第四章-水泥.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,*,1 水泥的定义、重要性及分类,一水泥的定义,凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称水泥。,二水泥在国民经济中的地位、作用及可持续发展的问题,1、水泥工业及水泥产品是建材工业的支柱产业及支柱产品,2、未来相当长时期内，水泥仍将是人类社会的主要建筑材料，已渗透到各个角落，水泥需求保持增长态势，已成为人类社会文明的重要材料,3、我国经济的发展带动了水泥工业兴旺发达,4、水泥生产消耗大量能源、资源，排放大量粉尘和废气,三、水泥的分类,（一）按化学成份分：,硅酸盐系列水泥,铝酸盐系列水泥,氟铝酸盐系列水泥,铁铝酸盐系列水泥,硫铝酸盐系列水泥,（二）按性能和用途分,1通用（常用）水泥,硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥（普通水泥）,矿渣硅酸盐水泥（矿渣水泥）,火山灰硅酸盐水泥（火山灰水泥）,粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰水泥）,复合硅酸盐水泥（复合水泥）,2 通用水泥,一定义,凡是由硅酸盐为主要成份的,熟料,、适量石膏、070%的不同品种的混合材料，磨细制得的水硬性胶凝材料，称为,硅酸盐系列,水泥。,二、生产简介,（一）生产水泥用原材料,1）石灰石,1生产生料用原材料 2）粘土,3）铁矿粉,2生产水泥产品用部分原料 4）石膏,5）混合材料,石灰石,粘土,铁矿粉,生料,熟料,水泥成品,按比例混合,磨细,CaO 60-70%,SiO,2,20-24%,AI,2,O 34-7%,Fe,2,O,3,2.5-6.0%,磨细,1450,煅烧,石膏,混合材料,（二）生产工艺“两磨一烧”,第一阶段（第一磨）磨制生料,第二阶段（一烧）将生料于1450煅烧成熟料,第三阶段（第二磨）磨制水泥成品,石灰石,粘土,铁矿粉,生料,熟料,水泥成品,按比例混合,磨细,CaO 60-70%,SiO,2,20-24%,AI,2,O 34-7%,Fe,2,O,3,2.5-6.0%,磨细,1450,煅烧,石膏,混合材料,石灰石,粘土,铁矿粉,生料,石膏,按比例混合,磨细,1450,煅烧,熟料,混合材料,1-5%,型,硅酸盐水泥P,型,硅酸盐水泥,P,混合,材料,6-15%,矿渣slag,20-70%,粉煤灰,flyash,20-40%,火山灰,Pozzolana,20-50%,几种混合材,10-50%,2.,普通硅酸盐水泥,P,O,3.,矿渣硅酸盐水泥,P,S,4.,火山灰硅酸盐水泥P,P,5.,粉煤灰硅酸盐水泥P,F,6.,复合硅酸盐水泥,P,C,1.,硅酸盐水泥,磨,细,磨,细,磨,细,磨,细,磨,细,磨,细,磨,细,四硅酸盐系列水泥的水化、凝结硬化,（一）硅酸盐系列水泥熟料的组成,1熟料中化学组成及国际通用代号,简写规则：,以氧化物分子式第一个字母为代表符号,化学组成 CaO AI,2,O,3,SiO,2,Fe,2,O,3,MgO TiO,2,CaF,2,H,2,O,代号 C A S F M T H,（二）硅酸盐水泥熟料主要矿物的水化,（四）硅酸盐水泥的水化,C,3,S，C,2,S 同上,结论：,1)钙矾石的生成使水泥石致密,2)生产水泥时石膏加入量要适量,3)石膏对水泥具有缓凝作用,缓凝机理：,（五）硅酸盐水泥的凝结硬化过程,3 常用活性混合材料,1）粒化高炉矿渣（主要成分是AI,2,O,3、,CaO,、,SiO,2,),2）火山灰质混合材料（硅灰、火山灰等主要成分是活性SiO,2,和AI,2,O,3,）,3）粉煤灰（主要成分是AI,2,O,3、,SiO,2,和少量,CaO),4 活性混合材料的作用,1）活性效应,2）微集料效应,5 