试验员培训课件 水泥

ConstructionMaterials试验员培训课件水泥Cement内容提要：重点介绍硅酸盐水泥的矿物组成、影响水化因素；硅酸盐水泥主要技术性质；水泥石的腐蚀和防止；同时介绍了其它掺混合材的水泥、高铝水泥；以及水泥细度，标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性、强度的检验方法，达到正确的选择和使用水泥的目的。ConstructionMaterials3.1概述•水泥属于水硬性无机胶凝材料。•水泥品种很多。依矿物组成：硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥依用途：通用水泥－六大品种专用水泥－油井水泥、大坝水泥特种水泥－膨胀水泥、快硬水泥•水泥具有很多优点。不怕水、可塑、来源广价格低、工艺简单、品种丰富、耐久性好、与钢筋有良好的黏结力等ConstructionMaterials3.2硅酸盐水泥•定义－由硅酸盐水泥熟料、0％～5％石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为PortlandCement。•分类：Ⅰ型硅酸盐水泥(P.Ⅰ)－不掺混合材Ⅱ型硅酸盐水泥(P.Ⅱ)－掺小于5％的混合材•依GB175:42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个标号•硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于390min；细度以比表面积表示，其比表面积不小于300m2/kg。ConstructionMaterials3.2.1、硅酸盐水泥的生产石灰石熟料水泥生料铁矿粉粘土石膏煅烧1450℃配料、磨细、匀化磨细硅酸盐水泥生产工艺示意图ConstructionMaterials3.2.2硅酸盐水泥熟料的矿物组成及矿物成分的水化反应•硅酸盐水泥的熟料成分•硅酸三钙（3CaO.SiO2）－C3S37～60％•硅酸二钙（2CaO.SiO2）－C2S15～37％•铝酸三钙（3CaO.Al2O3）－C3A7～15％•铁铝酸四钙（4CaO.Al2O3.Fe2O3）－C4AF10～18％•除四种主要成分外，水泥中尚含有少量游离CaO、MgO、SO3、及碱（K2O、Na2O）这些均为有害成分，国家标准中有严格限止ConstructionMaterials熟料矿物对水泥性质的影响矿物名称特性强度发展水化热耐腐蚀能力早期后期C3S大大中中C2S小大小大C3A大小大小C4AF小中小大ConstructionMaterials水泥的水化、凝结、硬化•水化－物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。•凝结－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。•硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。水泥＋水（流体）－可塑性浆体（塑性体）－固体ConstructionMaterials水泥水化反应2(3CaO.SiO2)+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)22(2CaO.SiO2)+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)23CaO.Al2O3+6H2O→3CaO.Al2O3.6H2O4CaO.AlO3.Fe2O3+7H2O—3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O晶体胶体ConstructionMaterials水泥水化产物•晶体－氢氧化钙20～25％水化铝酸钙水化硫铝酸钙（石膏作用下生成）•胶体－水化硅酸钙（C-S-H）70％水化铁酸钙C-S-H尺度为1.0～100nm,1nm=10-6ConstructionMaterials•硅酸盐水泥的凝结硬化过程•水化——膜层长厚连接（初凝）——失去可塑性产生强度（终凝）——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。ConstructionMaterials影响水泥凝结硬化的因素•矿物组成•石膏•细度•环境温度、湿度•时间（龄期）ConstructionMaterials养护对水泥强度发展的影响ConstructionMaterials3.2.5水泥石腐蚀的原因•内因－水泥石存在不稳定的Ca(OH)2和介稳的水化硫铝酸钙；•外因－环境中有害介质（软水、酸、盐等）的存在；•联系－水泥石中的孔缝系统，产生有害介质的侵蚀、交换作用。长期性、后期加剧性ConstructionMaterials1、软水的腐蚀软水－重碳酸盐含量比较低的水（如雨水、雪水、内陆河水、湖水）腐蚀机理：1.3g/L1、长期饱水－水泥石中Ca(OH)2晶体逐渐溶出；2、在静水、无水压下－溶液饱和－溶解作用停止；3、在有压、流动的软水下－Ca(OH)2不断溶出并带走－并引起在一定碱度下稳定的C-S-H的分解溶出－水泥石崩溃；4、在硬水下－重碳酸盐与Ca(OH)2反应生成不溶的碳酸钙－堵塞毛细孔－阻止腐蚀的进行。Ca(OH)2＋Ca(HCO3)2——2CaCO3+2H2OConstructionMaterials2、盐类的腐蚀•硫酸盐腐蚀－膨胀腐蚀•镁盐腐蚀－双重腐蚀MgSO4+Ca(OH)2——CaSO4.2H2O+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2——CaCl2+Mg(OH)2224322232)(31.3..3204312..4OHCaOHCaSOOAlCaOOHCaSOOHOAlCaOConstructionMaterials3、酸类腐蚀•碳酸腐蚀－工业污水、地下水Ca(OH)2+CO2+H2O——CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2O→←Ca(HCO3)2•一般酸的腐蚀－工业建筑HCl+Ca(OH)2——CaCl2+2H2OH2SO4+Ca(OH)2——CaSO4.2H2OConstructionMaterials水泥石腐蚀的防止措施：•根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种；•提高水泥石的密实度；•加作保护层－石材、陶瓷、沥青ConstructionMaterials3.3掺混合材的硅酸盐水泥•定义－凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量的石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，均属掺混合材的硅酸盐水泥。