2道路建材-硅酸鹽水泥-

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2道路建材-硅酸鹽水泥-

第二節(jié) 硅酸鹽水泥（Portland cement）

水泥

2014/9/16

Road Constructional Materials

水泥

本節(jié)內(nèi)容

? ?

概論一、硅酸鹽水泥的生產(chǎn) 二、水化、凝結(jié)與硬化三、硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)** 四、硅酸鹽水泥的使用**

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水泥

概論

? ? ?

? ?

什么是水泥水泥的發(fā)明水泥的重要意義水泥的分類通用硅酸鹽水泥的種類**

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水泥

1.什么是水泥？Cement

加水拌和成塑性漿體，能膠結(jié)砂、石等適當(dāng)材料，并能在空氣和水中硬化的粉狀水硬性膠凝材料。

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水泥

2.水泥的發(fā)明

發(fā)明

? ?

1824年，英，阿斯普�。↗oseph Aspdin）；石灰石、粘土混合物燒成；獲專利；1825年生產(chǎn)。

命名

? ?

硬固后顏色、外觀-英國(guó)優(yōu)質(zhì)波特蘭石頭；命名：波特蘭水泥（Portland Cement)；中國(guó)：硅酸鹽水泥。

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水泥

3.水泥的重要意義

? ?

基本建設(shè)主要材料，2013年24億噸(全球40億噸）。對(duì)土木建筑的影響。

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水泥

4.水泥的分類

硅酸鹽系列水泥CXS

按主要組分

鋁酸鹽系列水泥CXA

硫鋁酸鹽系列水泥C4AS 氟鋁酸鹽/鐵氟鋁酸鹽水泥C4AF

通用水泥

按應(yīng)用特點(diǎn)

專用水泥特性水泥

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水泥

** 5.通用硅酸鹽水泥的種類

（Common portland cement）

?通用硅酸鹽水泥

以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏及規(guī)定的混合材料制成的水硬性膠凝材料。

石膏混合材料通用水泥

熟料

? ? ?

? ?

硅酸鹽水泥：分P· I和P· Ⅱ型 (portland) 普通硅酸鹽水泥：簡(jiǎn)稱普通水泥；代號(hào)P· O (ordinary) 礦渣硅酸鹽水泥：簡(jiǎn)稱礦渣水泥；代號(hào)P· S (slag) 火山灰硅酸鹽水泥：簡(jiǎn)稱火山灰水泥；代號(hào)P· P (pozzolanic) 粉煤灰硅酸鹽水泥：簡(jiǎn)稱粉煤灰水泥；代號(hào)P· F (fla-ash) 復(fù)合硅酸鹽水泥：簡(jiǎn)稱復(fù)合水泥；代號(hào)P· C (composite)

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水泥

什么是硅酸鹽水泥？** （Portland cement）

定義

由硅酸鹽水泥熟料、0％-5％石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。

熟料石膏混合材料硅酸鹽水泥

類型

? ?

Ⅰ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P ?Ⅰ，不摻混合材料； Ⅱ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P ?Ⅱ，混合材不超過(guò)5%。

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水泥

一、生

產(chǎn)

（一）原材料與工藝** 1 主要原料

石灰質(zhì)材料:提供成分CaO；粘土質(zhì)材料:SiO2、Al2O3、少量Fe2O3；校正原料:硅藻土、黃鐵礦；石膏；

混合材料。

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水泥

“兩磨一燒”

2.生產(chǎn)工藝**：

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水泥

（二）硅酸鹽水泥的組成 **

1.熟料（clinker）； 2.石膏（gypsum）； 3.混合材料（Mixed-Material）。

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1.熟料

（clinker）

定義

水泥

由主要含CaO、SiO2、A12O3、Fe2O3的原料，按適當(dāng)比例磨成細(xì)粉(生料)燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質(zhì)。

含量（%） 62-67 18-24 4-7

原料化學(xué)成分

CaO (C) SiO2 (S) Al2O3 (A)

礦物名稱

硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣

礦物化學(xué)式

3CaO· SiO2 2CaO· SiO2 3CaO· Al2O3

簡(jiǎn)式

C3S C2S C3A

含量（%） 37-60 15-37 7-15

Fe2O3 (F)

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2-5

鐵鋁酸四鈣

4CaO· Al2O3· Fe2O3 C4AF

10-18

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2.石膏

（gypsum）

? ? ? ?

