第三章水泥1.docx
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第三章水泥1
第三章水泥
本章提要：
本章主要讲述水泥的生产、凝结硬化原理、主要技术性质、特点以及应用。
应了解生产水泥所需原料、生产过程、水泥的凝结硬化过程及机理专用水泥和特种水泥的特点及应用。
熟悉水泥熟料的矿物成分及特性，矿物组成及每种矿物单独在硅酸盐水泥中所起的作用。
掌握硅酸盐水泥及掺混合材料的硅酸盐水泥的主要技术性质、检测方法、特性及应用，采用对比分析的方法掌握它们之间的共性及它们各自的个性，水泥的储存、运输、验收、保管及受潮处理、质量仲裁检验。
通过本章学习，应达到运用水泥特性正确选择水泥品种和强度等级，并对水
泥的储存、运输、验收、保管及受潮处理、质量仲裁检验有所了解。
教案首页
授课顺序：
4学时：
2日期20年月日班级
课
题
第三章水泥
第一节硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥
目
的
要
求
了解水泥发展史，制备工艺
掌握水泥的定义代号，矿物成分及性能
重
点
难
点
重点：
定义，代号，矿物成分及性能
难点：
矿物成分的性能
教
学
过
程
①提问
②讲课
③小结
教
具
挂
图
课
后
分
析
从矿物成分特性表上入手。
分析水泥有关性质效果很好，如何分析？
第三章水泥
第一节硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥→波特兰水泥定义及代号，熟料的矿物成分及特性
技术性质合格、不合格、废品
性能及应用优等、一等、合格
1、制备
按比例
烧
石膏
磨
原料
生料
熟料
水泥“二磨一烧”
磨混
1450℃
混合
化学成分与矿物成分
水泥性能
取
熟料
取
矿物成分及含量比例
决
决
2、定义及代号：
P·Ⅰ：
熟料+石膏
P·Ⅱ：
熟料+石膏+＜5%的石灰石或粒化高炉矿渣
3、熟料的矿物成分及特性
＃水化→凝结→硬化→产生强度→发展强度→保护强度
↓↓↓
水化热→初凝、终凝护养：
温度、湿度
水化速度←凝结硬化速度←强度发展速度C3A>C3S>C4AF>C2S
↓↓↓
水化热初凝、终凝早期强度、后期强度
※
C3s
C2S
C3A
C4AF
凝结硬化速度
快
小
最快
中
强度
早期强度高
后期强度高
对早期强度贡献
中
水化热
※大
最小
最大
中
抗腐蚀性
中
稍大
小
大
干缩
中
小
大
小
水化速度：
C3A＞C4AF＞C3S＞BC2S
C3S在28天内可水化75%，并区别年强度的70—80%，一般说C3S含量高水泥质量好。
C3S在后期强度高，甚至几十年后仍继续水化。
C3S早期强度发展迅速，但绝对值不高，以后几乎不在增长，甚至有倒缩，干缩大，抗硫酸盐腐蚀差，C4AF水化速度介于C3A与C3S之间，早期强度类似C3A，后期强度类似C2S，抗冲击性及抗硫酸盐腐蚀性好。
石膏适量过少：
起不到缓凝作用
过多：
水泥石腐蚀→提示与后面的联系
水泥石的结构：
A、B、C、D、E、P43图5—2
C3S、C2S→C3S3H6C→S→H凝胶
水化生成物：
Ｃa（OH）2→晶体
C3A
C4AF——C3H６→晶体
CaSO4.2H2O→C3A3SO4·31H2O
思考题（提问）：
1、甲、乙厂水泥的特点或差异
C3S
C2S
C3A
C4AF
甲
56
28
10
6
乙
41
42
8
6
2、制备早强、低水化热水泥时，矿物成分如何的调整
教案首页
授课顺序：
5学时：
2日期：
20年月日班级
课
题
第一节硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥
目
的
要
求
了解水泥技术性质要求的内容。
掌握细度，凝结时间，体积安定性，强度四大技术性质含义、标准及意义
重
点
难
点
重点：
细度，凝结时间，体积安定性，强度
教
学
过
程
①提问，复习
②讲课
教
具
挂
图
课
后
分
析
结合工程实例，效果很好。
如与四大技术性质有关的生产效益（过细），工期索赔（终凝），冻裂（呼市水暖，根河铁轨，）强度（混合）
4、技术性质
合格品
决定水泥能否使用的条件：
废品
不合格
含义、标准、意义（为什么、目的）
