建筑材料第四章水泥
《建筑材料(第4版)》教学课件-第4章 混凝土
§4.4 混凝土的配合比
2. 设计 施工的换算方法
∵由含水率公式可得：
mc′= mc
ms′= ms(1+a%)
mg′= mg(1+b%) mw′= mw - msa% - mgb%
设砂、石的含水率 分别为: a%、b%
∴
mc：ms：mg：mw
实验室配合比= 1：X ：Y ：W
mc′：ms′ ：mg′ ：mw′ 施工配合比= 1：X(1+a%) ：Y(1+b%) ：(W-Xa%-Y b%)
1、定义
三、耐久性
耐久性—— 砼在使用过程中抵抗各种破坏因素的作用，
能长期保持强度和外观完整的性能。
包括：
抗冻性——抵抗冻融循环破坏作用的能力。 用抗冻等级表示。(F50、F100、…… F400)
抗渗性——抵抗压力水渗透的能力。 用抗渗等级表示。(P4、P6、P8、P10、P12)
抗侵蚀性——抵抗水、酸、碱、盐腐蚀的能力。 抗碳化性——抵抗碳化的能力。 抗碱集料反应
一、和易性 3、坍落度的选用：
拌合物流动性的大小应根据构件类型、气候条件来等选用。 构件配筋较密或气候高温干燥，流动性要大，反之则要小。
GB50204-2015规范规定：
一、和易性 4、影响因素：
① 用水量(或水灰比)：(水灰比=水/水泥=W/C) 不能太大 ② 水泥浆用量： 不能过多 ③ 砂率：要合理
95%以上保值率的那个值。
二、强 度
3、影响因素
① 水泥强度: 与砼强度成正比关系
水灰比(W/C): 与砼强度成反比关系
② 集料质量:
经验关系式： f28=Afce (C/W-B)
③ 养护条件（温度与湿度）：
《建筑材料》教案-第四章-混凝土
第四章混凝土本章提要: 本章主要介绍普通混凝土的组成材料、性能和影响性能的因素，以及配合比的基本设计方法。
另外，还简单介绍了其他种类的混凝土。
第一节混凝土概述一、混凝土的分类混凝土：指胶凝材料、水、天然或人工的粗细骨料，必要时加入化学外加剂和矿物质混合材料，按适当比例配合，经过均匀拌制、密实成型及养护硬化而成的人工石材。
混凝土的种类很多，分类方法也很多。
（一）、按表观密度分（主要是骨料不同）：1、重混凝土：干表观密度大于2600kg/m3的混凝土。
常由高密度骨料重晶石和铁矿石等配制而成。
主要用于辐射屏蔽方面。
2、普通混凝土：干表观密度为2000～2500kg/m3的水泥混凝土。
主要以天然砂、石子和水泥配制而成，是土木工程中最常用的混凝土品种。
3.、轻混凝土：干表观密度小于1950kg/m3的混凝土。
包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和无砂大孔混凝土等。
主要用于保温和轻质材料。
（二）、按所用胶凝材料分类：通常根据主要胶凝材料的品种，并以其名称命名，如水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等等。
有时也以加入的特种改性材料命名，如水泥混凝土中掺入钢纤维时，称为钢纤维混凝土；水泥混凝土中掺大量粉煤灰时则称为粉煤灰混凝土等等。
（三）、按使用功能和特性分类：按使用部位、功能和特性通常可分为：结构混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土、补偿收缩混凝土、防水混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、高强混凝土、高性能混凝土等等。
（四）、按施工工艺分：泵送混凝土、喷射混凝土、真空脱水混凝土、造壳混凝土（裹砂混凝土）、碾压混凝土、压力灌浆混凝土（预填骨料混凝土）、热拌混凝土、太阳能养护混凝土等多种。
（五）、按掺和料分：粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、磨细高炉矿渣混凝土、纤维混凝土等多种。
（六）、按抗压强度分：低强混凝土（抗压强度小于30Mpa）、中强混凝土（抗压强度30Mpa）和高强混凝土（抗压强度大于等于60Mpa）；按每立方米水泥用量又可分为：贫混凝土（水泥用量不亏过170kg）和富混凝土（水泥用量不小于230kg）等。
建筑材料第4章水泥复习题及答案.
