道路工程材料-第二章-石灰、水泥、稳定土ppt课件.ppt

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1、项目二项目二 石灰、水泥、稳定土石灰、水泥、稳定土浆体浆体 石状体石状体 散粒、块状的材料 胶凝材料的分类 气硬性胶凝材料：石灰、石膏气硬性胶凝材料：石灰、石膏 无机胶凝材料无机胶凝材料 水硬性胶凝材料：水泥水硬性胶凝材料：水泥 有机胶凝材料有机胶凝材料: : 沥青、树脂沥青、树脂 1.石灰石灰内容提要F石灰的生产工艺F石灰的分类F生石灰的熟化F熟石灰的硬化 F石灰的技术要求和技术标准F石灰的应用和贮存学习重点：F过火石灰的危害和消除方法F生石灰的熟化特点和熟石灰的硬化特点F石灰的应用一、一、 生产工艺（建筑生石灰的生产）生产工艺（建筑生石灰的生产）1、原料、原料2、过程、过程3、生产中存在的

2、问题、生产中存在的问题1 1、原料：、原料：以碳酸钙为主要成分的岩石、矿物：以碳酸钙为主要成分的岩石、矿物：石灰岩、白垩、白云质石灰石石灰岩、白垩、白云质石灰石 、贝壳等。、贝壳等。CaCO3 少量的少量的MgCO3 SiO2 Al2O3 化工副产品化工副产品v 原料：原料：石灰石石灰石白云质石灰石白云质石灰石白白 垩垩贝贝 壳壳2 2、生产过程：、生产过程：石灰窑石灰窑 900900 CaCO CaCO3 3 CaO+COCaO+CO2 2 （块状生石灰）（块状生石灰） （疏松多孔）（疏松多孔）土窑土窑立窑立窑河北省唐山丰南石源冶金炉料公司河北省唐山丰南石源冶金炉料公司2019年年5月建成投

3、产日产月建成投产日产480吨的节能型石灰立窑吨的节能型石灰立窑竖窑竖窑唐山三丰集团唐山三丰集团2019年年10月建成投产月建成投产4140m3气烧石灰竖窑气烧石灰竖窑3、生产中存在的问题、生产中存在的问题( 煅烧不良）煅烧不良）欠火石灰：欠火石灰：v原因：尺寸大、温度较低、温度不均匀、原因：尺寸大、温度较低、温度不均匀、时间短、碳酸钙没有完全分解。时间短、碳酸钙没有完全分解。v特点：（颜色发青、密度大），特点：（颜色发青、密度大），但对工程但对工程无害，无害，质量不好，质量不好，有效成分低。有效成分低。过火石灰过火石灰v原因：温度过高，时间过长原因：温度过高，时间过长v特点：颜色发黑、体积收缩

4、、结构密实、特点：颜色发黑、体积收缩、结构密实、消化慢、对工程有害。消化慢、对工程有害。过火石灰的危害和消除方法过火石灰的危害和消除方法: 过火石灰结构致密过火石灰结构致密-孔少孔少 -与水反与水反应速度慢应速度慢 -用到工程中继续熟化用到工程中继续熟化 -体积膨胀体积膨胀-使已经凝结硬化的砂浆开裂使已经凝结硬化的砂浆开裂或隆起或隆起.注意：欠火石灰和过火石灰都是不合格品注意：欠火石灰和过火石灰都是不合格品消除方法消除方法: 陈伏法陈伏法 正火石灰正火石灰 二、石灰的分类二、石灰的分类1、根据加工方法不同分、根据加工方法不同分块状生石灰块状生石灰生石灰粉生石灰粉消石灰粉消石灰粉石灰浆石灰浆 2

5、、按化学成分分（、按化学成分分（MgO含量含量) 表表2-1生石灰、生石灰粉以生石灰、生石灰粉以5%为界，消石灰粉以为界，消石灰粉以4%为界。为界。三、 (生)石灰的熟化（消化）vCaO+HCaO+H2 2OCa(OH)OCa(OH)2 2 +64.9KJ+64.9KJ ( (熟石灰、消石灰熟石灰、消石灰) ) 1. 1. 熟化特点熟化特点（1 1）放热；）放热；（2）体积膨胀：体积膨胀：12.5倍倍 2.2.熟化方法熟化方法 （1 1） 淋灰法淋灰法消石灰粉消石灰粉 （2 2） 陈伏法陈伏法熟石灰膏熟石灰膏石灰陈伏示意图石灰陈伏示意图v 石灰浆要陈伏半个月左右再使用石灰浆要陈伏半个月左右再使

