【正文】 粒過濾掉，較小的過火石灰顆?？赏ㄟ^陳伏使其熟化。 例題 34： 建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外？ 答： 建筑石膏 隔熱、吸聲性能好，調(diào)溫調(diào)濕性能好，防火性能良好，加工性能好 ，適 合室內(nèi)使用。建筑石膏制品的成分為二水石膏（ CaSO4 2H2O），該成分可微溶于水；石膏制品是由無數(shù)細(xì)小的晶體 所構(gòu)成，晶粒間的搭接處更容易受到溶解破壞，使建筑石膏制品的強(qiáng)度大大降低。 建筑石膏硬化后存在大量微孔，而耐水性差、吸水率高、抗 滲性差、抗凍性差，在室外使用時必然受到雨水冰凍等的作用，所以不適 用于室外。 例題 35： 用于內(nèi)墻抹灰時，建筑石膏和石灰比較，具有哪些優(yōu)點(diǎn)？為什么？ 答： 建筑石膏在凝結(jié)硬化后具有下述優(yōu)良性質(zhì)：①凝結(jié)硬化快；②硬化時體積微膨脹，硬化石膏的形狀尺寸準(zhǔn)確、表面光滑細(xì)致；③硬化后其內(nèi) 部孔隙率較大、容積密度較低，故其保溫性、吸聲性好；④具有較好的防火性；⑤具有較高的熱容量和一定的吸濕性，可均衡室內(nèi)溫濕度的變化。 而石灰用于墻面抹灰最大的缺點(diǎn)是凝結(jié)硬化慢，硬化時體積收縮大，容易形成裂紋等不良現(xiàn)象。 例題 36： 水玻璃的主要化學(xué)成分是什么？什么是水玻璃的模數(shù)？水玻璃的模數(shù)、濃度對其性質(zhì)有何影響？ 答： 水玻璃是一種由堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成的水溶性硅酸鹽材料，其化學(xué)通式為 R2O nSiO2；水玻璃的模數(shù) 用 n 表示， 其溶解的難易程度與 n 值的大小有關(guān)。 n 值越大，水玻璃的粘度越大，越難溶 解，但卻易分解硬化。土建工程中常用水玻璃的 n 值，一般在 ～ 之間。 例題 37： 菱苦土可用水拌和使用嗎？在工程中有何用途？ 答： 菱苦土用水拌合時，漿體的凝結(jié)硬化速度很慢，且硬化后的強(qiáng)度也很低，所以不宜用水拌合使用。在工程中菱苦土主要作為地面，也可生產(chǎn)木屑板、刨花板和木絲板等，這類板材具有良好的裝飾性和絕熱性，建筑上常用作內(nèi)墻板、天花板、門窗框和樓梯扶手等。用氯化鎂調(diào)制好菱苦土加入發(fā)泡劑等材料，還可制成多孔輕質(zhì)的絕熱材料。 第四章 水 泥 一、 重點(diǎn) 知識 介紹 （ 1）通用硅酸鹽水泥的 定義、 分類 和組分 通用硅酸鹽水泥的定義為以硅酸鹽水泥熟料和適量的石膏，及規(guī)定的混合材料制成的水硬性膠凝材料。 其 分類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、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥 六個品種。 （ 2） 通用 硅酸鹽水泥的生產(chǎn) 由石灰質(zhì)原料 、 粘土質(zhì)原料和校正原料 等 按 適當(dāng) 比例磨細(xì)制成生料，然后將生料送入水泥窯中煅燒， 燒至部分熔融（ 1450℃ 左右 ） ， 經(jīng)過復(fù)雜的固相化學(xué)反應(yīng) 后得到以硅酸鈣為主要成分的熟料。 將煅燒得到的 硅酸鹽水泥熟料 、 適量的石膏及規(guī)定 的混合材料 在磨機(jī)中磨成細(xì)粉，即生產(chǎn)得到 通用硅酸鹽水泥 成品 。 （ 3） 通用 硅酸鹽水泥的組成材料 通用硅酸鹽水泥 的 組成材料為硅酸鹽水泥熟料、適量的石膏和規(guī)定的混合材料。 ① 硅酸鹽水泥熟料 熟料中主要含有如下四種礦物：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣，此外還含有游離氧化鈣和游離氧化鎂等。 硅酸三鈣是硅酸鹽水泥熟料中最主要的礦物組分，其含量通常在 50％左右，它對水泥性能有著重要的影響。硅酸三鈣遇水，反應(yīng)速度較快，水化熱高，它的水化產(chǎn)物對水泥早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度均起主要作用。 硅酸二鈣，在熟料中的含量約為 15%～ 37%，也為主要礦物組分，遇水時對水反應(yīng)速度較慢，水化熱較低，它的水化產(chǎn)物對水泥早期強(qiáng)度貢獻(xiàn)較小，但對水泥后期強(qiáng)度起重要作用。