3.模块三 水泥（课件）- 《建筑材料》同步教学（机械工业版）

建筑材料与检测 模块三 水泥 3 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 任务四 进行水泥性能检测 引导问题1：何谓水泥 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 水泥——水硬性无机胶凝材料 我国水泥工业的优势 我国水泥工业的劣势 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 1吨水泥 约1.2t石灰石 约169kg标准煤 约1tCO2 约2kgSO2 4kgNOx 耗电100kWh 大量粉尘与烟尘 引导问题2：水泥有哪些 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 水泥的分类： 按照用途与性能分类 按熟料矿物组成/水硬性物质分类 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 水泥 通用硅酸盐水泥 专用水泥 特种水泥 水泥 硅酸盐系列水泥 铝酸盐系列水泥 硫铝酸盐系列水泥 氟铝酸盐系列水泥 铁铝酸盐系列水泥 水泥按性能和用途分 水 泥 通用水泥 专用水泥 特性水泥 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 如砌筑水泥、道路水泥、大坝水泥等 如白色硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥等 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 引导问题3：何谓通用硅酸盐水泥 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 最新国家标准《通用硅酸盐水泥》代替 GB175—1999，GB1344—1999，GB12958—1999。 通用硅酸盐水泥——以硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料制成的水硬性胶凝材料。 包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 修订标准的原因： 水泥品种划分和强度等级不匹配，生产的普通硅酸盐水泥中混合材料超标现象严重； 标准中没有规定混合材料掺量检测方法； 水泥中掺加混合材料种类呈现开放状态； 水泥生产中使用盐类早强剂等； 检验规则的可操作性不强等。 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 引导问题4：如何生产通用硅酸盐水泥 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 硅酸盐水泥的生产工艺 石灰质原料 CaO 黏土质原料 SiO2、Al2O3、 Fe2O3 校正原料 生料 熟料 石膏 石灰石或粒化矿渣 按比例 混合磨细 煅烧 1450℃ 水泥 磨细 “两磨一烧” 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 硅酸盐水泥----生产 提升机 原料仓 Limestone 二级破碎 Fe CaF2 粘土 煤 石膏 矿渣 破碎机 胶带 烘干 除尘 微机配料 胶带 生料磨 生料仓 成球 回转窑 熟料仓 水泥磨 水泥仓 包装机 出厂水泥 风机 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 引导问题5：通用硅酸盐水泥熟料的矿物组成有哪些 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 生料 SiO2 CaO 化合反应 800～1450℃ 800℃左右 分解反应 Al2O3 Fe2O3 2CaO·SiO2 3CaO·SiO2 3 CaO ·Al2O3 4 CaO·Al2O3·Fe2O3 1.硅酸盐水泥----组成 硅酸盐水泥一般由硅酸盐水泥熟料、石膏、混合材料三部分组成。其中熟料的矿物组成如下： 活性：矿渣、火山灰质、粉煤灰 非活性：石灰石、硅砂、各种废渣 由生料煅烧熔融所得 以硅酸钙为主要成分 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 化学成分 质量分数（%） 矿物成分 质量分数（%） CaO 62~27 3CaO·SiO2（C3S） 45~65 SiO2 19~24 2CaO·SiO2（ C2S） 15~30 Al2O3 4~7 3CaO·Al2O3（ C3A） 7~15 Fe2O3 2~5 4CaO·Al2O3Fe2O3（ C4AF） 10~18 表4-1 硅酸盐水泥熟料的化学成分及矿物成分含量 硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有4种 除4种主要矿物成分外，硅酸盐水泥熟料中还含有少量游离氧化钙、游离氧化镁及碱类物质（K2O及Na2O），其总量不超过水泥熟料的10％。 