【正文】 另外，在鋼筋混凝土中，利用混凝土與鋼筋的握裹力，使鋼筋在水泥硬化發(fā)生膨脹時(shí)被拉伸，而混凝土內(nèi)測(cè)產(chǎn)生壓應(yīng)力，鋼筋混凝土內(nèi)由組成材料 (水泥 )膨脹而產(chǎn)生的壓應(yīng)力稱為自應(yīng)力。通用硅酸鹽水泥在空氣中硬化，一般都表現(xiàn)為體積收縮，平均收縮率為 %～ %。 表 412 道路水泥各齡期強(qiáng)度表 道路水泥可以較好的承受高速車輛的車輪摩擦、循環(huán)負(fù)荷、沖擊和震蕩、貨物起卸時(shí)的驟然負(fù)荷，較好的抵抗路面與路基的溫差和干濕度差產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力，抵抗冬季的凍融循環(huán)。另外，為了提高道路混凝土的耐磨性，可加入 5%以下的石英砂。 C4AF的脆性小，抗沖擊性強(qiáng)，體積收縮最小，提高 C4AF的含量，可以提高水泥的抗折強(qiáng)度及耐磨性。 硅酸鹽系特種水泥 強(qiáng)度等級(jí) 比表面積 m2/kg 凝結(jié)時(shí)間 抗壓強(qiáng)度 kg/cm2 抗折強(qiáng)度 kg/cm2 初凝 終凝 4h 1d 28d 4h 1d 28d 雙快 — 150 ≥450 ≥10min ≤60min 150 190 325 28 35 55 雙快 — 200 200 250 425 34 46 64 第 4章 水 泥 三、 道路硅酸鹽水泥 依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 13693－ 2023《道路硅酸鹽水泥》的規(guī)定，由道路硅酸鹽水泥熟料，適量石膏，可加入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的混合材料，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為道路硅酸鹽水泥 (簡(jiǎn)稱道路水泥 )，代號(hào) P?R。 第 4章 水 泥 提高水泥細(xì)度可提高水化硬化速率，一般快硬硅酸鹽水泥的比表面積達(dá)320m2/kg～ 450m2/kg，無(wú)收縮快硬硅酸鹽水泥的比表面積達(dá) 400m2/kg～500m2/kg。 我國(guó)現(xiàn)行的快硬硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)主要是 GB 199－ 1990《快硬硅酸鹽水泥》、JC/T 741－ 1988(1996)《無(wú)收縮快硬硅酸鹽水泥》和 JC/T 314— 1982(1996)《快凝快硬硅酸鹽水泥》。有機(jī)顏料易老化，只能作為輔助用途使用，通常只加入少量，以提高水泥色彩的鮮艷度。燒成法是將著色劑加入水泥生料中，經(jīng)過(guò)煅燒使熟料具有所需的顏色，再與石膏混合磨細(xì)而成。 白水泥主要用于建筑物的裝飾，如地面、樓梯、外墻飾面，彩色水刷石和水磨石制造，大理石及瓷磚鑲貼，混凝土雕塑工藝制品等。 白水泥的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 2023— 2023《白色硅酸鹽水泥》。 硅酸鹽水泥的顏色主要由氧化鐵引起。除此之外水泥品種的大部分是特性水泥和專用水泥，又稱為特種水泥，其用量雖然不大，但用途卻很重要且很廣泛。Ⅱ 不溶物含量 ≤% ≤% － 燒失量 ≤% ≤% ≤% － 細(xì)度 比表面積 300 m2/kg 80 μm方孔篩的篩余量 10% 初凝時(shí)間 45 min 終凝時(shí)間 390 min 10 h MgO含量 水泥中 ,≤%,蒸壓安定性試驗(yàn)合格 ≤% 熟料中 ,≤%,蒸壓安定性試驗(yàn)合格 ≤% SO3含量 ≤% ≤% ≤% 安定性 沸煮法合格 強(qiáng)度 各強(qiáng)度等級(jí)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。P 粉煤灰水泥 P 硅酸鹽系水泥的技術(shù)要求比較見(jiàn)表 45；硅酸鹽系水泥的性能比較見(jiàn)表 46；硅酸鹽系水泥的選用見(jiàn)表 45。 復(fù)合水泥的水化、凝結(jié)硬化機(jī)理與摻混合材料的其他硅酸鹽系水泥相同。 摻混合材料的硅酸鹽系水泥 第 4章 水 泥 四、 復(fù)合硅酸鹽水泥 復(fù)合硅酸鹽水泥由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 12958— 1999《復(fù)合硅酸鹽水泥》規(guī)定。 (3) 粉煤灰水泥?；鹕交宜嗑哂休^好的抗?jié)B性和耐水性。