1、會計學1第三章第三章-水泥水泥(shun)第一頁，共55頁。水 泥通用(tngyng)水泥專用水泥特性水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥火山灰質硅酸鹽水泥復合硅酸鹽水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大壩水泥等如抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、快凝快硬硅酸鹽水泥等第1頁/共54頁第二頁，共55頁。 目前，水泥品種已達100余種，其中(qzhng)硅酸鹽系水泥用途最廣，本章即重點介紹。第2頁/共54頁第三頁，共55頁。內容：1.硅酸鹽水泥2.摻混合材的硅酸鹽水泥3.高鋁水泥(鋁酸鹽水泥)4.特種水泥 本章為本課程重點章之一，以硅酸鹽水泥和摻混合材料的硅酸鹽水泥為本章的重點。通過學習熟

2、悉上述水泥的性質，以期在工程(gngchng)中合理選用。要求掌握硅酸鹽水泥熟料礦物的組成及其特性，硅酸鹽水泥的水化產物及其特性，以及硅酸鹽水泥的性質與應用；要求了解硅酸鹽水泥凝結硬化過程及技術要求。在此基礎上掌握摻混合材料的硅酸鹽水泥的特點。對其它品種的水泥有一般了解。 第3頁/共54頁第四頁，共55頁。以硅酸鹽水泥熟料和適量(shling)的石膏，及規定的混合材料制成的水硬性膠凝材料。通用(tngyng)硅酸鹽水泥（GB175-2007） 硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥 = = 水泥熟料水泥熟料(sh lio) + (sh lio) + 石膏石膏 + + 混合混合材料（材料（0-5%0-5%） P

3、P（型硅酸鹽水泥）型硅酸鹽水泥）= = 硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料(sh (sh lio) + lio) + 石膏石膏 P P（型硅酸鹽水泥）型硅酸鹽水泥）= = 硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料(sh (sh lio) + lio) + 石膏石膏 + + 混合材料混合材料 5% 5%u按照混合材料的品種和摻量分為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。第4頁/共54頁第五頁，共55頁。石灰石粘 土鐵礦(ti kun)粉生 料石 膏硅酸鹽水泥混合材料熟 料按比例混合磨細13501450煅燒磨細硅酸鹽水泥的原材料生產硅酸鹽水泥熟料的原材料石灰質原料 天然石

4、灰石、白堊等，主要提供CaO。粘土質原料 主要為粘土，主要提供SiO2，Al2O3和少量Fe2O3。 校正原料 如鐵礦粉，補充Fe2O3。 石膏主要為天然石膏礦、無水硫酸鈣等 。混合材料 包括活性混合材料（粒化高爐礦渣、粉煤灰、火山灰質混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨細石英砂等）。第5頁/共54頁第六頁，共55頁。（2）熟料的礦物組成(z chn) 名稱 分子式 簡寫 質量含量 硅酸三鈣 3CaOSiO2 C3S 3760% 硅酸二鈣 2CaOSiO2 C2S 1537% 鋁酸三鈣 3CaOAl2O3 C3A 715% 鐵鋁酸四鈣 4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF 1018%

5、次要成分：游離氧化鈣fCaO、游離氧化鎂fMgO、堿 10%（1）化學組成： 硅酸鹽水泥熟料由含量在95%以上的CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3等氧化物和5%以下(yxi)的MgO,K2O,Na2O等組成，經過高溫煅燒后，主要的四種化學成分化合為熟料的主要部分。二、硅酸鹽水泥(shun)熟料第6頁/共54頁第七頁，共55頁。各熟料礦物單獨(dnd)與水作用的性質 熟料礦物磨細加水，均能單獨與水發生化學反應，其特點(tdin)見上表。C3SC3S：是水泥的主要礦物組分，質量分數占：是水泥的主要礦物組分，質量分數占50%50%左右，遇水反應速度較快，水化熱高左右，遇水反應速度較快，水化熱高

