建筑材料PPT 3-2

第二节掺混合材的硅酸盐水泥定义：由硅酸盐熟料和适量混合材及石膏共同磨制的水硬性胶凝材料。品种：普通硅酸盐水泥(P.O)矿渣硅酸盐水泥(P.S)火山灰质硅酸盐水泥(P.P)粉煤灰硅酸盐水泥(P.F)复合硅酸盐水泥(P.C)一、混合材料定义：水泥生产中，掺入的天然或人工矿物材料。作用：节约能源，利用废料，降低成本,改善水泥的性能，扩大水泥的应用范围。分类：活性混合材料和非活性混合材料两大类。（一）非活性混合材料定义：加入水泥中，不与或几乎不与水泥水化产物发生作用的人工或天然的磨细矿物质材料。作用：填充、调节水泥强度等级、增加产量、降低水化热。仅起惰性填料的作用，所以又称填充性混合材料。举例：磨细的石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣及其它与水泥无化学反应的工业废渣。（二）活性混合材料定义：混合材料磨成细粉与水拌合后，不发生反应或反应很慢，本身并不具有胶结性质,或胶结能力很小，当加入碱性激发剂[Ca(OH)2]或硫酸盐激发剂[CaSO4·2H2O]时，在常温下能生成具有水硬性的水化产物，称为活性混合材料。1．粒化高炉矿渣定义：高炉炼铁时，浮在铁水表面熔融矿渣，经过水淬急泠成粒后即为粒化高炉矿渣,颗粒直径一般为0.5～5mm。淬冷的目的在于阻止结晶，形成化学不稳定的玻璃体，具有较高的潜在活性。主要化学成分为：CaO（38～46%）SiO2（26～42%）Al2O3（7～20%）主要活性组分：玻璃体质的SiO2和Al2O3以及弱水硬性的硅酸二钙等。粒化高炉矿渣活性用质量系数K表示K=(CaO+MgO+Al2O3)/(SiO2+MnO+TiO2)K越大，粒化高炉矿渣的活性越高。用于水泥中的K不得小于1.2。2．火山灰质混合材料定义：火山喷发时，随同熔岩一起喷发的大量碎屑沉积在地面或水中成为松软物，称为火山灰。由于喷出后即遭急冷，因此含有一定量的玻璃体主要成分为SiO2和Al2O3。火山灰质混合材料泛指以活性SiO2和Al2O3为主要成分的活性混合材料。分类：天然的和人工的两大类：天然：火山灰、凝灰岩、浮石、沸石岩、硅藻土、硅藻石和蛋白石等。人工：烧页岩、烧黏土、煤渣、煤矸石、硅灰等。特点：疏松多孔，内比表面积大，易吸水，但由于品种多，其活性也有较大的差别。3．粉煤灰定义：火力发电厂的烟道燃煤气体中收集的粉尘。主要成分：SiO2（40～65%）Al2O3（15～40%）特点：一般为呈玻璃态的实心或空心的球状颗粒，吸水能力弱，颗粒直径一般为1～50μm,表面结构致密,内比表面积小，标准稠度需水量低。粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粒形状特征，在混凝土中可以产生三种效应，总称为“粉煤灰效应”。活性效应。粉煤灰中所含的SiO2和Al2O3，具有活性，与水泥水化生成的Ca(OH)2反应，生成类似水泥水化产物中的水化硅酸钙和水化铝酸钙。可以作为胶凝材料的一部分而发挥增强作用。颗粒形态效应。玻璃微珠，掺入混凝土减小内摩擦力，减少用水量，发挥减水作用。微细料效应。微细颗粒分散在水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构和增大密实度。二、掺混合材水泥（一）组成普通水泥(6%～20％混合材料P.O)火山灰水泥(20～40%火山灰P.P)粉煤灰水泥(20～40%粉煤灰P.F)矿渣水泥(20～70%矿渣P.S)复合硅酸盐水泥（P.C)注:硅酸盐水泥和普通水泥包装袋上用红字印刷注：矿渣水泥包装袋上用绿字印刷；火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥则要求采用黑字印刷。（二）凝结硬化特点：水化分两步进行，即存在二次水化水化反应：熟料水化，硅酸盐水泥水化基本相同混合材水化：碱性激发剂：SiO2+nCa(OH)2+mH2O→nCaO·SiO2·(m+n)H2OAl2O3+nCa(OH)2+mH2O→nCaO·Al2O3·(m+n)H2O硫酸盐激发剂（石膏）：A+3CH+3CS’H2+22H→C6AS’3H31生成物特点：Ca(OH)2少（熟料少，二次水化消耗），二次水化产物低碱性，而硅酸盐水泥PH＞13。