《建筑材料水泥》PPT课件上课讲义.ppt

1、 1824年10月21日，英国利兹（Leeds）城的泥水匠阿斯普丁（J.Aspdin）获得英国第5022号“波特兰水泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明人。强生确定了水泥制造的两个基本条件两个基本条件：第一是烧窑的温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈墨绿色；第二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不能含过量石灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥”质量，解决了阿普斯丁无法解决的质量不稳定问题。从此，现代水泥生产的基本参数已被发现。1824年，英国石匠阿斯浦丁偶然发现年，英国石匠阿斯浦丁偶然发现粘土粘土+石灰石灰+水水人造石（波特兰水泥）人造石（波特兰水泥）特点：强度高、

2、耐久性好、防水、防火。特点：强度高、耐久性好、防水、防火。n水泥水泥：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。（水泥是水硬性胶凝材料。）（水泥是水硬性胶凝材料。）n水泥水泥 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 系列 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥n硅酸盐水泥系列硅酸盐水泥系列是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。我是建筑业的粮食！n 硅酸盐水泥（05%）普

3、通水泥（6%15%）矿渣水泥（2070%）火山灰水泥（2050%）粉煤灰水泥（2040%）复合水泥（1550%）专用水泥专门用于某些工程的水泥,如道路水泥、中低热水泥、砌筑水泥等。特性水泥某种性能较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、高铝水泥、彩色水泥、膨胀水泥等。水泥系列水泥系列通用水泥下述百分含量为混合材料的掺量下述百分含量为混合材料的掺量按水泥的用途分类 在土木建筑工程中大量在土木建筑工程中大量使用的水泥使用的水泥按水泥的用途分类 类 别 简 称混合材掺量（%）通用水泥 硅酸盐水泥05 普通硅酸盐水泥 普通水泥615 矿渣硅酸盐水泥 矿渣水泥2070火山灰质硅酸盐泥 火山灰水泥2050粉煤灰硅

4、酸盐水泥 粉煤灰水泥2040 复合硅酸盐水泥 复合水泥1550 专用水泥 专门用于某些工程的水泥特性水泥 某种性能较突出的水泥彩色水泥彩色水泥彩色水泥普通水泥1.1.定义定义：凡由硅酸盐水泥熟料、凡由硅酸盐水泥熟料、05%石灰石或粒化高炉石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥酸盐水泥国外通称的波特兰水泥（国外通称的波特兰水泥（Portland cement）。2.类型及代号硅酸盐水泥硅酸盐水泥 型硅酸盐水泥：型硅酸盐水泥：不掺混合材料的，代号不掺混合材料的，代号P。型硅酸盐水泥：型硅酸盐水泥：粉磨时掺加不超过水泥

5、重量粉磨时掺加不超过水泥重量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号P。硅酸盐水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六个强度等级（R代表早强型水泥）第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 l生产工艺概述生产工艺概述 硅酸盐水泥的生产工艺可概括为三个阶段：硅酸盐水泥的生产工艺可概括为三个阶段：生料制备：生料制备：以石灰石、粘土和铁矿粉为主要原料（有时需以石灰石、粘土和铁矿粉为主要原料（有时需加入校正原料），将其按一定比例配合、磨细，制得具有加入校正原料），将其按一定比例配合、磨细，制得具有适当化学成分、质量均匀的生料。适当化学成分

6、、质量均匀的生料。熟料煅烧熟料煅烧：将生料在水泥窑内经：将生料在水泥窑内经14501450高温煅烧至部分熔高温煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。融，得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。水泥粉磨水泥粉磨：将熟料加适量石膏和：将熟料加适量石膏和0 05 5的石灰石或粒化高的石灰石或粒化高炉矿渣共同磨细得到硅酸盐水泥。炉矿渣共同磨细得到硅酸盐水泥。硅酸盐水泥的生产及主要矿物组成硅酸盐水泥的生产及主要矿物组成 1.原料（1）石灰质原料：主要提供）石灰质原料：主要提供CaO。采用。采用石灰岩石灰岩、凝灰岩和贝壳等。凝灰岩和贝壳等。（2）粘土质原料：主要）粘土质原料：主要SiO2

7、、Al2O3及及Fe2O3。采用采用粘土、黄土粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。主要原料主要原料（3 3）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用。）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用。如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。两磨一烧：两磨一烧：制备生料（一磨）制备生料（一磨）煅烧熟料（一烧）煅烧熟料（一烧）粉磨水泥（二磨）粉磨水泥（二磨）2.生产过程石灰石石灰石粘土粘土 按比例混合按比例混合生料进窑生料进窑熟料熟料 辅助原料辅助原料煅烧煅烧磨细磨细磨

