土木工程材料-水泥-2

1、1.密度与堆积密度,密度 3.053.20 g/cm3，混凝土配合比计算时，一般取3.10 g/cm3 。 堆积密度 10001600kg/m3，计算时一般取1300 kg/m3 。 密度的测量方法 排液法，用煤油作为测量液体。,四、硅酸盐水泥的技术性质,2. 细 度,细度是指水泥粉体的粗细程度细度。 测量方法 筛分析法 以80m方孔筛的筛余量表示； 比表面积法 以1kg水泥颗粒所具有的总表面积来表示。 国标要求 硅酸盐水泥的比表面积应小于300m2/kg。 80m方孔筛的筛余量不大于10%；45 m方孔筛的筛余量不大于30% 细度不符合要求的水泥为不合格品！,3. 标准稠度用水量,标准稠度： 按规定的方法拌制的水泥净浆，在水泥标准稠度测定仪上，试杆下沉距底部61）mm时的水泥净浆的稠度。 标准稠度用水量： 是指水泥净浆达到标准稠度时所需要的水量，与水泥质量的比来表示。 硅酸盐水泥的标准稠度用水泥量一般在25%-29%。,测试仪器：Vicat 仪,In 1817, Louis Vicat discovered artificial cement. His son, Joseph cre

2、ated the Vicat Company in 1853.,离底57mm的用水量,4. 凝结时间,水泥加水开始到水泥浆失去流动性，即从可塑性发展到固体状态所需要的时间凝结时间 。 初凝时间 从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性所需的时间； 终凝时间 从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度所需的时间。 对于硅酸盐水泥 初凝时间45min； 终凝时间390min。 测定方法： 用标准稠度的水泥净浆，在规定的温湿度下测定。,水泥凝结时间的测定,标准稠度水泥浆,离底35mm为初凝,终凝,0.5mm,注：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品；终凝时间不符合规定的水泥为不合格品。,原因： 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； 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，即为废品； 终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即为不合格品。,5. 体积安定性,基本概念： 水泥凝结硬化过程中，体积变化是否均匀适当的性质称为体积安定性。 若水泥石的体积变化均匀适当，则水泥的体积安定性良好； 若水泥石发生不均匀体积变化：翘曲、开裂等，则水泥

3、的体积安定性不良。 体积安定性不良的水泥为废品！,水泥体积安定性不良的原因： 水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。 因为水泥熟料中的游离CaO、MgO都是过烧的。水化速度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体体积增大1.98%和2.48倍。产生不均匀体积变化，造成水泥石开裂、翘曲。 石膏量过多，在水泥凝结硬化后，会有钙钒石形成，产生膨胀 。,检测方法： 雷氏夹法,雷氏法,合格标准：d-105mm。,6.强度,检验方法胶砂法，分别测量抗压强度和抗折强度。 试件尺寸：4040160mm 棱柱体； 胶砂配比： 水泥 : ISO标准砂 : 水= 1 : 3 : 0.5； 振动成型： 分两层装入物料，每层振动60次。 试件养护： 在20C 1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护箱中24h，然后脱模在20C 1 C的水中养护至测试龄期；,强度测量： 将试件从水中取出，先进行抗折强度试验，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： 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。,强度等级：根据3天和28天强度测试结果，将水泥强度划分若干个