水泥

成分二水石膏（CaSO4· 2H2O）或無(wú)水石膏(CaSO4) 或混合石膏（CaSO4· 2H2O+CaSO4）

? ? ?

來(lái)源天然石膏工業(yè)副產(chǎn)品石膏

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3.混合材料

（Mixed-material）

? ?

水泥

概念混合材料：在生產(chǎn)水泥時(shí)，為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)而加到水泥中的人工的和天然的礦物材料。

分類

? ?

非活性混合材料；活性混合材料。

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水泥

（1）活性混合材料

火山灰性磨細(xì)后與水調(diào)和不發(fā)生水化反應(yīng)，但在 C a( OH ) 2 溶液中發(fā)生顯著水化，在空氣中能硬化并且能在水中硬化。潛在水硬性磨細(xì)后與水調(diào)和后不發(fā)生水化反應(yīng)，但在石膏溶液中能夠發(fā)生顯著水化，在空氣中能硬化，并能在水中繼續(xù)硬化。

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水泥

（1）活性混合材料

定義

主要活性成分

具有火山灰性或潛在水硬性，以http://www.shangyepx.com及兼有火山灰性和水硬性的礦物質(zhì)材料。

活性氧化硅（SiO2）、活性氧化鋁（Al2O3）。

特點(diǎn)

? ?

不與水直接反應(yīng) 但有激發(fā)劑（石灰、石膏）時(shí)，就能水化，生成具有膠凝能力的水化產(chǎn)物，既能在水中，也能在空氣中凝結(jié)硬化。

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水泥

常用活性混合材料**

天然類

火山灰、凝灰?guī)r、硅藻土、蛋白石質(zhì)粘土、硅質(zhì)頁(yè)巖、鈣性粘土及粘土頁(yè)巖煅燒頁(yè)巖或粘土

人工類

工業(yè)廢料類粉煤灰、水淬高爐礦渣、硅灰

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水泥

（2）非活性混合材料 **

定義

凡常溫下與石灰、石膏或硅酸鹽水泥一起，加水拌合后不能發(fā)生水化反應(yīng)或反應(yīng)甚微，不能生成水硬性產(chǎn)物。

常用

低活性礦渣、粉煤灰、火山灰；石灰石、砂巖

作用

? ? ?

提高水泥產(chǎn)量；調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)；減少水化熱；降低成本。

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水泥

二

、硅酸鹽水泥的水化及凝結(jié)硬化

（hydration、setting、hardening）水化水泥熟料礦物與水的作用稱為水泥的水化反應(yīng)。凝結(jié)** 水泥加水拌和發(fā)生水化逐漸失去可塑性但尚不具備強(qiáng)度。硬化** 水泥水化到一定程度開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度，并變?yōu)閳?jiān)硬水泥石。

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水泥

（一）單體礦物的水化

（hydration）

? ?

1.硅酸三鈣、硅酸二鈣的水化化學(xué)式： 2(3CaO· SiO2) + 6H2O = C-S-H + 3Ca(OH)2 2(2CaO· SiO2) + 4H2O = C-S-H + 3Ca(OH)2 特點(diǎn)： C3S：水化速度很快，放出大量熱，強(qiáng)度高。 C2S：水化速度較慢，水化熱小，強(qiáng)度早低后高。

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水泥

水化產(chǎn)物特征

呈無(wú)定形的膠體狀。 C-S-H凝膠： ?粒子如以球形計(jì)直徑可能小于10μm。 ?結(jié)晶程度極差。

4 種形貌：

? ? ?

纖維狀粒子，稱Ⅰ型網(wǎng)絡(luò)狀粒子，稱Ⅱ型等大粒子，稱Ⅲ型內(nèi)部產(chǎn)物，稱Ⅳ型

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水泥

2.鋁酸三鈣（C3A）的水化

化學(xué)式： 3CaO·Al2O3 + 6H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O（C3AH6） 3CaO·Al2O3 + Ca(OH)2 + 12H2O = C4AH13 產(chǎn)物： C3AH6為立方晶體（穩(wěn)定），在CH飽和溶液中能與CH進(jìn) 一步反應(yīng)生成六方晶體C4AH13（易晶形轉(zhuǎn)化為C3AH6）。

