【正文】 23 《鐵路混凝土》 TB/T 32752023 《客運(yùn)專線 CRTSI型板式無砟軌道混凝土軌道板技術(shù)條件》科技基[2023]74號 《客運(yùn)專線鐵路 CRTSⅡ 型板式無砟軌道混凝土軌道板 (有擋肩 )暫行技術(shù)條件》科技基 [2023]173號 《客運(yùn)專線鐵路雙塊式無砟軌道雙塊式混凝土軌枕暫行技術(shù)條件》科技基 [2023]74號 《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》鐵科技 [2023]120號 《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》科技基 [2023]101號 《預(yù)制先張法預(yù)應(yīng)力混凝土 鐵路橋簡支 T梁技術(shù)條件》 TB/T 24842023 《預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支 T梁技術(shù)條件》 TB/T 30432023 《通用硅酸鹽水泥》 GB 1752023 《水泥化學(xué)分析方法》 GB/T 1762023 一、水泥 定義 凡是由硅酸鹽為主要成份的熟料 、 適量石膏 、 0～ 70%的不同品種的混合材料 ， 磨細(xì)制得的水硬性膠凝材料 ， 屬于水硬性無機(jī)膠凝材料 ，稱為硅酸鹽系列水泥 。 不怕水（水化后）、可塑、來源廣價(jià)格低、工藝簡單、品種豐富、耐久性好、與鋼筋有良好的黏結(jié)力等。 取樣方法及數(shù)量 可連續(xù)取 ， 也可從同廠家 、 同編號 、 同生產(chǎn)日期且連續(xù)進(jìn)場的 20個(gè)以上不同部位取等量樣品 ， 總量至少 12kg。 C30以下混凝土 ， 可采用礦渣硅酸鹽水泥 、 粉煤灰礦渣硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥；當(dāng)集料具有堿 硅酸反應(yīng)活性時(shí) ， 水泥的堿含量不應(yīng)超過 %； C40及以上混凝土用水泥堿含量不宜超過 %。 一、水泥 技術(shù)要求 (各標(biāo)準(zhǔn)特殊要求 ） 《 客運(yùn)專線 CRTSI型板式無砟軌道混凝土軌道板技術(shù)條件 》 （ 科技基 [2023]74號 ） 、 《 客運(yùn)專線鐵路 CRTSⅡ 型板式無砟軌道混凝土軌道板 (有擋肩 )暫行技術(shù)條件 》 （ 科技基 [2023]173號 ） 、 《 客運(yùn)專線鐵路雙塊式無砟軌道雙塊式混凝土軌枕暫行技術(shù)條件 》（ 科技基 [2023]74號 ） 應(yīng)采用不低于 硅酸鹽水泥； 《 客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力預(yù)制梁暫行技術(shù)條件 》 （ 鐵科技 [2023]120號 、 《 預(yù)制先張法預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支 T梁技術(shù)條件 》（ TB/T 24842023） 、 《 預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支 T梁技術(shù)條件 》 （ TB/T 30432023 ） 應(yīng)采用不低于 硅酸鹽水泥或低堿普通硅酸鹽水泥 （ 水泥的摻合料限為粉煤灰和礦渣 ） 。 燒失量及各化學(xué)分析結(jié)果按 GB/T 1762023中 ，除 Cl含量修約至小數(shù)點(diǎn)后三位，其余均修約到小數(shù)點(diǎn)后二位。 一、水泥 水泥的組分及水化 1） 石灰石：提供 CaO， 有石灰石 、 貝殼 、 石灰質(zhì)凝灰?guī)r 。 3） 鐵礦粉： 提供 Fe2O3的含量 ， 有黃鐵礦渣 。 4）石膏 5）混合材料：活性混合材料和非活性混合材料 、生產(chǎn)工藝 —— “ 兩磨一燒 ” 第一階段（第一磨） — 磨制生料 第二階段（一燒） — 將生料于 1450℃ 煅燒成熟料 第三階段（第二磨） — 磨制水泥成品 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)工藝示意圖一、水泥 石灰石 粘土 鐵礦粉 生料 石膏 按比例混合 磨細(xì) 1450℃ 煅燒 熟料 混合材料 05% Ⅰ 型硅酸鹽水泥P?Ⅰ Ⅱ 型硅酸鹽水泥 P?Ⅱ 混合 材料 520% 礦渣slag 2070% 粉煤灰 flyash 2040% 火山灰 Pozzolana2040% 幾種混合材 2050% 2. 