耐化學(xué)侵蝕性良好，干縮較小。 鋁酸三鈣 ， 在熟料中含量通常在 15%以下。它是四種 礦物 組分中遇水反應(yīng)速度最快、水化熱最高的組分。耐化學(xué)侵蝕性差，干縮大。因此 ， 為了調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié) 硬化 速度必須摻加石膏，鋁酸三鈣與石膏形成的水化產(chǎn)物，對水泥早期強(qiáng)度 有 一定 的 作用。 鐵鋁酸四鈣 ， 在熟料中通常含量為 10%～ 18%。遇水反應(yīng)較快，水化熱較高?？箟簭?qiáng)度居中，對水泥抗折強(qiáng)度的貢獻(xiàn)較大。耐化學(xué)侵蝕性 優(yōu) ， 干縮 小。 表 41 硅酸鹽水泥熟料 的礦物組成 和特性 熟料礦物成分 簡稱 含量 /% 熟料 礦物的特性 與水反應(yīng)速度 水化熱 對強(qiáng)度的 貢獻(xiàn) 耐化學(xué)侵蝕性 收縮 早期 后期 硅酸三鈣 C3S 36~60 快 大 高 高 中 中 硅酸二鈣 C2S 15~37 慢 小 低 高 優(yōu) 小 鋁酸三鈣 C3A 7~15 最 快 最大 低 低 差 大 鐵鋁酸四鈣 C4AF 10~18 中 中 低 中 良 小 熟料礦物組成對水泥性能 起著決定性的作用。 改變熟料礦物成分間的比例，水泥性 能 即發(fā)生相應(yīng)的變化。 ②石 膏 石膏，在 通用硅酸鹽水泥 中主要起調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時間的作用。主要采用 天然石膏（主要為二水石膏）或工業(yè)副產(chǎn)石膏。 ③ 活性混合材料 混合材料是為了改善通用硅酸鹽水泥性能、調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度、降低水化熱、降低生產(chǎn)成本、增加水泥產(chǎn)量和增加品種而經(jīng)常采用的組成材料?；钚曰旌喜牧现饕蟹蠘?biāo)準(zhǔn)要求的?；郀t礦渣 及其 礦渣粉、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料。 ④ 非活性混合材料 非活性混合材料 ，摻入水泥中的主要作用是調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度、降低 水化熱、降低生產(chǎn)成本、增加產(chǎn)量。主要有 石灰石和砂巖 等 。 （ 4） 通用 硅酸鹽水泥化學(xué)指標(biāo)的技術(shù)要求 ① 不溶物 ， 控制不溶物 的 目的在于限制水泥中既不溶于鹽酸溶液又不溶于氫氧化鈉溶液的雜質(zhì)含量。 ② 燒失量 ， 控制燒失量 的 目的在于限制水泥中水（自由水、結(jié)晶水）和二氧化碳（碳酸鹽）等的含量。 ③ 三氧化硫 ， 控制 三氧化硫 含量 的 目的在于控制由它引起的體積安定性不良問題。 ④ 氧化鎂 ， 控制氧化鎂含量 的 目的在于控制由方鎂石引起的安定性不良問題。⑤ 氯離子 ， 當(dāng)混凝土中可溶性的 氯離子 濃度達(dá)到一定量時，會引起混凝土內(nèi)部在堿性條件下鋼筋的銹蝕，因此對 水泥中 氯離子 含量 要加以限制。 ⑥ 堿含量， 控制 堿含量 的 目的在于預(yù)防混凝土中堿 骨料反應(yīng)的發(fā)生。 （ 5） 通用 硅酸鹽水泥物理指標(biāo)的技術(shù)要求 ① 細(xì)度 細(xì)度愈細(xì)，水泥與水起反應(yīng)的面積愈大，水化速度愈快。 但會導(dǎo)致粉磨能耗的增加，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的增加和干縮的增加。 因此 ，需要合理 控制水泥細(xì)度 。 比表面積法 ： 比表面積 （ m2/kg） 采用勃氏法測定 ，此法能間接反映大小顆粒的級配。 篩析法 ： 以 80μm或 45μm方孔篩上的篩余百分率表示 ，此法僅反映通過某篩孔的通過率，不能反映大小顆粒的級配 。 ② 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度 用水量 為使水泥凝結(jié)時間和 安定性的測定結(jié)果具有可比性，在測定時必須采用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿。 