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1 中 国 科 学 院 教 材 建 设 专 家 委 员 会 全 国 高 职 高 专 土 木 工 程 专 业 系 列 规 划 教 材 特 别 奖 全 国 高 职 高 专 土 木 工 程 专 业 系 列 规 划 教 材 建 筑 材 料 ( 第 三 版 ) 张 海 梅 袁 雪 峰 主 编 杜 宏 伟 郭 玉 起 郑 德 明 副 主 编 北 京

2 内 容 简 介 本 书 为 枟 全 国 高 职 高 专 土 木 工 程 专 业 系 列 规 划 教 材 枠 之 一 全 书 共 分 十 三 章, 主 要 介 绍 建 筑 材 料 的 基 本 性 质 气 硬 性 胶 凝 材 料 水 泥 混 凝 土 建 筑 砂 浆 墙 体 与 屋 面 材 料 建 筑 钢 材 木 材 防 水 材 料 建 筑 塑 料 绝 热 材 料 和 吸 声 材 料 装 饰 材 料 及 典 型 建 筑 材 料 试 验 内 容 本 书 采 用 最 新 规 范 和 标 准, 突 出 了 绿 色 建 材 的 应 用 本 书 可 供 高 教 职 教 土 木 工 程 建 筑 工 程 监 理 工 程 造 价 工 程 给 水 排 水 工 程 等 专 业 学 生 使 用, 也 可 供 从 事 相 关 专 业 的 工 程 技 术 人 员 参 考 图 书 在 版 编 目 (CIP) 数 据 建 筑 材 料 / 张 海 梅 袁 雪 峰 主 编.-3 版.- 北 京 : 科 学 出 版 社,2005 ( 全 国 高 职 高 专 土 木 工 程 专 业 系 列 规 划 教 材 ) ISBN X Ⅰ 建 Ⅳ TU5 Ⅱ.1 张 2 袁 Ⅲ. 建 筑 材 料 高 等 学 校 : 技 术 学 校 教 材 中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 (2004) 第 号 责 任 编 辑 : 童 安 齐 彭 明 兰 / 责 任 校 对 : 彭 明 兰 责 任 印 制 : 吕 春 珉 / 封 面 设 计 : 东 方 上 林 北 京 东 黄 城 根 北 街 16 号 邮 政 编 码 : http.// ciencep.com 出 版 科 学 出 版 社 发 行 印 刷 各 地 新 华 书 店 经 销 2001 年 8 月 第 一 版 开 本 : B 5( ) 2003 年 8 月 第 二 版 印 张 : 年 1 月 第 三 版 字 数 : 年 7 月 第 八 次 印 刷 印 数 : 定 价 :22 00 元 ( 如 有 印 装 质 量 问 题, 我 社 负 责 调 换 枙 环 伟 枛 )

3 枟 全 国 高 职 高 专 土 木 工 程 专 业 系 列 规 划 教 材 枠 编 委 会 主 任 委 员 沈 养 中 副 主 任 委 员 ( 以 姓 氏 笔 画 为 序 ) 王 志 军 邓 庆 阳 司 马 玉 洲 李 继 业 李 维 安 董 平 童 安 齐 委 员 ( 以 姓 氏 笔 画 为 序 ) 王 长 永 王 振 武 石 静 史 书 阁 田 云 阁 付 玉 辉 刘 正 保 刘 念 华 李 洪 岐 李 树 枫 肖 翥 张 力 霆 张 丽 华 张 献 奇 陈 守 兰 孟 胜 国 郝 延 锦 郭 玉 起 袁 雪 峰

4 第 三 版 前 言 本 书 是 在 枟 建 筑 材 料 枠 第 二 版 (2003 年 8 月 ) 的 基 础 上 重 新 修 订 的 本 书 在 原 有 内 容 的 基 础 上 增 加 了 对 环 保 材 料 改 性 材 料 的 介 绍 ; 采 用 了 我 国 最 新 修 订 的 新 规 范 新 标 准 ; 为 了 更 加 适 应 高 职 高 专 培 养 目 标 的 要 求, 增 加 并 调 整 了 每 章 的 思 考 题 和 习 题 本 书 主 要 适 用 于 高 职 高 专 土 木 工 程 建 筑 工 程 监 理 工 程 造 价 工 程 给 水 排 水 工 程 等 专 业, 也 可 用 于 土 木 建 筑 类 的 其 他 专 业 参 加 本 书 第 三 版 编 写 的 人 员 有 : 张 海 梅 ( 第 一 四 五 章 和 试 验 三 ), 郭 玉 起 ( 第 二 十 二 章 和 试 验 一 九 十 ), 郑 德 明 ( 第 三 六 和 试 验 四 五 六 ), 袁 雪 峰 ( 第 七 十 十 三 和 试 验 七 ), 杜 宏 伟 ( 第 八 十 一 章 和 试 验 八 ), 庞 翠 平 ( 第 九 章 和 试 验 二 ) 张 海 梅 对 全 书 统 稿 整 编 阎 国 志 高 级 工 程 师 审 阅 本 书 的 第 一 四 五 七 九 十 十 三 章, 王 志 军 教 授 审 阅 第 二 三 六 八 十 一 十 二 章, 丁 士 玲 高 级 工 程 师 审 阅 建 筑 材 料 试 验 本 书 自 第 一 版 发 行 后, 在 修 订 过 程 中, 为 了 及 时 融 入 我 国 最 新 修 订 的 新 规 范 新 标 准, 进 行 认 真 修 改 和 重 写, 在 内 容 更 新 上 作 了 许 多 工 作 由 于 时 间 仓 促, 水 平 有 限, 教 材 难 免 有 不 足 之 处, 恳 请 读 者 批 评 指 正 i

5 第 二 版 前 言 本 书 为 枟 新 世 纪 高 职 高 专 土 建 类 系 列 教 材 枠 之 一 全 书 在 编 写 过 程 中 考 虑 到 高 职 高 专 的 教 学 要 求 和 特 点, 在 突 出 了 水 泥 混 凝 土 钢 材 新 型 防 水 材 料 等 内 容 的 基 础 上, 力 求 使 教 材 内 容 更 充 实 精 练, 并 能 理 论 联 系 实 际, 重 在 材 料 的 应 用 和 选 择 本 书 自 2001 年 出 版 后, 已 重 印 了 几 次, 由 于 近 两 年 国 家 ( 部 ) 行 业 企 业 对 材 料 的 标 准 规 范 进 行 了 较 大 修 订, 为 了 尽 快 实 施 最 新 标 准 规 范, 第 二 版 在 教 材 的 内 容, 特 别 是 材 料 的 技 术 标 准 上, 做 了 较 大 的 修 改 从 节 约 能 源 和 保 护 环 境 两 方 面 考 虑, 本 书 突 出 了 工 程 建 设 中 常 用 的 新 材 料 参 加 本 书 第 二 版 编 写 的 人 员 有 : 张 海 梅 ( 第 一 四 五 章 和 试 验 三 ), 杜 宏 伟 ( 第 七 八 十 一 章 和 试 验 七 八 ), 郭 玉 起 ( 第 二 十 章 和 试 验 一 九 ), 郑 德 明 ( 第 三 六 十 二 章 和 试 验 四 五 六 ), 赵 玲 ( 第 十 三 章 和 试 验 二 ), 庞 翠 平 ( 第 九 章 和 试 验 十 ) 张 海 梅 对 全 书 进 行 统 稿 整 编 阎 国 志 高 级 工 程 师 审 阅 本 书 第 一 四 五 九 十 十 三 章, 王 志 军 副 教 授 审 阅 第 二 三 六 七 八 十 一 十 二 章 ; 建 筑 材 料 试 验 由 丁 士 玲 高 级 工 程 师 审 阅 由 于 水 平 有 限, 教 材 难 免 有 不 足 之 处, 敬 请 读 者 批 评 指 正 iii

6 第 一 版 前 言 随 着 我 国 职 业 教 育 的 迅 速 发 展, 接 受 职 业 教 育 的 队 伍 不 断 扩 大, 然 而 教 材 体 系 在 实 用 性 适 用 性 针 对 性 地 域 性 方 面 有 待 完 善 基 于 此, 我 们 编 写 了 本 书 建 筑 材 料 课 是 土 建 类 专 业 的 一 门 重 要 的 技 术 基 础 课 本 书 主 要 介 绍 了 建 筑 材 料 的 组 成 与 构 造 性 质 与 应 用 技 术 标 准 检 验 方 法 及 保 管 知 识 通 过 学 习, 使 学 生 能 正 确 认 识 合 理 选 用 建 筑 材 料, 并 能 掌 握 建 筑 材 料 的 检 验 方 法 和 运 输 保 管 知 识 全 书 在 编 写 过 程 中 考 虑 到 高 职 高 专 的 教 学 要 求 及 特 点, 力 求 使 教 材 内 容 充 实 精 练, 突 出 重 点, 并 能 理 论 联 系 实 际, 文 字 通 俗 易 懂, 便 于 教 学 本 书 按 65 学 时 编 写 本 教 材 全 部 采 用 国 家 ( 部 ) 行 业 企 业 颁 布 的 最 新 规 范 和 标 准 凡 正 在 修 订 而 未 颁 布 的 规 范, 也 尽 可 能 予 以 介 绍 从 环 境 保 护 角 度 考 虑, 本 教 材 对 一 些 有 害 的 建 设 部 规 定 严 禁 使 用 的 材 料 不 再 介 绍 本 书 由 张 海 梅 主 编, 杜 宏 伟 郭 玉 起 郑 德 明 任 副 主 编 全 书 由 张 海 梅 统 稿 参 加 本 书 编 写 的 人 员 有 : 张 海 梅 ( 第 一 四 五 九 章 和 试 验 三 ) 杜 宏 伟 ( 第 七 八 十 一 章 和 试 验 七 八 ) 郭 玉 起 ( 第 二 十 章 和 试 验 一 九 ) 郑 德 明 ( 第 三 六 十 二 章 和 试 验 四 五 六 ) 成 维 ( 第 十 三 章 ) 刘 会 丽 ( 试 验 二 ) 阎 国 志 高 级 工 程 师 审 阅 本 书 第 一 四 五 九 十 十 三 章, 王 志 军 副 教 授 审 阅 第 二 三 六 七 八 十 一 十 二 章 ; 本 书 建 筑 材 料 试 验 部 分 由 邢 台 市 建 设 工 程 质 量 检 测 中 心 实 验 室 主 任 丁 士 玲 工 程 师 审 阅 在 编 写 过 程 中 得 到 了 邢 台 市 建 设 工 程 质 量 检 测 中 心 实 验 室 技 术 工 作 人 员 的 大 力 支 持 和 协 助 在 此 一 并 表 示 感 谢 在 编 写 过 程 中 参 阅 了 较 多 的 文 献 资 料, 谨 向 这 些 文 献 的 作 者 致 以 诚 挚 的 谢 意 由 于 水 平 有 限, 教 材 难 免 有 不 足 之 处, 敬 请 读 者 批 评 指 正 v

