硅酸盐水泥的技术性质

水泥2无机胶凝材料（以无机化合物为基本成分）有机胶凝材料（天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分）（沥青、树脂）按凝结硬化条件分类气硬性胶凝材料——只在空气中硬化（石灰、石膏）水硬性胶凝材料——空气、水中皆可硬化（水泥）3水硬性胶凝材料水泥——即能在水中凝结，又能在空气中凝结的胶凝材料。4水泥分类硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥铁铝酸盐水泥⑴按化学成分∆5(2)按性能和用途分类按用途和性能通用水泥专用水泥特性水泥用于大量土木建筑工程一般用途硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥油井水泥砌筑水泥道路水泥快硬硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥膨胀硫铝酸盐水泥自应力铝酸盐水泥有专门用途某种性能较突出按用途和性能通用水泥专用水泥特性水泥用于大量土木建筑工程一般用途硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥油井水泥砌筑水泥道路水泥快硬硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥膨胀硫铝酸盐水泥自应力铝酸盐水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥油井水泥砌筑水泥道路水泥快硬硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥膨胀硫铝酸盐水泥自应力铝酸盐水泥有专门用途某种性能较突出6硅酸盐水泥1.硅酸盐水泥的生产工艺概述2.硅酸盐水泥的组成材料3.硅酸盐水泥的水化和硬化4.硅酸盐水泥的技术性质5.硅酸盐水泥的技术标准6.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止▲▲▲71.硅酸盐水泥的生产工艺概述（1）生产工艺（2）生产原料石灰石质原料——石灰石、白垩等粘土质原料——粘土、页岩等校正原料（少量）——铁粉CaOSiO2、Al2O3、Fe2O3Fe2O3水泥生产过程“两磨一烧”生料制备熟料煅烧水泥磨制水泥生产过程“两磨一烧”生料制备熟料煅烧水泥磨制82.硅酸盐水泥的组成材料（1）硅酸盐水泥熟料（2）石膏（3）混合材料9（1）硅酸盐水泥熟料（简称为熟料）1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸三钙主要矿物组成分子式分子简式3CaO·SiO2C3SC2SC3AC4AF2CaO·SiO23CaO·Al2O34CaO·Al2O3·Fe2O3硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙名称10注意水泥中的其它成分：原因：MgOCaO和游离33MgCOCaCO和23COCaOCaCO煅烧水泥中反应：23COMgOMgCO危害：影响水泥体积安定性石灰石质原料富含潜在危害非常严重112）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性矿物组成硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙C3SC2SC3AC4AF含量/%37～60最多15～37次之7～15少10～18少水化速度较快慢快中水化热中低高中强度高早期低后期高低中（抗折强度）耐化学侵蚀中良差优干缩性中小大小12实例快硬水泥：3d抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。道路水泥：抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、干缩性小。C4AF、C2S含量高。适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。大坝水泥：简称中热水泥低热矿渣水泥：加入矿渣适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。水化放热较低，C2S含量高，C3A含量低13（2）石膏作用：缓凝剂水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工。加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。14（3）混合材料1）活性混合材料2）非活性混合材料151）活性混合材料——系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。炼钢厂冶炼生铁时的副产品。主要成分：CaO、Al2O3、SiO2。具有较高的化学潜能，但稳定性差。粒化高炉矿渣山灰质混合材料粉煤灰火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。主要成分：较多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有较高的活性。天然的人工的主要成分：Al2O3、SiO2。本身不硬化，+石灰+水起胶凝作用。162）非活性混合材料定义：在水泥中主要起填充作用，本身不具有（或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。目的：调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。常用种类：磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、高硅质炉灰等。17六大品种硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥不掺混合材+少量混合材（≤水泥量5%）硅酸盐水泥熟料+适量石膏+多量混合材P·ⅠP·Ⅱ+少量混合材（水泥量5%～20%）P·O粒化高炉矿渣P·PP·FP·S火山灰粉煤灰P·C多种混合材18品种代号组分（质量分数）熟料+石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石硅酸盐水泥P·I100////P·Ⅱ≥95≤5///≥95///≤5普通硅酸盐水泥P·O≥80且＜95＞5且≤20矿渣硅酸盐水泥P·S·A≥50且＜80＞20且≤50///P·S·B≥30且＜50＞50且≤70///火山灰质硅酸盐水泥P·P≥60且＜80/＞20且≤40//粉煤灰硅酸盐水泥P·F≥60且＜80//＞20且≤40/复合硅酸盐水泥P·C≥50且＜80＞20且≤50193.硅酸盐水泥的水化硬化（1）水化223)(OHCHSCOHSCa①②③6323AHCOHAC水化速度快t22463AFOHCaSOAHC④水化铁铝酸钙水化硫铝酸钙OHAFC24长纤维状短纤维状缓凝机理：SC2同上针状结晶立方板状结晶Amt当石膏耗尽时，转化为20第一阶段：大约在水泥拌水起至初凝时止，C3S迅速反应生成Ca(OH)2。