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1、会计学1土木工程材料第土木工程材料第3章水泥章水泥n n 土木建筑工程通常采用的土木建筑工程通常采用的水泥是水泥是通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥GB175-2007GB175-2007，包括：，包括：n n硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、n n普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、n n矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、n n火山灰质硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、n n粉煤灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、n n复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥等六个品种。等六个品种。第2页/共194页n n第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥n n 凡凡由由硅硅酸酸盐盐水水泥泥熟熟料料、石石灰灰石石或或粒粒化化高高炉炉矿矿渣渣、适适
2、量量石石膏膏磨磨细细制制成成的的水水硬硬性性胶胶凝材料，称为凝材料，称为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥。n n硅酸盐水泥在分为两种类型：硅酸盐水泥在分为两种类型：n n 不不不不掺掺掺掺混混混混合合合合材材材材料料料料的的的的称称称称I I I I型型型型硅硅硅硅酸酸酸酸盐盐盐盐水水水水泥泥泥泥，其其其其代代代代号号号号为为为为P P P P.I I I I；n n 在在在在硅硅硅硅酸酸酸酸盐盐盐盐水水水水泥泥泥泥熟熟熟熟料料料料粉粉粉粉磨磨磨磨时时时时掺掺掺掺入入入入不不不不超超超超过过过过水水水水泥泥泥泥质质质质量量量量5%5%5%5%的的的的石石石石灰灰灰灰石石石石或或或或粒粒粒粒化化化化高高高
3、高炉炉炉炉矿矿矿矿渣渣渣渣混混混混合合合合材材材材料料料料的的的的称称称称IIIIIIII型型型型硅酸盐水泥，其代号为硅酸盐水泥，其代号为硅酸盐水泥，其代号为硅酸盐水泥，其代号为IIIIIIII。第3页/共194页n n熟料熟料熟料熟料n n0-5%0-5%0-5%0-5%混合材料混合材料混合材料混合材料-硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥n n石膏石膏石膏石膏 (磨细磨细磨细磨细)第4页/共194页一一.硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产n n 生生产产硅硅酸酸盐盐水水泥泥的的原原料料，主主要要是是石石灰灰石石和和粘粘土土两两类类原原料料。为为了了补补充充铁铁质质及及改改善善煅煅烧烧条条
4、件件，还可加入适量还可加入适量铁粉铁粉、萤石等。、萤石等。第5页/共194页n n石灰石石灰石 按比例混合按比例混合 1450 1450 石膏石膏n n粘土粘土 -生料生料-熟料熟料 -水水泥泥n n铁粉铁粉 磨细磨细 煅烧煅烧 混合材料混合材料 磨细磨细n n硅酸盐水泥基本生产过程硅酸盐水泥基本生产过程硅酸盐水泥基本生产过程硅酸盐水泥基本生产过程“两磨一烧两磨一烧两磨一烧两磨一烧”n n 生产水泥的基本工序可以概括为：生产水泥的基本工序可以概括为：生产水泥的基本工序可以概括为：生产水泥的基本工序可以概括为：“两磨一烧两磨一烧两磨一烧两磨一烧”：先将原材料破碎并按其化学成分配料后，在球：先将原
5、材料破碎并按其化学成分配料后，在球：先将原材料破碎并按其化学成分配料后，在球：先将原材料破碎并按其化学成分配料后，在球磨机中研磨为生料。然后入窑锻烧至部分熔融，所磨机中研磨为生料。然后入窑锻烧至部分熔融，所磨机中研磨为生料。然后入窑锻烧至部分熔融，所磨机中研磨为生料。然后入窑锻烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，配以适量的石得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，配以适量的石得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，配以适量的石得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，配以适量的石膏及混合材料在球磨机中研磨至一定细度，即得到膏及混合材料在球磨机中研磨至一定细度，即得到膏及混合材料在球磨机中研磨至一定细度，即得
