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土木工程材料_建材课件 4.水泥

土木工程材料_建材课件 4.水泥
4. △水 泥（水硬性胶凝材料）
据2013年的统计：我国水泥产量为24.1亿吨， 2010年江苏为1.56亿吨，全国第一；我国水泥熟料 产量为11.52亿吨，安徽全国第一，为0.98亿吨。
水泥大省：江苏、山东、四川、河北、河南、浙江 和安徽。
本章主要内容：重点介绍常用六大硅酸盐水
泥的组成、特性、质量标准及适用范围，并 对其他品种水泥进行简要的概述。
球磨机工作原理 ：该机为卧式筒形旋转装置，外 沿齿轮传动，两仓，格子型球磨机。物料由进料 装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓， 该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格钢 球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后 落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一 仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓 内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。 粉状物通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。
熟料的煅烧过程
100~200 ℃,生料被加热，自由水蒸发；
300~50பைடு நூலகம் ℃ ，生料被预热；
500~800 ℃ ，CaCO3少量分解； 800 ℃左右生成铝酸一钙，铁酸二钙和硅酸二钙可能开始生成； 900~1100 ℃ ，铝酸三钙和铁铝酸四钙开始生成； 9000C时，
CaCO3大量分解；
萤石
晶种的定义：在结晶法中，通过加入不溶的 添加物即晶种，形成晶核，加快或促进与之 晶型或立体构型相同的对映异构体结晶的生 长。从液相中出现固相属新相的产生过程， 是比较困难的（毕竟是从无到有），加入晶 种相当于人为引入固相, 可加快反应的进行。
通常可加入磨细的水泥熟料或钢渣（颗粒的 粒径在5~20μm，水泥的颗粒小于80μm）作 为晶种。高温煅烧、结晶细小的晶体做晶种 好，但要注意掺量。水泥熟料晶体在晶种上 不断长大，加快沉积，故加快了熟料烧成的 速度。

土木工程材料 水泥

土木工程材料 水泥

三、硅酸盐水泥的主要技术性能
1. 密度
2. 细度(分散度) 3. 需水量 4. 泌水性和保水性 5. 凝结时间(★) 6. 体积安定性(★) 7. 强度等级(★) 8. 水化热 9. 碱含量 10. 氯离子含量
1．密度 (Density)
一般在3.05~3.2间，其测试注意介质。与密度有关的因素：①
C-S-H（水化硅酸钙）
CH（氢氧化钙）
2. C3A的水化

C3A的水化反应能力最强，早期水化快，放热
量大。对水泥的早期凝结硬化有重大的影响。 水化产物：水化铝酸钙

3. C4AF的水化

水化速度快于C2S，但慢于C3S和C3A
水化产物：水化铝酸钙和水化铁酸钙
（二）石膏对水泥水化作用的影响

采用软练法定水泥标号的测定方法与塑性混凝土的相关 性较好。根据我国的国情，又通过大量的试验，制定了 一套软练标准的试验方法（GB175－92）。为了使我国 在加入世界贸易组织后，水泥强度检验方法能与国际标 准接轨，参考ENV 197-1：1995欧洲水泥试行标准，我国 于1999年7月30日批准发布了第5次修订的的水泥标准， 即：《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999）， 并已于2001年4月1日正式实施，原GB175-92已于2000年 12月1日起废止。

9.
水泥的碱含量 (alkali content) ——碱—集料反应问题

若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，
水泥中的碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表
示不得大于0.6％ 。
10. 氯离子含量 (Chloride content)
Cl-的危害 Cl-含量: 要求不大于0.06%