6、用。四、 熟石灰的硬化 1. 1. 硬化过程硬化过程 两个同时进行的过程两个同时进行的过程( ( 结晶过程、碳化过程）结晶过程、碳化过程） v1 1） 结晶过程：（物理过程）结晶过程：（物理过程） 石灰浆：石灰浆：Ca(OH)Ca(OH)2 2 + H + H2 2O O 析晶析晶 蒸发蒸发( (吸收吸收) )v2 2） 碳化过程：（化学过程）碳化过程：（化学过程） Ca(OH)Ca(OH)2 2+CO+CO2 2+nH+nH2 2O=CaCOO=CaCO3 3+(n+1) H+(n+1) H2 2O O 水不能去掉！水不能去掉！ 硬化过程慢！硬化过程慢！ 碳化只处于表层，以结晶硬化为主！碳化

7、只处于表层，以结晶硬化为主！ 问题问题：熟石灰硬化后的成分？：熟石灰硬化后的成分？ 少量的碳酸钙少量的碳酸钙 ，大量的氢氧化钙，大量的氢氧化钙 CaCO3 Ca(OH)22.2. 硬化特点硬化特点1 1）硬化收缩大，易产生裂缝；）硬化收缩大，易产生裂缝；2）硬化慢、强度低）硬化慢、强度低？五、石灰的技术要求和技术标准 1、技术要求、技术要求有效氧化钙和氧化镁含量有效氧化钙和氧化镁含量主要指标主要指标生石灰产浆量和未消化残渣的含量生石灰产浆量和未消化残渣的含量二氧化碳的含量二氧化碳的含量CaCO3 CaO+CO2反映没有分解的碳酸盐的含量反映没有分解的碳酸盐的含量消石灰游离水含量（消石灰粉）消石

8、灰游离水含量（消石灰粉）水（结合水、蒸发、残留）水（结合水、蒸发、残留） 细度细度 0.9mm和0.125mm筛2、技术标准、技术标准 根据其各项技术指标分为优等品、一等品及合格品。根据其各项技术指标分为优等品、一等品及合格品。表表2-2 生石灰技术指标生石灰技术指标(JC/T 479-92) 表表2-3生石灰粉的技术指标生石灰粉的技术指标(JC/T 480-92)表表2-4 消石灰粉的技术指标消石灰粉的技术指标 六、石灰的应用和贮存u 、石灰砂浆石灰砂浆 u 、加固软土地基、加固软土地基 1、石灰的应用、石灰的应用u、石灰配制石灰土或三合土、石灰配制石灰土或三合土(作垫层作垫层) 灰土：石灰

9、灰土：石灰+ 粘土粘土 2：8 3：7三合土：石灰三合土：石灰+ 粘土粘土+砂（碎石、砖砂（碎石、砖）强度高、密实度大、耐水性好。强度高、密实度大、耐水性好。u、制成稳定土材料（石灰稳定土、石、制成稳定土材料（石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土）灰粉煤灰稳定土）基层基层2、石灰的贮存、石灰的贮存生石灰粉要储存在干燥的仓库中，注意生石灰粉要储存在干燥的仓库中，注意防潮、防水。防潮、防水。如需较长时间贮存生石灰，最好将其消如需较长时间贮存生石灰，最好将其消解成石灰浆，并使表面隔绝空气，以防碳解成石灰浆，并使表面隔绝空气，以防碳化。化。总总 结结 石灰的生产工艺石灰的生产工艺生石灰的消化和熟石灰生石灰的消

10、化和熟石灰的硬化的硬化石灰的技术要求、技术标准石灰的技术要求、技术标准石灰石灰的应用和贮存的应用和贮存课后思考题课后思考题 1、2石灰三角石灰三角 CaCOCaCO3 3碳酸鈣.石灰石Ca(OH)2Ca(OH)2氢氧化钙氢氧化钙. .熟石灰熟石灰加高溫加高溫加加COCO2 2加水加水CaOCaO氧化鈣氧化鈣.(.(生生) )石灰石灰2. 水 泥水水 泥泥 发发 展展 史史水泥分类：水泥分类：（1）按矿物组成，水泥可分为：）按矿物组成，水泥可分为： 硅酸盐系列、铝酸盐系列、硫酸盐系列、硅酸盐系列、铝酸盐系列、硫酸盐系列、铁铝酸盐系列、氟铝酸盐系列等。铁铝酸盐系列、氟铝酸盐系列等。（2）按用途和特

11、性可分为：）按用途和特性可分为：通用水泥通用水泥 ：目前建筑工程中常用七大水泥：目前建筑工程中常用七大水泥： P、P、 PO、PS、PP、PF（粉煤灰）、（粉煤灰）、PC、PL（石灰石）。（石灰石）。专用水泥专用水泥：专门用途水泥、低热水泥、道路水：专门用途水泥、低热水泥、道路水泥等。泥等。特性水泥特性水泥：有比较特殊性能水泥：如快硬硅酸：有比较特殊性能水泥：如快硬硅酸 盐水泥，抗硫酸水泥，膨胀水泥等盐水泥，抗硫酸水泥，膨胀水泥等。 一、一、 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、石灰凡由硅酸盐水泥熟料、石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材

