第三章水泥材料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 水泥,掌握：,常用水泥的技术性质和应用,熟悉：,水泥的凝结硬化过程、运输、保管,了解：,其他品种水泥的性质和应用,本章教学目标,前沿讨论,水泥水硬性无机胶凝材料,我国水泥工业的优势,我国水泥工业的劣势,前沿讨论,水泥的分类：,按照用途与性能 按主要水硬性物质,高贝利特水泥研发技术建材领域的一场革命,高贝利特水泥与通用硅酸盐水泥相比，具有很多优势：,烧成温度降低了100度，节约煤资源,对选用的石灰石要求不高,烧成过程中产生的二氧化碳、二氧化硫的排放量大大降低，减少环境污染,制成水泥的成本低，成本节约约为10%,低放热，建筑物不易发生裂缝,用高贝利特水泥开发的高性能混凝土、高抗裂新型大坝混凝土在工作性能、力学性能、热学性能、抗裂性和耐久性方面均优于通用硅酸盐水泥混凝土。,高贝利特高抗裂大坝混凝土的综合抗裂性能优于三峡工程中所使用的中热水泥大坝混凝土，为解决大体积混凝土的开裂问题提供了更好的技术途径。,第一节 硅酸盐水泥,硅酸盐水泥熟料,05%石灰石或粒化高炉矿渣,适量石膏,磨细,硅酸盐水泥,定义:,通用硅酸盐水泥以硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料制成的水硬性胶凝材料。,第一节 硅酸盐水泥,一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成,一、硅酸盐水泥的生产工艺,(简称为,“两磨一烧”,),石灰石或粒化矿渣,水泥,石灰质原料,CaO,黏土质原料,SiO,2,、Al,2,O,3,、,Fe,2,O,3,铁矿粉等,生料,熟料,石膏,按比例,混合磨细,煅烧,1450,磨细,一、硅酸盐水泥的生产工艺,一、硅酸盐水泥的生产工艺,一、硅酸盐水泥的生产工艺,一、硅酸盐水泥的生产工艺,二、硅酸盐水泥熟料矿物组成,生料,SiO,2,CaO,化合反应,8001450,800左右,分解反应,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,2CaOSiO,2,3CaOSiO,2,3 CaO Al,2,O,3,4 CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,第一节 硅酸盐水泥,第一节 硅酸盐水泥,硅酸盐水泥熟料矿物组成,化合物名称,氧化物成分,缩写符号,含量,(%),硅酸三钙,3CaOSiO,2,C,3,S,45,65,硅酸二钙,2CaOSiO,2,C,2,S,15,30,铝酸三钙,3 CaO Al,2,O,3,C,3,A,7,15,铁铝酸四钙,4 CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,C,4,AF,10,18,硅酸三钙,(C,3,S),硅酸二钙,(C,2,S),铝酸三钙,(C,3,A),铁铝酸四钙,(C,4,AF),主要矿物组成,一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成,第一节 硅酸盐水泥,三、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化,水泥水具有流动性、可塑性浆体失去可塑性凝结,随后水泥浆体开始产生强度 坚硬的水泥石硬化,水化,一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成,水泥熟料单矿物水化时特征,名称,硅酸,三钙,硅酸二钙,铝酸,三钙,铁铝酸,四钙,凝结硬化速度,28d水化放热量,强度,快,多,高,慢,少,早期低，后期高,最快,最多,低,快,中,低,二 硅酸盐水泥的水化与凝结硬化,水化反应,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。,二 硅酸盐水泥的水化与凝结硬化,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,第一节 硅酸盐水泥,C,3,A,水化铝酸钙,石膏,水化硫铝酸钙,3 CaOAl,2,O,3,+6H,2,O3CaOAl,2,O,3,6H,2,O,3 CaOAl,2,O,3,6H,2,O+3(CaSO,4,2H,2,O)+20H,2,O,3CaO Al,2,O,3,3CaSO,4,32H,2,O,为什么生产水泥时要加入适量的石膏？,第一节 硅酸盐水泥,为什么生产水泥时要加入适量的石膏？,为了调节（延缓）水泥凝结时间,石膏掺量要适量,过少，,起不到缓凝的作用,过多，,会引起安定性不良,第一节 硅酸盐水泥,影响水泥凝结、硬化的因素,熟料矿物的组成,水泥的细度,石膏掺量,水灰比水的质量,/,水泥的质量,养护的温、湿度,养护龄期,三、硅酸盐水泥,的技术性质,体,积,安,定,性,细,度,凝,结,时,间,标准,稠度,用,水量,强度,与,强度,等级,水,化,热,（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300m,2,/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,（一）硅酸盐水泥的细度,返回,（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,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,完全失去可塑性,初凝,终凝,（二）硅酸盐水泥的凝结时间,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。,讨论与分析,结论1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。,结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。,（二）硅酸盐水泥的凝结时间,请观看凝结时间试验动画,试验方法,结论1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。,初凝时间不得早于45min,结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。,终凝时间不得,迟于6.5h。,同时规定:初凝时间不符合规定者为废品，,终凝时间不符合规定者为不合格品。,GB规定,（二）硅酸盐水泥的凝结时间,返回,（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,讨论与分析,为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时，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,具有可比性,（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量,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,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,试验方法,请观看标准稠度用水量试验动画。