《土木工程材料水泥》课件

《土木工程材料水泥》课件
水泥砂浆的性能主要包括抗压强度、抗折强度、粘结强度、收缩率等。这些性 能指标影响着砂浆的使用效果和耐久性，因此需要根据工程要求进行选择和调 整。
04
水泥的工程应用案例
大跨度桥梁工程
大跨度桥梁工程中，水泥作为主 要建筑材料，用于浇筑桥墩、桥
塔和桥面。
水泥具有较高的抗压强度和耐久 性，能够承受桥梁的重量和车辆 载荷，确保桥梁的安全性和稳定
水利水电工程
水利水电工程中，水泥主要用 于浇筑大坝、水库和水电站等 建筑物。
水泥具有优良的抗渗性和耐久 性，能够承受水的压力和侵蚀 ，保证水利水电工程的长期稳 定运行。
水泥的硬化过程可以形成坚硬 的结构，防止水流对坝体的冲 刷和侵蚀，提高水利水电工程 的
新材料替代的挑战
生产过程控制
通过自动化和智能化手段，确 保生产过程的稳定性和连续性 。
产品质量检测
对成品水泥进行各项性能指标 的检测，确保产品质量。
产品储存与运输
确保水泥在储存和运输过程中 不受损坏和变质。
03
水泥的应用与性能
混凝土配合比设计
总结词
混凝土配合比设计是确保混凝土性能的关键步骤，它涉及到对水泥、骨料、水和 其他添加剂的选择和比例。
特性
早期强度高，水化热大， 抗冻性好，耐腐蚀性差。
用途
适用于要求强度等级较高 的混凝土结构工程。
铝酸盐水泥
定义
以铝酸钙为主要成分的水 泥熟料，加入适量的石膏 和混合材料，磨细制成的 粉状物质。
特性
硬化速度快，早期强度高 ，水化热大，耐腐蚀性好 。
用途
适用于要求快速硬化的混 凝土结构工程，如抢修工 程、冬季施工等。
矿渣、粉煤灰等
作为辅助材料，调节水泥性能 。

土木工程材料：第3章 水泥(cement)

土木工程材料：第3章 水泥(cement)
铁铝酸盐系水泥等
第一节.通用硅酸盐水泥
A. 技术标准
2008年6月1日国家实施《通用硅酸盐水泥》GB175—2007新国标。 我国已逐步淘汰了立窑工艺生产水泥，目前采用更环保、高效、节能的 旋窑（回转窑）工艺。
B. 生产方式
硅酸盐水泥熟料 + 混合材料 + 石膏 C. 生产过程 两磨一烧
磨细为成品
水泥净浆搅拌机
先加水：120-150ml; 再加水泥：500g（5-10s内） 搅拌：低速120s；停：15s
高速: 120s
标准稠度用水量 测定（代用法）
释放试杆30s 时读数： 调整水量法： 26～30mm 固定水量法： P＝33.4－
0.185S
3. 凝结时间—分初凝和终凝
初凝—水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性所需的时间 终凝—水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度
介质的温度、流速、压力等
水泥石的腐蚀是一个极为复杂的物理化学过程 水泥石的腐蚀很少仅是单一的侵蚀作用，而是几种侵蚀同时存在，互
相影响，共同作用。
合理选择水泥品种
提高耐腐蚀的措施 提高水泥石的密实度
做保护层—石料、玻璃、陶瓷、沥青等
六. 通用硅酸盐水泥的储存、运输与保管
1.一般储存条件下,水泥的保质期为________个月. 2.即使在良好储存条件下也不能储存过久,因为水泥会吸收空气中________和
试饼法 雷 氏 法
5. 强度等级—采用水泥胶砂法测定
水泥胶砂配合比：水泥:标准砂:水= 1:3:0.5 标准试件： 4040160mm,一组3块 振动成型： 在频率2800~3000次/min，振幅0.75mm振实台上成型，
振动时间120s 试件养护： 在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护箱中24h，

