土木工程材料第5章水泥.pptx

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1、第第5 5章章 水水 泥泥第一页，共95页。5.1 5.1 通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥 1 1、硅酸盐水泥的组成、水化过程、硅酸盐水泥的组成、水化过程、凝结硬化凝结硬化(ynghu)(ynghu)过程、技术性质特点及过程、技术性质特点及应用；应用；2 2、掺加混合料的硅酸盐水泥、掺加混合料的硅酸盐水泥 5.2 5.2 特种水泥和专用水泥特种水泥和专用水泥主要主要(zhyo)内内容容 主要主要(zhyo)(zhyo)内容内容第二页，共95页。学习学习(xux)目标目标 学习学习(xux)(xux)目标目标 熟悉硅酸盐水泥的组成；熟悉硅酸盐水泥的组成；了解了解(lioji)(lioji)其水化过

2、程、凝结硬其水化过程、凝结硬化过程；化过程；掌握硅酸盐水泥的性能与特点及在掌握硅酸盐水泥的性能与特点及在施工中正确选用水泥。施工中正确选用水泥。第三页，共95页。水泥的定义和分类水泥的定义和分类(fn li)(fn li)水水泥泥是是一一种种细细磨磨成成粉粉末末状状，加加入入适适量量水水后后成成为为可可塑塑性性的的浆浆体体，既既能能在在空空气气中中硬硬化化，又又能能在在水水中中硬硬化化，并并能能将将砂砂、石石等等材材料料牢牢固固地地胶胶结结成具有一定强度的整体的水硬性胶凝材料。成具有一定强度的整体的水硬性胶凝材料。水泥水泥通用水通用水泥泥专用水用水泥泥特特种种水水泥泥用于一般用于一般(ybn)

3、(ybn)土木建筑工程中的水泥，如土木建筑工程中的水泥，如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等；硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等；具有专门用途具有专门用途(yngt)(yngt)水泥水泥 ，如道路水泥等、砌，如道路水泥等、砌筑水泥、大坝水泥等；筑水泥、大坝水泥等；某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、中、低热水泥中、低热水泥，白色硅酸盐水泥、膨胀水泥、白色硅酸盐水泥、膨胀水泥、抗硫酸盐水泥等。抗硫酸盐水泥等。按用途和性能分类按用途和性能分类第四页，共95页。按其化学成分类按其化学成分类 虽虽然然水水泥泥品品种种繁繁多多，分分类类方方法法各各异异，但但我我国国水

4、水泥泥产产量量(chnling)的的90%左左右右属属以以硅硅酸酸盐盐为为主主要要水水硬硬性硅酸盐水泥。性硅酸盐水泥。第五页，共95页。5.1 5.1 通用通用(tngyng)(tngyng)硅酸盐水泥硅酸盐水泥 通用硅酸盐水泥的生产与组成通用硅酸盐水泥的生产与组成 1.1.通用硅酸盐水泥的定义：是以硅酸盐水泥熟料、适通用硅酸盐水泥的定义：是以硅酸盐水泥熟料、适量量(shling)(shling)的石膏以及规定的混合材料制成的水硬性的石膏以及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。胶凝材料。2.2.分类分类(fn li)(fn li)及代号：及代号：P P 、P P 、P P O O、P P P

5、P、P P S S A A、P P S S B B、P P F F、P P C C。第六页，共95页。品种品种代号代号 组分组分熟料熟料+石膏石膏矿渣矿渣火山灰火山灰粉煤灰粉煤灰 石灰石石灰石硅酸盐水泥硅酸盐水泥P I100P 95955 595955 5普通水泥普通水泥P O8080且且 95955且且2020a a矿渣硅酸盐矿渣硅酸盐水泥水泥P S A5050且且 808020且且5050b bP S B3030且且 505050且且7070b b火山灰水泥火山灰水泥P P6060且且 808020且且4040c c粉煤灰水泥粉煤灰水泥P F6060且且 808020且且4040d d复合

6、水泥复合水泥P C5050且且 808020且且5050e e表表5-1 5-1 通用硅酸盐水泥的品种通用硅酸盐水泥的品种(pnzhng)(pnzhng)、代号和组成、代号和组成 （P50P50）第七页，共95页。3.3.硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产生产原料生产原料 主要是石灰质原料和粘土质原料两类。主要是石灰质原料和粘土质原料两类。石石 灰灰 质质 原原 料料：如如 石石 灰灰 石石、白白 垩垩 等等，主主 要要 提提 供供(tgng)CaO(tgng)CaO，粘粘土土质质原原料料：如如粘粘土土、粘粘土土质质页页岩岩等等，主主要要提提供供(tgng)SiO2(tgng)SiO2、Al2O