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 水泥熟料主要矿物组成及其特性 矿物名称 项目 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 化学式 3CaO·SiO2 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 4CaO·Al2O3·Fe2O3 简写 C3S C2S C3A C4AF 质量含量(%) 50～60 15～37 7～15 10～18 凝结硬化速度 快 慢 最快 快 水化时放热量 多 少 最多 中 强度 高低 最大 大 小 小 发展 快 慢 最快 较快 抗化学侵蚀性 较小 最大 小 大 干燥收缩 中 中 大 小 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 7 28 90 180 360 0 10 20 30 40 50 60 70 80 龄期(d) 抗压强度(MPa) C3S C2S C3A C4AF 水泥不同熟料矿物强度增长曲线 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 引导问题6：何谓通用硅酸盐水泥的水化 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 水泥＋水→具有流动性、可塑性浆体→失去可塑性——凝结 随后水泥浆体开始产生强度 →坚硬的水泥石——硬化 水 化 水化是必要前提，硬化是必然结果 硅酸盐水泥的水化与凝结硬化过程 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 硅酸盐水泥的水化 水泥的水化反应式 （1）2(3CaO·SiO2)+6H2O═3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2 （2）2(2CaO·SiO2)+4H2O═3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2 （3）3 CaO·Al2O3+6H2O═3CaO·Al2O3·6H2O （4）4 CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O═3CaO·Al2O3·6H2O+ CaO·Fe2O3·H2O （5）3 CaO·Al2O3·6H2O+ 3(CaSO4·2H2O)+20H2O═ 3CaO ·Al2O3·3CaSO4 ·32H2O 为什么要加入石膏？多？少？ 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 熟料矿物的水化反应过程 水化初期 熟料矿物与水反应的速度较快，使水化产物不断地从液相中析出并聚集在水泥颗粒表面，形成以水化硅酸钙凝胶为主体的凝胶薄膜，大约在1h左右即在凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短的针状钙矾石晶体。 水化中期 以水化硅酸钙（C－S－H）和氢氧化钙的快速形成为特征。 水化后期 由于新生成的水化产物的压力，水泥颗粒薄膜的凝胶薄膜破裂，使水进入未水化水泥颗粒的表面，水化反应继续进行。水化产物之间互相交叉连生，不断密实，固体之间的空隙不断减小，网状结构不断加强，结构逐渐紧密。 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 为什么生产水泥时要加入适量的石膏？ C3A 水化铝酸钙 石膏 水化硫铝酸钙 3 CaO·Al2O3+6H2O═3CaO·Al2O3·6H2O 3 CaO·Al2O3·6H2O+ 3(CaSO4·2H2O)+20H2O═ 3CaO ·Al2O3·3CaSO4 ·32H2O 难溶、针状晶体、体积增大1.5倍 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 水化产物分子式 名称 所占比例(%) 3 CaO·2SiO2·3H2O 水化硅酸钙 70 3Ca(OH)2 氢氧化钙 20 3 CaO ·Al2O3 ·6H2O 水化铝酸钙 不定 CaO ·Fe2O3·H2O 水化铁酸一钙 不定 3 CaO ·Al2O3·3CaSO4 ·32H2O 高硫型水化硫 铝酸钙（钙矾石） 不定 通常认为，水化硅酸钙凝胶体对水泥石的强度和其它性质起着决定性的作用。 硅酸盐水泥的主要水化产物 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 引导问题7：影响硅酸盐影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素有哪些 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 水泥的凝结和硬化 水泥水化后，生成各种水化产物，随着时间推延，水泥浆的塑性逐渐失去，而成为具有一定强度的固体，这一过程称为水泥的凝结硬化。 水泥+水(流体)－可塑性浆体－凝结－硬化（水泥石） 凝结和硬化是一个连续而复杂的物理化学变化过程，可以分为四个阶段来描述。 