硅酸盐水泥的技术性质.pptx
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1、建 筑 材 料水水 泥泥(二)第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料0 05%5%石灰石或粒化高炉矿渣石灰石或粒化高炉矿渣适量石膏适量石膏磨细硅酸盐水泥硅酸盐水泥n n定义上节回顾上节回顾n n生产工艺流程(简称为“两磨一烧”)一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成上节回顾上节回顾石灰石粘 土铁矿石生料磨熟料磨烧成设备水泥产品硅酸三钙(C3S)硅酸二钙(C2S)铝酸三钙(C3A)铁铝酸四钙(C4AF)n n主要矿物组成一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成上节回顾上节回顾一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成水泥熟料单矿物水化时特征 名称名称硅酸硅酸三钙三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸铝酸三钙三钙铁铝酸铁铝酸四钙四钙
2、凝结硬化速度凝结硬化速度28d28d水化放热量水化放热量强度强度 快快多多高高 慢慢少少早期低,后期高早期低,后期高 最快最快最多最多低低 快快中中低低 上节回顾上节回顾二 硅酸盐水泥的水化与凝结硬化n n水化反应上节回顾上节回顾n n硬化后的水泥石是由胶体粒子、晶体粒子、凝胶孔、毛细孔及未水化的水泥颗粒所组成。其结构如图所示。二 硅酸盐水泥的水化与凝结硬化A未水化水泥颗粒B胶体粒子C晶体粒子D毛细孔(毛细孔水)E凝胶孔上节回顾上节回顾l影响水泥凝结硬化的因素水泥的熟料矿物组成及细度水泥的熟料矿物组成及细度水泥的熟料矿物组成及细度水泥的熟料矿物组成及细度上节回顾上节回顾 水泥熟料中各种矿物的凝
3、结硬化特点水泥熟料中各种矿物的凝结硬化特点不同,当水泥中个矿物的相对含量不同时,不同,当水泥中个矿物的相对含量不同时,水泥的凝结硬化特点就不同。水泥的凝结硬化特点就不同。水泥磨得愈细,水泥颗粒平均粒径小,水泥磨得愈细,水泥颗粒平均粒径小,比表面积大,水化时与水的接触面大,水比表面积大,水化时与水的接触面大,水化速度快,凝结硬化快,早期强度就高。化速度快,凝结硬化快,早期强度就高。l影响水泥凝结硬化的因素水泥浆的水灰比水泥浆的水灰比水泥浆的水灰比水泥浆的水灰比 上节回顾上节回顾水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比。当水泥浆中加水较多时,水的质量之比。当水
4、泥浆中加水较多时,水灰比较大,此时水泥的初期水化反应得以灰比较大,此时水泥的初期水化反应得以充分进行;但是水泥颗粒间原来被水隔开充分进行;但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远,颗粒间相互连接形成骨架结的距离较远,颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长,所以水泥浆凝结较构所需的凝结时间长,所以水泥浆凝结较慢慢,且空隙多,降低水泥石的强度。且空隙多,降低水泥石的强度。l影响水泥凝结硬化的因素石膏的掺量石膏的掺量石膏的掺量石膏的掺量 上节回顾上节回顾 硅酸盐水泥中加入适量的石膏会起到良硅酸盐水泥中加入适量的石膏会起到良好的缓凝效果,且由于钙矾石的生成,还好的缓凝效果,且由于钙矾石的生成,还能提高
