3.2 通用硅酸盐系列水泥（课件）- 《建筑材料》同步教学（电工版）

第三章 水 泥 3.2 通用硅酸盐系列水泥 1.普通硅酸盐水泥 是一种水硬性胶凝材料 掺加少量混合材料和适量的石膏 混合材料的掺量为5%～20%。 熟 料 少量 混合材料 石 膏 磨 细 水硬性胶凝材料 P.O 2.矿渣硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣 和适量石膏共同磨细制成的水硬性 胶凝材料。 粒化高炉矿渣掺量为20～70%。 熟 料 粒化高炉矿渣 石 膏 磨 细 水硬性胶凝材料 P.S 3.火山灰质硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混 合材料和适量石膏其同磨细制成 的水硬性胶凝材料。 混合材料的掺量为20～40%。 熟 料 火山灰质混合材料 石 膏 磨 细 水硬性胶凝材料 P. P 4.粉煤灰硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料。 混合材料的掺量为20～40%。 熟 料 粉煤灰 石 膏 磨 细 水硬性胶凝材料 P. F 5.复合硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料、适量石膏和2种或2种以上的混合材料共同磨细制成的水硬性胶凝材料。 混合材料的掺量为20～50%。 熟 料 复合 石 膏 磨 细 水硬性胶凝材料 P. C 通用硅酸盐水泥的组分应符合下表的规定 品种 代号 组 分 熟料+石膏 粒化高炉 矿渣 火山灰质 混合材料 粉煤灰 石灰石 硅酸盐水泥 P·I 100 - - - - P·Ⅱ ≥95 ≤5 - - - ≥95 - - - ≤5 普通硅酸盐水泥 P·O ≥80且<95 >5且≤20a - 矿渣硅酸盐水泥 P·S·A ≥50且<80 >20且≤50b - - - P.S.B ≥30且<50 >50且≤70b - - - 火山灰质硅酸盐水泥 P·P ≥60且<80 - >20 且≤40c - - 粉煤灰硅酸盐水泥 P·F ≥60且<80 - - >20且≤40d - 复合硅酸盐水泥 P·C ≥50且<80 >20且≤50e 一、硅酸盐水泥的混合材料 定义 生产水泥时加入的 人工或天然矿物材料 改善水泥性能 调节水泥强度等级 降低成本、增加产量 增加水泥品种 活性混合材料 定义： 能与水泥矿物成分或水化产物发生化学反应生成水硬性胶凝产物的混合材料。 活性混合材料 常用的活性混合材料 1.粉煤灰 粉煤灰是一种火电厂燃料废渣，是从煤粉炉烟道气体中收集的粉末。 2.粒化高炉矿渣 粒化高炉矿渣是炼铁的熔融矿渣水淬而得到。 3.火山灰质混合材料 火山灰质混合材料是火山喷发沉积物及其它具有类似活性的材料的统称。 活性混合材料 活性组分：SiO2、Al2O3 火山灰反应： xCa(OH)2 + SiO2 + mH2O = xCaOSiO2nH2O xCa(OH)2 + Al2O3 + mH2O = xCaOAl2O3nH2O 消耗 Ca(OH)2 活性混合材料 水硬性胶凝产物 水化产物Ca(OH)2与活性SiO2、Al2O3 反应 硅酸盐水泥熟料水化 一次水化 二次水化 活性混合材料的特点： -------在水泥中能发生二次水化反应。 