特點(diǎn)：水化速度很快，放出大量熱，強(qiáng)度低。

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水泥

3. C4AF的水化

化學(xué)式： C4AF+7H2O = C3AH6 + CaO· Fe2O3· H2O（CFH）產(chǎn)物：水化鐵酸鈣（CFH）為凝膠。特點(diǎn)：水化速度較慢，水化熱低，強(qiáng)度較低。

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水泥

礦物特性***

礦物組成

特性指標(biāo)

C3S

3.25 快

大

C2S

3.28 慢

小低

C3A

3.04 最快

最大

C4AF

3.77 快

中

1．密度（g/cm3） 2．水化反應(yīng)速率

3．水化放熱量早期

4．強(qiáng)度 5．收縮

后期

高中

中

高中

最好

低大

差

低小

好

6．抗硫酸鹽侵蝕性

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水泥

分析與討論

以下是A、B兩種硅酸鹽水泥的孰料礦物組成，請(qǐng)分析兩種水泥的強(qiáng)度、水化熱等區(qū)別。

C3S C2S C3A C4AF

礦物組成

A水泥 B水泥

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60 47

15 28

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16 10

9 15

水泥

（二）水泥的水化

化學(xué)式2： C3A+CH+12H = C 4AH13 C4AH13+ 3CaS04· 2H2O+14H = 3CaO· Al2O3· 3CaS04· 32H2O+CH

? ?

產(chǎn)物2：鋁可被鐵置換成為含鋁、鐵的高硫型水化硫鋁酸鹽，故常用AFt 表示，稱為鈣礬石，是難溶于水的針狀、棒狀晶體。若CaSO4· 2H2O在C3A完全水化前耗盡，則AFt與C3A作用轉(zhuǎn)化為 (AFm)(不規(guī)則板狀、成簇狀、花朵狀、六方板狀)。

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水泥

熟料礦物的水化四個(gè)階段

第1階段第2階段第3階段第4階段

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初

始反應(yīng)期潛伏期凝結(jié)期硬化期

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水泥

初始反應(yīng)期

? ? ? ?

（Initial reaction period）立即水化，放熱劇增； Ca(OH)2結(jié)晶析出； AFt結(jié)晶析出；約有1%的水泥水化。

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水泥

潛伏期

（Incubation period）

初始反應(yīng)后約1-2小時(shí)；顆粒表面形成了C-S-H和AFt為主的滲透膜層；水化放熱速率很低，水化反應(yīng)很慢；產(chǎn)物不多，水泥顆粒分散，塑性狀態(tài)。

? ?

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水泥

凝結(jié)期

? ? ?

（Setting period）

再持續(xù)若干小時(shí)；滲透壓使膜層破裂，繼續(xù)水化；水化產(chǎn)物體積約為水泥體積的2.2倍；接觸點(diǎn)的增多形成凝聚結(jié)構(gòu)，漿體逐漸失去塑性，水泥凝結(jié)；約有15%的水泥水化。

? ?

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水泥

硬化期

（Hardening period）

? ?

水泥水化繼續(xù)進(jìn)行；水化鐵鋁酸鈣、水化鋁酸鈣固溶體C4(AF)H13開(kāi)始形成；硫酸根離子的耗盡使部分AFt轉(zhuǎn)化為AFm。

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水泥

凝結(jié)、硬化過(guò)程簡(jiǎn)述

水泥＋水→可塑性漿體

粒表礦物與水生成水化物并析出形成水化物膜層膜層增厚，顆粒接近，形成凝聚結(jié)構(gòu)，始失可塑性，達(dá)初凝凝聚結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，完全失去可塑性，達(dá)到終凝凝聚和晶體長(zhǎng)大、共生、交錯(cuò)，產(chǎn)生強(qiáng)度

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水泥

水泥最終水化產(chǎn)物***

（hydration product）

水化硅酸鈣

2種凝膠水化鐵酸鈣

C-S-H

CFH

70%

氫氧化鈣 3種晶體

20%

水化鋁酸鈣 C4AH13 C3AH6

水化硫鋁酸鈣 AFt (AFm)