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 水泥凝结硬化过程示意图 （a）分散在水中未水化的水泥颗粒；（b）在水泥颗粒表面形成水化物膜层； （c）膜层长大并相互连接（凝结）；（d）水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化） 1—水泥颗粒；2—水分；3—凝胶；4—晶体； 5—水泥颗粒的未水化内核；6—毛细孔 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 初始 反应期 水化初期生成的产物迅速扩散到水中，水化产物在溶液中很快达到饱和或过饱和状态而不断析出，在水泥颗粒表面形成水化物膜层，使得水化反应进行较慢。在这期间，水泥颗粒仍然分散，水泥浆体具有良好的可塑性。 水泥加水拌和后，水泥颗粒表面很快就与水发生化学反应，生成相应的水化产物，组成 水泥—水 这种水化产物混合体系。 初凝 （诱导期） 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 凝结期 水化反应进一步进行，水化产物不断生成，水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，使结构更加致密，水泥浆体逐渐硬化，形成具有一定强度的水泥石，且强度随时间不断增长。水泥的硬化期可以延续至很长时间，但28天基本表现出大部分强度。 随着水化继续进行，自由水分逐渐减少，水化产物不断增加，水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，越来越多的颗粒相互连接形成网架结构，使水泥浆体逐渐变稠，慢慢失去可塑性。 硬化期 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 简单总结为——三阶段 水化 水泥加水拌合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。 由无水状态变为有水状态；由低含水变为高含水状态。 凝结 浆体强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体。 硬化 凝结硬化的特点 1．放热反应； 2．凝结硬化速度3－7天内较快，大致28天完成基本部分，完成全过程需 几年，甚至几十年时间。 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 ① 水泥的熟料矿物组成及细度 　　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。 ② 水泥浆的水灰比 　　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。 硅酸盐水泥----凝结硬化影响因素 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 ③ 石膏的掺量 　　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so3不超过3.5%） ④ 环境温度和湿度 　　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。 ⑤ 龄期 　　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。 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 引导问题8：通用硅酸盐水泥的技术指标有哪些 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 （1）强度等级高，强度发展快 （2）水化热大 （3）防腐蚀性差 （4）抗冻性好 （5）抗碳化性好 （6）耐热性差 （7）干缩小 （8）耐磨性好 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 某立窑水泥厂生产的普通水泥游离氧化钙含量较高，加水拌和后初凝时间仅40 min，本属于废品。但后放置1个月，凝结时间又恢复正常，而强度下降，请分析原因。　　 解析：①该立窑水泥厂的普通硅酸盐水泥泥游离氧化钙含量较高。加水拌和后，水与氧化钙迅速反应生成氢氧化钙，并放出水化热，使浆体的温度升高，加速了其它熟料矿物的水化速度。从而产生了较多的水化产物，形成了凝聚－结晶网结构，所以短时间凝结。 　　②水泥放置一段时间后，吸收了空气中的水汽，大部分氧化钙生成氢氧化钙，或进一步与空气中的氧化碳反应，生成碳酸钙。故此时加入拌和水后，不会再出现原来的水泥浆体温度升高、水化速度过快、凝结时间过短的现象。但其它水泥熟料矿物也会和空气中的水汽反应，部分产生结团、结块，使强度下降。 思考与讨论-1 某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和后，水泥浆体在短时间内迅速凝结。后经剧烈搅拌，水泥浆体又恢复塑性，随后过三小时才凝结。请讨论形成这种现象的原因。 　　 解析：此为水泥假凝现象。假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。假凝与快凝不同，前者放热量甚微，且经剧烈搅拌后浆体可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度无不利影响。 　　假凝现象与很多因素有关，一般认为主要是由于水泥粉磨时磨内温度较高，使二水石膏脱水成半水石膏的缘故。