由于礦渣是在高溫下形成的材料，所以礦渣水泥具有較強(qiáng)的耐熱性。由于水化產(chǎn)物中 Ca(OH)2少，水泥石的堿度較低，遇有碳化的環(huán)境時(shí)，表面碳化較快，碳化深度較深，對(duì)鋼筋的保護(hù)不利。 (5) 抗凍性差，耐磨性差。適當(dāng)調(diào)整組成比例就可生產(chǎn)出大壩專用的低熱水泥品種。因此，適合采用高溫濕熱養(yǎng)護(hù)，如蒸汽養(yǎng)護(hù)和蒸壓養(yǎng)護(hù)。因此，這三種水泥不宜用于早期強(qiáng)度要求高的工程、冬季施工工程和預(yù)應(yīng)力混凝土等工程，且應(yīng)加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)。 3. 特性與應(yīng)用 硅酸鹽系水泥的主要性質(zhì)相同或相似。 4) 強(qiáng)度 水泥強(qiáng)度等級(jí)按規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來(lái)劃分，分為 、 、 、 、 。 2) 氧化鎂 熟料中氧化鎂的含量不宜超過(guò) %。水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻加量按質(zhì)量百分比計(jì)為20%～ 50%。 摻混合材料的硅酸鹽系水泥 第 4章 水 泥 1. 定義與組成 1) 礦渣硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為礦渣硅酸鹽水泥 (簡(jiǎn)稱礦渣水泥 )，代號(hào) P?S。摻混合材料的水泥的水化產(chǎn)物主要是水化硅酸鈣凝膠、水化硫鋁酸鈣和水化鋁酸鈣及其固溶體、氫氧化鈣等。然后，在溶液中 Ca(OH)2 的激發(fā)下，混合材料中的活性成分開(kāi)始水化 (也稱為二次水化 )，生成以水化硅酸鈣為主的水化產(chǎn)物。 Ca(OH)2或石膏的存在是活性混合材料潛在活性發(fā)揮的必要條件，這類能激發(fā)活性的物質(zhì)稱之為激發(fā)劑。 3. 窯灰 窯灰是水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣中收集下的粉塵，活性較低，一般作為非活性混合材料加入，以減少污染，保護(hù)環(huán)境。在用石灰石做熔劑的礦渣中，含有少量 C2S，本身就具有一定的水硬性，加入激發(fā)劑磨細(xì)就可制得無(wú)熟料水泥。 摻混合材料的硅酸鹽系水泥 第 4章 水 泥 1) 粒化高爐礦渣 ?；郀t礦渣是高爐冶煉生鐵時(shí)，將浮在鐵水表面的熔融物經(jīng)水淬等急冷處理而成的松散顆粒，又稱為水淬礦渣。 2. 活性混合材料 在常溫下，加水拌合后能與水泥、石灰或石膏發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有一定水硬性的膠凝產(chǎn)物的混合材料稱為活性混合材料。 1. 非活性混合材料 在常溫下，加水拌合后不能與水泥、石灰或石膏發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的混合材料稱為非活性混合材料，又稱填充性混合材料。 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 第 4章 水 泥 一、混合材料 在磨制水泥時(shí)加入的天然或人工礦物材料稱為混合材料。工地存儲(chǔ)水泥應(yīng)有專用倉(cāng)庫(kù)，庫(kù)房要干燥。包裝袋兩側(cè)應(yīng)印有水泥名稱和強(qiáng)度等級(jí)。 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 第 4章 水 泥 2. 應(yīng)用 適用于配制重要結(jié)構(gòu)用的高強(qiáng)度混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土；適用于有高早期強(qiáng)度要求的工程及冬季施工的工程；適用于嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)凍融的工程及干濕交替的部位；適用于一般地上工程和不受侵蝕的地下工程、無(wú)腐蝕性水中的受凍工程；不宜用于海水和有腐蝕介質(zhì)存在的工程、大體積工程和高溫環(huán)境工程。它們的主要性質(zhì)和應(yīng)用特點(diǎn)是相同或相似的。當(dāng)腐蝕作用較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)在水泥石表面加做不透水的保護(hù)層，隔斷腐蝕介質(zhì)的接觸，保護(hù)層材料選用耐腐蝕性強(qiáng)的石料、陶瓷、玻璃、塑料、瀝青和涂料等。 (2) 提高水泥石的密實(shí)度，改善孔隙結(jié)構(gòu)。水泥品種不同，其礦物組成也不同，對(duì)腐蝕的抵抗能力不同。 實(shí)際工程中水泥石的腐蝕是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)作用過(guò)程，腐蝕的作用往往不是單一的，而是幾種同時(shí)存在，相互影響的。 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 第 4章 水 泥 化學(xué)腐蝕：如氫氧化鈉與水化產(chǎn)物反應(yīng)，生成膠結(jié)力不強(qiáng)，易溶析的產(chǎn)物。例如： Ca(OH)2＋ 2HCl=CaCl2＋ 2H2O Ca(OH)2＋ 2H2SO4=CaSO4?2H2O 2CaO?SiO2＋ 4HCl=2CaCl2＋ SiO2?2H2O 3CaO?Al2O3＋ 6HCl=3CaCl2＋ Al2O3?3H2O 腐蝕作用較強(qiáng)的是無(wú)機(jī)酸中的鹽酸 (HCl)、氫氟酸 (HF)、硝酸 (HNO3)、硫酸 (H2SO4)和有機(jī)酸中的醋酸 (即乙酸 CH3COOH)、蟻酸 (即甲酸 HCOOH)和乳酸［ CH3CH(OH)COOH］等。當(dāng)水的暫時(shí)硬度較大時(shí)，所含重碳酸鹽較多，上式平衡所需的碳酸就要越多，因而，可以減輕腐蝕的影響。 3) 酸類腐蝕 (1) 碳酸腐蝕是指在工業(yè)污水、地下水中常溶解有較多的二氧化碳，形成碳酸水，這種水對(duì)水泥石有較強(qiáng)的腐蝕作用。 圖 水化硫鋁酸鈣晶體 —— 水泥桿菌 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 第 4章 水 泥 (2) 鎂鹽腐蝕是指在海水及地下水中，常含有大量的鎂鹽。它們與水泥石中的Ca(OH)2發(fā)生置換反應(yīng)，生成硫酸鈣。 軟水腐蝕的程度與水的暫時(shí)硬度 (水中重碳酸鹽即碳酸氫鈣和碳酸氫鎂的含量 )有關(guān)，碳酸氫鈣和碳酸氫鎂能與水泥石中的 Ca(OH)2反應(yīng)生成不溶于水的碳酸鈣，其反應(yīng)式如下： Ca(OH)2＋ Ca(HCO3)2=2CaCO3↓＋ 2H2O 生成的碳酸鈣沉淀在水泥石的孔隙內(nèi)而提高其密實(shí)度，并在水泥石表面形成緊密不透水層，從而可以阻止外界水的侵入和內(nèi)部 Ca(OH)2的擴(kuò)散析出。 雨水、雪水、蒸餾水、冷凝水、含碳酸鹽較少的河水和湖水等都是軟水，當(dāng)水泥石長(zhǎng)期與這些水接觸時(shí)， Ca(OH)2會(huì)被溶出，每升水中可溶解 Ca(OH)。它對(duì)水泥耐久性影響較大，必須采取有效措施予以防止。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 175— 1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》還規(guī)定： 凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時(shí)間、安定性中任一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，均為廢品。 當(dāng)混凝土骨料中含有活性二氧化硅時(shí)，會(huì)與水泥中的堿相互作用形成堿的硅酸鹽凝膠，由于后者體積膨脹可引起混凝土開(kāi)裂，造成結(jié)構(gòu)的破壞，這種現(xiàn)象稱為“堿－骨料反應(yīng)” (詳見(jiàn)第 )。強(qiáng)度等級(jí)按 3d和 28d的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來(lái)劃分，分為 、 、 、 、 六個(gè)等級(jí)，有代號(hào) R的為早強(qiáng)型水泥。當(dāng)石膏摻量過(guò)多或水泥中 SO3過(guò)多時(shí)，水泥硬化后，在有水存在的情況下，它還會(huì)繼續(xù)與固態(tài)的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成高硫型水化硫鋁酸鈣 (鈣礬石 )，體積約增大，引起水泥石開(kāi)裂。游離氧化鈣對(duì)安定性的影響不僅與其含量有關(guān)，還與水泥的煅燒溫度有關(guān)，故難以定量。當(dāng)水泥漿體硬化過(guò)程發(fā)生不均勻的體積變化，就會(huì)導(dǎo)致水泥石膨脹開(kāi)裂、翹曲，甚至失去強(qiáng)度，這即是安定性不良。 