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水泥

水泥石的內(nèi)部組成***

存在固相、液相和氣相。硬化后的水泥石是一種多相多孔體系。 (1)水泥的水化產(chǎn)物； (2)孔隙（水、空氣）； (3)未水化完的內(nèi)核。

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水泥

（三）水泥凝結(jié)硬化的影響因素**

1 2 3 4 5 6 水泥的熟料礦物組成及細(xì)度；水泥漿的水灰比；石膏的摻量；環(huán)境溫度和濕度(養(yǎng)護(hù)）；齡期；混合材料。

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水泥

水泥漿的水灰比解釋

（Water cement ratio）

1 水灰比: 水與水泥的質(zhì)量之比；

W/C 或 mw/mc

2 加水較多時(shí)，水灰比較大，水化反應(yīng)充分；

3 顆粒被水隔開(kāi)的距離較遠(yuǎn)，顆粒間形成骨架結(jié)構(gòu)的時(shí)間長(zhǎng)，所以凝結(jié)較慢,空隙多，降低水泥石的強(qiáng)度。

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水泥

(四) 摻混合材料水泥水化

（Mixed-material）

? ? ? ?

化學(xué)式3： xCH+SiO2 +mH2O = xCaO· SiO2· nH2O （C-S-H） xCH+Al2O3+mH2O = xCaO· Al2O3· nH2O C4AH13+ 3CaS04· 2H2O +14H = AFt+CH 激發(fā)劑： CH、石膏使混合材料的潛在活性得以發(fā)揮

，起激發(fā)水化、促進(jìn)凝結(jié)硬化的作用。石膏：硫酸鹽激發(fā)劑（潛在水硬性）。 Ca(OH)2 ：堿性激發(fā)劑（火山灰性）。

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? ?

水泥

水化特點(diǎn)**

? ?

1 水化速度較慢；(二次反應(yīng)或二次水化） 2 水化產(chǎn)物：氫氧化鈣、水化鋁酸鈣少； C-S-H、AFt或Afm多。 3 外界溫濕度影響大：溫度敏感性大，常溫下反應(yīng)很慢，高溫下反應(yīng)很快。

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水泥

三、硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)和指標(biāo)***

? ? ?

? ?

1 密度、堆積密度（density & bulk density） 2 細(xì)度（fineness） 3 需水性（Water demand） 4 凝結(jié)時(shí)間（setting time） 5 安定性（soundness） 6 強(qiáng)度（strength） 7 水化熱（hydration heat） 8 其它化學(xué)指標(biāo)（chemical properties）

Road Constructional Materials 40

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水泥

1、密度與堆積密度

（density & bulk density）

? ? ? ?

密度 P· I、P· Ⅱ： 3.0-3.2 （g/cm3） P· O： 3.1 P· S 2.8-3.0 P· P、P· F： 2.7-2.9

堆積密度松堆：900-1200（kg/m3）；緊堆：1600 （kg/m3）。

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水泥

2、細(xì)度

（fineness of cement）

定義：細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度。意義：越細(xì)，水化速度越快、強(qiáng)度越高；但成本越高、易產(chǎn)生收縮裂紋；越粗，活性太差。一般認(rèn)為，水泥顆粒小于40um 才具有較高的活性，大于100um活性就很小了。

? ?

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水泥

細(xì)度表示方法

(specific surface area)

cm2/g或m2/kg 單位質(zhì)量表面積

標(biāo)準(zhǔn)篩的篩余、比表面積、粒度分布表示。

80um或 45um

(residue on sieve)

GB175規(guī)定:硅酸鹽水泥≥300m2/kg

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水泥

3、需水性

（Water demand）

—水泥獲得一定稠度所需水量的性質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)稠度標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量

為測(cè)定水泥的凝結(jié)時(shí)間、安定性等性能，使其具有準(zhǔn)確的可比性，水泥凈漿以標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)試所達(dá)到統(tǒng) 一規(guī)定的漿體可塑性程度。

24～30%

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Road Constructional Materials

水泥

影響需水量的因素

? ?

熟料的礦物組成；混合材的品種、數(shù)量；水泥細(xì)度等。

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Road Constructional Materials

水泥

4、凝結(jié)時(shí)間

（setting time）

可塑性漿體開(kāi)始失去可塑性 t1 固體，并逐漸具有強(qiáng)度完全失去可塑性 t2

初凝

終凝

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水泥

4、凝結(jié)時(shí)間

（setting time）凝結(jié)時(shí)間初凝時(shí)間終凝時(shí)間

水泥從加水開(kāi)始到失去流動(dòng)性，即從可塑狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時(shí)間。

自加水起至水泥漿開(kāi)始失去塑性所需的時(shí)間。

（initial setting time）

自加水起至水泥漿完全失去塑性、開(kāi)始有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

（final setting time）

演示

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水泥

影響因素

? ? ?