过细→厂家能量消耗大，硬化后干缩大→可能性小
（1）、细度：
粗细程度：
适中→不得大于某粒经←限制粗
过粗→厂家能量消耗小，使用受影响→可能性大
※细：
表面积↑与水接触的面积↑水化充分，彻底，速度↑凝结硬化↑强度发展速度↑早期强度↑。
初凝：
保证必要工序完成所需的时间时间足够→不能
（2）、凝结时间：
过短：
过短→工序完不成→无法施工→废品
终凝：
决定拆模时间尽可能短→不能过长，
过长→折模延长→工期拖延→索赔
（3）、体积安定性：
硬化过程中体积变化的稳定性
除膨胀水泥外一般水泥体积均有收缩，但这些膨胀与收缩在硬化之前完成。
硬化→体积变化，稳定（收缩或膨胀）→可采用措施予防
浆体→体积变化，不稳定（收缩和膨胀、变化值不定）→无影响【硬化后体积变化不稳定】
例：
铁轨连接缝宽：
呼市冬季水暖（－19℃→－29℃）
MgO,SO3含量超标或沸煮验检不合格→安定性不良→废品
（4）、强度
标准试件：
40×40×160（ISO标准砂，水，水泥）→胶砂
标准条件养护：
温度20±2℃，湿度＞95%
等级的确定：
令期：
3天，28天
测fc,fcm：
三折六压
以28天的fc定等级
抗折
抗压异常值，波动不能过大
（5）、水化热
有利方面：
冬季施工
不利方面：
大体积
教案首页
授课顺序：
6学时：
2日期：
20年月日班级
课
题
水泥石的腐蚀及防止
水泥的性能
第二节混合材料及掺混合材料的硅酸盐水泥
目
的
要
求
了解水泥石腐蚀的外因、内因及防止措施
水泥的性能及应用应熟练掌握
掌握掺混合材料的水泥与P·Ⅰ、P·Ⅱ的差异
重
点
难
点
重点：
性能及应用，差异
教
学
过
程
①提问
②讲课
教
具
挂
图
课
后
分
析
从腐蚀原因入手，让学生自己总结防止措施
从水泥的性能入手，让学生自己分析贮运注意事项
从熟料组成比例入手，让学生自己总结差异
很好，课堂气氛活跃，需强调点关于泌水性，干缩性等含义
5、水泥石的腐蚀：
软水腐蚀：
Ca（OH）2
硫酸盐腐蚀：
Ca（OH）2C3AH6内因①Ca（OH）2，C3AH6
镁盐腐蚀：
Ca（OH）2②不密实
碳酸：
Ca（OH）2外因：
介质
一般酸：
Ca（OH）2
强碱：
C3A
1、合理选水泥
采取的防止措施：
※2、提高密实度
3、加保护层
6、水泥的性能应用
凝结硬化快→快硬，早期强度高→现浇，抗冻性好→宜用冬季施工。
水化热大→大体积不宜
抗腐蚀性（软水，化学）差→不宜用于侵蚀性质作用的工程。
【补充】受热温度为100～250℃时，受游高水（尚存）影响，发生额外水化以及脱水后水泥凝胶体与部分Ca（OH）2的结晶，对水泥石起增密作用，水泥石强度将含有所提高。
受热250～300℃，水化物开始脱水，水泥收缩，强度下降。
受热达400～600℃，强度明显下降。
700～1000℃，强度降低很多基至完全破坏，Ca（OH）2在547℃以后脱水分解成CaO，如受潮和水作用，引起CaO水化膨胀，破坏水泥石，故耐高温性低于高铝水泥
第二节掺混合材料的硅酸盐水泥
一、混合材料
活性：
潜在水硬性：
外加剂下Ca（OH）2，石膏，自身溶出的化学成分，生成具有水硬性的化合物；
火山灰活性：
（CaOH）2和水作用下，活性成分与之反应，生成具有水硬性化合物的性能
非活性：
填充、增加产量、降低水化热
注意：
水泥中混合材料与砼中混合材料的作用（如同样是粒化高炉矿渣）。
1、粒化高炉矿渣：
CaO、SiO2、Al2O3，总量一般在90%以上。
CaO与SiO2、Al2O3结合→水硬性的硅酸钙和铝酸钙。
熟料水化产物Ca（OH）2是矿渣的碱性激发剂，解离了玻璃体的结构，使玻璃体中的Ca＋、AlO45-、AL3+、SiO44-离子进入溶液，生成新的水化物即水化硅酸盐、铝酸钙，石膏存在时，还生成水化硫铝酸钙等。
2、火山灰：
SiO2、Al2O3
SiO2、Al2O3与石灰或水泥中析出的（CaOH）2反应→水硬性的水化产物。
3、粉煤灰：
SiO2、Al2O3、Fe2O3总量70%以上。
SiO2、Al2O3与Ca（OH）2反应→水化硅酸盐、铝酸钙
形态效应：
润滑、减水、但影响其它效应的发挥；
三大效应化学效应：
活性；
微集料效应：
改善孔结构，增加密实度，填充毛细孔玻璃微珠
二、掺混合材料的硅酸盐水泥
1、普通硅酸盐水泥
（1）定义及代号
引导学生由右图可知