6、到膏及混合材料在球磨机中研磨至一定细度，即得到硅酸盐水泥。硅酸盐水泥。硅酸盐水泥。硅酸盐水泥。第6页/共194页第7页/共194页第8页/共194页第9页/共194页第10页/共194页第11页/共194页水泥制造厂全貌水泥生料煅烧回转窑回转窑尾14501500C第12页/共194页第13页/共194页球磨机球磨机球磨机球磨机第14页/共194页袋装水泥袋装水泥袋装水泥袋装水泥第15页/共194页n n二二.硅酸盐水泥熟料的矿物组硅酸盐水泥熟料的矿物组成成n n 硅酸盐水泥熟料的主要化硅酸盐水泥熟料的主要化学组成：学组成：CaO 62-67%CaO 62-67%，SiOSiO2 2 19-24
7、%19-24%，AIAI2 2O O3 3 4-7%4-7%，FeFe2 2O O3 3 2-2-5%,5%,且外还有少量且外还有少量K K2 2O,Mg0,NaO,Mg0,Na2 2O O等。等。n n 在高温下在高温下CaOCaO与与SiOSiO2 2，AIAI2 2O O3 3和和FeFe2 2O O3 3相结合，形成了以相结合，形成了以硅酸钙为主要成分的硅酸钙为主要成分的熟料矿物熟料矿物。第16页/共194页n n硅硅酸酸盐盐水水泥泥熟熟料料的的主主要要矿矿物物组组成成为为:n n（）硅酸三钙（）硅酸三钙n n 硅硅硅硅酸酸酸酸三三三三钙钙钙钙的的的的化化化化学学学学成成成成分分分分为
8、为为为a a a a i i i i2 2 2 2，其其其其简简简简写写写写为为为为3 3 3 3S S S S。它它它它是是是是硅硅硅硅酸酸酸酸盐盐盐盐水水水水泥泥泥泥熟熟熟熟料料料料中中中中最最最最主主主主要要要要的的的的矿物成分，约占水泥熟料总量的矿物成分，约占水泥熟料总量的矿物成分，约占水泥熟料总量的矿物成分，约占水泥熟料总量的7 7 7 7。n n（）硅酸二钙（）硅酸二钙n n 硅硅硅硅酸酸酸酸二二二二钙钙钙钙的的的的化化化化学学学学成成成成分分分分为为为为2 2 2 2a a a a i i i i2 2 2 2，其其其其简写为简写为简写为简写为C C C C2 2 2 2S S
9、S S，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的1515151537373737。第17页/共194页n n（）铝酸三钙（）铝酸三钙n n 铝铝铝铝酸酸酸酸三三三三钙钙钙钙的的的的化化化化学学学学成成成成分分分分是是是是CaOCaOCaOCaO AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3，其其其其简简简简写为写为写为写为C C C C3 3 3 3，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的7 7 7 715151515。n n（）铁铝酸四钙（）铁铝酸四钙n n 铁铝酸四钙的化学成分为铁铝酸四钙的化学成分
10、为铁铝酸四钙的化学成分为铁铝酸四钙的化学成分为CaOCaOCaOCaO AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3 FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3，其简写为，其简写为，其简写为，其简写为4 4 4 4AFAFAFAF，约占水泥熟料，约占水泥熟料，约占水泥熟料，约占水泥熟料总量的总量的总量的总量的1010101018181818。第18页/共194页矿物名称缩写矿 物 式硅酸三钙C3S3CaOSiO2硅酸二钙C2S2CaOSiO2铝酸三钙C3A3CaOAl2O3铁铝酸四钙C4AF4CaOAl2O3Fe2O3含 量(mass%)3760153771510
11、18v矿物组成：矿物组成：硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：水泥熟料的矿物组成水泥熟料的矿物组成 除四种主要成分外，水泥中尚含有少量游离除四种主要成分外，水泥中尚含有少量游离CaO、MgO、SO3、及碱（、及碱（K2O、Na2O）这些均为有）这些均为有害成分，它们对害成分，它们对水泥性能都有不利影响。国家标准中有严格限制。水泥性能都有不利影响。国家标准中有严格限制。第19页/共194页水泥颗粒宏观形貌水泥颗粒的结构水泥熟料颗粒细观形貌水泥熟料矿物微观结构第20页/共194页n n3.3.硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化n n 硅硅酸酸盐盐水水泥泥遇遇水水后后，水水
