《建筑材料》第二章

第二章水泥水泥质量评定及验收保管31824年10月21日，英国利兹（Leeds）城的泥水匠阿斯普丁（J.Aspdin）获得英国第5022号“波特兰水泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明人。水泥：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。（水泥是水硬性胶凝材料。）45普通水泥彩色水泥彩色水泥彩色水泥62、检验项目（1）化学指标不溶物：是指水泥经酸和碱处理，不能被溶解的残留物。其主要成分是结昌SiO2，其次是R2O3，它属于水泥中非活性组分之一。烧失量：水泥烧失量是指水泥在950～1000℃高温下燃烧失去的质量百分数。三氧化硫：强度下降，温胀率上升，硬化后水泥的体积膨胀，甚至结构破坏氧化镁：水泥中氧化镁含量过高时，由于其缓慢的水化和体积膨胀效应可使水泥硬化体结构破坏。氯离子：锈蚀7（2）凝结时间定义：水泥从加水开始到失去流动性，即从可塑性状态发展到固体状态所需要的时间。分初终时间和终凝时间两种。初凝时间：是指水泥加水拌和到标准稠度净浆开始失去塑性的时间。终凝时间：是指水泥加水拌和起到标准稠度净浆完全失去塑性的时间。8水泥净浆搅拌机水泥砂浆搅拌机9一、质量评定1、检验批确定（1）（2）散装袋装d.水泥标准稠度净浆1.目的：试验结果具有可比性，用于测定凝结时间和安定性。2.测定：试验仪器：维卡仪试验方法：标准法/调整水量法3.标准稠度净浆标准:试杆距底板距离为6mm±1mm。4.标准稠度用水量:达到标准稠度净浆时的用水量。测定水泥稠度滑动部分总质量为300g±1g标准稠度测定仪凝结时间测定仪圆模和试针初凝时间：试杆距底板距离为4mm±1mm。终凝时间：当试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时。e.凝结时间测定14（3）安定性定义：水泥硬化后体积变化的均匀性称为水泥体积安定性，简称安定性。如果水泥中某些成分的化学反应发生在水泥水化过程中甚至硬化后，致使剧烈而不均匀的体积变化（体积膨胀）足以使建筑物强度明显降低，甚至溃裂，这种现象便是水泥安定性不良。引起水泥安定性不良的原因主要有三种:游离氧化钙、游离氧化镁及水泥中石膏掺加量过多。试验方法:试饼法雷氏法▲——发生争议以雷氏法为主雷氏法（1）雷氏夹试件的成型：标准稠度水泥净浆。（2）测量A取下试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离A。（3）沸煮（4）测量C沸煮后，冷却，取出试件测量雷氏夹指针尖端的距离C。（5）结果判定当两个试件煮后增加距离C-A平均值≯5.0mm时，安定性合格；当两个试件C-A值相差超过4.0mm时，应重做一次试验。再如此，则认为该水泥安定性不合格。雷氏夹16（4）强度抗折强度、抗压强度检验方法（ISO法）水泥:标准砂:水=1:3:0.5，制成40mm×40mm×160mm棱柱体试件,标准养护3d、28d。17二、质量控制三、验收四、贮存1、期限2、散装贮存3、袋装贮存硅酸盐系水泥主要原料19硅酸盐水泥系列——是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。1.原料（1）石灰质原料：主要提供CaO。采用石灰岩、凝灰岩和贝壳等。（2）粘土质原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。主要原料（3）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用。如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。1.硅酸盐水泥的生产工艺概述（1）生产工艺两磨一烧——生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程（2）生产原料石灰石质原料——石灰石、白垩等粘土质原料——粘土、页岩等校正原料（少量）——铁粉CaOSiO2、Al2O3、Fe2O3Fe2O321两磨一烧：制备生料（一磨）煅烧熟料（一烧）粉磨水泥（二磨）石灰石粘土按比例混合—生料进窑————熟料辅助原料煅烧1450℃磨细磨细石膏水泥成品生料CaO：62%~67%SiO2:20%~24%Al2O3:4%~7%Fe2O3：2.5%~6.0%生料在窑内经历：干燥——预热——分解——烧成——冷却φ3.5×10m中卸烘干磨（生料粉磨）生料粉磨工艺熟料煅烧工艺五级旋风预热器CDC窑外分解系统电收尘器φ3.3×50m旋转窑篦式冷却机水泥粉磨及包装φ3.8×13m水泥磨水泥皮带输送机八嘴回转式微机包装机水泥库30硅酸三钙（C3S）硅酸二钙（C2S）铝酸三钙（C3A）铁铝酸四钙（C4AF）（四种主要熟料矿物中，C3A是决定性因素。）水泥石的组成：凝胶体（水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体）未水化的水泥颗粒内核毛细孔及凝胶孔它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之而改变。AAAAAAAADDBDCE水泥石的结构A-未水化水泥颗粒；B-胶体粒子（C-S-H等）；C-晶体粒子（Ca(OH)2等）;D-毛细孔（毛细孔水）；E-凝胶孔（1）硅酸盐水泥熟料（简称为熟料）1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸三钙主要矿物组成分子式分子简式3CaO·SiO2C3SC2SC3AC4AF2CaO·SiO23CaO·Al2O34CaO·Al2O3·Fe2O3硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙名称注意水泥中的其它成分：原因：MgOCaO和游离33MgCOCaCO和23COCaOCaCO煅烧水泥中反应：23COMgOMgCO危害：影响水泥体积安定性石灰石质原料富含潜在危害非常严重2）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性矿物组成硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙C3SC2SC3AC4AF含量/%37～60最多15～37次之7～15少10～18少水化速度较快慢快中水化热中低高中强度高早期低后期高低中（抗折强度）耐化学侵蚀中良差优干缩性中小大小实例快硬水泥：3d抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。