1、第二章 石灰与水泥,胶凝材料：指经过自身的物理化学作用后，能够由浆体变成固体，并在变化过程中把一些散粒材料或块状材料胶结成具有一定强度的整体。,定义与分类,胶凝材料,有机胶凝材料（树脂、沥青等）,无机胶凝材料,水硬性胶凝材料（水泥）,气硬性胶凝材料（石灰、石膏）,二者有何区别,定义与分类,气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料的区别,水硬性胶凝材料不仅可以在 凝结硬化，还可以 得到更好的凝结硬化。,气硬性胶凝材料 在 凝结硬化。,只能,空气中,空气中,在水中,第一节 石灰,石灰吟千锤万凿出深山， 烈火焚烧若等闲。 粉骨碎身浑不怕， 要留清白在人间。,煅烧石灰石 或白垩,内 含CaCO3,正火石灰,欠火
2、石灰,过火石灰,因煅烧温度过高使粘土杂质 融化并包裹石灰，从而延缓 石灰的熟化，导致已硬化的 砂浆产生鼓泡、崩裂等现象,碳酸钙没有完全 分解，降低了生 石灰的产量,如何解决它的危害？,一、石灰,(一)石灰的生产,水化过程中体积增 大1-2.5倍，迅速放 出大量热,(二)生石灰的熟化,生石灰+水,熟石灰,工程上使用的石灰大都是熟石灰，有时 需要使用石灰膏，有时使用熟石灰粉。,(二)生石灰的熟化,熟化为石灰膏：,将生石灰放入水 中，注意水要过量,池中透明液体为氢氧 化钙饱和溶液，下部 沉淀即为熟石灰,生石灰要在水中放置两周以上，此过程 即为“陈伏”。在这段时间里生石灰会完 全和水反应，不会因含有过
3、火石灰造成 熟化推迟而导致墙面鼓泡的现象。,将生石灰块淋水，使石灰充分熟化，又 不会过湿成团，此时得到的产品就是熟 石灰粉。,熟化为熟石灰粉：,结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓 慢。碳化过程长时间只限于表面，结晶过 程主要在内部发生。,原因,空气中CO2含量稀薄，使碳化反应进展缓慢，同时表面的石灰浆一旦硬化就形成外壳，阻止了CO2的渗入，同时又使内部的水分无法析出，影响硬化过程的进行。,(三)石灰的硬化,1、技术要求 1）有效氧化钙和氧化镁含量 石灰中活性氧化钙和氧化镁的含量是评价石灰质量的主要指标，其含量愈多，活性愈高，质量也愈好。 2）生石灰产浆量和未消化残渣含量 石灰产浆量愈高，则表
4、示其质量越好。未消化残渣含量愈多，石灰质量愈差，须加以限制。 未消化残渣含量：,(四) 石灰的技术要求和技术标准,式中：r-未消化残渣含量（%）m1-未消化残渣质量（%）m-石灰试样质量（g）,石灰产浆量的计算：,式中：Q-产浆量（L/kg） -取3.14 ;R-产浆桶半径（mm）H-浆体高度（mm）,3）二氧化碳含量 CO2含量越高，表示未分解完全的碳酸盐含量越高，则（CaO + MgO）含量相对降低，导致石灰的胶结性能下降。 4）消石灰游离水含量 游离水含量影响石灰的使用质量，因此对消石灰的游离水含量需加以限制。 5）细度 细度与石灰的质量有密切联系，过量的筛余物影响石灰的粘结性。现行标准
5、规定的试验方法是：称取试样50g，倒入0.9mm、0.125mm套筛内进行筛分，分别称量筛余物，按原试样计算其筛余百分率。 6)体积安定性消石灰粉体积安定性是指消石灰粉在消化、硬 化过程中体积变化的均匀性。,2、技术标准（略详见教材）,（五）常用建筑石灰的品种,磨细生石灰粉 消 石 灰 粉 石 灰 膏 石 灰 乳,石灰岩,生石灰块,熟石灰粉,生石灰粉,石灰膏,石灰乳,多用来拌制灰土和三合土,使用时可以不进行陈伏,用来拌制砌筑砂浆或抹面砂浆,粉刷墙壁,（五）常用建筑石灰的品种,可塑性好和保水性好 吸湿性好 凝结硬化慢,Ca(OH)2粒子表 面可以吸附水膜,（六）石灰的特性和应用,1.石灰的特性,
6、生石灰可以用来做干燥剂,强度低 体积收缩大 耐水性差,（六）石灰的特性和应用,1.石灰的特性,2.石灰的应用,三合土用作铺筑步道砖的垫层,三合土桩,灰 土 桩,配制石灰砂浆、石灰乳配制石灰土、三合土生产碳化石灰板加固含水的软土地基,（七）石灰的储存,防水防潮，在干燥的环境中储存。,观察与讨论 ：,请观察图中A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。,石灰砂浆A,石灰砂浆B,讨论：石灰在制备过程中，采用石灰石、白云石、白垩、贝壳等原料经煅烧后，即得到块状的生石灰，反应式如下：CaCO3 CaO(生石灰)+CO2在煅烧过程中，若温度过低或煅烧时间不足，使得CaCO3不能完全分解
