jzx第32掺混合材的硅酸盐水泥

«土木工程材料»贺智敏建筑工程与环境学院2012年8月1、定义：在水泥生产过程中，为改善水泥性能、调节水泥标号，而加到水泥中去的天然或人工矿物材料，称为混合材料。2、分类：（1）非活性混合材料定义：无化学活性或化学作用很小的混合材料如：磨细石英砂、石灰石等一、混合材料第二节掺混合材的硅酸盐水泥作用：提高产量，减少水泥，减少水化热，起到填充作用如：磨细粒化高炉矿渣粉煤灰火山灰质混合材料硅灰天然人工（2）活性混合材料：定义：活性混合材料具有一定的活性组分，单独与水调和时无水化作用或很少，但在有激化剂存在的情况下（如水化产物CH、石灰或石灰与石膏混合等）能生成具有胶凝性质的稳定化合物。作用：Ca(OH)2均由水泥水化反应产物提供，作为活性混合材料水化反应的激化剂。生成的低Ca/Si比的C-S-H凝胶，其性能优于水泥熟料水化生成的高Ca/Si比的C-S-H凝胶。OnHOAlCaOyOHynOAlOHyCaOmHSiOCaOXOHxmSiOOHCaX232232222222)()(二、掺混合材料的的硅酸盐水泥凡以硅酸盐水泥熟料为主，掺入一定量的混和材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为掺混合材料的硅酸盐水泥。一、普通水泥（P.O）由于掺入的混合材料较少，因此，它的性能同硅酸盐水泥基本一致。主要技术性质如下：1、细度：0.08mm方孔筛，筛余率%0102、凝结时间：t初45mint终6.5h3、体积安定性：氧化镁含量，SO3，烧失量和碱含量与P.I或P.Π相同。（筛析法）4、强度等级：检验和评价方法同P.I、P.Π。根据3d、28d的抗压、抗折划分为42.5~52.5四个强度等级。二、矿渣水泥1、技术要求：与普通水泥相比，矿渣掺量较大，一般为20~70％，技术要求上有所不同。(1)SO34.0%(石膏即为水泥熟料的缓凝剂，又是矿渣的激化剂。）（2）强度等级：3d，28d的ft，fc，划分和评价，强度指标按GB1344-99的要求，32.5~52.5六个强度等级。（3）2、特点：密度稍有降低，（1）早期强度低，但后期强度高，甚至超过了同标号的硅酸盐水泥。凝结时间：t45min初t600min10h终（）（2）对温度湿度敏感性强，适合于蒸汽养护：（适合于蒸养构件）温度低时，凝结硬化慢。在60~70ºC湿热条件下（蒸汽养护），凝结硬化加快，28d强度提高约10％~20％。（3）耐腐蚀性好：（宜用于水工和海港工程）CH降低，水泥熟料减少，“二次水化反应”进行，抗软水、海水和硫酸盐腐蚀性能增强。（4）水化热小：（宜用于大体积混凝土工程，最小尺寸大于0.8~1.0m）熟料降低，所以水化热降低且水化放热速度也降低。（5）抗渗性差，抗冻性差（6）抗碳化能力差：（7）保水性差，干缩大：三、火山灰水泥P.P1、技术要求：除SO33.5%外，其它与P.S.相同。2、特点（1）在潮湿环境中，其抗渗性好。水化反应停止已形成C–S–H凝胶逐渐干燥表面碳化“起粉”但在干燥环境下注：故不宜用于长期处于干燥环境和水位变化区的混凝土工程。（2）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力。（3）不耐高温、需水性大、干缩率大。（4）抗渗性好，抗冻性差（强度发展慢、低）、抗碳化能力差、耐磨性差。四、粉煤灰水泥（P.F）1、技术要求：同P.P2、特点：干缩小，抗裂性好。宜于大体积水工混凝土及地下和海港工程。粉煤灰结构特点：含有较多的球形空心玻璃微珠使得粉煤灰水泥标准稠度用水量降低，需水量比较低。自表面玻璃体结构致密，吸水性弱。五、复合水泥“滚珠轴承”作用（形态效应）1、技术要求：与普通水泥基本相同。2、特点：复合水泥综合性能较好。（1）耐腐蚀性能好，水化热小，抗渗性好。（2）早期强度提高，后期强度增大率增大。