12、泥泥中中的的各各种种矿矿物物成成分分会会很很快快发发生生水水化化反反应应，生成各种水化物。，生成各种水化物。n n 硅酸三钙硅酸三钙硅酸三钙硅酸三钙水水水水水化硅酸钙水化硅酸钙水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙氢氧化钙氢氧化钙硅酸二钙硅酸二钙 水水 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氢氧氧化化钙钙|铝酸三钙铝酸三钙 水水水化铝酸三钙水化铝酸三钙|铁铝酸四钙铁铝酸四钙 水水 水化铝酸三钙水化铝酸三钙 水水化化铁铁酸钙酸钙第21页/共194页n n1 1 1 1、C C C C3 3 3 3S S S S硅酸三钙遇水后能够很快与水产生水化反硅酸三钙遇水后能够很快与水产生水化反硅酸三钙遇水后能够很快与水产
13、生水化反硅酸三钙遇水后能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水化热。应，并产生较多的水化热。应，并产生较多的水化热。应，并产生较多的水化热。水化硅酸钙水化硅酸钙水化硅酸钙水化硅酸钙几乎不溶几乎不溶几乎不溶几乎不溶于水，而且以胶体微粒析出，并逐渐凝聚为于水，而且以胶体微粒析出，并逐渐凝聚为于水，而且以胶体微粒析出，并逐渐凝聚为于水，而且以胶体微粒析出，并逐渐凝聚为凝胶凝胶凝胶凝胶。生成的生成的生成的生成的氢氧化钙氢氧化钙氢氧化钙氢氧化钙较快地溶解于水中，达饱和后，较快地溶解于水中，达饱和后，较快地溶解于水中，达饱和后，较快地溶解于水中，达饱和后，便呈便呈便呈便呈六方晶体六方晶体六方晶体六方晶体析
14、出。强度高。析出。强度高。析出。强度高。析出。强度高。n n2 2 2 2、C C C C2 2 2 2S S S S水化反应的产物与水化反应的产物与水化反应的产物与水化反应的产物与C C C C3 3 3 3S S S S相同，但它反应极慢，相同，但它反应极慢，相同，但它反应极慢，相同，但它反应极慢，水化放热少。早期强度低，后期强度高。水化放热少。早期强度低，后期强度高。水化放热少。早期强度低，后期强度高。水化放热少。早期强度低，后期强度高。n n3 3 3 3、C C C C3 3 3 3A A A A遇水后反应极快，水化放热量大，放热速遇水后反应极快，水化放热量大，放热速遇水后反应极快，
15、水化放热量大，放热速遇水后反应极快，水化放热量大，放热速度快。生成度快。生成度快。生成度快。生成水化铝酸三钙水化铝酸三钙水化铝酸三钙水化铝酸三钙为为为为立方晶体立方晶体立方晶体立方晶体。强度低。强度低。强度低。强度低。n n4 4 4 4、C C C C4 4 4 4AFAFAFAF水化反应快，水化放热量中等。生成的水化反应快，水化放热量中等。生成的水化反应快，水化放热量中等。生成的水化反应快，水化放热量中等。生成的水化产物为水化产物为水化产物为水化产物为水化铝酸三钙水化铝酸三钙水化铝酸三钙水化铝酸三钙（晶体晶体晶体晶体）和和和和水化铁酸钙水化铁酸钙水化铁酸钙水化铁酸钙（凝胶凝胶凝胶凝胶）。强
16、度中等。强度中等。强度中等。强度中等。n n各熟料特性表：见下表各熟料特性表：见下表各熟料特性表：见下表各熟料特性表：见下表第22页/共194页n n 胶体粒子在一定条件下互相胶体粒子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液空隙中充满了作为分散介质的液体，这样一种特殊的分散体系称体，这样一种特殊的分散体系称作作凝胶凝胶。第23页/共194页n n各种熟料矿物单独与水作用时表现各种熟料矿物单独与水作用时表现出的特性出的特性名称名称硅酸三钙硅酸三钙 硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙水化、凝水化、凝结硬化速结硬化速度度快
17、快慢慢最快最快快快28d28d水化放水化放热量热量大大少少最大最大中中强度强度高高早期低、早期低、后期高后期高低低中中耐化学侵耐化学侵蚀蚀中中良良差差优优第24页/共194页n n 改变各种熟料矿物的相对改变各种熟料矿物的相对含量时含量时,水泥性质即发生相应水泥性质即发生相应的变化。的变化。纯熟料磨细后，凝结时间纯熟料磨细后，凝结时间很短，不便使用，为了很短，不便使用，为了调节水调节水泥的凝结时间泥的凝结时间，熟料磨细时要，熟料磨细时要掺入适量的掺入适量的石膏石膏（约（约3%3%左右）。左右）。第25页/共194页n n水水水水泥泥泥泥中中中中的的的的石石石石膏膏膏膏也也也也很很很很快快快快与