7、3 Al2O3、Fe2O3 Fe2O3。有有时时两两种种原原料料化化学学组组成成不不能能满满足足要要求求，还还要要加加入入少少量校正原料量校正原料(如铁矿粉等如铁矿粉等)调整。调整。第八页，共95页。生产工艺概述：生产工艺概述：硅酸盐水泥的生产工艺可概括为三个阶段：硅酸盐水泥的生产工艺可概括为三个阶段：生生料料配配制制、磨磨细细：以以石石灰灰石石、粘粘土土和和铁铁矿矿粉粉为为主主要要原原料料，将将其其按按一一定定(ydng)(ydng)比比例例配配制制、磨磨细细，制制得得具有适当化学成分、质量均匀的生料。具有适当化学成分、质量均匀的生料。熟熟料料煅煅烧烧：将将生生料料在在水水泥泥窑窑内内经经1

8、4501450高高温温煅煅烧烧至至部部分分熔熔融融，得得到到以以硅硅酸酸钙钙为为主主要要成成分分的的硅硅酸酸盐盐水水泥泥熟料。熟料。水水泥泥制制成成：将将熟熟料料加加适适量量石石膏膏和和0 05 5的的石石灰灰石石或或粒化高炉矿渣共同磨细得到硅酸盐水泥。粒化高炉矿渣共同磨细得到硅酸盐水泥。第九页，共95页。硅硅酸酸盐盐水水泥泥(shun)(shun)生生产产工工艺艺可可概概括括为为“两两磨磨一一烧烧”。石灰质原料石灰质原料(yunlio)粘土粘土(zhn t)质原料质原料铁矿石铁矿石熟料熟料生料生料水泥水泥石膏和混石膏和混合材料合材料磨细磨细按比例配合按比例配合14501450煅烧煅烧磨细磨细

9、图图5-1 5-1 水泥生产流程图水泥生产流程图 加入石膏是为了延缓水泥的凝结时间，满足使用要求；加入石膏是为了延缓水泥的凝结时间，满足使用要求；加入混合材料是为了改善其品种和性能，扩大使用范围。加入混合材料是为了改善其品种和性能，扩大使用范围。第十页，共95页。石膏石膏(shgo)(shgo)作用作用 加入石膏是为了延缓水泥的凝结时间，满足加入石膏是为了延缓水泥的凝结时间，满足(mnz)使用要求；使用要求；加入混合材料是为了改善其品种和性能，扩大使用范围。加入混合材料是为了改善其品种和性能，扩大使用范围。第十一页，共95页。生料生料(shnglio)SiO2CaO化合反应化合反应(hu h

10、fn yn)8001450800左右左右(zuyu)分解反应分解反应Al2O3Fe2O32CaOSiO23CaOSiO23 CaO Al2O34CaOAl2O3Fe2O34.4.硅酸盐水泥熟料组成：硅酸盐水泥熟料组成：是以硅酸盐为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。其组成：是以硅酸盐为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。其组成：第十二页，共95页。硅酸盐水泥熟料的矿物硅酸盐水泥熟料的矿物(kungw)(kungw)组成组成矿物名称矿物名称化学成分化学成分 缩写符号缩写符号 含量含量硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO3CaOSiO2 2 C C3 3S S50506060硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2CaOS

11、iO2 2 C C2 2S S 15153737铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl3CaOAl2 2O O3 3 C C3 3A A 7 71515铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaOAl4CaOAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3 C C4 4AF AF 10101818第十三页，共95页。硅酸盐水泥的水化与硬化硅酸盐水泥的水化与硬化(ynghu)(ynghu)1 1、硅酸盐水泥熟料矿物的水化、硅酸盐水泥熟料矿物的水化（1 1）硅酸三钙水化）硅酸三钙水化 硅酸三钙硅酸三钙 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙（2 2）硅酸二钙水化）硅酸二钙水化 硅酸二钙硅酸二钙 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化

12、钙氢氧化钙第十四页，共95页。（3）铝酸三钙水化）铝酸三钙水化铝酸三钙铝酸三钙 水化铝酸钙水化铝酸钙（4）铁铝酸四钙水化）铁铝酸四钙水化铁铝酸四钙铁铝酸四钙 水化铝酸钙水化铝酸钙 水化铁酸钙水化铁酸钙第十五页，共95页。各种各种(zhn)熟料矿物的特性熟料矿物的特性性能指标性能指标 熟料矿物熟料矿物 C3S C2S C3A C4AF 水化速率水化速率 快快 慢慢 最快最快 快，仅次于快，仅次于C3A 凝结硬化速率凝结硬化速率 快快 慢慢 快快 快快 放热量放热量 多多 少少 最多最多 中中 强度强度高高 早期低早期低后期高后期高低低 较低较低 干缩干缩中中中中 大大 小小表中所列各种矿物的放热

