土木工程材料第四章

7. 硅酸盐水泥的腐蚀与防止 腐蚀： (1)软水腐蚀(溶出性腐蚀)：氢氧化钙不断地溶解流失 (2)离子交换腐蚀(溶解性腐蚀) 1)碳酸的腐蚀 2)一般酸的腐蚀 3)镁盐的腐蚀 (3)膨胀性腐蚀 1)硫酸盐腐蚀 2)硫酸的腐蚀 (4) 强碱的腐蚀 防止： 1）当存在腐蚀性介质时，选择合适的水泥品种，减少水泥中易被腐蚀的物质(即 Ca(OH)2、 3CaO·A12O3·6H2O)。 2）提高水泥石的致密度，降低水泥石的孔隙率。通过减小水灰比，掺加外加剂，采用机械 搅拌和机械振捣，可以提高水泥石的密实度。 3）在水泥石的表面涂抹或铺设保护层，隔断水泥石和外界的腐蚀性介质的接触。例如，可 在水泥石表面涂抹耐腐蚀的涂料，如：水玻璃、沥青、环氧树脂等；或在水泥石的表面铺建 筑陶瓷、致密的天然石材等。 4）加入活性混合材。
2.硅酸盐水泥熟料的组成：
矿物名称
化学成分
硅酸三钙
3CaO·SiO2
硅酸二钙
2CaO·SiO2
铝酸三钙
3CaO·Al2O3
铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3
3.硅酸盐水泥熟料的特性：
矿物组成 反应速度
硅酸三钙 C3S 快
28d 水化放热量
多Hale Waihona Puke Baidu
早期强度
高
后期强度
高
耐腐蚀性
中
干缩性
中
缩写符号 C3S C2S C3A
第四章 水泥
一、水泥的分类：六大通用水泥： 硅酸盐水泥：Ⅰ型硅酸盐水泥，代号 P.Ⅰ。Ⅱ型硅酸盐水泥，代号 P.Ⅱ。 普通硅酸盐水泥：简称普通水泥，代号 P.O。 矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，代号 P.S。 火山灰质硅酸盐水泥：简称火山灰水泥，代号 P.P。 粉煤灰硅酸盐水泥：简称粉煤灰水泥，代号 P.F。 复合硅酸盐水泥：复合水泥，代号 P.C。
八、水泥的选用：
常用水泥的特性及应用
常用水泥品种选用参考表
6.硅酸盐水泥的技术指标 (1)细度 (2)凝结时间 (3)体积安定性：指水泥在凝结硬化的过程中体积变化是否均匀的性能 引起安定性不良的因：1)水泥熟料中含有过多的游离氧化钙和游离氧化镁
2)石膏掺量过多 (4)强度等级：表硅酸盐水泥各强度等级、各龄期的强度值／MPa (5)水化热 (6)标准稠度用水量（W／C 百分数） (7)碱含量（配制的混凝土骨料中含有活性 SiO2 时，若碱含量过高会发生碱骨料反应） (8)氯离子含量（过高促进锈蚀反应）
提高 C2S、C4AF 的含量→低放热硅酸盐水泥 提高 C4AF 的含量→高抗折强度的道路水泥
3.硅酸盐水泥的水化：水泥与水发生化学反应后，生成一系列的水化产物并放出一定的热量 注： （1）C2S 虽和 C3S 产物相同，但 C2S 反应速度较慢，早期生成的水化硅酸凝胶较少，因此， 早期强度低。 （2）C3A 与水反应迅速，很快生成水化铝酸钙晶体（C3AH6），稳定存在于水泥浆体的碱性 介质中，是浆体瞬时凝结的主要原因。加入石膏可与其反应，生成钙矾石（AFt）包围于熟 料颗粒周围，形成保护膜，起到缓凝作用。
六、 粉煤灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥特征: 1)干缩小（吸水性小、不易水化），抗裂性高 。 2)凝结硬化慢，早期强度低。 3}色深。
七、 复合硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥特征:耐腐蚀性好，水化热小，抗渗性好，早强。
注：掺混合材硅酸盐水泥的共性： 1）熟料少，水化热小，早期强度低。 2 后期强度持续发展。 3）结构密实，耐腐蚀性好。 4）对温度敏感，适于高温养护。 5）抗冻性、耐磨性差。 6）抗碳化能力差。
