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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 水 泥,内 容,水泥的定义和分类,水泥的生产,水泥的基本组成,水泥的水化硬化,水泥的品质要求,常用水泥的基本特征与用途,特种水泥的组成与主要性能,一、,水泥的定义和分类,定义：,凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。,硅酸盐水泥,定义：以硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。,按组成,分类：,常用水泥,硅酸盐水泥,（以硅酸盐水泥熟料为主要组分）,如：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等,特种水泥,（以非硅酸盐类水泥熟料为主要组分）,如：高铝水泥、硫铝酸盐水泥等,组分材料：,(1)硅酸盐水泥熟料：适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的产物,(2)石膏：天然石膏或工业副产石膏（工业生产中以硫酸钙为主要成分的副产品），掺量2,(3)活性混合材：具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料，如粒化高炉矿渣、粉煤灰等,(4)非活性混合材：活性指标不符合标准要求的潜在水硬性或火山灰性混合材料以及砂岩和石灰石,(5)窑灰：从水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘,(6)助磨剂：在水泥粉磨时起助磨作用而不损害水泥性能的一种外加剂，加入量1%,常用水泥品种,水泥品种,水泥代号,水泥组成,熟料,石膏,混合材,型硅酸盐水泥,P.,硅酸盐水泥熟料9598%,适量（控制SO,3,3.5%）,不掺任何混合材,型硅酸盐水泥,P.,硅酸盐水泥熟料9097%,适量（控制SO,3,3.5%）,掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材,普通硅酸盐水泥,P.O,硅酸盐水泥熟料8092%,适量（控制SO,3,3.5%）,掺615%混合材。活性混合材15%（允许用窑灰5%或非活性混合材10%代替），非活性混合材10%,水泥品种,水泥代号,水泥组成,熟料,石膏,混合材,矿渣硅酸盐水泥,P.S,硅酸盐水泥熟料2578%,适量（控制SO,3,4%）,粒化高炉矿渣2070%，允许用石灰石、窑灰和火山灰质混合材中的一种材料代替，代替数量20%,火山灰质硅酸盐水泥,P.P,硅酸盐水泥熟料4578%,适量（控制SO,3,3.5%）,火山灰质混合材2050%,粉煤灰硅酸盐水泥,P.F,硅酸盐水泥熟料5578%,适量（控制SO,3,3.5%）,粉煤灰2040%,复合硅酸盐水泥,P.C,硅酸盐水泥熟料4583%,适量（控制SO,3,3.5%）,掺两种或两种以上混合材料，总掺量按质量百分比计为1550%，允许用8%的窑灰代替部分混合材料，掺矿渣时，混合材掺量不得与矿渣水泥重复,二、水泥的生产,原材料：,（）石灰石质原料（主要成份为碳酸钙，提供氧化钙），如,石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳等,（）粘土质原料（提供氧化硅和氧化铝及部分氧化铁），如,黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等,（）少量校正原料,（铁质校正原料和硅质校正原料，提供氧化铁和氧化硅），铁质校正原料如低品位铁矿石、炼铁厂尾矿以及硫酸厂工业废渣硫酸渣（硫铁矿渣）等；硅质校正原料如砂岩、河砂、粉砂岩等。