当水泥拌水后，半水石膏迅速水化为二水石膏，形成针状结晶网状结构，从而引起浆体固化。另外，某些含碱较高的水泥，硫酸钾与二水石膏生成钾石膏迅速长大，也会造成假凝。 思考与讨论-2 任务一 掌握通用硅酸盐水泥基本知识及应用 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 引导问题1：铝酸盐水泥的定义、组成、技术要求性质及应用是什么? 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 铝酸盐水泥定义 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。 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 铝酸盐水泥的水化与硬化 当温度低于30℃时，水化生成水化铝酸钙（CAH10）、水化铝酸二钙（C2AH8）、氢氧化铝凝胶（AH3）。铝酸盐水泥的硬化过程与硅酸盐水泥基本相似。CAH10、C2AH8都属六方晶系，其晶体呈片状或针状，互相交错攀附，重叠结合，可形成坚强的结晶共生体，使水泥获得很高的强度。氢氧化铝凝胶又填充于晶体骨架的空隙，所以能形成比较致密的结构。 当温度高于30℃时，水化生成立方晶系的水化铝酸三钙（C3AH6）、氢氧化铝凝胶（AH3）。此时形成的水泥石孔隙率很大，强度较低。因而铝酸盐水泥不宜在高于30℃的条件下养护。 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 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。 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 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。 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 引导问题2：快硬硫铝酸盐水泥的定义、性质、应用及注意事项是什么? 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 快硬硅酸盐水泥定义 凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。 快硬硅酸盐水泥的生产方法与硅酸盐水泥基本相同，在生产过程中，通过控制生产工艺条件，减少原料中有害杂质，提高熟料中凝结硬化快的硅酸三钙及铝酸三钙含量，使制品的性质符合国家标准要求。快硬水泥中硅酸三钙含量为50％～60％，铝酸三钙含量为8％～14％，硅酸三钙和铝酸三钙总量应不少于60％～65％。 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 快硬硅酸盐水泥的技术要求 （1）氧化镁。熟料中氧化镁含量不得超过5.0％，如水泥压蒸安定性试验合格，允许放宽到6.0％。 （2）三氧化硫。快硬水泥中三氧化硫的含量，不得超过4.0％。 （3）细度。快硬水泥的细度以 80mm方孔筛筛余不得超过 10％。 （4）凝结时间。快硬水泥的初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。 （5）安定性。用沸煮法检验必须合格。 （6）强度。快硬水泥按3d强度划分为325、375、425共3个标号，各标号各龄期强度不得低于表5.13中的数值。 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 快硬硅酸盐水泥的特性与应用 快硬硅酸盐水泥具有早期强度高、水化放热量大的特点，主要用来配制早强、高强混凝土。适用于紧急抢修、低温施工及抗冲击、抗震性工程，也常用于配制高强度混凝土及预应力混凝土预制构件。 标号 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 1d 3d 28d 1d 3d 28d 325 375 425 15.0 17.0 19.0 32.5 37.5 42.5 52.5 57.5 62.5 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 6.4 7.2 7.6 8.0 快便硅酸盐水泥各龄期强度要求 注：28d强度为供需双方参考指标 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 引导问题3：膨胀水泥的分类及应用有哪些? 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 膨胀铁铝酸盐水泥的定义 由铁铝酸盐水泥熟料，加入适量石灰石和石膏，磨细制成的具有可调膨胀性能的水硬性胶凝材料，称为膨胀铁铝酸盐水泥。膨胀铁铝酸盐水泥以自由膨胀率值划分，分为微膨胀铁铝酸盐水泥和膨胀铁铝酸盐水泥两类。 膨胀铁铝酸盐水泥的质量标准 （1）细度（比表面积）、凝结时间、游离氧化钙含量应符合表5.19的规定。 