2.矿渣硅酸盐水泥特征 ①凝结硬化速度慢：早期强度低，后期强度高。 ②对温度湿热敏感性强：适于蒸养 。
③耐腐蚀性好：可用于海港工程和水工大坝的建设。 ④水化热小：可用于大体积混凝土，大型基础和混凝土大坝等。 ⑤耐热性好。 ⑥抗碳化能力差：一般不用于热处理车间的修建。 ⑦矿渣水泥的保水性差、抗渗性差、泌水通道较多、干缩较大，使用中要严格控制用水量， 加强早期养护。 ⑧抗冻性差，不宜用于冬季施工。 五、 火山灰硅酸盐水泥 1.火山灰硅酸盐水泥特征： 1）水化硅酸钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙和氧化硅，产生“起粉”现象。不宜用 于干燥环境 。 2）抗冻性和耐磨性比矿渣水泥还要差 。 3）抗渗性好 。 4）掺入粘土质的火山灰水泥不抗硫酸盐侵蚀。。
(3)C3A 水化速度最快，水化热最集中，如果不掺入石膏易造成水泥速凝，它的水化产物大 多在三天内就产生，但强度不高，以后也不再增长，甚至出现倒缩，硬化时所表现出的体积 收缩也最大，耐硫酸盐性能差。 (4)C4AF 水化速度介于 C3S、C2S 之间强度发展主要在早期，强度偏低，它的突出特点是抗 冲击性和抗硫酸盐性能好。 (5)硅酸盐水泥强度主要取决于四种单矿物的性质，适当调整他们的相对含量，可得到不同 品种的水泥。 例：提高 C3S、C3A→快硬硅酸盐水泥
C4AF
硅酸二钙 C2S 慢 少 低 高 良 小
含量 36％～60％ 15％～36％ 7％～15％ 10％～18％
铝酸三钙 C3A 最快 最多 低 低 差 大
铁铝酸四钙 C4AF 中 中 低 低 好 小
总结： (1)C3S 水化速度较快，水化热较大，其水化产物主要在早期产生，早期强度最高，且能得到 不断增长，因而是决定水泥强度等级的最主要矿物。 (2)C2S 水化速度最慢，水化热最小，其水化产物和水化热最主要在后期产生，对水泥早期强 度贡献很小，但对后期强度增加至关重要。
8.硅酸盐水泥的特性 1) 早期强度和后期强度高 2) 水化热大 3) 干缩小 4) 抗碳化性较好 5) 耐腐蚀性差（与掺混合材的水泥比） 6) 不耐高温 7）抗冻性好 8）耐磨性较好
三、 普通硅酸盐水泥 性能与硅酸盐水泥基本相同，强度等级、水化热、抗冻性、抗碳化性等略降低，耐热性、耐 腐蚀性略提高。 四、 矿渣硅酸盐水泥 1.矿渣水泥的水化特点：（二次水化） 首先是水泥熟料的水化，生成同硅酸盐水泥水化相同的水化产物，然后是矿渣的水化，矿渣 中的活性二氧化硅和活性三氧化二铝与熟料矿物水化产物中的氢氧化钙作用，生成水化硅酸 钙和水化铝酸钙，生成的水化铝酸钙与石膏反应生成水化硫铝酸钙。
4.硅酸盐水泥的凝结和硬化： （1）凝结：硅酸盐水泥加水拌和后成为可塑性的浆体，随着时间的推移，其塑性逐渐降低， 直至最后失去塑性。 （2）硬化：随着水化的深入进行，水化产物不断增多，形成的空间网状结构更加密实，水 泥浆体产生强度，得到硬化。 （3） 5.影响水泥凝结硬化的主要因素 1)熟料矿物组成的影响 2)水泥细度的影响 3)龄期(养护时间)的影响 4)养护温度和湿度 5)水灰比 W／C：水灰比越大，凝结硬化后水泥石中的毛细孔越多，强度、抗冻性、抗渗性 下降。
（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、复合硅酸 盐水泥统称掺混合材料的硅酸盐水泥。） 二、硅酸盐水泥： 1.生产：（两磨一烧） ①生料配置：（一磨） 石灰质原料（如石灰石、贝壳等，提供 CaO） 粘土质原料（如粘土、页岩等，主要提供 SiO2、Al2O3、Fe2O3） 校正原料（如铁矿粉、砂岩，前者是补充原料中不足的氧化铁，后者是补充原料中不足的 SiO2） 矿化剂 （萤石 CaF2） ②硅酸盐水泥的煅烧（一烧） ③水泥熟料的粉磨（两磨）