土木工程材料第3章水泥.ppt

土木工程材料第3章水泥.ppt
晶体 胶体
水泥加水后，石膏迅速溶解于水，C3A极快速 （C41A~F3快天速）水水化化生生成成水水化化铝铝酸酸三三钙钙和（水C化3A铁H6酸）一，钙， C3S快速（4周）水化生成水化硅酸钙（C-S-H）和 氢氢氧氧化化钙 钙， 。C2S缓慢（1年）水化生成水化硅酸钙和
部分水化铝酸钙与石膏反应生成高硫型水化硫
三、水泥的水化、凝结、硬化
水化——物质由无水状态变为有水状态，由低含水 变为高含水，统称为水化。
凝结——水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体， 然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。
硬化——浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固 体（水泥石），这一过程称为硬化。
水泥＋水（流体）－可塑性浆体（塑性体）－固体
水泥石的结构
水泥石的组成： 未水化水泥颗粒 水化产物－晶体、胶体 毛细孔、毛细水
水泥石是多相（固相、液相、气相）多孔体系，水泥 石的工程性质取决于水泥石的结构组成，即决定于 水化物的类型和相对含量、内部孔的大小、形状和 分布状态。
毛细孔－未被水化产物所填充的原充水空间 凝胶孔－C-S-H内部的结构孔 28％
水泥的英文是cement。但cement这个词在波特兰水泥发 明之前就已存在，源于罗马语caementum，原指一种能在水中 硬化的、消石灰与火山灰的混合物，文献中称为罗马水泥 (Roman cement)。

水泥的生产和使用在世界上已有180多年的历史。目
前，世界上水泥的品种已达200多种。解放后，我国水泥
C3S 61％
C2S 14％
C3A 14％
C4AF 11％
原因分析：由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导 致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体 温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷 缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。

土木工程材料-水泥

土木工程材料-水泥
0.00 -10.00
8. 水泥的耐腐蚀性
基本概念： 在使用环境中，硅酸盐水泥石受某些腐蚀性介质
的作用，其组成和结构会逐渐发生变化或受到损害， 导致性能改变、强度下降等。水泥石抵抗这种作用、 而保持不变的能力称为其耐腐蚀性。
离底5～7mm的用水量
4. 凝结时间
水泥加水开始到水泥浆失去流动性，即从可塑性发展到固体 状态所需要的时间——凝结时间 。 ➢ 初凝时间 从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性所需
的时间； ➢ 终凝时间 从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并
开始具有强度所需的时间。 对于硅酸盐水泥 初凝时间≥45min； 终凝时间＜390min。 测定方法：
水泥 : ISO标准砂 : 水= 1 : 3 : 0.5； ➢ 振动成型：
分两层装入物料，每层振动60次。 ➢ 试件养护：
在20C 1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护箱中 24h，然后脱模在20C 1 C的水中养护至测试龄期；
强度测量：
将试件从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每截再 进行抗压强度试验。受压面积为4040=1600mm2。
2. 细 度
细度是指水泥粉体的粗细程度——细度。 测量方法 ➢ 筛分析法 以80m方孔筛的筛余量表示； ➢ 比表面积法 以1kg水泥颗粒所具有的总表面积来表示。 国标要求 ➢ 硅酸盐水泥的比表面积应小于300m2/kg。 ➢ 80m方孔筛的筛余量不大于10%；45 m方孔筛的筛余 量不大于30% 细度不符合要求的水泥为不合格品！
速度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体 体积增大1.98%和2.48倍。产生不均匀体积变化，造成 水泥石开裂、翘曲。 ➢ 石膏量过多，在水泥凝结硬化后，会有钙钒石形成，产 生膨胀 。