13、量和强度，是指全部表中所列各种矿物的放热量和强度，是指全部(qunb)(qunb)放热量和最放热量和最终强度。终强度。第十六页，共95页。第十七页，共95页。2、硅酸盐水泥的凝结硬化、硅酸盐水泥的凝结硬化 水泥的凝结是指水泥加水拌合后从流动状态到固体状水泥的凝结是指水泥加水拌合后从流动状态到固体状态的变化，即水泥浆失去流动性而具有一定的强度。态的变化，即水泥浆失去流动性而具有一定的强度。水泥的硬化是指凝结的水泥浆体固化后所建立的网状水泥的硬化是指凝结的水泥浆体固化后所建立的网状结构具有一定的机械强度，并不断发展的过程。结构具有一定的机械强度，并不断发展的过程。水泥的凝结硬化大致可划分水泥的凝结

14、硬化大致可划分(hu fn)为以下四个阶段：为以下四个阶段：P54P54图图5-25-2为硅酸盐水泥为硅酸盐水泥(shun)(shun)凝结硬化过程示意凝结硬化过程示意图。图。第十八页，共95页。图图5-25-2第十九页，共95页。水泥的硬化期可以延续至很长时间，但水泥的硬化期可以延续至很长时间，但2828天基本天基本表现出大部分强度。表现出大部分强度。只要温度只要温度(wnd)(wnd)、湿度适合且、湿度适合且无外界腐蚀，水泥强度在几年、甚至几十年后还能继无外界腐蚀，水泥强度在几年、甚至几十年后还能继续增长。续增长。实际上，水泥的水化过程很慢，较粗水泥颗粒的实际上，水泥的水化过程很慢，较粗水

15、泥颗粒的内部很难完全水化。因此，硬化后的水泥石是由晶体、内部很难完全水化。因此，硬化后的水泥石是由晶体、胶体、未完全水化颗粒、游离水及气孔等组成的不均胶体、未完全水化颗粒、游离水及气孔等组成的不均质体。质体。v水泥凝结硬化过程的各个阶段不是彼此水泥凝结硬化过程的各个阶段不是彼此(bc)截截然分开，而是交错进行的。然分开，而是交错进行的。第二十页，共95页。4 4、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（）矿物组成（）矿物组成 不同矿物成分和水起反应时所表现出来的特点不同矿物成分和水起反应时所表现出来的特点是不同的，如是不同的，如C3AC3A水化速率最快，放热量最大而

16、强度水化速率最快，放热量最大而强度不高；不高；C2SC2S水化速率最慢，放热量最少，早期强度低，水化速率最慢，放热量最少，早期强度低，后期强度增长迅速等。因此，改变水泥的矿物组成，后期强度增长迅速等。因此，改变水泥的矿物组成，其凝结硬化情况将产生其凝结硬化情况将产生(chnshng)(chnshng)明显变化。水泥明显变化。水泥的矿物组成是影响水泥凝结硬化的最重要的因素。的矿物组成是影响水泥凝结硬化的最重要的因素。第二十一页，共95页。（2 2）水泥的细度）水泥的细度 在在矿矿物物组组成成相相同同的的条条件件下下，水水泥泥磨磨得得愈愈细细，水水泥泥颗颗粒粒平平均均粒粒径径小小，比比表表面面积积

17、大大，水水化化时时与与水水的的接接触触面面大大，水水化化速速度度(sd)(sd)快快，相相应应地地水水泥泥凝凝结结硬硬化化速速度度(sd)(sd)就就快快，早期强度就高。早期强度就高。第二十二页，共95页。（3 3）拌和用水量）拌和用水量 水水泥泥(shun)(shun)浆浆的的水水灰灰比比是是指指水水泥泥(shun)(shun)浆浆中中水水与与水水泥泥(shun)(shun)的的质质量量之之比比。当当水水泥泥(shun)(shun)浆浆中中加加水水较较多多时时，水水灰灰比比较较大大，此此时时水水泥泥(shun)(shun)的的初初期期水水化化反反应应得得以以充充分分进进行行；但但是是水水泥泥

18、(shun)(shun)颗颗粒粒间间原原来来被被水水隔隔开开的的距距离离较较远远，颗颗粒粒间间相相互互连连接接形形成成骨骨架架结结构构所所需需的的凝凝结时间长，所以水泥结时间长，所以水泥(shun)(shun)浆凝结较慢。浆凝结较慢。水水泥泥(shun)(shun)浆浆的的水水灰灰比比较较大大时时，多多余余的的水水分分蒸蒸发发后后形形成成的的孔孔隙隙较较多多,造造成成水水泥泥(shun)(shun)石石的的强强度度较较低低，因因此此水水泥泥(shun)(shun)浆浆的的水水灰灰比比过过大大时时，会会明明显显降降低低水水泥泥(shun)(shun)石的强度。石的强度。第二十三页，共95页。（4