18、与与与水水水水化化化化铝铝铝铝酸酸酸酸钙钙钙钙反反反反应应应应生生生生成成成成难难难难溶溶溶溶的的的的水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙针状结晶体，也称为钙矾石：针状结晶体，也称为钙矾石：针状结晶体，也称为钙矾石：针状结晶体，也称为钙矾石：水化硫铝酸钙（钙矾石）水化硫铝酸钙（钙矾石）n n 这这这这种种种种产产产产物物物物长长长长在在在在水水水水泥泥泥泥颗颗颗颗粒粒粒粒表表表表面面面面上上上上形形形形成成成成一一一一层层层层薄薄薄薄膜膜膜膜，封封封封闭闭闭闭了了了了水水水水泥泥泥泥组组组组分分分分的的的的表表表表面面面面，从从从从而而而而阻阻阻阻滞滞滞滞了了了了水水水水分分分分子
19、子子子向向向向颗颗颗颗粒粒粒粒内内内内部部部部扩扩扩扩散散散散，延延延延缓缓缓缓了了了了水水水水泥泥泥泥颗颗颗颗粒粒粒粒特特特特别别别别是是是是C C C C3 3 3 3A A A A矿矿矿矿物物物物的的的的继继继继续续续续水水水水化化化化，使使使使水水水水泥泥泥泥不不不不至至至至于于于于产产产产生生生生快快快快凝凝凝凝现现现现象象象象，以以以以后后后后水水水水泥泥泥泥颗粒的继续水化，是由于薄膜的破裂颗粒的继续水化，是由于薄膜的破裂颗粒的继续水化，是由于薄膜的破裂颗粒的继续水化，是由于薄膜的破裂。第26页/共194页n n 经过上述水化反应后，水泥经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的水化产
20、物主要浆中不断增加的水化产物主要有：有：水化硅酸钙水化硅酸钙(70%)(70%)、氢氧化、氢氧化钙钙(20%)(20%)、水化铝酸钙、水化铁、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙酸钙及水化硫铝酸钙等新生矿等新生矿物。物。第27页/共194页水泥的主要水化产物水泥的主要水化产物胶体胶体晶体晶体水化硅酸钙凝胶水化硅酸钙凝胶 （70)水化铁酸钙水化铁酸钙Ca(OH)2:六方片状晶体（六方片状晶体（20)水化铝酸钙水化铝酸钙:六方晶体六方晶体钙钒石钙钒石:针状晶体（针状晶体（7%)第28页/共194页n n4.4.硅酸盐水泥的凝结和硬化硅酸盐水泥的凝结和硬化n n 水泥加水成为水泥加水成为可塑的可塑的
21、水泥水泥浆。浆。n n 水泥浆变稠失去可塑性，水泥浆变稠失去可塑性，这一过程称为这一过程称为凝结凝结。n n 强度逐渐提高，并变成坚强度逐渐提高，并变成坚硬石状体硬石状体-水泥石水泥石，这个过，这个过程称为程称为硬化硬化。第29页/共194页（a）分散在水中未水化）分散在水中未水化 （b）在水泥颗粒表面）在水泥颗粒表面 （c）膜层长大并互相）膜层长大并互相 （d）水泥产物进一步发展，）水泥产物进一步发展，的水泥颗粒的水泥颗粒 形成水化物膜层形成水化物膜层 连接（凝结）连接（凝结）填充毛细孔（硬化）填充毛细孔（硬化）1水泥颗粒；水泥颗粒；2水分；水分；3凝胶；凝胶；4晶体；晶体；5水泥颗粒的未水
22、化内核；水泥颗粒的未水化内核；6毛细孔毛细孔硅酸盐水泥的凝结硬化过程硅酸盐水泥的凝结硬化过程水化水化 膜层长厚连接（初凝）膜层长厚连接（初凝）失去可塑性产生强度失去可塑性产生强度（终凝）（终凝）水化加深具有强度（硬化）。为了控制水水化加深具有强度（硬化）。为了控制水泥水化速度掺入适量石膏。泥水化速度掺入适量石膏。第30页/共194页n n 水水泥泥加加水水拌拌合合后后，成成为为可可塑塑水水泥泥浆浆体体。水水泥泥颗颗粒粒跟跟水水发发生生水水化化反反应应，一一方方面面使使水水泥泥浆浆中中起起润润滑滑作作用用的的自自由由水水分分逐逐渐渐减减少少；另另一一方方面面，水水化化产产物物在在溶溶液液中中很很
23、快快达达饱饱和和或或过过饱饱和和状状态态而而不不断断析析出出，水水泥泥颗颗粒粒表表面面的的新新生生物物厚厚度度逐逐渐渐增增大大，使使水水泥泥浆浆中中固固体体颗颗粒粒间间的的间间距距逐逐渐渐减减小小，越越来来越越多多的的颗颗粒粒相相互互连连接接形形成成了了骨骨架架结结构构。此此时时，水水泥泥浆浆便便开开始始慢慢慢慢失失去去可可塑塑性性，表现为水泥的表现为水泥的初凝初凝。第31页/共194页n n 由由于于铝铝酸酸三三钙钙水水化化极极快快，会会使使水水泥泥很很快快凝凝结结，为为使使工工程程使使用用时时有有足足够够的的操操作作时时间间，水水泥泥中中加加入入了了适适量量的的石石膏膏。水水泥泥加加入入石
24、石膏膏后后，一一旦旦铝铝酸酸三三钙钙开开始始水水化化，石石膏膏会会与与水水化化铝铝酸酸三三钙钙反反应应生生成成针针状状的的钙钙矾矾石石。钙钙矾矾石石很很难难溶溶解解于于水水，可可以以形形成成一一层层保保护护膜膜覆覆盖盖在在水水泥泥颗颗粒粒的的表表面面，从从而而阻阻碍碍了了铝铝酸酸三三钙钙的的水水化化，阻阻止止了了水水泥泥颗颗粒粒表表面面水水化化产产物物的的向向外外扩扩散散，降降低低了了水水泥泥的的水水化化速速度度，使使水水泥泥的的初初凝凝时间得以延缓。时间得以延缓。第32页/共194页n n 当当掺掺入入水水泥泥的的石石膏膏消消耗耗殆殆尽尽时时，水水泥泥颗颗粒粒表表面面的的钙钙矾矾石石覆覆盖盖