普通硅酸鹽水泥 P?O 3. 礦渣硅酸鹽水泥 P?S 4. 火山灰硅酸鹽水泥P?P 5. 粉煤灰硅酸鹽水泥P?F 6. 復(fù)合硅酸鹽水泥 P?C 磨 細(xì) 磨 細(xì) 磨 細(xì) 磨 細(xì) 磨 細(xì) 磨 細(xì) 磨 細(xì) 硅酸三鈣 Ca3SiO5 — 3CaO?SiO2 — 代號： C3S 3660% 硅酸二鈣 Ca2SiO4 — 2CaO?SiO2 — 代號： C2S 1537% 鋁酸三鈣 Ca3(AIO2)2— 3CaO?AIO — 代號： C3A 715% 鐵鋁酸四鈣 Ca4[(AI?Fe)O5]2— 4CaO?AI2O3 ?Fe2O3— 代號： C4AF 1018% 有 用 礦 物 有 害 礦 物 硅酸鹽水泥熟料的礦物組成（主要礦物） 游離 CaO Free— CaO—— 代號 F— C 游離 MgO Free— MgO—— 代號 F— M 含堿礦物及玻璃體 Na2O, K2O等 游離 CaO和 MgO：潛在危害非常嚴(yán)重影響水泥的 體積安定性 一、水泥 硅酸鹽水泥熟料的礦物組成 （ 主要礦物 ） 水化速率 —— 快 C3A C3S C4AF C2S 水化熱 —— 大 C3A C3S C4AF C2S 早期強(qiáng)度 —— 高 C3S C3A C4AF C2S 后期強(qiáng)度 C3S C2S C4AF C3A 耐腐蝕性 —— C4AF C3S C2S C3A 抗凍性 —— C3S C2S C4AF C3A 干縮性 —— C3A C3S C2S C4AF 一、水泥 熟料礦物的水化反應(yīng)過程 （ 1）水化初期 熟料礦物與水反應(yīng)的速度較快，使水化產(chǎn)物不斷地從液相中析出并聚集在水泥顆粒表面，形成以水化硅酸鈣凝膠為主體的凝膠薄膜，大約在 1h左右即在凝膠薄膜外側(cè)及液相中形成粗短的針狀鈣礬石晶體。 （ 3）水化后期 由于新生成的水化產(chǎn)物的壓力，水泥顆粒薄膜的凝膠薄膜破裂，使水進(jìn)入未水化水泥顆粒的表面，水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。 一、水泥 硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程 鈣礬石的生成使水泥石致密 生產(chǎn)水泥時(shí)石膏加入量要適量 石膏對水泥具有緩凝作用 緩凝機(jī)理 ：石膏很快與水化鋁酸鈣發(fā)生反應(yīng)生成難溶的水化硫鋁酸鈣針狀結(jié)晶體（稱為鈣礬石）。 一、水泥 硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程 水化 —— 膜層長厚連接（初凝） —— 失去可塑性產(chǎn)生強(qiáng)度（終凝） —— 水化加深具有強(qiáng)度（硬化）。 一、水泥 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 一、水泥 水泥中混合材料 分類 【 活性混合材料 】 指具有火山灰活性或潛在水硬性的礦物材料 。 熟料＋水 —— CSH等水化產(chǎn)物（水硬性） 火山灰＋水 —— 無水化產(chǎn)物 但火山灰＋水＋石灰（堿性激發(fā)劑）＋石膏（硫酸鹽激發(fā)劑） —— CSH等水化產(chǎn)物（潛在水硬性） 常用活性混合材料 1）?；郀t礦渣（主要成分是 AI2O CaO、 SiO2) 2）火山灰質(zhì)混合材料（硅灰、火山灰等主要成分是活性 SiO2和 AI2O3） 3）粉煤灰（主要成分是 AI2O SiO2和少量 CaO) 一、水泥 水泥中混合材料 活性混合材料作用 1） 活性效應(yīng) 2） 微集料效應(yīng) 非 活性混合材料 這類材料本身不具有潛在的水硬性或火山灰性，與水泥礦物組成不起化學(xué)作用。 一、水泥 硅酸鹽水泥硬化體 (水泥石 ） 的結(jié)構(gòu) 水泥水化產(chǎn)物 膠體 CSH AH3 CFH 晶體 CH C3AH AFt AFm C4AFH 未水化的殘存 水泥顆粒內(nèi)核 孔隙 （含水和空氣） 硅酸鹽水泥硬化體的結(jié)構(gòu) 一、水泥 影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化 、 性能的主要因素 1） 熟料礦物組成的影響 2） 水泥細(xì)度 3） 水灰比 4） 養(yǎng)護(hù)制度 （ 溫度和濕度 ） 5） 養(yǎng)護(hù)齡期 6） 石膏摻量和助磨劑 7） 貯存與運(yùn)輸 一、水泥 養(yǎng)護(hù)對水泥強(qiáng)度發(fā)展的影響 凝結(jié)與硬化 ? 