8、细磨细石膏石膏1450水泥成品水泥成品3.3.生料生料 CaO：62%67%SiO2 :20%24%Al2O3:4%7%Fe2O3：2.5%6.0%生料在窑内经历：生料在窑内经历：干燥干燥预热预热分解分解烧成烧成冷却冷却硅质(粘土)钙质(石灰石)1450调节原料石膏石膏石膏石膏水水 泥泥生生 料料熟熟 料料混合材混合材水泥制造的“两磨一烧”工艺流程粉粉 磨磨煅煅 烧烧粉粉 磨磨 原料采掘原料采掘原料磨细原料磨细原料混合原料混合反应物产物反应物产物中间产物中间产物预热器回转窑产产 物物熟料冷却熟料冷却熟料储存熟料储存硅酸盐水泥熟料制造工艺流程3.510m中卸烘干磨（生料粉磨中卸烘干磨（生料粉磨）

9、生料粉磨工艺生料粉磨工艺 熟料煅烧工艺熟料煅烧工艺 五级旋风预热器五级旋风预热器CDC窑外分解系统窑外分解系统电收尘器电收尘器3.350m旋转窑水泥粉磨及包装水泥粉磨及包装 3.813m水泥磨水泥皮带输送机水泥皮带输送机八嘴回转式微机包装机八嘴回转式微机包装机水泥库组组 成成 矿矿 物物 名名 称称分子式分子式简称简称含量含量（%）硅酸盐硅酸盐矿矿 物物硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2C3S3660硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2C2S1537熔剂矿物熔剂矿物铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl2O3C3A715铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF1018次要成分次要成分游离氧化钙

10、游离氧化钙CaO游离氧化镁游离氧化镁MgO含碱矿物及玻璃体含碱矿物及玻璃体硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成1.1.主要成分：主要由四种矿物化学组成主要成分：主要由四种矿物化学组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量组成矿物名称组成矿物名称分子式分子式简称简称水泥中的含量（水泥中的含量（%）普通普通水泥水泥低热低热水泥水泥早强早强水泥水泥超早超早强水强水泥泥耐硫耐硫酸盐酸盐水泥水泥硅酸盐硅酸盐矿矿 物物硅酸三钙硅酸三钙3CaO3CaOSiOSiO2 2C C3 3S S52524141656568685757硅酸二钙硅酸二钙2C

11、aO2CaOSiOSiO2 2C C2 2S S2424343410102323熔剂熔剂矿物矿物铝酸三钙铝酸三钙3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3C C3 3A A9 96 68 89 92 2铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaO4CaOAlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3C C4 4AFAF9 96 69 98 81313次要次要成分成分游离氧化钙游离氧化钙CaOCaO游离氧化镁游离氧化镁MgOMgO含碱矿物及含碱矿物及玻璃体玻璃体2.2.其它成分其它成分:游离游离CaO（=5%）、MgO（=5%）及）及SO3（1%-2%），其含量过高将造成水泥安定性不良。，其含量过高将造成

12、水泥安定性不良。碱矿物及玻璃体等碱矿物及玻璃体等，其中的，其中的Na2O和和K2O含量较高时，遇到含量较高时，遇到活性骨料时，易产生碱活性骨料时，易产生碱骨料反应，影响混凝土的质量。骨料反应，影响混凝土的质量。3.3.石膏石膏辅助作用辅助作用主要是缓凝作用，含量：主要是缓凝作用，含量：2%5%。硅酸盐水泥的水化与凝结硬化硅酸盐水泥的水化与凝结硬化（一）硅酸盐水泥的水化（一）硅酸盐水泥的水化水泥水泥+水水拌合拌合可塑性可塑性具具（水泥石）（水泥石）水化水化的水泥浆的水泥浆凝结凝结硬化硬化流动性流动性水化水化水泥和水拌合水泥和水拌合表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应表面的熟料矿物立刻与水发生化学反

13、应各组分开始逐渐溶解各组分开始逐渐溶解放出一定热量放出一定热量固相体积也逐固相体积也逐渐增加。其反应式如下：渐增加。其反应式如下：2(3CaOSiO2)+6H2O=3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2 硅酸三钙硅酸三钙 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙2(2CaOSiO2)+4H2O=3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2 硅酸二钙硅酸二钙 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙3CaOAl2O3+6H2O=3CaOAl2O36H2O 铝酸三钙铝酸三钙 水化铝酸钙水化铝酸钙4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O=3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O 铁铝酸四钙铁

