特种水泥课件

1.增加混凝土工程造价约5%;
2.还不能解决混凝土浇筑后温差裂缝的发生;
3.提高掺率或施工不善将使混凝土强度降低,甚至造
成质量事故; 4.与水泥或其他外加剂配合不当,不能达到预期目的
第二节 膨胀水泥与自应力水泥
一、有关概念

干缩
混凝土内部因收缩会产生微裂纹，使其整体性破坏，一 系列性能变差，如强度、抗渗性和抗冻性下降，侵蚀性介质 更易侵入，造成钢筋锈蚀，使耐久性进一步下降等
主要用于制造钢筋（钢丝网）混凝土（砂浆）自应力压力管 技术特点
掺加15～30％的膨胀剂，混凝土
在膨胀过程中张拉管壁内的钢筋， 建立1.0～4.0MPa的自应力值，是一 种化学预应力混凝土管。 技术优点
中国：上世纪80～90年代， 年产5000km，用于供水支 线管网。 日本：主要用于城市排污管。
必须采取湿养护。
膨胀混凝土补偿收缩模式
（3）温度、湿度的影响
温度变化不但影响膨胀剂的膨胀速率而且还影响膨胀值， 温度过高混凝土塌落度损失大，极限膨胀值减小，温度太 低膨胀速率慢且极限膨胀值也减小。 如20℃自由膨胀率为0.08%，而在0℃时降至0.007%。 在龄期40d时，20℃养护时自由膨胀率达0.1%， 而1℃时只有0.042%。因此最适合的养护温度为18～25℃，
膨胀熟料的SEM图
球形状的CaO晶粒尺寸在10微米左右，CaO晶粒被C3S和C4AF包 裹着，延迟了CaO的水化速度。
球形状的CaO晶粒尺寸在15微米左右，由于CaO晶粒尺寸随着煅烧 的温度越高
2、明矾石膨胀水泥：
以硅酸盐水泥熟料、天然明矾石、石膏和粒化 高炉矿渣（或粉煤灰），按适当比例磨细制成的 ，具有膨胀性能的水硬性胶凝材料，称为明矾石 膨胀水泥。分为52.5、62.5两个强度等级。

化学指标 白色硅酸盐水泥熟料，石膏和耐碱矿物颜料共同磨细，可制成彩色硅酸盐水泥。
白色硅酸盐水泥熟料，石膏和耐碱矿物颜料共同磨细，可制成彩色硅酸盐水泥。 具有较高的抗硫酸盐腐蚀的能力，主要用于有硫酸盐侵蚀的工程，如海港、水利设施、地下隧道、道路桥梁基础等。 白色水泥和彩色水泥主要用于建筑装饰工程，如配置彩色砂浆用于装饰抹灰，制造各种色彩的水刷石、人造大理石等制品。 主要用于可补偿收缩混凝土工程、防渗抹面及防渗混凝土(如各种地下建筑物、地下铁道、储水池、道路路面等)，构件的接缝，梁、柱 和管道接头，固定机器底座和地脚螺栓等
二、抗硫酸盐硅酸盐水泥 具有较高的抗硫酸盐腐蚀的能力，主要用于有硫酸盐侵蚀的工程，如海港、水利设施、地下隧道、道路桥梁基础等。
特性水泥种类繁多，白包括色白水色硅泥酸盐和水彩泥、色彩色水硅泥酸盐主水泥要、用膨胀于水泥建、筑抗硫装酸盐饰硅工酸盐程水泥，等如。 配置彩色砂浆用 主 和要管用道于 接可 头于补 ，偿 固装收 定缩 机饰混 器抹凝底土 座灰工 和程 地，、 脚制防 螺渗 栓造抹 等面各及种防渗色混凝彩土的(如各水种刷地下石建筑、物人、地造下铁大道理、储石水池等、制道路品路面。等)，构件的接缝，梁、柱
9
2021/7/13
谢谢聆听！
Thanks for listening！
2021/7/13
建筑材料
特性水泥
主讲教师：曹雅娴
特性水泥
与通用硅酸盐水泥相比较，有突出特性的水泥统称为特性水泥。特性水 泥种类繁多，包括白色硅酸盐水泥、彩色硅酸盐水泥、膨胀水泥、抗硫酸盐 硅酸盐水泥等。
一、白色硅酸盐水泥和彩色硅酸盐水泥
白水泥的技术标准
6
特性水泥
彩色硅酸盐水泥
白色硅酸盐水泥熟料，石膏和耐碱矿物颜料共同磨细，可制成彩 色硅酸盐水泥。或在白色水泥生料中加入少量金属氧化物作为着色剂