19、 4）环境温度和湿度）环境温度和湿度 水水泥泥水水化化反反应应速速度度随随温温度度的的升升高高而而加加快快。当当温温度度低低于于00C00C时，水结冰，水泥石结构会破坏。时，水结冰，水泥石结构会破坏。水水的的存存在在是是水水泥泥水水化化反反应应的的必必要要条条件件。当当环环境境湿湿度度十十分分干干燥燥时时，水水泥泥中中的的水水分分将将很很快快蒸蒸发发，以以致致水水泥泥不不能能充充分分水水化化，硬硬化化也也将将停停止止；反反之之(fnzh)(fnzh)，水水泥泥的的水水化化将得以充分进行，强度正常增长。将得以充分进行，强度正常增长。保保持持环环境境足足够够的的温温度度和和湿湿度度，使使水水泥泥石

20、石强强度度不不断断增长的措施，称为水泥的养护。增长的措施，称为水泥的养护。第二十四页，共95页。（5 5）龄期（养护时间）龄期（养护时间）水水泥泥(shun)(shun)的的凝凝结结硬硬化化是是随随时时间间延延长长而而渐渐进进的的过过程程，随随着着养养护护龄龄期期增增长长，水水化化产产物物不不断断积积累累，水水泥泥(shun)(shun)石石结结构构趋趋于于致致密密，强强度度不不断断增增长长。所所以以水水泥泥(shun)(shun)石石养养护护时时间间越越长长，强强度度越越高高。一一般般在在2828天天内内强强度发展最快，度发展最快，2828天后显著减慢。天后显著减慢。（6 6）石膏掺量）石膏

21、掺量 水水泥泥(shun)(shun)中中掺掺入入石石膏膏，可可调调节节水水泥泥(shun)(shun)凝凝结结硬硬化化的的速速度度。掺掺量量约约占占水水泥泥(shun)(shun)重重量量的的3 35%5%，具体掺量通过试验确定。，具体掺量通过试验确定。第二十五页，共95页。挡墙开裂挡墙开裂(ki li)与水泥的选用与水泥的选用 v现象：某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡现象：某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿墙有多道贯穿(gunchun)型的纵向裂缝。该工程使用某型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产立窑水泥厂生产42.5型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如型硅

22、酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：下：v C3S：61；v C2S：14vC3A：14；vC4AF：11 第二十六页，共95页。第二十七页，共95页。v原因分析：由于该工程原因分析：由于该工程(gngchng)所使用的水泥所使用的水泥C3A和和C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。v防治措施：首先，对大体积的混凝土工程宜选用防治措施：首先，对大体积的

23、混凝土工程宜选用(xunyng)低水化热，即低水化热，即C3A和和C3S的含量较低的水泥。的含量较低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需适当控制。其次，水泥用量及水灰比也需适当控制。第二十八页，共95页。第二十九页，共95页。硅酸盐水泥硅酸盐水泥(shun)的技术性质的技术性质1、化学指标、化学指标 （教材（教材P56表表5-4）不溶物：是指经酸、碱处理后所得不溶物：是指经酸、碱处理后所得(su d)的残渣，经高的残渣，经高温灼烧所剩余的物质。不溶物对水泥质量有不良影响。温灼烧所剩余的物质。不溶物对水泥质量有不良影响。型型硅酸盐水泥不得超过硅酸盐水泥不得超过0.75%，型不得超过型不得超过1.5

24、%。烧失量：是指水泥在烧失量：是指水泥在950-10000C温度下温度下15-20 min的质量的质量减少率。减少率。型硅酸盐水泥不得超过型硅酸盐水泥不得超过3%，型不得超过型不得超过3.5%；三氧化硫含量：三氧化硫是添加石膏时带入的成分，水泥三氧化硫含量：三氧化硫是添加石膏时带入的成分，水泥中过量的三氧化硫会与铝酸三钙形成较多的钙矾石，造成体中过量的三氧化硫会与铝酸三钙形成较多的钙矾石，造成体积膨胀，危害安定性。是不得超过积膨胀，危害安定性。是不得超过3.5%；氧化镁含量：氧化镁水化速度慢，水化产物是氢氧化镁，氧化镁含量：氧化镁水化速度慢，水化产物是氢氧化镁，体积膨胀，如果过多，会造成水泥石

25、的开裂。不宜超过体积膨胀，如果过多，会造成水泥石的开裂。不宜超过5%；氯离子含量：氯离子会加速钢筋腐蚀，不宜超过氯离子含量：氯离子会加速钢筋腐蚀，不宜超过0.06%。第三十页，共95页。硅酸盐水泥硅酸盐水泥(shun)的技术性质的技术性质1、物理、物理(wl)指标指标 凝结时间：凝结时间：体积安定性：体积安定性：强度及强度等级强度及强度等级细度（选择性指标）细度（选择性指标）第三十一页，共95页。水泥全部(qunb)加入水中开始(kish)失去可塑性 完全(wnqun)失去可塑性初凝时间终凝时间凝结时间凝结时间 水泥从加水时至水泥浆失去可塑性所需的时间。凝结时间水泥从加水时至水泥浆失去可塑性所

