第三章-掺混合材料的硅酸盐水泥3

JIANZHUCAILIAO通用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混合材料的品种掺量的大小硅酸盐水泥Ⅰ型硅酸盐水泥（P.Ⅰ）（混合材料掺量﹤5％）（不掺加混合材料）Ⅱ型硅酸盐水泥（P.Ⅱ）JIANZHUCAILIAO(一)硅酸盐水泥的原料及生产硅酸盐水泥生产工艺流程示意图P.I水泥石灰石或粒化矿渣P.II水泥简称两磨一烧JIANZHUCAILIAO(二)硅酸盐水泥熟料矿物组成及特性生料8000C左右分解反应CaOSiO2Al2O3Fe2O3800~14500C结合反应3CaO·SiO2（C3S）2CaO·SiO2（C2S）3CaO·Al2O3（C3A）4CaO·Fe2O3·Al2O3（C4AF）水泥熟料JIANZHUCAILIAO(三)硅酸盐水泥的水化和凝结硬化1、水泥的水化2222223632303()CaOSiOHOCaOSiOHCaOH22222)(3234)2(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaOOHOAlCaOOHOAlCaO2322326363OHOFeCaOOHOAlCaOOHOFeOAlCaO232232232326374OHCaSOOAlCaOOHOHCaSOOHOAlCaO2432224232313319)2(363为了调节水泥的凝结时间，掺入适量石膏作缓凝剂反应式如下：2、硅酸盐水泥的凝结硬化（了解）JIANZHUCAILIAO3、影响水泥凝结、硬化的因素（1）熟料矿物组成的影响（2）水泥细度的影响（3）石膏的掺量（4）养护湿度和温度的影响（5）龄期的影响（6）水灰比的影响JIANZHUCAILIAO(四)硅酸盐水泥的技术要求1、细度评价指标2、凝结时间初凝时间终凝时间3、标准稠度用水量4、体积安定性5、水泥的强度与等级6、水化热产生体积安定性不良的原因？JIANZHUCAILIAO(五)水泥石的腐蚀1、软水侵蚀2、酸性腐蚀（1）碳酸水的腐蚀（2）一般酸的腐蚀3、盐类的腐蚀（1）镁盐的腐蚀（2）硫酸盐的腐蚀4、强碱腐蚀JIANZHUCAILIAO(六)水泥石腐蚀的防止措施1、选择合适的水泥品种3、加保护层2、提高水泥的密实度，降低孔隙率JIANZHUCAILIAO(七)硅酸盐水泥的性质及应用１、凝结硬化快、强度高2、抗冻性好3、抗腐蚀性差4、碱度高、抗碳化性能好5、耐热性差6、耐磨性好7、水化热高JIANZHUCAILIAO3.3掺混合料的硅酸盐水泥混合材料活性混合材料非活性混合材料按参与水化的程度1、活性混合材料活性混合材料指与石灰或与石膏拌合在一起，并加水后，常温下，能生成具有胶凝性的水化产物，既能在水中又能在空气中硬化的混合材料。混合材料指在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，而加到水泥中人工的或天然的矿物材料。JIANZHUCAILIAO活性混合材料主要包括：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰（1）粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣是将炼铁高炉的熔融矿渣，经急速冷却得到的松软颗粒。3.3掺混合料的硅酸盐水泥粒化高炉矿渣的化学成分主要是活性CaO、SiO2、Al2O3。如果CaO、Al2O3含量越高，则矿渣活性越高。目的是阻止结晶，使其绝大部分成为不稳定的玻璃体，储有较高的化学性能，从而有较高的潜在活性JIANZHUCAILIAO（2）火山灰质混合材料凡是天然的或人工的以活性氧化硅和活性氧化铝为主要成分，具有火山性的矿物质材料，称为火山灰质混合材料3.3掺混合料的硅酸盐水泥（3）粉煤灰粉煤灰是火力发电厂的工业废渣，是从煤粉炉烟道气体中收集的粉末。其活性成分以活性氧化硅和活性氧化铝为主。JIANZHUCAILIAO2、非活性混合材料在水泥中主要起填充作用而不与水泥发生化学反应或化学反应很微弱的矿物材料，又称填充性混合材料。在水泥中掺入非活性混合材料主要是为调节水泥强度等级、节约水泥熟料、提高水泥产量。非活性混合材料包括：质地较坚实的有石英岩、石灰岩、砂岩等磨成的细粉；质地较松软的有粘土、黄土等。另外，凡不符合技术要求的粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰等。3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO3、活性混合材料的作用活性混合料与水混合后，本身不会硬化或硬化极为缓慢，强度很低。