（2）熟料的矿物成分及特性
同P·Ⅰ，P·Ⅱ
（3）技术性质
不同：
细度：
0.08mm＜10%含义：
由学生分析
终凝时间：
≤10h
强度：
等级范围、同等级下早期强度不同。
※从表中寻找出并从表中分析水泥性能的差异
（4）性能及应用：
“较”※找出“较”的含义
教案首页
授课顺序：
6学时：
2日期：
20年月日班级
课
题
试验—水泥性能检测
目
的
要
求
掌握基本原理和操作要求
明确试验目的
重
点
难
点
教
学
过
程
①试验要求
②试验过程中考核
③试验完成后答辩
教
具
挂
图
课
后
分
析
提前预习很好，学生做起来不盲目，但人太多，显得较乱
教案首页
授课顺序：
7学时：
2日期：
年月日班级
课
题
P·O，P·S，P·P，P·C，P·L水泥
第三节其它品种水泥
目
的
要
求
掌握其特性及应用
熟悉技术性标准要求的差异
了解其它品种水泥
重
点
难
点
以P·O、P·S水泥的特性及应用为重点
教
学
过
程
①提问
②讲课
②小结
教
具
挂
图
课
后
分
析
应该组织学生自学后，让学生自己上讲台分析异同点，可能会好些
2、矿渣、火山灰、粉煤灰水泥石膏的作用①缓凝②激发剂
（1）定义及代号，讲授方法同上
（2）熟料的矿物成分及特性
（3）技术性质，同P·O→强度中注意同等级下3d的区别
（4）性能及就用，
共性：
与P·I相反→由学生总结（学生动口，教师动于板书）
个性：
P·S耐热性好，用于高温作用场所（轧钢，铸造）温度达300～400℃热气体通道。
P·P抗渗性好、耐水性高（颗粒细，泌水小，能生成较多的C—S—H使水泥石结构密实）、干缩大（空气中CO2使水化硅酸盐凝胶分解成CaCO3和SiO2粉状混合物，使已硬化水泥石表面发生“起粉”现象）
P·F抗裂性好，干缩小、保水性差干
3、复合硅酸盐水泥
（1）定义及代号：
P·C熟+石+两种或两种以上规定的混合材料（15%~50%）
区别：
①单掺与复掺：
复掺后明显提高水泥的性能
②扩大混合材料品种的使用范围
（2）性能及应用
基本用P·S，P·P，P·F，但注意：
①性能与所掺混合材料的品种和性能有关，②通过混合材料之间的搭配改善性能，③建筑性能好
4、石灰石硅酸盐水泥
（1）定义及代号：
P·L熟+石+石灰石（10~25%），比表面积300㎡/kg以上，
（2）性能及应用
特点：
①细分散的CaCO3提供无数晶核，加速C3S向溶液迁移，加速水化
②CaCO3与C3A反应→C3A，3CaCO3，32H2O和C3A·CaCO3，12H2O促进了晶体连生和水泥强度发展，同时由于水泥颗粒表面聚集大量的水化产物，改善了石灰石颗粒的表面状态，有利于与水化C3S颗粒之间粘结，增加了水泥石结构的致密性，所以早期强度增进率较高，但水化后期，由于CaCO3本身不水化，也不能像粒化高炉矿渣那样有潜在活性，故对后期强度无贡献，尤其是在石灰石援量较多的情况下，后期强度明显下降。
③具有和量性好，需水量小，抗渗、抗冻、抗硫酸盐性能好等优点，
选用：
宜水利农田，地下水中潮湿环境，低层民用建筑基础，垫层砌筑及强度要求不高的水泥制品，不宜用于钢筋砼，干燥环境。
三、通用水泥质量等级
优等品：
国际先进，近5年内
一等品：
国际一般3d抗压，28d抗压和终凝时间
合格品：
国标
四、其它品种
思考题：
下列工程宜何种水泥，并说明理由
1、现浇梁，板，柱工程
2、高炉基础用砼
3、蒸汽养护的予制构件
4、大体积砼工程（原度为1.5m的筏片基础）
5、呼市地区冬季施工的砼工程
6、海港码头工程
7、有抗掺要求的砼工程（蓄水池）
8、干燥环境的砼工程
9、紧急抢修的军事工程
10、设备地脚螺栓固定的细石砼
教案首页
授课顺序：
8学时：
2日期：
20年月日班级
课
题
第四节水泥的选用、验收、储存及保管
目
的
要
求
了解水泥的保管要求
掌握水泥的选用原则、验收标准、储存注意事项
重
点
难
点
重点：
水泥的选用原则、验收标准、储存注意事项
教
学
过
程
①复习
②讲课
教
具
挂
图
课
后
分
析
结合有关措施、实例让学生提问并总结效果好
1、选用
环境条件按性能
合理选用：
品种、等级
工程特点
2、验收
品种验收、数量验收、质量验收
3、贮运及保管
※1、防潮，防水
2、不同品种，等级分别贮存
3、贮存期3个月
升级会员 