土木工程材料D 水泥.pptx

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1、会计学1土木工程材料土木工程材料D 水泥水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥兴起于兴起于1919世纪。世纪。它已经成为现在最为重要的一种建筑材料。它已经成为现在最为重要的一种建筑材料。它的化学成成分复杂，但主要的胶结成分它的化学成成分复杂，但主要的胶结成分是是水化硅酸钙水化硅酸钙(C-S-H)(C-S-H)。普通硅酸盐水泥强度高、能抗硫酸盐腐蚀、普通硅酸盐水泥强度高、能抗硫酸盐腐蚀、水化热，也可用于制备砂浆。水化热，也可用于制备砂浆。为了建筑需要，水泥可做成白色、黑色或为了建筑需要，水泥可做成白色、黑色或其他各种颜色。其他各种颜色。第1页/共153页水泥具有以下优点，因此，在土木工程领水泥具有以下优点，因

2、此，在土木工程领域得到广泛的应用。域得到广泛的应用。BackBack第2页/共153页水泥按用途可分为通用水泥、专用水泥和特水泥按用途可分为通用水泥、专用水泥和特水泥按用途可分为通用水泥、专用水泥和特水泥按用途可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。性水泥。性水泥。性水泥。通用水泥通用水泥通用水泥通用水泥 硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 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火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥

3、 复合水泥复合水泥复合水泥复合水泥专用水泥专用水泥专用水泥专用水泥 砌筑水泥砌筑水泥砌筑水泥砌筑水泥 油井水泥油井水泥油井水泥油井水泥特性水泥特性水泥快硬水泥快硬水泥膨胀水泥膨胀水泥抗硫酸盐水抗硫酸盐水泥泥中热水泥中热水泥第3页/共153页水泥按化学成分可分为硅酸盐水泥、铝酸水泥按化学成分可分为硅酸盐水泥、铝酸水泥按化学成分可分为硅酸盐水泥、铝酸水泥按化学成分可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫酸盐水泥。盐水泥和硫酸盐水泥。盐水泥和硫酸盐水泥。盐水泥和硫酸盐水泥。硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥一般工程一般工程一般工程一般工程铝酸盐水泥铝酸盐水泥铝酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥硫酸盐水泥硫酸

4、盐水泥硫酸盐水泥快硬、早强快硬、早强快硬、早强快硬、早强。主要用于紧急。主要用于紧急。主要用于紧急。主要用于紧急抢修工程、早强工程、冬季抢修工程、早强工程、冬季抢修工程、早强工程、冬季抢修工程、早强工程、冬季施工、抗蚀、抗冻等工程。施工、抗蚀、抗冻等工程。施工、抗蚀、抗冻等工程。施工、抗蚀、抗冻等工程。早强、膨胀早强、膨胀早强、膨胀早强、膨胀。适用于抢修工。适用于抢修工。适用于抢修工。适用于抢修工 程、锚固和地下工程等。程、锚固和地下工程等。程、锚固和地下工程等。程、锚固和地下工程等。BackBack第4页/共153页掌握：掌握：通用水泥的技术性质和应用通用水泥的技术性质和应用 熟悉：熟悉：水

5、泥的凝结硬化过程、运输、保管水泥的凝结硬化过程、运输、保管 了解：了解：其他品种水泥的性质和应用其他品种水泥的性质和应用 本章教学目标本章教学目标第5页/共153页第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥第二节第二节 掺混合材料的硅酸盐水掺混合材料的硅酸盐水泥泥第三节第三节 特性水泥和专用水泥特性水泥和专用水泥第四节第四节 水泥的运输和保管水泥的运输和保管第6页/共153页定义凡由硅酸盐水泥熟料、凡由硅酸盐水泥熟料、凡由硅酸盐水泥熟料、凡由硅酸盐水泥熟料、0 0 0 05%5%5%5%石灰或熟化高炉石灰或熟化高炉石灰或熟化高炉石灰或熟化高炉矿渣、适量石膏共同磨细制的水硬性胶凝矿渣、适量石膏共同磨细制

6、的水硬性胶凝矿渣、适量石膏共同磨细制的水硬性胶凝矿渣、适量石膏共同磨细制的水硬性胶凝材料材料材料材料。硅酸盐水泥代号硅酸盐水泥代号硅酸盐水泥代号硅酸盐水泥代号PPPP、PPPPPPPP表示不掺混合材料的硅酸盐水泥表示不掺混合材料的硅酸盐水泥表示不掺混合材料的硅酸盐水泥表示不掺混合材料的硅酸盐水泥PPPP表示混合材料掺量不超过表示混合材料掺量不超过表示混合材料掺量不超过表示混合材料掺量不超过5%5%5%5%的硅酸盐水泥的硅酸盐水泥的硅酸盐水泥的硅酸盐水泥第一节第一节第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥第7页/共153页一、硅酸盐水泥的生产工艺一、硅酸盐水泥的生产工艺石灰质原料石

