1、 (2)按化學成分化學成分分類硅酸鹽系水泥、鋁酸鹽系水泥、硫鋁酸鹽系水泥、 鐵鋁酸鹽系水泥等第三章第三章 水泥(cement) 1.水泥的定義 國外稱硅酸鹽水泥為波特蘭水泥（Portland Cement） 1824年10月21日，英國利茲(Leeds)城的泥水匠阿斯譜丁(J. Aspdin)獲得英國第5022號的“波特蘭水泥（Portland Cement）”專利證書 1892年，唐山啟新有限洋灰洋灰公司生產出我國第一袋水泥 2.水泥的分類 (1) 按用途和性能用途和性能分類 分分 類類 品品 種種通用水泥硅酸鹽水泥、普通水泥、礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥專用水泥道路水泥、砌筑

2、水泥、耐酸水泥、耐堿水泥、油井水泥特性水泥高鋁水泥、膨脹水泥、快硬硅酸鹽水泥、自應力水泥、白色硅酸鹽水泥 建筑三大材鋼材、水泥、木材第一節(jié).通用硅酸鹽水泥B. 生產方式C. 生產過程 兩磨一燒硅酸鹽水泥熟料混合材料石膏磨細為成品+ + +A. 技術標準 2008年6月1日國家實施通用硅酸鹽水泥GB1752007新國標。 我國已逐步淘汰了立窯工藝生產水泥，目前采用更環(huán)保、高效、節(jié)能的旋窯（回轉窯）工藝。水泥廠全景水泥旋窯示意圖水泥立窯 示意圖D. 通用硅酸鹽水泥定義、組分、代號定義 以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏，及規(guī)定的混合材料制成的水硬性膠凝材料分類 硅酸鹽 水 泥普通水泥 礦渣水泥 火山灰 水

3、 泥 粉煤灰 水 泥復合水泥 I I 型混合材料 0% 5 % 且20%混合材料 A 型20%且50%粒化高爐礦渣 20% 且40% 火山灰質 混合材料 20% 且40% 粉煤灰 20% 且40%兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料 IIII 型混合材料 5% B 型50%且70%粒化高爐礦渣 PI PO( ordinary portland cement ) PS( portland bl- astfurnace slag cement ) PP( portland pozzolane cement ) PF ( portland flyash cement ) PC( composite port

4、land cement ) PII混合材料含量代號一.硅酸鹽水泥熟料 硅酸鹽水泥熟料的主要礦物名稱、代號及含量 硅酸鹽水泥熟料的特性 礦 物 名 稱 化 學 式 代 號 含 量硅酸三鈣硅酸三鈣 3CaOSiO C3S 37% 60%硅酸二鈣硅酸二鈣 2CaOSiOC2S 15% 37%鋁酸三鈣鋁酸三鈣 3CaOAl2O3 C3A 7% 15%鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣4CaO Al2O3 Fe2O3 C4AF 10% 18%游離氧化鈣、氧化鎂fCaO、 fMgO 少量堿Na2O +0.658K2O 少量 名 稱 硅酸三鈣硅酸三鈣 硅酸二鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣 凝結硬化速度凝結

5、硬化速度 快 慢 最 快 快 28d 28d水化熱水化熱 多 少 最 多 中 強強 度度早期高,后期增長慢早期低,后期高 低 低 耐化學腐蝕耐化學腐蝕 中 良 差 優(yōu)二.混合材料 1.定義 在磨制水泥時摻入的人工的或天然的礦物材料 2.摻入目的 降低水泥成本,改善水泥性能,調節(jié)水泥強度等級 3.分類活性活性混合材料混合材料與石灰和水拌合后,常溫下能使石灰成為水硬性膠凝材料的礦物材料非活性非活性混合材料混合材料與石灰和水拌合后,常溫下不能使石灰成為水硬性膠凝材料的礦物材料粒化高爐礦渣火山灰質混合材料粉煤灰磨細石英砂、石灰石粉、慢冷礦渣等活性SiOSiO2 2、活性AlAl2 2O O3 3玻璃體

6、結構三.石膏 調凝劑,即調節(jié)水泥的凝結硬化速度4.火山灰反應(活性、效應、作用)、二次反應SiOSiO2 2C-S-H 凝膠(水化硅酸鈣)AlAl2 2O O3 3C-A-H C-A-H 晶體(水化鋁酸鈣)H H2 2O OCa(OH)Ca(OH)2 2+ + +CaSOCaSO4 4 2H 2H2 2O O+ +Aft Aft 晶體(高硫型水化硫鋁酸鈣)C-A-HC-A-HH H2 2O OCa(OH)Ca(OH)2 2+ + +堿性激發(fā)劑硫酸鹽激發(fā)劑粉煤灰顆粒粉煤灰顆粒礦渣顆粒礦渣顆粒四.通用硅酸鹽水泥的水化 1.硅酸鹽、普通水泥的水化 混合材料少,主要為熟料礦物和石膏的水化熟料礦物石膏C