项目 技术指标 比表面积（m2 /kg）， ≥ 400 凝结时间（min） 初凝 不早于 30 终凝 不迟于 180 游离氧化钙（%）， ≤ 0.3 表 膨胀铁铝酸盐水泥质量标准 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 分类 抗压强度度(MPa) 抗折强度度(MPa) 1d 3d 28d 1d 3d 28d 微膨胀铁铝酸盐水泥 31.5 41.0 52.5 4.9 5.9 6.9 膨胀铁铝酸盐水泥 27.5 39.0 52.5 4.4 5.4 6.4 （2）强度及标号：两类膨胀铁铝酸盐水泥的标号均以28d抗压强度来划分，只有525一个标号。其各龄期强度不得低于表5.20规定的数值。 表 各强度等级水泥的各龄期强度值 （3）自由膨胀率：微膨胀铁铝酸盐水泥净浆试体1d自由膨胀率不得小于0.05%；28d自由膨胀率不得大于0.5%。膨胀铁铝酸盐水泥净浆试体1d自由膨胀率不得小于0.10%；28d自由膨胀率不得大于1.00%。 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 一般的水泥品种，在凝结硬化后体积都有一定的收缩，而这种收缩很容易导致水泥石产生收缩裂缝。膨胀水泥正好相反，在凝结硬化中，其体积不但不收缩，反而会产生一定的膨胀。这种特性可以减少和防止水泥石的收缩裂缝，提高其密实度。 膨胀水泥根据所产生的膨胀量和用途可分为两类：收缩补偿型膨胀水泥（简称膨胀水泥）和自应力型膨胀水泥（简称自应力水泥）。一般膨胀水泥的膨胀量较小，其自应力值小于2.0MPa，而自应力水泥的膨胀量较大，其自应力值不小于2.0MPa。 膨胀水泥的品种较多，根据其基本组成又有：硅酸盐膨胀水泥、明矾石膨胀水泥、铝酸盐膨胀水泥、铁铝酸盐膨胀水泥和硫铝酸盐膨胀水泥等。 膨胀水泥适用于补偿混凝土收缩的结构工程，作防渗层或防渗混凝土；填灌构件接缝及管道接头；结构的加固与修补；固结机器底座及地脚螺丝等。自应力水泥适用于制造自应力钢筋混凝土压力管及其配件。 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 引导问题4：低热硅酸盐水泥的定义、特点及应用有哪些? 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 低热硅酸盐水泥的定义 以适当成分的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，经磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，称低热硅酸盐水泥，又称高贝利特水泥，代号为 P·LH。 低热硅酸盐水泥的特点 经大量研究和实验证实，该品种水泥具有良好的工作性低水化热、高后期强度、高耐久性、高耐侵蚀性等通用硅酸盐水泥无可比拟的优点。其早期强度较低，但后期强度增进率大，低热水泥特别适合水工大体积混凝土、高强高性能混凝土工程应用。经过在首都机场路面、成乐高速公路、北京五环路标桥以及混凝土制品等工程上应用，取得了良好的效果。低热硅酸盐水泥所配制的混凝后期强度远高于中热硅热酸盐水泥混凝土；绝热温升比中热硅酸盐水泥混凝低35C，干缩小，自生体积变形为微膨胀。这一切说明低热硅酸盐水泥对进一步提高大坝混凝土的抗裂性，减少大坝混凝土裂缝，提高混凝土耐久性，将起到非常重要的作用。 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 引导问题5：白色硅酸盐水泥的定义是什么? 用途有哪些? 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 白色硅酸盐水泥的定义 凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分氧化铁含量很少的白色硅酸盐水泥熟料，再加入适量石膏，共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥。 用途 白水泥多为装饰性用，而且它的制造工艺比普通水泥要好很多主要用来沟白瓷片的缝隙，一般不用于墙面，原因就是强度不高。在建材市场或装饰材料商店有售。 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 引导问题6：低碱水泥的定义是什么?用途有哪些? 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 低碱水泥的定义 低碱水泥是指碱金属氧化物（氧化钾和氧化钠）含量低的水泥。总碱含量以当量氧化钠（Na2O+0.658K2O）计算，低碱水泥要求总碱含量（当量氧化钠）低于0.6%。低碱水泥可以是硅酸盐系列水泥的任何品种。只要含碱量低于0.6%就是低碱水泥。 用途 主要用来防止混凝土碱集料反映，影响混凝土的耐久性。由于碱集料反应一般是在混凝土成型后的若干年后逐渐发生，其结果造成混凝土耐久性下降，严重时还会使混凝土丧失使用价值，且由于反应是发生在整个混凝土中，因此，这种反应造成的破坏既难以预防，又难于阻止，更不易修补和挽救，故被称为混凝土的癌症。水泥碱含量一般以0.6%为限。小于0.6%的为低碱水泥。目前许多工程为了考虑混凝土质量及耐久性，都要求采用低碱水泥。 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 引导问题7：什么是砌筑水泥? 任务二 掌握其他品种水泥特点及应用 砌筑水泥 砌筑水泥是由一种或一种以上活性混合材料或具有水硬性的工业废料为主要原料，加人适量硅酸盐水泥熟料和石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料，代号 M。