14、铝酸四钙 水化铁酸一钙水化铁酸一钙3CaOAl2O36H2O+CaSO43CaOAl2O33CaSO431H2O水化铝酸钙水化铝酸钙 石膏石膏 或或3CaOAl2O3CaSO412H2O 水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙主要水化产物主要水化产物（在完全水化的水泥石中（在完全水化的水泥石中）：）：水化硅酸钙水化硅酸钙 70%（凝胶）（凝胶）氢氧化钙氢氧化钙 20%（晶体）（晶体）水化铝酸钙（晶体）水化铝酸钙（晶体）水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7%是水泥石形成是水泥石形成强度的最主要强度的最主要化合物化合物水化反应为放热反应，其放出的

15、水化反应为放热反应，其放出的热量称为热量称为水化热水化热。其水化热大，放。其水化热大，放热的周期也较长，但大部分（热的周期也较长，但大部分（50%以上）热量是在以上）热量是在3天以内。特别是天以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。出。（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程n分为：早、中、晚分为：早、中、晚 三个时期三个时期1.水化早期水化早期，初始反应期（凝胶膜的生成期）（诱导期）n 20，3h3.水化后期水化后期，硬化更长时间水化反应减慢水化反应减慢水化产物填充水化产物填充由水占据的空间由水占据的空间晶体相互搭晶体相互搭接接整体整体水泥石水泥石硬化硬化硬化：浆体

16、的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体水泥石2.水化中期，水化中期，凝结20 30h，30%的水泥已经水化的水泥已经水化 包裹膜包裹膜增厚增厚凝结：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。水泥浆水化放热过程水泥浆水化放热过程n水泥熟料矿物的水化是放热反应，水泥熟料矿物的水化是放热反应，C3S和和C3A放放热最大，最快；而热最大，最快；而C2S放热最小，最慢。放热最小，最慢。n水泥水化放热有明显的四个阶段：水泥水化放热有明显的四个阶段：n初始放热初始放热水泥与水一接触，立即放热，放热速度水泥与水一接触，立即放热，放热速度dQ/dt 很快，表明反应激烈。很快，表明反应激烈

17、。n 放热停滞期放热停滞期 放热很慢，接近停滞，表明反应停顿。放热很慢，接近停滞，表明反应停顿。n放热加速期放热加速期 放热速度逐渐加快，达到放热峰值，表明放热速度逐渐加快，达到放热峰值，表明反应逐渐加快。反应逐渐加快。1.放热减速期放热减速期 放热达到峰值后，放热速度逐渐减慢，表放热达到峰值后，放热速度逐渐减慢，表明反应逐渐减速。明反应逐渐减速。加水初凝终凝凝结硬化诱导期稠硬不流动浆体刚性固体随时间增强塑性流动浆体初凝时间终凝时间水泥凝结时间与水泥浆体状况的关系AAAAAAAADDBDCE 水泥石的结构A-未水化水泥颗粒；B-胶体粒子（C-S-H等）；C-晶体粒子（Ca(OH)2等）;D-毛

18、细孔（毛细孔水）；E-凝胶孔水泥石的组成组成：凝胶体凝胶体（水化硅酸钙凝胶和氢氧 化钙晶体）未水化的水泥颗粒内核未水化的水泥颗粒内核毛细孔及凝胶孔毛细孔及凝胶孔 它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之而改变。水泥石的结构及影响其强度发展的因素水泥石的结构及影响其强度发展的因素水泥石的结构水泥石的结构水泥石的工程性质(强度和耐久性强度和耐久性)决定于水泥石的结构组成，即 水化物的类型 水化物的相对含量（可用水化程度表示）孔的大小、形状和分布水灰比即拌和时用水量与水泥用量之比表示水泥石的结构水泥石的结构00.20.40.60.81.00.200.40.60.81.0水化程度未水化水泥凝胶

19、实体（含晶体水化物）（凝胶孔水）凝胶孔毛细孔（毛细孔水）体积率(a)(b)体积率（毛细孔水）毛细孔凝胶孔（凝胶孔水）（含晶体水化物）凝胶实体未水化水泥水化程度1.00.80.60.400.21.00.80.60.40.20 不同水化程度水泥石的组成 1.水灰比相同时，水化程度愈高，则水化物愈多，而毛细孔和未水化水泥的量相对减少。水泥石结构密实、强度高、耐久性好。2.水化程度相同而水灰比不同的水泥石结构，水灰比越大，毛细孔所占比例相对增加，水泥石的强度和耐久性下降。影响水泥石强度发展的主要因素影响水泥石强度发展的主要因素1.熟料矿物组成的影响熟料矿物组成的影响 n硅酸盐水泥熟料矿物组成，是影响水