但在氢氧化钙溶液中，就会发生显著的水化。3.3掺混合料的硅酸盐水泥掺活性混合料的硅酸盐水泥在与水拌合后，首先是水泥熟料水化，水化生成的Ca(OH)2和石膏作为活性“激发剂”，与活性混合材料中的SiO2、Al2O3反应，即二次水化反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙。JIANZHUCAILIAO3.3.2普通硅酸盐水泥概念：普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号P.O。6%＜活性混合材料掺加量≤20%，其中允许用不超过水泥质量8%的非活性混合材料或不超过水泥质量的5%的窑灰代替。(一)技术要求GB175-2007对普通水泥的技术要求如下：3.3掺混合料的硅酸盐水泥（1）凝结时间初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得大于10小时。JIANZHUCAILIAO（2）强度和强度等级硅酸盐水泥分4个强度等级，即42.5、42.5Ｒ、52.5、52.5R，表（3-8）普通水泥的其他技术性质要与硅酸盐水泥相同。3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO普通硅酸盐水泥由于混合材料掺量较少，其性质与硅酸盐水泥基本相同，略有差异，主要表现为：（1）早期强度略低（2）水化热略低（3）耐腐蚀性稍好（4）耐热性稍好（5）抗冻性、耐磨性、抗炭化性略差(二)普通硅酸盐水泥的主要性能及应用应用：与硅酸盐水泥基本相同，甚至在一些不能用硅酸盐水泥的地方也可采用普通水泥。3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO3.3掺混合料的硅酸盐水泥3.3.3矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，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。矿渣硅酸盐水泥混合材料掺量20%~50%，A型，代号P.S.A混合材料掺量50%~70%，B型，代号P.S.B3.3.4火山灰质硅酸盐水泥3.3.5粉煤灰硅酸盐水泥1、概念JIANZHUCAILIAO3.3掺混合料的硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥：简称火山灰水泥，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，代号P·P；混合材料的掺量20%~40%。粉煤灰硅酸盐水泥：简称粉煤灰水泥，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，代号P·F；混合材料的掺量20%~40%。JIANZHUCAILIAO2、技术要求三种水泥的细度要求80μm方孔筛，筛余量不得超过10%或45μm方孔筛，筛余量不得超过30%。凝结时间、体积安定性同普通水泥要求。（1）细度、凝结时间、体积安定性3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO（2）氧化镁、三氧化硫含量氧化镁的含量应≤6%，若氧化镁的含量＞6%，需进行压蒸安定性检验并合格。矿渣硅酸盐水泥中三氧化硫的含量应≤4%，火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥中三氧化硫的含量应≤3.5%。（3）强度等级这三种水泥的强度等级按3d、28d的抗压强度和抗折强度来划分，各强度等级水泥的各龄期的强度不得低于表3-9中的数值。3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO表3-9强度要求(GB175-2007)单位为MPa品种强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥32.5≥10.0≥32.5≥2.5≥5.532.5R≥15.0≥3.542.5≥15.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥19.0≥4.052.5≥21.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥23.0≥4.53.