2024/3/24
储存温度
库房温度应保持在10-30℃之间，避免高温 和严寒。
堆放要求
水泥应按品种、标号、出厂日期分别堆放， 并设置明显标志，防止混用。
21
水泥的运输方式与注意事项
运输方式
水泥可采用汽车、火车、轮船等交通工具进行运输。
包装要求
水泥应采用符合标准的包装袋进行包装，每袋净重50kg，包装袋上 应标明生产厂家、产品名称、标号、出厂日期等信息。
水泥性能变化
在储存和运输过程中，水泥的性能可能会发生变化，如强 度降低、凝结时间延长等。因此，在使用前应对水泥进行 重新检验，确保其性能符合要求。
水泥包装袋破损
在运输过程中，可能会出现包装袋破损的情况。对于破损 的水泥包装袋，应立即进行更换或修补，避免水泥受潮或 撒漏。
2024/3/24
水泥受潮
如果水泥在储存或运输过程中受潮，其性能将会受到严重 影响。对于受潮的水泥，应予以废弃，不得使用。
环保性
新版水泥采用环保材料和清洁生产技 术，减少二氧化碳排放和能源消耗， 符合绿色建筑的要求。
适用性
新版水泥适用于各种混凝土工程，包 括预制构件、现浇结构、装饰材料等 ，具有广泛的应用前景。
26
新版水泥的应用前景与市场潜力
1 2
应用前景
新版水泥可广泛应用于房屋建筑、市政基础设施 、交通工程等领域，为建筑业的发展提供有力支 持。
强度等级
根据国家标准，水泥的强度等级 分为多个等级，如32.5、42.5、 52.5等，代表不同的抗压强度。
选用原则
根据工程需求、结构类型、施工 条件等因素，选择合适的水泥强
度等级。
特殊水泥
针对特殊工程需求，如抗渗、抗 裂、耐高温等，可选用相应性能

白 别
度 白 度 （﹪） 86﹪
84﹪ 80﹪ 80﹪ 75﹪
标
号
特
一级 二级 二级 三级
625、525
525、425 525、425 325 425、325
2
彩色水泥
彩色水泥的生产方法有两种： 一种是直烧制法，在水泥生料中掺入适量着色物质， 煅烧成彩色熟料，然后磨制成彩色硅酸盐水泥。彩色水泥 熟料颜色的深浅随着着色剂的掺量而变。
粉磨细度、石膏加入量及外掺剂来达到。与普通水泥熟料
相比，一般适当提高C3S、C4AF含量。水泥的耐磨性与水泥 的抗压强度有较好的相关性，因此提高水泥熟料中的C3S含 量，可以提高水泥的强度。C4AF的脆性小，体积收缩小， 提高C4AF的含量，对提高水泥的抗折强度及耐磨性有利。 在煅烧方面，道路水泥可以采用回转窑煅烧，也可以 在立窑上煅烧。
（3）C级油井水泥
要求具有高早强度时，适应于自地面至1830m井深的注水泥。分为普 通型、中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型三种。
（4）D、E、F级油井水泥
G、H级油井水泥是一种基本水泥。适用与自地面至2440m井深的注水 泥，分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型。与促凝剂或缓凝剂一起使用能适 应于较大的井深和温度范围。
另一种混合法制造彩色水泥，它是在白水泥中或硅酸
盐水泥中掺入适量的着色物质，粉磨成彩色水泥。所用着 色剂要求对光和大气的耐侯性好，不溶于水，并能耐碱，
对水泥石不起破坏作用，也不能使水泥的强度显著下降。
8.7.2 道路水泥
凡由道路硅酸盐水泥熟料，0～10﹪活性材料和 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路盐硅 酸盐水泥，（简称道路水泥）水泥粉磨时允许加入不 损害水泥性能的助磨剂,其加入量不得超过水泥质量 的1%。