7、灰质原料CaO黏土质原料黏土质原料SiO2、Al2O3、Fe2O3校正原料校正原料生料生料熟料熟料石膏石膏石灰石或粒化矿渣石灰石或粒化矿渣按比例按比例混合磨细混合磨细煅烧煅烧1450水泥水泥磨细磨细“两磨一烧两磨一烧”第8页/共153页第9页/共153页第10页/共153页第11页/共153页二、硅酸盐水泥熟料矿物组成二、硅酸盐水泥熟料矿物组成生料生料SiO2CaO化合反应化合反应8001450800左右左右分解反应分解反应Al2O3Fe2O32CaOSiO23CaOSiO23 CaO Al2O34 CaOAl2O3Fe2O3第12页/共153页硅酸盐水泥熟料矿物组成硅酸盐水泥熟料矿物组成化合

8、物名称化合物名称氧化物成分氧化物成分缩写符号缩写符号含量含量(%)硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2C3S4565硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2C2S1530铝酸三钙铝酸三钙3 CaO Al2O3C3A715铁铝酸四钙铁铝酸四钙4 CaOAl2O3Fe2O3C4AF1018第13页/共153页性质性质C3SC2SC3AC4AF凝结硬化速度凝结硬化速度快快慢慢最快最快较快较快水化时放出热水化时放出热量量大大小小最大最大中中强度强度高低高低高高早期低、早期低、后期高后期高低低中中发展发展快快慢慢快快较快较快 各种熟料矿物单独与水作用的性质各种熟料矿物单独与水作用的性质 第14页/共153页三、硅酸

9、盐水泥的水化与凝结硬化三、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化p水化水化p水化水化机理机理pp石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理p水化产物水化产物pp凝结与硬化凝结与硬化凝结与硬化凝结与硬化pp何为凝结、硬化？何为凝结、硬化？何为凝结、硬化？何为凝结、硬化？pp凝结硬化过程凝结硬化过程凝结硬化过程凝结硬化过程pp影响因素影响因素影响因素影响因素BackBack第15页/共153页水水 化化 机机 理理水泥颗粒与水接触时，其表面的熟料矿物立水泥颗粒与水接触时，其表面的熟料矿物立水泥颗粒与水接触时，其表面的熟料矿物立水泥颗粒与水接触时，其表面的熟料矿物立

10、即与水发生水解或水化作用，生成新的水化即与水发生水解或水化作用，生成新的水化即与水发生水解或水化作用，生成新的水化即与水发生水解或水化作用，生成新的水化产物并放出一定热量的过程。产物并放出一定热量的过程。产物并放出一定热量的过程。产物并放出一定热量的过程。硅酸三钙水化生成硅酸三钙水化生成硅酸三钙水化生成硅酸三钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化水化硅酸钙凝胶和氢氧化水化硅酸钙凝胶和氢氧化水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。钙晶体。钙晶体。钙晶体。该水化反应的速度快，形成早期强度并生成该水化反应的速度快，形成早期强度并生成该水化反应的速度快，形成早期强度并生成该水化反应的速度快，形成早期强度并生成早期水化

11、热。早期水化热。早期水化热。早期水化热。2(3CaOSiO2)+6H2O3CaOSiO2)+6H2O 3CaO2SiO 3CaO2SiO2 23H3H2 2O+3Ca(OH)O+3Ca(OH)2 2第16页/共153页硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。化钙晶体。化钙晶体。化钙晶体。该水化反应的速度慢，对后期龄期混凝土该水化反应的速度慢，对后期龄期混凝土该水化反应的速度慢，对后期龄期混凝土该水化反应的速度慢，对后期龄期混凝土强度的发展起关键作用。水化热释放缓慢。强度的发展起关键

12、作用。水化热释放缓慢。强度的发展起关键作用。水化热释放缓慢。强度的发展起关键作用。水化热释放缓慢。产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成更多的水化产物。更多的水化产物。更多的水化产物。更多的水化产物。2（2CaOSiO2)+6H2O 3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2第17页/共153页铝酸三钙铝酸三钙铝酸三钙铝酸三钙水化生成水化生成水化生成水化生成水化铝酸钙晶体水化铝酸钙晶体水化铝酸钙晶体水化铝酸钙晶体。该水化反应速度该水化反应速度该水化反应速度该水化反应速度极快极快极快极快，并

