普通硅酸盐水泥.ppt

按性能分
活性混合材料 (水硬性混合材料)
非活性混合材料 (填充性混合材料)
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活性混合材料
概述
❖磨细后加水不水化 ❖但掺加石灰后
发生二次水化反应 生成水硬性胶凝产物 ❖火山灰活性
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火山灰活性
SiO2 +mH2O + xCa(OH)2
xCaO·SiO2·nH2O
活
消
性
耗
Ca(OH)2
混
❖不同点
➢细度采用筛余量表示
❖测量通过0.08mm的方孔筛的筛余量≯10% ➢强度等级
❖强度应符合表3.3.1的要求 ❖共有六个强度等级 :32.5, 32.5R , 42.5R , 42.5, 52.5, 52.5R
➢最终凝结时间不超过 10h
表3.3.1 普通硅酸盐水泥强度要求
强度等级
抗压强度 (MPa)
水硬性 水泥的优点
与钢筋 粘结性好
耐久性
可塑性
工艺简单
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水泥按用途可分为通用水泥、专用水泥和特 性水泥。
通用水泥
专用水泥 特性水泥
• 硅酸盐水泥
• 砌筑水泥 • 快硬水泥
• 普通硅酸盐水泥 • 油井水泥 • 膨胀水泥
• 矿渣硅酸盐水泥
• 抗硫酸盐水泥
• 火山灰质硅酸盐水泥
• 中热水泥
• 粉煤灰硅酸盐水泥
• 复合水泥
水泥按化学成分可分为硅酸盐水泥、铝酸 盐水泥和硫酸盐水泥。
硅酸盐水泥
一般工程
铝酸盐水泥
快硬、早强。主要用于紧急 抢修工程、早强工程、冬季 施工、抗蚀、抗冻等工程。
硫酸盐水泥
早强、膨胀。适用于抢修工 程、锚固和地下工程等。
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熟料
磨细
硅酸盐水泥
P.ⅠP.Ⅱ
熟料
磨细
普通硅酸盐水泥
P.O
合
材
料
水 硬 性 胶 凝 产 物
Al2O3 +aH2O + yCa(OH)2
yCaO·Al2O3·bH2O
活性混合材料
虽然活性混合材料不是水泥的组成材料.
但水泥中用一定比例的活性混合材料代替可以改
变各种水泥的性能
水化反应
硅酸盐水泥水化
一次水化
硅酸盐水泥中加入活性混合材料
二次水化
➢二次水化反应的特 性
MgO≯5%、石膏SO3≯3.5%。
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强度试验
C:S:W=1:3:0.5的比例混合，制成标准 尺寸的试件（40×40×160mm），在标准 条件下养护，测试抗压强度和抗折强度。
C:S:W=1:3:0.5
Standard specimen 40 × 40×160
Cured under the standard
3天和28天抗折强度
硅酸盐水泥可分为6个等级： 62.5R 42.5，42.5R, 52.5，52.5R, 62.5, 62.5R
各龄期的强度不低于GB175-
99表中的规定。
62.5
按早期强度不同分为两种类 型，早强型(用R表示)和普通 型。
42.5
Strength Grade
52.5R
42.5R 52.5
火山灰质混合材料
火山灰质混合材料是火山喷发沉积物及其它具有类似活性 的材料的统称。分为含水硅酸质（如硅藻土等）、铝硅玻 璃质（如火山灰等）、粘土质（烧粘土等）。
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非活性混合材料
➢特点
磨成细粉与石灰加水拌和后，不能或 很少生成具有胶凝性质的水化产物
➢常用品种 •石英 •粘土
•慢冷矿渣
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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
§3.3 掺混合材料的硅酸盐水泥
混合材料 普通硅酸盐水泥 (P.O) 矿渣硅酸盐水泥 (P.S) 火山灰质硅酸盐水泥 (P.P) 粉煤灰硅酸盐水泥 (P.F) 复合硅酸盐水泥 (P.C)
水泥
源自文库录
基本要求 3.1 简介 3.2 硅酸盐水泥 3.3 掺混合材料的硅酸盐水泥
基本要求
内容 ➢ 主要介绍水泥的分类、优点及生产。
➢ 主要介绍硅酸盐水泥及掺加混合料的硅酸盐水 泥，包括：定义、组成、水化、凝结与硬化、 实验和技术性质、腐蚀与防护、特性和应用。
重点 ➢ 6种硅酸盐水泥的定义 ➢ 硅酸盐水泥的矿物组成 ➢ 水泥水化、凝结与硬化机理 ➢ 技术性质及测试方法
凡由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰或 熟化高炉矿渣、适量石膏共同磨细制 的水硬性胶凝材料。
硅酸盐水泥代号PⅠ、PⅡ PⅠ表示不掺混合材料的硅酸盐水泥 PⅡ表示混合材料掺量不超过5%的硅
酸盐水泥
硅酸盐水泥的生产简述及其矿物组成