5、水泥石的强度。但是能提高水泥石的强度。但是石膏掺量过多石膏掺量过多时,可能危害水泥石的安定性时,可能危害水泥石的安定性。(一般掺。(一般掺量在量在2.0%-5.0%左右)左右)l影响水泥凝结硬化的因素环境温度和湿度环境温度和湿度环境温度和湿度环境温度和湿度 上节回顾上节回顾水泥水化反应的速度与环境的温度有关,只有水泥水化反应的速度与环境的温度有关,只有水泥水化反应的速度与环境的温度有关,只有水泥水化反应的速度与环境的温度有关,只有处于适当温度下,水泥的水化、凝结和硬化才能处于适当温度下,水泥的水化、凝结和硬化才能处于适当温度下,水泥的水化、凝结和硬化才能处于适当温度下,水泥的水化、凝结和硬化才
6、能进行。通常,温度较高时,水泥的水化、凝结和进行。通常,温度较高时,水泥的水化、凝结和进行。通常,温度较高时,水泥的水化、凝结和进行。通常,温度较高时,水泥的水化、凝结和硬化速度就较快。当环境温度低于硬化速度就较快。当环境温度低于硬化速度就较快。当环境温度低于硬化速度就较快。当环境温度低于00时水泥水化时水泥水化时水泥水化时水泥水化趋于停止,就难以凝结硬化。趋于停止,就难以凝结硬化。趋于停止,就难以凝结硬化。趋于停止,就难以凝结硬化。水泥水化是水泥与水之间的反应,必须在水水泥水化是水泥与水之间的反应,必须在水水泥水化是水泥与水之间的反应,必须在水水泥水化是水泥与水之间的反应,必须在水泥颗粒表面
7、保持有足够的水分,水泥的水化、凝泥颗粒表面保持有足够的水分,水泥的水化、凝泥颗粒表面保持有足够的水分,水泥的水化、凝泥颗粒表面保持有足够的水分,水泥的水化、凝结硬化才能充分进行。保持水泥浆温度和湿度的结硬化才能充分进行。保持水泥浆温度和湿度的结硬化才能充分进行。保持水泥浆温度和湿度的结硬化才能充分进行。保持水泥浆温度和湿度的措施,称水泥的措施,称水泥的措施,称水泥的措施,称水泥的养护养护养护养护。l影响水泥凝结硬化的因素龄期龄期龄期龄期 上节回顾上节回顾水泥浆随着时间的延长水化物增多,内水泥浆随着时间的延长水化物增多,内部结构就逐渐致密,一般来说,强度不断部结构就逐渐致密,一般来说,强度不断增
8、长。增长。三、硅酸三、硅酸盐盐水泥水泥的技的技术术性性质质体体积积安安定定性性细细度度凝凝结结时时间间水水化化热热标准标准稠度稠度用用水量水量强度强度与与强度强度等级等级(一)硅酸盐水泥的细度定义细度指水泥颗粒的粗细程度。同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。讨论与分析缺点:水泥越细优点:?硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。GB规定 与水发生水化反应的速度越快,水泥石的早期强度越高。总表面积越大,硬化收缩越大;易受潮而降低活性;成本越高。返回返回(一)硅酸盐水泥的细度返回返回比表面积比表面积n n硅酸盐水泥的细度用比表面积表示硅酸盐水泥的细度用比表面积表示硅酸盐水泥的细度用比表面积表
9、示硅酸盐水泥的细度用比表面积表示n n按照按照按照按照 GB175-2007GB175-2007的规定的规定的规定的规定n n硅酸盐水泥的比表面积硅酸盐水泥的比表面积硅酸盐水泥的比表面积硅酸盐水泥的比表面积 300 m/kg 300 m/kg n n比表面积可采用比表面积仪测定比表面积可采用比表面积仪测定比表面积可采用比表面积仪测定比表面积可采用比表面积仪测定(右图)(右图)(右图)(右图)n n用比表面积测定仪测试颗粒粒径分用比表面积测定仪测试颗粒粒径分用比表面积测定仪测试颗粒粒径分用比表面积测定仪测试颗粒粒径分布情况。布情况。布情况。布情况。n n测量一定量空气通过水泥石时,流测量一定量空
10、气通过水泥石时,流测量一定量空气通过水泥石时,流测量一定量空气通过水泥石时,流速变化速变化速变化速变化.比表面积测定仪比表面积测定仪比表面积测定仪比表面积测定仪(一)硅酸盐水泥的细度BackBack(二)硅酸盐水泥的凝结时间定义讨论与分析GB规定试验方法定义水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。水泥全部加入水中开始失去可塑性完全失去可塑性初凝终凝(二)硅酸盐水泥的凝结时间水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如:混凝土的施工。讨论与分析结论结论1:水泥的:水泥的初凝时间不能过初凝时间不能过短,否则在施工短,否则在施工前即已失去流动前即已失去流动性和可塑性而无性和可塑性而无法施工。法施工。结论结