（3）与掺入的主要混合材料的相应水泥性能一致。掺加两种或两种以上混合材料的复合水泥利用不同的混合材料的“叠加效应”。某施工队使用一立窑水泥厂生产的普通水泥铺筑停车场。该水泥颜色为较深的灰黑色，据了解是以煤渣作混合材，混凝土的水灰比为0.55。完工后一个月发现混凝土强度正常，边部切割后观察，混凝土基本无大的孔洞。但表面耐磨性差，且在局部低凹表面的颜色为明显不同的灰黑色，其耐磨性更差。水泥经检验强度及安定性等合格，但烧失量为6.3％。请分析原因。经检测该水泥烧失量不合格。造成烧失量高于标准规定有几种可能：a.熟料烧不透b.石膏杂质多c.混合材本身烧失量大，且掺量高某停车场混凝土不耐磨•从现象来看，最后一点的问题估计是主要的。在局部低凹表面灰黑色的水泥浆含较多烧矢量高的煤渣，而这些煤渣的耐磨性较差，使该停车场混凝土耐磨性差。另外，该混凝土水灰比过大，亦有利于混凝土的离析，煤渣的富集。从切割边部混凝土观察知混凝土基本无大孔洞，这可知混凝土的流动性较大，且振捣已相当充分。但对于水灰比较大的混凝土若振捣过度，更易离析、泌水，使煤渣在表面富集，使混凝土表面不耐磨。（1）现浇混凝土梁、板、柱，冬季施工；（2）高层建筑基础底板（具有大体积混凝土特性和抗渗要求）；（3）南方受海水侵蚀的钢筋混凝土工程；（4）高炉炼铁炉基础；（5）高强度预应力混凝土梁；（6）地下铁道；（7）东北某大桥的沉井基础及桥梁墩台。选择水泥品种（1）现浇混凝土梁、板、柱，冬季施工；（普、硅）（2）高层建筑基础底板（具有大体积混凝土特性和抗渗要求）；（粉、火）（3）南方受海水侵蚀的钢筋混凝土工程（矿、粉、火、复）（4）高炉炼铁炉基础；（矿）（5）高强度预应力混凝土梁；（硅）（6）地下铁道；（普、粉、火）（7）东北某大桥的沉井基础及桥梁墩台。（普）第三节特种水泥一、特种硅酸盐水泥1、快硬硅酸盐水泥主要用于：早强、抢修、冬期工程硅酸盐系列水泥中的特性水泥主要通过调整其矿物组成含量来实现。特点：（1）C3S含量增大，为50％~60％，C3A含量也增大，为8％~15％。（2）相应增加一定量石膏掺量，可高达8％，但水泥中SO3含量不大于4.0％。(3)粉磨细度提高，比表面积一般达到450m2/kg，硬化速度快2、白色硅酸盐水泥（GB2015–91)主要区别在于氧化铁含量的不同。3、膨胀水泥一、特点：(1)、水泥混凝土成型后，由于水泥石收缩，内部甚至混凝土表面产生很多微裂缝，而使混凝土一系列性能降低，强度减小，抗渗性减小，从而导致耐久性减小。膨胀水泥产生微膨胀，可减少微裂缝。(2)、当混凝土膨胀受到钢筋约束，在混凝土中建立起压应力，压应力达到或者大于2MPa的水泥称为自应力水泥。σc2MPa，称为膨胀水泥。(3)、主要以“钙矾石”的生成作为膨胀源。二、种类(1)、以硅酸盐水泥为基材。普通水泥（％）高铝水泥（％）石膏（％）硅酸盐膨胀水泥77~8112~147~9硅酸盐自应力水泥69~7312~1515~18(2)、明矾石膨胀水泥（以硅酸盐水泥为基材）明矾石：硫酸铝钾组分：硅酸盐水泥熟料明矾石硬石膏粉煤灰或矿渣(%)50~6312~159~1115~20调节明矾石和石膏掺量，可制得不收缩水泥、膨胀水泥和自应力水泥（2~6MPa)。(3)、铝酸盐自应力水泥高铝水泥熟料(%)二水石膏(%)60~6634~40主要水化产物钙矾石氢氧化铝胶体K2SO4Al(S04)32Al2O36H2O4、高铝水泥一、矿物组成铝酸一钙（CA）70％少量的C2S与其他铝酸盐。二、水化硬化温度20：CA+10H2OCAH10温度20～30：2CA+11H2OC2AH8+AL2O3.3H2O温度高于30：3CA+12H2OC3AH6+2AL2O3.3H2O1、快硬早强：1d可达到极限强度的80％，可用于紧急抢修工程，但长期强度下降，特别是30℃以上的湿热环境下，可降低至最高强度的50~60％。2、水化热大：硅高铝ddQQ71浇注厚度45cm，最好是30cm以下。