12、料，称为硅酸盐水泥的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（波特兰水泥）（波特兰水泥） 。 硅酸盐水泥硅酸盐水泥在国际上分为两种类型：在国际上分为两种类型：不掺混合材的称不掺混合材的称I型硅酸盐水泥，其代号型硅酸盐水泥，其代号为为P. I；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺入不；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺入不超过水泥质量超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称渣混合材料的称II型硅酸盐水泥，其代型硅酸盐水泥，其代号为号为.II。一一. 硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产 生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质和粘土质两类原料。为了补充铁质及改善煅和粘土质两

13、类原料。为了补充铁质及改善煅烧条件，还可加入适量铁粉、萤石等。烧条件，还可加入适量铁粉、萤石等。 生产水泥的基本工序可以概括为：生产水泥的基本工序可以概括为：“两磨两磨一烧一烧”：先将原材料破碎并按其化学成分配：先将原材料破碎并按其化学成分配料后，在球磨机中研磨为生料。然后入窑锻料后，在球磨机中研磨为生料。然后入窑锻烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，配以适量的石膏及混合材料在球水泥熟料，配以适量的石膏及混合材料在球磨机中研磨至一定细度，即磨机中研磨至一定细度，即得到硅酸盐水泥得到硅酸盐水泥。二二.硅酸盐水泥熟料的矿物组成及特性硅酸盐水泥熟料的

14、矿物组成及特性 硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成为硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成为:（）硅酸三钙（）硅酸三钙 硅酸三钙的化学成分为硅酸三钙的化学成分为ai2，其简写为，其简写为3S。它是硅酸它是硅酸盐水泥熟料中最主要的矿物成分，约占水泥盐水泥熟料中最主要的矿物成分，约占水泥熟料总量的熟料总量的4560。硅酸三钙遇水后能。硅酸三钙遇水后能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水够很快与水产生水化反应，并产生较多的水化热。它对促进水泥的凝结硬化，特别是对化热。它对促进水泥的凝结硬化，特别是对水泥天内的早期强度以及后期强度都水泥天内的早期强度以及后期强度都起主要作用。起主要作用。）硅酸二钙）硅酸二钙 硅酸二

15、钙的化学成分为硅酸二钙的化学成分为2ai2，其简写为，其简写为C2S，约占水泥熟料总，约占水泥熟料总量的量的1530。硅酸二钙遇水后反应较慢，水。硅酸二钙遇水后反应较慢，水化热也较低。它不影响水泥的凝结，对水泥的后化热也较低。它不影响水泥的凝结，对水泥的后期强度起主要作用。期强度起主要作用。（）铝酸三钙（）铝酸三钙 铝酸三钙的化学成分是铝酸三钙的化学成分是CaOAl2O3，其简写，其简写为为C3，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的6 12。铝酸。铝酸三钙遇水后反应极快，产生的热量大而且很集中。三钙遇水后反应极快，产生的热量大而且很集中。铝酸三钙对水泥的凝结起主导作用，但其水化产铝酸三钙对水

16、泥的凝结起主导作用，但其水化产物强度较低，主要对水泥的早期强度有所贡献。物强度较低，主要对水泥的早期强度有所贡献。（）铁铝酸四钙（）铁铝酸四钙铁铝酸四钙的化学成分为铁铝酸四钙的化学成分为:CaOAl2O3Fe2O3，其简写为，其简写为4AF，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的68。铁铝酸四钙遇水时水化反应也很快，水铁铝酸四钙遇水时水化反应也很快，水化热较低，水化产物的强度不高，对水化热较低，水化产物的强度不高，对水泥石的抗压强度贡献不大，主要对抗折泥石的抗压强度贡献不大，主要对抗折强度贡献较大。强度贡献较大。矿物组成中，矿物组成中，3S和和C2S总含量大约占总含量大约占75%以上以上, C

17、3和和4AF约占约占25左右。左右。硅酸盐占绝大部分，故名硅酸盐水泥。硅酸盐占绝大部分，故名硅酸盐水泥。C3SC2SC3AC4AF凝结硬凝结硬化速度化速度快快小小最快最快中中强度强度早期强早期强度高度高后期强后期强度高度高对早期对早期强度贡强度贡献献中中水化热水化热大大最小最小最大最大中中抗腐蚀抗腐蚀小小稍大稍大最小最小中中干缩干缩中中小小大大小小思考题：1、甲、乙厂水泥的特点或差异C3SC2SC3AC4AF甲5628106乙4142862、制备早强、低水化热水泥时，矿物成分的调整3.硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化 硅酸盐水泥遇水后，水泥中的各种矿物成分会很硅酸盐水泥遇水后，水泥中的各种矿物