4、强度等级,7.水化热,概念： 水泥的水化是放热反应，放出的热量就是水化热。,各种熟料矿物的水化放热量：J/g,放热主峰,放热速度逐渐减慢,实测的水泥水化放热全曲线,放热速度很低,8. 水泥的耐腐蚀性,基本概念： 在使用环境中，硅酸盐水泥石受某些腐蚀性介质的作用，其组成和结构会逐渐发生变化或受到损害，导致性能改变、强度下降等。水泥石抵抗这种作用、而保持不变的能力称为其耐腐蚀性。,1)软水侵蚀（溶出性侵蚀）,机理： 当水泥石处在软水中，软水能使水泥石中的Ca(OH)2溶解，并溶出水泥石，留下孔隙； 另一方面，水泥石中游离的钙离子的减少，使钙离子的浓度低于水化物的溶度积，导致水化物分解、溶失和转变，产生大量孔隙。尤其是处于压力水或流水条件下，腐蚀越快。 破坏形式： 水化物的分解、溶失，造成水泥石密实度下降，孔缝增多、强度降低，直至整体破坏。,2)盐类腐蚀（硫酸盐、镁盐）,硫酸盐与水泥石中的氢氧化钙反应，生成硫酸钙。硫酸钙再与水泥石中未水化的铝酸钙反应，生成钙矾石，其体积增加2.22倍，引起水泥石的破坏。 当硫酸钙浓度高时，他们可直接结晶，造成膨胀压力，引起破坏。 Na2SO4+ Ca(OH)

5、2+2H2OCaSO42H2O +2NaOH C3A+ 3CaSO42H2O +26H2OC3A3CaSO432H2O MgCl2+ Ca(OH)2CaCl2+Mg(OH)2 MgSO4+ Ca(OH)2+2H2OCaSO42H2O+Mg(OH)2,3)酸类腐蚀,A:一般酸腐蚀 水泥石中的水化物都是碱性化合物，与碳酸、盐酸、硫酸、醋酸、蚁酸等酸反应生成可溶性盐。 Ca(OH)2+2H+Ca2+ +H2O B:碳酸腐蚀 Ca(OH)2+ CO2+ H2O CaCO3 +H2O CaCO3 + CO2+ H2O Ca（HCO3）2,水泥石受酸腐蚀后，表面溶失、脱落,4)强碱腐蚀,腐蚀机理：氢氧化钠、氢氧化钾等强碱可与水泥石中的铝酸钙矿物或水化物反应，生成可溶性铝酸盐。当介质中强碱浓度较高是，会造成水泥石的严重破坏。 3CaOAl2O3+6NaOH Na2OAl2O3 +3Ca(OH)2,防止水泥石腐蚀的措施,主要针对引起腐蚀破坏的内因采取措施， 1.根据使用环境条件，选用水泥品种，降低水泥石中不稳定组分的含量； 2.提高水泥石的密实度，减少腐蚀性介质的通道，如降低水灰比、掺加外加剂等； 3

6、.表面防护处理，堵塞通道如：防腐涂层。,五、硅酸盐水泥的应用和存放,END,问题： 1.硅酸盐水泥的适用领域有哪些？不适合的领域有哪些？为什么？ 2. 硅酸盐水泥的性质中哪几项不合格为废品？哪几项不合格为不合格品？废品和不合格品应如何处理？ 3.施工工地对水泥应如何保管和存放？为什么？,问题：为什么需要规定水泥的细度？,解答： 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； 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，对水泥石性能不利； 水泥越细，生产能耗越高，成本增加； 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。,问题？,为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？ 答: 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。 硅酸盐水泥熟料的四种矿物中，哪一种水化热最大？哪一种水化热最小？ 答： 铝酸三钙C3A水化热最大；硅酸三钙C3S次之；硅酸二钙C2S水化热最小。 为什么要限制水泥的不溶物含量和烧失量？ 答：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

7、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，影响水泥硬化后的性能。,问题？,试从应用的角度，分析水泥的技术性质及其要求？ 答： 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； 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； 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影响； 碱含量、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。,问题：标准稠度用水量与什么因素有关？ 为什么？,解答： 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，颗粒的表面吸附特性不同，吸附水量不同。,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？,解答： 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，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。,问题 ？,降低水泥石中Ca(OH)2的含量，对水泥的耐腐蚀性有什么作用？为什么？,答：降低水泥石中Ca(OH)2的含量，可以提高水泥的抵抗化学腐蚀和软水腐蚀的能力。 因为，化学和软水腐蚀与水泥石中的氢氧化钙密切相关。,

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