加入混合材料对水泥性能的影响,1）早期强度降低，后期强度升高,2）水化热降低,3）耐酸性、耐蚀性提高,4）碱度降低,（七）硅酸盐水泥硬化体(水泥石）的结构,水泥水化产物,胶体,C-S-H,AH,3,CFH,晶体,CH,C,3,AH,AFt,AFm,C,4,AFH,未水化的残存,水泥颗粒内核,孔隙,（含水和空气）,硅酸盐水泥硬化体的结构,（八）影响硅酸盐水泥凝结硬化、性能的主要因素,1熟料矿物组成的影响,2水泥细度,3拌合加水量,4养护制度（温度和湿度）,5养护龄期,*6外加剂,7贮存与运输,五水泥石的腐蚀与防止,（一）腐蚀的原因,1内因：,1）结构本身（多孔）,2）化学组成（含有可被侵蚀的组分）,2外因：,1）侵蚀性介质。,2）较快流速的介质,3）较高的温度。,2）镁盐侵蚀,3酸蚀,4强碱侵蚀,5有机质,（三）防止水泥石腐蚀的措施,1选用合适品种水泥,2提高水泥石的密实度,3表面加保护层,六、通用水泥的特性及应用,（一）硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,1、强度高,早期强度要求高的工程,高强混凝土结构,预应力混凝土结构,2、水化热高,可用于冬季施工,不可用于大体积混凝土工程,3、抗冻性好，干缩性小,严寒地区反复冻融的工程,（二）矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥,共性：,1早期强度低，后期强度高,不宜用于早期强度要求高的工程,2水化热低,适合用于大体积混凝土工程,不宜用于冬季施工工程,3抗蚀性较好,用于一般侵蚀性要求的工程较硅酸盐水泥耐久性好,4抗冻性差、耐磨性差,不宜用于反复受冻融作用的工程,不宜用于有耐磨性要求的工程,5、抗碳化性差,不宜用于重要钢筋混凝土结构,6、蒸养效果好,个性：,1、矿渣水泥：耐热性好、泌水性大、干缩性大,2、火山灰水泥：抗渗透性好、干缩性大,3、粉煤灰水泥：干缩性小、抗裂性好,（三）复合硅酸盐水泥,应用范围一般同掺大量混合材料的水泥,标准稠度：,为测定水泥的凝结时间、体积安定性等性能，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。,标准稠度用水量：,拌制水泥净浆时为达到标准稠度所需的加水量。,（二）凝结时间,水泥标准稠度用水量：,在试杆停止沉人或释放试杆30 s时记录试杆距底板之间的距离，以试杆沉入净浆并距底板6 mm士1 mm的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量（P)，按水泥质量的百分比计。,1测定方法,初凝时间：试针距底板4mm1mm,终凝时间：试针沉入底板0.5mm,2技术要求：,初凝时间：45min,终凝时间：P，P 6.5 h，其余10 h,3 凝结时间对性能的影响,初凝不合格废品,终凝不合格不合格品,（三）体积安定性,水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性,。,1影响水泥安定性的因素,过量的FCaO,过量的FMgO,过量的石膏,2测定方法,F,CaO,：,沸煮法：试饼法，雷氏夹法,F,MgO,：,压蒸法（,215.7,1.3,2.0MPa,蒸气压）,过量石膏：不便于快速检测出，控制,SO,3,含量,3 安定性不良对工程的影响,工程事故实例二则,1、1884年，法国一座桥梁由于使用了,氧化镁含量,较高的立窑水泥，在建成两年后，因混凝土膨胀而破坏。,2、上海市普陀区某大厦11-14层主体结构用安徽某水泥，经多次检验其安定性不合格，其,FCaO含量高达6.85%,，,用蒸煮法加速试验，结果混凝土,劈拉强度下降达25%以上，抗压强度下降也达15%，,且存在进一步下降的可能。,上海市建委决定推倒重建，于1995年逐层爆破拆除。这起事故引起的直接经济损失为,211.8万元,。