6、對水泥早期強度與后期強度起主要作用。對水泥早期強度與后期強度起主要作用。C2SC2S：質量分數占：質量分數占10%-40%10%-40%，遇水反應慢，水化熱低，早期強度貢獻低，后期強度起，遇水反應慢，水化熱低，早期強度貢獻低，后期強度起重要作用重要作用. .C3A:C3A:質量分數在質量分數在15%15%以下，遇水反應速度最快，水化熱最高的組分，以下，遇水反應速度最快，水化熱最高的組分，C3AC3A的含量的含量決定了水泥的凝結決定了水泥的凝結(nngji)(nngji)速度與釋熱量。通常摻入石膏調節水泥的凝結速度與釋熱量。通常摻入石膏調節水泥的凝結(nngji)(nngji)時間。時間。C4A

7、F C4AF ：質量分數占：質量分數占5%-15%5%-15%，遇水反應較快，水化熱較高，強度較低，對抗折強度起，遇水反應較快，水化熱較高，強度較低，對抗折強度起重要作用重要作用第7頁/共54頁第八頁，共55頁。（1）水泥性質的關系）水泥性質的關系提供提供(tgng)強度的組份：強度的組份： C3S、C2S水化熱最大的組份：水化熱最大的組份： C3A 提高提高C3S的含量的含量 高強水泥和早強水泥高強水泥和早強水泥提高提高C2S 的含量的含量 低熱水泥低熱水泥提高提高C3S、C3A 的含量的含量 快硬水泥快硬水泥（2）水泥(shun)的水化、凝結硬化 水泥(shun)的凝結和硬化，是一個復雜的

8、物理化學過程，水泥(shun)熟料礦物遇水后會發生水解或水化反應而變成水化物，由這些水化物按照一定的方式靠多種引力相互搭接和聯結形成水泥(shun)石的結構，導致產生強度。水化產物：主要有五種凝膠：CSH、CFH晶體：CH、C3AH6、AFt各熟料礦物各熟料礦物(kungw)(kungw)與水泥性質的關系與水泥性質的關系第8頁/共54頁第九頁，共55頁。凝膠的特點：膠體粒子或高分子在一定(ydng)條件下互相連接，形成空間網狀結構，結構空隙中常含有大量液體，膠體的表面積很大，故吸附能力與粘接力很強。水泥凝膠：其結晶較差，近于無定形態。分散度極大，有很大的內表面積。水泥水化初期形成的凝膠含水量大

9、，結構不穩定，以后體積收縮放出一部分水，結構趨向穩定。水泥凝膠的形態數量影響到水泥漿的凝結(nngji)硬化過程和強度發展過程。第9頁/共54頁第十頁，共55頁。晶體可分為離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體。自然凝結的、不受外界(wiji)干擾而形成的晶體都有自己獨特的、呈對稱性的形狀，如氫氧化鈣呈六方晶體；冰呈六角棱柱體；明礬呈八面體第10頁/共54頁第十一頁，共55頁。鋁酸三鈣3CaOAl2O3H2O = 3CaOAl2O36H2O 水化鋁酸三鈣晶體3CaOAl2O36H2O3（CaSO42H2O）19H2O = 3CaOAl2O33CaSO431H2O （ AFt針狀晶體）鐵鋁酸四鈣

10、4CaOAl2O3Fe2O37H2O = 3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O3AH6 晶體 CFH凝膠C3AH6C3AH6水化極快，無強度，瞬時水化極快，無強度，瞬時(shn sh)(shn sh)凝結凝結速凝或急凝。速凝或急凝。摻入石膏，起緩凝作用，石膏與CaSO42H2O反應生成高硫型水化硫鋁酸鈣（Aft)，即鈣礬石，為針狀晶體，包圍熟料顆粒，形成“保護膜”，延緩水化。第11頁/共54頁第十二頁，共55頁。 綜上所述，忽略一些次要、少量成分，則硅酸鹽水泥熟料礦物與水反應后，生成(shn chn)是5種主要水化產物。在完全水化的水泥石中，凝膠體約占70%，氫氧化鈣約占20%，氫