第4章水泥复习思考题参考答案一、填空题1.建筑工程中通用水泥主要包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥六大品种。
2. 硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、规定的混合材料、适量石膏经磨细制成的水硬性胶凝材料。
按是否掺入混合材料分为I型硅酸盐水泥和Ⅱ型硅酸盐水泥，代号分别为P·I和P·Ⅱ。
3. 硅酸盐水泥熟料的矿物主要有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。
其中决定水泥强度的主要矿物是硅酸三钙和硅酸二钙。
4. 国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝不早于45 min，终凝不迟于390 min。
5. 硅酸盐水泥的强度等级有42.5 、42.5R 、52.5 、52.5R 、62.5和62.5R六个级别。
其中R型为早强型，主要是其3 d强度较高。
6．硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其值应不小于300m2/kg。
7. 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的性能，国家标准规定：（1）细度：通过80µm的方孔筛，筛余量不超过10％；（2）凝结时间：初凝不早于45min ，终凝不迟于600min；（3）体积安定性：经过雷氏夹法法检验必须合格。
8．矿渣水泥与普通水泥相比，其早期强度较低，后期强度的增长较快，抗冻性较差，抗硫酸盐腐蚀性较好，水化热较低，耐热性较好。
9．普通水泥中由于掺入少量混合材料，其性质与硅酸盐水泥稍有区别，具体表现为：（1）早期强度较低；（2）水化热较大；（3）耐腐蚀性稍差；（4）耐热性较差；（5）抗冻性、抗碳化性能好。
10．混合材料按照其参与水化的程度，分为活性混合材料和和非活性混合材料。
二、选择题1. 有硫酸盐腐蚀的混凝土工程应优先选择（C）水泥A硅酸盐 B 普通 C 矿渣 D 高铝2. 有耐热要求的混凝土工程，应优先选择（B）水泥。
A硅酸盐 B 矿渣 C 火山灰 D 粉煤灰3. 有抗渗要求的混凝土工程，应优先选择（C）水泥。
4建筑材料-水硬性胶凝材料
– 水化后期
• 由于新生成的水化产物的压力，水泥颗粒薄膜的凝
三、硅酸盐水泥的凝结和硬化
A B C
水泥石的结构
1、水泥石主要由凝胶体、晶体、 孔 隙、水、空气和未水化的水泥颗粒 等组成，存在固相、液相
和气相。 D 2、硬化后的水泥石是一种多相多孔 体系。 A——凝胶体 3、水泥石的结构（水化产物的种类 （C－S－H凝胶，水化硅酸钙凝胶）； 及相对含量、孔的结构）对其性 B——晶体 能影响最大。 （氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）；
C——孔隙 （毛细孔、凝胶孔、气孔等）； D——未水化的水泥颗粒
教学过程设计
检查提问 讲解新课 强化训练
本节重点
生产原料
凝结硬化
生产工艺 熟料组成
水化产物
15
1、下列那项不是生产硅酸盐水泥的原料（ B ） A、石灰质原料 （ CaO） B、铁铝酸四钙(C4AF) C 、粘土质原料（SiO2、Al2O3、Fe2O3）。 D、铁矿粉 （ Fe2O3 ） E、石膏（CaSOS4 ） 2、硅酸盐水泥的生产工艺可以概括为（ ） 3、由硅酸盐水泥熟料，6%~15%石灰石或粒化高 炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料， 称为（B ） A、硅酸盐水泥 B、普通硅酸盐水泥 C、矿渣硅酸盐水泥 D、石灰石硅酸盐水泥
第四章 水硬性胶凝材料
能与水发生化学反应凝结和硬化， 且在水下也能够凝结和硬化并保持 和发展其强度的胶凝材料。水泥是 一种典型的水硬性胶凝材料。