26、需的时间。凝结时间分初凝时间和终凝时间。分初凝时间和终凝时间。初凝时间初凝时间：从水泥加水至水泥浆开始失去可塑性所经历从水泥加水至水泥浆开始失去可塑性所经历的时间；的时间；终凝时间终凝时间：从水泥加水至水泥浆完全失去可塑性所经历从水泥加水至水泥浆完全失去可塑性所经历的时间。的时间。标准规定：硅酸盐水泥初凝时间标准规定：硅酸盐水泥初凝时间45min45min，终凝时间，终凝时间 390min390min。第三十二页，共95页。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，即水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性，即水泥硬化浆体能保持一定的形状，具有不开裂、不变水泥硬化浆体

27、能保持一定的形状，具有不开裂、不变形、不溃散的性质。形、不溃散的性质。如果这种体积变化是轻微的均匀的，则对建筑物的如果这种体积变化是轻微的均匀的，则对建筑物的质量没什么影响质量没什么影响(yngxing)，但是如果混凝土硬化，但是如果混凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石内部后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石内部产生了剧烈的、不均匀的体积变化，则会在建筑物内产生了剧烈的、不均匀的体积变化，则会在建筑物内部产生破坏应力，导致建筑物的强度降低。部产生破坏应力，导致建筑物的强度降低。若破坏应力发展到超过建筑物的强度，则会引起建若破坏应力发展到超过建筑物的强度，则会引起建筑物开裂

28、、崩塌等严重质量事故，这种现象称为水泥筑物开裂、崩塌等严重质量事故，这种现象称为水泥的体积安定性不良。的体积安定性不良。第三十三页，共95页。引起水泥体积安定性不良的原因是：引起水泥体积安定性不良的原因是：水泥中含有过多的游离水泥中含有过多的游离CaO CaO 和和 MgO MgO。熟料中所含游。熟料中所含游离离CaOCaO或或MgOMgO都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的化，生成六方板状的Ca(OH)2Ca(OH)2晶体，这时体积

29、膨胀晶体，这时体积膨胀97%97%以上，以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。石膏石膏(shgo)(shgo)掺量过多。掺量过多。当石膏当石膏(shgo)(shgo)掺量过多掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏时，在水泥硬化后，残余石膏(shgo)(shgo)与水化铝酸钙继续与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约倍，从而导致水泥石开裂。反应生成钙矾石，体积增大约倍，从而导致水泥石开裂。国标规定：通用硅酸盐水泥的体积安定性用国标规定：通用硅酸盐水泥的体积安定性用“沸煮法沸煮法”检验必须检验必须(bx)(bx)合格。合格。第三十四页，共95页。、强度与

30、强度等级、强度与强度等级 强度是水泥技术要求中最基本的指标，它直接反映了水泥的强度是水泥技术要求中最基本的指标，它直接反映了水泥的质量水平和使用价值。质量水平和使用价值。水泥的强度越高，其胶结能力也越大。硅酸盐水泥的强度主水泥的强度越高，其胶结能力也越大。硅酸盐水泥的强度主要取决于熟料要取决于熟料(sh lio)的矿物组成和水泥的细度，此外还与水灰的矿物组成和水泥的细度，此外还与水灰比、试验方法、试验条件、养护龄期等因素有关。比、试验方法、试验条件、养护龄期等因素有关。水泥强度水泥强度(qingd)等级：等级：按规定龄期抗压强度按规定龄期抗压强度(qingd)和抗折强度和抗折强度(qingd)

31、来划分，分来划分，分为、六个强度为、六个强度(qingd)等级。硅酸盐水泥各龄期强度等级。硅酸盐水泥各龄期强度(qingd)不低于下表。不低于下表。为提高水泥早期强度为提高水泥早期强度(qingd)，我国现行标准将水泥分为普通型，我国现行标准将水泥分为普通型和早强型（或称和早强型（或称R型）两个型号。早强型水泥型）两个型号。早强型水泥3d的抗压强度的抗压强度(qingd)较同强度较同强度(qingd)等级的普通型强度等级的普通型强度(qingd)提高提高10%24%；早强型水泥的；早强型水泥的3d抗压强度抗压强度(qingd)可达可达28d抗压强度抗压强度(qingd)的的50%。第三十五页，

32、共95页。硅酸盐水泥强度硅酸盐水泥强度(qingd)标准（标准（GB1752007）（）（P58表表5-5）品种品种强度等级强度等级抗压强度抗压强度(MPa)(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)(MPa)3d3d28d28d3d3d28d28d硅酸盐水泥硅酸盐水泥 42.5 42.5 42.5R 42.5R 17.017.022.0 22.0 42.5 42.5 42.542.53.5 3.5 4.04.06.5 6.5 6.56.5 52.5 52.5 52.5R 52.5R 23.023.027.0 27.0 52.5 52.5 52.552.54.0 4.0 5.05.07.0 7.0

