第三章 水泥

单击此处编辑母版标题样式,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥,第三节 特性水泥和专用水泥,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,水泥的发明,1824,年由英国建筑,工人阿斯普,丁发明,通过煅烧石灰石与粘土的混,合料得出一种胶凝材料,它制成砖块很像由波特兰半岛采下来的波,特兰石,由此将这种,胶凝材料,命名,波特兰水泥,.,水泥的发展历程,波特兰水泥（,1824,年）砂浆、混凝土钢筋混凝土（,1850,年）石棉,水泥（,1900,年）预应力混凝土（,1929,年）外加剂混凝土（,1935,年）,聚合物水泥混凝土（,20,世纪,50,年代）高强混凝土（,20,世纪,70,年代）,高性能混凝土（,20,世纪,90,年代）。,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,混合材料掺量,20,混合材料掺量,15,，,50,混合材料掺量,0,5,混合材料掺量,6,15,硅,酸,盐,类,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,火山灰质硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥,砌筑水泥,道路水泥,油井水泥,快硬硅酸盐水泥,白色硅酸盐水泥,硅酸盐膨胀水泥,中热、低热矿渣硅酸盐水泥,低碱水泥,本章重点,硅酸盐水泥,掺混合材料的硅,酸盐水泥,也是全书重点之一,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,一、硅酸盐水泥的定义,凡由,硅酸盐水泥熟料,、,0,5,石灰石或粒化高炉矿渣,、适量,石,膏,磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥即国外通称的,波特兰水泥,。,硅酸盐水泥分两种类型：,不掺加混合材料的,称,I,型硅酸盐水泥，代号,P,I,；,在硅酸盐水泥粉磨时,掺入,不超过水泥质量,5,石灰石或粒化高,炉矿渣,混合材料的,称,型硅酸盐水泥，代号,P,。,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,二、硅酸盐水泥的生产过程,生产过程：,两磨一烧。,生产原料：,石灰质原料（如石灰岩）,粘土质原料（如粘土、粘土质页岩）,少量辅助原料（如铁矿粉、石膏,）,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成及水化特性,硅酸盐水泥熟料矿物组成,名称,矿物成分,简称,含量（,%,）,密度（,g/cm,3,）,硅酸三钙,3CaOSiO,2,C,3,S,37,60,3.25,硅酸二钙,2CaOSiO,2,C,2,S,15,37,3.28,铝酸三钙,3CaOAl,2,O,3,C,3,A,7,15,3.04,铁铝酸四钙,4CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,C,4,AF,10,18,3.77,小,大,小,中,干 缩,硅酸盐水泥熟料矿物的基本特性,优,差,良,中,耐侵蚀性,较低,低,早低晚高,高,强度,中,最大,小,大,水化热,快,最快,慢,快,水化速度,C,4,AF,C,3,A,C,2,S,C,3,S,名称,影响,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,现有甲、乙两厂生产的硅酸盐水泥熟料，其矿物成分如下,表，试估计和比较这两厂所生产的硅酸盐水泥的硬化速度、,水化热和强度有何差异？,分析：,由,甲厂,硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的,强度发展速、水化热、,d,时的强度均,高于,由,乙厂,硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥,但耐腐蚀性则,低于,由,乙厂,硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥。,生产厂家,熟料矿物成分（）,C,3,S,C,2,S,C,3,A,C,4,AF,甲,56,17,12,15,乙,42,35,7,16,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,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,42.5,型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：,分析：,由于该工程所使用的,水泥,C,3,A,和,C,3,S,含量高,，,导致该水泥的,水化热高,，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生,冷缩,，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。,C,3,S,C,2,S,C,3,A,C,4,AF,61%,14%,14%,11%,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,四、硅酸盐水泥的凝结硬化过程,水化：,物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，,统称为水化。,凝结：,水泥加水拌和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称为凝结。,硬化：,此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水,泥石），这一过程称为硬化。,思考题：简述石膏在水泥中的主要作用？,答：石膏在水泥硬化中起,缓凝剂,的作用。,纯水泥熟料磨细后，与水拌和，凝结时间很短，因此不便使,用，为调节水泥的凝结时间，掺入适量（,3%,左右）的石膏，石,膏与凝结速度最快的,铝酸三钙,作用，生成了,难溶的水化硫酸铝,钙,，覆盖在铝酸三钙的周围，阻止其继续快速水化，因而延缓,了水泥的凝结时间。石膏掺量取决于铝酸三钙和,SO,3,的含量。,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,五、影响水泥凝结硬化的主要因素,熟料矿物成分：,硅酸盐水泥熟料矿物对水泥性能的影响。,水泥的细度：,在矿物组成相同的条件下，水泥磨得,愈细,，水泥,颗粒平均粒径愈小，,比表面积越大,，水泥水化时与,水的接触面越大,，,水化速度越快,，水化反应越彻底。