7、，将会生成“欠火石灰”。如果煅烧时间过长或温度过高，将生成颜色较深、块体致密的“过火石灰”。过火石灰水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害，保持石灰膏表面有水的情况下，在贮存池中放置一周以上，这一过程称为陈伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止Ca(OH)2与CO2发生碳化反应。,石灰砂浆A为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的陈伏时间不足，致使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。,(1) 内外墙粉刷层爆裂 现象：上海某新村四幢六层
8、楼1989年911月进行内外墙粉刷，1990年4月交付甲方使用。此后陆续发现内外墙粉刷层发生爆裂。至5月份阴雨天，爆裂点迅速增多，破坏范围上万平方米。爆裂源为微黄色粉粒或粉料。该内外墙粉刷用的“水灰”，系宝山某厂自办的“三产”性质的部门供应，该部门由个人承包。 经了解，粉刷过程已发现有“水灰”中有一些粗颗粒。对爆裂采集的微黄色爆裂物作X射线衍射分析，证实除含石英、长石、CaO、Ca(OH)2、CaCO3外，还含有较多的MgO、Mg(OH)2以及少量白云石。,原因分析：该“水灰“含有相当数量的粗颗粒，相当部分为CaO与MgO，这些未充分消解的CaO和MgO在潮湿的环境下缓慢水化，分别生成Ca(O
9、H)2和Mg(OH)2，固相体积膨胀约2倍，从而产生爆裂破坏。还需说明的是，MgO的水化速度更慢，更易造成危害。 使用劣质建材，就是给工程埋下定时炸弹，危害人民利益。,(2) 石灰的选用,概况：某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选用。因生石灰价格相对较便宜，便选用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂浆。使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因。,原因分析：该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹。,采取措施：因工程时间紧，若无现成合格的石灰膏，可选用消石灰粉或生石灰粉。消石灰粉在磨细过程中，把过
10、火石灰磨成细粉，克服了过火石灰在熟化时造成的体积安定性不良的危害。故可不必陈伏可直接使用，且生石灰熟化时放出的热可大大加快砂浆的凝结硬化，加水量亦较少，硬化后的砂浆强度亦较高。,第二节 硅酸盐水泥,水泥是能与水发生物理化学作用，使其由可塑性浆体硬化成坚硬的人造石材的一种粉末状水硬性胶凝材料。它是重要的建筑材料。被称为“建筑业的粮食”,水泥的发明是在长期生产实践中不断积累的结果，是在古代建筑胶凝材料的基础上发展起来的，经历了一个漫长的历史过程。,全世界第一袋商业水泥是由法国企业“拉法基”所生产，在水泥、混凝土与骨料、石膏建材和屋面系统四大产品领域位居世界前列。集团成立于1833年，2004年的销
11、售额为144亿欧元，企业分布于75个国家，员工总数超过75000名。2001年以首付38亿欧元兼并了英国兰圈水泥公司以后，立即由2000年的世界第二跃居为2001年的世界第一水泥生产商。其收购兰圈公司年产近1000万吨水泥生产能力的总价为74亿欧元，2004年拉法基销售水泥13800万吨，集料21400万吨预拌混凝土3400万立方米。2004年水泥销量排名世界第一，预拌混凝土产量排名世界第二。,水泥的分类,按性能和用途分,水 泥,通用水泥,专用水泥,特性水泥,硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥,石灰石硅酸盐水泥,如砌筑水泥、油井水泥