这种水泥的强度较低，不能用于钢筋混凝土或结构混凝土，主要用于工业与民用建筑的砌筑和抹面砂浆、垫层混凝土等作其他用途时，必须通过试验。 引导问题1：什么是水泥石的腐蚀？水泥石的腐蚀类型又有哪些？ 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 水泥石在外界侵蚀性介质（软水、酸、碱、盐等）的作用下，内部结构受到破坏，强度降低的现象称为水泥石的腐蚀。 定义 硅酸盐水泥硬化后形成的水泥石，在正常环境条件下将继续硬化，强度不断增长。但在某些腐蚀性液体或气体的长期作用下，水泥石就会受到不同程度的腐蚀，严重时会使水泥石强度明显降低甚至完全破坏，这种现象叫水泥石的腐蚀。 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 按侵蚀介质种类分： 软水腐蚀 酸腐蚀 碱腐蚀 盐腐蚀 腐蚀类型 引导问题2：水泥石各类型腐蚀的原因是什么？ 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 内因和外因，外因通过内因起作用。 联系纽带－水泥石中的孔缝（开口孔隙和裂缝），产生有害介质的侵蚀、交换作用。 内 因 Ca(OH)2 C3AH6 结构不密实 外 因 软水 酸：H2SO4、HCl、H2CO3 碱：NaOH、KOH 盐：MgSO4、Na2SO4 产生原因 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 主要原因： 1.软水侵蚀 水泥石长期接触软水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出，当水泥石中游离的氢氧化钙减少到一定程度时，水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，甚至破坏。当水泥石处于软水环境时，特别是处于流动的软水环境中时，水泥被软水侵蚀的速度更快。 其反应式如下 Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 2.盐类腐蚀 (1) 硫酸盐腐蚀(膨胀腐蚀) 反应式为 Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O=CaSO4·2H2O+2NaOH 4CaO·Al2O3·19H2O+3(CaSO4·2H2O)+7H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O+Ca(OH)2 3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+19H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 2.盐类腐蚀 (2) 镁盐腐蚀 反应式为 MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO4·2H2O+Mg(OH)2 MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH) 2 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 3.酸类腐蚀 (1)碳酸腐蚀 反应如下 Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 3.酸类腐蚀 (2)一般酸的腐蚀 反应如下 Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O Ca(OH)2+2H2SO4=CaSO4·2H2O 2CaO·SiO2+4HCl=2CaCl2+SiO2·2H2O 3CaO·Al2O3+6HCl=3CaCl2+Al2O3·3H2O 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 4.强碱的腐蚀 浓度不高的碱类溶液，一般对水泥石无害。但若长期处于较高浓度(大于10%)的含碱溶液中也能发生缓慢腐蚀，主要是化学腐蚀和结晶腐蚀。 2CaO·SiO2·nH2O+2NaOH=2Ca(OH)2+Na2O·SiO2+(n-1)H2O 3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH=3Ca(OH)2+Na2O·Al2O3+4 H2O 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 混凝土的腐蚀破坏 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 引导问题3：水泥石的腐蚀防护措施有哪些？ 