第三章水泥材料

1第三章水泥主要内容：本章以硅酸盐水泥为重点，阐述了常用六大品种水泥的组成、特性、质量标准及适用范围；并概要介绍了其它品种水泥。通过本章学习，应掌握常用水泥的基本技术性质和质量要求，并能根据工程要求合理地选用，同时，应一般了解其他品种水泥的特点。授课时数：3课时水泥，是一种水硬性胶凝材料硅酸盐系列水泥按其性能和用途，可分为：3.1常用水泥3.1.1常用水泥的生产3.1.1.1水泥熟料的烧成（1）生产过程原材料（适当比例）磨细煅烧水泥熟料（2）硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸三钙：C3S硅酸二钙：C2S铝酸三钙：C3A铁铝酸四钙：C4AF3.1.1.2磨细水泥成品（1）原材料：水泥熟料、石膏和混合材料（2）六大种常用水泥①硅酸盐水泥(分I型、Ⅱ型，代号为P.I、P.Ⅱ)，硅酸盐水泥熟料＋0～5％石灰石或粒化高炉矿渣＋适量石膏2I型，代号为P.I——不掺混合材Ⅱ型，代号为P.Ⅱ——掺不超过水泥质量5％石灰石或粒化高炉矿渣混合材料②普通硅酸盐水泥(简称普通水泥，代号P.O)，硅酸盐水泥熟料＋6％～15％混合材料＋适量石膏③矿渣硅酸盐水泥(简称矿渣水泥，代号P.S)，硅酸盐水泥熟料＋20％～70％粒化高炉矿渣＋适量石膏④火山灰质硅酸盐水泥(简称火山灰水泥，代号P.P)，硅酸盐水泥熟料＋20％～50％火山灰质混合材料＋适量石膏⑤粉煤灰硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥，代号P.F)硅酸盐水泥熟料＋20％～40％粉煤灰＋适量石膏⑥复合硅酸盐水泥(简称复合水泥，代号P.C)硅酸盐水泥熟料＋16％～50％两种或两种以上混合材料＋适量石膏3.1.2常用水泥的特性硅酸盐水泥熟料中各矿物单独与水作用，将发生如下水化反应：33.1.2.1硅酸盐水泥（1）水化凝结硬化快，强度高，尤其早期强度——适宜配置高强砼及早强砼（2）水化热大——不宜在大体积工程中应用（3）耐腐蚀性差（为六大水泥中最差）——不宜在有腐蚀性介质的环境中使用（4）抗冻性好，干缩小（5）耐热性能差3.1.2.2普通水泥强度等级比硅酸盐水泥多了32.5和32.5R，少了62.5和62.5R与硅酸盐水泥相比，普通水泥的早期凝结硬化速度略微慢些，3d强度稍低，其他如抗冻性及耐磨性等也稍差些。3.1.2.3矿渣水泥（1）水化分两步进行，凝结硬化慢，早期（3d、7d）强度低，后期（28d）强度发展较快。（2）水化热较低——可在大体积砼工程中优先选用。（3）水化产物Ca(OH)2含量少，碱度低，抗碳化能力较差，但抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的能力较强。（4）保水性较差，泌水性较大，干缩性较大，抗渗性、抗冻性和抗干湿交替作用的性能均较差——不宜用于有抗渗要求的砼工程中。（5）耐热性能较好——可以用于耐热砼工程中。（6）水化硬化过程中，对环境的温度，湿度条件较为敏感，适于采用蒸气养护。3.1.2.4火山灰水泥与矿渣水泥在性能方面有许多共同点。不同之处：火山灰水泥颗粒较细，泌水性小，故具有较高抗渗性——宜用于有抗渗要求的砼工程中。3.1.2.5粉煤灰水泥4实际上就是一种火山灰水泥，性能与火山灰水泥极为相似。不同之处：干缩性较小，抗裂性较好，需水量小，配制成的砼和易性较好。3.1.2.6复合水泥总体上与矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥有不同程度的相似之处。3.1.3影响常用水泥性能的因素(1)水泥组成成分的影响(2)水泥细度的影响(3)养护条件(温度、湿度)的影响(4)龄期的影响(5)拌和用水量的影响(6)贮存条件的影响3.1.4常用水泥的选用根据六大水泥的特性，针对工程的具体情况，按照表3.3进行选用。