11、氧化鈣微溶于水，與鹽類、酸性物質發生反應，水泥石中存在易受腐蝕的成分，C3AH6能與強堿發生反應，也是易受腐蝕的成分。第12頁/共54頁第十三頁，共55頁。水泥凝結(nngji)硬化過程示意圖 123 45631水泥顆粒(kl)； 2水分；3凝膠； 4晶體；5水泥顆粒(kl)的未水化內核；6毛細孔 (a)分散在水中未水化的水泥顆粒；(b)在水泥顆粒表面形成水化物膜層；(c)膜層長大并互相連接（凝結）；(d)水化物進一步發展(fzhn)，填充毛細孔（硬化）（a）（b）（c）（d）三、凝結硬化：水化產物交錯、連生，形成連續的網狀結構水泥的凝結過程和硬化過程是連續進行的。凝結過程較短暫，一般幾個小時

12、即可完成；硬化過程是一個長期的過程，在一定溫度和濕度下可持續幾十年。第13頁/共54頁第十四頁，共55頁。DABC強度第14頁/共54頁第十五頁，共55頁。熟料礦物強度增長(zngzhng)情況硅酸鹽水泥強度發展與齡期(ln q)的關系2.水泥石強度的發展規律：早期水泥石強度的發展規律：早期(zoq)強度發展快，后期強度發展慢強度發展快，后期強度發展慢， 隨著時間的延長，強度仍有緩慢的增長。隨著時間的延長，強度仍有緩慢的增長。1、熟料礦物強度增長情況C C3 3S S：對水泥早期強度與后期強度起主要作用，C C2 2S S：早期強度貢獻低，后期強度起重要作用，C C3 3A A與與C C4 4

13、AFAF水泥早期強度與后期強度的貢獻小第15頁/共54頁第十六頁，共55頁。1硅酸鹽水泥(shun)熟料的主要礦物組分是什么?答：硅酸鹽水泥(shun)熟料的主要礦物成分有硅酸三鈣C3S、硅酸二鈣C2S、鋁酸三鈣C3A、鐵鋁酸四鈣C4AF。2硅酸鹽水泥主要(zhyo)水化產物有哪些？答：硅酸鹽水泥的水化產物有水化硅酸鈣C3S2H3、水化鐵酸鈣CFH、氫氧化鈣CH、水化鋁酸鈣C3AH6或C4AH12、高硫型和低硫型水化硫鋁酸鈣。水化硅酸鈣C3S2H3和水化鐵酸鈣為凝膠，其余為晶體。3水泥石的組成有哪些？隨時間的增長，各組成的含量如何變化？對水泥石的強度有什么影響？答：水泥石是硬化后的水泥漿體，是

14、由水化產物（凝膠和晶體）、未水化水泥內核、毛細孔隙等組成的。隨時間的增長，水泥石中凝膠體的數量增加，未水化水泥內核和毛細孔的數量減少，因而水泥石的強度增加。第16頁/共54頁第十七頁，共55頁。5影響水泥凝結硬化的外界因素(yn s)有哪些？4生產硅酸鹽水泥(shun)時，為什么要加入適量的石膏？答：為了延長水泥(shun)的凝結時間，即為了緩凝。以便使施工有足夠的時間。答：除水泥的熟料礦物組成、石膏摻量、水泥的細度外，還受外界條件的影響，主要有以下二方面： 養護時間（齡期）。時間越長，水泥水化越充分、硬化程度越高、強度越高。硬化速度尤以早期為快。 溫度、濕度。溫度升高，水泥水化反應加速，凝結

15、硬化加快、強度增長快。溫度的影響主要對水化的初始階段影響大，對后期影響不大，但溫度過高時，對后期水化不利。濕度越大，水泥的水化越易進行、凝結硬化越充分、強度越高。第17頁/共54頁第十八頁，共55頁。注：表中百分數均為質量(zhling)百分數。第18頁/共54頁第十九頁，共55頁。 硅酸鹽水泥的主要技術(jsh)性質 細度 凝結時間； 強度(qingd)； 體積安定性； 水化熱。 第19頁/共54頁第二十頁，共55頁。水泥顆粒越細，總表面積越大，與水接觸的面積也越大，則需水量越大，水化速度越快、凝結硬化越快、水化產物越多、強度越高，收縮也越大。當水泥顆粒90m時水化非常緩慢，接近惰性 40m

