间、强度和体积安定性。有四项：细度、凝结时间、强度和体积安定性。有四项：细度、凝结时间、强度和体积安定性。有四项：细度、凝结时间、强度和体积安定性。这四项指标中，除强度外，其它任何一项指标这四项指标中，除强度外，其它任何一项指标这四项指标中，除强度外，其它任何一项指标这四项指标中，除强度外，其它任何一项指标不合格，则水泥不能使用；反之
18、，若仅强度一不合格，则水泥不能使用；反之，若仅强度一不合格，则水泥不能使用；反之，若仅强度一不合格，则水泥不能使用；反之，若仅强度一项指标不合格，而其它三项指标合格，则水泥项指标不合格，而其它三项指标合格，则水泥项指标不合格，而其它三项指标合格，则水泥项指标不合格，而其它三项指标合格，则水泥可降等级使用。可降等级使用。可降等级使用。可降等级使用。其他性质其他性质碱含量碱含量碱含量碱含量以以以以NaNaNaNa2 2 2 2O+0.658KO+0.658KO+0.658KO+0.658K2 2 2 2O O O O计算值表示，以防止碱计算值表示，以防止碱计算值表示，以防止碱计算值表示，以防止碱-
19、骨料反骨料反骨料反骨料反应的发生。应的发生。应的发生。应的发生。低碱水泥含碱量低碱水泥含碱量低碱水泥含碱量低碱水泥含碱量0.6%0.6%0.6%0.6%，或由供需双方商定。，或由供需双方商定。，或由供需双方商定。，或由供需双方商定。水化热水化热水化热水化热大部分的水化热在水化反应的初期释放出来，大部分的水化热在水化反应的初期释放出来，大部分的水化热在水化反应的初期释放出来，大部分的水化热在水化反应的初期释放出来，它的数量决定于水泥的化学成分和细度、矿物它的数量决定于水泥的化学成分和细度、矿物它的数量决定于水泥的化学成分和细度、矿物它的数量决定于水泥的化学成分和细度、矿物掺合料。掺合料。掺合料。
20、掺合料。C C C C3 3 3 3S S S S，C C C C3 3 3 3A A A A越高，颗粒越细，水化热越大，对冬季越高，颗粒越细，水化热越大，对冬季越高，颗粒越细，水化热越大，对冬季越高，颗粒越细，水化热越大，对冬季施工有利，但对大体积混凝土工程有害。施工有利，但对大体积混凝土工程有害。施工有利，但对大体积混凝土工程有害。施工有利，但对大体积混凝土工程有害。练习1.沸煮法只能检验 所造成的水泥体积安定性不良。A.f-CaO B.f-MgO C.SO3 D.Na2O2.用比表面积法是检验硅酸盐水泥的哪种性质?A.体积安定性 B.细度 C.强度 D.凝结时间3.对出厂日期超过3个月的过期水泥的处理办法是 。(储存3个月强度下降10%-30%，6个月强度下降15%-30%)A.按原强度等级使用 B.降级使用C.重新鉴定强度等级 D.判为不合格品The end of this Part.Thanks!