13、且释，并且释，并且释，并且释放出放出放出放出大量的热量。大量的热量。大量的热量。大量的热量。如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象，水泥将无法正常使用。象，水泥将无法正常使用。象，水泥将无法正常使用。象，水泥将无法正常使用。通常通过在水泥中掺有适通常通过在水泥中掺有适通常通过在水泥中掺有适通常通过在水泥中掺有适量石膏量石膏量石膏量石膏，可以避免上述问，可以避免上述问，可以避免上述问，可以避免上述问题的发生。题的发生。题的发生。题的发生。3CaOAl2O3+6H2O

14、 3CaOAl2O36H2O铁铝酸四钙水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝铁铝酸四钙水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝铁铝酸四钙水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝铁铝酸四钙水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝胶胶胶胶该水化反应的速度和水化放热量均属中等。该水化反应的速度和水化放热量均属中等。该水化反应的速度和水化放热量均属中等。该水化反应的速度和水化放热量均属中等。4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O 3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O第18页/共153页l石膏与水化铝酸钙反应生成石膏与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙针状晶体水化硫铝酸钙针状晶体水化硫铝酸钙针状晶体水化硫铝

15、酸钙针状晶体（钙矾石）。（钙矾石）。（钙矾石）。（钙矾石）。l l该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保护保护保护保护膜膜膜膜，阻碍阻碍阻碍阻碍水分进入水泥内部，使水化反应延缓下来，水分进入水泥内部，使水化反应延缓下来，水分进入水泥内部，使水化反应延缓下来，水分进入水泥内部，使水化反应延缓下来，从而避免了纯水泥熟料水化产生闪凝现象。从而避免了纯水泥熟料水化产生闪凝现象。从而避免了纯水泥熟料水化产生闪凝现象。从而避免了纯水泥熟料水化产生闪凝现象。l l所以，石膏在水泥中起调

16、节凝结时间的作用。所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。l为什么石膏用量不能过多？这个问题将通过水泥石为什么石膏用量不能过多？这个问题将通过水泥石腐蚀的学习得到答案。腐蚀的学习得到答案。3CaOAl2O36H2O+19H2O+3(CaSO42H2O)3CaOAl2O33CaSO431H2O 钙矾石钙矾石钙矾石钙矾石石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理第19页/共153页石膏过量安定性不良第20页/共153页uu水化硅酸钙水化硅酸钙水化硅酸钙水化硅酸钙(70%)(

17、70%)(70%)(70%)uu氢氧化钙氢氧化钙氢氧化钙氢氧化钙 (20%)(20%)(20%)(20%)uu水化铝酸钙水化铝酸钙水化铝酸钙水化铝酸钙uu水化铁酸钙水化铁酸钙水化铁酸钙水化铁酸钙uu水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙水化产物水化产物水泥熟料水化后的主要水化产物有：水泥熟料水化后的主要水化产物有：图图图图3.2.2 3.2.2 水化程度与水泥石组成水化程度与水泥石组成水化程度与水泥石组成水化程度与水泥石组成第21页/共153页p何为凝结？何为凝结？水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑水泥加水拌和

18、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性的浆体，经过自身的物理化学变化逐渐性的浆体，经过自身的物理化学变化逐渐性的浆体，经过自身的物理化学变化逐渐变变变变 稠失去可塑性的过程。稠失去可塑性的过程。稠失去可塑性的过程。稠失去可塑性的过程。p何为硬化？何为硬化？失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明失去可塑性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显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石的过程。的过程。的过程。的过程。

19、水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组成。成。成。成。凝结与硬化凝结与硬化第22页/共153页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凝胶体膜层围绕流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长，水泥颗粒成长，1h1h 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

20、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第23页/共153页硬化后的水泥石是由胶体粒子、晶体粒子、凝胶孔、毛细孔及未水化的水泥颗粒所组成。其结构如图所示。A未水化水泥颗粒B胶体粒子C晶体粒子D毛细孔（毛细孔水）E凝胶孔第24页/共153页应用水泥凝结硬化机理分析与解答问题应用水泥凝结硬化机理分析与解答问题水泥生产中为什么掺加石膏？水泥生产中为什么掺加石膏？C3A在水中在水中溶解度大溶解度大，反应很快，引起水泥浆，反应很快，引起水泥浆闪凝闪凝；水泥的凝结速度取决于水泥浆体中水化物凝胶微粒水泥的凝结速度取决于水泥浆体中水

