硅酸盐水泥的技术性质资料.ppt

建 筑 材 料,水 泥(二),,第一节 硅酸盐水泥,硅酸盐水泥熟料 0～5%石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏,磨细,硅酸盐水泥,定义,上节回顾,生产工艺流程(简称为“两磨一烧”),一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成,上节回顾,石灰石,粘 土,铁矿石,,,,生料磨,熟料磨,,,,,,,,烧成设备,水泥产品,硅酸三钙(C3S) 硅酸二钙(C2S) 铝酸三钙(C3A) 铁铝酸四钙(C4AF),主要矿物组成,一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成,上节回顾,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,上节回顾,二 硅酸盐水泥的水化与凝结硬化,,,,,水化反应,上节回顾,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,上节回顾,影响水泥凝结硬化的因素,①水泥的熟料矿物组成及细度,上节回顾,水泥熟料中各种矿物的凝结硬化特点不同，当水泥中个矿物的相对含量不同时，水泥的凝结硬化特点就不同 水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，凝结硬化快，早期强度就高。

影响水泥凝结硬化的因素,②水泥浆的水灰比,上节回顾,水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行；但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢,且空隙多，降低水泥石的强度影响水泥凝结硬化的因素,③石膏的掺量,上节回顾,硅酸盐水泥中加入适量的石膏会起到良好的缓凝效果，且由于钙矾石的生成，还能提高水泥石的强度但是石膏掺量过多时，可能危害水泥石的安定性一般掺量在2.0 % -5.0%左右）,影响水泥凝结硬化的因素,④环境温度和湿度,上节回顾,水泥水化反应的速度与环境的温度有关，只有处于适当温度下，水泥的水化、凝结和硬化才能进行通常，温度较高时，水泥的水化、凝结和硬化速度就较快当环境温度低于0℃时水泥水化趋于停止，就难以凝结硬化 水泥水化是水泥与水之间的反应，必须在水泥颗粒表面保持有足够的水分，水泥的水化、凝结硬化才能充分进行保持水泥浆温度和湿度的措施，称水泥的养护影响水泥凝结硬化的因素,⑤龄期,上节回顾,水泥浆随着时间的延长水化物增多，内部结构就逐渐致密，一般来说，强度不断增长。

标准 稠度 用 水量,强度 与 强度 等级,（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300m2/kgGB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,比表面积,硅酸盐水泥的细度用比表面积表示 按照 GB175-2007的规定 硅酸盐水泥的比表面积 300 m²/kg 比表面积可采用比表面积仪测定（右图） 用比表面积测定仪测试颗粒粒径分布情况 测量一定量空气通过水泥石时，流速变化.,比表面积测定仪,（一）硅酸盐水泥的细度,Back,（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,使过烧石灰 充分熟化,GB规定,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,某机场道肩混凝土破坏 【概况】某机场道肩混凝土于1995年7-11月施工，当年10月就发现网状裂缝，次年6月表面层开始剥落该混凝土使用某立窑水泥厂生产的普通硅酸盐水泥该厂当时生产的熟料呈暗红色，还有一些白色物质钻取破坏与未破坏的混凝土各加工成试件，未被破坏混凝土强度可满足设计要求、密实、颜色为正常的青灰色而已破坏的混凝土强度大大下降，低于设计值，劈开可见砂浆层与骨料之间粘结疏松经X射线衍射分析可知，已破坏混凝土试样有大量Ca(OH)2和大量CaCO3 【原因分析】经有关单位研究认为，该混凝土破坏主要是由于水泥质量不稳定所致，水泥中有一定数量的游离氧化钙存在，以及大量生成的钙矾石造成泥土膨胀开裂。

且由于水泥质量不稳定，给混凝土施工造成不便水泥混凝土凝结时间或长或短，使混凝土施工质量得不到保证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,GB/T17671-1999，水泥胶砂强度检验方法（ISO）,（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挡墙开裂与水泥的选用 【概况】某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝该工程使用某立窑水泥厂生产的42.5Ⅱ型硅酸盐水泥 【原因分析】由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化热高在浇注混凝土后，混凝土的内外温差高，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝 【防治措施】首先，对大体积的混凝土工程宜选用低水化热，即C3A和C3S的含量较低的水泥其次，水泥用量及水灰比也需适当控制再次，大体积混凝土工程施工时应采取相应的措施，如外部保温、内部降温等。