12、、道路水泥、大坝水泥等,如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等,水泥的分类,按主要水硬性物质分,一、硅酸盐水泥的定义与分类,硅酸盐水泥熟料 05%石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏,磨细,硅酸盐水泥,定义,型硅酸盐水泥,代号P.I，不掺混合材料 II型硅酸盐水泥,代号P.II，掺加不超过质量5的混合材料。,1.硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产工艺概括起来就是 “两磨一烧”如图1-1所示,图1-1 水泥生产工艺流程示意图,二、硅酸盐水泥的生产及矿物组成,2、熟料的矿物组成及其特性,熟料的矿物组成：,水泥熟料矿物,硅酸二钙,铁铝酸四钙,游离氧化钙和氧化镁,铝酸三钙,硅酸三钙,碱类及杂质,2CaOSiO
13、2，C2S,4CaOAl2O3Fe2O3，C4AF,fCaO和fMgO,3CaOAl2O3，C3A,3CaOSiO2，C3S,化学式及简写,主要矿物组成的技术特性：水化程度：释热量：,几种矿物的水化速率C3AC3SC4AFC2S,几种矿物强度发展特征,强度,硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性,观察与讨论,熟料矿物组成对早期强度及水化热的影响 ：以下是A、B两种硅酸盐水泥熟料矿物组成百分比含量，请分析A、B两种硅酸盐水泥的早期强度及水化热的差别。,讨论：硅酸盐水泥熟料矿物各具特性。 C3S在最初四个星期内强度发展迅速，它实际上决定着硅酸盐水泥四个星期以内的强度；C3S的水化热较多，其含量也最多，故
14、它放出的热量最多；但其耐腐蚀性较差。 C2S的硬化速度慢，在大约4个星期后才发挥其强度作用，约一年左右达到C3S四个星期的发挥程度；而其水化热少；耐腐蚀性好。 C3A硬化速度最快，但强度低，其对硅酸盐水泥在13 d或稍长的时间内的强度起到一定作用；C3A的水化热多；耐腐蚀性最差。 C4AF的硬化速度也较快，但强度低，其对硅酸盐水泥的强度贡献小；其水化热和耐腐蚀性均属中等。 A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早期强度及水化热都较高，故A硅酸盐水泥的早期强度与水化热高于B水泥。,一、挡墙开裂与水泥的选用 ： 现象：某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。
15、该工程使用某立窑水泥厂生产42.5型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下： C3S 61 C2S 14 C3A 14 C4AF 11,原因分析：由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。,防治措施：首先，对大体积的混凝土工程宜选用低水化热，即C3A和C3S的含量较低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需适当控制。,三、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化,水化反应,凝结: 水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑性的浆体，经过自身的物理化学变化逐渐变稠失去可塑性（而未具有强度）的过程
16、。 硬化: 失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石的过程。,石膏的缓凝机理 在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 适量石膏对水泥熟料的缓凝作用是由于石膏与熟料中的C3A水化反应生成难溶于水的水化硫铝酸钙，降低了C3A在溶液中的浓度，阻止了水化很快的C3A所起的快凝作用；另一方面，水化硫铝酸钙，包裹在水泥颗粒表面形成一层不易透水的薄膜，阻碍了C3A和C3的进一步水化，从而延缓了水泥的凝结时间。,水泥
17、凝结硬化过程示意.swf,水泥浆凝结硬化前后,不同水化程度水泥石的组成 a水化程度（水灰比0.4）b水化程度（水灰比0.7）,水泥水化示意图1,硬化后的水泥石是由胶体粒子、晶体粒子、凝胶孔、毛细孔及未水化的水泥颗粒所组成。其结构如图所示。,A未水化水泥颗粒 B胶体粒子 C晶体粒子 D毛细孔（毛细孔水） E凝胶孔,水泥石在正常使用条件下，具有较好的耐久性，但在某些腐蚀性介质作用下，水泥石的结构逐渐遭到破坏，强度下降以致全部溃裂，这种现象叫水泥石的腐蚀。主要原因有：,水泥石的腐蚀和防止,淡水腐蚀 （溶出性侵蚀）盐类腐蚀 （ 硫酸盐及镁盐的腐蚀）酸类腐蚀（溶解性化学腐蚀：一般酸的腐蚀，碳酸腐蚀）强碱