,（四）强度及强度等级,1水泥胶砂强度及测定方法,2确定强度的意义：,工程设计和选用的主要指标,划分强度等级的依据,3强度等级及其划分,（五）碱含量,1,控制水泥中碱含量的必要性,碱集料反应（AlkalAggrigate,简称AA反应）,l,集料：含活性的集料（主要为活性SiO,2,）,l,水泥中的碱与活性SiO,2,生成易溶的、无强度的、无胶凝性的水化硅酸盐。,l,反应的位置：,2,AA反应的条件,l,集料中存在活性SiO,2,l,水泥中碱含量超标,l,有水存在,某发电总厂大型冷却水塔混凝土构件碱集料反应破坏,（六）混合材掺量,不得大于水泥标准规定的最大掺量,八水泥质量的验收,（一）水泥技术性能的验收,1合格水泥,2不合格水泥,l,终凝时间不格,l,细度不合格,l,烧失量不合格（或混合材掺量超过最大限量）,l,强度小于商品等级，但高于该品种的最低等级,以上任一项不合格，则该水泥不合格,处理方法：,l,全部退回,l,可降级使用但不得低于最低等级，或用于不要求强度的地方,3废品水泥,l,初凝时间不合格,l,安定性（,F,CaO,测定不合格，,F,MgO,、,SO,3,含量不合格）,l,强度小于该品种的最低强度等级,以上任一项不合格，则该水泥为废品水泥,处理方法：,废品水泥不得使用,（二）外观与数量的验收,1包装袋上：工厂名称，生产许可证编号，水泥品种，强度等级，代号，混合材料名称，出厂日期，包装标志等字样不全不合格品,包装袋上字样颜色：,红色硅酸盐、普通硅酸盐水泥,绿色矿渣水泥,黑色粉煤灰、火山灰水泥,2水泥数量,每袋净重：50kg，且不少于标志质量的98%，同时1000 kg/20袋,3 其它品种水泥,一具有早强快硬性能的水泥,（一）快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）,GB199-90,1定义,凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，,以3天抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料，称为,快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。,2主要性能特点及应用,1）早期强度高，且后期强度继续增长,以3天抗压强度来划分为325，375和425三个标号,各龄期强度均不得低于下表数值。,标,号,抗压强度MPa,抗折强度,1天,3天,28天,1天,3天,28天,325,375,425,15.0,17.0,19.0,32.5,37.5,42.5,52.5,57.5,62.5,3.5,4.0,4.5,5.0,6.0,6.4,7.2,7.6,8.0,应用：,配制高强混凝土,为加快拆模周期的混凝土工程,紧急枪修工程,冬季负温工程,混凝土预制工程,2）细度：,0.080mm方孔筛筛余不得超过10。,3）凝结时间正常，,初凝和终凝时间间隔短。,标准规定：,初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。,4）,安定性 用沸煮法检验合格。,氧化镁：含量不得超过5.0。,三氧化硫：水泥中三氧化硫的含量不得超过,4.0。,5）水化放热集中,可用于环境温度较低的工程,不宜用于大体积混凝土工程,应用注意事项：,目前我国生产的快硬硅酸盐水泥含碱量偏高，使用时避免采用碱活性集料。,（二）高铝水泥（矾土水泥）,GB 20181,1定义,以铝矾土和石灰石为原料，经高温煅烧得到以,铝酸钙,为主要成分的熟料（AI,2,O,3,含量约为50%），经磨细而成的水硬性胶凝材料称【高铝水泥】。