18、成分会很快发生水化反应，生成各种水化物。快发生水化反应，生成各种水化物。 硅酸三钙硅酸三钙 水水 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙22222)(3336)3(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO22222)(33234)2(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO 硅酸二钙硅酸二钙 水水 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙 铝酸三钙铝酸三钙 水水水化铝酸三钙水化铝酸三钙 铁铝酸四钙铁铝酸四钙 水水 水化铝酸三钙水化铝酸三钙 水化铁酸钙水化铁酸钙OHOAlCaOOHOAlCaO2322326363OHOFeCaOOHOAlCaOOHOFeOAlCaO23223223232637

19、4水泥中的水泥中的石膏石膏也很快与水化铝酸钙反应生成也很快与水化铝酸钙反应生成难溶的水化硫铝酸钙针状结晶体，也称为钙难溶的水化硫铝酸钙针状结晶体，也称为钙矾石晶体：矾石晶体： 水化硫铝酸钙（钙矾石）经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的水化产物主要有：水化硅酸钙水化产物主要有：水化硅酸钙(50%)、氢氧、氢氧化钙化钙(25%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙等新生矿物。化硫铝酸钙等新生矿物。OHCaSOOAlCaOOHOHOAlCaOOHCaSO243222322431331963)2(34. 硅酸盐水泥的凝结和硬化硅酸盐

20、水泥的凝结和硬化 水泥加水拌合后的剧烈水化反应，一水泥加水拌合后的剧烈水化反应，一方面使水泥浆中起润滑作用的自由水分方面使水泥浆中起润滑作用的自由水分逐渐减少；另一方面，水化产物在溶液逐渐减少；另一方面，水化产物在溶液中很快达饱和或过饱和状态而不断析出，中很快达饱和或过饱和状态而不断析出，水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大，水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，越来越多的颗粒相互连接形成了骨架结越来越多的颗粒相互连接形成了骨架结构。此时，水泥浆便开始慢慢失去可塑构。此时，水泥浆便开始慢慢失去可塑性，表现为水泥的性，表现为水泥的初

21、凝初凝。|由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很快凝结，为使工程使用时有足够的操作快凝结，为使工程使用时有足够的操作时间，水泥中加入了适量的石膏。水泥时间，水泥中加入了适量的石膏。水泥加入石膏后，一旦铝酸三钙开始水化，加入石膏后，一旦铝酸三钙开始水化，石膏会与水化铝酸三钙反应生成针状的石膏会与水化铝酸三钙反应生成针状的钙矾石。钙矾石很难溶解于水，可以形钙矾石。钙矾石很难溶解于水，可以形成一层保护膜覆盖在水泥颗粒的表面，成一层保护膜覆盖在水泥颗粒的表面，从而阻碍了铝酸三钙的水化，阻止了水从而阻碍了铝酸三钙的水化，阻止了水泥颗粒表面水化产物的向外扩散，降低泥颗粒表面水化产

22、物的向外扩散，降低了水泥的水化速度，使水泥的初凝时间了水泥的水化速度，使水泥的初凝时间得以延缓。得以延缓。|当掺入水泥的石膏消耗殆尽时，水泥颗粒表面的当掺入水泥的石膏消耗殆尽时，水泥颗粒表面的钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物的积聚物所胀破，钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物的积聚物所胀破，铝酸三钙等矿物的再次快速水化得以继续进行，铝酸三钙等矿物的再次快速水化得以继续进行，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。水泥浆的塑性逐渐消失，直到终凝。水泥浆的塑性逐渐消失，直到终凝。|随着水化产物的不断增加，水泥颗粒之间的毛细随着水化产物的不断增加，水泥颗粒之间的毛细孔

23、不断被填实，加之水化产物中的氢氧化钙晶体、孔不断被填实，加之水化产物中的氢氧化钙晶体、水化铝酸钙晶体不断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体水化铝酸钙晶体不断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体之中，逐渐形成了具有一定强度的水泥石，从而之中，逐渐形成了具有一定强度的水泥石，从而进入了硬化阶段。水化产物的进一步增加，水分进入了硬化阶段。水化产物的进一步增加，水分的不断丧失，使水泥石的强度不断发展。的不断丧失，使水泥石的强度不断发展。 随着水泥水化的不断进行，水泥浆结随着水泥水化的不断进行，水泥浆结构内部孔隙不断被新生水化物填充和加构内部孔隙不断被新生水化物填充和加固的过程，称为水泥的固的过程，称为水泥的“凝结凝结”。随

