第四章水泥與石灰概述膠凝材料有機(jī)膠凝材料

無(wú)機(jī)膠凝材料氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料

膠凝材料：在建筑工程中，能以自身的物理化學(xué)作用將松散材料(如砂、石)膠結(jié)合成為具有一定強(qiáng)度的整體結(jié)構(gòu)的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。

作用：散粒材料（砂、石）

塊狀材料（磚、石塊）膠結(jié)整體

氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化、保持或繼續(xù)提高強(qiáng)度的膠凝材料。水硬性膠凝材料如各種水泥，則不僅能在空氣中硬化、而且能更好的在水中硬化，且可在水中或適宜的環(huán)境中保持并繼續(xù)提高速度。★★第一節(jié)硅酸鹽水泥組成及生產(chǎn)工藝道路建筑材料·水泥1.基本概念水泥是一種多級(jí)分的人造礦物粉料，與水拌和后成為塑性膠體，即能在空氣中硬化，也能在水中硬化，并能將砂石等材料結(jié)合成具有一定強(qiáng)度的整體，水泥是水硬性膠凝材料。道路建筑材料·水泥常用的水泥主要有：

硅酸鹽水泥

P普通硅酸鹽水泥P.O

礦渣硅酸鹽水泥P.S

火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P.P

粉煤灰硅酸鹽水泥P.F

復(fù)合硅酸鹽水泥P.C★2.生產(chǎn)工藝概述水泥石灰石(Cao)粘土(Al2O3、Fe2O3、SiO2)輔料生料熟料石膏混合磨細(xì)磨細(xì)煅燒2.生產(chǎn)工藝概述把幾種原材料按適當(dāng)比例配合在磨機(jī)中磨成生料；將制備好的生料入窯進(jìn)行煅燒，至１４５０℃左右生成以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥“熟料”；為調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)速度，在燒成的熟料中加入質(zhì)量３％左右的石膏共同磨細(xì)，即為硅酸鹽水泥。因此，硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝概括起來(lái)為“兩磨一燒”。

道路建筑材料·水泥3.熟料的礦物組成3CaO.SiO2（簡(jiǎn)寫(xiě)）C3S2CaO.SiO2（簡(jiǎn)寫(xiě)）C2S3CaO.Al2O3

（簡(jiǎn)寫(xiě)）

C3A4CaO.Al2O3.Fe2O3

（簡(jiǎn)寫(xiě)）

C4AF道路建筑材料·水泥4.硅酸鹽水泥礦物組成與反應(yīng)特性礦物組成C3SC2SC3AC4AF與水反應(yīng)速度中慢快中水化熱多少最多中早期強(qiáng)度高低低低后期強(qiáng)度高高低低耐化學(xué)侵蝕中良差優(yōu)干縮性中小大小大致含量35~6510~400~155~15道路建筑材料·水泥★礦物組成水泥性能應(yīng)用

C3S高強(qiáng)結(jié)構(gòu)工程

C3S

C3AC2S水化熱低大體積混凝土

C3S

C3A快硬高強(qiáng)搶修工程

C4AFC3A干縮性小道路水泥

水泥加水拌合后，水泥顆粒表面的礦物溶解于水并與水發(fā)生水化反應(yīng)，最初形成具有可塑性的漿體，隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，水泥漿體逐漸變稠失去可塑性，這一過(guò)程稱為水泥的凝結(jié)。隨著水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行，凝結(jié)的水泥漿體開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度，并逐漸發(fā)展成為堅(jiān)硬的水泥石，這一過(guò)程稱為硬化。第二節(jié)硅酸鹽水泥的水化硬化過(guò)程1、水泥的水化水泥遇水后，發(fā)生下列水化反應(yīng)：