道路水泥：抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、干缩性小。C4AF、C2S含量高。适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。大坝水泥：简称中热水泥低热矿渣水泥：加入矿渣适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。水化放热较低，C2S含量高，C3A含量低（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程分为：早、中、晚三个时期1.水化早期，初始反应期（凝胶膜的生成期）（诱导期）20℃，3h3.水化后期，硬化•更长时间•水化反应减慢——水化产物填充由水占据的空间——晶体相互搭接——整体——水泥石——硬化•硬化：浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体——水泥石2.水化中期，凝结•20~30h，30%的水泥已经水化——包裹膜——增厚•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。终凝凝结硬化诱导期稠硬不流动浆体刚性固体随时间增强塑性流动浆体初凝时间终凝时间水泥凝结时间与水泥浆体状况的关系加水初凝第一阶段：大约在水泥拌水起至初凝时止，C3S迅速反应生成Ca(OH)2。石膏和C3A反应生成钙矾石晶体。水泥浆呈塑性状态。第二阶段：大约从初凝起至24h止，水泥水化加速，生成较多的Ca(OH)2、钙矾石晶体、水化硅酸钙凝胶。水化产物大量生成，水泥凝结。第三阶段：指24h以后直到水化结束。所有水化产物生成，数量不断增加，结构更加致密，强度不断提高。（2）水泥的硬化水泥硬化研究理论水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。（2）石膏作用：缓凝剂水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工。加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。（3）混合材料1）活性混合材料2）非活性混合材料1）活性混合材料——系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。炼钢厂冶炼生铁时的副产品。主要成分：CaO、Al2O3、SiO2。具有较高的化学潜能，但稳定性差。粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。主要成分：较多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有较高的活性。天然的人工的主要成分：Al2O3、SiO2。本身不硬化，+石灰+水起胶凝作用。2）非活性混合材料定义：在水泥中主要起填充作用，本身不具有（或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。目的：调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。常用种类：磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、高硅质炉灰等。通用硅酸盐水泥六大品种硅酸盐水泥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复合硅酸盐水泥不掺混合材+少量混合材（≤水泥量5%）硅酸盐水泥熟料+适量石膏+多量混合材P·ⅠP·Ⅱ+少量混合材（水泥量6%～15%）P·O粒化高炉矿渣P·PP·FP·S·A/P·S·B火山灰粉煤灰P·C两种混合材（2）物理力学性质①细度0.08mm方孔筛筛余量:%——负压筛法（适用于其它水泥）比表面积：m2/kg，cm2/g——勃氏法（适用于硅酸盐水泥）a.指标b.试验方法1.筛析试验前：调节负压至4000～6000Pa范围内。2.称取试样25g，置于负压筛，筛析2min。3.筛毕，称量筛余物ms。4.结果计算(1)水泥试样筛余百分数：100mmFs筛余结果的修正:C——修正系数，0.80～1.20FCFC硅酸盐水泥凝结时间/min不溶物/%烧失量/%技术性质细度比表面积m2·kg-1初凝终凝安定性沸煮法Ⅰ型Ⅱ型MgO含量/%SO3含量/%Ⅰ型Ⅱ型碱含量/%指标300≥45≤390必须合格≤0.75≤1.50≤5.0①≤3.5≤3.0≤3.5≤0.60②抗压强度/MPa抗折强度/MPa强度等级3天28天3天28天42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0普通硅酸盐水泥凝结时间技术性质细度80μm方孔筛筛余量/%初凝/min终凝/h安定性(沸煮法)MgO含量/%SO3含量/%烧失量/%碱含量/%指标≤10.0≥45≤10必须合格≤5.0≤3.5≤5.0≤0.60抗压强度/MPa抗折强度/MPa强度等级3天28天3天28天32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥42.5≥4.0≥6.552.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥52.5≥5.0≥7.0矿查水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥的技术标准23.0作业五•1.常用硅酸盐系水泥质量评定的主要检测项目？•凝结时间（初终凝时间）的概念？作业六•1.硅酸盐系水泥熟料矿物的名称及与水作用时的主要特性？•火山灰性的概念？作业七•通用硅酸盐水泥的品种及其代号?•体积安定性•细度