24、后。随后产生明显的强度并逐渐变成坚硬的人造产生明显的强度并逐渐变成坚硬的人造石石水泥石，这一过程称为水泥的水泥石，这一过程称为水泥的“硬化硬化”。 实际上，水泥的水化过程很慢，较粗实际上，水泥的水化过程很慢，较粗水泥颗粒的内部很难完全水化。因此，水泥颗粒的内部很难完全水化。因此，硬化后的水泥石是由晶体、胶体、未完硬化后的水泥石是由晶体、胶体、未完全水化颗粒、游离水及气孔等组成的不全水化颗粒、游离水及气孔等组成的不均质体。均质体。5.影响水泥凝结硬化的主要因素影响水泥凝结硬化的主要因素 （）孰料矿物组成（）孰料矿物组成 不同矿物成分和水起反应时所表现出不同矿物成分和水起反应时所表现出来的特点是不

25、同的，如来的特点是不同的，如C3A水化速率最水化速率最快，放热量最大而强度不高；快，放热量最大而强度不高；C2S水化水化速率最慢，放热量最少，早期强度低，速率最慢，放热量最少，早期强度低，后期强度增长迅速等。因此，改变水泥后期强度增长迅速等。因此，改变水泥的矿物组成，其凝结硬化情况将产生明的矿物组成，其凝结硬化情况将产生明显变化。水泥的矿物组成是影响水泥凝显变化。水泥的矿物组成是影响水泥凝结硬化的最重要的因素结硬化的最重要的因素.（）水泥浆的水灰比（）水泥浆的水灰比 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，水灰的质量之比。当水泥浆中

26、加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分比较大，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的距离进行；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构所需的较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢。凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢。水泥浆的水灰比较大时，多余的水分蒸发后水泥浆的水灰比较大时，多余的水分蒸发后形成的孔隙较多形成的孔隙较多, 造成水泥石的强度较低，因造成水泥石的强度较低，因此水泥浆的水灰比过大时，会明显降低水泥此水泥浆的水灰比过大时，会明显降低水泥石的强度。石的强度。 （3）石膏掺量）石膏掺量 石膏石膏起缓

27、凝作用的机理可解释为：水泥水化时，起缓凝作用的机理可解释为：水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。了凝结时间。 （4）水泥的细度及粒形）水泥的细度及粒形 在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的泥颗粒

28、平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，相应地水泥凝结硬化速接触面大，水化速度快，相应地水泥凝结硬化速度就快，早期强度就高。度就快，早期强度就高。 （5）环境温度和湿度）环境温度和湿度在适当温度条件下，水泥的水化、凝结和硬化速在适当温度条件下，水泥的水化、凝结和硬化速度较快。反应产物增长较快，凝结硬化加速，水度较快。反应产物增长较快，凝结硬化加速，水化热较多。相反，温度降低，则水化反应减慢，化热较多。相反，温度降低，则水化反应减慢，强度增长变缓。但高温养护往往导致水泥后期强强度增长变缓。但高温养护往往导致水泥后期强度增长缓慢，甚至下降。度增长缓慢，甚至下降。水的存在是水泥水化

29、反应的必要条件。当环境湿水的存在是水泥水化反应的必要条件。当环境湿度十分干燥时，水泥中的水分将很快蒸发，以致度十分干燥时，水泥中的水分将很快蒸发，以致水泥不能充分水化，硬化也将停止；反之，水泥水泥不能充分水化，硬化也将停止；反之，水泥的水化将得以充分进行，强度正常增长。的水化将得以充分进行，强度正常增长。（6）龄期（时间）龄期（时间）水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，只水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，只要温度、湿度适宜，水泥强度的增长可持续若干要温度、湿度适宜，水泥强度的增长可持续若干年。年。 6. 硅酸盐水泥的技术要求硅酸盐水泥的技术要求（）细度（）细度水泥颗粒的粗细程度对水泥

30、的使用有重要影水泥颗粒的粗细程度对水泥的使用有重要影响。水泥颗粒粒径一般在响。水泥颗粒粒径一般在7200 m范围内。范围内。国家标准国家标准GB175-2019规定，水泥的细度可规定，水泥的细度可用比表面积或用比表面积或0.08 mm方孔筛的筛余量（未方孔筛的筛余量（未通过部分占试样总量的百分率）来表示。其通过部分占试样总量的百分率）来表示。其筛余量不得超过规定的限值。比表面积是指筛余量不得超过规定的限值。比表面积是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和（cm2/g 或或 m2/kg）。）。一般大于一般大于300m2/kg。凡凡细度不符合规定者为不合格品