Limestone
Clay
Iron ore powder
Bleeding
当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，它还 能继续与水化铝酸钙反应，生成高硫型水 化硫铝酸钙，体积增大1.5倍，引起水泥石 开裂。此时，水化 硫铝酸钙被称为水泥杆 菌。
体积稳定性的测定
煮沸法-加速实验法 测量体积安定性的两种方法：
饼法 •观察水泥净试饼在沸煮后的外形变化
雷氏夹法 •测量水泥石饼沸煮后的膨胀值
凝结时间
标准稠度及标准稠度用水量 凝结时间测定 初凝时间 终凝时间
标准稠度及标准稠度用水量
标准稠度
➢ 试锥下沉深度为28±2mm时的稠度 标准稠度用水量P(%)
➢ 按一定的方法将水泥调制成具有标准稠度的净 浆所需的水量。P%=水量ml/水泥1g。
标准稠度用水量测试方法有不变(固定)水量法和 调整水量法2种。 初学者多用前者，有争议时以后者为准。
表3.2.4硅酸盐水泥各龄期的强度要求 （GB175-99）
等级
42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R
抗压强度(MPa)
3d
28d
17.0
42.5
22.0
42.5
23.0
52.5
27.0
52.5
28.0
62.5
32.0
62.5
抗折强度（MPa）
3d
28d
3.5
6.5
4.0
condition
Compressive strength
Bending strength
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图3.2.10 强度测定仪
Compressive strength instrument
bending strength instrument
图3.2.10 强度测定仪
实验录像
强度等级
根据
3天和28天抗压强度
不变(固定)水量法
调整水量法
初学者采用
有争议时多采用此法
不变(固定)水量法
固定水量法采用以 下方法配制标准稠 度净浆 称取500g水泥 加入500×P%ml水 采用标准稠度测 定仪（图3.2.5） 测量 P%
不变(固定)水量法
图3.2.5 标准稠度测定仪
测定方法
通过水泥净浆凝结时间测定仪测定标准稠度 水泥净浆的凝结时间。
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混合材料
定义 分类 活性混合材料
概述 二次水化 活性原理
非活性混合材料
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混合材料
定义
改善水泥性能
生产水泥时加入的人工或 天然矿物材料
调节水泥强度等级 降低成本
在生产水泥时，为了改善水泥性能，调节水泥强 度等级，降低成本，而加入的人工或天然的矿物 材料。
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分类
按性能分为两类: ➢活性混合材料 (水硬性混合材料) ➢非活性混合材料（填充性混合材料）
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§3.2 硅酸盐水泥
硅酸盐水泥的生产简述及其矿物组成 硅酸盐水泥的凝结和硬化 硅酸盐水泥的技术性质 硅酸盐水泥的腐蚀与防护 硅酸盐水泥的特性与应用
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何为硅酸盐水泥？
Mixing materials
Raw materials
Clinker
Portland Cement
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Gypsum
终凝时间
概念
➢ 从水泥加水拌和起至水泥净浆完全失去可塑性 并开始产生强度所需的时间。
标准要求≯390min
➢ 国产水泥一般为5-6h
实验
➢ 测试时以试针下沉0.5mm为准。
工程意义
➢ 终凝时间不宜过迟，以便施工完毕后更快硬化， 达到一定的强度，以利于下一步施工工艺的进 行。
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硅酸盐水泥的体积安定性
抗折强度（MPa）
3天
28天
3天
28天
32.5
11.0
32.5
2.5
5.5
32.5R
16.0
水泥安定性的测定
体积安定性的测定
图3.2.7 体积安定性不良
图3.2.8 煮沸法测定仪
图3.2.9 雷氏夹法体积安定性测定仪
体积安定性的测定
限制
上述测试方法仅能测出游离CaO是否过量。 游离MgO和石膏不能通过加速实验的方法检
测 所以它们必须在生产工艺中严格控制，避
免过量。 标准规定：
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硅酸盐水泥的特点和应用
强度高
适用于高强混凝土和预应力钢
筋混凝土工程
硬化快
适用于要求凝结快、早强高的