7 目 录 第 三 版 前 言 第 二 版 前 言 第 一 版 前 言 第 一 章 绪 论 建 筑 材 料 的 定 义 和 分 类 建 筑 材 料 在 建 设 工 程 中 的 地 位 及 其 特 点 建 筑 材 料 发 展 概 况 建 筑 材 料 技 术 标 准 简 介 建 筑 材 料 课 程 的 性 质 目 的 任 务 和 学 习 方 法 3 第 二 章 建 筑 材 料 的 基 本 性 质 材 料 的 组 成 结 构 及 构 造 对 性 质 的 影 响 材 料 的 物 理 性 质 材 料 的 力 学 性 质 材 料 的 装 饰 性 材 料 的 耐 久 性 18 思 考 题 19 习 题 19 第 三 章 气 硬 性 胶 凝 材 料 建 筑 石 膏 石 灰 菱 苦 土 水 玻 璃 29 思 考 题 31 第 四 章 水 泥 硅 酸 盐 水 泥 掺 混 合 材 料 的 硅 酸 盐 水 泥 其 他 品 种 水 泥 49 思 考 题 53 习 题 54 vii

8 第 五 章 混 凝 土 概 述 普 通 混 凝 土 的 组 成 材 料 普 通 混 凝 土 的 主 要 技 术 性 质 混 凝 土 的 质 量 控 制 与 强 度 评 定 普 通 混 凝 土 的 配 合 比 设 计 其 他 品 种 混 凝 土 90 思 考 题 98 习 题 99 第 六 章 建 筑 砂 浆 砂 浆 的 组 成 材 料 砂 浆 的 主 要 技 术 性 质 砌 筑 砂 浆 其 他 建 筑 砂 浆 108 思 考 题 113 习 题 113 第 七 章 墙 体 与 屋 面 材 料 砌 墙 砖 墙 用 砌 块 墙 用 板 材 屋 面 材 料 135 思 考 题 137 习 题 138 第 八 章 建 筑 钢 材 钢 材 的 分 类 钢 材 的 性 质 冷 加 工 时 效 及 焊 接 建 筑 钢 材 的 标 准 与 选 用 钢 材 的 防 火 保 护 钢 材 的 腐 蚀 与 防 止 159 思 考 题 161 第 九 章 木 材 木 材 的 分 类 和 构 造 162 viii

9 9 2 木 材 的 物 理 和 力 学 性 质 木 材 的 防 护 木 材 在 建 筑 工 程 中 的 应 用 169 思 考 题 172 第 十 章 防 水 材 料 沥 青 沥 青 防 水 材 料 新 型 防 水 材 料 181 思 考 题 196 第 十 一 章 建 筑 塑 料 塑 料 的 组 成 及 分 类 塑 料 的 性 质 及 常 用 品 种 建 筑 塑 料 制 品 的 应 用 202 思 考 题 205 第 十 二 章 绝 热 材 料 和 吸 声 材 料 绝 热 材 料 吸 声 材 料 211 思 考 题 213 第 十 三 章 装 饰 材 料 装 饰 材 料 的 基 本 要 求 及 选 用 原 则 常 用 的 装 饰 材 料 216 思 考 题 232 附 录 建 筑 材 料 试 验 233 试 验 一 材 料 的 基 本 性 质 试 验 233 试 验 二 石 灰 试 验 236 试 验 三 水 泥 试 验 241 试 验 四 混 凝 土 用 骨 料 试 验 251 试 验 五 普 通 混 凝 土 主 要 技 术 性 能 试 验 260 试 验 六 建 筑 砂 浆 试 验 266 试 验 七 烧 结 普 通 砖 试 验 270 试 验 八 钢 筋 试 验 274 试 验 九 石 油 沥 青 试 验 278 试 验 十 弹 ( 塑 ) 性 体 改 性 沥 青 防 水 卷 材 试 验 281 参 考 文 献 289 ix

10 第 三 章 气 硬 性 胶 凝 材 料 应 用 本 章 主 要 介 绍 了 石 灰 石 膏 菱 苦 土 水 玻 璃 的 特 性 技 术 性 质 要 求 和 建 筑 工 程 中, 将 散 粒 材 料 ( 如 砂 子 石 子 ) 或 块 状 材 料 ( 如 砖 或 石 块 ) 粘 合 为 一 个 整 体 的 材 料, 统 称 为 胶 凝 材 料 胶 凝 材 料 是 建 筑 工 程 中 重 要 的 建 筑 材 料, 常 用 的 胶 凝 材 料 可 分 为 : 沥 青 类 有 机 胶 凝 材 料 天 然 树 脂 类 合 成 树 脂 类 胶 凝 材 料 气 硬 性 胶 凝 材 料 石 膏 石 灰 水 玻 璃 菱 苦 土 无 机 胶 凝 材 料 硅 酸 盐 水 泥 水 硬 性 胶 凝 材 料 铝 酸 盐 水 泥 其 他 水 泥 本 章 将 介 绍 几 种 在 建 筑 工 程 中 常 用 的 气 硬 性 胶 凝 材 料, 这 类 材 料 只 能 在 空 气 中 ( 干 燥 条 件 下 ) 硬 化, 也 只 能 在 空 气 中 保 持 和 发 展 其 强 度 3 1 建 筑 石 膏 石 膏 是 以 硫 酸 钙 为 主 要 成 分 的 气 硬 性 胶 凝 材 料, 其 制 品 具 有 一 系 列 的 优 良 性 质, 在 建 筑 领 域 中 得 到 广 泛 的 应 用 石 膏 胶 凝 材 料 品 种 很 多, 主 要 有 建 筑 石 膏 高 强 石 膏 无 水 石 膏 水 泥 高 温 煅 烧 石 膏 等 建 筑 石 膏 生 产 简 介 生 产 石 膏 胶 凝 材 料 的 原 料 主 要 是 天 然 二 水 石 膏 (CaSO 4 2H 2 O), 还 有 天 然 无 水 石 膏 (CaSO4 ) 以 及 含 CaSO 4 2H 2 O 或 含 CaSO4 2H 2 O 与 CaSO4 混 合 物 的 化 工 副 产 品 在 建 筑 工 程 中 所 使 用 的 石 膏 是 由 天 然 二 水 石 膏 ( 又 称 生 石 膏 ) 经 加 工 而 成 的 半 水 石 膏 CaSO4 1 2 H 2O, 亦 称 熟 石 膏 天 然 二 水 石 膏 在 加 工 时 随 加 热 方 式 和 温 20

11 度 的 不 同, 可 以 得 到 不 同 性 质 的 石 膏 产 品 生 产 的 主 要 工 序 是 破 碎 加 热 与 磨 细 建 筑 工 程 中 最 常 用 的 品 种 是 建 筑 石 膏, 主 要 成 分 是 β 型 半 水 石 膏 它 是 将 天 然 二 水 石 膏 在 107~170 温 度 下 煅 烧 成 半 水 石 膏, 经 磨 细 而 成 的 一 种 粉 末 状 材 料 它 的 反 应 式 如 下 : CaSO 4 2H 2O 107 ~ 170 CaSO H 2 O H 2 O 建 筑 石 膏 的 技 术 要 求 建 筑 石 膏 为 白 色, 密 度 为 2 6~2 75g /cm 3, 堆 积 密 度 为 800~1000kg/m 3 根 据 GB 的 规 定, 建 筑 石 膏 按 强 度 细 度 凝 结 时 间 指 标 分 为 优 等 品 一 等 品 和 合 格 品 三 个 等 级, 见 表 3 1 其 中, 抗 折 强 度 和 抗 压 强 度 为 试 样 与 水 接 触 后 2h 测 得 的 表 3 1 建 筑 石 膏 的 技 术 指 标 指 标 等 级 优 等 品 一 等 品 合 格 品 强 度 /M Pa 抗 折 强 度 ( ) 抗 压 强 度 ( ) 细 度 /% 0 2mm 方 孔 筛 筛 余 ( ) 凝 结 时 间 /min 初 凝 时 间 ( ) 6 终 凝 时 间 ( ) 30 建 筑 石 膏 按 产 品 名 称 抗 折 强 度 及 标 准 号 的 顺 序 进 行 产 品 标 记, 例 如 : 抗 折 强 度 为 2 5MPa 的 建 筑 石 膏 表 示 为 : 建 筑 石 膏 2 5 GB 9776 建 筑 石 膏 的 水 化, 理 论 需 水 量 只 占 半 水 石 膏 重 量 的 18 6%, 但 实 际 上 为 使 石 膏 浆 体 具 有 一 定 的 可 塑 性, 往 往 需 加 水 60%~80%, 多 余 的 水 分 在 硬 化 过 程 中 逐 渐 蒸 发, 使 硬 化 后 的 石 膏 留 有 大 量 的 孔 隙, 一 般 孔 隙 率 为 50%~60%, 因 此 建 筑 石 膏 硬 化 后, 强 度 较 低, 表 观 密 度 较 小, 导 热 性 较 低, 吸 声 性 较 好 等 等 建 筑 石 膏 在 贮 运 过 程 中, 应 防 止 受 潮 及 混 入 杂 物 不 同 等 级 的 石 膏 应 分 别 贮 运, 不 得 混 杂 一 般 贮 存 期 为 3 个 月, 超 过 3 个 月, 强 度 将 降 低 30% 左 右, 超 过 贮 存 期 限 的 石 膏 应 重 新 进 行 质 量 检 验, 以 确 定 其 等 级 建 筑 石 膏 的 硬 化 机 理 建 筑 石 膏 与 水 拌 和 后, 可 调 制 成 可 塑 性 浆 体, 经 过 一 段 时 间 反 应 后, 将 失 去 塑 性, 并 凝 结 硬 化 成 具 有 一 定 强 度 的 固 体 建 筑 石 膏 的 凝 结 硬 化 主 要 是 由 于 半 水 石 膏 与 水 相 互 作 用, 还 原 成 二 水 石 膏 : 2H O 2 CaSO H O H O = 2 CaSO4 21

