3.1 通用硅酸盐水泥（课件）- 《建筑材料（第4版） 》同步教学（机械工业版）

3.1 通用硅酸盐水泥 3-1 通用硅酸盐水泥 教学目标 任务导入 知识学习 知识能力拓展 总结评价 任务实施 03/ 我国胶凝材料的发展 02/ 网页链接 01/ 思政元素 第3章 水泥 第三章 水泥 网页链接 定义：是一种粉末状材料，加适当水调制后，经一系列物理、化学作用，由最初的可塑性浆体变成坚硬的石状体。 水泥具有较高的强度，并且能将散状、块状材料黏结成整体。水泥浆体不仅能在空气中凝结硬化，而且能更好地在水中凝结硬化，并保持发展其强度，因而水泥是典型的水硬性胶凝材料。 能力目标： 1具备对通用硅酸盐水泥的细度、强度、标准稠度涌水量、体积安定性等性能检测的能力。 2.具备水泥的腐蚀与防止控制能力。 3.正确选择和使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的能力。 知识目标： 1.掌握通用硅酸盐水泥的性能、特点、应用。 教学目标 各种水泥混凝土建筑，都离不开水泥材料…… 任务导入 通用硅酸盐水泥的组成材料主要是水泥熟料、适量石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。水泥浆液能够把砂、石、等散体材料黏结成一定强度的混凝土材料，也可用于制作砌筑或抹面砂浆，也可用于地基土的处理等方面。根据通用硅酸盐水泥混合料的品种和掺量，可以分为硅酸盐水泥、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。 知识学习 知识学习 （一）硅酸盐水泥的原料及生产 1、水泥原料 石灰质：石灰石、凝灰呀——CaO 黏土质：黏土——SiO2、Al2O3、Fe2O3 铁矿粉：Fe 2、 生成工艺 一、硅酸盐水泥 知识学习 （二）硅酸盐水泥的矿物熟料组成其及特性 知识学习 （三）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 1、水泥的水化与凝结硬化 水化：水泥颗粒表面的矿物溶解于水，并与水发生化学反应，形成具有可塑性的浆体。 凝结：水泥浆体逐渐遍稠失去可塑性，但还不具有强度的这一过程。 硬化：凝结了的水泥浆体开始产生强度，并逐渐发展称为坚硬的水泥石。 知识学习 （三）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 2、水泥水化反应 熟料水化后产物：水化硅酸钙（70%）、氢氧化钙（20%）、铁酸钙、铝酸钙、水化硫铝酸钙 知识学习 （三）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 3、水泥的凝结与硬化 凝结过程：由表及里、由快到慢 水泥石：水泥凝胶、水泥颗粒、毛细孔 水泥凝胶 水泥颗粒 毛细孔 水泥颗粒 空气 知识学习 （三）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 4、影响水泥凝结与硬化的因素 影响 因素 熟料成分 水泥细度 石膏 温度、湿度 龄期 水胶比 知识学习 （四）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 1、细度：水泥颗粒的粗细程度。 评定方法：比表面积法。（比表面积为单位质量的水泥粉末所具有的的总表面积。） ㎡/kg 要求：硅酸盐水泥，比表面积≥300 ㎡/kg 知识学习 （四）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 2、凝结时间：水泥颗粒的粗细程度。 