3-水泥2-技术性质 (1)

15:17115:17第3章水泥胶凝材料1一、硅酸盐水泥的生产和组成二、硅酸盐水泥的水化和凝结硬化机理三、硅酸盐水泥的技术性质四、硅酸盐水泥的使用五、硅酸盐水泥的特性与应用（并第二节）第一节硅酸盐水泥15:17215:17第3章水泥胶凝材料2三、硅酸盐水泥技术性质1密度、堆积密度2细度3需水性4凝结时间5安定性6强度等级7水化热8化学组成强制性条款推荐性条款基础性质国家标准15:17315:17第3章水泥胶凝材料31密度、堆积密度硅酸盐水泥（P·I、P·II）：3.0～3.2g/cm3普通水泥（P·O）、复合水泥（P·C）略低矿渣水泥（P·S）2.8～3.0g/cm3火山灰（P·P）、粉煤灰水泥（P·F）2.7～2.9g/cm3——影响因素：组成、存放时间、环境以及熟料的煅烧状况——意义：主要用于混凝土、砂浆配合比计算——检验方法：排油法15:17415:17第3章水泥胶凝材料4松散堆积密度900～1200kg/m3紧密时可达1600kg/m3堆积密度——除与组成、细度有关外，主要取决于堆积的紧密程度。——主要用于计算水泥的贮运量。15:17515:17第3章水泥胶凝材料2细度——粉状物料的粗细程度。——标准筛的筛余、比表面积、粒度分布表示。80um或45umcm2/g或m2/kg单位质量表面积15:176细度对水泥的性质影响——同样矿物组成的水泥，细度越细，与水反应的表面积越大，水化、凝结硬化越快，水泥强度越高；一般认为，水泥颗粒小于40um才具有较高的活性，大于100um活性就很小了。细度大，粉磨成本高，需水量大，硬化收缩大，且易产生裂纹。细度的意义GB175规定:硅酸盐水泥≥300m2/kg15:17715:17第3章水泥胶凝材料73需水性——水泥获得一定稠度所需水量的性质。GB／T1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》标准稠度为测定水泥的凝结时间、安定性等性能，使其具有准确的可比性，水泥净浆以标准方法测试所达到统一规定的浆体可塑性程度标准稠度需水量24～30%15:17815:17第3章水泥胶凝材料8影响水泥需水性的主要因素——熟料矿物的组成混合材的品种和数量水泥的细度——硅酸盐水泥：一般在24％一30％之间15:17915:17第3章水泥胶凝材料94凝结时间凝结时间——水泥从和水开始到失去流动性，即从可塑状态发展到固体状态所需要的时间，分为初凝和终凝。初凝时间——从水泥和水到水泥浆开始失去塑性的时间；终凝时间——从水泥和水到水泥浆完全失去塑性的时间。15:171015:17第3章水泥胶凝材料10初凝和终凝加水拌和t0开始失去可塑性t1完全失去可塑性t2初凝终凝可塑性浆体固体，并逐渐具有强度水泥的初凝不宜过早，以便施工时有足够的时间来完成混凝土、砂浆的搅拌、运输、密实成型或砌筑等操作；水泥的终凝不宜过迟，以便使混凝土能尽快的硬化、达到一定的强度，以利于下一道工序的进行。GB175中规定硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于390min（6.5h）。初凝时间不符合上述规定的水泥为不合格品。对凝结时间的要求：15:171215:17第3章水泥胶凝材料12影响凝结时间的主要因素：水泥中C３A的含量石膏的掺量：适量1.3-2.5%（SO3%）水泥的细度水灰比混合材的掺量环境条件15:171315:17第3章水泥胶凝材料135安定性——水泥浆体在硬化后体积变化的稳定性。若水泥硬化后体积变化不稳定，产生不均匀的体积变化，即所谓安定性不良。会使硬化水泥石产生弯曲、裂缝甚至粉碎性破坏；导致混凝土产生膨胀性裂纹，降低工程质量。GB175规定：安定性不良的水泥不合格品，不得用于工程中。15:171415:17第3章水泥胶凝材料14引起安定性不良的原因：水泥熟料煅烧过程中，当水泥中含有的高温下生成的f-CaO、f-MgO的量过多时，在水泥硬化后水泥石会产生体积膨胀；过多的石膏（SO３）在水泥硬化后，还会继续与固态的C-A-H反应生成AFt/AFm，产生体积膨胀。三种物质15:171515:17第3章水泥胶凝材料15检验和控制：f-CaO：沸煮法f-MgO：限量f-MgO的水化比f-CaO更缓慢，沸煮法已不能检验，GB175规定硅酸盐水泥MgO含量不得超过5.0%，若经水泥压蒸检验合格，则MgO含量可放宽到6.0%；SO３含量：限量由石膏造成的安定性不良，需经长期浸在常温水中才能发现，不便于检验，所以GB175规定硅酸盐水泥中的SO3含量不得超过3.5%。15:171615:17第3章水泥胶凝材料166强度等级划分:不同龄期的抗压和抗折强度。按早期强度(3d)的大小分为早强型(R)和普通型。PI、PII强度等级抗压强度,MPa抗折强度,MPa3d28d3d28d42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.062.5≥28.0≥62.5≥5.0≥8.062.5R≥32.0≥5.5各强度等级、各龄期的强度不得低于标准规定的数值,如有一项指标低于表中的数值，则为不合格品。