工程，冬季施工，预制、现浇等工程
抗冻性好
适用于冬季施工及严寒地区
遭受反复冻融的工程
耐蚀性差
不适用与淡水及海水等腐蚀
性介质接触的工程
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硅酸盐水泥的特点和应用
耐热性差 凝土工程
不适用于有耐热要求的混
定义
指水泥硬化过程中体积变化小且均匀的性能。
体积安定性不良
水泥硬化后产生不均匀的体积变化（裂纹后弯 曲）。 使建筑质量下降，甚至引起严重的建筑事故。
体积安定性不良的原因 ➢ 过量游离的CaO ➢ 过量游离的MgO ➢ 过量石膏
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体积安定性不良的原因
水泥中的游离氧化钙或氧化镁都是过烧的 它们的水速度慢，在水泥硬化后才开始水 化，使已经硬化的水泥石膨胀开裂。
1450℃
Raw material Grinding
Grinding Clinker
PⅠ
Gypsum
Mixing materials
PⅡ
图3.2.1 硅酸盐水泥的生产过程
硅酸盐水泥的矿物组成及特性
硅酸盐水泥的主要矿物组成包括： ➢硅酸三钙 ➢硅酸二钙 ➢铝酸三钙 ➢ 铁铝酸四钙 矿物组成的技术特性见表3.2.1
熟料
磨细
矿渣硅酸盐水泥
P.S
熟料
磨细
火山灰质硅酸盐水泥
P.P
熟料
磨细
粉煤灰硅酸盐水泥
P.F
熟料
磨细
复合硅酸盐水泥
P.C
尽管水泥的品种很多，但是，工程中90% 以上使用的是硅酸盐水泥。所以，在学习这 一章的内容时，以硅酸盐水泥的内容为基础， 主要学习硅酸盐水泥的组成、技术性质及应 用等知识。在此基础上，再学习其它掺混合 材料的硅酸盐水泥等内容。
6.5
4.0
7.0
5.0
7.0
5.0
8.0
5.5
8.0
技术性质分析
水泥在出厂和使用前必 须检验的技术指标有四项： 细度、凝结时间、强度和 体积安定性。这四项指标 中，除强度外，其它任何 一项指标不合格，则水泥 不能使用；反之，若仅强 度一项指标不合格，而其 它三项指标合格，则水泥 可降等级使用。
If only the strength is unqualified
硅酸盐水泥兴起于19世纪。
它已经成为现在最为重要的一种建筑材料。
它的化学成成分复杂，但主要的胶结成分是 水化硅酸钙。
普通硅酸盐水泥强度高、能抗硫酸盐腐蚀、 水化热，也可用于制备砂浆。
为了建筑需要，水泥可做成白色、黑色或其 他各种颜色。
水泥具有以下优点，因此，在土木工程领 域得到广泛的应用。
多样性 低成本
Cement of the lower grade
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其他性质
密度:3.0-3.15g/cm3, 通常3.1g/cm3 堆积密度:1000-1600kg/m3
碱含量
以Na2O+0.658K2O计算值表示，以防止碱-骨料反 应的发生。 低碱水泥含碱量≯0.6%，或由供需双方商定。 水化热 大部分的水化热在水化反应的初期释放出来， 它的数量决定于水泥的化学成分和细度、矿物 掺合料以及酸的侵蚀。 C3S，C3A越高，颗粒越细，水化热越大，对冬季 施工有利，但对大体积混凝土工程有害。
普通硅酸盐水泥
什么是普通硅酸盐水泥 技术性质 强度要求 应用
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什么是普通硅酸盐水泥？
混合材料
熟料
磨细
P.O
水硬性胶凝材料
石膏
普通硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料 掺加少量混合材料和适量的石膏 混合材料的最大掺量不超过 15%
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技术性质
❖特点
➢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
图3.2.6 凝结时间测定仪
凝结时间测定
水泥凝结时间测定录像
初始凝结时间
概念
➢ 从水泥加水拌和起至标准稠度的水泥净浆开始失 去可塑性所需的时间
标准要求≮45min
➢ 国产水泥一般为1-3h
实验
➢ 测试时以试针距底板4±1mm为准。
工程意义
➢ 水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分的 时间搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作。
温度敏感性 常温反应速度慢 高温反应速度快 消耗 Ca(OH)2 改善孔隙构造
掺活性混合材料的作用
提高产量
降低成本
改善水泥的性能
调整强度等级 降低水化热 减少碱骨料反应的发生 扩大应用范围
充分利用工业废渣
保护环境
常用活性混合材料
粉煤灰
粉煤灰是一种发电厂燃料废渣
粒化高炉矿渣
粒化高炉矿渣是熔融的矿渣水淬而得到。活性成分为活性 氧化硅和活性氧化铝。