水泥试验员培训课件幻灯片

• 标号
32.5、 32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个
• 细度：以筛余表示，80μm方孔筛筛余不大于
10％或45μm方孔筛筛余不大于30％
• 凝结时间：初凝不小于45min，终凝不大于
600min
Construction Materials
2、矿渣硅酸盐水泥
性质：
• 具有较强的抗软水、抗硫酸盐腐蚀的能力 • 早期强度低，后期强度增进率大 • 水化放热量少，放热速度慢 • 具有较好的耐热性 • 抗渗性、抗冻性差，干缩大
Construction Materials
3.3.2 掺混合材的硅酸盐水泥
1、普通硅酸盐水泥－代号P.O ——Ordinary Portland
Cement 硅酸盐水泥熟料＋(6~20)%混合材＋石膏
• 标号
42.5、42.5R、52.5、52.5R
• 凝结时间：初凝不小于45min，终凝
不大于600min
Construction
Materials
3.2 硅酸盐水泥
• 定义－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Portland Cement。
• 分类：
Ⅰ型硅酸盐水泥(P.Ⅰ)－不掺混合材 Ⅱ型硅酸盐水泥(P. Ⅱ)－掺小于5％的混合材
• 依GB175:
• 定义－凡以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏磨细制
成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料 称为－
快硬水泥各标号强度指标（GB199-90）
水泥标 号
325 375 425
抗压强度（MPa）
1d
3d 28d
15.0 32.5 52.5
17.0 37.5 57.5
19.0 42.5 62.5
抗折强度（MPa）
试验员培训课件 水泥 Cement
内容提要：
重点介绍硅酸盐水泥的矿物组成、影 响水化因素；硅酸盐水泥主要技术性质； 水泥石的腐蚀和防止；同时介绍了其它掺 混合材的水泥、高铝水泥；以及水泥细度， 标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性、 强度的检验方法，达到正确的选择和使用 水泥的目的。
Construction Materials
但
• 火山灰＋水＋石灰（碱性激发剂）
＋石膏（硫酸盐激发剂） ——C-S-H等水化产物（潜在水硬性）
Construction Materials
非活性混合材
• 这类材料本身不具有潜在的水硬性或火
山灰性，与水泥矿物组成不起化学作用。
• 掺入目的：扩展水泥标号、降低水化热 • 常用的有：
磨细的石英砂、石灰石粉 磨细的高炉矿渣、尾矿粉
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。
Construction Materials
影响水泥凝结硬化的因素
• 矿物组成 • 石膏
• 细度
• 环境温度、湿度
• 时间（龄期）
Construction Materials
养护对水泥强度发展的影响
Construction Materials
水泥＋水（流体）－可塑性浆体（塑性体）－固体
Construction Materials
水泥水化反应
2(3CaO.SiO2)+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)2 2(2CaO.SiO2)+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)2 3CaO.Al2O3+6H2O→3CaO. Al2O3.6H2O 4CaO.AlO3.Fe2O3+7H2O—3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O
熟料＋ (20~40)%粉煤灰＋石膏
• 性质
结构致密水化慢 吸水性小，干缩小，抗裂性好
Construction Materials
掺混合材水泥的技术特点
• 凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度高； • 水化放热速度慢，放热量低； • 对温度敏感性高，温度低时影响强度发展； • 抗软水、SO42-的腐蚀性好；矿渣水泥耐热性
熟料＋(6~20)%混合材＋石膏
• 矿渣硅酸盐水泥p.s：
熟料＋ (20~70)%矿渣＋石膏
• 火山灰水泥：p.p
熟料＋ (20~40)%火山灰＋石膏
• 粉煤灰硅酸盐水泥 p.F
熟料＋ (20~40)%粉煤灰＋石膏