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四 水泥石的腐蚀和防止,简介 腐蚀类型 腐蚀原因 防止措施,简 介,水泥石硬化后，在正常的使用条件下，即在潮湿环境中或水中，仍可以逐渐硬化并不断增长期强度 水泥石的腐蚀 在一些腐蚀性介质中，水泥石的结构会遭到破坏，强度和耐久性降低，甚至完全破坏的现象 腐蚀类型 软水侵蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀，碳酸盐的腐蚀，酸的腐蚀，碱的腐蚀,Back,四 水泥石的腐蚀和防止,软水侵蚀,特点 介质—软水（含HCO3－少的水，如雨水、雪水和蒸馏水）；氢氧化钙溶解于水中引起的腐蚀 过程 当水泥石与软水接触时，最先溶出的成分是氢氧化钙当水泥使处于流水或是有压力的水中时，氢氧化钙不断溶解流失，水泥石的密实度下降，强度和耐久性也降低；而且，由于氢氧化钙浓度的下降，还引起了水泥石中的其它水化产物的分解四 水泥石的腐蚀和防止,软水侵蚀,四 水泥石的腐蚀和防止,在硬水中会发生如下反应 生成的氢氧化钙几乎不溶于水，堆积在水泥石的空隙中，形成密实的保护层 预防措施 将与软水接触的混凝土，事先在空气中碳化－人工碳化,软水侵蚀,四 水泥石的腐蚀和防止,人工碳化,将与软水接触的混凝土，事先在空气中碳化,,生成的氢氧化钙几乎不溶于水，堆积在水泥石的空隙中，形成密实的保护层,,,四 水泥石的腐蚀和防止,软水侵蚀,硫酸盐腐蚀,特点 以硫酸盐为介质的海水、地下水等 硫酸盐与水泥石中的成分反应生成膨胀性晶体，使水泥石破坏 腐蚀过程举例：,,结晶膨胀,,四 水泥石的腐蚀和防止,Fig. 1 - Deleterious expansion due to sulfate components in grout set within concrete 硫酸盐侵蚀后水泥石局部膨胀开裂,Sulfate-attack硫酸盐侵蚀,Micrograph of concrete in Wharf 105 showing secondary ettringite in the paste –aggregate interface.硫酸盐侵蚀后产生的三硫型水化硫铝酸钙针状晶体，电镜照片,镁盐腐蚀,特点 以镁盐为介质的海水、地下水等 镁盐与水泥石中的成分反应，生成易溶于水或松软无胶凝作用的产物，破坏水泥石 腐蚀过程举例：,四 水泥石的腐蚀和防止,碳酸盐腐蚀,Ca(OH)2+CO2+H2O CaCO3+2H2O CaCO3+H2O+CO2 Ca(HCO3)2,,,易溶于水,,特点 以碳酸盐为介质的海水、地下水等 碳酸盐与水泥石中的成分反应，生成易溶于水的产物，破坏水泥石 腐蚀过程举例：,四 水泥石的腐蚀和防止,碱的腐蚀,易溶于水,干燥空气,,,,结晶膨胀,特点 碱与水泥石中的成分反应，生成易溶于水、结晶膨胀的产物，破坏水泥石,Back,四 水泥石的腐蚀和防止,腐蚀原因,内因 水泥石中存在着易受腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙； 水泥石本身不密实，使侵蚀性介质易于进入其内部； 腐蚀与介质相互作用； 外因 腐蚀介质、温度、湿度、介质浓度,Back,防止措施：,侵蚀的防止 根据水泥石侵蚀的原因及侵蚀的类型，工程中可采取下列防止侵蚀的措施。

（1）根据环境介质的侵蚀特性，合理选择水泥品种如掺混合材料的硅酸盐水泥具有较强的抗溶出性侵蚀能力，抗硫酸盐硅酸盐水泥抵抗硫酸盐侵蚀的能力较强 （2）提高水泥石的密实度通过合理的材料配比设计，提高施工质量，均可以获得均匀密实的水泥石结构，避免或减缓水泥石的侵蚀 （3）设置保护层必要时可在建筑物表面设置保护层，隔绝侵蚀性介质，保护原有建筑结构，使之不遭受侵蚀如设置沥青防水层、不透水的水泥喷浆层及塑料薄膜防水层等，均能起到保护作用第二节 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 混合材料是指在粉磨水泥时与熟料、石膏一起加入磨内用以改善水泥性能、调节水泥。