二次水化反应的特性： 对温度较敏感、常温反应速度慢、高温反应速 度快、消耗 Ca(OH)2、改善孔隙构造，提高强度 掺活性混合材料的作用 改善水泥的性能 调整强度等级 （二次水化反应提高强度） 降低水化热 （减少水泥中熟料矿物含量， 降低水化热） 扩大应用范围 充分利用工业废渣 保护环境 品种 代号 组 分 熟料+石膏 粒化高炉 矿渣 火山灰质 混合材料 粉煤灰 石灰石 硅酸盐 水泥 P·I 100 - - - - P·Ⅱ ≥95 ≤5 - - - ≥95 - - - ≤5 普通硅酸盐水泥 P·O ≥80且<95 >5且≤20a - 矿渣硅酸盐水泥 P.S.A ≥50且<80 >20且≤50b - - - P.S.B ≥30且<50 >50且≤70b - - - 火山灰质硅酸盐水泥 P·P ≥60且<80 - >20且≤40c - - 粉煤灰硅酸盐水泥 P·F ≥60且<80 - - >20且≤40d - 复合硅酸盐水泥 P·C ≥50且<80 >20且≤50e 品种 代号 不溶物 烧失量 三氧化硫 氧化镁 氯离子 硅酸盐 水泥 P·I ≤0.75 ≤3.0 ≤3.5 ≤5.0a ≤0.06c P·Ⅱ ≤1.50 ≤3.5 普通 硅酸盐水泥 P·O - ≤5.0 矿渣 硅酸盐水泥 P.S.A - - ≤4.0 ≤6.0b P.S.B - - - 火山灰质硅酸盐水泥 P·P - - ≤3.5 ≤6.0b 粉煤灰 硅酸盐水泥 P·F - - 复合 硅酸盐水泥 P·C - - 品 种 强度等级 抗 压 强 度 抗 折 强 度 3d 28d 3d 28d 普通硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 42.5 ≥17.0 ≥42.5 ≥3.5 ≥6.5 42.5R ≥22.0 ≥4.0 52.5 ≥23.0 ≥52.5 ≥4.0 ≥7.0 52.5R ≥27.0 ≥5.0 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 32.5 ≥10.0 ≥32.5 ≥2.5 ≥5.5 32.5R ≥15.0 ≥3.5 42.5 ≥15.0 ≥42.5 ≥3.5 ≥6.5 42.5R ≥19.0 ≥4.0 52.5 ≥21.0 ≥52.5 ≥4.0 ≥7.0 52.5R ≥23.0 ≥4.5 一.P.O的技术性质 因为混合材料的掺量少，其矿物组成仍在硅酸盐水泥的范围之内，因此，普通硅酸盐水泥与同等级的硅酸盐水泥性质相近。 技 术 性 质 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 细 度 比表面积 >300 m²/kg 比表面积 >300 m²/kg 凝结时间 初凝时间≮45min 终凝时间≯390min 初凝时间≮45min 终凝时间≯600min 体积安定性 用沸煮法检验必须合格。MgO≯5%、 SO3≯3.5% 用沸煮法检验必须合格。MgO≯5%、 SO3≯3.5% 强度等级 六个等级 四个等级 强 度 等 级 抗压强度 (MPa) 抗折强度 （MPa） 3天 28天 3天 28天 42.5 42.5R 52.5 52.5R 16.0 21.0 22.0 26.0 42.5 42.5 52.5 52.5 3.5 4.0 4.0 5.0 6.5 6.5 7.0 7.0 表3-2 普通硅酸盐水泥强度要求 普通硅酸盐水泥的应用 是通用的水泥主要品种，广泛应用于各种混凝土和钢筋混凝土工程。 应用范围与硅酸盐水泥基本相同。 二.P.S、P.F、P.P、P.C的技术性质 细度： 80μm方孔筛筛余不大于10% 或45μm方孔筛筛余不大于30%。 凝结时间、体积安定性同普通水泥。 MgO和SO3含量 MgO含量不得超过6%， P.S中SO3含量不得超过4.0%； P.F、P.P、P.C中SO3含量不得超过3.5%； 上述三种水泥都是在硅酸盐水泥熟料基础上加入大量活性混合材料再加入适量石膏磨细制成，所加混合材料在化学组成和化学活性上基本相同，并且在加水调制后经历了非常相似的水化过程，因而这三种水泥存在很多共性，但每种活性混合材料的本身又有性质和特征的差异，又使得三种水泥有各自的特性： 掺混合料的硅酸盐水泥 （1）凝结硬化慢，早期强度低、后期强度发展快。 