16、時才具有較大的活性 3m 水化非常迅速，需水量增大；磨的過細(gux)電耗大，產量低，成本高 收縮大，易開裂 水化速度過大，凝結硬化快國標要求硅酸鹽水泥細度用比表面積表示，規定比表面積應大于300m2/kg；否則為不合格，其它通用水泥用0.08mm篩余表示，要求不大于10%第20頁/共54頁第二十一頁，共55頁。國產硅酸鹽水泥的初凝時間一般為1h3h，終凝時間一般為4h6h。 規定水泥凝結時間的意義： 初凝時間不宜過早，是為了有足夠的時間對混凝土進行攪拌、運輸、澆注和振搗。初凝時間不滿足(mnz)時為廢品。 終凝時間不宜過長，是為了使混凝土盡快硬化，產生強度，盡快拆去模板，提高模板周轉效率，終

17、凝時間不滿足(mnz)時為不合格品。第21頁/共54頁第二十二頁，共55頁。程中。第22頁/共54頁第二十三頁，共55頁。第23頁/共54頁第二十四頁，共55頁。u3.標準(biozhn)養護條件：1d為203，RH90空氣中；1d后放入202水中u強度等級劃分：根據3d和28d的抗折強度、抗壓強度劃分強度等級，并根據3d強度分為早強型（R）和普通型。強度等級為：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。u決定水泥強度的因素：熟料礦物成分及其比例、水泥細度第24頁/共54頁第二十五頁，共55頁。注：R型為早強型，主要(zhyo)是3d強度較高。第25頁/共54頁第二十六

18、頁，共55頁。50%，7d75%，6個月為83-97%。因此水泥放熱大部分在早期3-7d放出。第26頁/共54頁第二十七頁，共55頁。混凝土構件(gujin)中心溫度與厚度的關系絕熱的6m3m2m1m水泥量300kg/m3溫升()混凝土齡期(d)504030201002468101214 對冬季施工而言，水化放熱有利于水泥的正常凝結，可不因環境溫度過低而使水化太慢。但如構筑物尺寸較大，熱量不易散失，溫度升高，與其(yq)表面的溫差過大，就會產生較大應力而導致裂縫。 大型基礎、水壩、橋墩等大體積混凝土構筑物，由于水化熱積聚在內部不易散熱，內部溫度常上升到50-60以上，內外溫度差所引起的應力，可

19、使混凝土產生裂縫，因此水化熱對大體積混凝土是有害因素。在大體積混凝土工程中，不宜采用硅酸鹽水泥。第27頁/共54頁第二十八頁，共55頁。1、水泥石腐蝕的原因、水泥石腐蝕的原因內因內因: 水泥石中存在易受腐蝕的成分：水泥石中存在易受腐蝕的成分：Ca(OH)2和和C3AH6 水泥石中存在孔隙水泥石中存在孔隙外因外因:環境中存在有害介質（軟水、酸、鹽等）環境中存在有害介質（軟水、酸、鹽等）,而且液態的而且液態的腐蝕介質較固態的引起腐蝕更為嚴重，較高的溫度、壓腐蝕介質較固態的引起腐蝕更為嚴重，較高的溫度、壓力、較快的流速、適宜的濕度及干濕交替等均可加速腐力、較快的流速、適宜的濕度及干濕交替等均可加速腐

20、蝕過程。蝕過程。2.水泥石的腐蝕的種類水泥石的腐蝕的種類有軟水腐蝕、鹽類腐蝕、一般酸腐蝕、酸腐蝕、強有軟水腐蝕、鹽類腐蝕、一般酸腐蝕、酸腐蝕、強堿腐蝕等幾種堿腐蝕等幾種,下面分別介紹下面分別介紹.3、水泥石腐蝕的防止、水泥石腐蝕的防止(fngzh)措施：措施： 根據侵蝕環境特點根據侵蝕環境特點,合理選用水泥品種；合理選用水泥品種； 提高水泥石的密實度；提高水泥石的密實度； 加作保護層。加作保護層。五.水泥石的腐蝕(fsh)與防止第28頁/共54頁第二十九頁，共55頁。1軟水侵蝕(溶出型侵蝕)（1）軟水：雨水、雪水、蒸餾水以及時水中重、酸鹽含量較小的河水與湖水屬于軟水。（2）軟水侵蝕機理在靜水及