水泥历史 1756年，英国工程师J.斯米顿在研究某些石灰在水中硬化的特性时发现：要获得水 硬性石灰，必须采用含有粘土的石灰石来烧制；用于水下建筑的砌筑砂浆，最理想 的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。这个重要的发现为近代水泥的研制和发展奠 定了理论基础。 1796年，英国人J.帕克用泥灰岩烧制出了一种水泥，外观呈棕色，很像古罗马时代 的石灰和火山灰混合物，命名为罗马水泥。因为它是采用天然泥灰岩作原料，不经 配料直接烧制而成的，故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性，特别适用 于与水接触的工程。 1813年，法国的土木技师毕加发现了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最 好。 1824年，英国建筑工人约瑟夫· 阿斯谱丁（Joseph Aspdin）发明了水泥并取得了 波特兰水泥的专利权。他用石灰石和粘土为原料，按一定比例配合后，在类似于烧 石灰的立窑内煅烧成熟料，再经磨细制成水泥。因水泥硬化后的颜色与英格兰岛上 波特兰地方用于建筑的石头相似，被命名为波特兰水泥。它具有优良的建筑性能， 在水泥史上具有划时代意义。
第四章：水泥
第四章：水泥一、填空：1、水泥按其矿物组成，可分为水泥、水泥及水泥等；按水泥的特性和用途，又分为、和。
建筑工程中使用最多的水泥为类水泥，属于。
2、生产硅酸盐水泥的主要原料是和，有时为调整化学成分还需加入少量。
为调节凝结时间，熟料粉磨时还要掺入适量的。
3、硅酸盐水泥分为两种类型，未掺加混合材料的称型硅酸盐水泥，代号为；掺加不超过5%的混合材料的称型硅酸盐水泥，代号为。
4、硅酸盐水泥的生产工艺可概括为四个字，即。
5、硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成的分子式是、、及；它们相应的简写式是、、及。
6、硅酸盐水泥的主要水化产物是、、、及；它们的结构相应为体、体、体、体及体；7、水泥加水拌合后，最初是具有可塑性浆体经过一定时间，水泥逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为；随着时间的增长产生强度，强度逐渐提高并形成坚硬的石状物体，这一过程称为。
8、硅酸盐水泥熟料矿物组成中，是决定水泥早期强度的组分，是保证水泥后期强度的组分，矿物凝结硬化速度最快。
9、水泥浆越稀，水灰比，凝结硬化和强度发展，且硬化后的水泥石中毛细孔含量越多，强度。
10、生产硅酸盐水泥时，必须掺入适量石膏，其目的是，当石膏掺量过多时，会造成，同时易导致。
11、引起水泥体积安定性不良的原因，一般是由于熟料中所含的游离过多，也可能是由于熟料中含的游离过多或掺入的过多。
体积安定性不合格的水泥属于，不得使用。
12、硅酸盐水泥中矿物含量高时，水泥水化及凝结硬化快，且早期强度高，而矿物含量高时，则水化热小，但后期强度高。
13、硅酸盐水泥的水化热，主要由其和矿物产生，其中矿物的单位放热量最大。
14、硅酸盐水泥根据其强度大小分为、、、、、六个强度等级。
15、影响硅酸水泥凝结硬化的主要因素有、、、、等。
16、硅酸盐水泥的凝结硬化过程，按水化反应速度和水泥浆体结构的变化特征，可分为、、、四个阶段。
17、硅酸盐水泥硬化后的水泥石的结构是由、、等组成。
18、硅酸盐水泥的技术要求主要包括、、、、等。
建筑材料第四章气硬性胶凝材料
1 2
H
2O
1
1 2
H
2O
4.2.2 建筑石膏的凝结与硬化
1.石膏的水化
1
1
CaSO4 2 H2O 1 2 H2O CaSO4 2H2O
2.石膏的凝结硬化
干燥硬化和结晶硬化两个过程交错进行
4.2.3 建筑石膏的特性
凝结硬化快 体积微膨胀 多孔性 防火性好，但耐火性差 环境的调节性 耐水性、抗冻性差
⑧舒适的居住功能：由于石膏板具 有独特的“呼吸”性能，可在一定范围 内调节室内湿度，使居住舒适。
⑨绿色环保：纸面石膏板采用天然 石膏及纸面作为原材料，决不含对人体 有害的石棉（绝大多数的硅酸钙类板材 及水泥纤维板均采用石棉作为板材的增 强材料）。
⑩节省空间：采用纸面石膏板作墙 体，墙体厚度最小可达74mm，且可保证 墙体的隔音、防火性能。
气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料的区别
气硬性胶凝材料 只能 在 空气中
凝结硬化。
水硬性胶凝材料不仅可以在 空气中 凝 结硬化，还可以 在水中 更好地保持和发展
其强度。
判断题：
气硬性胶凝材料只能在空气中凝
结硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中
凝结硬化。
错
既能在空气中 凝结硬化，又能 在水中凝结硬化
4.1 建筑石灰
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 的整体的材料。