12 半 水 石 膏 溶 解 在 水 中, 并 很 快 形 成 饱 和 溶 液, 溶 液 中 的 半 水 石 膏 与 水 化 合, 形 成 二 水 石 膏 由 于 二 水 石 膏 在 水 中 的 溶 解 度 比 半 水 石 膏 小 得 多, 所 以 半 水 石 膏 的 饱 和 溶 液 对 二 水 石 膏 来 说, 就 成 了 过 饱 和 溶 液, 因 此, 二 水 石 膏 从 过 饱 和 溶 液 中 以 胶 体 微 粒 析 出, 这 样 促 进 了 半 水 石 膏 不 断 地 溶 解 和 水 化, 直 到 半 水 石 膏 完 全 溶 解 在 这 个 过 程 中, 浆 体 中 的 自 由 水 分 因 水 化 和 蒸 发 而 逐 渐 减 少, 二 水 石 膏 胶 体 微 粒 不 断 增 加, 浆 体 稠 度 变 大, 颗 粒 之 间 的 摩 擦 力 和 黏 结 力 逐 渐 增 加, 因 而 浆 体 可 塑 性 逐 渐 降 低, 此 时 称 之 为 凝 结 其 后, 浆 体 继 续 变 稠, 胶 体 微 粒 逐 渐 成 为 晶 体, 晶 体 逐 渐 长 大 共 生 并 相 互 交 错, 使 浆 体 逐 渐 产 生 强 度, 并 不 断 增 长, 直 到 完 全 干 燥, 晶 体 之 间 的 摩 擦 力 和 黏 结 力 不 再 增 加, 强 度 才 停 止 发 展, 这 个 过 程 称 为 硬 化 实 际 上, 石 膏 的 凝 结 和 硬 化 是 一 个 连 续 的 复 杂 的 物 理 化 学 变 化 过 程 建 筑 石 膏 的 特 性 建 筑 石 膏 与 其 他 胶 凝 材 料 相 比, 具 有 以 下 特 性 : 1 凝 结 硬 化 快 建 筑 石 膏 的 凝 结 时 间, 随 煅 烧 温 度 磨 细 程 度 和 杂 质 含 量 等 情 况 的 不 同 而 不 同 一 般 与 水 拌 和 后, 在 常 温 下 数 分 钟 即 可 初 凝,30min 以 内 即 可 达 到 终 凝 在 室 内 自 然 干 燥 状 态 下, 达 到 完 全 硬 化 约 需 一 周 凝 结 时 间 可 按 要 求 进 行 调 整, 若 要 延 缓 凝 结 时 间, 可 掺 入 缓 凝 剂, 如 : 亚 硫 酸 盐 酒 精 废 液 硼 砂 或 用 石 灰 活 化 的 骨 胶 皮 胶 和 蛋 白 胶 等, 以 降 低 建 筑 石 膏 的 溶 解 度 和 溶 解 速 度 ; 若 要 加 速 建 筑 石 膏 的 凝 结, 则 可 掺 入 促 凝 剂, 如 : 氯 化 钠 硅 氟 酸 钠 硫 酸 钠 和 硫 酸 镁 等, 它 们 的 作 用 在 于 增 加 建 筑 石 膏 的 溶 解 度 和 溶 解 速 度 2 微 膨 胀 性 建 筑 石 膏 硬 化 过 程 中 体 积 略 有 膨 胀, 硬 化 时 不 出 现 裂 缝, 所 以 可 以 不 掺 加 填 料 而 单 独 使 用, 可 以 浇 注 成 型 制 得 尺 寸 准 确 表 面 致 密 光 滑 的 构 件 或 装 饰 图 案, 可 锯 可 钉 3 孔 隙 率 大 石 膏 硬 化 后 孔 隙 率 可 达 50%~60%, 因 此 建 筑 石 膏 制 品 质 轻 隔 热 吸 声 性 好 但 孔 隙 率 大 使 石 膏 制 品 的 强 度 低 吸 水 率 大 4 耐 水 性 差 建 筑 石 膏 制 品 软 化 系 数 小 ( 约 为 0 2~0 3), 耐 水 性 差, 若 吸 水 后 受 冻, 将 因 水 分 结 冰 而 崩 裂, 故 建 筑 石 膏 的 耐 水 性 和 抗 冻 性 都 较 差, 不 宜 用 于 室 外 22

13 5 抗 火 性 好 建 筑 石 膏 硬 化 后 的 主 要 成 分 是 CaSO4 2H 2 O, 遇 火 时, 其 中 的 结 晶 水 脱 出, 能 吸 收 热 量, 生 成 的 无 水 石 膏 为 良 好 的 热 绝 缘 体 它 的 制 品 愈 厚, 抗 火 性 愈 好 6 塑 性 变 形 大 石 膏 及 其 制 品 有 明 显 的 塑 性 变 形 性 能, 尤 其 在 弯 曲 荷 载 下 徐 变 显 得 更 加 严 重, 因 此 一 般 不 用 于 承 重 构 件, 如 要 使 用 必 须 采 取 措 施 建 筑 石 膏 的 应 用 如 上 所 述, 建 筑 石 膏 具 有 许 多 优 良 的 性 能, 它 适 宜 用 作 室 内 装 饰 保 温 绝 热 吸 声 及 阻 燃 等 方 面 的 材 料, 一 般 做 成 石 膏 抹 面 灰 浆 建 筑 装 饰 制 品 和 石 膏 板 等 1 室 内 抹 灰 及 粉 刷 建 筑 石 膏 加 水 砂 拌 合 成 石 膏 砂 浆, 可 用 于 室 内 抹 灰 这 种 抹 灰 墙 面 具 有 绝 热 阻 火 隔 音 舒 适 美 观 等 特 点 抹 灰 后 的 墙 面 和 天 棚 还 可 以 直 接 涂 刷 油 漆 及 粘 贴 墙 纸 建 筑 石 膏 加 水 调 成 石 膏 浆 体, 掺 入 部 分 石 灰, 可 用 作 室 内 粉 刷 涂 料 粉 刷 后 的 墙 面 光 滑 细 腻 洁 白 美 观 粉 刷 石 膏 应 符 合 建 材 行 业 标 准 枟 粉 刷 石 膏 枠 (JC/T ) 的 规 定, 其 主 要 技 术 指 标 为 : 细 度 要 求 : 通 过 25mm 方 孔 筛 筛 余 为 0, 通 过 0.2mm 方 孔 筛 筛 余 40%; 抗 折 强 度 : 优 等 品 为 0.3MPa, 一 等 品 为 2.0MPa; 抗 压 强 度 : 优 等 品 为 5.0MPa, 一 等 品 为 3.5MPa; 凝 结 时 间 : 初 凝 60min, 终 凝 8h 2 装 饰 制 品 以 石 膏 为 主 要 原 料, 掺 加 少 量 的 纤 维 增 强 材 料 和 胶 料, 加 水 搅 拌 成 石 膏 浆 体, 利 用 石 膏 硬 化 时 体 积 微 膨 胀 的 性 能, 可 制 成 各 种 石 膏 雕 塑 饰 面 板 及 各 种 装 饰 品 3 石 膏 板 我 国 目 前 生 产 的 石 膏 板, 主 要 有 纸 面 石 膏 板 石 膏 空 心 条 板 石 膏 装 饰 板 纤 维 石 膏 板 等 (1) 纸 面 石 膏 板 它 是 用 石 膏 作 芯 材, 两 面 用 纸 作 护 面 而 成 的, 规 格 为 宽 度 900~1200mm, 厚 度 9~12mm, 长 度 可 按 需 要 而 定, 主 要 用 于 内 墙 隔 墙 和 天 花 板 等 处 (2) 石 膏 空 心 条 板 以 建 筑 石 膏 为 主 要 原 料, 规 格 为 :(2500~3500)mm (450~600)mm (60~ 23

14 100)mm,7~9 孔, 孔 洞 率 为 30%~40% 这 种 石 膏 板 强 度 高, 可 用 作 住 宅 和 公 共 建 筑 的 内 墙 和 隔 墙 等, 安 装 时, 不 需 龙 骨 (3) 石 膏 装 饰 板 以 建 筑 石 膏 为 主 要 原 料, 规 格 为 边 长 300mm 400mm 500mm 600mm 900mm 的 正 方 形, 有 平 板 多 孔 板 花 纹 板 浮 雕 板 及 装 饰 薄 板 等, 它 花 色 多 样 颜 色 鲜 艳 造 型 美 观, 主 要 用 于 公 共 建 筑, 可 作 为 墙 面 和 天 花 板 等 (4) 纤 维 石 膏 板 以 建 筑 石 膏 纸 板 和 短 切 玻 璃 纤 维 为 原 料, 这 种 板 的 抗 弯 强 度 高, 可 用 于 内 墙 和 隔 墙, 也 可 用 来 代 替 木 材 制 作 家 具 此 外 还 有 石 膏 蜂 窝 板 防 潮 石 膏 板 石 膏 矿 棉 复 合 板 等, 可 分 别 用 作 绝 热 板 吸 声 板 内 墙 和 隔 墙 板 天 花 板 地 面 基 层 板 等 建 筑 石 膏 若 配 以 纤 维 增 强 材 料 胶 粘 剂 等 还 可 制 成 石 膏 角 线 线 板 角 花 灯 圈 罗 马 柱 雕 塑 等 艺 术 装 饰 石 膏 制 品 3 2 石 灰 石 灰 是 人 类 在 建 筑 中 最 早 使 用 的 胶 凝 材 料 之 一, 因 其 原 材 料 蕴 藏 丰 富 分 布 广 生 产 工 艺 简 单 成 本 低 廉 使 用 方 便, 所 以 至 今 仍 被 广 泛 应 用 于 建 筑 工 程 中 石 灰 生 产 简 介 1 石 灰 的 原 料 生 产 石 灰 的 主 要 原 料 是 以 碳 酸 钙 为 主 要 成 分 的 天 然 岩 石, 常 用 的 有 石 灰 石 白 云 石 白 垩 等, 这 些 天 然 原 料 中 常 含 有 黏 土 杂 质, 一 般 要 求 黏 土 杂 质 控 制 在 8% 以 内 除 了 用 天 然 原 料 生 产 外, 石 灰 的 另 一 来 源 是 利 用 化 学 工 业 副 产 品 例 如 : 用 电 石 ( 碳 化 钙 ) 制 取 乙 炔 时 的 电 石 渣, 其 主 要 成 分 是 氢 氧 化 钙, 即 消 石 灰 2 石 灰 的 生 产 石 灰 石 经 过 煅 烧 生 成 生 石 灰, 其 化 学 反 应 式 如 下 : 900 CaCO3 CaO + CO2 实 际 生 产 中, 由 于 石 灰 石 致 密 程 度 块 体 大 小 及 杂 质 含 量 不 同, 并 考 虑 到 热 损 失, 所 以 为 了 加 速 分 解, 煅 烧 温 度 常 控 制 在 1000~1100 若 煅 烧 温 度 过 低, 煅 烧 时 间 不 充 足, 则 CaCO3 不 能 完 全 分 解, 将 生 成 欠 火 石 灰, 欠 火 石 灰 使 用 时, 产 浆 量 较 低, 质 量 较 差, 降 低 了 石 灰 的 利 用 率 ; 若 煅 烧 温 度 过 高, 将 生 成 颜 色 较 深 密 度 较 大 的 过 火 石 灰, 使 用 时 会 影 响 工 程 质 量 24