开始失去塑性 完全失去塑性 终凝 《通用硅酸盐水泥》:（390分钟） 水泥全部加入水 初凝（《通用硅酸盐水泥》:45分钟） 保证砼（砂浆）制备、运输、浇筑 加快下一道工序施工 水泥凝结时间不符合规定：不合格品 知识学习 （四）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 3、标准稠度用水量 概念：水泥净浆达到标准稠度需要的水量 用途：测定水泥体积安定性、凝结时间 目的：使实验结果具有可比性 知识学习 （四）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 4、体积安定性 概念：水泥浆硬化后体积的变化程度 危害：导致水泥石膨胀、翘曲、开裂 水泥体积安定性不符合规定：不合格品 原因： 游离CaO、MgO——过火石灰的性能 石膏掺量过多——水解生成膨胀性钙矾石体积膨胀1.5倍 检验方法：CaO沸煮法、MgO蒸压法 处理方法：限量 MgO<5% SO3<3.5% 知识学习 （四）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 5、强度等级 水泥胶砂强度检验方法：水泥：标准砂：水=1：3.0：0.5 40 40 160 知识学习 （四）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 6、水化热 （1）概念：水泥与水发生水化反应所放出的热量。 （2） 影响水化热的因素：C3S、CA 越多，水化热越大，3d-7d放热量大 （3）工程影响：不利于大体积混凝土 利于冬季混凝土施工 知识学习 （四）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 7、密度和堆积密度 水泥的密度一般为3.1~3.2g/cm3 。散状堆积密度0.9~1.3g/cm3。 《通用硅酸盐水泥》（GB175）规定：不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子等化学指标规定，不符合要者为不合格品。 知识学习 （五）水泥石的腐蚀与防止 Ca(OH)2 软水侵蚀： Ca(OH)2析出 酸性腐蚀： Ca(OH)2生成Ca(HCO3)2 Ca(OH)2与HCl等反应 盐类腐蚀： 镁盐腐蚀：Ca(OH)2与MgCl2等反应 硫酸盐腐蚀：Ca(OH)2与Na2SO4等反应 强碱腐蚀：C3A 与Na(OH)2反应 3CaO.Al2O3 析出 离子交换 膨胀 知识学习 （六）水泥石腐蚀的防治措施 1、材料措施：根据侵蚀性介质选择合适的水泥品种 2、施工措施：提高水泥密度、降低孔隙率、保护层厚度 保护层垫块 振捣混凝土 知识学习 （七）硅酸盐水泥的性质与应用 序号 性质 应用 1 快凝、快硬、高强 早强要求的混凝土、预应力混凝土 2 抗冻性好 冬季施工 3 抗腐蚀性差 不适用于受海水、矿物水等化学侵蚀性介质 4 抗碳化能力强 重要的钢筋混凝土结构、预应力混凝土 5 耐热性差 不用于耐热混凝土 6 耐磨性好 适用于地面、道路的等耐磨性要求的工程 7 水化热大 适用于冬季施工、不适合大体积混凝土 知识学习 P.O 活性混合料 5%~20%，非活性混合料<8%，或窑灰<5% （一）技术要求 1、细度：比表面积≥300 ㎡/kg（同硅酸盐水泥） 2、凝结时间：初凝45min，终凝600min(硅酸盐水泥：390min) 3、强度和强度等级：42.5(R)、52.5(R)。(硅酸盐水泥：62.5(R)) 4、与硅酸盐相同：体积安定性、MgO、SO3、Cl-。 二、普通硅酸盐水泥 知识学习 （二）普通硅酸盐水泥的性能及其应用 序号 硅酸盐水泥性质 普规水泥性质 1 快凝、快硬、高强 略低 2 抗冻性好 略有降低 3 抗腐蚀性差 略有提高 4 抗碳化能力强 略有降低 5 耐热性差 稍好 6 耐磨性好 略有降低 7 水化热大 略低 应用于硅酸盐基本相同。 知识学习 三、其他通用硅酸盐水泥 目的：调整水泥强度等级、扩大水泥使用范围、改善水泥性能、增加水泥品种和产量。 （一）混合材料 活性混合料 非活性混合料 粒化高炉矿渣：（冷淬）活性CaO、SiO2、Al2O3 火山灰质混合料：活性SiO2、Al2O3 粉煤灰：活性SiO2、Al2O3 石英砂、石灰石、慢冷却矿渣等 Ca(OH)2 C3S、C2S、C3A 知识学习 三、其他通用硅酸盐水泥 （二）矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐水泥 1.