18、腐蚀 （氢氧化钠的腐蚀）软水及碳酸腐蚀.swf, 危害： 水泥石密度下降、强度降低 混凝土开裂与崩解 防止1）根据腐蚀环境特点合理选用水泥品种2）提高水泥石的密实度3）敷设耐蚀保护层当腐蚀作用较强时，可在混凝土表面敷设一层耐腐蚀不透水的保护层。通常可采用耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料或沥青等。,影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素,Factors,Fineness,W/C,Age,Temperature,Humidity,Blend of Gypsum,水泥细度：水泥颗粒越细，与水起反应的表面积愈大，水化作用的发展就越迅速而充分，使凝结硬化的速度加快，早期强度大。但颗粒过细的水泥硬化时产生的收缩亦
19、越大，而且磨制水泥能耗多成本高，一般认为，水泥颗粒小于40 m才具有较高的活性，大于100 m活性就很小了。,石膏掺量：石膏的掺入可延缓水泥的凝结硬化速率，有试验表明，当水泥中石膏掺入量（以SO3%计）小于1.3%时，并不能阻止水泥快凝，但在掺量（以SO3%计）大于2.5%以后，水泥凝结时间的增长很少。,水泥浆的水灰比：拌合水泥浆时，水与水泥的质量比称为水灰比（W/C）。为使水泥浆体具有一定塑性和流动性，所以加入的水量通常要大大超过水泥充分水化时所需的水量，多余的水在硬化的水泥石内形成毛细孔隙，W/C越大，硬化水泥石的毛细孔隙率越大，水泥石的强度随其增加而呈直线下降。,温度：温度升高，水泥的水
20、化反应加速，从而使其凝结硬化速率加快，早期强度提高，但对后期强度反而可能有所下降；相反，在较低温度下，水泥的凝结硬化速度慢，早期强度低，但因生成的水化产物较致密而可以获得较高的最终强度；负温下水结成冰时，水泥的水化将停止。,湿度：水是水泥水化硬化的必要条件，在干燥环境中，水分蒸发快，易使水泥浆失水而使水化不能正常进行，影响水泥石强度的正常增长，因此用水泥拌制的砂浆和混凝土，在浇筑后应注意保水养护。,养护龄期：水泥的水化硬化是一个较长时期不断进行的过程，随着时间的增加，水泥的水化程度提高，凝胶体不断增多，毛细孔减少，水泥石强度不断增加,细度,凝 结 时 间,标准 稠度 用 水量,强度 与 强度
21、等级,水 化 热,（一）硅酸盐水泥的细度,定义,细度指水泥颗粒的粗细程度。,同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。,讨论与分析,缺点:,水泥越细,优点：,硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。,GB规定,与水发生水化反应的 速度越快，水泥石的早期强度越高。,总表面积越大，,硬化收缩越大；易受潮而降低活性； 成本越高。,返回,（二）硅酸盐水泥的凝结时间,定义,讨论与分析,GB规定,定义,水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。,水泥全部加入水中,开始失去可塑性,完全失去可塑性,初凝,终凝,（二）硅酸盐水泥的凝结时间,水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。 例如：混凝土的施工。,讨论与分析,结论
22、1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。,结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。,（二）硅酸盐水泥的凝结时间,结论1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。,初凝时间不得早于45min,结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。,终凝时间不得 迟于6.5h。,同时规定:初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。,GB规定,（二）硅酸盐水泥的凝结时间,凝结时间动画,返回,（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量,讨论与分析,定义,定义,不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同