? ?

礦物組成：C3A 石膏摻量：1.3%-2.5% 細(xì)度水灰比凝結(jié)時(shí)間混合材環(huán)境條件

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水泥

工程意義

? ?

初凝不宜過(guò)快！終凝不宜過(guò)遲！

GB175中規(guī)定硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于390min（6.5h）。初凝時(shí)間不符合上述規(guī)定的水泥為不合格品。

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Road Constructional Materials

5、安定性

?安定性：

水泥

（soundness of cement）

是指水泥漿體在硬化過(guò)程中體積變化的穩(wěn)定性。

?安定性不良：硬化后體積變化不穩(wěn)定，產(chǎn)生不均勻體積變化。 ?危

害：會(huì)導(dǎo)致硬化水泥石或混凝土裂縫、開(kāi)裂，強(qiáng)度降低等。

GB175：安定性不良為不合格品，不得用于工程。

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水泥

安定性不良的原因

1）熟料礦物組成中含有過(guò)多的f-CaO； 2）熟料礦物組成中含有過(guò)多的f-MgO； 3）水泥粉磨時(shí)所摻石膏超量（SO3）。

注：f-CaO、f-MgO是水泥燒制過(guò)程中沒(méi)有與SiO2或 Al2O3結(jié)合成鹽類，而是成游離、死燒狀態(tài)，相當(dāng)于過(guò) 火石灰，水化極為緩慢。

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Road Constructional Materials

水泥

安定性檢驗(yàn)方法

? ?

沸煮法： f-CaO

壓蒸法： f-MgO 水化緩慢，沸煮法不能檢驗(yàn)，GB175規(guī)定硅酸鹽水泥MgO不得超過(guò)5.0%，若壓蒸合格可放寬到6.0%； SO３含量：石膏的安定性，需長(zhǎng)期浸在常溫水中才能發(fā)現(xiàn)，不便于檢驗(yàn)，GB175規(guī)定硅酸鹽水泥SO3不得超過(guò)3.5%。

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? ?

6、強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)

(strength, strength grade)

水泥

? ?

測(cè)定方法: 將水泥和標(biāo)準(zhǔn)砂按1:3混合，加入規(guī)定數(shù)量水(水灰比0.50), 按規(guī)定方法制成40×40×160標(biāo)準(zhǔn)膠砂試件，在標(biāo)準(zhǔn)溫度 (20士1℃)水中養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定其3d和28d抗壓和抗折強(qiáng)度。

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? ?

?強(qiáng)度等級(jí)劃分：

?共六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。

水泥

?水泥按3d強(qiáng)度分為普通型和早強(qiáng)型兩種類型。

強(qiáng)度等級(jí)

抗壓強(qiáng)度（MPa）

3d 28d

抗折強(qiáng)度（MPa）

3d 28d

42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R

17.0 22.0 23.0 27.0 28.0 32.0

42.5 42.5 52.5 52.5 62.5 62.5

3.5 4.0 4.0 5.0 5.0 5.5

6.5 6.5 7.0 7.0 8.0 8.0

各齡期強(qiáng)度不得低于規(guī)定值,如有一項(xiàng)低于規(guī)定值，則為不合格品。

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水泥

7、水化熱

? ?

（hydration heat）

水化熱：水泥和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)放出的熱量。水化熱大部分在水化初期放出。

如對(duì)硅酸鹽水泥： 1-3d 50% 7d 75% 6個(gè)月 83%-91%

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水泥

影響因素

? ? ?

礦物組成；混合材的品種數(shù)量；細(xì)度。

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水泥

工程影響

利：冬季施工防止凍害；弊：大體積混凝土溫度裂縫。

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8、化學(xué)指標(biāo)

水泥

（chemical properties）

水泥安定性砼耐久性

? ?