20、泥的水化速度、凝结硬化过程及产生强度等的主要因素。硅酸三钙（C3S）：Tricalcium sillicate；硅酸二钙（C2S）：Dicalcium sillicate铝酸三钙（C3A）：Tricalcium aluminate；铁铝酸四钙（C4AF）：Tetriacalcium aluminoferrie 性 能 指 标 熟 料 矿 物C3SC2SC3AC4AF水化速率快慢最快快凝结硬化速率中慢快中28d水化热大小最大中强度较高早期低后期高低较低耐化学腐蚀性中良差优干缩性中小大小硅酸盐水泥熟料矿物的水化、凝结硬化特性水化热大小比较水化热大小比较n硅酸盐和铝酸盐与水反应，硅酸盐和铝酸盐与水反

21、应，同时放出热量，其每同时放出热量，其每克的热量为：克的热量为：n 3 3 2 2 3 3 4 4n 120 60 320 100n说明说明:放热出现裂缝（内外温差高达放热出现裂缝（内外温差高达50）n应用应用:水化热大水化热大，适于断面尺寸小的预应力砼。适于断面尺寸小的预应力砼。（冬季施工）（冬季施工）应用：n大坝水泥：大体积工程大坝水泥：大体积工程水化热小水化热小n 应选低热水泥应选低热水泥2 2S含量多。含量多。n 冬季预应砼施工：水化热大（冬季预应砼施工：水化热大（C3 3S、3 3）n道路水泥（抗折性好）：道路水泥（抗折性好）：3 3、4 4硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含

22、量组成矿物名称分子式简称水泥中的含量（%）普通水泥低热水泥早强水泥超早强水泥耐硫酸盐水泥硅酸盐矿 物硅酸三钙3CaOSiO2C3S5241656857硅酸二钙2CaOSiO2C2S24341023熔剂矿物铝酸三钙3CaOAl2O3C3A96892铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF969813次要成分游离氧化钙CaO游离氧化镁MgO含碱矿物及玻璃体2.水泥细度的影响水泥细度的影响 直接影响：水化，凝结硬化，强度，干缩及水化热。直接影响：水化，凝结硬化，强度，干缩及水化热。n 越细越细:凝结速度越快，早期强度越高。但过细凝结速度越快，早期强度越高。但过细易与空气中的水易与空气中的水分及

23、二氧化碳反应，并且硬化时收缩也较大，且成本高。分及二氧化碳反应，并且硬化时收缩也较大，且成本高。3.拌合加水量的影响拌合加水量的影响 影响硬化水泥石强度的主要因素。影响硬化水泥石强度的主要因素。n拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛细孔就越多。水泥石的强度随其拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛细孔就越多。水泥石的强度随其毛细孔隙率的增加呈线性关系下降，从而强度低。毛细孔隙率的增加呈线性关系下降，从而强度低。4.养护湿度和温度的影响养护湿度和温度的影响（1）湿度）湿度应该保持潮湿状态应该保持潮湿状态（2）温度）温度提高温度也可以加速水化反应。在提高温度也可以加速水化反应。在0以下，以下，当水结成冰时，

24、水泥的水化、凝结硬化作用将停止，因而，当水结成冰时，水泥的水化、凝结硬化作用将停止，因而，在冬季施工时，需要采取保温等措施。在冬季施工时，需要采取保温等措施。5.养护龄期的影响养护龄期的影响 n水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程。水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程。n随着龄期的增长随着龄期的增长水泥石的强度逐渐提高。水泥石的强度逐渐提高。n水泥在水泥在314d内强度增长较快，内强度增长较快，28d后增长缓慢。后增长缓慢。n养护到养护到 28d。6.水泥受潮与久存的影响水泥受潮与久存的影响 n水泥也不可储存过久水泥也不可储存过久n三个月后其强度降低约三个月后其强度降低约10 20%半

25、年后降低约半年后降低约15 30%一年后降低约一年后降低约25 40%n受潮水泥颗粒受潮水泥颗粒重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复部分活性。重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复部分活性。n对于微结块的水泥，强度约降低对于微结块的水泥，强度约降低1020%适当方式压碎后用适当方式压碎后用于次要工程。于次要工程。n 一般，南方，水泥放不能过雨季一般，南方，水泥放不能过雨季应用水泥凝结硬化机理分析与解答问题应用水泥凝结硬化机理分析与解答问题n水泥生产中为什么掺加石膏？C3A在水中溶解度大，反应很快，引起水泥浆闪凝；在水中溶解度大，反应很快，引起水泥浆闪凝；水泥的凝结速度取决于水泥浆体中水化物凝胶微粒的水泥的凝