31、。细度不符合规定者为不合格品。 （）标准稠度用水量（）标准稠度用水量稠度是水泥浆达到一定流动度时的稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水量。国家标准规定检验水泥的需水量。国家标准规定检验水泥的凝结时间和体积安定性时需用凝结时间和体积安定性时需用“标标准稠度准稠度”的水泥净浆。的水泥净浆。“标准稠度标准稠度”是人为规定的稠度，其用水量采用是人为规定的稠度，其用水量采用水泥标准稠度测定仪测定。硅酸盐水泥标准稠度测定仪测定。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在水泥的标准稠度用水量一般在2433之间。之间。 （3）凝结时间）凝结时间水泥从加水开始到失去其流动性，即从液体状态水泥从加水开始到失去其流动性，即从液

32、体状态发展到较致密的固体状态的过程称为水泥的凝结发展到较致密的固体状态的过程称为水泥的凝结过程。这个过程所需要的时间称为凝结时间。过程。这个过程所需要的时间称为凝结时间。凝结时间分初凝时间和终凝时间。凝结时间分初凝时间和终凝时间。初凝时间初凝时间为水为水泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可塑性所泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可塑性所需的时间。需的时间。终凝时间终凝时间为水泥加水拌和至标准稠度为水泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时的净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。间。国家标准规定，水泥的凝结时间是以标准稠度的国家标准规定，水泥的凝结时间是以标准稠度的水

33、泥净浆，在规定温度及湿度环境下用水泥净浆水泥净浆，在规定温度及湿度环境下用水泥净浆凝结时间测定仪测定。硅酸盐水泥的初凝时间不凝结时间测定仪测定。硅酸盐水泥的初凝时间不得早于得早于45min，终凝时间不得迟于，终凝时间不得迟于6h 30min。 （）体积安定性（）体积安定性水泥浆体硬化后体积变化的均匀性水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。体积安定不变形，不溃散的性质。体积安定性不良的水泥应作废品处理，不得性不良的水泥应作废品处理，不得应用于工程中，否则将导致严重

34、后应用于工程中，否则将导致严重后果。果。 导致水泥安定性不良的主要原因一般是由于熟导致水泥安定性不良的主要原因一般是由于熟料中的游离氧化钙、游离氧化镁或掺入石膏过多料中的游离氧化钙、游离氧化镁或掺入石膏过多等原因造成的，其中游离氧化钙是一种最为常见，等原因造成的，其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的硬化后才进行熟化，生成

35、六方板状的 Ca（OH）2晶体，这时体积膨胀以上，晶体，这时体积膨胀以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。 当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约1.5倍，从而导致水泥石开裂。倍，从而导致水泥石开裂。国家标准规定水泥的体积安定性用雷氏法或试国家标准规定水泥的体积安定性用雷氏法或试饼沸煮法检验。饼沸煮法检验。 （5）强度）强度强度是评价硅酸盐水泥质量的又一个重要指标。强度是评价硅酸盐水泥质量的又一个重要指标。水泥的强度是按照水泥

36、的强度是按照GB/T17961-2019水泥胶砂强水泥胶砂强度检验方法（度检验方法（ISO）法）法的标准方法制作的水泥胶的标准方法制作的水泥胶砂试件，在砂试件，在201C温度的水中，养护到规定龄温度的水中，养护到规定龄期时检测的强度值。其中标准试件尺寸为期时检测的强度值。其中标准试件尺寸为4cm4cm16cm，胶砂中水泥与标准砂之比为，胶砂中水泥与标准砂之比为 1：3 （W/C=0.5），标准试验龄期分别为），标准试验龄期分别为 d和和28d分别检验其抗压强度和抗折强度。按照测定分别检验其抗压强度和抗折强度。按照测定结果，将硅酸盐水泥分为结果，将硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、5

37、2.5R、62.5、62.5R六个六个强度等级强度等级。各等级硅酸盐。各等级硅酸盐水泥在不同龄期的强度要求见表水泥在不同龄期的强度要求见表3-3。（6）水化热）水化热水泥在水化过程中放出的热量称为水化热。水泥在水化过程中放出的热量称为水化热。水化热的大小主要与水泥细度、矿物组成有水化热的大小主要与水泥细度、矿物组成有关。大部分水化热集中在早期放出。关。大部分水化热集中在早期放出。在实际工程中应消除水化热的危害。在实际工程中应消除水化热的危害。 （7）密度与堆积密度）密度与堆积密度密度密度=3.1 =3.1 3.2g/cm3.2g/cm3 3松散堆积密度松散堆积密度=900 =900 1300k