23、，一般在 24%33%之间。,例：A水泥的标准稠度用水量为27%，B水泥的标准稠度 用水量为30%。,（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量,讨论与分析,为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时，要将 水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的稠度呢？,？,为了使试验结果 具有可比性,标准稠度用水量试验动画,（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量,返回,(四)硅酸盐水泥的体积安定性,定义,讨论与分析,GB规定,定义,水泥的体积安定性指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。,水泥硬化后体积发生不均匀膨胀， 导致水泥石开裂、翘曲等现象。,否则，为良好。,不良：,良好：,注意：安定性不良的 水泥为废品水泥， 严禁在工程
24、中使用。,(四)硅酸盐水泥的体积安定性,讨论与分析,引起安定性不良的原因有哪些,熟料中含有过多的游离MgO;,熟料中含有过多的游离CaO;,石膏掺量过多。,GB规定,用沸煮法检验必须合格；,熟料中MgO含量5%；,熟料中SO3含量3.5%；,请观看安定性（试饼法）试验,(四)硅酸盐水泥的体积安定性,请观看安定性（雷氏夹法）试验,返回,GB规定,强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定水泥强度等级的依据。,(五)硅酸盐水泥的强度等级,注：R型为早强型，主要是3d强度较高。,胶砂强度国家标准规定，水泥和标准砂按1：3.0质量比混合，加入规定量的水（水灰比为0.50），经标准试验方法搅拌成型。制成4
25、0mm40mm160mm的标准试件，在标准条件（1d温度为201，相对湿度90以上的空气中带模养护；1d以后拆模，放入201的水中养护）下养护。根据水泥品种不同，分别测定3d、28d的抗折强度和抗压强度，即为水泥的胶砂强度。,返回,（六）硅酸盐水泥的水化热,定义,水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。,对工程的影响,高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利的，在大体积混凝土中应选择低热水泥。在混凝土冬期施工时，水化热有利于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。,返回,密度、堆积密度和各成分含量,注：表中百分数均为质量百分数。,小结：,国家标准GB 175-2007通用硅酸盐水泥规定： 凡
26、氧化镁、四氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合本标准规定时，均为废品。 凡细度、终凝时间中的任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。,特性：早期强度高；水化热较大；抗冻性较好；耐蚀性差；干缩较小 。 适用范围：一般土建工程中钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构；受反复冰冻作用的结构；配制高强混凝土 。 不适用范围：大体积混凝土结构；受化学及海水侵蚀的工程 。,第三节 掺混合材料的水泥,定义：凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料