（三）性能特点及技术性质1、普通硅酸盐水泥（P.O）（1）定义：凡由硅酸盐水泥熟料、＞5%且≤20%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。（2）性能：普通硅酸盐水泥中绝大部分仍为硅酸盐水泥熟料，其性能与硅酸盐水泥相近。但由于掺入了少量混合材料，与同强度等级的硅酸盐水泥相比，早期硬化速度稍慢。3d强度稍低，抗冻性与耐磨性能也略差，但其耐腐蚀能力有所改善。在应用范围方面，与硅酸盐水泥也相同，甚至在一些不能用硅酸盐水泥的地方也可采用普通水泥，使得普通水泥成为建筑行业应用面最广，使用量最大的水泥品种。（3）技术性质细度：比表面积不小于300m2/kg。凝结时间：初凝≮45分钟，终凝≯10小时。安定性：合格。氧化镁含量、三氧化硫含量、碱含量要求等同硅酸盐水泥，烧失量不得大于5.0%。强度：3天，28天抗压、抗折强度确定强度等级，分为四个强度等级。普通水泥各强度等级的强度要求（GB175-2007）抗压强度/MPa抗折强度/MPa强度等级3d28d3d28d42.517．042.53．56．542.5R22．042.54．06．552.523．052.54．07．052.5R27．052.55．07．0（1）定义凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥，代号P.S。粒化高炉矿渣掺加量为20%～70%。凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥，代号P.P。火山灰质混合材料掺量为＞20%且≤40%。凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号P.F。粉煤灰的掺量为＞20%且≤40%。复合硅酸盐水泥是由两种及两种以上混合材料共同掺入水泥中，其混合材料掺量为＞20%且≤50%。2、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥共性：凝结硬化慢，早期强度低，后期强度发展快。由于三种水泥中熟料含量少，水泥中矿物C3S和C3A含量降低，且二次水化反应又比较慢，因此早期强度低，但随着水化的进行，混合材料中的活性SiO2等与Ca(OH)2不断作用，生成比硅酸盐水泥更多的水化硅酸钙。不适用于早期强度要求较高的混凝土，如冬季施工现浇工程等。（2）性能水化热低。熟料含量少，水化放热量少，适用于大体积混凝土工程。对温度敏感，适合蒸汽养护。这四种水泥在低温下水化明显减慢，强度较低。采用蒸汽养护可大大加速活性混合材的水化，并可加速熟料的水化，故可大大提高早期强度，且不影响后期强度的发展。耐腐蚀性好。水泥熟料数量相对减少，水化生成的氢氧化钙和水化铝酸钙减少，加之活性混合材料二次水化由消耗部分氢氧化钙。适用于水工、海港工程及受化学侵蚀作用的工程。抗冻性差、耐磨性差。矿渣和粉煤灰保水性差，泌水形成连通或粗大孔隙；火山灰一般需水量大，水蒸发后孔隙增加，导致抗冻性和耐磨性差。抗碳化性差。氢氧化钙含量低，低碱度使得碳化作用进行的较快且碳化深度较大，故抗碳化性差。碳化到钢筋表面时，钝化膜遭到破坏，对防止钢筋锈蚀不利，不适用于重要钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构，也不适用于二氧化碳浓度含量高的工业厂房，如铸造车间、翻砂车间等。（注：在高碱性环境中，钢筋容易发生钝化，使钢筋表面产生一层钝化膜，能够阻止钢筋的锈蚀，钝化膜只有在高碱性环境中才是稳定的。）三种水泥的特性和应用矿渣水泥（与火山灰、粉煤灰水泥相比）耐热性好：因为矿渣含量大，矿渣本身又是高温形成的耐火材料，硬化后氢氧化钙含量少，能耐４００度高温。适用于高温车间、高炉基础以及热气体通道等耐热工程。干缩大，泌水性大，抗渗性差矿渣有尖锐棱角，难于磨细矿渣玻璃体亲水性差保水性差，易泌水造成粗大孔隙不适用于有抗渗要求的混凝土工程。