15:171815:17第3章水泥胶凝材料18水泥胶砂强度检验方法GB/T17671《水泥胶砂强度检验方法》规定以标准胶砂试件强度来表示水泥的强度。40mm×40mm×160mm棱柱试体水泥：标准砂：水=1：3：0.5行星搅拌机搅拌、振实台上成型带模湿汽养护24h后，脱模后水中标准养护至试验龄期——3d、28d，进行抗折、抗压强度试验。15:171915:17第3章水泥胶凝材料19水泥的强度和下列因素有关：水泥的熟料组成——C3S、C2S混合材料的种类和数量细度水灰比龄期养护制度——温度、湿度试验条件(加载速度…)15:172020ConstructionMaterials养护对水泥强度发展的影响15:172115:17第3章水泥胶凝材料217水化热水泥和水之间化学反应放出的热量，以kJ/kg表示。大部分水化热伴随着强度的增长在水化初期放出的。有利——冬季施工，利于水泥的正常凝结硬化，防止冻害。有害——大体积混凝土工程如大型基础、桥墩等，由于水泥水化热不能尽早散发出去，因而高水化热可能使混凝土造成温度裂缝。15:172215:17第3章水泥胶凝材料22水化热的大小和释放速率主要取决于：水泥熟料的矿物C3A、C3S混合材的品种和数量水泥的细度和养护条件15:172315:17第3章水泥胶凝材料238化学指标不溶物烧失量SO3MgOCl-碱含量Na2O+0.658K2O砼耐久性水泥安定性HCl-NaOH处理-高温灼烧后所剩的物质。含量高影响水泥质量。水泥经高温灼烧物质量的损失百分数。水分、有机杂质排出、碳酸盐分解出CO2，硫酸盐分解出SO2。限制石膏和混合材中杂质含量。15:172415:17第3章水泥胶凝材料24硅酸盐水泥化学技术指标单位：%水泥代号不溶物烧失量碱含量Cl-SO3MgOP·I≤0.75≤3.0≤0.60≤0.06≤3.5≤5.0*P·II≤1.50≤3.5*若水泥经压蒸试验合格，则此指标可放宽至6.0%。15:172515:17第3章水泥胶凝材料25四、水泥石的侵蚀与防止硬化后的水泥本身具有孔结构硬化后的水泥中具有可溶性水化产物环境水中具有酸、碱、盐等内因外因15:172615:17第3章水泥胶凝材料26水泥石的结构特点多相多组分—凝胶体（C-S-H、C-A-H）—晶体（CH、AFt/AFm）—孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔等）—未水化的水泥颗粒较易发生反应100nm，通道溶解度最大(25℃时约1.2gCaO/l)15:172715:17第3章水泥胶凝材料27水泥化学腐蚀的类型：破坏15:172815:17第3章水泥胶凝材料28水泥化学腐蚀的类型：溶出型腐蚀溶解-离子交换形成膨胀性产物15:172915:17第3章水泥胶凝材料29溶出型腐蚀——承压水、流动水、或软水直接与其作用。在水化产物中，Ca(OH)2首先被溶解，这样不仅增加了孔隙率，使水更容易渗透，而且由于液相中Ca(OH)2浓度降低，还会使其他水化物发生分解。高碱性的水化硅酸盐、水化铝酸盐等分解而成为低碱性的水化产物，若持续侵析，最后会变成硅酸凝胶、氢氧化铝等无胶结能力的物质。15:173015:17第3章水泥胶凝材料溶解型腐蚀——形成可溶性钙盐酸性溶液中形成CaCl2、Ca(HCO3)2等，随水带走形成不溶性钙盐CaCO3无胶结能力，被流水冲刷、渗漏滤出或车辆磨损镁盐侵蚀——Mg2+、SO42-双重腐蚀MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→CaSO4+Mg(OH)2强碱的侵蚀3CaO·Al2O3·nH2O+6NaOH→Na2O·Al2O3+3Ca(OH)2+nH2O复分解反应15:173115:17第3章水泥胶凝材料31膨胀型腐蚀——硫酸盐侵蚀SO42-+Ca(OH)2CaSO4+C-A-H钙矾石（AFt）盐类结晶膨胀：各类不溶性盐碱-集料反应生成硅胶；继而在SO42-作用下，生成钙矾石（AFt），体积膨胀。水泥杆菌15:173215:17第3章水泥胶凝材料32水泥石侵蚀的防止根据侵蚀环境的特点，合理选用水泥品种。提高水泥石的密实度。表面加作保护层。控制水泥中的碱含量或集料中的活性成分含量。混凝土中的总碱含量：一般3kg/m3，重要工程1.8kg/m3。15:173315:17第3章水泥胶凝材料33五*水泥的风化与贮运风化、俗称受潮——在贮运过程中，如与空气接触，则会吸收空气中的H2O和CO2而发生部分的水化反应和碳化反应。水泥风化后会凝固成粒状或块状，增加烧失量、降低密度，凝结迟缓，强度降低。一般存放3个月的水泥，强度降低约10%～20%、6个月为15%～30%。通用水泥有效期从出厂日期算起为3个月，超过有效期应视为过期水泥。一般应通过试验决定其如何使用，风化较轻可通过重磨恢复其部分活性，较重应降低强度等级或用于次要工程。