53.1.5常用水泥的技术要求（评定水泥质量的指标）（1）细度GB规定；硅酸盐水泥的细度用透气式比表面积仪测定，要求其比表面积大于300m2／kg；其它五类水泥的细度用筛析法（干筛、水筛、负压筛），要求在0.080mm方孔筛上的筛余不得超过10％。（2）凝结时间GB规定：六大常用水泥的初凝时间均不得早于45min；硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h；其它五类水泥的终凝时间不得迟于10h。（3）体积安定性GB规定：由ƒ－CaO引起的——沸煮法：试饼法雷氏法：当两者结论有矛盾时，以雷氏法为准由ƒ－MgO引起的——压蒸法GB规定：水泥中：ƒ－MgO含量不得超过5.0％；SO3含量矿渣水泥不得超过4.0％，其他水泥不得超过3.5％。（4）强度及强度等级GB规定：用胶砂法测定水泥的强度。【水泥和标准砂按1：3混合，用水灰比为0.5，按规定方法制成40mm×40mm×160mm试件，带模在湿气中养护24h后，脱模在标准温度的水中养护，分别测定3d和28d的抗压强度和抗折强度】GB规定：硅酸盐水泥的强度等级有：42.542.5R52.552.5R62.562.5R六个（5）碱含量（Na2O和K2O）GB规定：水泥中的碱含量不得大于0.60％或由供需双方商定。3.1.6评定对于以上五项水泥的主要技术质量要求，国家标准还规定，凡氧化镁、三氧化硫、安定性(即ƒ－CaO)、初凝时间中任一项不符合标准规定时，均为废品。其它要求任一项不符合标准规定时为不合格品。63.2其它品种水泥3.2.1高铝水泥（又称矾土水泥，含Al2O350%）（1）概念高铝水泥又称矾土水泥，是以铝矾土和石灰石为原料，经高温燃烧得到以铝酸钙为主要成分的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料，属于铝酸盐系列的水泥。（2）主要矿物成分铝酸一钙（CA）、二铝酸一钙（CA2）、少量的硅酸二钙和其它铝酸盐（3）主要特性①快凝早强，ld强度可达最高强度的80％以上，后期强度增长不显著。②水化热大，且放热量集中，1d内即可放出水化热总量的70％一80％。③抗硫酸盐性能很强，但抗碱性极差。④耐热性好，高铝水泥混凝土在1300℃还能保持约53％的强度。⑤长期强度略有降低的趋势。（4）应用主要用于紧急军事工程，也可用于配制耐热混凝土。不宜用于大体积混凝土工程，不能用于长期承重结构及高温高湿环境中的工程。3.2.2膨胀水泥（1）概念：硬化过程中不仅不收缩反而有一定数量的膨胀。（2）品种①硅酸盐膨胀水泥②铝酸盐膨胀水泥③硫铝酸盐膨胀水泥④铁铝酸钙膨胀水泥（3）应用7膨胀水泥适用于配制收缩补偿混凝土，用于构件的接缝及管道接头，混凝土结构的加固和修补，防渗堵漏工程，机器底座及地脚螺丝的固定等。3.2.3白色和彩色硅酸盐水泥3.2.3.1白色水泥（1）主要矿物组成：白色水泥的主要矿物组成仍是硅酸盐，只是水泥中着色物质(氧化铁、氧化据、氧化钦、氧化铬等)的含量极少。（2）技术要求：GB规定白色水泥的细度要求为0.080mm方孔筛筛余量不得超过l0％；其初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于12h；强度符合表3.6要求。3.2.3.2彩色硅酸盐水泥生产彩色硅酸盐水泥有三种方法：一是在水泥生料中混入着色物质，烧成彩色熟料再粉磨成彩色水泥；二是将白水泥熟料或硅酸盐水泥熟料、适量石膏和碱性着色物质共同磨细制成彩色水泥；三是将干燥状态的着色物质掺入白水泥或硅酸盐水泥中。3.2.3.3应用白色和彩色硅酸盐水泥在装饰工程中，常用于配制各类彩色水泥浆、砂浆和混凝土，用以制造各种水磨石、水刷石、斩假石等饰面及雕塑和装饰部件等制品。课后作业：1