其 測定 方法 采用試桿法 。通用硅酸鹽 水泥 的標(biāo)準(zhǔn) 稠度 用水量一般為 24%～ 30%。 ③ 凝結(jié)時間 凝結(jié)時間是指水泥從加水開始到水泥漿失去可塑性所需的時間 ，又 分為初凝時間和終凝時間。初凝時間是從水泥加水到水泥漿開始失去塑性的時間；終凝時間是從水泥加水到水泥漿完全失去塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度的時間。凝結(jié)時間的測定，采用維卡儀。 表 42 通用 硅酸鹽水泥的物理指標(biāo)技術(shù)要求 品 種 代 號 物理指標(biāo)技術(shù)要求 細(xì) 度 凝結(jié)時間 安定性 強(qiáng) 度 比表面積 80μm方孔篩的篩余量 或 45μm方孔篩的篩余量 初凝時間 終凝時間 硅酸鹽水泥 PI， PII ≥300 m2/kg ≥45 min ≤390 min 沸煮法合格 各強(qiáng)度等級水泥的各齡期強(qiáng)度不得低于各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值。 普通水泥 PO 礦渣水泥 PSA， PSB ≤10% ≤30% ≤600 min 火山灰水泥 PP 粉煤灰水泥 PF 復(fù)合水泥 PC ④ 體積安定性 水泥 漿體在 硬化 過程中 體積變化 的 均勻 性稱為水泥體積安定性。 體積安定性不合格的水泥為不合格品，不得在任何工程中使用。水泥體積安定性不良的原因是由于熟料或水泥中含有過多的游離氧化鈣和游離氧化鎂，及磨制水泥時加入了過多的石膏等所造成的。 現(xiàn)行國標(biāo)規(guī)定用沸煮法檢驗(yàn)由游離 CaO引起 的水泥體積安定性。采用壓蒸方法才能檢驗(yàn)由游離 MgO引起 的水泥體積安定性。石膏的危害則需要水泥漿體長期浸在常溫水中才能檢驗(yàn)。 由于 MgO和石膏的危害作用不便于快速檢驗(yàn) ，故用化學(xué)成分控制 ，硅酸鹽水泥中 MgO含量不得超過 ％，如經(jīng)壓蒸安定性檢驗(yàn)合格，允許放寬到 ％ ； SO3含量不得超過 ％。 ⑤ 強(qiáng)度 和 強(qiáng)度等級 水泥的強(qiáng)度主要取決于水泥熟料礦物組成 及其 相對含 量、混合材料品種及其 相對含 量 以及水泥的細(xì)度，另外還與用水量、試驗(yàn)方法、養(yǎng)護(hù)條件、養(yǎng)護(hù)時間 等 有關(guān)。 現(xiàn)行國 標(biāo) 規(guī)定：水泥的強(qiáng)度用膠砂 強(qiáng)度 檢驗(yàn)。將水泥 、水 和中國 ISO 標(biāo)準(zhǔn)砂按 1: : 的比例，以規(guī)定的方法攪拌制成標(biāo)準(zhǔn)試件 （ 尺寸為 40mm 40mm 160mm） ，在標(biāo)準(zhǔn)條件下在（ 20177。1） ℃ 的水中養(yǎng)護(hù)至 3d 和 28d，測定 這 兩個齡期的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。根據(jù)測定結(jié)果， 判定水泥的強(qiáng)度等級。 硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級分為 、 、 、 、 、 。普通水泥強(qiáng)度等級分為 、 、 、 。礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥 和 復(fù)合水泥強(qiáng)度等級分為、 、 、 、 、 。 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)將水泥分為普通型和早強(qiáng)型 （ 或稱 R型 ）兩個型號。 ⑥ 水化熱 水泥的水化是放熱反應(yīng)，放出的熱量稱為水化熱。水泥 水化 的放熱過程可以持續(xù)很長時間，但大部分熱量是在早期放出。水化熱和放熱速率與 熟料 礦物成分 、混合材料品種和數(shù)量及水泥細(xì)度 等 有關(guān)。 硅酸鹽水泥的水化熱＞普通 水泥的水化熱＞復(fù)合水泥（或礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥）的水化熱。 