土木工程材料-水泥

1、,,土木工程材料Building and Construction Material,土木與交通工程學院材料工程系,,,北京建筑工程學院,凡細磨成粉末狀，加入適量水后成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂、石等散?；蚶w維材料牢固地膠結在一起的水硬性膠凝材料，通稱水泥（cement）。,,水泥的定義,,,,,最早采用具有水硬性膠凝材料制備混凝土的是中國人，而不是多少年來一直誤認為的古羅馬人。據甘肅省考古研究所于198

2、0年和1983年考察，在該省秦安縣的大地灣（黃河支流渭水之畔，西安以西約600公里處）先后發(fā)掘出兩個大型住宅遺址，該遺址的地坪系用混凝土建造，經測算距今已有5千年，相當于“新石器時代”。從大地灣發(fā)掘出的混凝土是用水硬性的水泥所制成。這種水泥以礓石—一種富含碳酸鈣的粘土為原料煅燒而成。,,水泥按其用途和性能分類,,通用水泥： 用于大量土木建筑工程一般用途的水泥，如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉

3、煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥等。 專用水泥： 指有專門用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥 特性水泥： 某種性能比較突出的一類水泥，如快硬硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥、自應力鋁酸鹽水泥等。,,水泥按組成分類,硅酸鹽系水泥 鋁酸鹽系水泥 硫酸鹽系水泥 硫鋁酸鹽系水泥 磷酸鹽系水泥等 目前，水泥品種已達100余種，其中硅酸鹽系水泥用途最廣，本章即重點

4、介紹。,,4.1 硅酸鹽水泥（波特蘭水泥）,,硅酸鹽水泥為什么又叫波特蘭水泥? 19世紀初期（1810-1825年），英國人Aspdin用人工配合原料，再經煅燒、磨細以制造水硬性膠凝材料。這種膠凝材料凝結后的外觀顏色與當時建筑上常用的英國波特蘭島出產的石灰石相似，故稱之為波特蘭水泥，我國稱為硅酸鹽水泥。Portland Cement √Silicate Cement ×,,,,通用硅酸鹽水泥（GB175-20

5、07）（common portland cement）以硅酸鹽水泥熟料和適量的石膏，及規(guī)定的混合材料制成的水硬性膠凝材料。按照混合材料的品種和摻量分為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥熟料：由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按適當比例磨成細粉燒至部分熔融所得以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質。,,硅酸鹽水泥的構成和類別,,,硅酸鹽水泥 = 水泥熟

6、料 + 石膏 + 混合材P?Ⅰ（Ⅰ型硅酸鹽水泥）= 硅酸鹽水泥熟料 + 石膏 + OP?Ⅱ（Ⅱ型硅酸鹽水泥）= 硅酸鹽水泥熟料 + 石膏 + ? 5%石灰石或粒狀高爐礦渣,,4.1.1 硅酸鹽水泥生產及熟料礦物組成,（1）硅酸鹽水泥的生產過程可以概括為“兩磨一燒” 。,石灰石,粘 土,鐵礦石,,,,生料磨,熟料磨,,,,,,,,燒成設備,水泥產品,,,（2）熟料的礦物組成 名稱 分子式

7、 簡寫 含量 硅酸三鈣 3CaO·SiO2 C3S 37~60% 硅酸二鈣 2CaO·SiO2 C2S 15~37% 鋁酸三鈣 3CaO·Al2O3 C3A 7~15% 鐵鋁酸四鈣 4CaO·Al2O3·Fe

8、2O3 C4AF 10~18% 次要成分：游離氧化鈣、游離氧化鎂、堿 <10%,,,各熟料礦物單獨與水作用的性質,,熟料單礦物水化程度 (%),,4.1.2 硅酸鹽水泥的水化與凝結硬化,硅酸鹽水泥的水化① 2(3CaO?SiO2) + 6 H2O = 3CaO?2SiO2?3H2O + 3 Ca(OH)2 C-S-H凝膠② 2(2CaO?SiO2) + 4 H2O = 3