33、7.07.062.562.562.5R 62.5R 28.028.032.0 32.0 62.5 62.5 62.562.5 5.0 5.0 5.55.5 8.0 8.0 8.08.0水泥混凝土路面用水泥，在供应水泥混凝土路面用水泥，在供应(gngyng)条件允许时，应尽条件允许时，应尽量优先选用早强型水泥，以缩短混凝土养护时间，提早通车。量优先选用早强型水泥，以缩短混凝土养护时间，提早通车。第三十六页，共95页。细度指水泥颗粒的粗细程度。一般情况下，水泥颗粒细度指水泥颗粒的粗细程度。一般情况下，水泥颗粒越细，其总表面积越大，与水反应时接触的面积也越大，越细，其总表面积越大，与水反应时接触的面

34、积也越大，水化反应速度就越快，所以相同矿物组成的水泥，细度越水化反应速度就越快，所以相同矿物组成的水泥，细度越大，凝结硬化速度越快，早期强度越高。但是水泥颗粒太大，凝结硬化速度越快，早期强度越高。但是水泥颗粒太细，在空气中硬化收缩较大，会使混凝土发生裂缝的可能细，在空气中硬化收缩较大，会使混凝土发生裂缝的可能性增加，此外，水泥颗粒磨细成本提高会导致生产成本提性增加，此外，水泥颗粒磨细成本提高会导致生产成本提高。高。一般认为，水泥颗粒粒径小于一般认为，水泥颗粒粒径小于40m时才具有较大的时才具有较大的活性。活性。国标规定，水泥细度用筛析法和比表面积法来衡量，国标规定，水泥细度用筛析法和比表面积法

35、来衡量，现行国标规定：硅酸盐水泥的细度比表面积大于现行国标规定：硅酸盐水泥的细度比表面积大于300/，其余品种其余品种(pnzhng)水泥在水泥在80m方孔筛上筛余量不大于方孔筛上筛余量不大于10%。、细度、细度第三十七页，共95页。3、碱含量、碱含量 水泥中的碱含量按水泥中的碱含量按Na22O计算值来表示。若使计算值来表示。若使用活性骨料，要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不用活性骨料，要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于得大于0.6%或由供需双方商定。或由供需双方商定。当混凝土骨料中含有活性二氧化硅当混凝土骨料中含有活性二氧化硅(r yng hu gu)时，会与水泥中的碱相互作用形成碱的

36、硅酸时，会与水泥中的碱相互作用形成碱的硅酸盐凝胶，由于后者体积膨胀会引起混凝土开裂，造成盐凝胶，由于后者体积膨胀会引起混凝土开裂，造成结构破坏，这种现象称为结构破坏，这种现象称为“碱碱-骨料反应骨料反应”。是影响混凝。是影响混凝土耐久性的一个重要因素。土耐久性的一个重要因素。第三十八页，共95页。硅酸盐水泥的技术标准硅酸盐水泥的技术标准 按我国现行国标硅酸盐水泥、普通按我国现行国标硅酸盐水泥、普通(ptng)(ptng)硅酸盐水泥硅酸盐水泥(GB175-2007)(GB175-2007)规定：规定：硅酸盐水泥的技术标准硅酸盐水泥的技术标准 注：注：1 1、如水泥经压蒸安定性试验合格，、如水泥经

37、压蒸安定性试验合格，MgOMgO则允许放宽到；则允许放宽到；2 2、水泥中碱含量按、水泥中碱含量按Na22ONa22O计算值表示。若计算值表示。若使用活性骨料，使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于或由供需不得大于或由供需 双方商定。双方商定。技术技术标准标准细度比细度比表面积表面积(m2/kg)凝结时间凝结时间(min)安定安定性性(沸沸煮法煮法)抗压抗压强度强度(MPa)不溶物不溶物(%)MgO含量含量(%)SO3含量含量(%)烧失量烧失量(%)碱碱含含量量(%)初凝初凝终凝终凝型型型型型型型型指标 30045390必须合格见上表0.

38、751.55.03.53.03.50.60第三十九页，共95页。我国现行国家标准（我国现行国家标准（GB175-2007GB175-2007）规定：）规定：合格品：不溶物、烧失量、三氧化硫合格品：不溶物、烧失量、三氧化硫(sn yn hu li)(sn yn hu li)、氧化镁、氯离子、凝结时间、安定性、强度符合标准规氧化镁、氯离子、凝结时间、安定性、强度符合标准规定的，为合格品；定的，为合格品；不合格品：不溶物、烧失量、三氧化硫不合格品：不溶物、烧失量、三氧化硫(sn yn hu(sn yn hu li)li)、氧化镁、氯离子、凝结时间、安定性、强度中的任、氧化镁、氯离子、凝结时间、安定性

