【正文】 1 Civil Engineering Materials 硅酸鹽水泥 Portland cement 內(nèi)容提要： 重點(diǎn)介紹硅酸鹽水泥的礦物組成 、 水化硬化機(jī)理 、 影響水化因素；硅酸鹽水泥主要技術(shù)性質(zhì)；水泥石的腐蝕和防止；同時(shí)介紹了其它摻混合材的水泥 、 特種水泥；達(dá)到正確的選擇和使用水泥 。 2 Civil Engineering Materials 水泥的起源 ? 最早采用具有水硬性膠凝材料制備混凝土的是中國(guó)人 ， 而不是多少年來一直誤認(rèn)為的古羅馬人 。 ? 據(jù)甘肅省考古研究所于 1980年和 1983年考察 ，在該省秦安縣的大地灣 （ 黃河支流渭水之畔 ，西安以西約 600公里處 ） 先后發(fā)掘出兩個(gè)大型住宅遺址 ， 該遺址的地坪系用混凝土建造 ，經(jīng)測(cè)算距今已有 5千年 ， 相當(dāng)于 “ 新石器時(shí)代 ” 。 從大地灣發(fā)掘出的混凝土是用水硬性的水泥所制成 。 這種水泥以礓石 —— 一種富含碳酸鈣的粘土為原料煅燒而成 . 3 Civil Engineering Materials ? 古羅馬水泥－ 1796年 ， 用含有一定比例粘土成分的石灰石煅燒而成 ， 如古羅馬 “龐貝 ”城遺址； ? Portland Cement－ 1824年 ， 英國(guó)泥瓦工約瑟夫 .阿斯普丁 （ Joseph Aspdin） 申報(bào)波特蘭水泥專利： 把粘土和焙燒過的石灰石混合 ， 經(jīng)煅燒至二氧化碳釋放 ， 將所得到的產(chǎn)物磨細(xì)成粉末 。 這種粉末在與水拌合時(shí) ， 具有水硬膠凝性 ， 由于它硬化后外觀象波特蘭 （ 英國(guó)一港口城市 ） 的石頭 ， 就起名為波特蘭水泥 。 4 Civil Engineering Materials 水泥的分類 ? 依礦物組成：硅酸鹽類水泥 鋁酸鹽類水泥 硫鋁酸鹽類水泥 鐵鋁酸鹽類水泥 ? 依用途： 通用水泥－ 六大品種 專用水泥－ 油井水泥 、 大壩水泥 特種水泥－ 膨脹水泥 、 快硬水泥 5 Civil Engineering Materials 輸水管 內(nèi) 徑 m 外 徑m 6 Civil Engineering Materials 巴西 Itaipu壩 7 Civil Engineering Materials 正在建設(shè)中的三峽大壩 三峽大壩 8 Civil Engineering Materials 美國(guó)加州引水渠 9 Civil Engineering Materials 挪威的海上石油鉆井平臺(tái) 10 Civil Engineering Materials 加拿大 Montreal體育館 11 Civil Engineering Materials 盡管水泥的種類很多 ， 但土木工 程中涉及的水泥品種主要是通用水泥 。 通用硅酸鹽水泥按混合材料的品種 和摻量分為硅酸鹽水泥 、 普通硅酸鹽 水泥 、 礦渣硅酸鹽水泥 、 火山灰質(zhì)硅 酸鹽水泥 、 粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合 硅酸鹽水泥 。 各品種的組分和代號(hào)應(yīng) 符合表 35的規(guī)定 。 12 Civil Engineering Materials 通用硅酸鹽水泥的含義和組成材料 －以硅酸鹽水泥熟料和適量的石膏或 /和 混合材料制成的水硬性膠凝材料 。 （ 1） 硅酸鹽水泥熟料 （ 2） 石膏 ① 天然石膏 ② 工業(yè)副產(chǎn)石膏 13 Civil Engineering Materials （ 3） 混合材料 ① 活性混合材料 ② 非活性混合材料 ③ 窯灰 （ 4） 助磨劑 水泥粉磨時(shí)允許加入助磨劑 ， 其 加入量應(yīng)不大于水泥質(zhì)量的 %， 助 磨劑應(yīng)符合 JC/T667的規(guī)定 。 14 Civil Engineering Materials 硅酸鹽水泥 ? 