胶凝材料的分类
将在第四章 进行讲解
胶凝材料
有机胶凝材料（树脂、沥青等）
二者有何区别 ？？？
无机胶凝材料 本章的重点
水硬性胶凝材料（水泥） 气硬性胶凝材料（石灰、石膏）
建筑材料 第四章 水泥 教案
章节名称 第四章 水泥授课目标了解水泥的分类、矿物成分及性能教学过程设计新课教学要点第一节硅酸碱水泥和普通水泥硅酸盐水泥（波特兰水泥）定义及代号熟料 →P •Ⅰ 组成 石膏掺料 （0-5%）石灰石或粒化高炉矿渣→P •Ⅱ （6-15%）混合材料→P ·0一、硅酸盐水泥的生产石灰石 原料 粘 土 −−−−→安比例混合磨细生料−−−→煅烧熟料−−−→磨细水泥成品（二磨一烧） 铁矿石石 膏石灰石 CaO; 粘土Al 2O 3和SiO 2 ;铁矿石 Fe 2O 3 ;石膏 CaSO 4水泥性能−−−→取决熟料−−−→取决矿物成分及含量比例 二、熟料的矿物成分及特性水化 凝结 硬化 产生强度 发展强度 保护强度水化热 初凝、终凝 护养：温度、湿度 水化速度 凝结硬化速度 强度发展速度 C 3A>C 3S>C 4AF>C 2S水化热初凝、终凝早期、后期强度性质C3S C2S C3A C4AF凝结硬化速度快慢最快较快水化时放热量高低最高中高低高早期低、后期高低中强度发展快慢快较快水化速度：C3A>C4AF>C3S>C2S三、凝结硬化过程调节水泥凝结----适量石膏过少：起不到缓凝作用过多：水泥腐蚀水化产物：水化硅酸钙、水化铁酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。
凝结标志着水泥浆市区流动性而具有一定的塑性强度，硬化则表示水泥浆固化后所建立的网状结构具有一定的机械强度。
四、技术性质决定水泥能否使用的条件：合格品、不合格品、废品含义、标准、意义（为什么、目的）过细能耗大、硬化收缩大、易开裂可能性小1.细度：粗细程度--- 适中不得大于某粒径过粗能耗小、使用受影响可能性大*细:表面积↑与水基础面积↑水化反应↑早期强度↑*国标规定：硅酸盐水泥细度--比表面积大于300m2/kg;普通水泥细度---0.08mm方孔筛筛余量不得超过10.0%否则为不合格品2.标准稠度用水量--------指水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的用水量（以占水泥重量的百分数表示）。
水利工程建筑材料4水泥
石膏过量安定性不良
石膏的掺量一定要适量，如果掺量过多，在水泥硬化后 还会继续生成水化硫铝酸钙，因水化硫铝酸钙自身含有 大量的结晶水，生成时体积膨胀约2.5倍，会导致硬化后 的水泥石开裂而破坏。
（5）硅酸盐水泥的技术性质
1）细度
定义
细度－－指水泥颗粒的粗细程度。通常水泥颗粒的粒径 为7~200um。 讨论与分析
铁相、无水硫铝 有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝 酸钙、硅酸二钙 酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等 活性二氧化硅 活性氧化铝 石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、 低热钢渣矿渣水泥等
（2）按性能和用途分
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥
通用水泥
粉煤灰硅酸盐水泥
火山灰质硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥
水 泥
专用水泥
讨论与分析
定义
试验方法
2）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
2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量
定义
标准稠度用水量指水泥浆达到规定的标准稠 度时，所需要的用水量，是对水泥性质检验的准 备性指标。由于用水量的多少，能直接影响凝结 时间和体积安定性等性质的测定，因此，必须在 规定的稠度下进行试验。按国家标准GB/T13462001的规定试验。
3）硅酸盐水泥的凝结时间
GB规定
初凝时间不得 早于45min 终凝时间不得 迟于6.5h。
同时规定:凝结时间不符合规定者为不合格品。
3）硅酸盐水泥的凝结时间 试验方法 水泥的凝结时间的测定，是以标准稠度 用水量拌制的水泥净浆，在规定的温度 和湿度条件下，用凝结时间测定仪来测 定。