9、CaO?2SiO2?3H2O + Ca(OH)2 C-S-H凝膠③ 3CaO?Al2O3 + 6 H2O = 3CaO?Al2O3?6H2O 水化鋁酸三鈣立方晶體 ④ 4CaO?Al2O3?Fe2O3 + 7 H2O = 3CaO?Al2O3?6H2O + CaO?Fe2O3?H2O 水化鐵酸一鈣,,

10、C3A在水泥中的實際水化情況:為Ca(OH)2飽和溶液,3CaO?Al2O3 + Ca(OH)2 + 12 H2O = 4CaO?Al2O3?13H2O 水化極快，無強度，瞬時凝結—速凝或急凝。有石膏存在時（起緩凝作用）：4CaO?Al2O3?13H2O + 3 (CaSO4?2H2O) + 14 H2O = 3CaO?Al2O3?3CaSO4?32H2O + Ca(OH)2高硫型水化硫鋁酸鈣（Aft)，即鈣礬石，為針狀晶體，

11、包圍熟料顆粒，形成“保護膜”，延緩水化。當石膏耗盡，而且3CaO?Al2O3量較多時：3CaO?Al2O3?3CaSO4?32H2O + 2（3CaO?Al2O3）+ 4 H2O = 3（3CaO?Al2O3?CaSO4?12H2O）單硫型水化硫鋁酸鈣(Afm),,水泥的水化產物及其特性,,硅酸鹽水泥的凝結硬化,水泥加水拌和后，成為可塑的水泥漿，水泥漿逐漸變稠失去塑性，但尚不具有強度的過程，稱為水泥的“凝結”。隨后產生明顯的強度并逐

12、漸發(fā)展而成為堅強的人造石——水泥石，這一過程稱為水泥的“硬化”。水泥石的組成：水化產物---凝膠體和晶體 未水化的水泥顆粒 水（自由水和吸附水）和孔隙（毛細孔和凝膠孔）,,水泥凝結硬化過程示意圖,(a) (b),(c) (d),1—水泥顆粒； 2—水分；3—凝膠； 4—晶體；5—水泥顆粒的未水

13、化內核；6—毛細孔 (a)分散在水中未水化的水泥顆粒；(b)在水泥顆粒表面形成水化物膜層；(c)膜層長大并互相連接（凝結）；(d)水化物進一步發(fā)展，填充毛細孔（硬化）,,4.1.3 硅酸鹽水泥的性能,細度 凝結時間； 強度； 安定性； 化學減縮； 水化熱。,,⑴ 細度：顆粒的粗細程度,顆粒細，反應快，早期和后期強度高，收縮大當水泥顆粒＞90μm時幾乎沒有活性 ≤40μm時活性好磨的過細①

14、電耗大，產量低，成本高 ②收縮大，易開裂 ③水化速度過大，凝結硬化快國標要求硅酸鹽水泥細度用比表面積表示≥300m2/kg；其它通用水泥用0.08mm篩余表示，要求不大于10%,,（2）凝結時間,,水泥漿體屈服值與凝結時間的關系,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Ca2+、OH-Al(OH)4-SO42-,C-S-H,,,,AftCSH2,,,,,,,,,,,初凝時間取決

15、于C3A、C4AF及C3S的水化；終凝時間主要受C3S水化控制。,,凝結時間的測定——維卡儀,試針支架,試桿,圓模,試桿沉至底板3-5mm時，即為初凝狀態(tài)；當下沉0.5mm，沒有壓痕時即為終凝狀態(tài)。 影響凝結時間的因素：① C3A含量；② 水泥的細度；③ 水灰比；④ 混合材摻量。,,初凝時間：標準稠度水泥凈漿開始失去可塑性所需的時間。（施工所需時間、不宜過短）不早于45分鐘。初凝時間不合格者為廢品。終凝時間：標準稠

16、度凈漿完全失去可塑性并開始產生強度所需的時間。（等待硬化、產生強度，不宜過長）不遲于10小時（僅硅酸鹽水泥不遲于6.5小時）。,,（3）強度,水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）（GB/T17671-1999）,試體連模一起在濕氣中（溫度20℃±1℃，相對濕度不低于90%）養(yǎng)護24h，然后脫模在水中（20℃±1℃）養(yǎng)護，測定3d和28d強度。 以28d抗壓強度值表示強度等級。,,硅酸鹽水泥各齡期的強度要求(GB175