Construction Materials
一、混合材料
• 定义－在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水
泥标号，扩大使用范围而掺入的天然或人工的矿质原料 称为混合材。
• 分类：
活性混合材－具有火山灰性或潜在水硬性的材料，如矿
渣、粉煤灰等。
非活性混合材－不具有潜在水硬性的材料，如石灰石粉、
慢冷矿渣等
Construction Materials
潜在水硬性
• 熟料＋水——C-S-H等水化产物（水硬性） • 火山灰＋水——无水化产物
Construction Materials
3、火山灰质硅酸盐水泥
• Portland pozzolan cement（代号P.P） • 由硅酸盐水泥熟料，火山灰质混合材料和
适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
熟料＋ (20~40)%火山灰＋石膏
• 标号：
32.5、 32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R
42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个 标号
• 硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大
于390min；细度以比表面积表示，其比表面积不小 于300m2/kg。
Construction Materials
3.2.1、硅酸盐水泥的生产
石膏 石灰石
配料、
煅烧
粘土
磨细、匀化 生 料 1450℃
MgSO4+Ca(OH)2——CaSO4.2H2O+Mg(OH)2
MgCl2+ Ca(OH)2——CaCl2+Mg(OH)2
Construction Materials
3、酸类腐蚀
• 碳酸腐蚀－工业污水、地下水
Ca(OH)2+CO2+H2O——CaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2O→←Ca(HCO3)2
3.2.5水泥石腐蚀的原因
• 内因－水泥石存在不稳定的Ca(OH)2和介稳
的水化硫铝酸钙；
• 外因－环境中有害介质（软水、酸、盐等）
的存在；
• 联系－水泥石中的孔缝系统，产生有害介质
的侵蚀、交换作用。
长期性、后期加剧性
Construction Materials
1、软水的腐蚀
软水－重碳酸盐含量比较低的水（如雨水、雪水、内陆河水、湖水）
10～18％
• 除四种主要成分外，水泥中尚含有少量游离CaO、
M成g分O，、国SO家3标、准及中碱有（严K2格O、限N止a2O）这些均为有害
Construction Materials
熟料矿物对水泥性质的影响
矿物名称
C3S C2S C3A C4AF
特
强度发展
早期 大
后期 大
小
大
大
小
小
中
性
水化热
耐腐蚀 能力
• 一般酸的腐蚀－工业建筑
HCl+ Ca(OH)2——CaCl2+2H2O
H2SO4+ Ca(OH)2——CaSO4.2H2O
Construction Materials
水泥石腐蚀的防止
措施：
• 根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种； • 提高水泥石的密实度； • 加作保护层－石材、陶瓷、沥青
Construction Materials
晶体 胶体
Construction Materials
水泥水化产物
• 晶体－氢氧化钙 20～25％
水化铝酸钙 水化硫铝酸钙（石膏作用下生成）
• 胶体－水化硅酸钙（C-S-H） 70％
水化铁酸钙
C-S-H尺度为1.0～100nm,1nm=10-6
Construction Materials
• 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
Ca(OH)2＋Ca(HCO3)2——2CaCO3+2H2O
Construction Materials
2、盐类的腐蚀
• 硫酸盐腐蚀－膨胀腐蚀
4CaO.Al2O3.12H2O 3CaSO4 20H2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O Ca(OH)2
• 镁盐腐蚀－双重腐蚀
3.1概述
• 水泥属于水硬性无机胶凝材料。
• 水泥品种很多。
依矿物组成： 硅酸盐水泥
铝酸盐水泥
硫铝酸盐水泥
铁铝酸盐水泥
依用途：
通用水泥－六大品种
专用水泥－油井水泥、大坝水泥
特种水泥－膨胀水泥、快硬水泥
• 水泥具有很多优点。
不怕水、可塑、来源广价格低、工艺简单、品种丰富、耐