,生产工艺：,“两磨一烧”,生料制备：,石灰质原料，粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细，并配合为成分合适，质量均匀的生料,熟料煅烧：,生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料,水泥粉磨：,熟料加适量石膏，有时还加适量混合材料或外加剂共同磨细为水泥,用窑外分解窑干法生产的工艺流程,水,泥,泥,窑,窑,系,系,统,统,中,中,发,发,生,生,的,的,化,化,学,学,反,反,应,应,(1)干,燥,燥,与,与,脱,脱,水,水,100,，,，,脱,脱,去,去,物,物,料,料,中,中,的,的,自,自,由,由,水,水,和,和,粘,粘,土,土,矿,矿,物,物,的,的,层,层,间,间,水,水,400,600,，,，,脱,脱,去,去,粘,粘,土,土,矿,矿,物,物,的,的,配,配,位,位,水,水,(2)碳,酸,酸,盐,盐,分,分,解,解,碳酸钙,与,与碳酸,镁,镁在煅,烧,烧过程,中,中分解,放,放出二,氧,氧化碳,590，MgCO,3,MgO+CO,2,-10471214J/g,890，CaCO,3,CaO+CO,2,-1645J/g,水泥窑,系,系统中,发,发生的,物,物理化,学,学反应,过,过程,(3)固相反,应,应,800，CaO,Al,2,O,3,（CA,）,）、CaOFe,2,O,3,（CF,）,）与2CaO,SiO,2,（C,2,S）开,始,始形成,。,。,800900，,开,开始形,成,成12CaO,7Al,2,O,3,（C,12,A,7,）。,9001100,，,，2CaOAl,2,O,3,SiO,2,（C,2,AS）,形,形成后,又,又分解,。,。开始,形,形成3CaO,Al,2,O,3,（C,3,A）和4CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,（C,4,AF）,。,。所有,碳,碳酸钙,均,均分解,，,，游离,氧,氧化钙,达,达最高,值,值。,11001200,，大,量,量形成C,3,A和C,4,AF，C,2,S含量,达,达最大,值,值。,(4)液相和,熟,熟料的,烧,烧结,到达最,低,低共熔,温,温度（1250）,后,后，开,始,始出现,液,液相。,硅,硅酸二,钙,钙与游,离,离氧化,钙,钙都逐,步,步溶解,于,于液相,中,中，反,应,应生成,硅,硅酸盐,水,水泥的,主,主要矿,物,物硅酸,三,三钙,CaOSiO,2,（C,S）,。,。在高,温,温液相,作,作用下,，,，水泥,熟,熟料逐,渐,渐烧结,。,。,C,2,S+CaOC,3,S,液相,三、水,泥,泥的基,本,本组成,（1）,硅,硅酸盐,水,水泥熟,料,料,氧化物,组,组成,CaO,、,、SiO,2,、Al,2,O,3,、Fe,2,O,3,95%,MgO,、,、SO,3,、TiO,2,、P,2,O,5,、K,2,O和Na,2,O等5%,主要氧,化,化物含,量,量波动,范,范围：,CaO6267%；SiO,2,2024%,；,；Al,2,O,3,47%；Fe,2,O,3,2.56.0%。,矿物组,成,成,经高温,煅,煅烧后,，,，两种,或,或两种,以,以上的,氧,氧化物,反,反应生,成,成多种,矿,矿物集,合,合体，,结,结晶细,小,小（3060m,）,）。,四种主要,矿,矿物：,硅酸三钙3CaOSiO,2,，可简写,为,为C,3,S；,硅酸二钙2CaOSiO,2,，可简写,为,为C,2,S；,铝酸三钙3CaOAl,2,O,3,，可简写,为,为C,3,A；,铁相固溶,体,体4CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,作为代表,式,式，可简,写,写为C,4,AF。,另外，还,含,含有少量,的,的游离氧,化,化钙（f-CaO,）,）、方镁,石,石（结晶,氧,氧化镁）,、,、含碱矿,物,物以及玻,璃,璃体等。,硅酸盐矿,物,物，75%,溶剂矿物,，,，22%,熟料矿物,的,的基本特,性,性,矿物,含量,水化,速度,强度,凝结时间,水化热,耐化学侵蚀性,干缩,早期,后期,C,3,S,50%,较快,高,高,正常,中,中,中,C,2,S,20%,较慢,低,高,缓慢,小,良,小,C,3,A,715%,迅速,高,低,很快,大,差,大,C,4,AF,1018%,90%,MgO、MnO、Fe,2,O,3,、CaS,、,、FeS,、,、TiO,2,等,质量系数=（CaO+MgO+Al,2,O,3,）/（SiO,2,+MnO,）,）,活性矿渣,质,质量系数1.2,，,，非活性,矿,矿渣质量,系,系数1.2,粒化高炉,矿,矿渣粉的活性指数（A）=R/R,0,100%,粒化高炉,矿,矿渣粉级,别,别（28d的A）,：,：S105，S95，S75,火山灰质,混,混合材,凡天然的,及,及人工的,以,以氧化硅,、,、氧化铝,为,为主要成,分,分的矿物,质,质原料，,磨,磨成细粉,加,加水后并,不,不硬化，,但,但与石灰,混,混合后再,加,加水拌和,，,，则不但,能,能在空气,中,中硬化，,而,而且能在,水,水中继续,硬,硬化者称,为,为火山灰,质,质混合材,。