21、化物凝胶微粒的聚集，的聚集，Al3对凝胶微粒聚集有促进作用；对凝胶微粒聚集有促进作用；石膏与石膏与C3A反应形成难溶的反应形成难溶的硫铝酸钙水化物硫铝酸钙水化物，反应速，反应速度减缓，并减少了溶液中的度减缓，并减少了溶液中的Al3浓度，延缓了水泥浓度，延缓了水泥浆的凝结速度。浆的凝结速度。为什么水泥硬化后能产生强度？为什么水泥硬化后能产生强度？水泥浆体硬化后转变为越来越致密的固体；水泥浆体硬化后转变为越来越致密的固体；在浆体硬化过程中，随着水泥矿物的水化，比表面在浆体硬化过程中，随着水泥矿物的水化，比表面较大的水化物颗粒不断增多，颗粒间相互作用力不较大的水化物颗粒不断增多，颗粒间相互作用力不断

22、增强，产生的强度越来越高。断增强，产生的强度越来越高。第25页/共153页水泥浆体强度的增长规律是什么？水泥浆体强度的增长规律是什么？水泥浆体的强度水泥浆体的强度随龄期而逐渐增长随龄期而逐渐增长，早期增长快，后，早期增长快，后期增长较慢，但是只要维持一定的温度和湿度，其强期增长较慢，但是只要维持一定的温度和湿度，其强度可在相当长的时期内增长。这与水泥矿物的水化反度可在相当长的时期内增长。这与水泥矿物的水化反应规律是一致的。应规律是一致的。为什么强度发展与环境温、湿度有关？为什么强度发展与环境温、湿度有关？水泥的水化需要水，如果没有水，水泥的水化就将停水泥的水化需要水，如果没有水，水泥的水化就将

23、停止；提高温度可加快水泥的凝结硬化，而降低温度就止；提高温度可加快水泥的凝结硬化，而降低温度就会减缓水泥的凝结硬化。会减缓水泥的凝结硬化。为什么水泥的储存与运输时应防止受潮？为什么水泥的储存与运输时应防止受潮？水泥受潮，因表面水化结块，丧失凝胶能力，强度大水泥受潮，因表面水化结块，丧失凝胶能力，强度大为降低。为降低。第26页/共153页四、影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素四、影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素1 1、熟料矿物组成的影响熟料矿物组成的影响 由于各矿物的组成比例不同、，对水泥性质由于各矿物的组成比例不同、，对水泥性质的影响也不同。如硅酸钙占熟料的比例最大，它的影响也不同。如硅酸钙占熟

24、料的比例最大，它是水泥的主导矿物，其比例决定了水泥的基本性是水泥的主导矿物，其比例决定了水泥的基本性质；质；C3AC3A的水化和凝结硬化速率最快，是影响水的水化和凝结硬化速率最快，是影响水泥凝结时间的主要因素，加入石膏可延缓水泥凝泥凝结时间的主要因素，加入石膏可延缓水泥凝结，但石膏掺量不能过多，否则会引起安定性不结，但石膏掺量不能过多，否则会引起安定性不良；当良；当C3SC3S和和C3AC3A含量较高时，水泥凝结硬化快、含量较高时，水泥凝结硬化快、早期强度高，水化放热量大。熟料矿物对水泥性早期强度高，水化放热量大。熟料矿物对水泥性质的影响是各矿物的综合作用，不是简单叠加，质的影响是各矿物的综合

25、作用，不是简单叠加，其组成比例是影响水泥性质的根本因素，调整比其组成比例是影响水泥性质的根本因素，调整比例结构可以改善水泥性质和产品结构。例结构可以改善水泥性质和产品结构。第27页/共153页2 2、水泥细度的影响、水泥细度的影响 水泥的细度并不改变其根本性质，但却直接影水泥的细度并不改变其根本性质，但却直接影响水泥的响水泥的水化速率、凝结硬化、强度、干缩和水化水化速率、凝结硬化、强度、干缩和水化放热放热等性质。因为，水泥的水化是从颗粒表面逐步等性质。因为，水泥的水化是从颗粒表面逐步向内部发展颗粒越细小，其表面积越大，与水的接向内部发展颗粒越细小，其表面积越大，与水的接触面积就越大，水化作用就

