混凝土学教案

混凝土学教案

第一章第一节组成材料

教学目标：掌握混凝土原材料之一的水泥的相关种类性质。

掌握水泥的水化，凝结硬化。

了解各种水泥的适用情况。

教学重点：水泥的种类及其性质。

水泥的水化，凝结硬化。

教学难点：各种水泥的组成成分分析。

教学内容：

第一章第一节水泥

《水泥命名原则》（GB4131-84）按性能及用途分三类：通用水泥、专用水泥、特性水泥。

1.1.1硅酸盐水泥的生产与基本组成

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（国外通称波特兰水泥）。

不掺混合材料称Ⅰ型硅酸盐水泥（Ｐ·Ⅰ）；掺≤5%混合材料称Ⅱ型硅酸盐水泥（Ｐ·Ⅱ）。

硅酸盐水泥主要矿物组成与特性

熟料矿物

性能指标

C3S C2S C3A C4AF

水泥凝结硬化速率快慢最快快

28d水化热多少最多中

早期高低低低

强度

后期高高低低

1.1.2硅酸盐水泥的水化硬化

1.硅酸盐水泥熟料的水化

2.硅酸盐水泥的凝结硬化过程

水化——膜层长厚连接（初凝）——失去可塑性产生强度（终凝）——水化加深具有强度（硬化）。为了控制水泥水化速度掺入适量石膏。

1.1.3硅酸盐水泥的技术要求

《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999 ）规定如下：

1细度

细度是指水泥颗粒的粗细程度。

2凝结时间

国标规定：六大水泥的初凝＞45min；硅酸盐水泥的终凝＜6.5h，其它五类水泥终凝＜10h。

3体积安定性

水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。引起体积安定性不良的原因是：熟料含有过多f-CaO、f-MgO或石膏掺量过多。4.强度和强度等级

水泥强度是选用水泥时的主要技术指标，也是划分水泥强度等级的依据。

国标规定：采用（ISO法）测定水泥强度。据测定结果，按表3-7确定水泥的强度等级。

国标规定：硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级；其它五种水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。

5碱含量

碱含量是指水泥中Na2O和 K2O的含量。若水泥中碱含量过高，易产生碱-骨料反应，造成工程危害。

1.1.4硅酸盐水泥的腐蚀与防止

1.硅酸盐水泥的腐蚀

（1）软水的侵蚀

（2）硫酸盐的腐蚀

3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+19H2O

=3CaO· Al2O3 ·3CaSO4·31H2O

（3）镁盐的腐蚀

MgSO4+Ca(OH) 2+H2O

= CaSO4·2H2O+Mg(OH) 2

MgCl2+ Ca(OH) 2= CaCl2 + Mg (OH) 2

（4）一般酸的腐蚀(均会产生不同程度的腐蚀)

5）碳酸腐蚀

Ca(OH) 2+CO2+H2O=CaCO3+2H2O

CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2

（6）强碱的腐蚀

3CaO·Al2O3+6Na OH

= 3NaO·Al2O3 +3Ca(OH) 2

2.腐蚀的防止

（1）根据环境特点，合理选用水泥品种

（2）提高水泥石密度，改善孔结构

（3）加做保护层

1.1.5其他通用水泥

1.1.5.1水泥混合材料

1.活性混合材料

（1）粒化高炉矿渣

（2）粉煤灰

（3）火山灰质混合材料

2.非活性混合材料

低于GB1596、GB2847、GB203要求的粉煤灰、火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣以及石灰石和砂岩。

3.窑灰

1.1.5.2几种通用水泥的组成与技术要求

1.普通硅酸盐水泥

（1）组成

凡由硅酸盐水泥熟料，6%-15%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥P·O）。

（2）技术要求

混合材料的掺量较少，其矿物组成和硅酸盐水泥相似，所以普通水泥的性能、应用范围与同强度等级的硅酸盐水泥相近。

强度等级多了32.5和32.5R，少了62.5和62.5R。

2.矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥

（1）组成

凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥P·S ）。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按重量百分比计为20%～70%。允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种材料代替矿渣，代替数量不得超过水泥重量的8%，替代后水泥中粒化高炉矿渣不得少于20%。

凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥P·P ）。水泥中火山灰质混合材料掺加量按重量百分比计为20%～50%。

凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥P·F ）。水泥中粉煤灰掺加量按重量百分比计为20%～40%。

（2）技术要求

《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》

（GB1344—1999）规定的技术要求如下：

1．氧化镁。熟料中氧化镁的含量不超过5.0%，如果水泥经压蒸安定性试验合格，则熟料中氧化镁的含量允许放宽到6.0%。

2．三氧化硫。矿渣水泥中不得超过4.0%。火山灰水泥、粉煤灰水泥中不得超过3.5%。

3．细度。80μm方孔筛筛余不得超过10.0%。

4．凝结时间。初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。