•掺入目的：改善水泥的性能增加品种提高产量节约熟料，降低成本ConstructionMaterials掺混合材硅酸盐水泥的品种•普通硅酸盐水泥：p.o熟料＋(6~20)%混合材＋石膏•矿渣硅酸盐水泥p.s：熟料＋(20~70)%矿渣＋石膏•火山灰水泥：p.p熟料＋(20~40)%火山灰＋石膏•粉煤灰硅酸盐水泥p.F熟料＋(20~40)%粉煤灰＋石膏ConstructionMaterials一、混合材料•定义－在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥标号，扩大使用范围而掺入的天然或人工的矿质原料称为混合材。•分类：活性混合材－具有火山灰性或潜在水硬性的材料，如矿渣、粉煤灰等。非活性混合材－不具有潜在水硬性的材料，如石灰石粉、慢冷矿渣等ConstructionMaterials潜在水硬性•熟料＋水——C-S-H等水化产物（水硬性）•火山灰＋水——无水化产物但•火山灰＋水＋石灰（碱性激发剂）＋石膏（硫酸盐激发剂）——C-S-H等水化产物（潜在水硬性）ConstructionMaterials非活性混合材•这类材料本身不具有潜在的水硬性或火山灰性，与水泥矿物组成不起化学作用。•掺入目的：扩展水泥标号、降低水化热•常用的有：磨细的石英砂、石灰石粉磨细的高炉矿渣、尾矿粉ConstructionMaterials3.3.2掺混合材的硅酸盐水泥1、普通硅酸盐水泥－代号P.O——OrdinaryPortlandCement硅酸盐水泥熟料＋(6~20)%混合材＋石膏•标号42.5、42.5R、52.5、52.5R•凝结时间：初凝不小于45min，终凝不大于600min•性质：与硅酸盐水泥相近ConstructionMaterials2、矿渣硅酸盐水泥—Portlandblast-furnaceslag（代号P.S）•组成：水泥熟料＋(20~70)%矿渣＋石膏•A型（(20~50)%）代号P.S.A、B型（(50~70)%）代号P.S.B•标号32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个•细度：以筛余表示，80μm方孔筛筛余不大于10％或45μm方孔筛筛余不大于30％•凝结时间：初凝不小于45min，终凝不大于600minConstructionMaterials2、矿渣硅酸盐水泥性质：•具有较强的抗软水、抗硫酸盐腐蚀的能力•早期强度低，后期强度增进率大•水化放热量少，放热速度慢•具有较好的耐热性•抗渗性、抗冻性差，干缩大ConstructionMaterials3、火山灰质硅酸盐水泥•Portlandpozzolancement（代号P.P）•由硅酸盐水泥熟料，火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。熟料＋(20~40)%火山灰＋石膏•标号：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R性质：ConstructionMaterials3、火山灰质硅酸盐水泥性质：•抗软水腐蚀能力强•早期强度低后期强度增进率大•水化放热少•干缩大易裂，不宜用于干燥环境•抗渗性好ConstructionMaterials4、粉煤灰硅酸盐水泥•Portlandfly-ashcement（代号P.F）熟料＋(20~40)%粉煤灰＋石膏•性质结构致密水化慢吸水性小，干缩小，抗裂性好ConstructionMaterials掺混合材水泥的技术特点•凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度高；•水化放热速度慢，放热量低；•对温度敏感性高，温度低时影响强度发展；•抗软水、SO42-的腐蚀性好；矿渣水泥耐热性好•适于水下、大体积混凝土结构和蒸养的混凝土构件；•不适于抗冻、干燥地区的混凝土工程。ConstructionMaterials五种常用水泥的主要性能特性品种P.ⅠP.ⅡP.OP.SP.PP.F水化热高低凝结时间快较快较慢，低温下尤甚强度发展早期强度高早期强度较高早期强度低，但后期强度可等于同标号硅酸盐水泥抗硫酸腐蚀较差较强当SiO2多时，抗硫酸盐腐蚀性好当AlO3多时，抗硫酸盐腐蚀性差抗冻性好较差干缩性小较大大较小保水性较好差好差蒸养适应性不宜高于60～80℃好ConstructionMaterials3.5其他水泥品种快硬硅酸盐水泥*Rapid-hardeningPortlandCement•定义－凡以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏磨细制成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料称为－快硬水泥各标号强度指标（GB199-90）水泥标号抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）1d3d28d1d3d28d32515.032.552.53.55.07.237517.037.557.54.06.07.642519.042.562.54.56.48.0ConstructionMaterials快硬硅酸盐水泥*•特点：凝结硬化快，早期强度增进较快－通过增加熟料中C3S、C3A的含量。•适于：要求早期强度高的工程、紧急抢修工程、冬季施工的工程等。•注意：快硬水泥易受潮变质，运输和储存中特别注意防潮。从出厂起应在一个月内使用。ConstructionMaterials3.2.1、铝酸盐水泥Aluminatecement•定义－凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨制的水硬性胶凝材料，称为铝酸盐水泥。代号CA。•分类（铝酸盐水泥按Al2O3含量百分数分为四类）：CA-5050%≤Al2O3＜60%CA-6060%≤Al2O3＜68%CA-7068%≤Al2O3＜77%CA-8077%≤Al2O3ConstructionMaterials高铝水泥的技术性能•细度：0.080mm方孔筛筛余不超过10％•凝结时间：初凝时间不早于40min，终凝时间不得超过10h•标号425、525、625、725四个•性能（1）凝结硬化快，强度高；（2）水化放热大；（3）较好的抗硫酸盐腐蚀能力（4）耐高温ConstructionMaterials高铝水泥各龄期的强度•依据国家标准《铝酸盐水泥》（GB201－2000）规定水泥类型抗压强度(MPa)抗折强度(MPa