26、越迅速越充分，使凝结触面积就越大，水化作用就越迅速越充分，使凝结硬化速率加快，早期强度越高。但水泥颗粒过细时，硬化速率加快，早期强度越高。但水泥颗粒过细时，在磨细时消耗的能量和成本会显著提高且水泥易与在磨细时消耗的能量和成本会显著提高且水泥易与空气中的水分和二氧化碳反应，使之不易久存；另空气中的水分和二氧化碳反应，使之不易久存；另外，过细的水泥，达到相同稠度的用水量增加，硬外，过细的水泥，达到相同稠度的用水量增加，硬化时体积会产生较大的收缩，同时水分蒸发产生较化时体积会产生较大的收缩，同时水分蒸发产生较多的孔隙，会使水泥确定降低。因此，水泥细度应多的孔隙，会使水泥确定降低。因此，水泥细度应控制

27、在一定范围。控制在一定范围。第28页/共153页3 3、拌合用水量的影响拌合用水量的影响 通常水泥水化时的通常水泥水化时的理论需水量理论需水量大约是水泥质大约是水泥质量的量的23%23%左右，但为了使水泥浆体具有一定的流动左右，但为了使水泥浆体具有一定的流动性和可塑性，实际的加水量远高于理论需水量，性和可塑性，实际的加水量远高于理论需水量，如配制混凝土时的水灰比如配制混凝土时的水灰比(水与水泥重量之比水与水泥重量之比)一一般在般在0.40.40.70.7之间。不参加水化的之间。不参加水化的“多余多余”水分，水分，使水泥颗粒间距增大，会延缓水泥浆的凝结时间，使水泥颗粒间距增大，会延缓水泥浆的凝结

28、时间，并在硬化的水泥石中蒸发形成毛细孔，并在硬化的水泥石中蒸发形成毛细孔，拌合用水拌合用水量越多，水泥石中的毛细孔越多，孔隙率就越高，量越多，水泥石中的毛细孔越多，孔隙率就越高，水泥的强度越低，硬化收缩越大，抗渗性、抗侵水泥的强度越低，硬化收缩越大，抗渗性、抗侵蚀性能就越差。蚀性能就越差。第29页/共153页4 4、养护湿度、温度的影响、养护湿度、温度的影响 硅酸盐水泥是水硬性胶凝材料，水化反应是水泥凝结硬硅酸盐水泥是水硬性胶凝材料，水化反应是水泥凝结硬化的前提。因此，水泥加水拌合后，必须保持湿润状态，化的前提。因此，水泥加水拌合后，必须保持湿润状态，以保证水化进行和获得强度增长。若水分不足，

29、会使水化以保证水化进行和获得强度增长。若水分不足，会使水化停止，同时导致较大的早期收缩，甚至使水泥石开裂。提停止，同时导致较大的早期收缩，甚至使水泥石开裂。提高养护温度，可加速水化反应，提高水泥的早期强度，但高养护温度，可加速水化反应，提高水泥的早期强度，但后期强度可能会有所下降。原因是在较低温度后期强度可能会有所下降。原因是在较低温度(20(20以下以下)下虽水化硬化较慢，但生成的水化产物更加致密，可获得下虽水化硬化较慢，但生成的水化产物更加致密，可获得更高的后期强度。当温度低于更高的后期强度。当温度低于00时，由于水结冰而使水时，由于水结冰而使水泥水化硬化停止，将影响其结构强度。一般水泥石

30、结构的泥水化硬化停止，将影响其结构强度。一般水泥石结构的硬化温度不得低于硬化温度不得低于-5-5。硅酸盐水泥的水化硬化较快，早。硅酸盐水泥的水化硬化较快，早期强度高，若采用期强度高，若采用较高温度养护，反而还会因水化产物生较高温度养护，反而还会因水化产物生长过快，损坏其早期结构网络，造成强度下降长过快，损坏其早期结构网络，造成强度下降。因此，硅。因此，硅酸盐水泥酸盐水泥不宜采用蒸汽养护不宜采用蒸汽养护等湿热方法养护。等湿热方法养护。第30页/共153页5 5、养护龄期的影响、养护龄期的影响 水泥的水化硬化是一个长期不断进行的水泥的水化硬化是一个长期不断进行的过程。随着养护龄期的延长，水化产物不