7、3SC2SC3AC4AFH2O+ +C-S-H C-S-H 凝膠( (水化硅酸鈣) C-A-H C-A-H 晶體( (水化鋁酸鈣)CH 晶體(氫氧化鈣)C-F-H C-F-H 凝膠( (水化鐵酸鈣) + +C-A-H C-A-H 晶體( (水化鋁酸鈣)+ + +H2OH2O+ +CaSOCaSO4 4 2H 2H2 2O O+ +Aft Aft 晶體(高硫型水化硫鋁酸鈣)C-A-HC-A-HAfm Afm 晶體(單硫型水化硫鋁酸鈣)石膏耗盡時2.礦渣、火山灰及粉煤灰水泥的水化 混合材料多,熟料礦物少 水化分兩次（步）進行熟料礦物水化熟料礦物水化一次水化一次水化CH 晶體混合材料水化混合材料水化

8、二次水化二次水化火山灰反應火山灰反應激發(fā)劑激發(fā)劑3.綜上所述,忽略次要成分,通用硅酸鹽水泥的水化反應(產)物水化（產）物水化（產）物凝膠凝膠晶晶體C-S-H C-S-H 凝膠C-F-H C-F-H 凝膠CH 晶體C-A-HC-A-H 晶體AftAft 晶體、 AfmAfm 晶體孔隙五.水泥石 1.水泥石水泥水化硬化后形成的具有一定強度的人造石 水化(產)物 C-S-HC-S-H凝膠(70%), CH晶體(20%), AFtAFt晶體(7%) 未水化水泥顆粒(內核) 孔隙 毛細孔毛細孔水泥顆粒間未被水化物填充(原來充水)的空間 凝膠孔凝膠孔水化(產)物中凝膠體內部的孔隙 水 結晶水、自由水結晶水

9、、自由水 由于水泥石含有大量CH CH ,或者說其它水化(產)物是在CHCH的 飽和溶液中生長發(fā)育并能穩(wěn)定存在,則水泥石是一種堿性物 質, 其PH值 12.5 因砂石為惰性物質,而水泥石呈堿性,則砼(砂漿)是堿性物質 堿性的砼(砂漿)容易被自然界中的酸、鹽類物質腐蝕 堿性的砼對埋入其中的鋼筋形成堿性保護,使鋼筋不易銹蝕水泥石組成綜上所述水泥石是由固、液、氣等三相組成的復雜的混合物2.2.水泥石的腐蝕水泥石的腐蝕 軟水侵蝕軟水侵蝕（溶出性腐蝕） 雨(雪)水,蒸鎦(冷凝)水及含重碳酸鹽甚少的水為軟水 水泥石長期與軟水(靜止或流動)接觸,CH會被溶出,導致水泥石 堿度降低導致其，它水化物分解溶失，使

10、水泥石結構破壞。 硫酸鹽腐蝕硫酸鹽腐蝕海水、污水中含有鈉、鉀等硫酸鹽 Na2SO4+ Ca(OH) 2 CaSO42H2O + NaOH CaSO42H2O + C-A-H AFtAFt( (高硫型水化硫鋁酸鈣,又名水泥桿菌水泥桿菌) 硫酸鹽濃度高時, CaSO42H2O 直接在孔隙中結晶,體積膨脹. 鎂鹽腐蝕鎂鹽腐蝕海水、污水中含有大量鎂鹽,如硫酸鎂和氯化鎂 MgSO4 + Ca(OH)2 CaSO42H2O + Mg (OH) 2 松軟無膠結力 MgCl2 + Ca(OH)2 CaCl2 + Mg (OH) 2 CaCl2易溶于水, CaSO42H2O引起硫酸鹽腐蝕 故硫酸鎂對水泥石有雙重