相应地水泥,凝结硬化速度就越,快,，,早期和后期强度就越高,。,但其,28d,水化热也越大,，硬化后的,干,缩也越大,。另外要把水泥磨得更细，也需要,高成本,。因此水泥应具,有一定的细度。,用水量,；,养护时间,；,温度和湿度,；,外加剂,；,石膏掺量,等。,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,六、硅酸盐水泥的技术要求,1,、,密度、堆积密度：,在进行混凝土配合比的设计中，一般水泥,密,度,3.1g/cm,3,3.,2,g/cm,3,堆积密度取,1300kg/m,3,。,2,、细度：,一般水泥颗粒限制在,7,200um,范围内。,细度测定的方法,：,筛析法（,干筛法、水筛法、负压筛析法,）,3,、凝结时间：,初凝,为水泥加水拌合时起至标准稠度净浆开始失去,可塑性所需的时间；,终凝,为水泥加水拌和时起至标准稠度净浆,完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。硅酸盐水泥,初凝,时间,不得早于,45min,，,终凝,时间,不得迟于,6h30min,。,原因,：,初凝时间过早,，下一道工序无充足的施工时间，,终凝时,间过迟,，会拖延整个工程的施工工期。,水泥凝结时间的测定：,凝结时间测定仪,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,六、硅酸盐水泥的技术要求,4,、体积安定性：,指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。当水,泥浆体硬化过程发生了不均匀的体积变化，会导致水泥石,膨胀开,裂、翘曲,，即,安定性不良,。安定性不良的水泥会,降低建筑物质,量，甚至引起严重事故,。,引起水泥安定性,不良的原因,：熟料中游离,氧化镁,过多；,石膏,掺量过多；熟料中,游离氧化钙,过多。,测试方法：,试饼法或雷氏法,（有争议时以雷氏法为准）,5,、强度及强度等级：,水泥强度是采用,软练胶砂法,测定：,该方法是由按质量计的,一份水泥,、,三份,ISO,标准砂,，,0.5,份的水,拌,制成,40mm*40mm*160mm,的试件，分别测定试件,3d,和,28d,的,抗压强度,及抗折强度,，根据测定结果，确定水泥的强度等级：,42.5,、,42.5R,、,52.5,、,52.5R,、,62.5,、,62.5R,。,R,表示该水泥的早期强度,。,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,六、硅酸盐水泥的技术要求,6,、标准稠度用水量：,指水泥浆达到标准稠度（规定稠度）时所需,的拌和水量，以水占水泥重量的百分数表示。,水泥的,标准稠度,用水量越少，水泥性能越好,。,硅酸盐水泥的,标准稠度用水量一,般为,。,7,、水化热：,水化热对,大体积,建筑物,不利,；对,非大体积,建筑物的,冬季施工,，,有利,于混凝土的凝结硬化。,8,、碱含量：,水泥中碱含量按,Na,2,O,0.653K,2,O,计算值来表示。若,使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不,得大于,0.60%,或由供需双方商定。,烘干箱,80,m,方孔筛,七、检测,水泥质量的试验方法,1,、水泥细度试验,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,（,1,）水筛法,取样,W=50g,，置于洁净的水筛中,;,用洁净的水,冲洗,水筛架上，用,水压,为（,0.050.02,）,Mpa,的喷头连续冲洗,3min,;,调整,好水筛架的,位置,，使其能,正常运转,。喷头底面和筛网之间的距离为,35,75,;,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将水倾出，,烘干,并用天平,称量,筛余物。,试验,记录,：,筛余量,Rs,（,g,）；,结果,计算,:,水泥细度按试样,筛余百分数,F,计算,即,45m,方孔筛,(2,）负压筛析法,取样,W=50g,，置于洁净的方空筛中,;,开动筛析仪,连续筛,2min,，工作负压应保持在,4000Pa-6000Pa,。在此期间如有,试样附着在筛盖上,，可,轻轻敲击,，使试样落下；,筛毕,，用天平,称量筛余物,；,试验,记录,：,筛余量,Rs,（,g,）,；,结果,计算,:,水泥细度按试样,筛余百分数,F,计算,即,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,七、检测,水泥质量的试验方法,1,、水泥细度试验,负压表,计时器,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,七、检测,水泥质量的试验方法,2,、水泥标准稠度用水量试验,取样：,水,m,1,=142.5g,；水泥,m,2,=500g,；,搅拌锅先用湿布擦抹,，将水和水泥按顺序倒入搅拌锅内；,用水泥净浆搅拌机,拌合,，先,低速搅拌,120s,，,停,15s,，接着,高速搅拌,120s,停机；,标准稠度测定,;,立即将水泥浆装入圆模中，用小刀轻轻振动数次，抹平后用水泥标准稠度测定仪检测,重锤,30s,内下沉的深度,；,结果评定,：如果重锤,30s,内下沉的深度在,2630mm,，表明该水泥浆已经,达到标准稠度,，则该水泥的,标准稠度用水量,P=m,1,/m,2,;,如果重锤,30s,内下沉的,深度不在此范围,，应该增减用水量，,重新试验,，直至达到标准稠度为止。,搅拌叶片,搅拌锅,计时器,开关,标尺,指针,圆模,重锤,支架,第三章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,四 川 水 利 职 业 技 术 学 院,砂斗,模套,振动台,试模,160mm,40mm,40mm,送油阀,回油阀,压力表,抗折夹具,游动砝码,标尺,100mm,七、检测,水泥质量的试验方法,3,、水泥胶砂强度检验（,ISO,）,取样：,一份水泥、三份,ISO,标准砂（,1350g,），,0.5,份的水；,用胶砂搅拌机拌合,:,先低速搅拌,30s,后，在第二个,30s,内匀速的加入砂子再拌,30s,；然后高速下继续搅拌,60s,；,将砂浆立即制成模型,:,先将空试模刷油并和模套固定在振动台上，用一个勺子直接将砂浆装入空试模，接着振实,60,次，再装入第二次在振实,60,次。然后取下试模，表面抹平；,试件养护：,将试件放入湿箱；,检测强度：,分别测定,7d,和,28d,的抗压强度和抗折强度；,评价结果：,以一组,3,个试件的平均值作为结果。,抗压强度,=F/(40mm*40mm),抗折强度,=(3F*100mm)/(40mm*40mm*40mm),40mm