定義－ 由硅酸鹽水泥熟料 、 0％ ～ 5％ 石灰石或粒化高爐礦渣 ， 適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料 ， 稱為 Portland Cement。 ? 分類： Ⅰ 型硅酸鹽水泥 (P.Ⅰ )－不摻混合材 Ⅱ 型硅酸鹽水泥 (P. Ⅱ )－摻小于 5％ 的混合材 ? 依 GB1752023（ 20230601實(shí)施 ） : 、 、 、 、 、 等級(jí) 15 Civil Engineering Materials 一、硅酸鹽水泥的生產(chǎn) 石灰石熟 料 水 泥生 料鐵礦粉粘 土石 膏煅燒1 4 5 0 ℃配料、磨細(xì)、勻化 磨細(xì)硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝示意圖 16 Civil Engineering Materials 水泥廠照片 17 Civil Engineering Materials 18 Civil Engineering Materials 二、硅酸鹽水泥的熟料成分 ? 硅酸三鈣 （ ） － C3S 37～ 60％ ? 硅酸二鈣 （ ） － C2S 15～ 37％ ? 鋁酸三鈣 （ ） － C3A 7～ 15％ ? 鐵鋁酸四鈣 （ ） － C4AF 10～ 18％ ? 除四種主要成分外 ， 水泥中尚含有少量游離 CaO、MgO、 SO 及堿 （ K2O、 Na2O） 這些均為有害成分 ， 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有嚴(yán)格限止 19 Civil Engineering Materials 三、水泥的水化、凝結(jié)、硬化 ? 水化 －物質(zhì)由無水狀態(tài)變?yōu)橛兴疇顟B(tài) ， 由低含水變?yōu)楦吆?， 統(tǒng)稱為水化 。 ? 凝結(jié) －水泥加水拌和初期形成具有可塑性的漿體 ， 然后逐漸變稠并失去可塑性的過程稱為凝結(jié) 。 ? 硬化 －此后 ， 漿體的強(qiáng)度逐漸提高并變成堅(jiān)硬的石狀固體 （ 水泥石 ） ， 這一過程稱為硬化 。 水泥＋水 （ 流體 ） －可塑性漿體 （ 塑性體 ） －固體 20 Civil Engineering Materials 水泥水化反應(yīng) 2()+6H2O→ +3Ca(OH)2 2()+4H2O→ +Ca(OH)2 +6H2O→ 3CaO. +7H2O—+ 晶體 膠體 21 Civil Engineering Materials 水泥水化產(chǎn)物 ? 晶體－氫氧化鈣 20～ 25％ 水化鋁酸鈣 水化硫鋁酸鈣 （ 石膏作用下生成 ） ? 膠體－水化硅酸鈣 （ CSH） 70％ 水化鐵酸鈣 CSH尺度為 ～ 100nm,1nm=106 22 Civil Engineering Materials 水泥漿掃描電鏡照片（ 7d齡期 ） CSH 鈣礬石 23 Civil Engineering Materials CSH 水化硅酸鈣凝膠 CH Crystal 氫氧化鈣晶體 電鏡下的水泥水化產(chǎn)物圖 24 Civil Engineering Materials 熟料礦物對(duì)水泥性質(zhì)的影響 礦物名稱 特 性 強(qiáng) 度 發(fā) 展 水 化 熱 水化反應(yīng) 速度 早 期 后 期 C3S 高 高 較多 較快 C2S 低 高 最少 最慢 C3A 低 低 最多 極快 C4AF 低 低 中 快 25 Civil Engineering Materials 水泥的水化示意圖 26 Civil Engineering Materials 水泥的水化示意圖 2 27 Civil Engineering Materials 水泥的水化示意圖 3 28 Civil Engineering Materials 水泥的水化示意圖 4 29 Civil Engineering Materials 水泥的水化示意圖 5 30 Civil Engineering Materials 水泥的水化示意圖 6 31 Civ