凝結(jié)：水泥加水拌合后形成具有一定流動(dòng)性和可塑性的漿體，隨著水化的不斷進(jìn)行，水分的不斷蒸發(fā)，起潤滑作用的自由水分不斷減少，水泥漿體逐漸變稠失去可塑性的過程。 ? 硬化：失去可塑性的漿體隨著時(shí)間的增長產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度，并逐漸發(fā)展成為堅(jiān)硬的水泥石的過程。凝結(jié)過程較短暫，一般幾個(gè)小時(shí)即可完成；硬化過程是一個(gè)長期的過程，在一定溫度和濕度下可持續(xù)幾十年。 2）潛伏期：流動(dòng)性可塑性好，凝膠體膜層圍繞水泥顆粒生長，大約在水泥拌水起至初凝時(shí)止，硅酸三鈣和水迅速反應(yīng)生成氫氧化鈣。 3）凝結(jié)期：凝膠體膜破裂，水化產(chǎn)物長大并連接，水泥顆粒進(jìn)一步水化 6h。水泥水化加速，生成較多的氫氧化鈣和鈣礬石晶體，以及水化硅酸鈣凝膠。 一、水泥 水泥石的腐蝕與防止 內(nèi)因－水泥石存在不穩(wěn)定的 Ca(OH)2和介穩(wěn)的水化硫鋁酸鈣； 外因－環(huán)境中有害介質(zhì)（軟水、酸、鹽等）的存在； 聯(lián)系－水泥石中的孔縫系統(tǒng)，產(chǎn)生有害介質(zhì)的侵蝕、交換作用。 Ca(OH)2＋ Ca(HCO3)2—— 2CaCO3+2H2O 一、水泥 2） 酸的腐蝕 （ 溶解性化學(xué)腐蝕 ） 一般酸的腐蝕 －工業(yè)建筑 HCl+ Ca(OH)2—— CaCl2+2H2O H2SO4+ Ca(OH)2—— 碳酸水的腐蝕 －工業(yè)污水、地下水 Ca(OH)2+CO2+H2O—— CaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2O→← Ca(HCO3)2 3) 鹽類的腐蝕 硫酸鹽腐蝕－膨脹腐蝕 一、水泥 224322232)(..3204312..4OHCaOHCaSOOAlCaOOHCaSOOHOAlCaO???? 鎂鹽腐蝕－雙重腐蝕 MgSO4+Ca(OH)2—— +Mg(OH)2 MgCl2+ Ca(OH)2—— CaCl2+Mg(OH)2 “ 水泥桿菌”示意圖 防止水泥石腐蝕的措施 1）根據(jù)工程的環(huán)境特點(diǎn)，合理選擇水泥品種。 3）在水泥石結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置保護(hù)層 。游離態(tài)的氧化鎂晶體，結(jié)晶致密，包裹在水泥顆粒內(nèi)部，它水化作用非常緩慢，甚至在水泥硬化若干年以后才慢慢水化，水化時(shí)體積膨脹，可導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫甚至破壞，因此，它是引起水泥安定性不良的原因之一 。 燒失量 水泥煅燒不理想或者受潮后，會導(dǎo)致燒失量增加。 fCaO含量 水泥安定性質(zhì)量主要取決于熟料中 fCaO的高低，經(jīng)過高溫煅燒未和其他成分化合的游離氧化鈣，一般包裹在水泥顆粒中，它的水化速率慢，在硬化后的混凝土構(gòu)件中， fCaO吸收水分子，生成六方板狀的氫氧化鈣晶體，產(chǎn)生體積膨脹約兩倍以上，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生不良的內(nèi)應(yīng)力使其產(chǎn)生裂縫，造成混凝土強(qiáng)度降低甚至崩潰。混凝土中的堿主要來自水泥及外加劑中的堿。 一、水泥 Cl含量 鋼筋銹蝕對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性影響極大。當(dāng)水泥中含量過高，鈍化膜被 Cl破壞，鋼筋由鈍態(tài)轉(zhuǎn)化為活化態(tài)，處于活化態(tài)的鋼筋表面發(fā)生腐蝕電化學(xué)反應(yīng)，腐蝕過程是陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的組合，在鋼筋表面生成氫氧化鐵，反應(yīng)式如下： 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe(OH)3進(jìn)一步生成 nFe2O3鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土產(chǎn)生壓力，使混凝土沿鋼筋方向開裂，進(jìn)而使保護(hù)層