25、层层一一旦旦被被水水泥泥水水化化物物的的积积聚聚物物所所胀胀破破，铝铝酸酸三三钙钙等等矿矿物物的的再再次次快快速速水水化化得得以以继继续续进进行行，水水泥泥颗颗粒粒间间逐逐渐渐相相互互靠靠近近，直直至至连连接接形形成成骨骨架架。水水泥泥浆浆的的完完全失去可塑性全失去可塑性，称为，称为终凝终凝。第33页/共194页n n 随着水化产物的不断增加，随着水化产物的不断增加，水泥颗粒之间的毛细孔不断被水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，加之水化产物中的氢氧填实，加之水化产物中的氢氧化钙晶体、水化铝酸钙晶体不化钙晶体、水化铝酸钙晶体不断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体之中，逐渐形成了具有一
26、定强之中，逐渐形成了具有一定强度的度的水泥石（水泥石（硬化的水泥浆体硬化的水泥浆体称为水泥石称为水泥石），从而进入了，从而进入了硬硬化化阶段。水化产物的进一步增阶段。水化产物的进一步增加，水分的不断丧失，使水泥加，水分的不断丧失，使水泥石的强度不断发展。石的强度不断发展。第34页/共194页n n 实实际际上上，水水泥泥的的水水化化过过程程很很慢慢长长，较较粗粗水水泥泥颗颗粒粒的的内内部部很难完全水化。很难完全水化。n n因因此此，硬硬化化后后的的水水泥泥石石的的组组成成是由：是由：n n 晶晶晶晶体体体体、凝凝凝凝胶胶胶胶体体体体、未未未未完完完完全全全全水水水水化化化化颗颗颗颗粒粒粒粒、游
27、离水及孔隙游离水及孔隙游离水及孔隙游离水及孔隙等组成的不均质体。等组成的不均质体。第35页/共194页n n5.5.影影响响水水泥泥凝凝结结硬硬化化的的主主要要因因素素n n （）（）矿物组成矿物组成n n 不不同同矿矿物物成成分分和和水水起起反反应应时时所所表表现现出出来来的的特特点点是是不不同同的的，如如C C3 3A A水水化化速速率率最最快快，放放热热量量最最大大而而强强度度不不高高；C C2 2S S水水化化速速率率最最慢慢，放放热热量量最最少少，早早期期强强度度低低，后后期期强强度度增增长长迅迅速速等等。因因此此，改改变变水水泥泥的的矿矿物物组组成成，其其凝凝结结硬硬化化情情况况将
28、将产产生生明明显显变变化化。水水泥泥的的矿矿物物组组成成是是影影响响水水泥泥凝凝结结硬化的最重要的因素。硬化的最重要的因素。第36页/共194页（）水水泥泥浆浆的的水水灰灰比比（拌拌合合用用水水量）量）n n 水水水水灰灰灰灰比比比比（W/CW/CW/CW/C）：指指指指用用用用水水水水量量量量与与与与水水水水泥泥泥泥的的的的质质质质量量量量之比之比之比之比n n 当当当当水水水水泥泥泥泥浆浆浆浆中中中中加加加加水水水水较较较较多多多多时时时时，水水水水灰灰灰灰比比比比较较较较大大大大，此此此此时时时时水水水水泥泥泥泥的的的的初初初初期期期期水水水水化化化化反反反反应应应应得得得得以以以以充充
29、充充分分分分进进进进行行行行；但但但但是是是是水水水水泥泥泥泥颗颗颗颗粒粒粒粒间间间间原原原原来来来来被被被被水水水水隔隔隔隔开开开开的的的的距距距距离离离离较较较较远远远远，颗颗颗颗粒粒粒粒间间间间相相相相互互互互连连连连接接接接形形形形成成成成骨骨骨骨架架架架结结结结构构构构所所所所需需需需的的的的凝凝凝凝结结结结时时时时间间间间长长长长，所所所所以以以以水水水水泥泥泥泥浆浆浆浆凝凝凝凝结较慢。结较慢。结较慢。结较慢。n n 水水水水泥泥泥泥水水水水化化化化所所所所需需需需的的的的结结结结合合合合水水水水，一一一一般般般般约约约约占占占占重重重重量量量量的的的的25%25%25%25%左左
30、左左右右右右。水水水水泥泥泥泥浆浆浆浆的的的的水水水水灰灰灰灰比比比比较较较较大大大大时时时时，多多多多余余余余的的的的水水水水分分分分蒸蒸蒸蒸发发发发后后后后形形形形成成成成的的的的孔孔孔孔隙隙隙隙较较较较多多多多,造造造造成成成成水水水水泥泥泥泥石石石石的的的的强强强强度度度度较较较较低低低低，因因因因此此此此水水水水泥泥泥泥浆浆浆浆的的的的水水水水灰灰灰灰比比比比过过过过大大大大时时时时，会会会会明明明明显显显显降降降降低低低低水水水水泥泥泥泥石石石石的的的的强度。强度。强度。强度。n n因因此此水水灰灰比比较较大大：水水水水泥泥泥泥浆浆浆浆凝凝凝凝结结结结较较较较慢慢慢慢；水水水水泥泥