15 生 石 灰 是 一 种 白 色 或 灰 色 块 状 物 质, 其 主 要 成 分 是 氧 化 钙 (CaO) 因 石 灰 原 料 中 常 含 有 一 些 碳 酸 镁 成 分, 所 以 经 煅 烧 生 成 的 生 石 灰 中, 也 相 应 含 氧 化 镁 (MgO) 成 分 按 照 我 国 建 材 行 业 标 准 JC/T 枟 建 筑 生 石 灰 枠 规 定,MgO 含 量 5% 时, 称 为 钙 质 生 石 灰 ;MgO 含 量 >5% 时, 称 为 镁 质 生 石 灰 3 石 灰 的 熟 化 生 石 灰 (CaO) 加 水 生 成 氢 氧 化 钙 的 过 程, 称 为 石 灰 的 熟 化 或 消 解 过 程, 其 化 学 反 应 为 : CaO + H 2 O = Ca(OH) kJ/mol 石 灰 熟 化 时 放 出 大 量 的 热, 其 体 积 膨 胀 1~2 5 倍 石 灰 熟 化 的 理 论 需 水 量 仅 为 石 灰 质 量 的 32 1%, 但 由 于 一 部 分 水 分 蒸 发, 实 际 加 水 量 较 多 (60%~80%) 若 加 水 过 多, 会 使 温 度 下 降, 石 灰 熟 化 速 度 减 慢, 从 而 延 长 熟 化 时 间 工 地 上 熟 化 石 灰 常 用 的 方 法 有 两 种 : 消 石 灰 浆 法 和 消 石 灰 粉 法 生 石 灰 中 常 含 有 过 火 石 灰, 过 火 石 灰 表 面 有 一 层 深 褐 色 熔 融 物, 熟 化 很 慢, 当 石 灰 已 经 硬 化 后, 其 中 过 火 颗 粒 才 开 始 熟 化, 体 积 膨 胀, 引 起 隆 起 和 开 裂 为 了 消 除 过 火 石 灰 的 危 害, 石 灰 浆 应 在 储 灰 池 中 陈 伏 两 周 以 上, 陈 伏 期 间, 石 灰 浆 表 面 应 留 有 一 层 水, 与 空 气 隔 绝, 以 免 石 灰 碳 化 石 灰 的 硬 化 石 灰 在 空 气 中 的 硬 化 包 括 两 个 同 时 进 行 的 过 程 : 1 结 晶 作 用 石 灰 浆 在 使 用 过 程 中, 因 游 离 水 分 逐 渐 蒸 发 和 被 砌 体 吸 收, 使 得 Ca(OH)2 溶 液 过 饱 和 而 逐 渐 结 晶 析 出, 促 进 石 灰 浆 体 的 硬 化, 同 时 干 燥 使 浆 体 紧 缩 而 产 生 强 度 2 碳 化 作 用 Ca(OH)2 与 空 气 中 的 CO2 作 用, 生 成 不 溶 解 于 水 的 碳 酸 钙 晶 体, 析 出 的 水 分 则 逐 渐 被 蒸 发, 其 反 应 如 下 : Ca(OH)2 + CO2 + nh 2 O = CaCO3 +(n +1)H 2 O 这 个 过 程 称 为 碳 化, 形 成 的 CaCO 3 晶 体 使 硬 化 石 灰 浆 体 结 构 致 密, 强 度 提 高 空 气 中 的 CO 2 含 量 少, 碳 化 作 用 主 要 发 生 在 与 空 气 接 触 的 表 层 上, 而 且 表 层 生 成 的 致 密 的 CaCO 3 膜 层, 阻 碍 了 空 气 中 的 CO2 进 一 步 渗 入, 同 时 也 阻 碍 了 内 部 水 分 向 外 蒸 发, 使 Ca(OH)2 的 结 晶 作 用 也 进 行 得 较 慢 随 着 时 间 的 增 长, 表 层 CaCO 3 厚 度 增 加, 阻 碍 作 用 更 大, 在 相 当 长 的 时 间 内, 仍 然 是 表 层 为 CaCO 3, 内 部 为 Ca(OH) 2, 所 以 石 灰 硬 化 是 个 相 当 缓 慢 的 过 程 25

16 3 2 3 石 灰 的 技 术 要 求 建 筑 工 程 中 所 用 的 石 灰, 分 成 三 个 品 种 : 建 筑 生 石 灰 建 筑 生 石 灰 粉 和 建 筑 消 石 灰 粉 根 据 建 筑 行 业 标 准 可 将 其 各 分 成 三 个 等 级, 相 应 的 技 术 指 标 如 表 3 2 表 3 3 表 3 4 产 品 各 项 技 术 值 均 达 到 相 应 表 内 某 等 级 规 定 的 指 标 时, 则 评 定 为 该 等 级 若 有 一 项 低 于 合 格 品 指 标 时, 则 定 为 不 合 格 品 表 3 2 建 筑 生 石 灰 的 技 术 指 标 项 目 钙 质 生 石 灰 镁 质 生 石 灰 优 等 品 一 级 品 合 格 品 优 等 品 一 级 品 合 格 品 CaO+M go 含 量 /%( ) 未 消 化 残 渣 含 量 (5mm 圆 孔 筛 筛 余 )/%( ) CO 2 /%( ) 产 浆 量 /(L /kg)( ) 表 3 3 建 筑 生 石 灰 粉 的 技 术 指 标 项 目 钙 质 生 石 灰 粉 镁 质 生 石 灰 粉 优 等 品 一 级 品 合 格 品 优 等 品 一 级 品 合 格 品 CaO +MgO 含 量 /%( ) CO 2 含 量 /%( ) 细 0 9mm 筛 的 筛 余 /%( ) 度 0 125mm 筛 的 筛 余 /%( ) 表 3 4 建 筑 消 石 灰 粉 的 技 术 指 标 项 目 钙 质 生 石 灰 粉 镁 质 生 石 灰 粉 优 等 品 一 级 品 合 格 品 优 等 品 CaO+M go 含 量 /%( ) 游 离 水 /% 0 4~2 0 4~2 0 4~2 0 4 ~2 体 积 安 定 性 合 格 合 格 - 合 格 细 0 9mm 筛 的 筛 余 /%( ) 度 0 125mm 筛 的 筛 余 /%( ) 项 目 镁 质 生 石 灰 粉 白 云 石 消 石 灰 粉 一 级 品 合 格 品 优 等 品 一 级 品 合 格 品 CaO+M go 含 量 /%( 不 小 于 ) 游 离 水 /% 0 4~2 0 4~2 0 4~2 0 4~2 0 4 ~2 体 积 安 定 性 合 格 - 合 格 合 格 - 细 0 9mm 筛 的 筛 余 /%( ) 度 0 125mm 筛 的 筛 余 /%( )

17 3 2 4 石 灰 的 特 性 1 良 好 的 保 水 性 生 石 灰 熟 化 成 的 石 灰 浆 具 有 良 好 的 保 水 性 能, 因 此 可 以 掺 入 水 泥 砂 浆 中, 提 高 砂 浆 的 保 水 能 力, 便 于 施 工 2 凝 结 硬 化 慢 强 度 低 由 于 石 灰 浆 在 空 气 中 的 碳 化 过 程 非 常 慢, 碳 酸 钙 和 氢 氧 化 钙 的 生 成 量 少 且 缓 慢, 因 此 石 灰 硬 化 后 的 强 度 也 不 高 根 据 试 验,1 3 石 灰 浆 28d 抗 压 强 度 通 常 只 有 0 2~0 5MPa, 不 宜 用 于 重 要 建 筑 物 的 基 础 3 耐 水 性 差 氢 氧 化 钙 易 溶 于 水, 如 果 长 期 受 潮 或 被 水 浸 泡, 会 使 已 硬 化 的 石 灰 溃 散 若 石 灰 浆 体 在 完 全 硬 化 之 前 就 处 于 潮 湿 的 环 境 中, 石 灰 中 的 水 分 不 能 蒸 发 出 去, 其 硬 化 就 会 被 阻 止, 所 以 石 灰 不 宜 在 潮 湿 的 环 境 中 应 用 4 体 积 收 缩 大 石 灰 浆 在 硬 化 过 程 中, 要 蒸 发 掉 大 量 水 分, 引 起 体 积 收 缩, 易 出 现 干 缩 裂 缝, 因 此 除 调 成 石 灰 乳 作 薄 层 粉 刷 外, 不 宜 单 独 使 用 在 使 用 时, 常 在 其 中 掺 加 砂 麻 刀 纸 筋 等 以 抵 抗 收 缩 引 起 的 开 裂 石 灰 的 应 用 与 储 存 生 石 灰 经 加 工 处 理 后 可 得 到 很 多 品 种 的 石 灰, 如 生 石 灰 粉 消 石 灰 粉 石 灰 乳 石 灰 膏 等, 不 同 品 种 的 石 灰 具 有 不 同 的 用 途 1 石 灰 粉 石 灰 粉 可 与 含 硅 材 料 混 合, 经 加 工 制 成 硅 酸 盐 制 品 石 灰 粉 还 可 与 纤 维 材 料 ( 如 玻 璃 纤 维 ) 或 轻 质 骨 料 加 水 拌 合 成 型, 然 后 用 二 氧 化 碳 进 行 人 工 碳 化, 制 成 碳 化 石 灰 板 碳 化 石 灰 板 加 工 性 能 好, 适 合 作 非 承 重 的 内 隔 墙 板 天 花 板 石 灰 粉 和 黏 土 按 一 定 比 例 配 合, 可 制 成 石 灰 土 石 灰 粉 与 黏 土 砂 石 炉 渣 等 可 拌 制 成 三 合 土 石 灰 土 与 三 合 土 主 要 用 在 一 些 建 筑 物 的 基 础 地 面 的 垫 层 和 公 路 的 路 基 上 2 石 灰 膏 将 熟 化 好 的 石 灰 膏 或 消 石 灰 粉 加 水 稀 释 成 石 灰 乳, 可 用 作 内 外 墙 及 天 棚 粉 刷 的 涂 料 ; 如 果 掺 入 适 量 的 砂 或 水 泥 和 砂, 即 可 配 制 成 石 灰 砂 浆 或 混 合 砂 浆, 可 用 于 墙 体 砌 筑 或 抹 面 工 程 ; 也 可 掺 入 纸 筋 麻 刀 等 制 成 石 灰 灰 浆, 用 于 内 墙 或 顶 棚 抹 面 27