26、结速度取决于水泥浆体中水化物凝胶微粒的聚集，聚集，Al3对凝胶微粒聚集有促进作用；对凝胶微粒聚集有促进作用；石膏与石膏与C3A反应形成难溶的硫铝酸钙水化物，反应速度反应形成难溶的硫铝酸钙水化物，反应速度减缓，并减少了溶液中的减缓，并减少了溶液中的Al3浓度，延缓了水泥浆的浓度，延缓了水泥浆的凝结速度。凝结速度。n为什么水泥硬化后能产生强度？水泥浆体硬化后转变为越来越致密的固体；水泥浆体硬化后转变为越来越致密的固体；在浆体硬化过程中，随着水泥矿物的水化，比表面较在浆体硬化过程中，随着水泥矿物的水化，比表面较大的水化物颗粒不断增多，颗粒间相互作用力不断增大的水化物颗粒不断增多，颗粒间相互作用力不断

27、增强，产生的强度越来越高。强，产生的强度越来越高。n水泥浆体强度的增长规律是什么？水泥浆体的强度随龄期而逐渐增长，早期增长快，水泥浆体的强度随龄期而逐渐增长，早期增长快，后期增长较慢，但是只要维持一定的温度和湿度，其后期增长较慢，但是只要维持一定的温度和湿度，其强度可在相当长的时期内增长。这与水泥矿物的水化强度可在相当长的时期内增长。这与水泥矿物的水化反应规律是一致的。反应规律是一致的。n为什么强度发展与环境温、湿度有关？水泥的水化需要水，如果没有水，水泥的水化就将水泥的水化需要水，如果没有水，水泥的水化就将停止；提高温度可加快水泥的凝结硬化，而降低温度停止；提高温度可加快水泥的凝结硬化，而降

28、低温度就会减缓水泥的凝结硬化。就会减缓水泥的凝结硬化。n为什么水泥的储存与运输时应防止受潮？水泥受潮，因表面水化结块，丧失凝胶能力，强度水泥受潮，因表面水化结块，丧失凝胶能力，强度大为降低。大为降低。SummarynC3S、C3A含量多，凝结硬化快，反之亦然。含量多，凝结硬化快，反之亦然。n掺加混合材，熟料减少，凝结硬化速度减慢。掺加混合材，熟料减少，凝结硬化速度减慢。n有些化合物可以使水泥浆体促凝或缓凝。有些化合物可以使水泥浆体促凝或缓凝。n细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。n水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多

29、，凝结硬化速度越慢。速度越慢。n提高温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水提高温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水分有利于水泥的凝结硬化分有利于水泥的凝结硬化 问题？问题？n水泥凝结硬化速度快，好吗？水泥凝结硬化速度快，好吗？答：水化加快，放热速率加速，升温并膨胀，凝结硬化形成的微结构体积较疏松，且在随后的降温期间，或受干燥环境作用收缩变形时产生大量微裂缝，致使结构混凝土强度与渗透性（耐久性）受到严重影响。v水泥宜在什么条件下凝结硬化？答：水泥宜在常温(2010C)与相对湿度较高的条件下，凝结硬化。即水泥水化速度适宜的温度，水化 所需水分供应充足的条件。硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性

30、质国家标准国家标准GB17599，对硅酸盐水泥的主要技术性质如下要求，对硅酸盐水泥的主要技术性质如下要求。1）细度（Fineness）细度是指水泥颗粒的粗细程度。细度是指水泥颗粒的粗细程度。影响水泥性能的重要指标影响水泥性能的重要指标鉴定水泥品质的主要项目之一。鉴定水泥品质的主要项目之一。水泥细度通常采用水泥细度通常采用筛分法筛分法或或比表面积法比表面积法（勃氏法）测定。（勃氏法）测定。（1）筛分法筛分法是以80m方孔筛的筛余量表示。普通水泥的细度用筛余量表示，其筛余量不得超过10.0%。（2）比表面积法比表面积法以1kg水泥所具有的比表面积（m2/kg）表示。硅酸盐水泥的细度用比表面积表示，

31、应大于300m2/kg。凡水泥细度不符合规定者为不合格品。凡水泥细度不符合规定者为不合格品。n测定方法测定方法：n 筛析法：水筛法：筛析法：水筛法：n 负压筛法负压筛法(为准为准)n 比表面积法：比表面积法：n规定：规定：硅酸盐水泥的细度：硅酸盐水泥的细度：比表面积不小于比表面积不小于3000/n 其余四品种水泥在其余四品种水泥在80m方孔筛上重筛余量不大方孔筛上重筛余量不大于于10%。负压筛法负压筛法 水泥试样筛余百分率按下式计算 式中：F 水泥试样筛余百分率，%；ms水泥试样在80m筛上筛余质量，g；m水泥试样的质量，g。水泥负压筛析仪100%mmFs问题：为什么需要规定水泥的细度？问题：