快硬水泥
也称早强水泥，通常以水泥的1天或3天抗压强度值确定标号。按其矿物组成不同可分为：硅酸盐快硬水泥、 铝酸盐快硬水泥、硫铝酸盐快硬水泥和氟铝酸盐快硬水泥。按其早期强度增长速度不同又可分为：快硬水泥，以3 天抗压强度值确定标号；特快硬水泥，以小时抗压强度值确定标号，氟铝酸盐快硬水泥即属特快硬水泥。
防辐射水泥
对X射线、γ射线、快中子和热中子能起较好屏蔽作用的水泥。这类水泥的主要品种有钡水泥、锶水泥、含硼 水泥等。钡水泥以重晶石粘土为主要原料，经煅烧获得以硅酸二钡为主要矿物组成的熟料，再掺加适量石膏磨制 而成。其比重达4.7～5.2,可与重集料(如重晶石、钢段等)配制成防辐射混凝土。钡水泥的热稳定性较差，只适 宜于制作不受热的辐射防护墙。锶水泥是以碳酸锶全部或部分代替硅酸盐水泥原料中的石灰石，经煅烧获得以硅 酸三锶为主要矿物组成的熟料，加入适量石膏磨制而成。其性能与钡水泥相近，但防射线性能稍逊于钡水泥。在 高铝水泥熟料中加入适量硼镁石和石膏，共同磨细，可获得含硼水泥。这种水泥与含硼集料、重质集料可配制成 比重较高的混凝土，适用于防护快中子和热中子的屏蔽工程。
油井水泥
专用于油井、气井固井工程的水泥，也称堵塞水泥。按用途可分为普通油井水泥和特种油井水泥。普通油井 水泥由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细而成，必要时可掺加不超过水泥重量15%的活性混合材料 （如矿渣），或不超过水泥重量10%的非活性混合材料（如石英砂、石灰石）。中国的普通油井水泥按油（气） 井深度不同，分为45°C、75°C、95°C和 120°C四个品种，适用于一般油（气）井的固井工程。特种油井水泥 通常由普通油井水泥掺加各种外加剂制成。
特种水泥
科学术语
01 快硬水泥
03 油井水泥
目录

➢ 二铝酸一钙（ CaO·2 Al2O3，简写为CA2 ） 特点：凝结硬化慢，早期强度低，后期强 度高。
➢ 少量硅酸二钙C2S
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
第三节 其他品种水泥
3、铝酸盐水泥的水化硬化
CA-80
77%≤ Al2O3
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
第三节 其他品种水泥
2、熟料矿物组成：
➢ 铝酸一钙(CaO·Al2O3，简写为CA)： 为最主要矿物。特点：凝结不快，硬化迅 速，早、后期强度高。
铝酸盐水泥的应用
适合于: ✓ 紧急抢修的工程，临时军事工事； ✓ 冬季施工的工程－水化放热量大且集中；
✓ 有抗硫酸盐腐蚀要求的工程－原因是不析出 Ca(OH)2
✓ 耐高温（1300～1400℃）的工程－高温时，烧结 结合代替了水化结合。
不适于于：
✓ 长期承重的结构工程－晶体转变引起的强度倒缩； ✓ 大体积工程－温度过高引起强度倒缩; ✓ 与硅酸盐水泥混用。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
5、晶体的转化
第三节 其他品种水泥
CAH10 、C2AH8
C3AH6
转化过程随着温度的升高而加速。转
化结果使水泥石内析出游离水，增大
了孔隙体积，同时由于C3AH6晶体本 身缺陷多、强度较低、晶体间的结合
粉磨 彩色水泥
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统