31、过程。随着养护龄期的延长，水化产物不断积累，水泥石结构趋于致密，强度不断断积累，水泥石结构趋于致密，强度不断增长。由于熟料矿物中对强度起主导作用增长。由于熟料矿物中对强度起主导作用的的C3SC3S早期强度发展快，使硅酸盐水泥强早期强度发展快，使硅酸盐水泥强度在度在3d3d14d14d内增长较内增长较快，快，28d28d后增长变慢后增长变慢，长期强度还有增长。长期强度还有增长。第31页/共153页6 6、储存条件的影响、储存条件的影响 水泥应该储存在干燥的环境里。如果水泥受潮，水泥应该储存在干燥的环境里。如果水泥受潮，其部分颗粒会因水化而结块，从而失去胶结能力，其部分颗粒会因水化而结块，从而失去

32、胶结能力，强度严重降低。即使是在良好的干燥条件下，也强度严重降低。即使是在良好的干燥条件下，也不宜储存过久。因为不宜储存过久。因为水泥会吸收空气中的水分和水泥会吸收空气中的水分和二氧化碳，发生缓慢水化和碳化现象二氧化碳，发生缓慢水化和碳化现象，使强度下，使强度下降。通常，储存降。通常，储存三个月三个月的水泥，强度约下降的水泥，强度约下降10%10%20%20%；储存六个月的水泥，强度下降约；储存六个月的水泥，强度下降约15%15%30%30%；储存一年后，强度下降约储存一年后，强度下降约25%25%40%40%。所以，水泥。所以，水泥的储存期一般规定不超过三个月。的储存期一般规定不超过三个月。

33、第32页/共153页问题？问题？水泥凝结硬化速度快，好吗？水泥凝结硬化速度快，好吗？答：水化加快，放热速率加速，升温并膨胀，凝结答：水化加快，放热速率加速，升温并膨胀，凝结硬化形成的微结构体积较疏松，且在随后的降温期硬化形成的微结构体积较疏松，且在随后的降温期间，或受干燥环境作用收缩变形时产生大量微裂缝，间，或受干燥环境作用收缩变形时产生大量微裂缝，致使结构混凝土强度与渗透性（耐久性）受到严重致使结构混凝土强度与渗透性（耐久性）受到严重影响。影响。水泥宜在什么条件下凝结硬化？水泥宜在什么条件下凝结硬化？答：水泥宜在常温答：水泥宜在常温(2010 C)与相对湿度较高的条与相对湿度较高的条件下，凝

34、结硬化。即水泥水化速度适宜的温度，水件下，凝结硬化。即水泥水化速度适宜的温度，水化化 所需水分供应充足的条件。所需水分供应充足的条件。第33页/共153页细细度度凝凝结结时时间间标准标准稠度稠度用用水量水量强度强度与与强度强度等级等级水水化化热热第34页/共153页（一）硅酸盐水泥的细度（一）硅酸盐水泥的细度定义细度指水泥颗粒的粗细程度。同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。讨论与分析缺点:水泥越细优点：？硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。GB规定 与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期强度越高。总表面积越大，硬化收缩越大；易受潮而降低活性；成本越高。返回返回第35页/共153页（

35、一）硅酸盐水泥的细度（一）硅酸盐水泥的细度返回返回第36页/共153页问题：为什么需要规定水泥的细度？问题：为什么需要规定水泥的细度？解答：解答：水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；粒太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性是水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不利；能不利；水泥越细，生产能耗越高，成本增加；水泥越细，生产能耗越高，成本增加；水泥越细，对水泥的

36、储存也不利，容易受潮结块，反水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而降低强度。而降低强度。第37页/共153页（二）硅酸盐水泥的凝结时间（二）硅酸盐水泥的凝结时间定义讨论与分析GB规定试验方法第38页/共153页定义水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。水泥全部加入水中 开始失去可塑性45min完全失去可塑性390min初凝终凝（二）硅酸盐水泥的凝结时间（二）硅酸盐水泥的凝结时间第39页/共153页水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的施工。例如：混凝土的施工。讨论与分析讨论与分析结论结论1：水泥的：水泥的初凝时间不能初凝时间不能过短，

37、否则在过短，否则在施工前即已失施工前即已失去流动性和可去流动性和可塑性而无法施塑性而无法施工。工。结论结论2：水泥的：水泥的终凝时间不能终凝时间不能过长，否则将过长，否则将延长施工进度延长施工进度和模板周转期。和模板周转期。（二）硅酸盐水泥的凝结时间（二）硅酸盐水泥的凝结时间第40页/共153页请观看凝结时间试验动画试验方法结论结论1：水泥的：水泥的初凝时间不能初凝时间不能过短，否则在过短，否则在施工前即已失施工前即已失去流动性和可去流动性和可塑性而无法施塑性而无法施工。工。初凝时间不得初凝时间不得早于早于45min45min结论结论2：水泥的：水泥的终凝时间不能终凝时间不能过长，否则将过长，