17、-1999),三個強度等級、兩種類型。R——早強型,,（4）安定性,水泥在調水和凝結以后，必須不產生任何顯著的體積變化。體積安定性不良的水泥，在凝結硬化過程中產生不均勻的膨脹，從而導致硬化漿體的開裂。安定性不良的原因：熟料中f-CaO、f-MgO，及水泥中石膏摻量過多f-CaO、f-MgO是過燒的，結構致密，水化很慢，膨脹；過量石膏與硬化體中的水化鋁酸鈣作用生成鈣礬石，體積膨脹1.5倍，引起不均勻體積變化，造成破壞。,,安定性的檢驗

18、方法,f-CaO：沸煮法(餅法)或雷氏法檢驗； MgO：216℃，20atm×3h，試體膨脹率不超過0.5%。檢測煩瑣，故規(guī)定f-MgO<5.0%。 SO3：試餅試驗：將試餅置于潮濕環(huán)境或浸入水中經過28d或更長時間觀察有無明顯變形。其檢測煩瑣，規(guī)定SO3<3.5%。,,,（5）水化熱,硅酸鹽水泥1-3d齡期水化放熱量為總放熱量的50%，7d為75%，6個月為83-97%。因此水泥放熱大部分在早期3-7d放出。

19、,水泥礦物水化熱，J/g,,混凝土構件中心溫度與厚度的關系,,對冬季施工而言，水化放熱有利于水泥的正常凝結，可不因環(huán)境溫度過低而使水化太慢。但如構筑物尺寸較大，熱量不易散失，溫度升高，與其表面的溫差過大，就會產生較大應力而導致裂縫。,,在大體積混凝土工程不宜采用硅酸鹽水泥,,大型基礎、水壩、橋墩等大體積混凝土構筑物，由于水化熱積聚在內部不易散熱，內部溫度常上升到50-60℃以上，內外溫度差所引起的應力，可使混凝土產生裂縫，因此水化熱對大

20、體積混凝土是有害因素。在大體積混凝土工程中，不宜采用硅酸鹽水泥。,,4.1.4 水泥石的腐蝕與防止,水泥石在某些腐蝕性介質的長期作用下，結構逐漸受到破壞，強度和耐久性降低的現象，稱為水泥石的腐蝕。,水泥石腐蝕的機理,溶解性腐蝕： 流動的軟水將Ca(OH)2的溶解。Ca(OH)2的溶解度約1.3g/l。流水造成Ca(OH)2晶體的溶蝕，帶來① 孔隙率的增大② C-S-H凝膠需要足夠的堿環(huán)境，隨Ca(OH)2溶蝕，C-S-H分解自身CaO

21、去補充，久而久之，水泥石孔隙率越來越大，結構破壞。,,分解性腐蝕：MgCl2與Ca(OH)2反應生成的Mg(OH)2很松軟，生成的CaCl2易溶于水，或HCl與Ca(OH)2反應也生成CaCl2 ，加速Ca(OH)2分解破壞。膨脹性腐蝕：硫酸鹽與Ca(OH)2生成硫酸鈣，后與水化鋁酸鈣生成水化硫鋁酸鈣，體積增大1.5，或直接以二水石膏結晶，膨脹。,,水泥石腐蝕的原因： 水泥石中存在引起腐蝕的成分：氫氧化鈣和水化鋁酸鈣。

22、 毛細孔通道，易使腐蝕介質進入。 腐蝕與通道相互促進。水泥石腐蝕防止的措施： 合理選擇水泥品種 提高水泥石的密實度—減少加水量 加做保護層,,4.1.5 硅酸鹽水泥的應用,⑴ 硅酸鹽水泥等級較高—高強度混凝土和預應力混凝土；⑵ 凝結硬化較快，耐凍性好—適用于要求凝結快，早期強度高，冬季施工及嚴寒地區(qū)遭受反復凍融工程；⑶ 水化熱大，不宜用于大體積混凝土工程；⑷ 含較多Ca(OH)2，耐軟水侵蝕和