31、泥泥石石石石的的的的强度低。强度低。强度低。强度低。第37页/共194页n n（3 3）石膏掺量）石膏掺量n n 石石膏膏起起缓缓凝凝作作用用的的机机理理可可解解释释为为：水水泥泥水水化化时时，石石膏膏能能很很快快与与铝铝酸酸三三钙钙作作用用生生成成水水化化硫硫铝铝酸酸钙钙（钙钙矾矾石石），钙钙矾矾石石很很难难溶溶解解于于水水，它它沉沉淀淀在在水水泥泥颗颗粒粒表表面面上上形形成成保保护护膜膜，从从而而阻阻碍碍了了铝铝酸酸三三钙钙的的水水化化反反应应，控控制制了了水水泥泥的的水水化化反反应应速速度度，延延缓了凝结时间。缓了凝结时间。n n 石膏掺量要适量，过多或过石膏掺量要适量，过多或过少都不利
32、少都不利。第38页/共194页n n（4 4）水泥的细度水泥的细度n n 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，水水化化速速度度快快，相相应应地地水水泥泥凝凝结结硬硬化化速速度度就就快快，早期强度就高。早期强度就高。第39页/共194页n n（5 5）环境温度和湿度）环境温度和湿度n n 在在在在适适适适当当当当温温温温度度度度条条条条件件件件下下下下，水水水水泥泥泥泥的的的的水水水水化化化化、凝凝凝凝结结结结和和和和硬硬硬硬化化化化速速速速度度度度较较较较快
33、快快快。反反反反应应应应产产产产物物物物增增增增长长长长较较较较快快快快，凝凝凝凝结结结结硬硬硬硬化化化化加加加加速速速速，水水水水化化化化热热热热较较较较多多多多。相相相相反反反反，温温温温度度度度降降降降低低低低，则则则则水水水水化化化化反反反反应应应应减减减减慢慢慢慢，强强强强度度度度增增增增长长长长变变变变缓缓缓缓。当当当当温温温温度度度度低低低低于于于于0000时时时时，水水水水化化化化反反反反应应应应基基基基本本本本停停停停止止止止。但但但但高高高高温温温温养养养养护护护护往往往往往往往往导导导导致致致致水水水水泥泥泥泥后后后后期期期期强强强强度度度度增长缓慢，甚至下降。增长缓慢，
34、甚至下降。增长缓慢，甚至下降。增长缓慢，甚至下降。n n 水水水水的的的的存存存存在在在在是是是是水水水水泥泥泥泥水水水水化化化化反反反反应应应应的的的的必必必必要要要要条条条条件件件件。当当当当环环环环境境境境湿湿湿湿度度度度十十十十分分分分干干干干燥燥燥燥时时时时，水水水水泥泥泥泥中中中中的的的的水水水水分分分分将将将将很很很很快快快快蒸蒸蒸蒸发发发发，以以以以致致致致水水水水泥泥泥泥不不不不能能能能充充充充分分分分水水水水化化化化，硬硬硬硬化化化化也也也也将将将将停停停停止止止止；反反反反之之之之，水泥的水化将得以充分进行，强度正常增长。水泥的水化将得以充分进行，强度正常增长。水泥的水化
35、将得以充分进行，强度正常增长。水泥的水化将得以充分进行，强度正常增长。n n 养护养护养护养护包括：温度和湿度。包括：温度和湿度。包括：温度和湿度。包括：温度和湿度。第40页/共194页第41页/共194页第42页/共194页n n（6 6）龄期（时间）龄期（时间）n n 水水水水泥泥泥泥的的的的凝凝凝凝结结结结硬硬硬硬化化化化是是是是随随随随时时时时间间间间延延延延长长长长而而而而渐渐渐渐进进进进的的的的过过过过程程程程，水水水水泥泥泥泥加加加加水水水水拌拌拌拌合合合合后后后后的的的的前前前前4 4 4 4周周周周的的的的水水水水化化化化速速速速度度度度较较较较快快快快，强强强强度度度度发发
36、发发展展展展也也也也快快快快，4 4 4 4周周周周之之之之后后后后显显显显著著著著减减减减慢慢慢慢。只只只只要要要要温温温温度度度度、湿湿湿湿度度度度适适适适宜宜宜宜，水水水水泥泥泥泥强强强强度度度度的的的的增增增增长长长长可可可可持持持持续续续续若若若若干干干干年。年。年。年。第43页/共194页思考题：思考题：n n1 1、硅酸盐水泥熟料有几种矿物组硅酸盐水泥熟料有几种矿物组成？水化产物是什么？硅酸盐水成？水化产物是什么？硅酸盐水泥熟料和硅酸盐水泥水泥水化产泥熟料和硅酸盐水泥水泥水化产物一样吗？物一样吗？n n2 2、生产硅酸盐水泥为什么要加入生产硅酸盐水泥为什么要加入石膏？石膏？n n
37、3 3、什么是水泥石？由什么组成什么是水泥石？由什么组成？第44页/共194页n n6.6.6.6.硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质n n（）细度（）细度（）细度（）细度n n 细度细度细度细度：水泥颗粒的粗细程度。：水泥颗粒的粗细程度。：水泥颗粒的粗细程度。：水泥颗粒的粗细程度。n n 细细细细度度度度对对对对水水水水泥泥泥泥的的的的使使使使用用用用有有有有重重重重要要要要影影影影响响响响。水水水水泥泥泥泥颗颗颗颗粒粒粒粒粒径一般在粒径一般在粒径一般在粒径一般在7 7 7 7200 m200 m200 m200 m范围内。范围内。范围内。范围内