38、否则将延长施工进度延长施工进度和模板周转期。和模板周转期。终凝时间不得终凝时间不得迟于迟于6.5h6.5h。同时规定同时规定:初凝时间不符合规定者为初凝时间不符合规定者为废品废品，终凝时间不符合规定者为终凝时间不符合规定者为不合格不合格品。品。GB规定（二）硅酸盐水泥的凝结时间（二）硅酸盐水泥的凝结时间第41页/共153页返回返回第42页/共153页 国标国标 规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品废品；终凝时间不符合规定的水泥为终凝时间不符合规定的水泥为不合格品不合格品。为什么。为什么？答：答：水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施水泥凝结时间的规定是为

39、了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝土质量；工操作和硬化的混凝土质量；初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用价值，即为性能差，水泥无使用价值，即为废品；废品；终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即为即为不合格品。不合格品。第43页/共153页（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量讨论与分析定义试验方法水泥加水调制到某一规定稠度时水泥加水调制到某一规定稠度时的净浆所需用水量的净浆所需用水量第44页/共153页讨论与分析为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时

40、，要将水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的稠度呢？为了使试验结果为了使试验结果具有可比性具有可比性（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量第45页/共153页定义不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在24%33%之间。例：A水泥的标准稠度用水量为27%，B水泥的标准稠度用水量为30%。（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量第46页/共153页试验方法请观看标准稠度用水量试验动画（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量第47页/共153页试验方法试验方法请观看标准稠度用水量试验动画。请观看标准稠度用水量试验动画。

41、返回返回第48页/共153页问题问题：标准稠度用水量与什么因素有关？：标准稠度用水量与什么因素有关？为什么？为什么？解答：解答：与水泥细度、水泥矿物组成、混合材与水泥细度、水泥矿物组成、混合材掺量等有关。因为水泥颗粒越细，比表掺量等有关。因为水泥颗粒越细，比表面越大，表面吸附水越多；水泥矿物组面越大，表面吸附水越多；水泥矿物组成和混合材掺量不同，颗粒的表面吸附成和混合材掺量不同，颗粒的表面吸附特性不同，吸附水量不同。特性不同，吸附水量不同。第49页/共153页(四四)硅酸盐水泥的体积安定性硅酸盐水泥的体积安定性定义讨论与分析GB规定试验方法第50页/共153页定义水泥的体积安定性指水泥硬化后体

42、积变化是否均匀的性质。水泥硬化后体积发生不均匀膨胀，导致水泥石开裂、翘曲等现象。否则，为良好。不良：良好：注意：安定性不良的注意：安定性不良的水泥为废品水泥，水泥为废品水泥，严禁在工程中使用。严禁在工程中使用。(四四)硅酸盐水泥的体积安定性硅酸盐水泥的体积安定性第51页/共153页讨论与分析讨论与分析引起安定性不良的原因有哪些引起安定性不良的原因有哪些 熟料中含有过多的游离熟料中含有过多的游离MgOMgO;熟料中含有过多的游离熟料中含有过多的游离CaO;CaO;石膏掺量过多。石膏掺量过多。GB规定规定 用沸煮法检验必须合格用沸煮法检验必须合格；熟料中熟料中MgOMgO含量含量5%5%；熟料中熟

43、料中SO3SO3含量含量3.5%3.5%；(四四)硅酸盐水泥的体积安定性硅酸盐水泥的体积安定性第52页/共153页石膏过量安定性不良第53页/共153页试验方法 请观看安定性（试饼法）试验沸煮法试饼法雷氏夹法(四四)硅酸盐水泥的体积安定性硅酸盐水泥的体积安定性第54页/共153页返回返回第55页/共153页(五五)硅酸盐水泥的强度等级硅酸盐水泥的强度等级第56页/共153页GB规定强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定水泥强度等级的依据。硅酸盐水泥各等级、各龄期的强度值(GB1751999)品种强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.5

44、3.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0(五五)硅酸盐水泥的强度等级硅酸盐水泥的强度等级第57页/共153页 检验方法检验方法软练胶砂法，分别测量抗压强软练胶砂法，分别测量抗压强度和抗折强度。度和抗折强度。试件尺寸试件尺寸：4040160mm棱柱体；棱柱体；胶砂配比：胶砂配比：水泥水泥 :ISO标准砂标准砂 :水水=1:3:=1:3:0.5振动成型：振动成型：在频率为在频率为28003000次次/min，振幅，振幅0.75mm的振的振实台