建筑材料复习题及答案：第四章 普通混凝土及砂浆
第四章普通混凝土及砂浆一、填空题1.普通混凝土由（水泥）、（砂）、（石）、（水）以及必要时掺入的（外加剂）组成。
2.普通混凝土用细骨料是指（粒径小于4.75㎜）的岩石颗粒。
细骨料砂有天然砂和（人工砂）两类，天然砂按产源不同分为（河砂）、（海砂）和（山砂）。
3.普通混凝土用砂的颗粒级配按（0.6）mm筛的累计筛余率分为（1）、（2）和（3）三个级配区；按（细度）模数的大小分为（粗砂）、（中砂）和（细砂）。
4.普通混凝土用粗骨料石子主要有（天然卵石）和（人工碎石）两种。
5.石子的压碎指标值越大，则石子的强度越（小）。
6.根据《混凝土结构工程施工及验收规范》（GBJ50204）规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的（1/4），同时不得大于钢筋间最小净距的（3/4）；对于实心板，可允许使用最大粒径达（1/3）板厚的骨料，但最大粒径不得超过（40）mm。
7.石子的颗粒级配分为（连续级配）和（间断级配）两种。
采用（连续）级配配制的混凝土和易性好，不易发生离析。
8.混凝土拌合物的和易性包括（流动性）、（粘聚性）和（保水性）三个方面的含义。
其测定采用定量测定（流动性），方法是塑性混凝土采用（坍落度）法，干硬性混凝土采用（维勃稠度）法；采取直观经验评定（粘聚性）和（保水性）。
9.混凝土拌合物按流动性分为（流动性混凝土）和（干硬性混凝土）两类。
10.混凝土的立方体抗压强度是以边长为（150）mm的立方体试件，在温度为（20±2）℃，相对湿度为（95%）以上的潮湿条件下养护（28）d，用标准试验方法测定的抗压极限f）表示，单位为（MPa）。
强度，用符号（cc11.混凝土的强度等级是按照其（立方体抗压强度标准值）划分，用（C）和（立方体抗压强度标准）值表示。
有（C7.5）、（C10）、（C15）、（C20）、（C25）、（C30）、（C35）、（C40）、（C45）、（C50）、（C55）、（C60）、（C65）、（C70）、（C75 ）、（C80）共16个强度等级。
第四章 水泥
f压＝6.25×10-4Ｐ
式中
f压－－抗压强度，MPa; P－－破坏荷载，Ｎ。
（六）碱含量
Na2O＋0.658K2O＝R2O
R2O>0.6%为高碱水泥 R2O0.6%为低碱水泥
碱骨料反应：水泥中的碱和骨料中的活性二氧化硅发生
高碱水泥
化学反应，体积膨胀，造成混凝土破坏(水泥/混凝土癌症)。
碱骨料反应
试题
1.为调节水泥的硬化时间,应在熟料中加入( ). A.石灰 B.粒化高炉矿渣 C. 石膏 D.粉煤灰 2.硅酸盐水泥的初凝时间不得早于( )min. A.30 B. 45 C60 D.90 3.下列说法正确的是( ) A.水泥的初凝时间不合要求为不合格品,终凝时间 不合要求为废品 B.水泥体积安定性不合要求为不合格品 C. 水泥细度不合要求为不合格品 D.水泥抗折或抗压强度低于该品种水泥强度规定时 应报废
５）胶砂强度与强度等级：测定方法同普通水泥
６）碱含量：同普通水泥
３、特性：二次水化，早期强度低，但后期强度可赶上同 等级普通水泥。水化放热小，耐腐蚀能力好。
４、特特性：耐高温性强。保水性差，抗渗性差。 ５、矿渣水泥应用
蒸气及蒸压养护预制构件。 一般地上、地下及水工建筑。 大体积混凝土工程。 耐腐蚀作用的工程。
试题
4(多选).下列水泥的技术指标( )不合要求时,应报废. A. 初凝时间 B.终凝时间 C. 安定性 D.细度 E.强度 F. MgO含量
5(多选).水泥工业常用的活性材料是( ) A.石灰石粉 B. 硅藻土 C. 粒化高炉矿渣 D.块状高炉矿渣 E.粉砂
（五）胶砂强度与强度等级 １、胶砂强度：
（2）沸煮 用试饼法时，先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲要检 查原因、确证无外因时，试饼已属不合格品不必沸煮）， 在试饼无缺陷的情况下，将试饼放在沸煮箱的水中篦板 上，然后在(30±5）min内加热至沸，并恒沸3h±5min。
《建筑材料》第九次课(第四章)
4.2.5 硅酸盐水泥的特点和应用
耐热性差 不适用于有耐热要求的混凝土 工程 水化热大 不适用于大体积混凝土工程， 但有利于低温季节畜热法施工 耐磨性好 适用于公路、地面工程 抗碳化性好 对钢筋的保护作用强，适合 CO2 浓度高的环境 干缩小 不易产生干缩裂纹，故适用于干 燥环境