快硬高强水泥
（1）特点：凝结时间短、硬化快、早期强度高 以3天强度来划分等级 PC 系列（硅酸盐水泥） （2）组成： ）组成：PC PC系列（硅酸盐水泥） 系列（硫铝酸盐水泥） CSA CSA系列（硫铝酸盐水泥） （3）用途：需要快速施工的工程、抢修工程、 冬季施工
抗硫酸盐型硅酸盐水泥
（1）特点：有较强的抵抗硫酸根离子腐蚀 的能力、水化热低 （2）组成：硅酸盐系列改变熟料矿物组成（降 低硅酸三钙≤50%和铝酸三钙含量≤5% ） （3）用途：水利工程、地下工程、海港工 程、隧道工程、桥梁基础等
� � � �
4CaO·Al2O3·Fe2O3 2CaO·Fe2O3~6CaO·2Al2O3·Fe2O3固溶体 斜方晶系，棱柱状 形成：2CaO·Fe2O3矿物随温度的升高，不断固 溶各类铝酸钙矿物
少量矿物
� � �
游离石膏（游离CaSO4） 方镁石（MgO） ·TiO2） 钙钛矿（CaO CaO· ·Al2O3·SiO2） 钙黄长石（2CaO 2CaO· ·SiO2·CaSO4） 硫硅酸钙（4CaO 4CaO· 游离石灰（游离CaO）
•原材料： •铝质原料（主要提供Al2O3，也提供SiO2和 Fe2O3） •石灰质原料（主要提供CaO） •硫系原料（主要提供SO3） 燃料： •烟煤
原料和燃料要求
� � � �
矾土： Al2O3 ＞60%， SiO2 ＜15% 石灰石：CaO ＞50% ， SiO2 ＜3.5% 二水石膏： SO3 ＞38%。硬石膏：SO3 ＞38% kJ/kg，灰分＜3.5%， 工业烟煤：发热量＞23826 23826kJ/kg 挥发分＞25% 原料总有害成分：R2O ＜0.5%
硫铝酸盐水泥的配料原则
在硫铝酸盐水泥中，形成熟料 CaO的配入量： 的配入量：在硫铝酸盐水泥中，形成熟料 来设计的，因为如果 矿物所需要的CaO是按照不足 按照不足来设计的，因为如果 CaO的配入量过多，超出形成熟料矿物所需要的 量，将会形成f-CaO,从而造成熟料的急凝、强度 低；同时，高钙条件下， C4A3Š的水化速度会大大 加快。 在硫铝酸盐水泥中，形成熟料 的配入量：在硫铝酸盐水泥中，形成熟料 SO3的配入量： 矿物所需要SO3的量 按照过足 来设计的，由于在硫 的量按照过足 按照过足来设计的，由于在硫 铝酸盐水泥熟料煅烧过程中， SO3总会有所挥发， 如果SO3配入量不足，将会直接影响C4A3Š的形成。 在配料计算中SO3应过量10%左右。

击波的传播。
02
防辐射性能
某些特种混凝土具有较好的防 辐射性能，能够有效地屏蔽放
射性物质。
03
防火性能
特种混凝土具有良好的防火性 能，能够在高温下保持其结构
和性能。

04
防水性能
特种混凝土具有较好的防水性 能，能够有效地阻止水分渗透
和侵蚀。
热工性能
03
导热性
隔热性
热稳定性
特种混凝土具有良好的导热性，能够有效 地传递热量，降低温度梯度。
耐久性能
耐久性
特种混凝土具有良好的耐久性，能够抵 抗自然环境中的各种侵蚀和破坏。
耐磨性
特种混凝土具有较好的耐磨性，不易受 到磨损和破坏。
抗腐蚀性
特种混凝土对化学腐蚀具有较强的抵抗 力，能够长期保持其性能。
防冻融性
特种混凝土能够承受反复的冻融循环， 不易出现剥落或开裂。
防护性能
01
防爆性能
特种混凝土具有良好的防爆性 能，能够有效地阻止爆炸和冲
定各原材料的用量。
02
配合比设计应考虑混凝土的 抗压强度、抗渗性能、耐久 性等指标，以满足工程要求
。
03
通过试验和调整，确定最佳 的配合比方案，以提高混凝
土的综合性能。
制备工艺
01
按照确定的配合比，将各原材料按照一定的顺序加 入搅拌机中，并进行充分搅拌。
02
控制搅拌时间，以确保混凝土搅拌均匀，无粉团和 气泡。
与普通混凝土相比，特种混凝土具有更好 的隔热性能，能够有效地阻挡热量的传递 。
特种混凝土具有较好的热稳定性，能够在 温度变化时保持其结构和性能的稳定性。
04
特种混凝土的设计与施工
设计原则与流程