45、上成型。振动时间实台上成型。振动时间120s。试件养护：试件养护：在在20 C 1C，相对湿度不低于，相对湿度不低于90%的雾的雾室或养护箱中室或养护箱中24h，然后脱模在，然后脱模在20C 1 C的的水中养护至测试龄期；水中养护至测试龄期；第58页/共153页100mm160mmP抗折强度试验抗折强度试验PP抗压强度试验抗压强度试验强度测量：强度测量：将试件从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每截再将试件从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每截再进行抗压强度试验。受压面积为进行抗压强度试验。受压面积为40 40=1600mm2。结果计算：结果计算：抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六

46、个试件的平抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六个试件的平均值。均值。第59页/共153页3d28d时间（时间（d）强度强度（MPa）水泥强度发展规律水泥强度发展规律早期增长快，随后逐渐减慢；28天，基本达到极限强度的80以上；在合适的温湿度条件下，强度增长可以持续几十天 乃至几十年。第60页/共153页问题问题：为什么水泥强度检验方法要规定试件为什么水泥强度检验方法要规定试件尺寸、试件配比、养护条件、养护时间等？尺寸、试件配比、养护条件、养护时间等？解答解答：水泥胶砂试件的强度与水泥的组成、试件的水灰水泥胶砂试件的强度与水泥的组成、试件的水灰比和砂灰比、水泥的水化程度，以及试件的大小比和砂

47、灰比、水泥的水化程度，以及试件的大小有关，而水泥的水化程度与养护条件和养护时间有关，而水泥的水化程度与养护条件和养护时间有关；有关；水泥强度检验目的是检验具有确定组成的水泥的水泥强度检验目的是检验具有确定组成的水泥的强度，因此，为排除其它因素的影响，将这些因强度，因此，为排除其它因素的影响，将这些因素统一规定，以便相互比较。素统一规定，以便相互比较。第61页/共153页（六）硅酸盐水泥的水化热（六）硅酸盐水泥的水化热定义定义水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。对工程的影响对工程的影响 高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利高水化热的水泥

48、在大体积混凝土工程中是非常不利的，在大体积混凝土中应选择低热水泥。的，在大体积混凝土中应选择低热水泥。在混凝土冬期施工时，水化热有利于水泥的凝结、在混凝土冬期施工时，水化热有利于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。硬化和防止混凝土受冻。第62页/共153页问题？为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？答答:水泥矿物的水化反应是放热反应，水泥颗粒越细，水泥矿物的水化反应是放热反应，水泥颗粒越细，水化反应速度越快。水化反应速度越快。硅酸盐水泥熟料的四种矿物中，哪一种水化热最硅酸盐水泥熟料的四种矿物中，哪一种水化热最大？哪一种水化热最小？大？哪一种水化热最小？答：答：铝酸三

49、钙铝酸三钙C3A水化热最大；硅酸三钙水化热最大；硅酸三钙C3S次之；硅次之；硅酸二钙酸二钙C2S水化热最小。水化热最小。第63页/共153页(七）碱含量七）碱含量 水水水水泥泥泥泥中中中中含含含含有有有有较较较较多多多多的的的的强强强强碱碱碱碱物物物物NaNaNaNa2 2 2 2O O O O或或或或 K K K K2 2 2 2O O O O时时时时，容容容容易易易易发发发发生生生生不不不不良良良良反反反反应应应应对对对对结结结结构构构构造造造造成成成成危危危危害害害害。因因因因而而而而国国国国家家家家标标标标准准准准规规规规定定定定，水泥中的含碱量水泥中的含碱量水泥中的含碱量水泥中的含碱

50、量不得大于不得大于不得大于不得大于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。第64页/共153页问题？试从应用的角度，分析水泥的技术性质及其要求？试从应用的角度，分析水泥的技术性质及其要求？答：答：水泥是一种胶凝材料，是主要的结构材料之一，因此，水泥是一种胶凝材料，是主要的结构材料之一，因此，它必须具有强度和体积安定性；它必须具有强度和体积安定性；细度和标准稠度用水量是相互关联的，用水量大将影细度和标准稠度用水量是相互关联的，用水量大将影响强度；响强度；为了浇注成型施工，应对凝结时间有所限制；为了浇注成型施工，应对凝结时间有