21、無水壓的情況下，溶出僅限于表層，整個水泥石影響不大。在流水及壓力水作用下，溶出的Ca(OH)2使孔隙率不斷增加，侵蝕也就不斷地進行。同時由于水泥石中Ca(OH)2濃度的降低，還會使水泥石中C-S-H等分解，引起(ynq)水泥石的結構破壞和強度下降。第29頁/共54頁第三十頁，共55頁。當環境水中含有較多的重、酸鹽，即水的硬度(yngd)較 高時，重、酸鹽會與水泥石中的Ca(OH)2作用；Ca(OH)2+ Ca(HCO3)22CaCO3+2H2OCa(OH)2+Mg(HCO3)2 CaCO3+MgCO3+2H2O、酸鈣(CaCO3)或、酸鎂(MgCO3)幾乎不溶于水，積聚在水泥石的表面的孔隙內，

22、阻礙了外界水的侵入和Ca(OH)2的繼續溶出，使侵蝕作用停止。第30頁/共54頁第三十一頁，共55頁。2鹽類腐蝕（1）鹽類腐蝕主要為硫酸鹽和鎂鹽腐蝕（2）鹽類腐蝕機理硫酸鹽：鎂鹽：硫酸鈣、鈣礬石均產生膨脹破壞；CaCl2極易溶解于水，加劇溶出型侵蝕；Mg(OH)2松軟、無膠結(jioji)能力、堿度降低，使腐蝕作用進一步加劇。第31頁/共54頁第三十二頁，共55頁。3.一股酸腐蝕 酸腐蝕：在一些工業廢水、地下水和沼澤水中，含有無機酸或有酸 酸腐蝕機理：水泥石含有Ca(OH)2而呈堿性，這些酸與堿會發生(fshng)反應，如果酸的濃度較高，使水泥石腐加劇。4、水腐蝕 腐蝕機理：在某些工業廢水和地

23、下水中，溶有一定量的CO2及其鹽類，它們會與水泥石中的Ca(OH)2反應： CO2十H 2O十Ca(OH)2 CaC03 CO2十H 2O十CaCO3Ca(CO3)2生成Ca(HC03)2易溶于水，造成水泥石腐蝕。第32頁/共54頁第三十三頁，共55頁。5.強堿腐蝕機理：強堿(NaOH、KOH)在濃度不大時，一般沒有腐蝕。當濃度較大且水泥中鋁酸鈣含量較高時，強堿會與水泥進行如下反應而產生腐蝕：鋁酸酸(Na2O A12O3)極易溶解于水，造成水泥石腐蝕。當水泥石受到干濕交替作用時，進入到水泥石中的NaOH會與空氣中的CO2作用生成Na2CO3，并在毛細孔隙內結晶(jijng)析出，使水泥石被脹裂

24、。第33頁/共54頁第三十四頁，共55頁。 常用于：重要結構的高強混凝土和預應力混凝土工程；要求凝結快的現場澆注的混凝土工程；冬季施工及嚴寒地區遭受反復凍融的工程；空氣中CO2濃度較高的環境工程（如鑄造車間等）；干燥環境的混凝土工程。 不宜用于：受流動(lidng)的軟水和有水壓作用的工程；受海水和礦物水作用的工程；大體積工程、耐熱、耐酸工程。第34頁/共54頁第三十五頁，共55頁。第35頁/共54頁第三十六頁，共55頁。 凡在硅酸鹽水泥熟料中，摻入一定量的混合材料（大于5%）和適量的石膏共同(gngtng)磨細制成的水硬性膠凝材料，均屬摻混合材的硅酸鹽水泥，摻入目的： a.改善水泥的性能， b.增加品種， c.提高產量， d.節約熟料， e.降低成本。一、一、 摻混合材的硅酸鹽水泥摻混合材的硅酸鹽水泥(shun)定義：定義：第36頁/共54頁第三十七頁，共55頁。第37頁/共54頁第三十八頁，共55頁。水泥不起化學反應。常見品種有石灰石、黏土、磨細石英砂等。摻入的目的是調整水泥標號，降