11、论2:水泥的:水泥的终凝时间不能过终凝时间不能过长,否则将延长长,否则将延长施工进度和模板施工进度和模板周转期。周转期。(二)硅酸盐水泥的凝结时间请观看凝结时间试验动画试验方法结论结论1:水泥的:水泥的初凝时间不能过初凝时间不能过短,否则在施工短,否则在施工前即已失去流动前即已失去流动性和可塑性而无性和可塑性而无法施工。法施工。初凝时间不得初凝时间不得早于早于45min结论结论2:水泥的:水泥的终凝时间不能过终凝时间不能过长,否则将延长长,否则将延长施工进度和模板施工进度和模板周转期。周转期。终凝时间不得终凝时间不得迟于迟于6.5h。同时规定:初凝时间不符合规定者为废品,终凝时间不符合规定者为
12、不合格品。GB规定(二)硅酸盐水泥的凝结时间返回返回(三)硅酸盐水泥的标准稠度用水量讨论与分析定义试验方法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?为了使试验结果为了使试验结果具有可比性具有可比性(三)硅酸盐水泥的标准稠度用水量定义不同的水泥品种,标准稠度用水量各不相同,一般在24%33%之间。例:A水泥的标准稠度用水量为27%,B水泥的标准稠度用水量为30%。(三)硅酸盐水泥的标准稠度用水量试验方法请观看标准稠度用水量试验动画(三)硅酸盐水泥的标准稠度用水量试验方法试验方法请观看标准稠度用水量试验动画。请观看标准稠度用水量试验动画。
13、返回返回(四)硅酸盐水泥的体积安定性定义讨论与分析GB规定试验方法定义水泥的体积安定性指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。水泥硬化后体积发生不均匀膨胀,导致水泥石开裂、翘曲等现象。否则,为良好。不良:良好:注意:安定性不良的注意:安定性不良的水泥为废品水泥,水泥为废品水泥,严禁在工程中使用。严禁在工程中使用。(四)硅酸盐水泥的体积安定性讨论与分析引起安定性不良的原因有哪些 熟料中含有过多的游离MgO;熟料中含有过多的游离CaO;石膏掺量过多。用沸煮法检验必须合格;熟料中MgO含量5%;熟料中SO3含量3.5%;(四)硅酸盐水泥的体积安定性 使过烧石灰使过烧石灰充分熟化充分熟化GB规定试验方法
14、请观看安定性(试饼法)试验沸煮法试饼法雷氏夹法(四)硅酸盐水泥的体积安定性返回返回某机场道肩混凝土破坏某机场道肩混凝土破坏 【概况概况】某机场道肩混凝土于某机场道肩混凝土于19951995年年7-117-11月施工,当年月施工,当年1010月就月就发现网状裂缝,次年发现网状裂缝,次年6 6月表面层开始剥落。该混凝土使用某立月表面层开始剥落。该混凝土使用某立窑水泥厂生产的普通硅酸盐水泥。该厂当时生产的熟料呈暗窑水泥厂生产的普通硅酸盐水泥。该厂当时生产的熟料呈暗红色,还有一些白色物质。钻取破坏与未破坏的混凝土各加红色,还有一些白色物质。钻取破坏与未破坏的混凝土各加工成试件,未被破坏混凝土强度可满足
15、设计要求、密实、颜工成试件,未被破坏混凝土强度可满足设计要求、密实、颜色为正常的青灰色。而已破坏的混凝土强度大大下降,低于色为正常的青灰色。而已破坏的混凝土强度大大下降,低于设计值,劈开可见砂浆层与骨料之间粘结疏松。经设计值,劈开可见砂浆层与骨料之间粘结疏松。经X X射线衍射射线衍射分析可知,已破坏混凝土试样有大量分析可知,已破坏混凝土试样有大量Ca(OH)Ca(OH)2 2和大量和大量CaCOCaCO3 3。【原因分析原因分析】经有关单位研究认为,该混凝土破坏主要是由于经有关单位研究认为,该混凝土破坏主要是由于水泥质量不稳定所致,水泥中有一定数量的水泥质量不稳定所致,水泥中有一定数量的游离氧