27、，均属掺混合材料的硅酸盐水泥。,混合材料及其分类,混合材料 为了改善水泥性能、提高水泥的产量，在生产时掺入的天然或人工矿物质材料。 活性混合材料具有潜在水硬性或火山灰特性，或者兼具有潜在水硬性和火山灰特性的混合材料。 粒化高炉矿渣； 粉煤灰； 火山灰质混合材料 非活性混合材料不具有潜在水硬性或质量活性指标不能达到规定要求的混合材料。如磨细石灰石粉、磨细石英砂等。,潜在水硬性：是指该类矿物质材料，只需在少量外加剂的激发条件下，即可利用自身溶出的化学成分生成具有水硬性的化合物（如：粒化高炉矿渣：一般认为其活性成分是活性氧化硅和活性氧化铝，即使在常温下也可与氢氧化钙起作用而生成强度）,火山灰特性：是
28、指磨细的矿物质材料和水拌和成浆后，单独不具有水硬性，但在常温下与外加的石灰一起和水后的浆体，能形成具有水硬性化合物的性能（如：火山灰、粉煤灰、硅藻土等：其主要活性成分是活性氧化硅、活性氧化铝和含有化学结合水的活性氧化硅，这类混合材料磨成细粉加水后本身不硬化，当加入氢氧化钙相拌合，则能首先在空气中逐渐硬化增长强度，此后还能在水中继续硬化增长强度）,1、普通硅酸盐水泥（代号PO）,定义 硅酸盐水泥熟料61的混合材料适量石膏 注：掺活性混合材时，最大掺量不得超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替：掺非活性混合材时，最大掺量不得超过水泥质量的10%。
29、,技术性质要求 相同点：与硅酸盐水泥相近，因为混合材料的掺量少，其矿物组成仍在硅酸盐水泥的范围之内。 MgO含量、SO3含量、安定性的技术要求相同。 不同点 凝结时间：初凝不小于45min;终凝不大于600min,强度等级：普通硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R两个强度等级。各龄期的强度不低于下表的规定。,主要特性 （1）早期强度略低，后期强度高。 （2）水化热略低。 （3）耐磨性，抗冻性，抗碳化性略有降低。 （4）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。 （5）耐热性能稍好。 应用 普通硅酸盐水泥的应用范围和硅酸盐水泥相同。,2、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥,定义技术性质要求（与普
30、通水泥相比） 相同点 凝结时间、安定性的技术要求相同。,熟料,适量石膏,20%70%粒化高炉矿渣,20%40%粉煤灰,20%50%火山灰质混合材料,矿渣水泥 （PS）,粉煤灰水泥 （PF）,火山灰水泥 （PP）,磨细,磨细,磨细,不同点： 三氧化硫含量：矿渣水泥不超过4.0；火山灰质水泥、粉煤灰水泥不得超过3.5。 强度等级：强度等级划分为32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R共六个等级。各龄期的强度要求见下表。 密度：水泥的密度为28003100kg/m3。,主要特性（与硅酸盐水泥、普通水泥相比） 三种水泥的共同特性 凝结硬化较慢，早强强度较低，后期强度增长较快；
31、水化热较低，放热速度慢； 抗硫酸盐腐蚀和抗水性较好； 蒸汽养护适应性好； 抗冻性、耐磨性及抗碳化性能较差。,三种水泥各自特性 矿渣水泥的抗渗性较差，但耐热性好，可用于温度不高于200的混凝土工程中。 火山灰水泥的抗渗性好，但干缩较大，不适用于长期处于干燥环境中的混凝土工程。 粉煤灰水泥干缩小，抗裂性好，泌水性大（快）易产生失水裂纹，抗渗性差 。,矿渣水泥 适用范围：高温车间和有耐热耐火要求的混凝土结构；大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程 。 不适用范围：早期强度要求高的工程；有抗冻要求的混凝土工程,火山灰水泥 适用范围：地下、水中大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构