,是铝酸盐系列水泥之一,2矿物组成,CA 40-60%,CA,2,20-30%,C,12,A,7,5-8%,C,2,A,5,3-6%,CA,6,2-4%,3水化、凝结及硬化T,1）T30,3CA+H,2,O C,3,AH,6,+2AH,3,（凝胶）,（立方晶系、颗粒状晶体）,晶型转变：,（长期或湿热环境下）,CAH,10,C,2,AH,8,强度降低，引起结构工程破坏,C,3,AH,6,4技术性质,标号：以3d强度划分为425、525、625、725四个标号,细度：0.080mm方孔筛筛余 10%,凝结时间:初凝 40min,终凝10h,5主要特性应用,1）快凝早强,紧急军事工程，枪修工程,2）水化热大，放热量集中,低温下施工的工程,不得用于大体积混凝土工程,3）耐热性好，可耐13001400高温,配制1300以下的耐热混凝,土，如高温窑炉炉衬,4）抗硫酸盐侵蚀性很强,5）耐碱性差,6）长期强度降低不能用于长期承重的结构工程，用于临时性工程,不能用于高温高湿的环境,不能在高温季节施工,7）养护的适宜温度15，20%,60%,3水化硬化,4主要技术指标,1）水泥标号以3d抗压强度划分为425、525、625三个标号。,2）初凝时间不得早于25min，终凝不得迟于3h,5主要特性应用,1）快硬早强,用于配制强度高的混凝土,耐低温性好、抗冻性好,2）抗硫酸盐侵蚀地下工程,3）碱度低 水泥石液相 PH：10.511.5,配制GRC,对钢筋有轻微锈蚀,4）配制膨胀、自应力水泥,5)不得用于耐热工程或使用环境温度经常处于100的混凝土工程,（四）快凝快硬氟铝酸盐水泥双快氟铝酸盐水泥,1定义,以铝质原料、石灰质原料、萤石（或再加石膏）为原料，经适当配合，烧制成的以,氟铝酸钙、硅酸二钙,为主要成分的熟料，再与石膏一起磨细而成的一种凝结快、小时强度高的水硬性胶凝材料。,2矿物组成,l,C,11,A,7,CaF,2,10-72%,l,C,3,S 0-50%,l,C,2,S 0-20%,l,C,6,A,2,FC,2,F 3-8%,4水化硬化,5性能特点应用,1）凝结硬化很快（初凝5min，终凝2.0 Mpa）：用以配制 自应力混凝土,膨胀水泥（自应力值,2.0 Mpa）：用以配制,补偿收缩混凝土,自应力值（Mpa）：混凝土中所产生压力的大小。,2）按膨胀水泥的基本组分分：,硅酸盐型膨胀水泥 铝酸盐型膨胀水泥 硫铝酸盐型膨胀水泥 铁铝酸盐型膨胀水泥,3、应用,1）抗渗工程等,2）压力管道等,三具有装饰性能的水泥,（一）白色硅酸盐水泥,1、定义,由白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料。,2、与普通硅酸盐水泥的主要区别,3、技术性质,4、应用,（二）彩色硅酸盐水泥,本 章 总 结,重点：,六大通用水泥,基本概念：,水泥，六大水泥，两磨一烧，混合材料，初凝时间，终凝时间，水泥体积安定性，水泥细度，水泥标准稠度用水量，水泥强度等级，水泥水化热，水泥标准养护条件，碱集料反应,高铝水泥，快硬水泥，自应力水泥，膨胀水泥，,基本知识要求：,掌握硅酸盐水泥的主要矿物组成、特性，水化凝结硬化过程及与水泥性能的关系；影响硅酸盐水泥凝结硬化及其性能的因素；水泥石的组成及受腐蚀原因及主要方式；,掌握硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的性质与应用；掌握矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的共性与特性及其应用，根据不同的工程正确选用；生产水泥加入石膏的作用、加入要求及其缓凝机理。,水泥的主要技术性能（强度及强度等级，体积安定性，细度，凝结时间等）、测定方法及其含义。,碱集料反应的原因及条件。水泥的验收规则。水泥性能的检验方法。,其它品种主要做一般了解高,不同的原料及生产工艺,材料不同的,组成、结构、构造,运输,储存,外界环境条件,检验与验收,性质,应用,技术,要求,形成了,决定了,（内因）,决定了,影,响,（外因）,提出了,提出了要求,依据,作 业,1、根据下列条件选择合适品种的水泥,1）大体积混凝土工程,2）紧急军事和枪修工程,3）海港工程,4）大型窑炉的混凝土内衬材料,2、试述“不合格水泥”与“废品水泥”在验收及处理上的不同。,3、影响水泥凝结硬化及其性能的因素有哪些（简要说明是如何影响的）？,