18 3 石 灰 的 储 存 生 石 灰 会 吸 收 空 气 中 的 水 分 和 二 氧 化 碳, 生 成 碳 酸 钙 粉 末, 从 而 失 去 黏 结 力, 所 以 在 工 地 上 储 存 时 要 防 止 受 潮, 且 不 宜 太 多 太 久 另 外, 石 灰 熟 化 时 要 放 出 大 量 的 热, 因 此 应 将 生 石 灰 与 可 燃 物 分 开 保 管, 以 免 引 起 火 灾 通 常 进 场 后 可 立 即 陈 伏, 将 储 存 期 变 为 熟 化 期 3 3 菱 苦 土 菱 苦 土 是 一 种 气 硬 性 无 机 胶 凝 材 料, 主 要 成 分 是 氧 化 镁 (MgO), 是 一 种 白 色 或 黄 色 的 粉 末, 属 镁 质 胶 凝 材 料, 它 的 原 材 料 主 要 来 源 于 天 然 菱 镁 矿 (MgCO 3 ), 也 可 利 用 蛇 纹 石 (3MgO 2SiO 2 2H 2O ) 白 云 石 (MgCO 3 CaCO3 ) 冶 炼 镁 合 金 的 熔 渣 (MgO 含 量 不 低 于 25%) 或 从 海 水 中 提 取 菱 镁 矿 中 的 MgCO 3 一 般 在 400 时 开 始 分 解,600~650 时 反 应 剧 烈 进 行, 生 产 菱 苦 土 时, 煅 烧 温 度 通 常 控 制 在 750~850 左 右, 其 反 应 如 下 : MgCO 3 MgO + CO2 煅 烧 得 到 的 块 状 产 物 经 磨 细 后, 即 可 得 到 菱 苦 土, 其 密 度 为 3 10 ~ 3 40 g /cm 3, 堆 积 密 度 为 800~900kg/m 3 菱 苦 土 在 运 输 或 储 存 时 应 避 免 受 潮, 也 不 可 久 存 因 为 菱 苦 土 吸 收 空 气 中 的 水 分 变 成 Mg(OH) 2, 再 碳 化 成 MgCO 3, 将 失 去 其 化 学 活 性 另 外, 将 白 云 石 在 650~750 温 度 下 煅 烧, 可 生 产 出 以 MgO 和 CaCO3 为 主 的 混 合 物, 称 为 苛 性 白 云 石 : MgCO 3 CaCO3 MgO + CaCO3 + CO2 苛 性 白 云 石 也 属 于 镁 质 胶 凝 材 料, 性 质 及 用 途 与 菱 苦 土 相 似 菱 苦 土 的 硬 化 菱 苦 土 在 加 水 拌 合 时,MgO 发 生 水 化 反 应, 生 成 Mg(OH)2, 并 放 出 大 量 热 : MgO + H 2 O Mg(OH)2 用 水 调 和 浆 体 时, 凝 结 硬 化 很 慢, 硬 化 后 的 强 度 也 很 低 所 以 经 常 使 用 调 和 剂, 以 加 速 其 硬 化 过 程 的 进 行, 最 常 用 的 调 和 剂 是 氯 化 镁 溶 液, 反 应 式 如 下 : x MgO + y MgCl2 6H 2O x MgO y MgCl2 zh 2O MgO + H 2 O Mg(OH)2 反 应 生 成 的 氯 氧 化 镁 (x MgO y MgCl2 zh 2O ) 和 Mg(OH) 2 从 溶 液 中 逐 渐 析 出, 并 凝 结 和 结 晶, 使 浆 体 凝 结 硬 化 加 入 调 和 剂 后, 不 仅 凝 结 硬 化 速 度 加 快, 而 且 强 度 也 得 到 显 著 提 高 28

19 3 3 2 菱 苦 土 的 技 术 性 质 根 据 JC/T 的 规 定, 菱 苦 土 产 品 按 化 学 成 分 和 物 理 性 能 分 为 优 等 品 (A ) 一 级 品 (B) 和 合 格 品 (C), 主 要 技 术 性 质 见 表 3 5 表 3 5 菱 苦 土 的 技 术 指 标 优 等 品 (A ) 一 级 品 (B ) 合 格 品 (C) MgO/%( ) 游 离 CaO /% ( ) 细 度 0 08mm 方 孔 筛 筛 余 /%( ) 凝 结 时 间 抗 折 强 度 /MPa( 不 低 于 ) 抗 压 强 度 /MPa( 不 低 于 ) 初 凝 /min( ) 终 凝 /h ( ) d d d d 菱 苦 土 的 应 用 菱 苦 土 与 植 物 纤 维 黏 结 性 好, 不 会 引 起 纤 维 的 分 解 因 此, 常 与 木 丝 木 屑 等 木 质 纤 维 混 合 应 用, 制 成 菱 苦 土 木 屑 地 板 木 丝 板 及 木 屑 板 等 制 品 为 了 提 高 制 品 的 强 度 及 耐 磨 性, 在 菱 苦 土 中 除 加 入 木 屑 木 丝 外, 还 加 入 滑 石 粉 石 棉 细 石 英 砂 砖 粉 等 填 充 材 料 应 用 大 理 石 或 中 等 硬 度 的 岩 石 碎 屑 为 骨 料, 可 制 成 菱 苦 土 磨 石 地 板 菱 苦 土 地 板 具 有 保 温 无 尘 土 耐 磨 防 火 表 面 光 滑 和 弹 性 好 等 特 性, 若 掺 加 耐 碱 矿 物 颜 料, 可 将 地 面 着 色, 是 良 好 的 地 面 材 料 菱 苦 土 板 有 较 高 的 紧 密 度 与 强 度, 而 且 具 有 吸 音 隔 热 的 效 果, 可 做 内 墙 天 花 板 和 其 他 建 筑 材 料 之 用 加 筋 的 菱 苦 土 具 有 较 高 的 强 度, 可 以 代 替 木 材 制 成 垫 木 柱 子 等 构 件 在 菱 苦 土 中 加 入 泡 沫 剂 可 制 成 轻 质 多 孔 的 绝 热 材 料 菱 苦 土 耐 水 性 较 差, 故 这 类 制 品 不 宜 用 于 长 期 潮 湿 的 地 方 菱 苦 土 在 使 用 过 程 中, 常 用 氯 化 镁 溶 液 调 制, 其 氯 离 子 对 钢 筋 有 锈 蚀 作 用, 故 其 制 品 中 不 宜 配 置 钢 筋 3 4 水 玻 璃 水 玻 璃 又 称 泡 花 碱, 是 一 种 碱 金 属 气 硬 性 胶 凝 材 料, 在 建 筑 工 程 中 常 用 来 配 制 水 玻 璃 水 泥 水 玻 璃 砂 浆 水 玻 璃 混 凝 土 水 玻 璃 在 防 酸 和 耐 热 工 程 中 应 用 广 泛 29

20 3 4 1 水 玻 璃 生 产 简 介 目 前 生 产 水 玻 璃 的 主 要 方 法 是 以 纯 碱 和 石 英 砂 为 原 料, 将 其 磨 细 拌 匀 后, 在 1300~1400 的 熔 炉 中 熔 融, 经 冷 却 后 生 成 固 体 水 玻 璃 其 反 应 式 如 下 : 1300 ~ 1400 Na2 CO 3 + nsio2 Na2O nsio 2 + CO2 液 体 水 玻 璃 是 将 固 体 水 玻 璃 装 进 蒸 压 釜 内, 通 入 水 蒸 气 使 其 溶 于 水 而 得, 或 者 将 石 英 砂 和 氢 氧 化 钠 溶 液 在 压 蒸 锅 内 (20~30kPa) 用 蒸 汽 加 热 并 搅 拌, 使 其 直 接 反 应 而 成 液 体 水 玻 璃, 其 溶 液 具 有 碱 性 溶 液 的 性 质 纯 净 的 水 玻 璃 溶 液 应 为 无 色 透 明 液 体, 但 因 含 杂 质 常 呈 青 灰 或 黄 绿 等 颜 色 水 玻 璃 硬 化 水 玻 璃 溶 液 在 空 气 中 吸 收 二 氧 化 碳, 形 成 无 定 形 硅 酸, 并 逐 渐 干 燥 而 硬 化 Na2 O nsio2 + CO2 + m H 2O = Na2CO3 + nsio2 m H 2O 这 个 过 程 进 行 得 很 慢, 在 使 用 过 程 中, 常 将 水 玻 璃 加 热 或 加 入 氟 硅 酸 钠 (Na2SiF6 ) 作 为 促 硬 剂, 以 加 快 水 玻 璃 的 硬 化 速 度 水 玻 璃 中 加 入 氟 硅 酸 钠 后 发 生 下 面 反 应, 促 使 硅 酸 凝 胶 加 速 析 出 : 2[Na2 O nsio 2 ]+Na2SiF6 + m H 2O =6NaF +(2n +1)SiO2 m H 2 O 氟 硅 酸 钠 的 适 宜 用 量 为 水 玻 璃 重 量 的 12%~15% 氟 硅 酸 钠 也 能 提 高 水 玻 璃 的 耐 水 性 水 玻 璃 的 特 性 根 据 碱 金 属 氧 化 物 的 不 同, 水 玻 璃 可 分 为 硅 酸 钠 水 玻 璃 和 硅 酸 钾 水 玻 璃 等, 以 硅 酸 钠 水 玻 璃 为 常 用 水 玻 璃 (Na2O nsio 2 ) 的 组 成 中, 氧 化 硅 和 氧 化 钠 的 分 子 比 n, 称 为 水 玻 璃 的 模 数, 一 般 在 1 5~3 5 之 间, 它 的 大 小 决 定 着 水 玻 璃 的 品 质 及 其 应 用 性 能 模 数 低 的 固 体 水 玻 璃, 较 易 溶 于 水, 而 模 数 越 高, 水 玻 璃 的 黏 度 越 大, 越 难 溶 于 水 ; 模 数 低 的 水 玻 璃, 晶 体 组 分 较 多, 黏 结 能 力 较 差, 模 数 升 高, 胶 体 组 分 相 应 增 加, 黏 结 能 力 增 大 水 玻 璃 溶 液 可 与 水 按 任 意 比 例 混 合, 不 同 的 用 水 量 可 使 溶 液 具 有 不 同 的 密 度 和 黏 度 同 一 模 数 的 水 玻 璃 溶 液, 其 密 度 越 大, 黏 度 越 大, 黏 结 力 越 强 若 在 水 玻 璃 中 加 入 尿 素, 可 在 不 改 变 黏 度 的 情 况 下, 提 高 其 黏 结 能 力 水 玻 璃 还 具 有 很 强 的 酸 腐 蚀 性, 能 抵 抗 多 数 无 机 酸 有 机 酸 和 侵 蚀 性 气 体 的 腐 蚀 水 玻 璃 硬 化 时 析 出 的 硅 酸 凝 胶 还 能 堵 塞 材 料 的 毛 细 孔 隙, 起 到 阻 止 水 分 渗 透 的 作 用 水 玻 璃 还 具 有 良 好 的 耐 热 性 能, 在 高 温 下 不 分 解, 强 度 不 降 低, 甚 至 有 所 增 加 另 外, 水 玻 璃 对 眼 睛 和 皮 肤 有 一 定 的 灼 伤 作 用, 使 用 过 程 中 应 注 意 安 全 防 护 30