石膏和C3A反应生成钙矾石晶体。水泥浆呈塑性状态。第二阶段：大约从初凝起至24h止，水泥水化加速，生成较多的Ca(OH)2、钙矾石晶体、水化硅酸钙凝胶。水化产物大量生成，水泥凝结。第三阶段：指24h以后直到水化结束。所有水化产物生成，数量不断增加，结构更加致密，强度不断提高。（2）水泥的硬化21水泥硬化研究理论水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。224、硅酸盐水泥的技术性质（1）化学性质①不溶物——主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会影响水泥的粘结质量。②烧失量——水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。③氧化镁22)(OHMgOHMgO水化慢、体积膨胀,影响安定性④三氧化硫⑤碱——限制发生碱-集料反应，按（Na2O+0.658K2O）值计。(选择性指标)AFtAHCSO63323品种代号不溶物（质量分数）烧失量（质量分数）三氧化硫（质量分数）氧化镁（质量分数）氯离子（质量分数）硅酸盐水泥P·I≤0.75≤3.0≤3.5≤5.0≤0.06P·Ⅱ≤1.50≤3.5普通硅酸盐水泥P·O/≤5.0矿渣硅酸盐水泥P·S·A//≤4.0≤6.0P·S·B//火山灰质硅酸盐水泥P·P//≤3.5≤6.0粉煤灰硅酸盐水泥P·F//复合硅酸盐水泥P·C//24（2）物理力学性质①细度（选择性指标）0.08mm方孔筛筛余量:%——负压筛法（适用于其它水泥）比表面积：m2/kg，cm2/g——勃氏法（适用于硅酸盐、普通硅酸盐水泥水泥）a.指标25b.试验方法1.筛析试验前：调节负压至4000～6000Pa范围内。2.称取试样25g，置于负压筛，筛析2min。3.筛毕，称量筛余物ms。4.结果计算(1)水泥试样筛余百分数：100mmFs筛余结果的修正:C——修正系数，0.80～1.20FCFC26②凝结时间a.定义：水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的时间,称为凝结时间。初凝状态：水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性所需的时间——初凝时间。终凝状态：水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性所需的时间——终凝时间。c.凝结时间的测定：b.两种状态（1）采用凝结时间测定仪（维卡仪）；（2）采用水泥标准稠度净浆。27d.水泥标准稠度净浆1.目的：试验结果具有可比性，用于测定凝结时间和安定性。2.测定：试验仪器：维卡仪试验方法：标准法/调整水量法3.标准稠度净浆标准:试杆距底板距离为6mm±1mm。4.标准稠度用水量:达到标准稠度净浆时的用水量。28初凝时间：试杆距底板距离为4mm±1mm。终凝时间：当试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时。e.凝结时间测定29凝结时间：硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝时间不大于390min。普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥初凝不小于于45min，终凝不大于600min。30③安定性a.定义:指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。b.安全性不良的因素：（1）MgO过量；（2）石膏掺量过多；（3）水泥中游离过多CaO。c.试验方法:试饼法雷氏法▲——发生争议以雷氏法为主31d.雷氏法（1）雷氏夹试件的成型：标准稠度水泥净浆。（2）测量A取下试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离A。（3）沸煮（4）测量C沸煮后，冷却，取出试件测量雷氏夹指针尖端的距离C。（5）结果判定当两个试件煮后增加距离C-A平均值≯5.0mm时，安定性合格；当两个试件C-A值相差超过4.0mm时，应重做一次试验。再如此，则认为该水泥安定性不合格。雷氏夹32④强度a.检验方法（ISO法）水泥:标准砂:水=1:3:0.5，制成40mm×40mm×160mm棱柱体试件,标准养护3d、28d，分别测定抗折强度、抗压强度。b.强度等级fce,k(1)以水泥28d抗压强度确定(2)为强度范围的下限(3)水泥实际强度fce=γc·fce,kγc——水泥富裕系数，1.0～1.5c.分类：普通型、早强型33345.不合格水泥GB175-2007《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》规定：凡化学指标、凝结时间、安定性、强度符合技术要求的为合格品，如有其中一项不符合技术要求的为不合格品。356.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止（1）腐蚀1）软水侵蚀溶出Ca(OH)2降低碱度2）硫酸盐腐蚀OHCaSOOHCaSO242242)(3）镁盐腐蚀4）一般的腐蚀中和反应5）碳酸腐蚀2222)()(CaOHMgOHCaMg2322323222)(2)(HCOCaOHCOCaCOOHCaCOOHCOOHCa6）强碱腐蚀23223)(36OHCaOAlONaNaOHAC36（2）防止1）根据腐蚀环境特点合理选用水泥品种2）提高水泥石的密实度3）敷设耐蚀保护层当腐蚀作用较强时，可在混凝土表面敷设一层耐腐蚀不透水的保护层。通常可采用耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料或沥青等。37物理性能的检测要点GB/T1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》1.标准稠度用水量测定代用法(试锥法）标准法(试杆法）★注意两个方法判定的不同2.凝结时间初凝（塑性浆体开始失去流动性）终凝（浆体开始产生强度）★养护箱温湿度3.安定性雷氏法（测定水泥净浆在雷氏夹中沸煮后的膨胀值）试饼法（观察水泥净浆试饼沸煮后的外形变化来检验水泥的安定性）★注意两个方法判定的不同384.强度检验GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》材料：ISO标准砂1350g水泥450g水225ml具体步骤：行星式搅拌机，搅拌程序：先加水再加水泥，低速拌30S，然后自动加入砂子，同时搅拌30S，然后高速搅拌30S。停90S，再高速搅拌60S，全过程共4分钟。用伸臂式振实台成型，胶砂分二层装入，各振60次。（试件成型试验室温度为20℃±2℃，相对湿度不低于50%）。24±2h拆模，试件拆模后进行水中养护，温度控制为20±1℃，不允许在养护期间全部换水。（1）抗折强度测定加荷速度为50±l0N/S，强度记录至0.1MPa。取三个试件的平均值作为试验结果，若单个强度值中有超出平均值的±10%，剔除后再取平均值。计算精确至0.1MPa。（2）抗压