11、腐蝕 酸的腐蝕酸的腐蝕 強堿強堿的腐蝕的腐蝕腐腐蝕蝕類類型型3 .水泥石腐蝕的原因 基本原因 水泥石(水化物)中存在CH晶體和C-A-H晶體 腐蝕原因 水泥石本身不密實 外在因素 介質的溫度、流速、壓力等 水泥石的腐蝕是一個極為復雜的物理化學過程 水泥石的腐蝕很少僅是單一的侵蝕作用，而是幾種侵蝕同時存在，互 相影響，共同作用。 合理選擇水泥品種 提高耐腐蝕的措施 提高水泥石的密實度 做保護層石料、玻璃、陶瓷、瀝青等六.通用硅酸鹽水泥的儲存、運輸與保管 1.一般儲存條件下,水泥的保質期為_個月. 2.即使在良好儲存條件下也不能儲存過久,因為水泥會吸收空氣中_和_,使顆粒表面水化甚至碳化,喪失_,

12、 _大為降低. 3.過期或受潮的水泥應重新檢驗后方可使用,且不得用于重要工程部位.七.通用硅酸鹽水泥的特性硅酸鹽水 泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥復合水泥1.凝結硬化快2.早期強度高3.水化熱大4.抗凍性好5.干縮小6.耐腐蝕性差7.耐熱性差8.不適合濕熱 處理9.抗碳化性好1.凝結硬化較快2.早期強度較高3.水化熱較大4.抗凍性較好5.干縮較小6.耐腐蝕性 較差7.耐熱性較差8.抗?jié)B性較好9.不適合濕熱 處理10.抗碳化性 較好 共 性 1.凝結硬化慢 2.早期強度低，后期強度增長較快 3.水化熱小 4.抗凍性差 5.耐腐蝕性較好 6.抗碳化性差 7.適合于濕熱處理即:蒸氣養(yǎng)護、蒸壓

13、養(yǎng)護 個(特) 性1.耐熱性高2.干縮大3.泌水性大1.抗?jié)B性好2.干縮大3.耐磨性差1.抗裂性好2.干縮小3.耐磨性差3d強度高于礦渣水泥 根據(jù)工程特點及使用環(huán)境分：優(yōu)先選用、可以選用和不宜選用三種情況，詳P69 表3-10八.通用硅酸鹽水泥的應用 六種通用硅酸鹽水泥通用硅酸鹽水泥中：1. 屬于“快硬早強快硬早強”的水泥有_、_ “快硬早強快硬早強”的水泥可用于高強混凝土、預應力混凝土及現(xiàn)澆混凝土2. 屬于“水化熱小水化熱小”的水泥有_、_ 、_ 、_ “水化熱小水化熱小”的水泥可用于大體積混凝土3.屬于“耐腐蝕性好耐腐蝕性好”的水泥有_、_ 、_ 、_ “耐腐蝕性好耐腐蝕性好”的水泥可用于

14、有腐蝕介質作用的環(huán)境中，如海港碼頭、污水管道等工程中 4. 屬于“干縮小干縮小”的水泥有_、_ “干縮小干縮小”的水泥可用于干燥環(huán)境中，如相對濕度小、風速大等工程中5. 屬于“抗碳化性好抗碳化性好”的水泥有_、_ “抗碳化性好抗碳化性好”的水泥可用于CO2濃度高環(huán)境中 九.通用硅酸鹽水泥的技術要求 1.細度水泥顆粒的粗細程度 細度大，總表面積大，水化反應快，凝結硬化快，強度高。 硅酸鹽、普通水泥細度用 比表面積法 檢驗， 其余水泥細度用 篩（分）析 法檢驗， 國標要求詳下表；比表面儀比表面儀比表面儀比表面儀水泥標準篩水泥標準篩(80m方孔篩方孔篩) 2.標準稠度需水量 水泥凈漿達到標準稠度(2

15、82mm)時所加水量，用水與水泥質量的比來表示。 水泥達到標準稠度是為了檢驗 凝結時間 和 體積安定性 水泥的標準稠度需水量試驗有 調整水量法 和 不變水量法 兩種方法先加水：120-150ml;再加水泥：500g（5-10s內）攪拌：低速120s； 停：15s 高速: 120s釋放試桿30s時讀數(shù)：試桿離底板57mm的水泥漿為標準稠度水泥漿釋放試桿30s時讀數(shù)：調整水量法：2630mm固定水量法：P33.4 0.185S3.凝結時間分初凝和終凝 初凝水泥加水拌和到水泥漿開始失去可塑性所需的時間 終凝水泥加水拌和到水泥漿完全失去可塑性，并開始 具有強度所需的時間初凝時間不宜早； 終凝時間不宜晚