久性好、与钢筋有良好的黏结力等
熟料水泥磨细 Nhomakorabea铁矿粉
硅酸盐水泥生产工艺示意图
Construction Materials
3.2.2 硅酸盐水泥熟料的矿物组 成及矿物成分的水化反应
• 硅酸盐水泥的熟料成分
• 硅酸三钙（3CaO.SiO2）－C3S 37～60％ • 硅酸二钙（2CaO.SiO2）－C2S 15～37％ • 铝酸三钙（3CaO.Al2O3）－C3A 7～15％ • 铁铝酸四钙（4CaO.Al2O3.Fe2O3）－C4AF
Construction Materials
3.2.1、铝酸盐水泥
Aluminate cement
• 定义－凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥
熟料，磨制的水硬性胶凝材料，称为 铝酸盐水泥。代号CA。
• 分类（铝酸盐水泥按Al2O3含量百分数分为四类）：
CA-50 50%≤ Al2O3 ＜60% CA-60 60%≤ Al2O3 ＜68% CA-70 68%≤ Al2O3 ＜77% CA-80 77%≤ Al2O3
好
• 适于水下、大体积混凝土结构和蒸养的混凝
土构件；
• 不适于抗冻、干燥地区的混凝土工程。
Construction Materials
五种常用水泥的主要性能
特性
品
种
水化热
P.ⅠP. Ⅱ P.O 高
P.S
P.P P.F
低
凝结时间
快
较快
较慢，低温下尤甚
强度发展 抗硫酸腐蚀
抗冻性
早期强度 早期强度
高
较高
1d
3d 28d
3.5 5.0 7.2
4.0 6.0 7.6
4.5 C6on.4structio8n.0
Materials
快硬硅酸盐水泥*
• 特点：
凝结硬化快，早期强度增进较快－通过增加熟料中C3S、 C3A的含量。
• 适于：
要求早期强度高的工程、紧急抢修工程、冬季施工的 工程等。
• 注意：
快硬水泥易受潮变质，运输和储存中特别注意防潮。从 出厂起应在一个月内使用。
性质：
Construction Materials
3、火山灰质硅酸盐水泥
性质：
• 抗软水腐蚀能力强 • 早期强度低后期强度增进率大 • 水化放热少 • 干缩大易裂，不宜用于干燥环境 • 抗渗性好
Construction Materials
4、粉煤灰硅酸盐水泥
• Portland fly-ash cement（代号P.F）
腐蚀机理：
1.3g/L
1、长期饱水－水泥石中Ca(OH)2晶体逐渐溶出； 2、在静水、无水压下－溶液饱和－溶解作用停止；
3、在有压、流动的软水下－ Ca(OH)2不断溶出并带 走－并引起在一定碱度下稳定的C-S-H的分解溶出 －水泥石崩溃；
4、在硬水下－重碳酸盐与 Ca(OH)2反应生成不溶的 碳酸钙－堵塞毛细孔－阻止腐蚀的进行。
• 性质：与硅酸盐水泥相近
Construction Materials
2、矿渣硅酸盐水泥
—Portland blast-furnace slag（代号P.S）
• 组成：
水泥熟料＋ (20~70)%矿渣＋石膏
• A型（ (20~50)% ）代号P.S . A 、B型
（ (50~70)% ）代号P.S . B
中
中
小
大
大
小
小
大
Construction Materials
水泥的水化、凝结、硬化
• 水化－物质由无水状态变为有水状态，由低含水变
为高含水，统称为水化。
• 凝结－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，
然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。
• 硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石
状固体（水泥石），这一过程称为硬化。
较差
好
早期强度低，但后期强度可 等于同标号硅酸盐水泥
较强
当SiO2多时，抗硫酸 盐腐蚀性好当AlO3多 时，抗硫酸盐腐蚀性
差
较差
干缩性
小
较大
大 较小
保水性
较好
差
好
差
蒸养适应性 不宜高于60～80℃
好 Construction
Materials
3.5其他水泥品种 快硬硅酸盐水泥*
Rapid-hardening Portland Cement
3.3 掺混合材的硅酸盐水泥
• 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的石膏共同磨细制成 的水硬性胶凝材料，均属掺混合材的硅酸 盐水泥。
• 掺入目的：
改善水泥的性能 增加品种 提高产量 节约熟料，降低成本
Construction Materials
掺混合材硅酸盐水泥的品种
• 普通硅酸盐水泥：p.o