三种水泥的共性： 水化：分二步进行：首先熟料与水发生反应，生成的产物与硅酸盐水泥相同，随后是熟料矿物水化析出的氢氧化钙和掺入水泥中的石膏分别作为碱性激发剂和硫酸盐激发剂，与活性混合材料的活性成分发生二次水化反应，生成水化产物。 掺混合料的硅酸盐水泥 由于三种水泥中熟料的含量少，二次水化反应又比较慢，因此早期强度低，但后期由于二次水化的不断进行及熟料的继续水化，水化产物不断增多，使得水泥强度发展较快，后期强度可赶上或超过同强度等级的普通硅酸盐水泥。 这三种水泥不适合用于早期强度要求高的混凝土工程，如冬季施工、现浇工程等。 掺混合料的硅酸盐水泥 （2）湿热敏感性强，适合高温养护 这三种水泥在低温下水化明显减慢，强度较低，采用高温养护可大大加速活性混合材料的水化，并可加速熟料的水化，故可大大提高早期强度，且不影响后期强度的发展。 与此相比，普通水泥和硅酸盐水泥在高温养护，虽然早期强度可提高，但后期强度发展会受到影响，比一直在低温下养护的强度低。 主要原因是普通水泥和硅酸盐水泥的水化速度较快，短时间内生成大量的水化产物，这些水化产物对未水化的水泥颗粒的后期水化起到阻碍作用，因此，普通水泥和硅酸盐水泥不适合于高温养护。 掺混合料的硅酸盐水泥 （3）抗软水、抗腐蚀能力强。 适合用于有硫酸盐、镁盐、软水等腐蚀作用的环境，如水工、海港、码头等混凝土工程。 由于水泥的熟料少，因而水化生成的氢氧化钙和水化铝酸三钙含量少，加之二次水化反应还要消耗一部分氢氧化钙和水化铝酸三钙，因此水泥中造成腐蚀的因素大大降低。 （4）水化热低，适合用于大体积混凝土 掺混合料的硅酸盐水泥 （6）抗碳化性较差 用这三种水泥拌制的砂浆和混凝土，由于其中氢氧化钙含量少，碱度较低，其中矿渣水泥最为明显，低碱度使得碳化作用进行的较快且碳化深度也较大。不适合用于二氧化碳含量高的工业厂房，如铸造车间。 （5）抗冻性差 这三种水泥早期强度低。受冻易损害，且混合材料加入需水量大，又因为保水性差，易在水泥内产生孔隙通道，抗冻性差。故不宜用于严寒地区，特别是严寒地区水位经常变动的部位。 掺混合料的硅酸盐水泥 三、活性混合材水泥的特性 （1）矿渣水泥： 1、耐热性较好 矿渣水泥中矿渣含量较大，硬化后氢氧化钙含量少，矿渣本身又是高温形成的耐火材料，故矿渣水泥的耐热性好，适用于高温车间、高炉基础及热气体通道等耐热工程。 2、保水性差，泌水性大，干缩较大 粒化高炉矿渣难于磨得很细，加上矿渣玻璃体亲水性差，在拌制混凝土时保水性较差，泌水性大，容易形成毛细管通道和粗大孔隙，在空气中硬化时易产生较大干缩。 三、活性混合材水泥的特性 （2）火山灰水泥 ： 1、抗渗性较好 火山灰混合材料含有大量的微细孔隙，使其具有良好的保水性，并且在水化过程中形成大量的水化硅酸钙凝胶，使火山灰水泥的水泥石结构密实，从而具有较高的抗渗性。 2、干缩较大 火山灰水泥水化产物中含有大量胶体，长期处于干燥环境时，胶体会脱水产生严重的收缩，导致干缩裂缝。因此，使用时特别注意加强养护，使较长时间保持潮湿状态，以避免产生干缩裂缝。 对于处于干燥环境中施工的工程，不宜火山灰质水泥。 三、活性混合材水泥的特性 （3）粉煤灰水泥： 粉煤灰呈球形颗粒，比表面积小，吸附水的能力小，因而这种水泥的干缩性小，有些甚至比硅酸盐水泥及普通水泥还小，抗裂性高，但致密的球形颗粒，保水性差，易泌水。 粉煤灰由于内比表面积小，不易水化，所以活性主要在后期发挥。因此，粉煤灰水泥早期强度、水化热比矿渣水泥和火山灰水泥还要低，因此特别适用于大体积混凝土工程。 三、活性混合材水泥的特性 矿渣水泥： 保水性差，泌水性大，干缩较大，耐热性较好。 火山灰水泥： 易吸水，易反应，结构较致密，抗渗性和耐水性较好，体积收缩较大。 