23、耐化學腐蝕性差，不宜用于經常與流動的淡水接觸及有水壓作用的工程；也不適用于受海水、礦物水等作用的工程；⑸ 受熱溫度不能高。,,,4.2 摻混合材料的硅酸鹽水泥,在制成水泥時，按國家標準規(guī)定，對于某些品種，還允許摻入一定數量的天然的或人工制得的材料，其目的是為了改善水泥的某些性質，提高水泥的質量，降低成本。這種材料叫做混合材料。水泥混合材料通常分為活性混合材料和非活性混合材料。,,,4.2.1 水泥混合材料——活性,與水調和后，本身不會

24、硬化或硬化極為緩慢； 在Ca(OH)2或石膏等“激發(fā)劑”作用下，可使其潛在活性得以發(fā)揮，具有水硬性； 這種材料為玻璃態(tài)物質，其主要成分為活性SiO2和活性Al2O3。常見的活性混合材料有： 粒狀高爐礦渣 火山灰質混合材料； 粉煤灰,,,活性材料激發(fā)劑類型,堿性激發(fā)劑,硫酸鹽激發(fā)劑,石灰和硅酸鹽水泥熟料,二水石膏或半水石膏，硫酸鹽激發(fā)劑的激發(fā)作用必須在有堿性激發(fā)劑的條件下，才能充分發(fā)揮。,,,活性混合材料活性反

25、應,x Ca(OH)2 + SiO2 + m H2O = xCaO?SiO2?mH2O (活性SiO2) (C-S-H) 4 Ca(OH)2 + Al2O3 + 13 H2O = 4CaO?Al2O3?13H2O (活性Al2O3) 4CaO?Al2O3?13H2O + 3(CaSO4?2H2O) + 14 H2O = 3CaO?Al2O3?3CaSO4?32H2O + Ca

26、(OH)2,,,4.2.1 水泥混合材料——非活性,與水泥成分不起化學作用（即無化學活性）或化學作用很??； 為結晶態(tài)物質，如磨細的石英砂、石灰石、粘土、白云石、砂巖、慢冷礦渣及各種廢渣等屬于非活性混合材料； 非活性混合材料摻入硅酸鹽水泥中主要起調節(jié)水泥等級、減少水化熱、節(jié)約熟料用量的作用。,,4.2.2 摻混合材料的硅酸鹽水泥,普通硅酸鹽水泥（ordinary portland cement，代號P.O）：>5且20且50且2

27、0且20且20<50%混合材。,,,摻混合材料硅酸鹽水泥的水化特性,1、水化反應分兩步進行：反應速度慢 熟料礦物水化，生成物同硅酸鹽水泥的。 熟料生成的氫氧化鈣及石膏作為激發(fā)劑與活性混合材料發(fā)生二次反應。2、水化產物： 種類上與硅酸鹽水泥的完全相同。 比例上不同：主要是氫氧化鈣含量大大減少。,,,在性能上與硅酸鹽水泥相比,,,摻混合材料水泥性能比較,,,P.S、P.P、P.F及P.C共同點,① 凝結硬化慢

28、，早期強度相對較低，水化分兩 步進行，但后期強度高② 水化熱相對降低，宜用于大體積砼工程；③ 水泥石中Ca(OH)2量減少，相對能抗軟水、海水和硫酸鹽腐蝕，宜用于水工和海港工程；④ 適宜蒸汽養(yǎng)護構件。⑤ 孔隙較多時抗碳化性差,,P.S、P.P、P.F及P.C不同點,P.S：泌水性大，抗?jié)B差，耐凍性差；但耐熱性較好，適宜于高溫車間和有耐熱要求的混凝土結構； P.P：保水性好，抗?jié)B性好；干縮大，易干燥起粉；耐磨性差 P.F：和

29、易性好；干縮性較小，抗裂性較好，適宜于有抗裂性要求較高的構件； P.C：根據所摻入的混合材料種類，與其他摻混合材料水泥性質相近；由于疊加效應，強度較高。,,思考,當不得不采用普通硅酸鹽水泥進行大體積混凝土施工時，可采取哪些措施來保證工程質量？,,4.3 其他品種的硅酸鹽水泥,4.3.1 道路硅酸鹽水泥,各種公路路面建筑中，以水泥混凝土路面最為優(yōu)良。其優(yōu)點是： 路面不易損壞，使用年限長，可達數十年，是 瀝青路面的好幾倍； 路面阻