不溶物燒失量 SO3 MgO Cl堿含量

HCL-NaOH處理-高溫灼燒后所剩的物質(zhì)； ?含量高影響水泥質(zhì)量。

灼減量，水泥經(jīng)高溫灼燒質(zhì)量損失。水分、有機(jī)雜質(zhì)排出、碳酸鹽分解出 CO2，硫酸鹽分解出SO2。限制石膏和混合材中雜質(zhì) 含量。

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水泥

GB175硅酸鹽水泥化學(xué)指標(biāo) %

水泥代號(hào)

不溶物燒失量堿含量 ≤0.75

≤1.50

Cl-

SO3

MgO

P· I

P· II

≤3.0

≤0.60 ≤3.5 ≤0.06 ≤3.5 ≤5.0*

*若水泥經(jīng)壓蒸試驗(yàn)合格，則此指標(biāo)可放寬至6.0%。

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水泥

質(zhì)量判定

? ? ? ?

? ? ?

1 密度基礎(chǔ)性質(zhì) 2 細(xì)度 3 需水性選擇性指標(biāo) 4 凝結(jié)時(shí)間 5 安定性強(qiáng)制性條款 6 強(qiáng)度 7 水化熱 8 化學(xué)指標(biāo)（堿含量為選擇性）

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國(guó) 家標(biāo) 準(zhǔn)

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水泥

四、硅酸鹽水泥的使用

? ?

（一）侵蝕與防止*** （二）風(fēng)化與貯運(yùn)*

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（一）侵蝕與防止

（Cement resistance to chemical）

水泥

1、侵蝕的原因分析內(nèi)因：

外因：

水泥石組成與結(jié)構(gòu)；侵蝕介質(zhì) 環(huán)境條件：介質(zhì)濃度、溫濕度、水流

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水泥

2、侵蝕類型

? ?

（1）溶解性侵蝕（軟水侵蝕）；（2）離子交換型侵蝕；（3）生成膨脹性物質(zhì)。

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（1）溶解性侵蝕（軟水侵蝕、溶析）

水泥

? ? ?

Ca(OH)2在淡水、流動(dòng)水、壓力水中易不斷溶解流失， OH-下降，引起其它水化產(chǎn)物分解，高堿度物質(zhì)分解為低堿度物質(zhì)，水泥石變得多孔疏松。軟水：Ca2+、Mg2+ ＜ 100/106 冷凝水、雪水、冰川水。硬水：Ca2+、Mg2+＞250/106 江、河、湖泊、地下水。

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水泥

（2）離子交換型

可溶型鈣鹽：2HCl+Ca(OH)2→CaCl2+2H2O 不溶型鈣鹽：Ca(OH)2+CO2+H2O→CaCO3+2H2O CaCO3+CO2+2H2O→Ca（HCO3）2 鎂鹽： MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→CaS04· 2H2O+Mg(OH)2 MgCl2+Ca(OH)2→CaCl2+Mg(OH)2 強(qiáng)堿侵蝕： 3CaO· Al2O3+6NaOH→NaO· Al2O3+3Ca(OH)2

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水泥

（3）生成膨脹性物質(zhì)

? ?

硫酸鹽侵蝕：鈣釩石（AFt-“水泥桿菌”） MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→CaS04· 2H2O + Mg(OH)2 4CaO· Al2O3· 13H2O + 3CaS04· 2H2O + 14H2O →3CaO· Al2O3· 3CaS04· 32H2O+Ca(OH)2 鹽類結(jié)晶：結(jié)晶膨脹堿集料反應(yīng)：Na2O、K2O與SiO2 反應(yīng) Na2O+ SiO2 →Na2O· SiO2

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水泥

3、侵蝕的防止

水泥石的腐蝕

? ?

腐蝕的防止

1）合理選用水泥品種

溶解型侵蝕

2）提高水泥石的密實(shí)度 3）表面加保護(hù)層

4）控制堿含量及集料中的活性氧化硅

離子交換腐蝕

膨脹腐蝕

混凝土中的堿含量：一般3kg/m3，重要工程1.8kg/m3。

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水泥

(三)風(fēng)化與貯運(yùn)

1、風(fēng)化

? ? ?

概念：水泥在貯運(yùn)過(guò)程中，如與空氣接觸，則會(huì)吸收空氣中 H2O和CO2而發(fā)生部分水化反應(yīng)和碳化反應(yīng)。俗稱受潮。危害：風(fēng)化后會(huì)凝固成粒狀或塊狀，增加燒失量、降低密度，凝結(jié)遲緩，強(qiáng)度降低。

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水泥

風(fēng)化影響因素

? ?

水泥的貯運(yùn)條件；貯運(yùn)期限；包裝質(zhì)量。

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水泥

貯運(yùn)時(shí)間對(duì)水泥強(qiáng)度的影響

3個(gè)月，

6個(gè)月，

10%～20%； 15%～30%； 25%～40%；

12個(gè)月，

? ? ?