21 3 4 4 水 玻 璃 的 应 用 1 耐 酸 材 料 以 水 玻 璃 为 胶 凝 材 料 配 制 的 耐 酸 胶 泥 耐 酸 砂 浆 及 耐 酸 混 凝 土 广 泛 用 于 防 腐 工 程 中 2 耐 热 材 料 水 玻 璃 耐 高 温 性 能 良 好, 能 长 期 承 受 一 定 高 温 作 用 而 强 度 不 降 低, 可 配 制 成 耐 热 混 凝 土 和 耐 热 砂 浆 3 涂 料 利 用 水 玻 璃 溶 液 可 涂 刷 建 筑 材 料 表 面 或 浸 渍 多 孔 材 料, 它 渗 入 材 料 的 缝 隙 或 孔 隙 中, 可 增 加 材 料 的 密 实 度 和 强 度, 增 强 抗 风 化 能 力 但 不 能 对 石 膏 制 品 进 行 涂 刷 或 浸 渍, 因 为 水 玻 璃 与 石 膏 反 应 生 成 硫 酸 钠 晶 体, 会 在 制 品 孔 隙 内 部 产 生 体 积 膨 胀, 使 石 膏 制 品 破 坏 4 灌 浆 材 料 将 水 玻 璃 与 氯 化 钙 溶 液 交 替 灌 入 土 壤 中, 两 种 溶 液 发 生 化 学 反 应, 析 出 硅 酸 胶 体, 起 到 胶 结 和 填 充 土 壤 空 隙 的 作 用, 并 可 阻 止 水 分 的 渗 透, 增 加 土 壤 的 密 实 度 和 强 度 5 防 水 堵 漏 材 料 将 水 玻 璃 溶 液 掺 入 砂 浆 或 混 凝 土 中, 可 使 其 急 速 凝 结 硬 化, 用 于 结 构 物 的 修 补 堵 漏 另 外, 水 玻 璃 加 入 各 种 矾 的 水 溶 液, 可 配 制 成 水 泥 砂 浆 或 混 凝 土 的 防 水 剂 思 考 题 3 1 试 述 气 硬 性 胶 凝 材 料 与 水 硬 性 胶 凝 材 料 的 特 点 3 2 建 筑 石 膏 的 主 要 化 学 成 分 是 什 么? 有 哪 些 特 性? 用 于 何 处? 3 3 试 述 石 膏 凝 结 硬 化 的 机 理 3 4 工 地 上 使 用 石 灰 时, 为 何 要 进 行 熟 化 处 理? 3 5 什 么 是 欠 火 石 灰 和 过 火 石 灰? 各 有 何 特 点? 3 6 何 谓 沉 伏, 石 灰 在 使 用 前 为 什 么 要 进 行 沉 伏? 3 7 试 解 释 建 筑 石 膏 与 石 灰 不 耐 水 的 原 因 3 8 为 什 么 菱 苦 土 在 使 用 时, 不 单 独 用 水 拌 和? 3 9 水 玻 璃 的 主 要 特 性 和 用 途 有 哪 些? 31

22 第 四 章 水 泥 本 章 主 要 阐 述 了 硅 酸 盐 水 泥 的 组 成 特 性 质 量 标 准 及 使 用 范 围 ; 阐 述 了 普 通 硅 酸 盐 水 泥 矿 渣 硅 酸 盐 水 泥 火 山 灰 质 硅 酸 盐 水 泥 粉 煤 灰 硅 酸 盐 水 泥 复 合 硅 酸 盐 水 泥 的 组 成 质 量 标 准 ; 介 绍 了 这 六 种 常 用 水 泥 的 特 性 及 选 用 ; 概 要 介 绍 了 其 他 品 种 水 泥 水 泥 是 水 硬 性 矿 物 胶 凝 材 料 粉 末 状 的 水 泥 与 水 混 合 成 可 塑 性 浆 体, 经 过 一 系 列 的 物 理 化 学 作 用 后, 变 成 坚 硬 的 水 泥 石 块 体, 并 能 将 散 粒 状 ( 或 块 状 ) 材 料 黏 结 成 为 整 体 水 泥 浆 体 的 硬 化, 不 仅 能 在 空 气 中, 还 能 更 好 地 在 水 中 保 持 并 继 续 增 长 其 强 度 水 泥 是 国 民 经 济 建 设 的 重 要 材 料 之 一, 是 制 造 混 凝 土 钢 筋 混 凝 土 预 应 力 混 凝 土 构 件 的 最 基 本 的 组 成 材 料, 广 泛 用 于 建 筑 交 通 水 利 电 力 国 防 建 设 等 工 程 根 据 国 家 标 准 的 水 泥 命 名 原 则, 水 泥 按 其 主 要 水 硬 性 矿 物 名 称 分 为 硅 酸 盐 系 水 泥 铝 酸 盐 系 水 泥 硫 酸 盐 系 水 泥 和 硫 铝 酸 盐 系 水 泥 磷 酸 盐 系 水 泥 等 水 泥 的 诸 多 系 列 品 种 中, 常 用 的 是 硅 酸 盐 系 水 泥 ( 硅 酸 盐 水 泥 普 通 硅 酸 盐 水 泥 火 山 灰 质 硅 酸 盐 水 泥 矿 渣 硅 酸 盐 水 泥 粉 煤 灰 硅 酸 盐 水 泥 复 合 硅 酸 盐 水 泥 ) 工 程 中 多 是 依 据 所 处 的 环 境 合 理 地 选 用 水 泥 就 水 泥 的 性 质 而 言, 硅 酸 盐 水 泥 是 最 基 本 的 本 章 将 对 硅 酸 盐 水 泥 的 性 质 作 详 细 的 阐 述, 对 其 他 常 用 水 泥 的 性 质 简 要 介 绍 4 1 硅 酸 盐 水 泥 由 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 0%~5% 石 灰 石 或 粒 化 高 炉 矿 渣 适 量 石 膏 磨 细 制 成 的 水 硬 性 胶 凝 材 料, 称 为 硅 酸 盐 水 泥 硅 酸 盐 水 泥 分 两 种 类 型, 不 掺 加 混 合 材 料 的 称 Ⅰ 型 硅 酸 盐 水 泥, 其 代 号 为 P Ⅰ; 在 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 粉 磨 时 掺 加 不 超 过 水 泥 质 量 5% 的 石 灰 石 或 粒 化 高 炉 矿 渣 混 合 材 料 的 称 为 Ⅱ 型 硅 酸 盐 水 泥, 其 代 号 为 P Ⅱ 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 的 烧 成 和 矿 物 组 成 1 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 的 烧 成 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 的 烧 成 简 称 为 两 磨 一 烧, 即 1 水 泥 生 料 的 配 料 与 磨 细 ;2 将 生 料 煅 烧 使 之 部 分 熔 融 形 成 熟 料 ;3 将 熟 料 与 适 量 石 膏 共 同 磨 细 成 为 硅 酸 盐 水 泥 32

23 熟 料 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 的 烧 成 过 程 如 图 4 1 所 示 石 灰 石 石 灰 石 或 矿 渣 黏 土 按 比 例 混 合 磨 细 生 料 1450 煅 烧 熟 料 磨 细 硅 酸 盐 水 泥 铁 矿 石 石 膏 ( 适 量 ) 图 4.1 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 烧 成 过 程 水 泥 生 料 的 配 合 比 例 不 同, 直 接 影 响 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 的 矿 物 成 分 比 例 和 主 要 建 筑 技 术 性 能 水 泥 生 料 在 窑 内 的 烧 成 ( 煅 烧 ) 过 程, 是 保 证 水 泥 熟 料 质 量 的 关 键 水 泥 生 料 的 烧 成, 在 达 到 1000 时 各 种 原 料 完 全 分 解 出 水 泥 中 的 有 用 成 分, 主 要 是 : 氧 化 钙 (CaO ) 二 氧 化 硅 ( SiO2 ) 三 氧 化 二 铝 ( Al2 O 3 ) 三 氧 化 二 铁 (Fe2 O 3 ) 其 中 在 800 左 右 少 量 分 解 出 的 氧 化 物 已 开 始 发 生 固 相 反 应, 生 成 铝 酸 一 钙 少 量 的 铁 酸 二 钙 及 硅 酸 二 钙 900~1100 铝 酸 三 钙 和 铁 铝 酸 四 钙 开 始 形 成 1100~1200 大 量 形 成 铝 酸 三 钙 和 铁 铝 酸 四 钙, 硅 酸 二 钙 生 成 量 最 大 1300~1450 铝 酸 三 钙 和 铁 铝 酸 四 钙 呈 熔 融 状 态, 产 生 的 液 相 把 CaO 及 部 分 硅 酸 二 钙 溶 解 于 其 中, 在 此 液 相 中, 硅 酸 二 钙 吸 收 CaO 化 合 成 硅 酸 三 钙 这 是 煅 烧 水 泥 的 关 键 之 关 键, 必 须 停 留 足 够 的 时 间, 使 原 料 中 游 离 的 氧 化 钙 被 吸 收 掉, 以 保 证 水 泥 熟 料 的 质 量 烧 成 的 水 泥 熟 料 经 过 迅 速 冷 却, 即 得 水 泥 熟 料 块 2 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 的 矿 物 组 成 硅 酸 盐 水 泥 的 主 要 熟 料 矿 物 的 名 称 和 含 量 范 围 如 下 : 硅 酸 三 钙 (3CaO SiO2, 简 写 为 C 3S ), 含 量 37%~60%; 硅 酸 二 钙 (2CaO SiO2, 简 写 为 C 2S ), 含 量 15%~37%; 铝 酸 三 钙 (3CaO Al2 O 3, 简 写 为 C 3 A ), 含 量 7%~15%; 铁 铝 酸 四 钙 (4CaO Al2 O 3 Fe2 O 3, 简 写 为 C 4 AF), 含 量 10%~18% 除 以 上 四 种 主 要 熟 料 矿 物 外, 水 泥 中 还 含 有 少 量 游 离 氧 化 钙 游 离 氧 化 镁 和 碱, 国 家 标 准 明 确 规 定 其 总 含 量 一 般 不 超 过 水 泥 量 的 10% 3 水 泥 熟 料 矿 物 的 水 化 特 性 水 泥 的 建 筑 技 术 性 能, 主 要 是 由 水 泥 熟 料 中 的 几 种 主 要 矿 物 水 化 作 用 的 结 果 所 决 定 的 水 泥 的 各 种 矿 物 单 独 与 水 作 用 时 所 表 现 的 特 性 如 表 4 1 所 示 33

24 表 4 1 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 矿 物 水 化 凝 结 硬 化 特 性 矿 物 名 称 性 能 指 标 硅 酸 三 钙 (C 3S) 硅 酸 二 钙 (C 2 S) 铝 酸 三 钙 (C 3A ) 铁 铝 酸 四 钙 (C 4AF) 水 化 凝 结 硬 化 速 度 快 慢 最 快 快 28d 水 化 热 多 少 最 多 中 强 度 高 早 期 低 后 期 高 低 低 由 表 4 1 知, 水 泥 中 各 熟 料 矿 物 的 含 量, 决 定 着 水 泥 某 一 方 面 的 性 能, 当 改 变 各 熟 料 矿 物 的 含 量 时, 水 泥 性 质 即 发 生 相 应 的 变 化 例 如, 提 高 熟 料 中 C 3 S 的 含 量, 就 可 制 得 强 度 高 的 水 泥 ; 减 少 C 3 A 和 C 3 S 的 含 量, 提 高 C 2 S 的 含 量, 可 制 得 水 化 热 低 的 水 泥, 如 大 坝 水 泥 水 泥 的 各 种 熟 料 矿 物 强 度 增 长 情 况 见 图 4 2 图 4 2 水 泥 的 各 种 熟 料 矿 物 强 度 增 长 情 况 硅 酸 盐 水 泥 的 水 化 和 凝 结 硬 化 水 泥 用 适 量 的 水 调 和 后, 最 初 形 成 具 有 可 塑 性 的 浆 体, 随 着 时 间 的 增 长, 失 去 可 塑 性 ( 但 尚 无 强 度 ), 这 一 过 程 称 为 初 凝, 开 始 具 有 强 度 时 称 为 终 凝 由 初 凝 到 终 凝 的 过 程 称 为 水 泥 的 凝 结 此 后, 产 生 明 显 的 强 度 并 逐 渐 发 展 而 成 为 坚 硬 的 石 状 物 水 泥 石, 这 一 过 程 称 为 水 泥 的 硬 化 水 泥 石 的 凝 结 和 硬 化 是 人 为 划 分 的, 实 际 上 是 一 个 连 续 复 杂 的 物 理 化 学 变 化 过 程, 这 些 变 化 决 定 了 水 泥 石 的 某 些 性 质, 对 水 泥 的 应 用 有 着 重 要 意 义 1 水 泥 的 水 化 水 泥 加 水 后, 水 泥 颗 粒 被 水 包 围, 其 熟 料 矿 物 颗 粒 表 面 立 即 与 水 发 生 化 学 反 34