39、、强度中的任何一项技术要求不符合标准规定的，为不合格品。何一项技术要求不符合标准规定的，为不合格品。第四十页，共95页。5.1.4 硅酸盐水泥的特性与应用硅酸盐水泥的特性与应用（1）凝结硬化快，早期及后期强度均高。适用）凝结硬化快，早期及后期强度均高。适用于有早强要求的工程（如现浇砼、冬季施工、于有早强要求的工程（如现浇砼、冬季施工、预制等工程），高强度混凝土工程（如预应力预制等工程），高强度混凝土工程（如预应力钢筋混凝土，大坝溢流面部位混凝土）。钢筋混凝土，大坝溢流面部位混凝土）。（2）抗冻性好。适用于抗冻性要求高（严寒地）抗冻性好。适用于抗冻性要求高（严寒地区反复冻融作用区反复冻融作用(z

40、uyng)的砼）工程。的砼）工程。（3）水化热高。水泥熟料中）水化热高。水泥熟料中C3S、C3A含量高，含量高，因此水化速度快，放热量大，适于冬季施工，因此水化速度快，放热量大，适于冬季施工，但不宜用于大体积混凝土工程。（但不宜用于大体积混凝土工程。（4）耐腐蚀性）耐腐蚀性差。因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较差。因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。不宜用于流动的淡水接触及有水压作用多。不宜用于流动的淡水接触及有水压作用(zuyng)的工程，也不适用于受海水、矿物的工程，也不适用于受海水、矿物水等作用水等作用(zuyng)的工程。的工程。第四十一页，共95页。（5）抗碳化性好。因水化后氢

41、氧化钙含量较多，故水泥石的碱）抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护度不易降低，对钢筋的保护(boh)作用较强。适用于空气中二作用较强。适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。氧化碳浓度高的环境。（6）耐热性差。水泥石中的水化产物在高温下易分解，水泥石）耐热性差。水泥石中的水化产物在高温下易分解，水泥石结构几乎完全破坏，所以不适用于耐热、耐高温要求的混凝土工结构几乎完全破坏，所以不适用于耐热、耐高温要求的混凝土工程。程。（7）耐磨性好。适用于高速公路、道路和地面工程。）耐磨性好。适用于高速公路、道路和地面工程。（8）干缩小。硅酸盐水泥硬化时干燥收缩小，不易产生干缩

42、裂）干缩小。硅酸盐水泥硬化时干燥收缩小，不易产生干缩裂纹，因此适用于干燥环境。纹，因此适用于干燥环境。第四十二页，共95页。5.1.5 硅酸盐水泥石的腐蚀与防止硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 硅酸盐水泥硬化后形成的水泥石，在正常硅酸盐水泥硬化后形成的水泥石，在正常环境条件环境条件(tiojin)下将继续硬化，强度不断增下将继续硬化，强度不断增长。但在某些腐蚀性液体或气体的长期作用下，长。但在某些腐蚀性液体或气体的长期作用下，水泥石就会受到不同程度的腐蚀，严重时会使水泥石就会受到不同程度的腐蚀，严重时会使水泥石强度明显降低甚至完全破坏，这种现象水泥石强度明显降低甚至完全破坏，这种现象称为水泥石的腐蚀。

43、称为水泥石的腐蚀。第四十三页，共95页。1、水泥石腐蚀的类型、水泥石腐蚀的类型1）软水侵蚀（溶出性侵蚀）软水侵蚀（溶出性侵蚀）水泥石中绝大部分成分是不溶于水的，其中水泥石中绝大部分成分是不溶于水的，其中氢氧化钙溶解度也很低，在一般水中，氢氧化钙氢氧化钙溶解度也很低，在一般水中，氢氧化钙和碳酸氢盐反应，生成碳酸钙，覆盖在水泥石的和碳酸氢盐反应，生成碳酸钙，覆盖在水泥石的表面，对水泥石有保护作用表面，对水泥石有保护作用(zuyng)；但在软；但在软水中，水泥石中的氢氧化钙会不断被溶出，当水水中，水泥石中的氢氧化钙会不断被溶出，当水泥石中游离的氢氧化钙减少到一定程度时，水泥泥石中游离的氢氧化钙减少到

44、一定程度时，水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和溶出，从而导石中的其它含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。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。的软水环境中时，水泥被软水侵蚀的速度更快。第四十四页，共95页。2）盐类腐蚀）盐类腐蚀硫酸盐的腐蚀（膨胀性侵蚀）硫酸盐的腐蚀（膨胀性侵蚀）当当环环境境中中含含有有硫硫酸酸盐盐的的水水渗渗入入到到水水泥泥石石结结构构中中时时，会会与与水水泥泥石石中中的的氢氢氧氧化化钙钙反反应应(fnyng)生生成成硫硫酸酸钙钙，硫