4CaO Al 2 O 3 12 H 2 O 3CaSO4 20 H 2 O 3CaO Al 2 O3 3CaSO4 31H 2 O CaOH 2
结晶膨胀
镁盐侵蚀： 特点
以镁盐为介质的海水、地下水等
MgCl2+Ca(OH)2 = Mg(OH)2+CaCl2 MgSO4+ Ca(OH)2+H2O = Mg(OH)2+CaSO4· 2H2O 结晶膨胀
在硬水中会发生如下反应
Ca(OH)2 + Ca(HCO3) 2 CaCO3 + H2O
生成的碳酸钙几乎不溶于水，堆积在水泥石的 空隙中，形成密实的保护层
将与软水接触的混凝土，事 先在空气中碳化
人工碳化
2）、盐类侵蚀
硫酸盐侵蚀： 特点 以硫酸盐为介质的海水、地下水等 硫酸盐与水泥石中的成分反应生成膨胀性晶 体，使水泥石破坏 腐蚀过程举例：
《建筑材料》教案 第四章 水泥
4.2.4水泥石的腐蚀和防止
简介 腐蚀类型 水泥石腐蚀的原因 水泥石腐蚀的防止
简 介
水泥石硬化后，在正常的使用条件下，即 在潮湿环境中或水中，仍可以逐渐硬化并 不断增长强度。 水泥石的腐蚀 在一些腐蚀性介质中，水泥石的结构会 遭到破坏，强度和耐久性降低，甚至完 全破坏的现象。 腐蚀类型 软水侵蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀，酸 的腐蚀，碱的腐蚀
第4章___水泥溷凝土及砂浆2(外加剂和掺合料)
速凝剂的作用机理
• 使水泥生产时掺入的起调凝作用的石膏分解， 从而使C3A迅速水化；
• 速凝剂中的组分与硫酸钙反应生成能促进水 泥水化的化合物；
• 水溶性的铝酸盐能迅速促进水泥浆的凝结硬 化。
四、引气剂
• 什么是引气剂？
能在混凝土拌和物中产生许多均匀分布的微小气泡(孔径 为0.01~2mm)，并在硬化后仍能稳定存在的外加剂。
• 土木工程应用中，有时需要调节混凝土的凝结时间： 例如：
隧道内衬、水下工程施工要求混凝土喷出后能迅速凝结； 道路修补工程要求混凝土早期强度高，以便早日开放交
通； 冬天施工，要求混凝土强度增长快，以免冻坏； 大体积工程要求混凝土缓慢凝结，以免水化放热太快引
起温度应力和变形开裂。
调节凝结时间的外加剂种类
性 水；泥颗粒易于湿润，自动粘聚能力减弱，塑化加能入力减增强水。剂后，絮凝 结构被打破
加减水剂前
减 水 剂 分 散 水 泥 的 机 理
没加减水剂的水泥浆
絮凝
加减水剂后
加减水剂后的水泥浆
分散
（2）减水剂的技术经济效果
• 在保持用不水同量不减变水的情剂况的下，减使水拌率和物的坍落度增
大木100质~2磺00酸mm盐；
促使水泥水化放热反应，达到抵抗冰体膨胀的临界强度
• 速凝剂 主要成分有：水溶性铝酸盐、纯碱、碳酸钠，
能使水泥混凝碱土金急速属凝硅结酸硬盐化等(1~。5min内初凝，2~10min内终凝)的
外加剂。
• 缓凝剂
能延缓水泥混凝主土要凝成结分硬：化时糖间蜜，、并酒对石后期酸强、度柠无檬显酸著影、响硼的酸外
加剂
高混凝土的密实度和强度，增强耐久性。
磨细高炉矿渣的生产
第四章-水泥PPT课件
所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。 为什么石膏用量不能过多？这个问题将通过水泥石
腐蚀的学习得到答案。
3CaO·Al2O3·6H2O+ 19H2O+3(CaSO4·2H2O ) 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O
何为硬化？
➢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。
➢水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组 成。
2021/5/21
24
初始反应期 潜伏期
凝结期
硬化期
2021/5/21
凝结硬化过程
初始的溶解和水化，约持续5-10分 钟。
流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水 泥颗粒成长，1h
C－－晶体粒子
“两磨一烧”
10
2021/5/21
11
2021/5/21
12
2021/5/21
13
• 二、硅酸盐水泥熟料矿物组成
生料
800℃左右 分解反应
2021/5/21
CaO
3CaO·SiO2
SiO2 Al2O3
800～1450℃ 化合反应
Fe2O
3
2CaO·SiO2 3 CaO ·Al2O3 4 CaO·Al2O3·Fe2O3