水化熱適當(dāng)大， 對冬季施工有利。但對大體積混凝土施工不利，易產(chǎn)生 冷縮和 溫度裂縫。 （ 6） 通用 硅酸鹽水泥的合格品與不合格品 當(dāng) 檢驗(yàn)結(jié)果符合①化學(xué)指標(biāo)（ 不溶物 、 燒失量 、 三氧化硫 、 氧化鎂 、 氯離子 ）和②物理指標(biāo)（ 凝結(jié)時間 、 安定性、強(qiáng)度）的規(guī)定時為合格品。其中的任何一項(xiàng)技術(shù)要求不符合時為不合格品。 （ 7） 通用 硅酸鹽水泥的主要特性和優(yōu)先選用 通用硅酸鹽水泥 的 組成材料 均 為硅酸鹽水泥熟料、適量的石膏和規(guī)定的混合材料 ，但由于這六個品種水泥中混合材料品種及其數(shù) 量的不同，表現(xiàn)出來的性能也有較大的差異 。 它們的主要特性見教材。 根據(jù) 通用 硅酸鹽水泥的主要特性和 混凝土工程 的 特點(diǎn)及所處環(huán)境 ，可優(yōu)先選用水泥， 具體見教材。 2. 通用 硅酸鹽水泥的水化與耐腐蝕能力 （ 1） 水化的定義 水化是指水泥或熟料礦物與水的化學(xué)反應(yīng)。水化過程包含有 凝結(jié)與硬化二個過程。 凝結(jié)是指 可塑性的 （水泥） 漿體，失去可塑性的過程。硬化 是指 漿體完全失去可塑性，并具有強(qiáng)度 ，而且漿體內(nèi)部水化繼續(xù)進(jìn)行，強(qiáng)度繼續(xù)提高的過程 。 水泥的凝結(jié) 和 硬化是一個連續(xù)的、復(fù)雜的物理化學(xué)過程。 硬化以后的水泥漿體稱為水泥石或水泥硬化漿體。 （ 2）硅酸鹽水泥熟料的水化 硅酸三鈣的水化 速度快，放熱量大，在 28d 齡 期已水化約 80%～ 90%。水化產(chǎn)物為 水化硅酸鈣和氫氧化鈣。水化硅酸鈣 凝膠尺寸在 1～ 100nm 范圍，具有巨大的表面積，凝膠粒子間存在范德華力和化學(xué)結(jié)合鍵，由它構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有很高的強(qiáng)度，所以硅酸鹽水泥的強(qiáng)度主要是由 CSH 凝膠提供的。水化生成的 Ca(OH)2，以六方 板狀 晶體析出 ，它 對強(qiáng)度 的 貢獻(xiàn)相對較弱 ；但 它使水泥 石 的堿度升到 pH12 以上，能保護(hù)鋼筋不生銹 ，能提高抗碳化能力 。 硅酸二鈣 的水化 速度慢，放熱量小，雖然水化產(chǎn)物與硅酸三鈣相同，但 數(shù)量不同。因此硅酸二鈣早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度高。 鋁酸三鈣的水化 迅速，放熱量很大，生成水化鋁酸三鈣，在 3d內(nèi) 已完成水化。因此，在硅酸鹽水泥生產(chǎn)中，通常加入 3％ ～ 5％ 的石膏，以調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間。 鐵鋁酸四鈣與水反應(yīng)，生成水化鋁酸三鈣晶體和水化鐵酸鈣凝膠。在 28d內(nèi)基本完成水化。在有氫氧化鈣或石膏存在時， 它 將進(jìn) 一步水化生成水化鋁酸鈣和水化鐵酸鈣的固溶體或水化硫鋁酸鈣和水化硫鐵酸鈣的固溶體。 （ 3）硅酸鹽水泥、普通水泥的水化 水泥顆粒與水接觸后，水泥熟料 中 的 四 種 主要 礦物 和石膏 立即 或在相當(dāng)長的時間內(nèi)均能與水發(fā) 生水化作用，生成水化 產(chǎn) 物，并放出一定量的 水化熱 。 硅酸鹽水泥與水作用后，生成的主要水化產(chǎn)物是：水化硅酸鈣凝膠和水化鐵酸鈣凝膠，氫氧化鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣晶體。在完全水化的 硅酸鹽 水泥石中，水化硅酸鈣約占 60％ ～ 70%，氫氧化鈣約占 20%～25％。 由于混合材料摻量少，普通水泥的水化與硅酸鹽水泥的水化接近。 水泥漿體由可塑態(tài)逐漸失去塑性，進(jìn)而硬化產(chǎn)生強(qiáng)度，這一凝結(jié)硬化過程，可以分為四個階段： ① 初始反應(yīng)期 （約 15分鐘內(nèi)結(jié)束）， ② 誘導(dǎo)期 （一般持續(xù) 1~3小時） ， ③ 凝結(jié)期 （一般持續(xù) 1～ 3小時） ， ④ 硬化期 。 （ 4）活 性混合材料在通用硅酸鹽水泥中的水化 常用的活性混合