38、g/m1300kg/m3 3紧密堆积密度紧密堆积密度=1400 =1400 1700kg/m1700kg/m3 3 (8) 碱含量碱含量碱碱(9)(10) 7. 水泥石的腐蚀水泥石的腐蚀7.1 水泥石腐蚀的方式水泥石腐蚀的方式（）软水侵蚀（）软水侵蚀 水泥石长期接触软水时，会使水泥石中的水泥石长期接触软水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出，当水泥石中游离的氢氢氧化钙不断被溶出，当水泥石中游离的氢氧化钙减少到一定程度时，水泥石中的其它氧化钙减少到一定程度时，水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥含钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，甚至破坏。当水泥石处石结构的强

39、度降低，甚至破坏。当水泥石处于软水环境时，特别是处于流动的软水环境于软水环境时，特别是处于流动的软水环境中时，水泥被软水侵蚀的速度更快。中时，水泥被软水侵蚀的速度更快。 (2)酸性腐蚀酸性腐蚀1）碳酸的腐蚀）碳酸的腐蚀雨水及地下水中常溶有较多的二氧化碳，形雨水及地下水中常溶有较多的二氧化碳，形成了碳酸。碳酸水先与水泥石中的氢氧化钙成了碳酸。碳酸水先与水泥石中的氢氧化钙反应，中和后使水泥石碳化，形成了碳酸钙，反应，中和后使水泥石碳化，形成了碳酸钙，碳酸钙再与碳酸反应生成可溶性的碳酸氢钙，碳酸钙再与碳酸反应生成可溶性的碳酸氢钙，并随水流失，从而破坏了水泥石的结构。其并随水流失，从而破坏了水泥石的结

40、构。其腐蚀反应过程为：腐蚀反应过程为：OHCaCOOHCOOHCa232222)(23322)(HCOCaCaCOOHCO ）一般酸的腐蚀）一般酸的腐蚀 工程结构处于各种酸性介质中时，酸工程结构处于各种酸性介质中时，酸性介质易与水泥石中的氢氧化钙反应，性介质易与水泥石中的氢氧化钙反应，其反应产物可能溶于水中而流失，或发其反应产物可能溶于水中而流失，或发生体积膨胀造成结构物的局部被胀裂，生体积膨胀造成结构物的局部被胀裂，破坏了水泥石的结构。其基本化学反应破坏了水泥石的结构。其基本化学反应式为：式为：2HCl + Ca(OH)2=CaCl2 +2H2OH2SO4 + Ca(OH)2=CaSO42H

41、2O 3）硫酸盐的腐蚀）硫酸盐的腐蚀当环境中含有硫酸盐的水渗入到水泥石结构中时，当环境中含有硫酸盐的水渗入到水泥石结构中时，会与水泥石中的氢氧化钙反应生成石膏，石膏再会与水泥石中的氢氧化钙反应生成石膏，石膏再与水泥石中的水化铝酸钙反应生成钙矾石，产生与水泥石中的水化铝酸钙反应生成钙矾石，产生1.5倍的体积膨胀，这种膨胀必然导致脆性水泥石倍的体积膨胀，这种膨胀必然导致脆性水泥石结构的开裂，甚至崩溃。由于钙矾石为微观针状结构的开裂，甚至崩溃。由于钙矾石为微观针状晶体，人们常称其为水泥杆菌。晶体，人们常称其为水泥杆菌。此外，有些其它物质也能腐蚀水泥石，如镁盐、此外，有些其它物质也能腐蚀水泥石，如镁盐

42、、强碱、糖类、脂肪等。强碱、糖类、脂肪等。2243224232)(3133203124OHCaOHCaSOOAlCaOOHCaSOOHOAlCaO（3）盐类的腐蚀镁盐的腐蚀(海水或地下水)原理：原理：水泥石受到侵蚀性介质的作用后；生成易溶性的盐或无胶结能力的化合物，导致水泥石的孔隙增加，强度降低或破坏。MgCl2+Ca(OH)2=CaCl+Mg(OH)2MgSO4 +Ca(OH)2+2H2O=CaSO42H2O +Mg(OH)2 （四）强碱的腐蚀3CaOAl2O3+6NaOH=3Na2OAl2O3+3Ca(OH)2CO2+2NaOH=Na2CO3 +H2O碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉积，会使水

43、泥石胀裂。 |7.2 防止水泥石腐蚀的方法防止水泥石腐蚀的方法 （）根据工程的环境特点，合理选择水泥（）根据工程的环境特点，合理选择水泥品种，或适当掺加混合材料，减少可腐蚀物品种，或适当掺加混合材料，减少可腐蚀物质的浓度，防止或延缓水泥的腐蚀。如处于质的浓度，防止或延缓水泥的腐蚀。如处于软水环境的工程，常选用掺混合材料的矿渣软水环境的工程，常选用掺混合材料的矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，因为这些水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，因为这些水泥的水泥石中氢氧化钙含量低，对软水侵水泥的水泥石中氢氧化钙含量低，对软水侵蚀的抵抗能力强。蚀的抵抗能力强。 （）提高混凝土的密实度，采取（）提高混凝土的密实度