产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成 更多的水化产物。
2（2CaO·SiO2)+6H2O 3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
2021/5/21
19
铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。 该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。 如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象， 水泥将无法正常使用。 通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问 题的发生。
第四章 水泥
一、水泥的品种：
硅酸盐水泥（P） 普通硅酸盐水泥（P·O）
掺混合材的硅酸盐水泥（ P·S, P·P, P·F ）
特性硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、0～5％石灰石或粒化高炉矿渣、 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥(即 国外通称的Portland Cement)。 又根据混合料的掺量分为 P· Ⅰ和P· Ⅱ两类。
C4AF 快 中 小 低 低
抗硫酸盐腐蚀性
中
最好
差
好
在水泥中的相对含量改变时，水泥的技术性
质也随之改变。
2. 石膏的加入 为调节水泥的凝结速度，需掺入适量的石膏，因 此石膏也称作水泥的缓凝剂。水泥中石膏掺量主要
决定于 C A 的含量，也与混合材料的种类和数量有关
3
若不掺石膏或石膏掺量不足时，水泥会发生 瞬凝现象。这是由于铝酸三钙在溶液中电离出 （Al3+），它与硅酸钙凝胶的电荷相反，促使 胶体凝聚。加入石膏后，会使水泥颗粒表面上 形成保护膜，阻碍水化延缓了水泥的凝结。当 掺量超过一定的范围时，还会在后期引起水泥 石的膨胀而开裂破坏。
七. 硅酸盐水泥的腐蚀与及防治方法 （1）水泥石的腐蚀类型 淡水侵蚀（溶析性侵蚀） 盐类侵蚀 酸类侵蚀 碱类侵蚀 （2）水泥石腐蚀的原因 外因：腐蚀介质种类及浓度、水压、流 速水位、水温、干湿交替 内因：水泥石不密实，腐蚀物渗入
水泥石受硫酸盐（盐类） 侵蚀后，内部形成膨胀性 结晶产物
水泥石受硫酸盐侵蚀后，因 膨胀性结晶产物引起的开裂
养护条件： 在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾 室或养护箱中24h，然后脱模； 龄 期：
3d和28d；
强度等级划分
根据水泥胶砂的3天和28天强度测试结果划分的级别称为
4,水泥 四川大学锦城学院 肖栋天 20120317 COLLEGE TWO XIA
（二） 有害杂质含量
不溶物含量:Ⅰ型水泥≰0.5%
Ⅱ型水泥≰0.5%
若碱含量高，且用含活性SiO2的骨料配制 混凝土，会产生碱－骨料反应，导致混凝土 不均匀膨胀破坏。
（三）标准稠度及其用水量
23--31%左右
（四） 烧失量
• 水泥在一定烁烧温度和时间内，烧失的
量占原质量的百分数。
•用于判定其中规定：
（五） 复合硅酸盐水泥 2种或两种以上混合料，掺量为总质量的 15～50%，可较掺一混合料的水泥具有更好的 性能。 第一类＋矿渣、火山灰、粉煤灰、石灰、 窑灰等；第二类＋铁矿渣、精练铬铁渣、钛渣 混合材料性能互补，改变水泥微观结构， 早期强度与普通水泥相同 使用中，混和材料品种对其性能产生直接 影响。
酸与水泥石中的Ca(OH)2反应，生成水 和可溶解于水或体积膨胀的钙盐；使水泥石 溶解或破坏。
pH值越小，侵蚀越强烈。
碳酸侵蚀（可由空气中CO2在水中溶解产生）
1.碳与水泥石中的Ca(OH)2作用，生成难溶的 CaCO3
Ca(OH)2+CO2+H2O→CaCO3+2H2O
2.碳酸可进一步与碳酸钙作用，生成易溶于 水的碳酸氢钙Ca(HCO3)2
§4.2 掺混合材的硅酸盐水泥
在硅酸盐水泥熟料中加入各种混合材料和适当 石膏共同磨细生产的水硬性胶凝材料。 混合材作用：
①改善水泥性能
②调节水泥强度等级
③综合利用工业废渣及地方资源
④增加水泥产量，降低生产成本
一、混合材料：