土木工程材料混凝土PPT课件

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MX
( A2
A3
A4 A5 100 A1
A6) 5A1
Mx为3.7~3.1为粗砂，3.0~2.3为中砂，2.2~1.6 为细砂。
第13页/共74页
• 技术要三求、粗骨料 ❖有害杂质含量 ❖针片状颗粒含量 ❖强度 ❖颗粒级配与最大粒径 ❖坚固性
第14页/共74页
颗粒级配与最大粒径
❖ 粗骨料颗粒级配
(一)非荷载作用下的变形 ➢ 化学收缩 ➢ 混凝土的干缩湿胀 ➢ 温度变形 (二)荷载作用下的变形 ➢ 短期荷载作用下的变形 ➢ 长期荷载作用下的变形—徐变
第40页/共74页
化学收缩
• 定义：在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生成 物的体积比反应前物质的总体积小，从而引起 混凝土的收缩，称为化学收缩。
维勃稠度仪
第21页/共74页
泌水率测定仪（保水性）
第22页/共74页
(二)影响混凝土和易性的因素
水泥浆量及水灰比 在水灰比不变的情况下，如果水泥浆越多，则拌合物的流动性越大；但若
水泥浆过多，使拌合物的流动性、粘聚性变差 。
• 砂率 砂率是指砂用量占砂、石总用量的质量百
分比。砂率过大或过小都会导致混凝土和易 性 水泥变品种差及，细度应、骨选料择的性合质 理砂率。
第33页/共74页
抗压强度
没有冻结 增长10d后冻结 增长5d后冻结
增长3d后冻结 增长1d后冻结
龄期 砼相对强度的增长与冻结时间的关系
第34页/共74页
受冻越早，
强度损失 越大，
3.龄期
• 龄期指混凝土在正
常养护条件下所经
历的时间，最初的
抗 压
7—14d发展较快， 强
28d以后增长缓慢 。 度
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建筑精选课件
3
下述百分含量为混合材料的掺量
按水泥的用途分类
硅酸盐水泥（0~5%）
在土木建筑工程中大量普通水泥（6%~15%） 使用的水泥 矿渣水泥（ 20～70 %） 通用水泥 火山灰水泥（ 20～50 %）
粉煤灰水泥（ 20～40 %）
水泥系列
复合水泥（ 15～50 %）
专用水泥——专门用于某些工程的水
专用水泥
专门用于某些工程的水泥
特性水泥某种性能较突出的水泥混材掺量（%） 0～5 6～15
20～70 20～50 20～40 15～50
建筑精选课件
5
彩色水泥 彩色水泥 彩色水泥 普通水泥
建筑精选课件
6
第一节 硅酸盐水泥
硅酸盐水泥的定义、类型及代号
1.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉
矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅 酸盐水泥[国外通称的波特兰水泥（Portland cement）]。
2.类型及代号
硅酸盐水泥 Ⅰ型硅酸盐水泥：不掺混合材料的，代号P·Ⅰ。 Ⅱ型硅酸盐水泥：粉磨时掺加不超过水泥重量5%
的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号P·Ⅱ。
硅酸盐水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六 个强度等级（R代表早强型水泥）
强生确定了水泥制造的两个基本条件：第一是烧窑 的温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈墨绿色； 第二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不能含过 量石灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特 兰水泥”质量，解决了阿普斯丁无法解决的质量不稳定 问题。从此，现代水泥生产的基本参数已被发现。
建筑精选课件
生料在窑内经历： 干燥——预热——分解——烧成——冷却
建筑精选课件
11
硅质 (粘土)
水泥原制料造采的掘 “两磨一烧”工艺流程
原料磨细
钙质 (石灰石)
调节 原料
原料混合
粉磨
生料
反应物＋产物＋ 中间产物
预热器 ＋
回转窑
产物
水泥
熟料石冷膏却
粉磨
熟料储存
1450℃
煅烧
熟料 石膏 混合材
硅酸盐水泥熟料制造工艺流程
2
水泥：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后
成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化， 并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。（水 泥是水硬性胶凝材料。）
我是建筑业的粮食！
水泥
硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥
系列
硅酸盐水泥系列——是以硅酸钙为主要成分的水泥
熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而 成。
砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。
建筑精选课件
9
2.生产过程