30、力??； 抗油類侵蝕性強； 雨天不打滑； 保養(yǎng)簡單，維護費用少。,,道路特點,經受高速車輛的摩擦； 循環(huán)不已的負荷； 載重車的震蕩與沖擊； 路面和路基的溫度差及其產生的膨脹應力； 夏天的高溫路面經受驟雨冷卻，冬季路面的凍融循環(huán)等。,,對道路水泥的要求,耐磨性好； 收縮小； 抗凍性好； 彈性模量低； 有高的應變性能； 抗沖擊性能好； 有高的抗折強度； 彈性好。,,,道路水泥不同于普通水泥：① 熟料組成；② 粉

31、磨細度；③ 石膏加入量；④ 外加劑。,,① 熟料組成,提高C3S含量，適當提高C4AF含量，限制C3A含量。原因是： 水泥的耐磨性與其抗壓強度有較好的相關性，因此提高C3S含量； C3S從液相中析出，而液相由C4AF和C3A的相應成份提供； 熟料礦物的化學減縮作用大小順序為：C3A﹥C4AF﹥C3S﹥C2S為了提高道路水泥的致密性，因而要限制C3A的含量；從而適當提高C4AF含量。,,② 粉磨細度,道路水泥的比表面積300

32、～320m2/kg，80?m方孔篩篩余5～10%，稍細于普通水泥。 水泥粉磨細度增加，雖可提高強度，但水泥的細度增加，收縮增加很快，從而易產生微細裂縫，使道路易于破壞。,硅酸鹽水泥比表面積大于300m2/kg，普通水泥80?m方孔篩篩余不超過10%。,,③ 石膏加入量,適當提高水泥中的石膏加入量，可提高水泥的強度和降低收縮，對制造道路水泥是有利的。,鈣礬石,體積增大1.5倍,,④ 外加劑,加入硬度大的物質，如加入5%以下的石英

33、砂，可提高道路混凝土的耐磨性。,,4.3.2 砌筑水泥,定義： 凡由一種或兩種以上活性混合材加入適量的硅酸鹽水泥熟料和石膏，經磨細制成的水硬性膠凝材料，總稱為砌筑水泥。 砌筑水泥標號：GB3183-2003，12.5、22.5兩個等級 類型：礦渣砌筑水泥：礦渣加入量不得少于70%；火山灰質砌筑水泥：火山灰質摻入量不少于50%；粉煤灰質砌筑水泥：粉煤灰摻入量不少于40%。三種混合材允許相互代替，當代替量不超過混

34、合材總摻量1/3時，水泥名稱不變。當超過1/3時，則應在砌筑水泥名稱前冠以兩種混合材的名稱。,,4.3.3 抗硫酸鹽硅酸鹽水泥,,硫酸鹽侵蝕機理,硫酸鹽與水泥石中的Ca(OH)2及水化鋁酸鈣作用：MgSO4 + Ca(OH)2 + 2H2O→CaSO4·2H2O + Mg(OH)2 4CaO·Al2O3·13H2O + 3(CaSO4·2H2O) + 19H2O→ 3CaO·Al2

35、O3·3CaSO4·32H2O因此，控制水泥中的Ca(OH)2及水化鋁酸鈣的含量就能從組成的角度達到防止硫酸鹽侵蝕的目的。,,4.3.4 白色硅酸鹽水泥（P.W）,由Fe2O3含量少的硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏磨細制成。Fe2O3﹤0.4%，其它著色元素也有嚴格限制。 主要礦物組成為：C3S、C2S和C3A，因而其燒成溫度更高。 加入顏料，可以制成彩色水泥。用于裝飾工程中。,,4.3.5 膨脹水泥及自應力水泥,

36、鋁酸鈣的水化產物與石膏作用生成鈣礬石，產生1.5倍的體積膨脹。若這種膨脹發(fā)生在水泥硬化之后，就會對水泥石產生破壞作用。若發(fā)生在硬化初期，則其膨脹可以抵消水泥水化后的收縮，埋充孔隙，甚至可以產生膨脹——膨脹水泥。 若膨脹組分含量較高時，在膨脹過程中又受到限制（如鋼筋）則水泥石本身就受到壓應力——自應力，自應力值>2MPa時,稱為自應力水泥。,,膨脹水泥,普通硅酸鹽水泥在空氣中硬化，通常表現為收縮。水泥混凝土成型后，7-60天內的收