32、为什么需要规定水泥的细度？解答：解答：n水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；n虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不利；利；n水泥越细，生产能耗越高，成本增加；水泥越细，生产能耗越高，成本增加；n水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而降低强度。降低强度。2

33、）凝结时间（Settingtime）凝结时间凝结时间：是指水泥从开始加水到失去塑性，即从可塑状态发展到固体状态所需的时间。分为初凝和终凝。1.初凝时间（初凝时间（Initial setting time）自开始加水拌和起，至水泥浆开始失去可塑性与流动性所需的时间，称为初凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min。2.终凝时间（终凝时间（Final setting time）自加水时起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间称为终凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h。凡初凝初凝时间不符合规定者为废品废品，终凝终凝时间不符合规定者为不合格品。不合格品。

34、国标国标 规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品废品；终凝时间不符合规定的水泥为终凝时间不符合规定的水泥为不合格品不合格品。为什么？。为什么？答：答：v水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝土质量；操作和硬化的混凝土质量；v初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用价值，即为能差，水泥无使用价值，即为废品废品；v终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即为为不合格品不合格品。水泥凝结时间的

35、测定水泥凝结时间的测定要按国家标准规定的方法水泥稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法（GB1346）进行。它是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和湿度下，它是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和湿度下，用凝结时间测定仪来测定。用凝结时间测定仪来测定。水泥净浆：水泥水泥净浆：水泥+水水 3）.标准稠度用水量标准稠度用水量标准稠度用水量：是指水泥净浆达到规定稠度时所需的拌合水量，以占水泥重量的百分率表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水量，一般在24%30%之间。水泥熟料矿物成分不同时，其标准稠度用水量亦有所差别，磨得越细的水泥，标准稠度用水量越大。100%水泥用量用水量水泥的标准稠度用水量测测定定水水泥泥稠

36、稠度度滑动部分总质量为滑动部分总质量为300g300g1g1g标准稠度测定仪标准稠度测定仪凝结时间测定仪凝结时间测定仪圆模和试针圆模和试针水泥净浆搅拌机水泥净浆搅拌机水泥砂浆搅拌机水泥砂浆搅拌机标准稠度用水量的测定录像n硅酸盐水泥：硅酸盐水泥：初凝：不得早于初凝：不得早于45min；终凝：不得迟于终凝：不得迟于390min.n普通水泥：初凝：普通水泥：初凝：不得早于不得早于45min；n 终凝：不得迟于终凝：不得迟于10h。n测定条件：测定条件：n初凝时间：加水起至试针距底板为初凝时间：加水起至试针距底板为41.0mm.n终凝时间：终凝时间：沉入水泥净浆不超过沉入水泥净浆不超过0.5mm。问题

37、：标准稠度用水量与什么因素有关？问题：标准稠度用水量与什么因素有关？为什么？为什么？n解答：解答：与水泥细度、水泥矿物组成、混合材与水泥细度、水泥矿物组成、混合材掺量等有关。因为水泥颗粒越细，比表掺量等有关。因为水泥颗粒越细，比表面越大，表面吸附水越多；水泥矿物组面越大，表面吸附水越多；水泥矿物组成和混合材掺量不同，颗粒的表面吸附成和混合材掺量不同，颗粒的表面吸附特性不同，吸附水量不同。特性不同，吸附水量不同。n定义：水泥净浆在硬化过程中体积变化的均匀性。定义：水泥净浆在硬化过程中体积变化的均匀性。n 不安定现象不安定现象：裂纹、翘曲。：裂纹、翘曲。n 原因原因：熟料中活性熟料中活性MgO，水

38、泥中水泥中SO3存在（石膏）存在（石膏）n检测方法：检测方法：n 沸煮法测：沸煮法测：SO3 4）体积安定性：）体积安定性：国家标准规定，水泥中游离氧化镁含量不得超过5.0%，三氧化硫含量不得超过3.5%。试饼法试饼法雷氏夹法雷氏夹法合格标准：5mm。肉眼观察表面肉眼观察表面有无裂纹有无裂纹用直尺检查有无弯曲用直尺检查有无弯曲合格标准：无裂纹、无弯曲。试饼法 用标准稠度的水泥净浆做成试饼，在水中经恒沸3h后，用肉眼观察没有裂纹，用直尺检查没有弯曲，则体积安定合格，反之，体积安定性不合格。雷氏夹法 测量雷氏夹中的水泥净浆，经沸煮3h后的膨胀值。该值不大于5.0mm时，则体积安定性合格，否则，为体