组成 知识学习 三、其他通用硅酸盐水泥 （二）矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐水泥 2.技术要求 (1)细度：方孔筛（80um），<10%；方孔筛（45um），<30%； (2)MgO、SO3：MgO<6%(硅酸盐水泥为<5%)， P.S SO3<4% P.P和P.F SO3<3.5%(同硅酸盐水泥) (3)强度等级：3d、28d分为32.5(R)、42.5(R)、52.5(R)三个强度等级 知识学习 三、其他通用硅酸盐水泥 （二）矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐水泥 3.性质（共性） 序号 硅酸盐水泥性质 通用硅酸盐水泥共性 1 快凝、快硬、高强 凝结慢，后期强度高 2 抗冻性好 抗冻性差 3 抗腐蚀性差 抗腐蚀能力强 4 抗碳化能力强 抗碳化能力差 5 耐热性差 湿热性强（适合高温养护） 6 耐磨性好 耐磨性差 7 水化热大 水化热低 反向 对比 知识学习 三、其他通用硅酸盐水泥 （二）矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐水泥 3.性质（特性） 序号 P·S矿渣硅酸盐水泥 P·P火山灰硅酸盐水泥 P·F粉煤灰硅酸盐水泥 1 耐热性强 抗渗性好 水化热低 2 保水性差、 保水性好 保水性差 3 泌水大、干缩大 干缩性大（干燥环境） 易泌水、干缩小 知识学习 三、其他通用硅酸盐水泥 （三）复合硅酸盐水泥 1.技术要求 (1)细度：同矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐水泥的细度要求。。 (2)凝结时间：同普硅水泥要求。初凝：45min；终凝：600min (3)体积安定性：MgO含量≤6.0%；SO3≤3.5% (4)强度等级：同掺合料硅酸盐水泥（火山灰、粉煤灰、矿渣） 32.5（R）、 42.5（R）、 52.5（R） 思考并讨论 1、硅酸盐的熟料成分含量多少对其性能的影响？ 2、混合料硅酸盐水泥由于掺入了混合料，其共同性能相对于硅酸盐水泥有何变化？ 任务实施 任务 1、标准稠度涌水量试验。 2、水泥细度试验。 3、水泥胶砂强度试验。 4、水泥体积安定性试验。 总结评价 硅酸盐生成原材料、生成工艺、性能、技术要求、水泥石的腐蚀与防止。 硅酸盐混合料的类别、普通硅酸盐水泥、通用硅酸盐料水泥的性能、技术要求与工程应用。 通过细度实验、标准稠度涌水量试验、体积安定性试验、水泥胶砂强度试验学习水泥的细度、标准稠度涌水量、体系安定性和水泥强度等级的确定方法。 知识能力拓展 硅酸盐水泥拌制的混凝土由于水化热大，浇筑大体积混凝土时容易出现下图所示的温度应力裂缝。因此，在大体积混凝土浇筑时，不宜采用硅酸盐水泥。 知识能力拓展 大体积混凝土浇筑，控制措施 （1）优先选用低水化热的矿渣水泥拌制混凝土，并适当使用缓凝减水剂。 （2）在保证混凝土设计强度等级前提下，适当降低水灰比，减少水泥用量。 （3）降低混凝土的入模温度，控制混凝土内外的温差（当设计无要求时，控制在25℃以内）。如降低拌合水温度（拌合水中加冰屑或用地下水）；骨料用水冲洗降温，避免暴晒。 （4）及时对混凝土覆盖保温、保湿材料。 知识能力拓展 （5）可在基础内预埋冷却水管，通入循环水，强制降低混凝土水化热产生的温度。 （6）在拌合混凝土时，还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的收缩变形。 （7）设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外应力和温度应力；同时，也有利于散热，降低混凝土的内部温度。 （8）大体积混凝土可采用二次抹面工艺，减少表面收缩裂缝。 谢谢！ $$