37、縮率較大，60天后收縮率趨向緩慢。由于收縮，混凝土內部會產生微裂紋，使混凝土的耐久性降低。 為解決普通水泥硬化后的收縮問題，研制了膨脹水泥。,,膨脹水泥原理,在水泥中摻入1150-1250℃煅燒的CaO，氧化鈣水化時產生體積膨脹； 在水泥中摻入900-950℃煅燒的MgO，氧化鎂水化時產生體積膨脹； 在水泥水化過程形成鈣礬石，產生體積膨脹。 由于溫度對CaO和MgO的水化速度較敏感，在生產上往往膨脹性能不夠穩(wěn)定，因此實際上

38、應用較廣的是鈣礬石的膨脹。,硅酸鹽型,鋁酸鹽型,硅酸鹽水泥,適量高鋁水泥,石膏,高鋁水泥,石膏,硫鋁酸鹽型,鐵鋁酸鈣型,3(CA) ·CaSO4 + C2S,石膏,石膏,鐵相(C2F、C4AF),3(CA) ·CaSO4 + C2S,,膨脹水泥類型,,膨脹水泥及自應力水泥的應用,膨脹水泥適用于配制收縮補償混凝土，用于構件的接縫及管道接頭，混凝土結構的加固和修補，防滲堵漏工程，機器底座及地腳

39、螺絲的固定等； 自應力水泥適用于制造自應力鋼筋混凝土壓力管及其配件。,,4.4 鋁酸鹽水泥——高鋁水泥,熟料組成CA：CaO·Al2O3；CA2： CaO·2Al2O3；C2AS：2CaO·Al2O3·SiO2（鋁方柱石）；C12A7：12CaO·7Al2O3；少量C2S：2CaO·SiO2 Al2O3含量約50%。,,熟料水化

40、 CA + aq CAH102 CA + aq C2AH8 + AH33 CA + aq C3AH6 + 2 AH3 CA2 + aq CAH10 + AH32 CA2 + aq C2AH8 + 3 AH33 CA2 + aq C3AH6 + 5 AH3,,,,,,,﹤20℃,﹤15-2

41、0℃,20-30℃,﹥30℃,20-30℃,﹥30℃,針狀、片狀的CAH10、C2AH8構成骨架，AH3凝膠充填孔隙。,,4.4 鋁酸鹽水泥——高鋁水泥,,,,,,,,高鋁水泥各齡期強度值,,高鋁水泥的特點,快凝早強，1d強度可達最高強度的80%以上，后期強度增長不顯著； 水化熱大，且放熱量集中，1d內即可放出水化熱總量的70-80%； 結構致密，抗硫酸鹽性能很強，但耐堿性極差； 耐熱性差,30℃以上使用水硬性差；耐高溫性好，高鋁

42、水泥混凝土在1300℃還能保持約53%的強度； 長期強度有降低的趨勢。,,高鋁水泥的應用,配制不定形耐火材料； 配制不同類型的膨脹水泥和自應力水泥； 用于搶修、搶建，抗耐硫酸鹽腐蝕和冬季施工等特殊要求的工程。 高鋁水泥最適宜的硬化溫度為15℃左右，一般不得超過25℃。因此用高鋁水泥調制的混凝土不能進行蒸汽養(yǎng)護，且不宜在高溫季節(jié)施工。,,4.5 快硬硫鋁酸鹽水泥,主要用于搶修工程、軍事工程、預應力鋼筋混凝土構件等；以3d

43、的抗壓強度值作為標號，有兩類： 快硬硫鋁酸鹽水泥：42.5、52.5和62.5 熟料組成：3(CaO·Al2O3)·CaSO4 36-44% β-C2S 23-34% C2F 10-17% CaSO4 12-17%,,快硬硫鋁酸鹽水泥熟料生產過程,原料：石灰石、礬土、無水石膏。900-1000℃： CaCO3→CaO +