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 第 4章 水 泥 7. 安定性 用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。 初凝為水泥加水拌合時(shí)起至標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿開(kāi)始失去可塑性所需的時(shí)間；終凝為水泥加水拌和時(shí)起至標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿完全失去可塑性并開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。 5. 細(xì)度 細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度。 3. 三氧化硫 水泥中三氧化硫的含量不得超過(guò) %。 2. 氧化鎂 水泥中氧化鎂的含量不宜超過(guò) %。 三、 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì) 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 175— 1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》的規(guī)定，硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)如下所述。即使是在良好的干燥條件下，也不宜儲(chǔ)存過(guò)久。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，水化產(chǎn)物不斷積累，水泥石結(jié)構(gòu)趨于致密，強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)。一般水泥石結(jié)構(gòu)的硬化溫度不得低于 5℃ 。若水分不足，會(huì)使水化停止，同時(shí)導(dǎo)致較大的早期收縮，甚至使水泥石開(kāi)裂。 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 第 4章 水 泥 3) 拌合用水量的影響 通常水泥水化時(shí)的理論需水量大約是水泥質(zhì)量的 23%左右，但為了使水泥漿體具有一定的流動(dòng)性和可塑性，實(shí)際的加水量遠(yuǎn)高于理論需水量，如配制混凝土?xí)r的水灰比 (水與水泥重量之比 )一般在 ～ 。 2) 水泥細(xì)度的影響 水泥的細(xì)度并不改變其根本性質(zhì)，但卻直接影響水泥的水化速率、凝結(jié)硬化、強(qiáng)度、干縮和水化放熱等性質(zhì)。在低溫條件和冬季施工中，采用水化熱高的水泥，則可促進(jìn)水泥的水化和凝結(jié)硬化，提高早期強(qiáng)度。 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 第 4章 水 泥 水泥熟料礦物的水化是放熱反應(yīng)。水泥石中水化產(chǎn)物、強(qiáng)度、孔隙的發(fā)展情況如圖 。水化產(chǎn)物不斷填充水泥石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使之不斷致密，滲透率降低，強(qiáng)度增加。同時(shí)，膜的外側(cè)生長(zhǎng)出長(zhǎng)針狀鈣礬石晶體，膜內(nèi)側(cè)則生成低硫型水化硫鋁酸鈣， CH晶體在原先充水的空間形成。在水化早期，大約是加水拌和到初凝時(shí)止，水泥顆粒表面迅速發(fā)生水化反應(yīng)，幾分鐘內(nèi)即在表面形成凝膠狀膜層，并從中析出六方片狀的氫氧化鈣晶體，大約１ h左右即在凝膠膜外及液相中形成粗短的棒狀鈣礬石晶體，如圖 (b)所示。 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 33 32 3 3 12C A S H 2C A 4 H =3 C A S H??第 4章 水 泥 關(guān)于水泥凝結(jié)硬化機(jī)理的研究，已經(jīng)有 100多年的歷史，并有多種理論進(jìn)行解釋，隨著現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，其研究還在不斷深入。硬化則是指水泥漿體固化后所建立的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，并不斷發(fā)展的過(guò)程。 硅酸鹽水泥水化的主要產(chǎn)物是 CS