特性:三种水泥的特性和应用火山灰质水泥（与矿渣、粉煤灰水泥相比）在潮湿环境养护时抗渗性好：火山灰质混合材料含有大量微细孔隙，使其具有良好的保水性并且水化后能形成较多的水化硅酸钙，水泥石结构密实适用于一般抗渗要求的工程在干燥环境中使用易开裂、起粉，耐磨性差火山灰水泥含有大量胶体，长期处于干燥环境，胶体脱水，产生裂纹空气中的ＣＯ２作用于表面的水化硅酸钙，生成碳酸钙和氧化硅的粉状物不宜用于干燥环境的地上工程；也不宜用于有耐磨要求的工程。三种水泥的特性和应用粉煤灰水泥（与矿渣、粉煤灰水泥相比）早期强度、水化热更低因为粉煤灰球形颗粒表面致密，１～３个月表面物质才发生二次水化作用适用于承重迟缓工程，特别是大体积工程。干缩小，抗裂性好粉煤灰是表面致密的球形颗粒，流动性好，吸水量少。不适用于干燥环境的及耐磨性要求较高的混凝土工程。。(3)技术性质氧化镁：熟料中氧化镁的含量不得超过5.0%。三氧化硫：矿渣水泥的三氧化硫的含量不得超过4.0%；火山灰水泥和粉煤灰水泥的三氧化硫含量不得超过3.5%。细度、凝结时间、体积安定性、碱含量要求等同普通硅酸盐水泥。强度：3天，28天抗压、抗折强度确定强度等级，共分为六个强度等级。矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥各强度等级的强度要求（GB175-2007）抗压强度/MPa抗折强度/MPa强度等级3d28d3d28d32.510．032．52．55．532.5R15．032．53．55．542.515．042.53．56．542.5R19．042.54．06．552.521．052.54．07．052.5R23．052.54．57．0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、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥是我国广泛使用的六种水泥。在混凝土结构工程中，这些水泥的使用情况参照表3.7。项目硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥复合水泥主要成分硅酸盐水泥熟料,0~5%混合材料，适量石膏硅酸盐水泥熟料，6%~15%混合材料，适量石膏硅酸盐水泥熟料,20%~70%粒化高炉矿渣，适量石膏硅酸盐水泥熟料,20%~50%火山灰质混合材料，适量石膏硅酸盐水泥熟料,20%~40%粉煤灰，适量石膏硅酸盐水泥熟料，16%~50%两种及以上混合材料，适量石膏性质1、早期、后期强度高2、抗冻性、耐磨性好3、水化热大4、耐腐蚀性差5、耐热性差6、抗碳化性好1、早期强度较高2、抗冻性、耐磨性较好3、水化热较大4、耐腐蚀性较差5、耐热性较差6、抗碳化性好1、水化热小;2、对温度敏感，适合蒸汽养护；3、耐腐蚀性好；4、抗碳化性较差1、早期强度低，后期强度高；2、抗冻性、耐磨性较差；1、早期强度较高，后期强度高2、抗冻性、耐磨性较好；1、泌水性大、抗渗性差2、耐热性较好3、干缩较大1、保水性好、抗渗性好2、干缩大3、耐磨性差1、干缩小、抗裂性好2、耐磨性差应用优先使用早期强度要求高的混凝土，有耐磨要求的混凝土，严寒地区反复遭受冻融作用的混凝土，抗碳化性能要求高的混凝土，掺混合材料的混凝土。水下混凝土，海港混凝土，大体积混凝土，耐腐蚀性要求较高的混凝土，高温下养护的混凝土高强度混凝土普通气候及干燥环境中的混凝土，有抗渗要求的混凝土，受干湿循环作用的混凝土有耐热要求的混凝土有抗渗要求的混凝土—早期强度较高的混凝土可以使用一般工程高强度混凝土，水下混凝土，高温养护混凝土，耐热混凝土。在就地取材困难时，多数工程最后的备选水泥。普通气候环境中的混凝土抗冻性要求较高的混凝土，有耐磨性要求的混凝土——抗冻性要求的混凝土，有耐磨性要求的混凝土不宜或不得使用大体积混凝土，易受腐蚀的混凝土掺混合材料的混凝土，低温或冬期施工混凝土，抗碳化性要求高的混凝土不宜或不得使用大体积混凝土，易受腐蚀的混凝土掺混合材料的混凝土，低温或冬期施工混凝土，抗碳化性要求高的混凝土早期强度要求高的混凝土，抗冻性要求高的混凝土，—耐热混凝土，高温养护混凝土—抗渗性要求高的混凝土干燥环境中的混凝土，有耐磨要求的混凝土