16、。初、終凝時間的規(guī)定詳下表水泥凝結時間的測定水泥凝結時間的測定4.體積安定性水泥在凝結硬化過程中體積變化的穩(wěn)定性 體積安定性不良原因 熟料礦物中含有過量的游離氧化鈣(f-CaO)、游離氧化鎂(f-MgO) 生產水泥時加入了過量的石膏(SO3) 體積安定性檢驗方法 f-CaO引起的安定性不良用沸煮法試餅法或雷氏法 f-MgO和石膏(SO3)引起的安定性不良不便于快速檢驗限制其含量試餅法雷氏法5.強度等級采用水泥膠砂法測定 水泥膠砂配合比水泥膠砂配合比：水泥:標準砂:水= = 1:3:0.5 標準試件標準試件： 4040160mm,一組3塊 振動成型：振動成型： 在頻率28003000次/min，

17、振幅0.75mm振實臺上成型， 振動時間120s 試件養(yǎng)護：試件養(yǎng)護： 在20 C 1C，相對濕度不低于90%的霧室或養(yǎng)護箱中24h， 然后脫模在20C 1 C的水中養(yǎng)護至測試齡期； 強度測量：強度測量： 先測定抗折強度，折斷后每截再測定抗壓強度。根據(jù)3d、28d抗 壓、抗折強度測定結果劃分強度等級 通用水泥的強度等級詳下表。試件成型試件成型先加拌和水：225ml;加水泥：450g攪拌：低速30s，在第二個30s 開始時同時均勻加砂， 高速攪拌30s； 停：90s 高速攪拌: 60s 項 目 硅酸鹽水泥普通水泥PO 礦渣水泥 PS火山灰水泥 PP粉煤灰水泥 PF復合水泥PC PP 細 度比表面

18、積300m2/kg 0.08mm方孔篩篩余量10%凝結時間初凝45min終凝 6.5h 10h體積安定性安定性 沸煮法必須合格(若試餅法與雷氏法發(fā)生爭議,以雷氏法為準)MgO 5% 6%; SO SO3 3 3.5%PS 4% ;其余 3.5 % 不溶物 0.75% 1.5% 燒失量 3% 3.5% 5% 氯離子 0.06%堿含量 (按Na2O + 0.658K2O計算)使用活性骨料時 0.6%；或由供需雙方商定 強度等級42.5、 52.5 、 62.542.5R、52.5R 、62.5R42.5 、 52.5 42.5R 、52.5R32.5、 42.5 、 52.5 32.5R、42.5

19、R 、52.5R通用硅酸鹽水泥的技術要求 強度 等級齡期硅酸鹽水泥 普通水泥礦渣、火山灰、 粉煤灰水泥 復合水泥抗壓強度/MPa抗折強度/MPa抗壓強度/MPa抗折強度/MPa抗壓強度/MPa抗折強度/MPa抗壓強度/MPa抗折強度/MPa 32.53d28d 10.032.52.55.511.032.52.55.5 32.5 R3d28d 15.032.53.55.516.032.53.55.5 42.53d28d17.042.53.56.516.042.53.56.515.042.53.56.516.042.53.56.5 42.5 R3d28d22.042.54.06.521.042.5

20、4.06.519.042.54.06.521.042.54.06.5 52.53d28d23.052.54.07.022.052.54.07.021.052.54.07.022.052.54.07.0 52.5 R3d28d27.052.55.07.026.052.55.07.023.052.55.07.026.052.55.07.0 62.53d28d28.062.55.08.0 62.5 R3d28d32.062.55.58.0 通用水泥的強度等級十.通用硅酸鹽水泥的合格品、不合格品判定 1.合格品通用硅酸鹽水泥的技術要求中： 不溶物、燒失量、氯離子、MgO、SO3、凝結時間、安定性、強度

21、等級等技術指標均符合規(guī)范規(guī)定者為合格品 2.不合格品通用硅酸鹽水泥的技術要求中： 不溶物、燒失量、氯離子、MgO、SO3、凝結時間、安定性、強度等級等技術指標任何一項不符合標準規(guī)定者 不合格品水泥可以根據(jù)不合格的項目具體分析，也可以按復 試結果使用或降級使用。 水泥可以袋裝或散裝。 袋裝水泥每袋凈重50kg。 第二節(jié).其它品種水泥一.高鋁水泥(鋁酸鹽水泥)（代號CA ） 1.定義屬快硬、高強、耐腐蝕、耐熱的水泥,以3d抗壓強度表示強度等級 2.熟料礦物 鋁酸一鈣(CA)、二鋁酸一鈣(CA2)及少量硅酸二鈣(C2S) 3.水化產物 主要為水化鋁酸鈣(C-A-H)和鋁膠(AH3) 4.分類 按GH201-2000規(guī)定，高鋁水泥根據(jù)Al2O3含量百分數(shù)分