32、；蒸汽养护的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程 。 不适用范围：处在干燥环境中的混凝土工程；其他同矿渣水泥,粉煤灰水泥 适用范围：地上、地下及水中大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；抗裂性要求较高的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程 。 不适用范围：有抗碳化要求的工程；其他同矿渣水泥,*3、复合硅酸盐水泥（PC）,硅酸盐水泥熟料,两种或两种以 上的规定混合料,适量石膏,水硬性胶凝材料,磨细,*3、复合硅酸盐水泥（PC）与硅酸盐水泥相比，由于掺入了两种或两种以上的混合材料，复合水泥的水化热较低；早期强度较高，其强度要求与其他掺混合材料水泥的强度要求相同。,一、道路硅酸盐水泥 定义：以道路硅酸盐水泥熟料，活
33、性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥。 对道路水泥（Portland cement for road）的性能要求是：耐磨性好、收缩小、抗冻性好、抗冲击性好，有高的抗折强度和良好的耐久性。道路水泥的上述特性，主要依靠改变水泥熟料的矿物组成、粉磨细度、石膏加入量及外加剂来达到。,第四节 其他品种水泥,道路水泥熟料的矿物组成，与普通水泥熟料相比，一般适当提高C3S和C4AF含量，C4AF的脆性小，体积收缩最小，提高C4AF的含量，对提高水泥的抗折强度及耐磨性有利。但是，有些国家和水泥厂也不强调提高C3S含量，而主要适当提高C4AF含量和限制C3A含量。 技术要
34、求：道路水泥中铝酸三钙含量不大于5.0，铁铝酸四钙含量不小于16.0，f-Ca0旋窑生产的不得大于1.0，立窑生产的不得大于1.8，其水泥的细度为0.08 mm方孔筛筛余不得超过10，初凝不早于1 h，终凝不迟于10 h，28 d干缩率不大于0.10，磨损量不得大于3.6 kg/m2。,道路硅酸盐水泥的技术标准,注：碱含量由供需双方商定，若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量应不超过0.60%，碱含量按（Na2O）+0.658 (K2O)计算值表示,应用适用于水泥混凝土路面、机场跑道、车站及公共广场等工程的面层混凝土中应用。,二、高铝水泥（铝酸盐水泥）,定义以石灰岩和矾土为主要原
35、料，配制成适当成分的生料，烧至全部或部分熔融所得以铝酸钙为主要矿物的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料，代号CA。 主要矿物成分 二铝酸一钙（CaO2Al2O3简写 CA2），其特点是凝结硬化慢，早期强度较低，后期强度高。 此外还有少量水化极快、凝结迅速而强度不高的七铝酸十二钙（127）以及胶凝性极差的铝方柱石（C2AS）、六铝酸一钙（CA6）等矿物。 铝酸一钙（CaOAl2O3简写 CA）凝结正常，硬化迅速，为铝酸盐水泥强度的主要来源。,铝酸盐水泥的水化与硬化 当温度低于30时，水化生成水化铝酸钙（CAH10）、水化铝酸二钙（C2AH8）、氢氧化铝凝胶（AH3）。铝酸盐水泥的硬化过程与硅酸盐水
36、泥基本相似。CAH10、C2AH8都属六方晶系，其晶体呈片状或针状，互相交错攀附，重叠结合，可形成坚强的结晶共生体，使水泥获得很高的强度。氢氧化铝凝胶又填充于晶体骨架的空隙，所以能形成比较致密的结构。当温度高于30时，水化生成立方晶系的水化铝酸三钙（C3AH6）、氢氧化铝凝胶（AH3）。此时形成的水泥石孔隙率很大，强度较低。因而铝酸盐水泥不宜在高于30的条件下养护。,水化铝酸二钙 氢氧化铝凝胶,铝酸盐水泥的技术要求 细度比表面积不小于300 m2/kg或0.045mm筛余不大于20%。 凝结时间按GB201-2000规定的标准稠度胶砂测得的凝结时间应符合如下要求：CA-50、CA-70、CA-
37、80铝酸盐水泥的初凝时间不早于30min，终凝时间应不迟于6；CA-60铝酸盐水泥的初凝时间不早于60min，终凝时间应不迟于18。 强度铝酸盐水泥按照Al2O3含量分为四类。各类型铝酸盐水泥的不同龄期强度值不得低于GB201-2000的规定。 铝酸盐水泥受到高温作用时，由于产生了固相反应，烧结结合代替了水化结合，因而具有良好的耐高温性能。,铝酸盐水泥的特性与应用 早期强度很高，故适用于工期紧急的工程。 抗渗性、抗冻性好。 抗硫酸盐腐蚀性好。 水化放热极快且放热量大，不得应用于大体积混凝土工程。 耐热性好。高温下产生烧结作用，具有良好的耐高温性能，较高的强度，故适合耐热工程。 长期强度降低较大