25 应, 生 成 了 一 系 列 新 的 化 合 物, 并 放 出 一 定 的 热 量 其 反 应 如 下 : 2(3CaO SiO2 )+6H 2O =3CaO 2SiO2 3H 2 O+3Ca(OH) 2 2(2CaO SiO2 )+4H 2O =3CaO 2SiO2 3H 2 O+Ca(OH)2 3CaO Al2 O 3 +6H 2O =3CaO Al2 O 3 6H 2 O 4CaO Al2 O 3 Fe2O 3 +7H 2O =3CaO Al2O 3 6H 2O +CaO Fe2 O 3 H 2O 为 了 调 节 水 泥 的 凝 结 时 间, 在 熟 料 磨 细 时 应 掺 加 适 量 (3% 左 右 ) 石 膏, 这 些 石 膏 与 部 分 水 化 铝 酸 钙 反 应, 生 成 难 溶 的 水 化 硫 铝 酸 钙 的 针 状 晶 体 并 伴 有 明 显 的 体 积 膨 胀 3CaO Al2 O 3 6H 2O +3(CaSO 4 2H 2O )+19H 2O =3CaO Al2 O 3 3CaSO4 31H2 O 综 上 所 述, 硅 酸 盐 水 泥 与 水 作 用 后, 生 成 的 主 要 水 化 产 物 有 水 化 硅 酸 钙 水 化 铁 酸 钙 凝 胶 体 氢 氧 化 钙 水 化 铝 酸 钙 和 水 化 硫 铝 酸 钙 晶 体 在 完 全 水 化 的 水 泥 石 中, 水 化 硅 酸 钙 约 占 50%, 氢 氧 化 钙 约 占 25% 2 水 泥 的 凝 结 和 硬 化 当 水 泥 加 水 拌 和 后, 在 水 泥 颗 粒 表 面 立 即 发 生 水 化 反 应, 生 成 的 胶 体 状 水 化 产 物 聚 集 在 颗 粒 表 面, 使 化 学 反 应 减 慢, 并 使 水 泥 浆 体 具 有 可 塑 性 水 化 产 物 立 即 溶 于 水 中, 使 水 泥 颗 粒 又 暴 露 出 一 层 新 的 表 面, 水 化 反 应 继 续 进 行 由 于 生 成 的 胶 体 状 水 化 产 物 不 断 增 多 并 在 某 些 点 接 触, 构 成 疏 松 的 网 状 结 构, 使 浆 体 失 去 流 动 性 及 可 塑 性, 这 就 是 水 泥 的 凝 结 此 后 由 于 生 成 的 水 化 硅 酸 钙 凝 胶 氢 氧 化 钙 和 水 化 硫 铝 酸 钙 晶 体 等 水 化 产 物 不 断 增 多, 它 们 相 互 接 触 连 生, 到 一 定 程 度, 建 立 起 较 紧 密 的 网 状 结 晶 结 构, 并 在 网 状 结 构 内 部 不 断 充 实 水 化 产 物, 使 水 泥 具 有 初 步 的 强 度 随 着 硬 化 时 间 ( 龄 期 ) 的 延 续, 水 泥 颗 粒 内 部 未 水 化 部 分 将 继 续 水 化, 使 晶 体 逐 渐 增 多, 凝 胶 体 逐 渐 密 实, 水 泥 石 就 具 有 愈 来 愈 高 的 胶 结 力 和 强 度 强 度 不 断 提 高, 最 后 形 成 具 有 较 高 强 度 的 水 泥 石, 这 就 是 水 泥 的 硬 化 硬 化 后 的 水 泥 石 是 由 晶 体 胶 体 未 水 化 完 的 水 泥 熟 料 颗 粒 游 离 水 分 和 大 小 不 等 的 孔 隙 组 成 的 不 均 质 结 构 体, 见 图 4 3 水 泥 在 硬 化 过 程 的 各 不 同 龄 期, 水 泥 石 中 晶 体 胶 体 未 完 全 水 化 的 颗 粒 等 所 占 的 比 率, 会 直 接 影 响 水 泥 石 的 强 度 及 其 他 性 质 另 外, 强 度 的 增 长 图 4 3 水 泥 凝 结 硬 化 过 程 示 意 图 还 与 温 度 湿 度 有 关 温 湿 度 越 高, 水 1 未 水 化 水 泥 颗 粒 ;2 水 泥 凝 胶 ; 3 氢 氧 化 钙 和 含 水 铝 酸 钙 结 晶 ;4 毛 细 管 孔 隙 化 速 度 越 快, 则 凝 结 硬 化 快 ; 反 之 则 35

26 慢 若 水 泥 石 处 在 完 全 干 燥 的 情 况 下, 水 化 就 无 法 进 行, 硬 化 停 止, 强 度 不 再 增 长 所 以, 混 凝 土 构 件 浇 注 后 应 加 强 洒 水 养 护 当 温 度 低 于 0 时, 水 化 基 本 停 止 因 此 冬 期 施 工 时, 需 要 采 取 保 温 措 施, 保 证 水 泥 凝 结 硬 化 的 正 常 进 行 3 影 响 硅 酸 盐 水 泥 凝 结 硬 化 的 主 要 因 素 (1) 水 泥 组 成 成 分 的 影 响 水 泥 的 矿 物 组 成 成 分 及 各 组 分 的 比 例 是 影 响 水 泥 凝 结 硬 化 的 最 主 要 因 素 如 前 所 述, 不 同 矿 物 成 分 单 独 和 水 起 反 应 时 所 表 现 出 来 的 特 点 是 不 同 的 如 在 水 泥 中 提 高 C 3 A 的 含 量, 将 使 水 泥 的 凝 结 硬 化 加 快, 同 时 水 化 热 也 大 一 般 来 讲, 若 在 水 泥 熟 料 中 掺 加 混 合 材 料, 将 使 水 泥 的 抗 侵 蚀 性 提 高, 水 化 热 降 低, 早 期 强 度 降 低 (2) 石 膏 掺 量 石 膏 称 为 水 泥 的 缓 凝 剂, 主 要 用 于 调 节 水 泥 的 凝 结 时 间, 是 水 泥 中 不 可 缺 少 的 组 分 水 泥 熟 料 在 不 加 入 石 膏 的 情 况 下 与 水 拌 和 会 立 即 产 生 凝 结, 同 时 放 出 热 量 其 主 要 原 因 是 由 于 熟 料 中 的 C 3 A 很 快 溶 于 水 中, 生 成 一 种 促 凝 的 铝 酸 钙 水 化 物, 使 水 泥 不 能 正 常 使 用 石 膏 起 缓 凝 作 用 的 机 理 是 : 水 泥 水 化 时, 石 膏 很 快 与 C3 A 作 用 产 生 很 难 溶 于 水 的 水 化 硫 铝 酸 钙 ( 钙 矾 石 ), 它 沉 淀 在 水 泥 颗 粒 表 面, 形 成 保 护 膜, 从 而 阻 碍 了 C 3 A 的 水 化 反 应 并 延 缓 了 水 泥 的 凝 结 时 间 石 膏 的 掺 量 太 少, 缓 凝 效 果 不 显 著 ; 过 多 地 掺 入 石 膏, 其 本 身 会 生 成 一 种 促 凝 物 质, 反 而 使 水 泥 快 凝 适 宜 的 石 膏 掺 量 主 要 取 决 于 水 泥 中 C3 A 的 含 量 和 石 膏 中 SO3 的 含 量, 同 时 也 与 水 泥 细 度 及 熟 料 中 SO 3 的 含 量 有 关 石 膏 掺 量 一 般 为 水 泥 重 量 的 3%~5% 若 水 泥 中 石 膏 掺 量 超 过 规 定 的 限 量 时, 还 会 引 起 水 泥 强 度 降 低, 严 重 时 会 引 起 水 泥 体 积 安 定 性 不 良, 使 水 泥 石 产 生 膨 胀 性 破 坏 所 以 国 家 标 准 规 定, SO3 计 不 得 超 过 3 5% (3) 水 泥 细 度 的 影 响 水 泥 颗 粒 的 粗 细 直 接 影 响 水 泥 的 水 化 凝 结 硬 化 强 度 及 水 化 热 等 这 是 因 为 水 泥 颗 粒 越 细, 总 表 面 积 越 大, 与 水 的 接 触 面 积 也 大, 因 此 水 化 迅 速, 凝 结 硬 化 也 相 应 增 快, 早 期 强 度 也 高 但 水 泥 颗 粒 过 细, 易 与 空 气 中 的 水 分 及 二 氧 化 碳 反 应, 致 使 水 泥 不 宜 久 存, 过 细 的 水 泥 硬 化 时 产 生 的 收 缩 亦 较 大, 水 泥 磨 得 越 细, 耗 能 越 多, 成 本 越 高 通 常, 水 泥 颗 粒 的 粒 径 在 7~200μm (0 007~0 2mm) 范 围 内 (4) 养 护 条 件 ( 温 度 湿 度 ) 的 影 响 养 护 环 境 有 足 够 的 温 度 和 湿 度, 有 利 于 水 泥 的 水 化 和 凝 结 硬 化 过 程, 有 利 于 水 泥 的 早 期 强 度 发 展 如 果 环 境 十 分 干 燥 时, 水 泥 中 的 水 分 蒸 发, 导 致 水 泥 不 能 充 分 水 化, 同 时 硬 化 也 将 停 止 严 重 时 会 使 水 泥 石 产 生 裂 缝 通 常, 养 护 时 温 度 升 高, 水 泥 的 水 化 加 快, 早 期 强 度 发 展 也 快 若 在 较 低 的 温 度 下 硬 化, 虽 强 度 发 展 较 慢, 但 最 终 强 度 不 受 影 响 不 过 当 温 度 低 于 0 时, 水 泥 的 水 化 将 停 止, 强 度 不 但 不 增 长, 甚 至 会 因 水 结 冰 而 导 致 水 泥 石 结 构 破 坏 36