39、积安定性不合格。5 5）强度）强度n（1）水泥强度确定的条件及等级）水泥强度确定的条件及等级n在标准条件下的在标准条件下的抗压强度抗压强度和和抗折强度抗折强度来评定。来评定。n概述：概述：nGB规定规定用用水泥胶砂试件水泥胶砂试件测水泥强度测水泥强度n配合比：配合比：水泥：标准砂水泥：标准砂=1：3(平潭平潭)n说明说明:试验采用水泥试验采用水泥450g，标准砂，标准砂1350g，水，水225g。国家标准水泥胶砂强度试验方法（ISO法）（GB/T1767199）标准砂是统一检验水泥强度用的材料，是以福建省平潭县芦标准砂是统一检验水泥强度用的材料，是以福建省平潭县芦洋浦的天然石英海砂经筛洗等加工

40、制成。洋浦的天然石英海砂经筛洗等加工制成。方 孔 筛 孔 径，毫米累 计 筛 余 量，0653 04040502594n标准尺寸：标准尺寸：4040160（mm3）n （一天后脱模）（一天后脱模）n标准养护条件：标准养护条件：n 温度温度203n 相对湿度：相对湿度：90%以上以上n 龄期：早期龄期：早期3天天n 后期后期28天天n相对湿度：相对湿度：空气中实际所含水蒸气密度和同空气中实际所含水蒸气密度和同温度下饱和水蒸气密度的百分比值。温度下饱和水蒸气密度的百分比值。100mm160mmP抗折强度试验抗折强度试验PP抗压强度试验抗压强度试验强度测量：强度测量：将试件从水中取出，先进行抗折强度

41、试验，折断后每截再进行抗压强度试验。受压面积为4040=1600mm2。结果计算：结果计算：抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六个试件的平均值。n水泥的强度等级：水泥的强度等级：n硅酸盐水泥硅酸盐水泥强度等级：强度等级：(Mpa)n 42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R、n普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥强度等级：强度等级：(Mpa)n 32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。n （六个六个新规范新规范）n早强型优点早强型优点：n3d强度较普通型强度提高强度较普通型强度提高10%24%n3d强度可达普通型强度强度可达普通型强度28天的天的5

42、0%各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表所示数值各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表所示数值。品 种强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0注：R早强型。硅酸盐水泥的强度要求（GB17599）3d28d时间（时间（d）强度强度（MPa）水泥强度发展规律水泥强度发展规律n早期增长快，随后逐渐减慢；n28天，基本达到极限强度的80以上；n在合适的

43、温湿度条件下，强度增长可以持续几十天 乃至几十年。问题：为什么水泥强度检验方法要规定试件问题：为什么水泥强度检验方法要规定试件尺寸、试件配比、养护条件、养护时间等？尺寸、试件配比、养护条件、养护时间等？n解答解答：水泥胶砂试件的强度与水泥的组成、试件的水灰比水泥胶砂试件的强度与水泥的组成、试件的水灰比和砂灰比、水泥的水化程度，以及试件的大小有关和砂灰比、水泥的水化程度，以及试件的大小有关，而水泥的水化程度与养护条件和养护时间有关；，而水泥的水化程度与养护条件和养护时间有关；水泥强度检验目的是检验具有确定组成的水泥的强水泥强度检验目的是检验具有确定组成的水泥的强度，因此，为排除其它因素的影响，将

44、这些因素统度，因此，为排除其它因素的影响，将这些因素统一规定，以便相互比较。一规定，以便相互比较。6）密度、堆积密度密度密度主要决定于其熟料矿物组成，一般为主要决定于其熟料矿物组成，一般为3.10 3.20g/cm3。受潮水泥的密度有所降低。受潮水泥的密度有所降低。在进行混凝土配合比计算时，通常采用在进行混凝土配合比计算时，通常采用3.10g/cm3。堆积密度堆积密度：疏松堆积时约为：疏松堆积时约为1000 1100kg/m3 紧密堆积时可达紧密堆积时可达1600kg/m3（14001700 kg/m3）。在混凝土配合比计算中，通常采用在混凝土配合比计算中，通常采用1300kg/m3。7）不溶

45、物及烧失量）不溶物及烧失量8）水化热）水化热 水化热是指水泥和水之间发生化学反应放出的热量。大部水化热是指水泥和水之间发生化学反应放出的热量。大部分水化热是在水化初期（分水化热是在水化初期（7d）放出的，以后则逐步减少）放出的，以后则逐步减少 水泥水化热大小主要取决于水泥的矿物组成和细度。冬季水泥水化热大小主要取决于水泥的矿物组成和细度。冬季施工时，水化热有利于水泥的正常凝结硬化。但对大体积施工时，水化热有利于水泥的正常凝结硬化。但对大体积混凝土工程，如大型基础、大坝、桥墩等，水化热大是不混凝土工程，如大型基础、大坝、桥墩等，水化热大是不利的，可使混凝土产生裂缝。因此对大体积混凝土工程，利的，