通用有效期從出廠日期算起為3個(gè)月；超過(guò)有效期應(yīng)視為過(guò)期水泥；風(fēng)化較輕可重磨恢復(fù)其部分活性；較重應(yīng)降低強(qiáng)度等級(jí)或用于次要工程。演示

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水泥

2、貯運(yùn)措施

? ?

不得受潮和混入雜物；不同品種、強(qiáng)度等級(jí)水泥應(yīng)分別貯運(yùn)，加以標(biāo)志，確保先存先用，以防錯(cuò)用、混用、過(guò)期；袋裝一般不超過(guò)10袋。

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水泥

材料質(zhì)量事故

廣西百色某車間單層磚房屋蓋采用預(yù)制空心板12m跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土大梁，1983年10月開(kāi)工，使用進(jìn)場(chǎng)已3個(gè)多月并存放潮濕地方的水泥。1984年拆完大梁底模板和支撐，1月4日下午房屋全部倒塌。

事故的主因是使用受潮水泥，且采用人工攪拌，無(wú)嚴(yán)格配合比。致使大梁混凝土在倒塌后用回彈儀測(cè)定平均抗壓強(qiáng)度僅5MPa左右，有些地方竟測(cè)不出回彈值。此外振搗不實(shí)，配筋不足等問(wèn)題。

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水泥

廣州某斜拉橋使用６年后其中一根拉索突然墜落，經(jīng)檢查拉索內(nèi)鋼絲嚴(yán)重腐蝕，此是由于拉索內(nèi)上部水泥漿體長(zhǎng)時(shí) 間不凝結(jié)而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕所致。見(jiàn)下圖（圖4-8為拉索墜落，圖4-9為未凝結(jié)漿體）。上段漿體配方：水泥:水: 石英粉:FDN減水劑:鋁粉＝1:0.34:0.15:0.008 5:0.00003

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水泥

NOTE3：水泥凝結(jié)時(shí)間不正常

某立窯水泥廠生產(chǎn)的普通水泥游離氧化鈣含量較高，加水拌和后初凝時(shí)間僅40min。但后放置1個(gè)月，凝結(jié)時(shí)間又恢復(fù)正常，而強(qiáng)度下降，請(qǐng)分析原因。

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水泥

事故分析

? ?

①初凝變短: f-CaO含量較高該氧化鈣

相當(dāng)部分的煅燒溫度較低。加水拌和后，水與CaO迅速反應(yīng)生成Ca（OH）2，放熱，漿體溫度升高，加速熟料水化。從而產(chǎn)生了較多的水化產(chǎn)物，形成了凝聚－結(jié)晶網(wǎng) 結(jié)構(gòu)，所以短時(shí)間凝結(jié)。

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水泥

事故分析

②凝結(jié)恢復(fù)正常: 放置一段時(shí)間后吸收空氣的水汽，大部分f-CaO生成 Ca(OH)2 或進(jìn)一步與CO2反應(yīng)，生成CaCO3。故此時(shí)加水后，不會(huì)再出現(xiàn)原來(lái)的水泥漿體溫度升高、水化速度過(guò) 快、凝結(jié)時(shí)間過(guò)短的現(xiàn)象。但其它水泥熟料礦物也會(huì)和空氣中的水汽反應(yīng)，部分產(chǎn)生結(jié)團(tuán)、結(jié)塊，使強(qiáng)度下降。

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水泥

材料質(zhì)量事故

某大體積混凝土工程，澆注兩周后拆模，發(fā)現(xiàn)擋墻有多道貫穿型的縱向裂縫。該工程使用某立窯水泥廠生產(chǎn)P· Ⅱ42.5型水泥，其熟料礦物組成如下：

C3S 61％ C2S 14％ C3A 14％ C4AF 11％

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水泥

原因及防治措施

? ?

? ? ?

原因：水泥C3A和C3S含量高，導(dǎo)致水化熱高；且在澆注混凝土中，混凝土的整體溫度高，以后混凝土溫度隨環(huán)境溫度下降，混凝土產(chǎn)生冷縮，造成混凝土貫穿型的縱向裂縫。措施：選用低水化熱，即C3A和C3S的含量較低的水泥。水泥用量及水灰比也需適當(dāng)控制。