45、硫酸酸钙钙再再与与水水泥泥石石中中的的水水化化铝铝酸酸钙钙反反应应(fnyng)生生成成钙钙矾矾石石，产产生生倍倍的的体体积积膨膨胀胀，这这种种膨膨胀胀必必然然导导致致脆脆性性水水泥泥石石结结构构的的开开裂裂，甚甚至至崩崩溃溃。由由于于钙钙矾矾石石为为微观针状晶体，人们常称其为水泥杆菌。微观针状晶体，人们常称其为水泥杆菌。4CaOAl2O312H2O+3CaSO4+20H2O =3CaOAl2O33CaSO431H2O+Ca(OH)2第四十五页，共95页。镁盐的腐蚀镁盐的腐蚀 海海水水及及地地下下水水中中，常常含含有有大大量量的的镁镁盐盐，主主要要是是硫硫酸酸镁镁和和氯氯化镁。它们与水泥石中的

46、氢氧化钙起复分解化镁。它们与水泥石中的氢氧化钙起复分解(fnji)反应：反应：MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO42H2O+Mg(OH)2 MgCl2+Ca(OH)2+2H2O=+Mg(OH)2 反反应应生生成成的的Mg(OH)2的的松松软软而而无无胶胶凝凝能能力力，CaCl2易易溶溶于于水水，CaSO42H2O则则引引起起硫硫酸酸盐盐腐腐蚀蚀作作用用，硫硫酸酸镁镁对对水水泥泥石石起起镁镁盐盐和硫酸盐的双重腐蚀作用。和硫酸盐的双重腐蚀作用。第四十六页，共95页。一般酸的腐蚀一般酸的腐蚀 工工程程结结构构处处于于各各种种酸酸性性介介质质中中时时，酸酸性性介介质质易易与与水水泥泥石石中

47、中的的氢氢氧氧化化钙钙反反应应，其其反反应应产产物物可可能能溶溶于于水水中中而而流流失失，或或发发生生(fshng)体体积积膨膨胀胀造造成成结结构构物物的的局局部部被被胀胀裂裂，破破坏坏了了水水泥泥石石的的结结构构。其其基基本本化化学反应式为：学反应式为：2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O H2SO4+Ca(OH)2=CaSO42H2O 酸的浓度越大，腐蚀作用越强。酸的浓度越大，腐蚀作用越强。3 3）酸类腐蚀）酸类腐蚀(fsh)(fsh)第四十七页，共95页。碳酸的腐蚀碳酸的腐蚀 雨雨水水及及地地下下水水中中常常溶溶有有较较多多的的二二氧氧化化碳碳，形形成成了了碳碳酸酸。碳碳酸酸水

48、水先先与与水水泥泥石石中中的的氢氢氧氧化化钙钙反反应应，中中和和后后使使水水泥泥石石碳碳化化，形形成成了了碳碳酸酸钙钙，碳碳酸酸钙钙再再与与碳碳酸酸反反应应生生成成可可溶溶性性的的碳碳酸酸氢氢钙钙，并并随随水水流失，从而流失，从而(cng r)破坏了水泥石的结构。其腐蚀反应过程为：破坏了水泥石的结构。其腐蚀反应过程为：Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2第四十八页，共95页。碱碱类类溶溶液液如如浓浓度度不不大大时时一一般般是是无无害害的的，但但铝铝酸酸盐盐含含量量较较高高的的硅硅酸酸盐盐水水泥泥遇遇到到强强碱碱（如如氢氢氧氧化化钠钠）

49、作作用用后后也也会会破破坏坏(phui)。氢氢氧氧化化钠钠与与水水泥泥熟熟料料中中未未水水化化的的铝铝酸酸盐作用，生成易溶于水的铝酸钠：盐作用，生成易溶于水的铝酸钠：3CaOAl2O3+6NaOH=3Na2OAl2O3+3Ca(OH)2 当当水水泥泥石石被被氢氢氧氧化化钠钠浸浸透透后后又又在在空空气气中中干干燥燥，与与空空气气中中的的二二氧氧化化碳碳作作用用生生成成碳碳酸酸钠钠，碳碳酸酸钠钠在在水水泥泥石石毛毛细孔中结晶沉积，会使水泥石胀裂。细孔中结晶沉积，会使水泥石胀裂。2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O3 3）强碱）强碱(qin jin)(qin jin)的腐蚀的腐蚀第四十九页，共9

50、5页。2、水泥石腐蚀的基本原因、水泥石腐蚀的基本原因（1）内内因因：水水泥泥石石中中存存在在有有引引起起(ynq)腐腐蚀蚀的的组组成成成成分分氢氢氧氧化化钙钙和和水水化化铝铝酸酸钙钙；水水泥泥石石本本身身不不密密实实，有有很很多多毛毛细细孔孔通通道道，侵侵蚀蚀性性介介质易进入其内部；质易进入其内部；（2）外因）外因：外界存在腐蚀性介质和条件。：外界存在腐蚀性介质和条件。第五十页，共95页。3、水泥石腐蚀的防止、水泥石腐蚀的防止（1）根据环境特点，合理）根据环境特点，合理(hl)选择水泥品种。选择水泥品种。如如处处于于软软水水环环境境的的工工程程，常常选选用用掺掺混混合合材材料料的的矿矿渣渣水水