（一）活性混合材料： 火山灰性：磨细的矿物材料与水和成浆后， 单独不具水硬 性,但在常温下与石灰等一起拌 和后的浆体能形成具有水硬性化合物的性能， 如水淬矿渣、火山灰、粉煤灰等。 潜在水硬性：只需在少量外加剂的激发下即 可利用自身溶出的化学成分生成具有水硬性 的化合物。 能激发混合材潜在活性的物质称为激发 剂，氢氧化钙为碱性激发剂，石膏为硫酸盐 激发剂。
4-1 硅酸盐水泥
水泥的优点： 1、可塑性好，可调成各种形状和尺寸的
泥凝土构件； 2、适应性强，可用于海上、地下或干热、
严寒地区以及耐侵蚀、防辐射等特殊要求的工 程；
3、耐久性好，水泥混凝土既没有钢材的 生锈问题，也没有木材的腐朽等缺点，更没有 塑料制品的老化、污染等问题；
4、可获得很高的强度，通过改变熟料的 矿物组成，既可调节其性能，获得高的强度， 还能与纤维等材料匹配，制成水泥基复合材料；
■ 1824年，英国J．阿斯普丁发明了一种把石灰石和粘土混和 后加以煅烧来制造水泥的方法，并获得了专利权。这种水泥 同英国附近波特兰小城盛产的石材颜色相近，故称为波特兰 水泥。人类最早是利用间歇式土窑（后发展成土立窑）煅烧 水泥熟料。
■ 1877年回转窑烧制水泥熟料获得了专利权，继而出现了单筒 冷却机、立式磨及单仓钢球磨等，从而有效地提高了水泥的 产量和质量。
生产 厂 甲
乙
熟料矿物成分，%
Ｃ3S 56
C2S 17
C3Ａ Ｃ4AF
12
15
42
35
7
16
解
由甲厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强度 发展速度、水化热、２８d时的强度均高于由乙厂硅 酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥．但耐腐蚀性则低 于由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥。
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。该工程使用42.5Ⅱ型硅酸盐水 泥，其熟料矿物组成如下：
三、硅酸盐水泥的凝结和硬化
1.凝结硬化的概念
水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、凝 结硬化过程变成坚硬固体—复杂的物理化学变 化过程。
凝结——水泥与水拌合后最初形成可塑浆体，随着时间 增长，水泥浆变稠，失去可塑性，但还不具备强度， 此过程即为“凝结”；
第四章 水泥参考答案1
水泥习题参考答案一、名词解释1、水泥体积安定性：水泥在凝结硬化的过程中体积变化的均匀性。
二、填空题1活性混合材料均含有_活性SiO2_和_活性Al2O3_成分。
它们能与水泥水化产物氢氧化钙作用，生成_水化硅酸钙_和_水化铝酸钙_ _。
2引起硅酸盐水泥腐蚀的基本内因是水泥石中存在__氢氧化钙_和__水化硅酸钙_ 以及_水化铝酸钙_ 。
3硅酸盐水泥水化产物有_凝胶体__和晶_体，一般认为它对水泥石强度及其主要性质起支配作用。
4引起硅酸盐水泥体积安定性不良的原因是_游离氧化钙_ _、__游离氧化镁及__石膏_。
5常用的六大水泥包括：__硅酸盐水泥 _、__普通硅酸盐水泥、__复合硅酸盐水泥 _、_矿渣硅酸盐水泥__、__火山灰硅酸盐水泥及_粉煤灰硅酸盐水泥_。
6国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间应不早于__45_分钟，终凝时间应不迟于390_分钟。
7硅酸盐水泥按照__3_天和_28__天的抗折强度和_抗压_ 强度划分为_6__个强度等级。
8硅酸二钙的水化方程式是C2S十mH=C-S-H+(2—x)CH__，产物中__氢氧化钙_为晶体结构，_水化硅酸钙_为凝胶体结构。
9硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有_C3S__、_ C2S_ 、__C3A _和_C4FA。
10硅酸盐水泥的主要水化产物有_水化硅酸钙__、_氢氧化钙_、_钙矾石_和_单硫型水化硫铝酸钙_ _。
11硅酸盐水泥的主要技术性质有_细度__、凝结时间_、_安定性_和_强度___。
12硅酸盐水泥熟料中，_硅酸三钙__凝结硬化后强度最高，_铝酸三钙_水化速度最快，_铝酸三钙_水化放热量最高，铝酸三钙_干缩性最大。
13硅酸盐水泥的细度用_比表面积_表示，普通水泥的细度用_筛余量_表示，硅酸盐水泥的终凝结时间为__6.5h _，普通水泥的终凝结时间为_10h __。
14硅酸三钙的水化方程式是C3S十nH=C-S-H+(3—x)CH，产物中_氢氧化钙_为晶体结构，_水化硅酸钙_为凝胶体结构。