38、。n n 颗颗颗颗粒粒粒粒小小小小于于于于40 40 40 40 mmmm时时时时活活活活性性性性较较较较高高高高，大大大大于于于于100 100 100 100 mmmm的的的的颗颗颗颗粒粒粒粒近近近近乎乎乎乎惰惰惰惰性性性性。水水水水泥泥泥泥磨磨磨磨得得得得越越越越细细细细，水水水水化化化化越越越越快快快快，强度越高。但需水量大，干缩大，成本高。强度越高。但需水量大，干缩大，成本高。强度越高。但需水量大，干缩大，成本高。强度越高。但需水量大，干缩大，成本高。第45页/共194页n n水泥的细度指标：水泥的细度指标：n n1 1、比表面积表示比表面积表示n n 比表面积比表面积比表面积比表面
39、积是指单位质量的水泥粉末所具有的是指单位质量的水泥粉末所具有的是指单位质量的水泥粉末所具有的是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和（表面积的总和（表面积的总和（表面积的总和（m m m m2 2 2 2/kg/kg/kg/kg）。）。）。）。n n 一般常为一般常为一般常为一般常为317317317317350m350m350m350m2 2 2 2/kg/kg/kg/kg。n n2 2、筛余量表示筛余量表示n n 80808080m m m m（或（或（或（或45454545m m m m）方孔筛的）方孔筛的）方孔筛的）方孔筛的筛余量筛余量筛余量筛余量（未通过（未通过（未通过（未通过部分
40、占试样总量的百分率）来表示。部分占试样总量的百分率）来表示。部分占试样总量的百分率）来表示。部分占试样总量的百分率）来表示。n n 筛余量筛余量筛余量筛余量不得超过规定的限值。不得超过规定的限值。不得超过规定的限值。不得超过规定的限值。第46页/共194页第47页/共194页第48页/共194页n n 国家标准国家标准GB175-2007GB175-2007规定规定：n n 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比的细度以比的细度以比的细度以比表面积表示，其表面积表示，其表面积表示，其表面积表示，其比表面积不小于比表面积
41、不小于比表面积不小于比表面积不小于300 m2/kg300 m2/kg300 m2/kg300 m2/kg；n n 矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的细度以筛的细度以筛的细度以筛的细度以筛余表示，其余表示，其余表示，其余表示，其80808080m m m m方孔筛余不大于方孔筛余不大于方孔筛余不大于方孔筛余不大于10%10%10%10%或或或或45454545m m
42、 m m方方方方孔筛余不大于孔筛余不大于孔筛余不大于孔筛余不大于30%30%30%30%。第49页/共194页n n（）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n n 稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水量。稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水量。稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水量。稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水量。n n 拌合水拌合水拌合水拌合水 W/C W/C W/C W/C 水泥浆水泥浆水泥浆水泥浆n n 多多多多 大大大大 稀稀稀稀n n 少少少少 小小小小 稠稠稠稠n n 国国国国家家家家标标标标准准准准规规规规定定定定检检检检验验验验水水水水泥泥泥泥的
43、的的的凝凝凝凝结结结结时时时时间间间间和和和和体体体体积积积积安定性安定性安定性安定性时需用时需用时需用时需用“标准稠度标准稠度标准稠度标准稠度”的水泥净浆。的水泥净浆。的水泥净浆。的水泥净浆。n n “标标标标准准准准稠稠稠稠度度度度”是是是是人人人人为为为为规规规规定定定定的的的的稠稠稠稠度度度度，其其其其用用用用水水水水量量量量采采采采用用用用水水水水泥泥泥泥标标标标准准准准稠稠稠稠度度度度测测测测定定定定仪仪仪仪测测测测定定定定。硅硅硅硅酸酸酸酸盐盐盐盐水水水水泥泥泥泥的的的的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一般在之间。一般在之间。一般在之间。一般在之间。第50