16、化钙游离氧化钙存在,存在,以及大量生成的以及大量生成的钙矾石钙矾石造成泥土膨胀开裂。且由于水泥质量造成泥土膨胀开裂。且由于水泥质量不稳定,给混凝土施工造成不便。水泥混凝土凝结时间或长不稳定,给混凝土施工造成不便。水泥混凝土凝结时间或长或短,使混凝土施工质量得不到保证。或短,使混凝土施工质量得不到保证。GB规定(五)硅酸盐水泥的强度等级GB规定强度是水泥力学性质的一项重要指标,是确定水泥强度等级的依据。硅酸盐水泥各等级、各龄期的强度值硅酸盐水泥各等级、各龄期的强度值(GB1752007)(GB1752007)品种品种强度等级强度等级抗压强度抗压强度(MPa)(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)(
17、MPa)3d3d28d28d3d3d28d28d硅硅酸酸盐盐水水泥泥42.542.517.017.042.542.53.53.56.56.542.5R42.5R22.022.042.542.54.04.06.56.552.552.523.023.052.552.54.04.07.07.052.5R52.5R27.027.052.552.55.05.07.07.062.562.528.028.062.562.55.05.08.08.062.5R62.5R32.032.062.562.55.55.58.08.0(五)硅酸盐水泥的强度等级试验方法返回返回(五)硅酸盐水泥的强度等级GB/T17671-
18、1999,水泥胶砂强度检验方法(ISO)(六)硅酸盐水泥的水化热定义水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。对工程的影响 高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利的,在大体积混凝土中应选择低热水泥。在混凝土冬期施工时,水化热有利于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。挡墙开裂与水泥的选用挡墙开裂与水泥的选用挡墙开裂与水泥的选用挡墙开裂与水泥的选用【概况概况概况概况】某大体积的混凝土工程,浇注两周后拆模,发现挡墙某大体积的混凝土工程,浇注两周后拆模,发现挡墙某大体积的混凝土工程,浇注两周后拆模,发现挡墙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。该工程使用某立窑水泥
19、厂生产的有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产的有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产的有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产的42.542.542.542.5型硅酸盐水泥。型硅酸盐水泥。型硅酸盐水泥。型硅酸盐水泥。【原因分析原因分析原因分析原因分析】由于该工程所使用的水泥由于该工程所使用的水泥由于该工程所使用的水泥由于该工程所使用的水泥C C C C3 3 3 3A A A A和和和和C C C C3 3 3 3S S S S含量高,导致该含量高,导致该含量高,导致该含量高,导致该水泥的水化热高。在浇注混凝土后,混凝土的内外温差高,水泥的水化热高。在浇注混
20、凝土后,混凝土的内外温差高,水泥的水化热高。在浇注混凝土后,混凝土的内外温差高,水泥的水化热高。在浇注混凝土后,混凝土的内外温差高,造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。【防治措施防治措施防治措施防治措施】首先,对大体积的混凝土工程宜选用首先,对大体积的混凝土工程宜选用首先,对大体积的混凝土工程宜选用首先,对大体积的混凝土工程宜选用低水化热低水化热低水化热低水化热,即即即即C C C C3 3 3 3A A A A和和和和C C C C3 3 3 3S S S S的含量较低的水泥。其次,水泥用量及水灰比也的含量较低的水泥