两磨一烧： 制备生料（一磨）
煅烧熟料（一烧）
粉磨水泥（二磨）
石灰石
石膏
煅烧
粘土
按比例混合—生料进窑————熟料
辅助原料 磨细
1450℃
磨细 水泥成品
建筑精选课件
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3.生料
CaO： 62% ~ 67% SiO2 : 20% ~ 24% Al2O3 : 4% ~ 7% Fe2O3： 2.5%~6.0%
水泥
建筑精选课件
1
1824年，英国石匠阿斯浦丁偶然发现 粘土+石灰+水——人造石（波特兰水泥） 特点：强度高、耐久性好、防水、防火。
1824年10月21日，英国利兹（Leeds）城的泥水匠 阿斯普丁（J.Aspdin）获得英国第5022号“波特兰水 泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明人。
C3S 52 41 65 68
57
矿 物 硅酸二钙
2CaO·SiO2
C2S 24 34 10
23
熔剂 铝酸三钙
3CaO·Al2O3
C3A 9
6
8
9
2
矿物 铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O C4AF 9
6
9
8
13
3
次要 游离氧化钙
CaO
成分 游离氧化镁
MgO
含碱矿物及
玻璃体
建筑精选课件
21
2.其它成分: 游离CaO （＜=5%） 、MgO（＜=5%）及
建筑精选课件
7
硅酸盐水泥的生产及主要矿物组成
生产工艺概述 硅酸盐水泥的生产工艺可概括为三个阶段： ➢ 生料制备：以石灰石、粘土和铁矿粉为主要原料（有时需
加入校正原料），将其按一定比例配合、磨细，制得具有 适当化学成分、质量均匀的生料。 ➢ 熟料煅烧：将生料在水泥窑内经1450℃高温煅烧至部分熔 融，得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。 ➢ 水泥粉磨：将熟料加适量石膏和0～5％的石灰石或粒化高 炉矿渣共同磨细得到硅酸盐水泥。
建筑精选课件
8
硅酸盐水泥的生产
1.原料
（1）石灰质原料：主要提供CaO。采用石灰岩、 凝灰岩和贝壳等。
料 主 （2）粘土质原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。 要 采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。 原 （3）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用。
如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。
SO3 （1%-2%） ，其含量过高将造成水泥安定性不良。 碱矿物及玻璃体等，其中的Na2O和K2O含量较高时，遇到
水泥皮带输送机
18
水泥库
建筑精选课件
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硅酸盐水泥熟料的矿物组成
1.主要成分：主要由四种矿物化学组成
组 成 矿物名 称
硅酸盐 矿物
熔剂矿物
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙
铁铝酸四钙
次要成分
游离氧化钙 游离氧化镁
含碱矿物及玻璃体
分子式
3CaO·SiO2 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3
4CaO·Al2O3·Fe2O
3
CaO
MgO
简称
C3S C2S C3A
C4A F
含量 （%） 36~60
15~37
7~15
10~18
建筑精选课件
20
硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量
组成矿物名称
分子式
水泥中的含量（%）
普通 低热 早强 超早
水泥 水泥 水泥 强水
简称
泥
耐硫 酸盐 水泥
硅酸盐 硅酸三钙
3CaO·SiO2
建筑精选课件
12
建筑精选课件
13
生料粉磨工艺
φ3.5×10m中卸烘干磨（生料粉磨 ）
建筑精选课件
14
熟料煅烧工艺
五级旋风预热器CDC
窑外分解系统
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电收尘器
15
φ3.3×50m旋转窑
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16
水泥粉磨及包装
φ3.8×13m水泥磨
建筑精选课件
17
八嘴回转式微机包装机
建筑精选课件
泥,如道路水泥、中低热水
泥、砌筑水泥等。
特性水泥——某种性能较突出的水
泥， 如快硬硅酸盐水泥、
高铝水泥、彩色水泥、膨
胀水泥等。
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4
按水泥的用途分类
类别
简称
硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥
普通水泥
通用水泥
矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐泥
矿渣水泥 火山灰水泥
粉煤灰硅酸盐水泥
粉煤灰水泥
复合硅酸盐水泥
复合水泥