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO3、性质与应用上述三种水泥都是在硅酸盐水泥熟料基础上加入大量活性混合材料再加入适量石膏磨细制成，所加混合材料在化学组成和化学活性上基本相同，并且在加水调制后经历了非常相似的水化过程，因而这三种水泥存在很多共性，但每种活性混合材料的本身又有性质和特征的差异，又使得三种水泥有各自的特性：3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO（1）凝结硬化慢，早期强度低、后期强度发展快。三种水泥的共性：水化：分二步进行：首先熟料与水发生反应，生成的产物与硅酸盐水泥相同，随后是熟料矿物水化析出的氢氧化钙和掺入水泥中的石膏分别作为碱性激发剂和硫酸盐激发剂，与活性混合材料的活性成分发生二次水化反应，生成水化产物。3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO由于三种水泥中熟料的含量少，二次水化反应又比较慢，因此早期强度低，但后期由于二次水化的不断进行及熟料的继续水化，水化产物不断增多，使得水泥强度发展较快，后期强度可赶上或超过同强度等级的普通硅酸盐水泥。这三种水泥不适合用于早期强度要求高的混凝土工程，如冬季施工、现浇工程等。3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO（2）抗软水、抗腐蚀能力强。适合用于有硫酸盐、镁盐、软水等腐蚀作用的环境，如水工、海港、码头等混凝土工程。由于水泥的熟料少，因而水化生成的氢氧化钙和水化铝酸三钙含量少，加之二次水化反应还要消耗一部分氢氧化钙和水化铝酸三钙，因此水泥中造成腐蚀的因素大大降低。（3）水化热低，适合用于大体积混凝土3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO（4）湿热敏感性强，适合高温养护这三种水泥在低温下水化明显减慢，强度较低，采用高温养护可大大加速活性混合材料的水化，并可加速孰料的水化，故可大大提高早期强度，且不影响后期强度的发展。与此相比，普通水泥和硅酸盐水泥在高温养护，虽然早期强度可提高，但后期强度发展会受到影响，比一直在低温下养护的强度低。主要原因是普通水泥和硅酸盐水泥的水化速度较快，短时间内生成大量的水化产物，这些水化产物对未水化的水泥颗粒的后期水化起到阻碍作用，因此，普通水泥和硅酸盐水泥不适合于高温养护。3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO（5）抗炭化性较差用这三种水泥拌制的砂浆和混凝土，由于其中氢氧化钙含量少，碱度较低，其中矿渣水泥最为明显，低碱度使得碳化作用进行的较快且碳化深度也较大。不适合用于二氧化碳含量高的工业厂房，如铸造车间。（6）抗冻性差这三种水泥早期强度低。受冻易损害，且混合材料加入需水量大，又因为保水性差，易在水泥内产生孔隙通道，抗冻性差。故不宜用于严寒地区，特别是严寒地区水位经常变动的部位。3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO三种水泥的特性：（1）矿渣水泥1）耐热性强。矿渣水泥的耐热性较强，因此，较其它品种水泥更适用于高温车间、高炉基础等耐热工程。3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO2）保水性差，泌水性大、干缩性大。水泥加水拌和后，水泥浆体能够保持一定的水分而不析出的性能，称为保水性矿渣与熟料共同粉磨过程中，矿渣颗粒难于磨得很细，且矿渣玻璃质亲水性较弱,因而矿渣水泥的保水性较差，泌水性较大。这是一个缺点，它易使混凝土内形成毛细管通道及水囊，当水分蒸发后，便形成孔隙，干缩性大，降低混凝土的密实性、均匀性及抗渗性。当加水量超过其保水能力时，在凝结过程中，将有部分水从水泥浆中析出，这种析出水分的性能，称为泌水性3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAILIAO（2）火山灰质水泥1）抗渗性好。2）干缩性较大、不耐干燥火山灰质混合材料含有大量的微细孔隙，使其具有良好的保水性，并且在水化过程中形成大量的水化硅酸钙凝胶，使火山灰质水泥的水泥石结构紧密，而具有较高的抗渗性。由于火山灰质水化产物中含大量胶体，长期处于干燥环境时，胶体会脱水产生严重的收缩，导致干缩裂缝。因此，使用时应特别注意加强养护，使水泥在较长时间内保持潮湿状态，以避免产生干缩裂缝。对于处于干燥环境中施工的工程，不宜火山灰质水泥。3.3掺混合料的硅酸盐水泥JIANZHUCAIL