44、，采取措施减少水泥石结构的孔隙率，特措施减少水泥石结构的孔隙率，特别是提高表面的密实度，阻塞腐蚀别是提高表面的密实度，阻塞腐蚀介质渗入水泥石的通道。介质渗入水泥石的通道。（）在水泥石结构的表面设置保（）在水泥石结构的表面设置保护层，隔绝腐蚀介质与水泥石的联护层，隔绝腐蚀介质与水泥石的联系。如采用涂料、贴面等致密的耐系。如采用涂料、贴面等致密的耐腐蚀层覆盖水泥石，能够有效地保腐蚀层覆盖水泥石，能够有效地保护水泥石不被腐蚀。护水泥石不被腐蚀。 8.硅酸盐水泥的性能特点与应用硅酸盐水泥的性能特点与应用 （）凝结硬化快，（）凝结硬化快，早期及后期强度均高，早期及后期强度均高，适用于有早强要求的工程，（

45、如冬季施工、适用于有早强要求的工程，（如冬季施工、预制、现浇等工程），高强度混凝土工程预制、现浇等工程），高强度混凝土工程（如预应力钢筋混凝土，大坝溢流面部位混（如预应力钢筋混凝土，大坝溢流面部位混凝土）。凝土）。 （2）抗冻性好）抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。要求高的工程。 （3）耐腐蚀性差）耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。化铝酸钙的含量较多。 （4）水化热高）水化热高，不宜用于大体积混凝土工，不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工程。但有利于低温季节蓄热法施工。 （5）抗碳化性好）抗碳化性好。因

46、水化后氢氧化。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用强。适用降低，对钢筋的保护作用强。适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。于空气中二氧化碳浓度高的环境。 （6）耐热性差）耐热性差。因水化后氢氧化。因水化后氢氧化钙含量高。不适用于承受高温作用钙含量高。不适用于承受高温作用的混凝土工程。的混凝土工程。 （7）耐磨性好）耐磨性好，适用于高速公路、，适用于高速公路、道路和地面工程。道路和地面工程。 二、二、 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥1.定义：定义：凡由硅酸盐水泥熟料、凡由硅酸盐水泥熟料、6%15%混合材料、适量混合材料、适量石膏磨细制成的水硬

47、性胶凝材料，称为普通硅酸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），代号盐水泥（简称普通水泥），代号PO，水泥中混合，水泥中混合材料掺量按质量百分比计。材料掺量按质量百分比计。 2.混合料的掺入：混合料的掺入：掺活性混合材料时，最大掺量不得超过掺活性混合材料时，最大掺量不得超过15%，其，其中允许用不超过水泥质量中允许用不超过水泥质量5的窑灰或不超过水泥的窑灰或不超过水泥质量质量10%的非活性混合材料来代替。掺非活性混的非活性混合材料来代替。掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥质量合材料时，最大掺量不得超过水泥质量10%。 3、技术要求（1）细度：（2）（3）4、普通

48、硅酸盐水泥的性能特点与应用、普通硅酸盐水泥的性能特点与应用1）早期强度略低）早期强度略低2）水化热略低）水化热略低3）耐腐蚀性略有提高）耐腐蚀性略有提高4）耐热性稍好）耐热性稍好5）抗冻性、耐磨性、抗碳化性略低）抗冻性、耐磨性、抗碳化性略低例例1.试说明生产硅酸盐水泥时为什么必须掺入适试说明生产硅酸盐水泥时为什么必须掺入适量石膏？量石膏？解解 水泥熟料中的铝酸三钙遇水后，水化反应的速度水泥熟料中的铝酸三钙遇水后，水化反应的速度最快，会使水泥发生瞬凝或急凝。为了延长凝结最快，会使水泥发生瞬凝或急凝。为了延长凝结时间，方便施工，必须掺入适量石膏。时间，方便施工，必须掺入适量石膏。评注评注在有石膏存

49、在的条件下，水泥水化时，石在有石膏存在的条件下，水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。结时间。 例例2.何谓水泥的体积安定性？水泥的体积安定性不良的何谓水泥的体积安定性？水泥的体积安定性不良的原因是什么？安定性不良的水泥应如何处理？原因是什么？安定性不良的水泥应如何处理？解解水泥

50、浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。导致水泥安定性不良的主要原因是：不溃散的性质。导致水泥安定性不良的主要原因是：（1） 由于熟料中含有的的游离氧化钙、游离氧化镁过由于熟料中含有的的游离氧化钙、游离氧化镁过多；多；（2） 掺入石膏过多；掺入石膏过多；其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都