44、 CO2 Al2O3·xH2O → Al2O3 + H2O 1000-1250℃：CaSO4 + 3CaO + 3Al2O3 →3(CaO·Al2O3)·CaSO4CaSO4 + 4CaO + 2SiO2 →2CaO·SiO2·CaSO41280℃： 2CaO·SiO2·CaSO4 → 2CaO·SiO2+ CaSO4合適煅燒溫度12

45、50-1350℃。,,快硬硫鋁酸鹽水泥的水化,3(CaO·Al2O3)·CaSO4 + 2(CaSO4·2H2O) + 36H2O→2Al(OH)3 + 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O3(CaO·Al2O3)·CaSO4 + 18H2O→ 2Al(OH)3 + 3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O

46、C2S + n H2O→C-S-H + Ca(OH)23 Ca(OH)2 + Al(OH)3 + 3(CaSO4·2H2O)+20H2O→ 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O,鈣礬石構成骨架結構，Al(OH)3和C-S-H凝膠充填于骨架間隙中。,,練 習,1、在硅酸鹽水熟料礦物C3S、C2S、C3A、C4AF中，干縮性最大的是_______ 。,C3A,2、國家標準規(guī)定：

47、硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于_____，終凝時間不遲于_____ 。,45min　6.5h,答案,答案,,練 習,3、水泥孰料中，水化速度最快，28天水化熱最大的是＿＿＿。,C3A,ABD,答案,答案,4、引起水泥安定性不合格的原因有（）。 A、熟料游離氧化鈣過多　B、熟料中游離氧化鎂過多 C、二氧化硅含量過量　 D、加入的石膏過多,,練 習,5、以下工程適合用硅酸鹽水泥的是＿＿＿＿。

48、A.大體積混凝土工程　B.受海水及化學侵蝕的工程C.耐熱混凝土工程　D.早期強度要求較高的淺工程,6、生產硅酸鹽水泥時，一定要加入適量石膏，　是為了對水泥起__________ 作用。,D,緩凝,7、判斷：國標規(guī)定，硅酸鹽水泥體積安定性不符合要求時應初視為廢品。（）,正確,答案,答案,,練 習,8、為何不是水泥細度越細，強度越高？,9、與硅酸鹽水泥相比，礦渣水泥的早期強度__________ ，水化熱__________ ，抗凍

49、性__________，耐腐蝕性__________ 。,低、小、差、好,答案,答案,一般來講，水泥顆粒細有利于提高水泥的水化速度及充分水化，有利于提高強度，特別是早期強度。但水泥顆粒過細，比表面積過大，水泥漿體達到標準稠度用水量過多，反面影響水泥的強度。,,練 習,10、高鋁水泥制品為何不宜蒸養(yǎng)？,高鋁水泥的水化在環(huán)境溫度小于20℃時主要生成 CAH10，在溫度20～30℃會轉變?yōu)镃2AH8及 Al(OH)3，溫度大于30℃

50、時再轉變?yōu)镃3AH6及Al(OH)3、凝膠CAH10 、C2AH8等為介穩(wěn)態(tài)水化產物， C3AH6是穩(wěn)定態(tài)的，但是強度低。當蒸養(yǎng)時直接生成C3AH6這類強度低的水化產物，故高鋁水泥制品不易蒸養(yǎng)。,11、生產水泥時常用的混合材料有__________ 、__________和__________ 。,火山灰、粉煤灰、礦渣,答案,答案,,練 習,12、與硅酸鹽水泥相比，礦渣水泥的早期強度__________ ，水化熱__________

51、 ，抗凍性__________ ，耐腐蝕性__________ 。,低、小、差、好,13、某些體積安定性不良的水泥，在存放一段時間后變?yōu)楹细?，為什么?某些體積安定性輕度不合格的水泥，在空氣中存放2～4 周以上，水泥中的部分游離氧化鈣可吸收空氣中的水蒸氣而水化，即在空氣中存放一段時間后由于游離氧化鈣的膨脹作用被減小或消除，因而水泥的安定性可能由輕度不合格變?yōu)楹细瘛?答案,答案,,練 習,14、水泥石是由凝膠體、