1）C3S3CaOSiO2+nH2OxCaOSiO2yH2O+(3-x)Ca(OH)22)C2S2CaOSiO2+mH2OxCaOSiO2yH2O+(2-x)Ca(OH)23)C3A3CaOAl2O3+6H2O→3CaOAl2O36H2O水化鋁酸鈣在石膏激發(fā)下，發(fā)生水化反應(yīng)3CaOAl2O3+3CaSO42H2O+26H2O→3CaOAl2O33CaSO432H2O水化硫鋁酸鈣、AFt、鈣礬石4）C4AF4CaOAl2O3Fe2O37H2O→CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O石膏存在的情況下，繼續(xù)反應(yīng)4CaOAl2O3Fe2O3+3CaSO42H2O+26H2O3CaO(Al2O3Fe2O3)3CaSO432H2O三硫型水化鐵鋁酸鈣無(wú)論是C3A還是C4AF，在水泥中石膏消耗完畢后，水泥中尚未消化的C3A或C4AF將與其三硫型水化物反應(yīng)，生成單硫化物：3CaOAl2O33CaSO432H2O+2[3CaOAl2O3]+4H2O3[3CaOAl2O3CaSO412H2O]AFm單硫型水化硫鋁酸鈣3CaO(Al2O3Fe2O3)3CaSO432H2O+4CaOAl2O3Fe2O3+nH2O3CaO(Al2O3Fe2O3)CaSO412H2O因此，水泥水化后，其主要水化物有六種，列于下表：硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物的化學(xué)組成

序號(hào)水化產(chǎn)物名稱化學(xué)組成常用縮寫(xiě)含量1水化硅酸鈣xCaOSiO2yH2OC-S-H70%2氫氧化鈣Ca(OH)2CH20%3三硫型水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）3CaO(Al2O3Fe2O3)3CaSO432H2OC3A3CSH327%4單硫型水化硫鋁酸鈣（單硫鹽）CaO(Al2O3Fe2O3)CaSO412H2OC3A3CSH125三硫型水化鐵鋁酸鈣3CaOAl2O33CaSO412H2OC3（AF）3CSH32小于3%6單硫型水化鐵鋁酸鈣3CaOAl2O3CaSO412H2OC3（AF）CSH122.水泥漿體的凝結(jié)和硬化影響因素：溫度、濕度、養(yǎng)護(hù)時(shí)間2.水泥漿體的凝結(jié)和硬化水泥加入適量水調(diào)成水泥漿后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間因本身物理變化會(huì)逐漸變稠，失去塑性，這一過(guò)程稱為初凝，開(kāi)始具有強(qiáng)度稱為終凝。由初凝到終凝的過(guò)程稱為水泥的凝結(jié)，終凝以后強(qiáng)度逐漸提高，并形成人造石，這稱“硬化”。道路建筑材料·水泥3、水泥石的腐蝕（1）氫氧化鈣的溶失1）溶析性侵蝕（淡水侵蝕）2）鎂鹽侵蝕（海水、地下水、礦泉水）3）碳酸侵蝕（工業(yè)污水）（2）硫酸鹽侵蝕（3）防止措施水泥組成、密實(shí)度、保護(hù)層★第三節(jié)通用硅酸鹽水泥技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)★1、凝結(jié)時(shí)間

(1)定義：標(biāo)準(zhǔn)試針沉入標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥凈漿至一定深度所需時(shí)間(2)分類初凝試針沉入距底板：4mm±1mm終凝試針沉入試樣：0.5mm(3)影響因素礦物組成、細(xì)度、加水量、環(huán)境溫濕度(4)規(guī)定對(duì)硅酸鹽水泥，其初凝不早于45min的，終凝不遲過(guò)6.5h（390min）對(duì)普通硅酸鹽水泥，其初凝不早于45min的，終凝不遲過(guò)10h水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度及凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度：指水泥凈漿對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試桿的沉入具有一定阻力時(shí)的稠度。（以標(biāo)準(zhǔn)試桿沉入凈漿，并距離底板6mm±1mm時(shí)的水泥凈漿為標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿，其拌合用水為該水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量）2、細(xì)度（1）概念水泥顆粒的粗細(xì)程度（2）意義：細(xì)度↑→水化快、充分→強(qiáng)度↑（3）檢測(cè)方法篩析法、比表面積法（4）規(guī)定硅酸鹽水化比表面積大于300m2/kg，其它幾種水泥在80方孔篩篩余不大于10%3、體積安定性（1）定義水泥硬化后體積變化的均勻性（2）不安定的危害產(chǎn)生膨脹性裂縫，造成水泥混凝土性能降低（3）實(shí)例德國(guó)卡斯?fàn)柍鞘姓d、上海錦普大廈11-14層（4）主要原因及控制方法不安定的原因膨脹檢測(cè)控制方法游離氧化鈣沸煮沸煮膨脹值≤5mm游離氧化鎂蒸壓含量≤5.0%三氧化硫長(zhǎng)期浸水含量≤3.5%