38、，不适合长期承载结构。,三、膨胀水泥膨胀水泥是在水泥硬化过程中体积发生膨胀的水泥。按自应力大小分为：膨胀水泥（补偿收缩水泥）与自应力水泥自应力水泥是所配制混凝土膨胀变形后的自应力2MPa的称自应力水泥；自应力值2MPa的则为膨胀水泥。 注：自应力水泥的膨胀值较大，在限制膨胀的条件下（如有配筋），由于水泥石的膨胀作用，使混凝土产生压应力，从而达到预应力的目的。这种靠自身水化产生膨胀来张拉钢筋达到的预应力称为自应力，混凝土中所产生的压应力数值即为自应力值。,使水泥产生膨胀的反应主要有三种：Ca0水化生成Ca(OH)2、Mg0水化生成Mg(OH)2以及形成钙矾石，因为前两种反应产生的膨胀不易控制，目
39、前广泛使用的是以钙矾石为膨胀组分的各种膨胀水泥。 主要品种：硅酸盐膨胀水泥；硫铝酸盐胀水泥；铁铝酸钙膨胀水泥；铝酸盐膨胀水泥。,应用：膨胀水泥适用于补偿收缩混凝土结构工程，防渗抗裂混凝土工程，补强和防渗抹面工程，大口径混凝土管及其接缝，梁柱和管道接头，固接机器底座和地脚螺栓等。,四、快硬硅酸盐水泥,定义：凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料称为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。 快硬水泥的制造方法与硅酸盐水泥基本相同，只是适当增加了熟料中硬化快的矿物，通常硅酸三钙含量为50%60%，铝酸三钙含量为8%14%，两者总量为60%65%，同时为加快硬化，适当增
40、加了石膏的掺量（可达8%）和提高水泥的细度。,技术要求：,快硬水泥的技术性质应满足国家标准的规定，细度为0.08mm方孔筛筛余不大于10%；初凝不得小于45min，终凝不得迟于10h；安定性（沸煮法）合格，水泥中SO3含量不得超过4.0%；快硬水泥各标号、各龄期强度均不得低于表2-16的数值。,五、抗硫酸盐水泥,按其抗硫酸盐侵蚀程度分为中抗硫酸盐硅酸盐水泥和高抗硫酸盐硅酸盐水泥两类。以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有抵抗中等浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为中抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称中抗硫水泥。代号PMSR。 以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有
41、抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为高抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称高抗硫水泥。代号PHSR。,水泥中硅酸三钙(C3S)和铝酸三钙(C3A)含量： 中抗硫水泥: C3S55%， C3A 5% 高抗硫水泥：C3S50%， C3A 3%应用：抗硫酸盐硅酸盐水泥，主要用于受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下、隧道、引水、道路和桥梁基础等工程。,六、中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥,中热硅酸盐水泥由适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，称为中热硅酸盐水泥。 低热矿渣硅酸盐水泥由适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入矿渣、适量石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，称为低热矿渣硅酸盐水泥，简称低热矿渣水泥。,七、白色硅酸盐水泥和彩色硅酸盐水泥,白色硅酸盐水泥的组成、性质与硅酸盐水泥基本相同，所不同的是在配料和生产过程中严格控制着色氧化物（Fe2O3、MnO、Cr2O3、TiO2等）的含量。 彩色硅酸盐水泥简称彩色水泥。它是用白水泥熟料，适量石膏和耐碱矿物颜料共同磨细而制成的。 白水泥和彩色水泥广泛地应用于建筑装修中。如制作彩色水磨石、饰面砖、锦砖、玻璃马赛克以及制作水刷石、斩假石、水泥花砖等。,八、其他,球状化水泥 调粒（级配）水泥,