水泥标号分为125、175、225三个标号 砌筑水泥适用于工业、民用建筑的砂浆和内墙抹面砂浆
2021/8/17
26
二、耐酸水泥
凡由耐酸填料(一般采用石英岩、熔融辉绿岩或陶瓷碎片)和 硬化硅酸钠(水玻璃)按适当比例配合，共同磨细或分别磨细 后混合均匀制成的具有抗酸腐蚀性能的化学硬化型胶凝材 料称为耐酸水泥。
采用铁含量很低的铝酸盐或硫铝酸盐水泥生料也可生产 出白色铝酸盐或硫铝酸盐水泥。
2021/8/17
19
彩色水泥生产方法
间接法 直接法
2021/8/17
20
§12-6 膨胀和自应力水泥
在水化硬化过程中产生体积膨胀的水泥 膨胀水泥 : 补尝收缩 自应力水泥 : 膨胀 钢拉应力 混凝土受压应力 增
2021/8/17
29
五、低碱度水泥
硫铝酸盐水泥熟料和硬石膏按一定的比 例配料经粉磨而成。
2021/8/17
30
六、生态水泥
生态水泥是指利用城市垃圾焚烧灰渣、下水道污泥、 工业废渣赤泥等，经过一定的生产工艺制成的无公害 与环境谐调型水泥。生产生态水泥是保护环境并使废 弃物再资源化的有效途径。生态水泥是一种新型的硅 酸盐水泥，含有20％左右的C11 A7·CaCl2。
应用： 紧急抢修工程，如接缝、堵漏、锚喷、抢修飞机跑
道、公路等，适合于冬季施工工程、地下工程、配制 膨胀水泥和自应力水泥以及玻璃纤维砂浆等，但不适 应于在100℃以上环境下使用。
2021/8/17
8
三、快硬氟铝酸盐水泥
以矾土、石灰石、萤石(或再加石膏)经配料煅烧 以氟铝酸钙(C11 A7·CaF2)为主要矿物的熟料 与石膏一起磨细而成
有良好的稳定性和抗渗性、抗蚀性等。 油井底部的温度和压力随着井深的增加而提高，每深入100

图2.5 波特兰水泥水化曲线
图2.5 显示了个反应阶段的主要反应和产物。在初始反应阶段，当水泥
与水接触时，马上开始一个短暂且放热剧烈的反应，水泥水化生成水化
硅酸钙凝胶、水化流铝酸钙和氢氧化钙等水化产物，并很快在水泥粒子
周围形成水化产物的过饱和溶液。随后，水化反应速度迅速下降进入诱
导期，水化反应速度大为降低。当水泥颗粒周围的包覆层在渗透压力和
23
一、油井水泥的水化作用
4）铁铝酸四钙（C4AF）的水化 C4AF的水化作用与C3A很相似，但水化速度要低得多。它 水化时生成六方形的水化铝酸钙和胶凝状的铁酸一钙。C4AF 对水泥浆的稠度稍有影响，对强度影响较小，与铝酸盐相比， 具有更好的水泥浆流动性。
24
一、油井水泥的水化作用
2. 波特兰水泥复杂矿物体系的水化特点
溶液中进行水化的， C3S和C2S在常温下水化反应可以用下 式表示：
C3S（ C2S）水化 C-S-H+nCH 式中C-S-H表示组分不固定的水化硅酸钙凝胶。
19
一、油井水泥的水化作用
C3S的水化速度比C2S要高的多，而且由于熟料中C3S含量高， 形成大量C-S-H凝胶。因此， C3S对水泥的初凝及早期强度其 主要作用。 C2S水化速度慢，对水泥石的后期强度（特别是28d 以后的强度）其主要作用。
13
一、化学组成
4）氧化铁（Fe2O3）
氧化铁 在水泥熟料中的含量通常占2%～6%。氧化铁能 与氧化钙氧化铝形成铁铝酸盐，也属于易熔成分，且液相粘 度地（与铝酸三钙相反），在煅烧时能降低熟料烧成温度， 加速硅酸三钙的形成。但若含量过多，则易结大块，损伤窖 皮，使烧成困难。
注：油井水泥特别是高抗硫酸盐水泥，对铝酸三钙的含量控制很严。