4、強(qiáng)度

（1）概念水泥膠結(jié)能力的體現(xiàn)（2）強(qiáng)度檢驗(yàn)固定的灰砂比（1:3）和水灰比（0.5）規(guī)定試件尺寸（40*40*160）水養(yǎng)護(hù)溫度（20±10C）(3)強(qiáng)度等級(jí)以3d、28d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度評(píng)定（4）強(qiáng)度影響因素礦物組成、細(xì)度、溫濕度、齡期5、水化熱（1）概念水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生熱量（2）利弊有利于冬季施工；易造成大體積混凝土開(kāi)裂（3）影響因素礦物組成、細(xì)度（4）改善水化熱的品種中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥6、堿含量（1）概念水泥中Na2O和K2O的含量（2）危害：堿與活性骨料反應(yīng)，使混凝土開(kāi)裂（3）低堿水泥：堿含量＜0.6%7、產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定

硅酸鹽水泥的特性及應(yīng)用1、凝結(jié)硬化快，強(qiáng)度高，尤其早期強(qiáng)度高適宜快硬、高強(qiáng)、抗?jié)B、耐磨混凝土、冬季施工2、水化熱大不宜大體積混凝土3、耐腐蝕性差不宜海工混凝土4、抗凍性好，干縮小適宜嚴(yán)寒地區(qū)5、耐熱性差不宜高溫環(huán)境6、抗碳化性能好適宜

CO2濃度高的工業(yè)區(qū)什么是水泥的碳化？空氣中CO2氣體滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過(guò)程稱為混凝土碳化，又稱作中性化。水泥中的堿性介質(zhì)（Ca(OH)2）對(duì)鋼筋有良好的保護(hù)作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱為鈍化膜（堿性氧化膜）。碳化后使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過(guò)混凝土的保護(hù)層時(shí)，在水與空氣存在的條件下，就會(huì)使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，鋼筋開(kāi)始生銹。石灰道路建筑材料·水泥一、原料與生產(chǎn)原料：石灰石、白堊、貝殼（CaCO3）生產(chǎn)：CaCO3CaO+CO2↑分類：鈣質(zhì)生石灰——MgO≤5%鎂質(zhì)生石灰——MgO＞5%9000C“欠火石灰”顏色發(fā)青，內(nèi)部有未燒透的內(nèi)核，使用時(shí)不能完全消化，有效氧化鈣和氧化鎂含量低，缺乏粘結(jié)力；“過(guò)火石灰”表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，塊體密度大，消化緩慢，用于建筑結(jié)構(gòu)物中仍能繼續(xù)消化，以致引起體積膨脹，導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫等破壞現(xiàn)象，危害極大。二、石灰熟化與硬化1、熟化（消化）

過(guò)燒石灰危害：熟化緩慢，漿體硬化后仍在硬化，體積膨脹，導(dǎo)致硬化漿體開(kāi)裂。消除危害方法：“陳伏”兩星期★2、石灰硬化CO2+H2O(空氣中)CaCO3結(jié)晶析出★三、石灰的特性（1）可塑性好。

在水泥砂漿中摻入石灰膏，配成混合砂漿，可顯著提高砂漿的和易性。（2）硬化較慢、強(qiáng)度低。（3）耐水性差。受潮后石灰中的氧化鈣及氫氧化鈣會(huì)溶解，強(qiáng)度更低，在水中還會(huì)潰散。所以，石灰不宜在潮濕的環(huán)境中使用，也不宜單獨(dú)用于建筑物的基礎(chǔ)。（4）硬化時(shí)體積收縮大。

除調(diào)成石灰乳作粉刷外，不宜單獨(dú)使用，工程上通常要摻入砂、紙筋、麻刀等材料以減小收縮，并節(jié)約石灰。（5）生石灰吸濕性強(qiáng)。

儲(chǔ)存生石灰不僅要防止受潮，而且也不宜儲(chǔ)存過(guò)久?！?/p>

1.石灰的應(yīng)用

1）石灰砂漿主要用于地面以上部分的砌筑工程，并可用于抹面等裝飾工程。

2）加固軟土地基