粉煤灰水泥： 吸水能力弱，需水量较低，干缩性较小，结构致密，抗裂性较好。 复合水泥： 取决于所掺的混合材种类。 3.3 其他种类水泥 一、白色硅酸盐水泥（P.W）和彩色硅酸盐水泥 白色硅酸盐水泥的组成、性质与硅酸盐水泥基本相同，所不同的是在配料和生产过程中严格控制着色氧化物（Fe2O3、MnO、Cr2O3、TiO2等）的含量。 彩色硅酸盐水泥简称彩色水泥。它是用白水泥熟料，适量石膏和耐碱矿物颜料共同磨细而制成的。 白水泥和彩色水泥广泛地应用于建筑装修中。如制作彩色水磨石、饰面砖、锦砖、玻璃马赛克以及制作水刷石、斩假石、水泥花砖等。 白色水泥 彩色水泥 3.3.2 中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥 中热硅酸盐水泥（P.MH） 由适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，称为中热硅酸盐水泥。 低热矿渣硅酸盐水泥 （P.LH） 由适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入矿渣、适量石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，称为低热矿渣硅酸盐水泥，简称低热矿渣水泥。 3.3.3 铝酸盐水泥（高铝水泥） 定义 以石灰岩和矾土为主要原料，配制成适当成分的生料，烧至全部或部分熔融所得以铝酸钙为主要矿物的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料，代号CA。 主要矿物成分 铝酸一钙（CaO·Al2O3简写 CA）凝结正常，硬化迅速，为铝酸盐水泥强度的主要来源。 二铝酸一钙（CaO·2Al2O3简写 CA2），其特点是凝结硬化慢，早期强度较低，后期强度高。 此外还有少量水化极快、凝结迅速而强度不高的七铝酸十二钙（Ｃ12Ａ7）以及胶凝性极差的铝方柱石（C2AS）、六铝酸一钙（CA6）等矿物。 铝酸盐水泥的技术要求 细度 比表面积不小于300 m2/kg或0.045mm筛余不大于20%。 凝结时间 按GB201-2000规定的标准稠度胶砂测得的凝结时间应符合如下要求：CA-50、CA-70、CA-80铝酸盐水泥的初凝时间不早于30min，终凝时间应不迟于6ｈ；CA-60铝酸盐水泥的初凝时间不早于60min，终凝时间应不迟于18ｈ。 强度 铝酸盐水泥按照Al2O3含量分为四类。各类型铝酸盐水泥的不同龄期强度值不得低于GB201-2000的规定。 铝酸盐水泥受到高温作用时，由于产生了固相反应，烧结结合代替了水化结合，因而具有良好的耐高温性能。 铝酸盐水泥的特性与应用 早期强度很高，故适用于工期紧急的工程。 抗渗性、抗冻性好。 抗硫酸盐腐蚀性好。 水化放热极快且放热量大，不得应用于大体积混凝土工程。 耐热性好。高温下产生烧结作用，具有良好的耐高温性能，较高的强度，故适合耐热工程。 长期强度降低较大，不适合长期承载结构。 水泥的选用 一、水泥的选用 水泥品种的选择 强度等级的选择 (一) 按环境条件选择水泥品种 环境条件主要指工程所处的外部条件，包括环境的温度、湿度及周围所存在的侵蚀性介质的种类及数量。 (二) 按工程特点选择水泥品种 冬季施工、大体积混凝土、有早强或耐热工程等。 常用水泥的选用 表3-9 通用水泥的保管 不同品种和不同强度等级的水泥要分别存放，不得混杂。 防水防潮，做到“上盖下垫”。 堆垛不宜过高，一般不超过10袋，场地狭窄时最多不超过15袋。 储存期不能过长，通用水泥不超过三个月。水泥储存期超过三个月，水泥会受潮结块，强度大幅度降低，会影响水泥的使用 。 水泥的存储 The End! $$