三、高铝水泥的特点及应用•3、抗硫酸侵蚀能力强：低碱水铝酸钙水化是不析出游离Ca(OH)2，液相碱度低，但不耐碱。结构致密，与硫酸盐介质形成的水化硫铝酸钙晶体分布均匀。4、耐高温性能好：干燥的高铝水泥混凝土：在900ºC下，有原始强度的70％在1300ºC时，尚有原始强度的53％（水化结合固相烧结反应)•高铝水泥拌制的混凝土不能进行蒸汽养护•严禁与硅酸盐水泥或石灰（碱性）相混合，也不得与尚未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触，否则瞬凝。•高铝水泥长期强度由于晶型转化及铝酸盐凝胶体老化等原因，有降低趋势。四、高铝水泥应用注意事项某钢筋混凝土基墩使用5年后出现大量裂纹。经检查混凝土环境水，其pH=5.5；SO42-含量为6000mg/L；Cl-含量为400mg/L。该混凝土采用普通硅酸盐水泥。请讨论此钢筋混凝土开裂的原因。此混凝土产生裂纹的关键原因为硫酸盐腐蚀，所使用的水泥不当。该环境水pH=5.5，对于钢筋混凝土属弱腐蚀(pH=4.5～6为弱腐蚀)；Cl-含量500mg/L，环境水无氯离子腐蚀；而SO42-含量4000mg/L，属强硫酸腐蚀。而仅使用普通硅酸盐水泥，这是选用水泥不当所致。应选用高抗硫酸盐硅酸盐水泥。钢筋混凝土开裂膨胀水泥与膨胀剂的应用硅酸盐水泥水化收缩，会产生裂缝。为此，引入膨胀组分如明矾石、石灰等以补偿收缩，或产生自应力。因大批量生产的膨胀水泥调节不同需求的膨胀量较困难。为适应不同工程的需求，又发展为膨胀剂，如我国较著名的U型膨胀剂（UEA）。我国驻孟加拉国大使馆1991年2月正式开工，1992年6月竣工，被评为使馆建设“优质样板”工程。孟加拉国是世界暴风雨灾害中心区，年降雨量2000～3000mm，雨期长达6个月，使馆区地势低洼，暴雨后地面积水深达500mm。在该使馆工程地下室，楼板、公寓、地下室、室外游泳池、观赏池的混凝土中采用UEA膨胀剂防水混凝土，抗渗标号S8。用内掺法，掺入水泥量12％，经长时间使用未发现混凝土收缩裂缝，使用效果好。膨胀剂的应用除需正确选用品种、配比外，还需合理养护等一系列技术措施。1为何矿渣水泥、火山灰水泥的耐腐蚀性优于硅酸盐水泥？解答：因为矿渣和火山灰与硅酸盐水泥熟料的水化产物氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙等水化产物，使水泥石中的氢氧化钙含量大为降低，而氢氧化钙的耐腐蚀性较差。另一方面，形成较多的水化产物使水泥石结构更为致密，亦提高了水泥石的抗腐蚀能力。•2为何粉煤灰水泥的干缩性小于火山灰水泥？解答：粉煤灰多为表面致密的圆形颗粒，而火山灰是表面多孔形状不规则的颗粒。一般来说，在水泥浆体达到相同的流动度时，后者的需水量较多，使硬化后的水泥石干缩较大。•3为何高铝水泥不宜在高于30℃的温度条件下养护？解答：高铝水泥在水化的过程中，当温度低于20℃时，主要水化产物CaOoAl2O3o10H2O,温度在20～30℃时，主要水化产物未2CaOoAl2O3o8H2O，当温度大于30℃时主要水化产物未3CaOoAl2O3o6H2O，该产物的强度较低，因而高铝水泥不宜在高于30℃的温度条件下养护。•4为何不是水泥越细，强度一定越高？解答：一般来讲，水泥颗粒细有利于提高水泥的水化速度及充分水化，从而有利于强度，特别是早期强度。但水泥颗粒过细，比表面积过大，水泥浆体达到相同流动度的需水量过多，反而影响了水泥的强度。•5测定水泥凝结时间和安定性前为何必须作水泥标准稠度用水量？解答：水泥的凝结时间安定性与水泥浆的水灰比有关。用水量过多，水泥水化速度虽然加快，但水泥颗粒间距离加大，凝结时间反而延长。而当水泥安定性界于合格与不合格之间时，加大水灰比，则水泥的安定性表现为合格。故先测定水泥标准稠度用水量，以相同的条件来测定水泥的凝结时间与安定性。