44、页/共194页n n 以试杆沉入净浆并距离底板以试杆沉入净浆并距离底板(61(61）mmmm的水泥净浆为的水泥净浆为标准稠标准稠度净浆度净浆，其拌合水量为该水泥的，其拌合水量为该水泥的标准稠度用水量标准稠度用水量。第51页/共194页第52页/共194页第53页/共194页n n（3 3 3 3）凝结时间）凝结时间）凝结时间）凝结时间n n 水水水水泥泥泥泥从从从从开开开开始始始始加加加加水水水水到到到到失失失失去去去去可可可可塑塑塑塑性性性性，这这这这个个个个过过过过程程程程所所所所需要的时间称为凝结时间。需要的时间称为凝结时间。需要的时间称为凝结时间。需要的时间称为凝结时间。n n 凝结时
45、间分初凝时间和终凝时间。凝结时间分初凝时间和终凝时间。凝结时间分初凝时间和终凝时间。凝结时间分初凝时间和终凝时间。n n 初初初初凝凝凝凝时时时时间间间间为为为为水水水水泥泥泥泥净净净净浆浆浆浆加加加加水水水水拌拌拌拌和和和和至至至至开开开开始始始始失失失失去去去去可可可可塑性所需的时间。塑性所需的时间。塑性所需的时间。塑性所需的时间。n n 终终终终凝凝凝凝时时时时间间间间为为为为水水水水泥泥泥泥净净净净浆浆浆浆加加加加水水水水拌拌拌拌和和和和至至至至完完完完全全全全失失失失去去去去可可可可塑性并开始产生强度所需的时间。塑性并开始产生强度所需的时间。塑性并开始产生强度所需的时间。塑性并开始产
46、生强度所需的时间。n n 初初初初凝凝凝凝不不不不宜宜宜宜过过过过早早早早，以以以以便便便便施施施施工工工工时时时时有有有有足足足足够够够够的的的的时时时时间间间间完完完完成混凝土和砂浆的搅拌、运输、浇筑和砌筑等；成混凝土和砂浆的搅拌、运输、浇筑和砌筑等；成混凝土和砂浆的搅拌、运输、浇筑和砌筑等；成混凝土和砂浆的搅拌、运输、浇筑和砌筑等；n n 终凝不宜过迟终凝不宜过迟终凝不宜过迟终凝不宜过迟，以免影响下一道工序的施工。以免影响下一道工序的施工。以免影响下一道工序的施工。以免影响下一道工序的施工。第54页/共194页n n 国家标准规定，水泥的凝结国家标准规定，水泥的凝结时间是以标准稠度的水泥
47、净浆，时间是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度及湿度环境下用在规定温度及湿度环境下用水泥水泥净浆凝结时间测定仪净浆凝结时间测定仪测定。测定。n n n n 硅酸盐水泥的初凝时间不早硅酸盐水泥的初凝时间不早于于45min45min，终凝时间不迟于，终凝时间不迟于390min390min。第55页/共194页第56页/共194页第57页/共194页第58页/共194页第59页/共194页第60页/共194页n n（）体积安定性（）体积安定性n n 水水泥泥在在凝凝结结硬硬化化过过程程中中，体体积积变变化化的的均均匀匀性性称称为为水水泥泥的的体积安定性体积安定性。n n 即即水水泥泥硬硬化化浆浆体体能
48、能保保持持一一定定形形状状，不不开开裂裂，不不变变形形，不不溃散的性质。溃散的性质。n n 体体积积变变化化均均匀匀，体体积积安安定定性性良好良好n n 体体积积变变化化不不均均匀匀，体体积积安安定定性性不良不良n n 产产生生不不均均匀匀的的体体积积变变化化即即为为体体积积安安定定性性不不良良，体体积积安安定定性性不不良良的的水水泥泥用用于于工工程程会会影影响响工程质量工程质量。第61页/共194页n n 导导致致水水泥泥安安定定性性不不良良的的原原因因有有三三：（1 1）熟熟料料中中的的游游离离氧氧化化钙钙过过多多、（2 2）游游离离氧氧化化镁过多或（镁过多或（3 3）掺入石膏过多）掺入石
49、膏过多。n n 其其中中游游离离氧氧化化钙钙是是一一种种最最为为常常见见，影影响响也也是是最最严严重重的的因因素素。熟熟料料中中所所含含游游离离氧氧化化钙钙或或氧氧化化镁镁都都是是过过烧烧的的，结结构构致致密密，水水化化很很慢慢。加加之之被被熟熟料料中中其其它它成成分分所所包包裹裹，使使得得其其在在水水泥泥已已经经硬硬化化后后才才进进行行熟熟化化，生生成成六六方方板板状状的的CaCa（OHOH）2 2晶晶体体，这这时时体体积积膨膨胀胀以以上上，从从而而导导致致不不均均匀匀体体积积膨膨胀胀，使使水水泥泥石石开裂。开裂。第62页/共194页n n 当石膏掺量过多时，在水泥当石膏掺量过多时，在水泥硬
50、化后，残余石膏与水化铝酸硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积钙继续反应生成钙矾石，体积增大约增大约1.51.5倍，从而导致水泥石倍，从而导致水泥石开裂。开裂。n n 国家标准规定国家标准规定：n n游离氧化钙：游离氧化钙：n n水水泥泥的的体体积积安安定定性性用用（雷雷氏氏法法或或试试饼饼）沸沸煮煮法法检检验验。-此此法法检检验验游游离离氧氧化化钙钙引引起起的的安安定定性性不良。不良。第63页/共194页第64页/共194页第65页/共194页水泥安定性检验：水泥安定性检验：试饼法试饼法合格合格不合格不合格第66页/共194页试饼法试饼法 第67页/共194页雷氏夹雷氏夹第68