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 水泥石腐蚀的产生原因 水泥石中存在易被腐蚀的组分 有能产生腐蚀的介质和环境条件 水泥石本身不密实 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 腐蚀的防止 可采取以下措施 根据环境介质的侵蚀特性，合理选用水泥品种 高水泥石的密实度 设置保护层 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 水泥石腐蚀的防治措施： （1）根据环境特点，合理选择水泥品种 如处于软水环境的工程，常选用掺混合材料的矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，因为这些水泥的水泥石中氢氧化钙含量低，对软水侵蚀的抵抗能力强。 （2）提高水泥石的密实度 通过减小水灰比，掺加外加剂，采用机械搅拌和机械振捣，可以提高水泥石的密实度，降低水泥石的孔隙率。 （3）在水泥石表面敷设保护层 在水泥石的表面涂抹或铺设保护层，隔断水泥石和外界的腐蚀性介质的接触。例如，可在水泥石表面涂抹耐腐蚀的涂料，如水玻璃、沥青、环氧树脂等；或在水泥石的表面铺建筑陶瓷、致密的天然石材等。 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 防止腐蚀的措施——总结： 改善内因： 合理选用水泥品种； 掺混合材料。 阻止外因： 提高水泥石的密实度； 加作保护层—石材、陶瓷、沥青、涂料等 降低C3A和水化产物 中Ca(OH)2含量。 阻止侵蚀介质进入。 任务三 掌握水泥石的腐蚀与防护 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 。 硅酸盐水泥 的技术性质 细 度 凝 结 时 间 标准 稠度 用 水量 强度 与 强度 等级 水 化 热 体积 安定 性 任务四 进行水泥性能检测 引导问题1：进行水泥性能检测试验前应准备什么？ 任务四 进行水泥性能检测 1.编号及取样 2.试验条件 任务四 进行水泥性能检测 引导问题2：如何进行水泥的细度测定？ 任务四 进行水泥性能检测 检验前的准备及注意事项 （1）水泥试样应存放在密封干燥的容器内（一般使用铁桶或塑料桶），并在容器上注明水泥生产厂名称、品种、强度等级、出厂日期、送样日期等。 （2）检验前，一切检验用材料水泥试样、拌和水、标准砂及时仪器和用具的温度应与试验室一致（即20±2℃），试验室空气温度和相对湿度工作期间每天至少记录一次。 （3）仲裁试验或其它重要试验用蒸馏水，其它试验可用饮用水。 （4）检验时不得使用铝制或锌制模具、钵器和匙具等（因铝、锌的器皿易与水泥发生化学作用并易磨损变形，以使用铜、铁器具较好）。 （5）水泥试样应充分拌匀，通过0.9mm方孔筛，并记录筛余百分率及筛余物情况。 （6）养护箱温度为（20±1）℃，相对湿度应大于90%；养护池水温为（20±1）℃。 任务四 进行水泥性能检测 水泥细度的表示方法和检验方法有两种： 采用80μm筛筛析法； 采用比表面积测定方法（勃式法）。 采用标准 《水泥细度检验方法80μm筛筛析法）》GB1345-2005。 80μm筛筛析法又分为负压筛法、水筛法和手工干筛法三种，当三种方法检测的结果有争议时，以负压筛法为准。 任务四 进行水泥性能检测 （1）试验筛：由圆形筛框和筛网组成，分负压筛、水筛和手工筛三种，负压筛和水筛的结构尺寸见图5.5和图5.6，手工筛的结构参见GB/T6003.1，其中筛框高度为50mm、直径为150 mm。筛网应紧绷在筛框上，筛网和筛框接触处应用防水胶密封，防止水泥颗粒嵌入。 图1 负压筛 图2 水筛 1－筛网；2－筛框 1－筛网；2－筛框 试验筛必须保持洁净，筛孔通畅，如筛孔被水泥堵塞影响筛析时，应用专门清洗剂清洗（不可用弱酸浸泡）；用毛刷轻轻地刷洗，再用淡水冲净，晾干。 任务四 进行水泥性能检测 （2）负压筛析仪：筛座、负压筛、负压源及吸尘器组成，其中筛座由转速为30±2r/min的喷气嘴、负压表、控制板、微电机及壳体等构成，如图5.7所示。筛析仪负压可调范围为4000～6000Pa。喷气嘴上口平面与筛网之间距离为2～8mm。负压源和收尘器由功率≥600W的工业吸尘器和小型收尘筒组成。 1－喷气嘴；2－微电机；3－控制板开关；4－负压表接口；5－负压源及吸尖器接口；6－壳体 （3）水筛架和喷头：水筛架 上筛座内径为140mm。 （4）天平：最大称量为100g，最小分度值不大于0.01g。 任务四 进行水泥性能检测 水泥细度通常采用筛析法或比表面积法测定。 任务四 进行水泥性能检测 试验步骤 （1）试验准备 试验前所用实验筛应保持清洁，负压筛和手工筛应保持干燥。试验时，称取试样25g。 （2）负压筛法 ① 筛析试验前，应把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，检查控制系统，调节负压至4000～6000Pa范围内。 ② 称取水泥试样 25g，置于洁净的负压筛中，盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析仪连续筛析 2min，在此期间，应轻轻敲击筛盖，使附在筛盖上的试样落下。筛毕，用天平称量全部筛余物的质量。 ③ 当工作负压小于4000Pa时，应清理吸尘器内水泥，使负压恢复正常。 任务四 进行水泥性能检测 （3）水筛法 ① 筛析试验前，应检查水中无泥、砂，调整好水压及水筛架的位置，使其能正常运转。喷头底面和筛网之间的距离为35～75mm。 ② 称取规定数量的试样，置于洁净的水筛中，立即用淡水冲洗至大部分细粉通过，然后将筛子放在水筛架上，用水压为0.05±0.02MPa 的喷头连续冲洗3min。 ③ 筛毕，用少量水把筛余物冲至蒸发皿中，等水泥颗粒全部沉淀后，小心倒出清水，烘干并用天平称量全部筛余物的质量。 （4）手工干筛法 ① 称取规定数量的试样，倒入干筛中。 ② 用一只手执筛往复摇动，另一只手轻轻拍打，往复摇动和轻轻拍打过程应保持近于水平。拍打速度120次/min，每40次向同一方向转动60°，使试样均匀分布在筛网上，直至每分钟通过的试样量不超过0.03g为止。 ③ 用天平称量全部筛余物的质量。 任务四 进行水泥性能检测 试验结果 按公式5.1计算水泥试样筛余百分率，计算结果精确至0.1%。 式中 F——水泥试样筛余百分数（%）； Rs——水泥筛余物的质量，g； W——水泥试样的质量，g。 当筛余百分率F≤10.0%时为合格，否则为不合格。一次检验结果作为鉴定结果。 任务四 进行水泥性能检测 引导问题3：如何进行水泥标准稠度用水量的测定？ 任务四 进行水泥性能检测 任务四 进行水泥性能检测 讨论与分析 定义   试验方法  任务四 进行水泥性能检测 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 任务四 进行水泥性能检测 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%。 试验方法 任务四 进行水泥性能检测 引导问题4：如何进行水泥凝结时间的测定？ 任务四 进行水泥性能检测 定义 讨论与分析 GB规定    试验方法  任务四 进行水泥性能检测 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 任务四 进行水泥性能检测 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。 任务四 进行水泥性能检测 试验方法 初凝时间 不得早于45min 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 任务四 进行水泥性能检测 引导问题5：如何进行水泥体积安定性的测定？ 任务四 进行水泥性能检测 定义 讨论与分析 GB规定    试验方法  任务四 进行水泥性能检测 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。 任务四 进行水泥性能检测 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。 GB规定 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%； 任务四 进行水泥性能检测 试验方法 沸煮法 试饼法 雷氏夹法 有争议时，以雷氏夹法为准 任务四 进行水泥性能检测 引导问题6：如何进行水泥胶砂强度的测定？ 任务四 进行水泥性能检测 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。 硅酸盐水泥各等级、各龄期的强度值(GB175—1999) 品种 强度等级 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 3d 28d 3d 28d 硅 酸 盐 水 泥 42.5 17.0 42.5 3.5 6.5 42.5R 22.0 42.5 4.0 6.5 52.5 23.0 52.5 4.0 7.0 52.5R 27.0 52.5 5.0 7.0 62.5 28.0 62.5 5.0 8.0 62.5R 32.0 62.5 5.5 8.0 任务四 进行水泥性能检测 强度及强度等级-胶砂强度 国家标准规定：水泥和标准砂按1：3.0质量比混合，加入规定量的水（水灰比为0.50），经标准试验方法搅拌成型。制成0mm×40mm×160mm的标准试件，在标准条件（1d 温度为20±1℃，相对湿度90％以上的空气中带模养护；1d 以后拆模，放入20±1℃的水中养护）下养护。根据水泥品种不同，分别测定3d、28d的抗折强度和抗压强度，即为水泥的胶砂强度。 任务四 进行水泥性能检测 试验方法 任务四 进行水泥性能检测 采用标准：《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T17671-1999。 试验仪器设备 （1）水泥胶砂搅拌机：水泥胶砂搅拌机属行星式搅拌机，主要由电机、胶砂搅拌锅和搅拌叶片组成，如图5.15所示，应符合JC/T681。 搅拌锅和搅拌叶片示意图 任务四 进行水泥性能检测 水泥胶砂搅拌机实物照片 任务四 进行水泥性能检测 （2）胶砂振实台：胶砂振实台由可以跳动的台盘和使其跳动的凸轮等组成。台盘上有固定试模用的卡具，并连有2根起稳定作用的臂、凸轮由电机带动，通过控制器按一定的要求转动并保证使台盘平稳上升至一定高度后自由下落，其中心恰好与止动器撞击。整机应符合JC/T682要求，如图5.16所示。 典型振实台示意图 任务四 进行水泥性能检测 （3）试模：试模由3个水平的模槽组成，如图5.17所示，可同时成型三条截面为40mm×40mm，长为160mm的棱形试体，其材质和制造尺寸应符合JC/T726的要求。 水泥试模示意图 任务四 进行水泥性能检测 引导问题7：如何判断水泥是否合格？ 判定规则：检验结果化学指标符合标准规定，体积安定性，凝结时间，强度合格则判定为合格品。上述检验结果中的任何一项技术要求不符合标准规定则判定为不合格品。 任务四 进行水泥性能检测 感谢聆听 $$