,。,天然：火,山,山灰、火,山,山凝灰岩,、,、浮石、,硅,硅藻土、,硅,硅藻石、,蛋,蛋白石等,人工：烧,粘,粘土、活,性,性硅质渣,、,、粉煤灰,、,、烧页岩,等,等。,粉煤灰,燃煤发电,厂,厂电收尘,器,器收集的,细,细灰,主要化学,成,成分：SiO,2,、Al,2,O,3,、Fe,2,O,3,、CaO,物相组成,：,：玻璃体6085%；结,晶,晶化合物1030%；未,燃,燃尽碳约5%。,类别,CaO含量,来源,活性,低钙粉煤灰,45min,终凝：浆体完全,失,失去可塑,性,性并开始,产,产生强度,所,所经历的,时,时间。,硅酸盐水,泥,泥6.5h,其他品种,水,水泥300m,2,/kg,透气式比,表,表面积仪,其他水泥80,m,标准筛上,筛,筛余量10%,筛析法,水化热,水泥水化,放,放出的热,称,称为水泥,的,的水化热,。,。,硅酸盐水,泥,泥的水化,放,放热曲线,水泥的水,化,化放热量,大,大部分在37d,内,内放出，,以,以后逐渐,减,减少,大体积混,凝,凝土，冬,季,季混凝土,施,施工,水泥水化,放,放热量与,水,水泥细度,、,、混合材,种,种类和数,量,量有关,中热硅酸,盐,盐水泥和,低,低热硅酸,盐,盐水泥，,适,适用于水,化,化热较低,的,的大坝和,大,大体积混,凝,凝土工程,。,。,水泥化学,品,品质指标,（1）不,溶,溶物：熟,料,料中未参,与,与矿物形,成,成反应的,粘,粘土和结,晶,晶SiO,2,，是煅烧,不,不均匀，,化,化学反应,不,不完全的,标,标志。,。,（2）烧,矢,矢量：反,映,映熟料的,烧,烧成质量,，,，混合材,掺,掺量是否,适,适当以及,水,水泥风化,的,的情况。,（3）氧,化,化镁：以,方,方镁石晶,体,体存在的MgO导,致,致水泥长,期,期安定性,不,不良。,（4）SO,3,：造成水,泥,泥体积安,定,定性不良,，,，通过控,制,制石膏掺,量,量控制。,（5）碱,含,含量（Na,2,O+0.658K,2,O）：与,活,活性骨料,发,发生碱骨,料,料反应，,导,导致混凝,土,土不均匀,膨,膨胀破坏,。,。,抗蚀性（,耐,耐久性）,（,1）淡水,（,（溶蚀）,：,：流动水,，,，水压，,混,混凝土渗,透,透性较大,（2）酸,与,与酸性水,（,（溶析和,化,化学溶解,）,）：碳酸,（3）硫,酸,酸盐（侵,蚀,蚀）：除,硫,硫酸钡以,外,外的硫酸,盐,盐，“镁,盐,盐侵蚀”,（4）含,碱,碱溶液（,化,化学侵蚀,和,和结晶侵,蚀,蚀）,六、常用,水,水泥的基,本,本特征与,用,用途,硅酸盐水,泥,泥与普通,水,水泥,特性,用途,标号高,配制高强混凝土和预应力混凝土,凝结硬化快，抗冻性好,早强高、凝结快的工程，有抗冻融要求，冬季施工的工程,CH含量高,抗淡水、海水侵蚀和抗硫酸盐侵蚀能力差,水化放热量大,不宜用于大体积工程,矿渣水泥,特性,用途,凝结硬化较慢，早强低，后期强度不低,养护时间较长，湿热养护可加速硬化速度,抗冻性、抗渗性和抵抗干湿交替循环性能较差,CH 较少，水化产物碱度低，抗碳化能力较差，抗淡水、海水和硫酸盐侵蚀能力较强,水工工程和海港工程,耐热性较好,耐热混凝土工程,火山灰水,泥,泥,特性,用途,凝结硬化较慢，早强低，后期强度不低,养护时间较长，蒸汽或湿热养护可加速硬化速度,不宜于冬季施工,水化热低,宜用于浇筑大体积工程,CH含量低，较高的抗硫酸盐侵蚀性能，抗大气稳定性差，抗冻性差,最适宜用于地下或水下工程，需要抗渗、抗淡水或抗硫酸盐侵蚀的工程，不宜用于受冻部位,采用软质混合材（如硅藻土）的收缩变形大,不宜用于干燥地区,粉煤灰水,泥,泥,特性,用途,水化硬化较慢，早强较低，后期强度不低,承受荷载较迟的工程,
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