52、、 和毛細孔組成的。,晶體、未水化的熟料內核,15、 根據下列條件選擇適宜的水泥品種：早期強度要求高，抗凍性好的混凝土應選用__________水泥；抗淡水侵蝕強、抗?jié)B性高的混凝土應選用__________水泥；抗軟水及硫酸鹽腐蝕較強、耐熱性好的混凝土應選用__________水泥。,普通硅酸鹽水泥(或硅酸鹽水泥)、火山灰質硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥,答案,答案,,練習,16、常用的活性混合材料為_

53、_________、__________、__________，活性混合材料的主要化學成分是__________和__________，這些活性成分能引起水泥腐蝕的水化產物__________反應，生成__________和__________而參與水泥凝結硬化。,?；郀t礦渣、火山灰質混合材料、粉煤灰、二氧化硅、三氧化鋁、氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水化硫鋁酸鈣,17、引起水泥石腐蝕的內因主要是由于水化產物中含有__________、___

54、_______及水泥石的__________不夠所造成的。,氫氧化鈣、水化鋁三鈣、密實度,答案,,練 習,18、為了加快模具的周轉，在生產混凝土預制構件時，常用蒸汽養(yǎng)護的方法，在此條件下，選擇制成混凝土構件時，應采用(　　)水泥拌制混凝土。A.普通水泥　　　B.高鋁水泥　　　C.粉煤灰水泥,C,19、在江河橋梁建設中，不宜采用(　　)水泥拌制混凝土。A.普通水泥　　　　B.礦渣水泥　　　C.火山灰水泥,A,答案,答案,,練

55、習,20、 某工程中用普通水泥配制的混凝土，產生裂紋，試分析下列原因中哪個不正確(　　)。A.混凝土因水化后體積膨脹開裂　　B.因干縮變形而開裂 C.水泥體積安定性不良,A,21、 硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于( )，終凝時間不得遲于( )。A.30 min　 B.45 min 　C.12 h　 D.15 h　 E.6.5 h,BE,答案,答案,,練

56、 習,22、下列膠凝材料中，干燥收縮最大的是( )。A.建筑石膏　 B.粉煤灰 C.硅酸鹽水泥　 D.石灰,D,23、 高層建筑基礎工程的混凝土宜優(yōu)先選用(　　)。A.普通水泥　　B.礦渣水泥　C.火山灰水泥,B,答案,答案,,練 習,24、現有四種白色粉末，已知其為建筑石膏、生石灰粉、白色石灰石粉和白色硅酸鹽水泥，請加以鑒別(化學分析法除外)。,取相同質量的四種粉末，分別加入適量的水拌合為同一稠

57、度的漿體。放熱量最大且有大量的水蒸汽放出的為生石灰粉；在5～30 min內凝結并具有一定強度的為建筑石膏；在45 min到12 h內凝結硬化的為白色水泥；加水后沒有任何反映和變化的白色石灰石粉。,答案,,練 習,25、 為什么生產硅酸鹽水泥時摻加適量石膏對水泥不起破壞作用，而硬化水泥石在有硫酸鹽的的環(huán)境介質中生成石膏時就有破壞作用？,硫酸鹽對水泥石的腐蝕作用，是因為膨脹性產物高硫型水化硫鋁酸鈣　　　 是在變形能力很小的水泥石

58、內產生的故可以把水泥石脹裂。生產水泥時摻入適量的石膏也會和水化產物C3AH6反應生成　 　 ，但該水化產物主要在水泥漿體凝結果前產生，凝結果后產生的很少。此時水泥漿還未凝結，具有流動性和可塑性，因而對水泥漿體無破壞作用,答案,,練 習,26、下列混凝土工程中宜優(yōu)先選用哪種水泥？（1）處于干燥環(huán)境中的混凝土工程。（2）采用濕熱處理的混凝土構件。（3）厚大體積混凝土工程。（4）水泥下混凝土工程。（5）高強度混凝土工程。（6）高溫爐

59、或工業(yè)窯爐的混凝土基礎。（7）嚴寒地區(qū)受反復凍融的混凝土工程。（8）有抗?jié)B要求的混凝土工程。（9）混凝土地面或路面工程。,（1）普通硅酸鹽水泥。（2）礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥。（3）礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質硅酸鹽水泥。（4）礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥。（5）硅酸鹽水泥。（6）礦渣硅酸鹽水泥。（7）硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。（8）火山灰質硅酸鹽水泥、或