,返回,(四)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,定义,水泥的体积安定性指水泥硬化后体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,水泥为废品水泥，,严禁在工程中使用。,(四)硅酸盐水泥的体积安定性,讨论与分析,引起安定性不良的原因有哪些,熟料中含有过多的游离,MgO,;,熟料中含有过多的游离,CaO,;,石膏掺量过多。,GB规定,用沸煮法检验必须合格；,熟料中,MgO,含量,5%,；,熟料中,SO3,含量,3.5%,；,(四)硅酸盐水泥的体积安定性,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)硅酸盐水泥的体积安定性,返回,GB规定,(五)硅酸盐水泥的强度等级,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),3d,28d,3d,28d,硅,酸,盐,水,泥,42.5,17.0,42.5,3.5,6.5,42.5R,22.0,42.5,4.0,6.5,52.5,23.0,52.5,4.0,7.0,52.5R,27.0,52.5,5.0,7.0,62.5,28.0,62.5,5.0,8.0,62.5R,32.0,62.5,5.5,8.0,(五)硅酸盐水泥的强度等级,试验方法,返回,(五)硅酸盐水泥的强度等级,（六）硅酸盐水泥的水化热,定义,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,高水化热的水泥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。,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。,水泥石在正常使用条件下，具有较好的耐久性，但在某些腐蚀性介质作用下，水泥石的结构逐渐遭到破坏，强度下降以致全部溃裂，这种现象叫,水泥石的腐蚀,。主要原因有：,四 水泥石的腐蚀和防止,淡水腐蚀,硫酸盐腐蚀,溶解性化学腐蚀,防止措施：,根据工程所处环境，选用适当品种的水泥；,增加水泥制品的密实度，减少侵蚀介质的渗透；,加做保护层。,第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥,凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，均属掺混合材料的硅酸盐水泥。,一 混合材料,在应用范围方面，普通水泥与硅酸盐水泥基本相同，甚至在一些不能用硅酸盐水泥的地方也可采用普通水泥，使得普通水泥成为建筑行业应用面最广、使用量最大的水泥品种。,二 普通硅酸盐水泥,强度等级,抗压强度,(MPa),抗折强度,(MPa),3d,28d,3d,28d,32.5,11,32.5,2.5,5.5,32.5R,16,32.5,3.5,5.5,42.5,16,42.5,3.5,6.5,42.5R,21,42.5,4.0,6.5,52.5,22,52.5,4.0,7.0,52.5R,26,52.5,5.0,7.0,普通硅酸盐水泥的强度要求(GB17599),矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等6个强度等级。,三 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥,强度等级,抗压强度(MPa),抗折强度(MPa),3d,28d,3d,28d,32.5,10.0,32.5,2.5,5.5,32.5R,15.0,32.5,3.5,5.5,42.5,15.0,42.5,3.5,6.5,42.5R,19.0,42.5,4.0,6.5,52.5,21.0,52.5,4.0,7.0,52.5R,23.0,52.5,4.5,7.0,矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的强度要求,(GB134499),一次水化反应,三种水泥的水化特点,二次水化反应,首先是水泥熟料水化，生成较多的水化硅酸钙、氢氧化钙等水化产物,三种水泥的共同性质,凝结硬化慢，早期强度低，后期强度发展较快,抗软水、抗腐蚀能力强,水化热低、放热速度慢,抗碳化能力差抗冻性差、耐磨性差,湿热敏感性强，适合蒸汽养护,三种水泥各自的特性,矿渣水泥耐热性强、干缩性较大、保水性差,火山灰水泥保水性差、抗渗性好、硬化干缩性显著,粉煤灰水泥干缩性小、抗裂性好,复合硅酸盐水泥特性取决于所掺混合材料的种类、掺量及相对比例。其使用应参照其他掺混合材料水泥的适用范围按工程实践经验选用。,四 复合硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥的强度要求(GB129581999),强度等级,抗压强度(MPa),抗折强度(MPa),3d,28d,3d,28d,32.5,11.0,32.5,2.5,5.5,32.5R,16.0,32.5,3.5,5.5,42.5,16.0,42.5,3.5,6.5,42.5R,21.0,42.5,4.0,6.5,52.5,22.0,52.5,4.0,7.0,52.5R,26.0,52.5,5.0,7.0,凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料称为,铝酸盐水泥,，代号为CA。,第三节,铝酸盐水泥,快硬早强，后期强度下降,耐热性强,水化热高，放热快,抗渗性及耐腐蚀性强,铝酸盐水泥的特性,一 砌筑水泥,适用于砖、石、砌块等砌体的砌筑砂浆和内墙抹面砂浆，但不得用于钢筋混凝土，作其他用途必须通过试验来确定。,第四节,其他品种水泥,道路水泥早期强度高，特别是抗折强度高、干缩率小、耐磨性好、抗冲击性好，主要用于道路路面、飞机场跑道、广场、车站以及对耐磨性、抗干缩性要求较高的混凝土工程。,二 道路硅酸盐水泥,三 中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥,中热水泥适用于要求水化热较低的大体积混凝土，如大坝、大体积建筑物和厚大基础等工程中，可以克服因水化热引起的温差应力而导致混凝土的破坏；低热矿渣水泥主要适用于大坝或大体积混凝土及水下等要求低水化热的工程。,适用于要求早期强度高的工程，紧急抢修工程，冬期施工的以及制作预应力钢筋混凝土或高强混凝土预制构件。不适用于大体积混凝土工程及与腐蚀介质接触的混凝土工程。,四 快硬硅酸盐水泥,五 膨胀水泥,按环境条件选择水泥品种,按工程特点选择水泥品种,第五节 水泥的选用、验收和保管,一 水泥的选用,二 水泥的验收,标志验收,数量验收,质量验收,结论,防潮防水,分类储存,储存期不宜过长,三 水泥的运输与保管,四：水泥工业的发展趋势,新型干法水泥成为发展的主流,实现水泥标准与国际的接轨,工艺技术装备的发展趋势,水泥工业的可持续发展,