21、。其次,水泥用量及水灰比也的含量较低的水泥。其次,水泥用量及水灰比也的含量较低的水泥。其次,水泥用量及水灰比也需适当控制。再次,大体积混凝土工程施工时应采取相应的需适当控制。再次,大体积混凝土工程施工时应采取相应的需适当控制。再次,大体积混凝土工程施工时应采取相应的需适当控制。再次,大体积混凝土工程施工时应采取相应的措施,如外部保温、内部降温等。措施,如外部保温、内部降温等。措施,如外部保温、内部降温等。措施,如外部保温、内部降温等。n n水泥石在正常使用条件下,具有较好的耐久性,但在某些腐蚀性介质作用下,水泥石的结构逐渐遭到破坏,强度下降以致全部溃裂,这种现象叫水泥石的腐蚀。四 水泥石的腐蚀
22、和防止简介腐蚀类型腐蚀原因防止措施简 介水泥石硬化后,在正常的使用条件下,即水泥石硬化后,在正常的使用条件下,即在潮湿环境中或水中,仍可以逐渐硬化并在潮湿环境中或水中,仍可以逐渐硬化并不断增长期强度。不断增长期强度。水泥石的腐蚀水泥石的腐蚀在一些腐蚀性介质中,水泥石的结构会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,甚至完遭到破坏,强度和耐久性降低,甚至完全破坏的现象。全破坏的现象。腐蚀类型腐蚀类型软水侵蚀,硫酸盐腐蚀,镁盐腐蚀,碳软水侵蚀,硫酸盐腐蚀,镁盐腐蚀,碳酸盐的腐蚀,酸的腐蚀,碱的腐蚀酸盐的腐蚀,酸的腐蚀,碱的腐蚀BackBack四 水泥石的腐蚀和防止软水侵蚀特点特
23、点 介质介质软水(含软水(含HCO3少的水,如雨水、雪水和蒸馏少的水,如雨水、雪水和蒸馏水);氢氧化钙溶解于水中引起的腐蚀。水);氢氧化钙溶解于水中引起的腐蚀。过程过程 当水泥石与软水接触时,最先溶出的成分是氢氧化钙。当水泥石与软水接触时,最先溶出的成分是氢氧化钙。当水泥使处于流水或是有压力的水中时,氢氧化钙不断溶当水泥使处于流水或是有压力的水中时,氢氧化钙不断溶解流失,水泥石的密实度下降,强度和耐久性也降低;而解流失,水泥石的密实度下降,强度和耐久性也降低;而且,由于氢氧化钙浓度的下降,还引起了水泥石中的其它且,由于氢氧化钙浓度的下降,还引起了水泥石中的其它水化产物的分解。水化产物的分解。四
24、 水泥石的腐蚀和防止软水侵蚀四 水泥石的腐蚀和防止l l在硬水中会发生如下反应在硬水中会发生如下反应l l生成的氢氧化钙几乎不溶于水,堆积在水生成的氢氧化钙几乎不溶于水,堆积在水泥石的空隙中,形成密实的保护层泥石的空隙中,形成密实的保护层l l预防措施预防措施l将与软水接触的混凝土,事先在空气中将与软水接触的混凝土,事先在空气中碳化碳化人工碳化人工碳化Ca(OH)Ca(OH)2 2+Ca(HCO+Ca(HCO3 3)2 2 CaCO CaCO3 3 +H +H2 2OO软水侵蚀四 水泥石的腐蚀和防止人工碳化人工碳化人工碳化人工碳化将与软水接触的混凝土,事将与软水接触的混凝土,事先在空气中碳化先
25、在空气中碳化Ca(OH)Ca(OH)2 2+Ca(HCO+Ca(HCO3 3)2 2 CaCO CaCO3 3 +H +H2 2OO生成的氢氧化钙几乎不溶于水,堆积在水泥石生成的氢氧化钙几乎不溶于水,堆积在水泥石的空隙中,形成密实的保护层的空隙中,形成密实的保护层四 水泥石的腐蚀和防止软水侵蚀硫酸盐腐蚀l l特点特点l以硫酸盐为介质的海水、地下水等以硫酸盐为介质的海水、地下水等l硫酸盐与水泥石中的成分反应生成膨胀硫酸盐与水泥石中的成分反应生成膨胀性晶体,使水泥石破坏性晶体,使水泥石破坏l l腐蚀过程举例:腐蚀过程举例:结晶膨胀结晶膨胀四 水泥石的腐蚀和防止Fig.1-Deleterious e
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