46、可使混凝土产生裂缝。因此对大体积混凝土工程，应采用水化热较低的水泥，如中热水泥、低热矿渣水泥等应采用水化热较低的水泥，如中热水泥、低热矿渣水泥等。不溶物不溶物指水泥经酸和碱处理后不能被溶解指水泥经酸和碱处理后不能被溶解的残余物。的残余物。烧失量烧失量是指水泥在一定灼烧温度和时间内是指水泥在一定灼烧温度和时间内，烧失的量占原质量的百分数。，烧失的量占原质量的百分数。9）氧化镁、三氧化硫、碱含量）氧化镁、三氧化硫、碱含量 水泥中氧化镁含量不得超过水泥中氧化镁含量不得超过5，三氧化硫的，三氧化硫的含量不得超过含量不得超过3.5。若使用活性骨料，水泥中。若使用活性骨料，水泥中碱含量不得大于碱含量不得大

47、于0.6，因为当骨料中含有活性，因为当骨料中含有活性二氧化硅时，水泥的碱含量又较高时，则水泥二氧化硅时，水泥的碱含量又较高时，则水泥会与骨料发生碱会与骨料发生碱骨料反应，在骨料表面生骨料反应，在骨料表面生成复杂的碱成复杂的碱硅酸凝胶，凝胶吸水体积膨胀硅酸凝胶，凝胶吸水体积膨胀，从而导致混凝土开裂，从而导致混凝土开裂。问题？问题？n为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？答答:水泥矿物的水化反应是放热反应，水泥颗粒越细，水泥矿物的水化反应是放热反应，水泥颗粒越细，水化反应速度越快。水化反应速度越快。n硅酸盐水泥熟料的四种矿物中，哪一种水化热最硅酸盐水泥熟料的四种矿物中

48、，哪一种水化热最大？哪一种水化热最小？大？哪一种水化热最小？答：答：铝酸三钙铝酸三钙C3A水化热最大；硅酸三钙水化热最大；硅酸三钙C3S次之；硅次之；硅酸二钙酸二钙C2S水化热最小。水化热最小。n为什么要限制水泥的不溶物含量和烧失量？为什么要限制水泥的不溶物含量和烧失量？答：答：不溶物是指水泥经酸和碱处理后，不能被溶解的不溶物是指水泥经酸和碱处理后，不能被溶解的残余物；烧失量是指水泥经高温灼烧后的质量损失率。这残余物；烧失量是指水泥经高温灼烧后的质量损失率。这两项指标超标表示水泥中不能水化的杂质含量大，影响水两项指标超标表示水泥中不能水化的杂质含量大，影响水泥硬化后的性能。泥硬化后的性能。问题

49、？问题？n试从应用的角度，分析水泥的技术性质及其要求？试从应用的角度，分析水泥的技术性质及其要求？答：答：水泥是一种胶凝材料，是主要的结构材料之一，因此，水泥是一种胶凝材料，是主要的结构材料之一，因此，它必须具有强度和体积安定性；它必须具有强度和体积安定性；细度和标准稠度用水量是相互关联的，用水量大将影响细度和标准稠度用水量是相互关联的，用水量大将影响强度；强度；为了浇注成型施工，应对凝结时间有所限制；为了浇注成型施工，应对凝结时间有所限制；水化热对水泥硬化过程和硬化后的水泥石体积稳定性有水化热对水泥硬化过程和硬化后的水泥石体积稳定性有影响；影响；碱含量、不溶物和烧失量影响水泥的品质；碱含量、

50、不溶物和烧失量影响水泥的品质；为了结构物自重的计算，必须知道水泥的密度。为了结构物自重的计算，必须知道水泥的密度。水泥质量的判定水泥质量的判定技术性质技术性质 不符合要求不符合要求 细细 度度 不合格品不合格品凝结时间凝结时间 （初凝）（初凝）废品废品 （终凝）不合格品（终凝）不合格品体积安定性体积安定性 废废 品品 强强 度度 不合格品或降低等级不合格品或降低等级不溶物和烧失量不溶物和烧失量 不合格品不合格品水泥石的腐蚀与防止水泥石的腐蚀水泥石的腐蚀：在某些环境条件（如受到某些侵蚀性液体或气体的作用）下，引起水泥石的结构逐渐破坏，强度降低，以致全部溃裂的现象称为水泥石的腐蚀。水泥石的抗腐蚀性