27 实 际 工 程 中, 常 通 过 蒸 汽 养 护 压 蒸 养 护 来 加 快 水 泥 制 品 的 凝 结 硬 化 过 程 (5) 养 护 龄 期 的 影 响 水 泥 的 水 化 硬 化 是 一 个 较 长 时 期 内 不 断 进 行 的 过 程, 随 着 水 泥 颗 粒 内 各 熟 料 矿 物 水 化 程 度 的 提 高, 凝 胶 体 不 断 增 加, 毛 细 孔 不 断 减 少, 使 水 泥 石 的 强 度 随 龄 期 增 长 而 增 加 实 践 证 明, 水 泥 一 般 在 28d 内 强 度 发 展 较 快,28d 后 增 长 缓 慢 (6) 拌 和 用 水 量 的 影 响 在 水 泥 用 量 不 变 的 情 况 下, 增 加 拌 和 用 水 量, 会 增 加 硬 化 水 泥 石 中 的 毛 细 孔, 降 低 水 泥 石 的 强 度, 同 时 延 长 水 泥 的 凝 结 时 间 所 以 在 实 际 工 程 中, 水 泥 混 凝 土 调 整 流 动 性 大 小 时, 在 不 改 变 水 灰 比 的 情 况 下, 增 减 水 和 水 泥 的 用 量 ( 为 了 保 证 混 凝 土 的 耐 久 性, 规 定 了 最 小 水 泥 用 量 ) (7) 外 加 剂 的 影 响 硅 酸 盐 水 泥 的 水 化 凝 结 硬 化 受 C 3 S C 3A 的 制 约, 凡 对 C3 S 和 C 3 A 的 水 化 能 产 生 影 响 的 外 加 剂, 都 能 改 变 硅 酸 盐 水 泥 的 水 化 凝 结 硬 化 性 能 如 加 入 促 凝 剂 (CaCl2 Na2SO4 等 ) 就 能 促 进 水 泥 水 化 硬 化, 提 高 早 期 强 度 相 反, 掺 加 缓 凝 剂 ( 木 钙 糖 类 等 ) 就 会 延 缓 水 泥 的 水 化 硬 化, 影 响 水 泥 早 期 强 度 的 发 展 (8) 贮 存 条 件 的 影 响 贮 存 不 当, 会 使 水 泥 受 潮, 颗 粒 表 面 发 生 水 化 而 结 块, 严 重 降 低 强 度 即 使 良 好 的 贮 存, 在 空 气 中 的 水 分 和 CO 2 作 用 下, 也 会 发 生 缓 慢 水 化 和 碳 化, 经 3 个 月, 强 度 约 降 低 10%~20%,6 个 月 降 低 15%~30%,1 年 后 将 降 低 25%~40%, 所 以 水 泥 的 有 效 贮 存 期 为 3 个 月, 不 宜 久 存 硅 酸 盐 水 泥 的 技 术 性 质 根 据 国 家 标 准 (GB ), 对 硅 酸 盐 水 泥 的 技 术 性 质 要 求 如 下 : 1 细 度 细 度 是 指 水 泥 颗 粒 的 粗 细 程 度, 它 直 接 影 响 着 水 泥 的 性 能 和 使 用 凡 水 泥 细 度 不 符 合 规 定 者 为 不 合 格 品 水 泥 细 度 采 用 筛 析 法 或 比 表 面 积 法 测 定 筛 析 法 是 以 在 0 080mm 方 孔 筛 上 的 筛 余 不 得 超 过 10% 比 表 面 积 法 是 以 1kg 水 泥 所 具 有 的 总 表 面 积 (m 2 /kg) 表 示 硅 酸 盐 水 泥 的 比 表 面 积 应 大 于 300m 2 /kg 2 凝 结 时 间 水 泥 凝 结 时 间 分 初 凝 时 间 和 终 凝 时 间 从 加 入 拌 和 用 水 至 水 泥 浆 开 始 失 去 塑 性 所 需 的 时 间, 称 为 初 凝 时 间 自 加 入 拌 和 用 水 至 水 泥 浆 完 全 失 去 塑 性, 并 开 始 有 一 定 结 构 强 度 所 需 的 时 间, 称 为 终 凝 时 间 国 家 标 准 规 定 硅 酸 盐 水 泥 的 初 凝 时 间 不 得 早 于 45min, 终 凝 时 间 不 得 迟 于 6 5h 凡 初 凝 时 间 不 符 合 规 定 者 为 废 品, 终 凝 时 间 不 符 合 规 定 者 为 不 合 格 品 37

28 水 泥 凝 结 时 间 用 凝 结 时 间 测 定 仪 测 定 试 样 用 标 准 稠 度 水 泥 净 浆, 温 度 20 ±3, 湿 度 >90% 水 泥 熟 料 矿 物 成 分 不 同 时, 其 标 准 稠 度 用 水 量 亦 有 所 差 别, 磨 得 越 细 的 水 泥, 标 准 稠 度 用 水 量 越 大 硅 酸 盐 水 泥 的 标 准 稠 度 一 般 在 24%~ 30% 之 间 水 泥 的 凝 结 时 间 在 施 工 中 具 有 重 要 意 义 初 凝 不 宜 过 快 是 为 了 保 证 有 足 够 的 时 间 在 初 凝 之 前 完 成 混 凝 土 成 型 等 各 工 序 的 操 作 ; 终 凝 不 宜 过 迟 是 为 了 使 混 凝 土 在 浇 捣 完 毕 后 能 尽 早 完 成 凝 结 硬 化, 以 利 于 下 一 道 工 序 及 早 进 行 3. 体 积 安 定 性 水 泥 的 体 积 安 定 性, 是 指 水 泥 在 凝 结 硬 化 过 程 中, 水 泥 体 积 变 化 的 均 匀 性 如 果 水 泥 凝 结 硬 化 后 体 积 变 化 不 均 匀, 水 泥 混 凝 土 构 件 将 产 生 膨 胀 性 裂 缝, 降 低 建 筑 物 质 量, 甚 至 引 起 严 重 事 故 这 就 是 水 泥 的 体 积 安 定 性 不 良 体 积 安 定 性 不 良 的 水 泥 作 废 品 处 理, 不 能 用 于 工 程 中 引 起 水 泥 体 积 安 定 性 不 良 的 原 因, 一 般 是 由 于 熟 料 中 所 含 的 游 离 氧 化 钙 (f CaO) 过 多, 也 可 能 是 由 于 熟 料 中 所 含 的 游 离 氧 化 镁 (f MgO) 过 多 或 粉 磨 熟 料 时 掺 入 的 石 膏 过 量 熟 料 中 所 含 的 f CaO 和 f MgO 都 是 过 烧 的, 熟 化 很 慢, 它 们 在 水 泥 凝 结 硬 化 后 才 慢 慢 熟 化 : CaO + H 2 O = Ca(OH)2 MgO + H 2 O = Mg(OH)2 熟 化 过 程 中 产 生 体 积 膨 胀, 使 水 泥 石 开 裂 石 膏 掺 入 过 量, 将 与 已 固 化 的 水 化 铝 酸 钙 作 用 生 成 水 化 硫 铝 酸 钙 晶 体, 产 生 1 5 倍 体 积 膨 胀, 造 成 已 硬 化 的 水 泥 石 开 裂 国 家 标 准 规 定 : 由 于 游 离 氧 化 钙 引 起 的 水 泥 体 积 安 定 性 不 良 可 采 用 沸 煮 法 检 验 所 谓 沸 煮 法, 包 括 试 饼 法 和 雷 氏 法 两 种 试 饼 法 是 将 标 准 稠 度 水 泥 净 浆 做 成 试 饼, 沸 煮 3h 后, 若 用 肉 眼 观 察 未 发 现 裂 纹, 用 直 尺 检 查 没 有 弯 曲 现 象, 则 称 为 安 定 性 合 格 雷 氏 法 是 测 定 水 泥 浆 在 雷 氏 夹 中 沸 煮 硬 化 后 的 膨 胀 值, 若 膨 胀 量 在 规 定 值 内 为 安 定 性 合 格 当 试 饼 法 和 雷 氏 法 两 者 结 论 有 矛 盾 时, 以 雷 氏 法 为 准 游 离 氧 化 镁 的 水 化 作 用 比 游 离 氧 化 钙 更 加 缓 慢, 必 须 用 压 蒸 法 才 能 检 验 出 它 的 危 害 作 用 石 膏 的 危 害 作 用 需 经 长 期 浸 在 常 温 水 中 才 能 发 现 二 氧 化 镁 和 石 膏 所 导 致 的 体 积 安 定 性 不 良 不 便 于 快 速 检 验, 因 此, 通 常 在 水 泥 生 产 中 严 格 控 制 国 家 标 准 规 定 : 水 泥 中 游 离 氧 化 镁 含 量 不 得 超 过 5 0%; 三 氧 化 硫 含 量, 矿 渣 水 泥 不 得 超 过 4 0%, 其 他 水 泥 不 得 超 过 3 5% 4 强 度 及 强 度 等 级 水 泥 强 度 是 表 明 水 泥 质 量 的 重 要 技 术 指 标, 也 是 划 分 水 泥 强 度 等 级 的 依 据 国 家 标 准 枟 水 泥 胶 砂 强 度 检 验 方 法 (ISO) 枠 (GB/T ) 规 定, 采 用 软 练 胶 砂 法 测 定 水 泥 强 度 该 法 是 由 按 质 量 计 的 一 份 水 泥 三 份 中 国 ISO 标 准 砂, 用 38

29 0 5 的 水 灰 比 拌 制 的 一 组 塑 性 胶 砂, 制 成 40mm 40mm 160mm 的 试 件, 试 件 连 模 一 起 在 湿 气 中 养 护 24h 后, 再 脱 模 放 在 标 准 温 度 (20 ±1 ) 的 水 中 养 护, 分 别 测 定 3d 和 28d 抗 压 强 度 和 抗 折 强 度, 根 据 测 定 结 果, 按 表 4 2 规 定, 可 确 定 硅 酸 盐 水 泥 的 强 度 等 级 枟 硅 酸 盐 水 泥 普 通 硅 酸 盐 水 泥 枠 (GB ) 规 定 各 强 度 等 级 的 强 度 值 不 得 低 于 表 4 2 中 的 规 定 表 4 2 硅 酸 盐 水 泥 的 强 度 等 级 要 求 (GB ) 强 度 等 级 抗 压 强 度 抗 折 强 度 3d 28d 3d 28d R R R 注 :R 早 强 型 5 碱 含 量 碱 含 量 是 指 水 泥 中 Na2 O 和 K 2 O 的 含 量 在 水 泥 中 含 碱 是 引 起 混 凝 土 产 生 碱 骨 料 反 应 的 条 件 当 使 用 活 性 骨 料 时, 要 使 用 低 碱 水 泥 国 家 标 准 规 定 : 水 泥 中 碱 含 量 ( 按 Na2 O+0 658K 2 O 计 算 ) 不 得 大 于 0 60% 或 由 供 需 双 方 商 定 国 家 标 准 中 还 规 定 : 凡 氧 化 镁 三 氧 化 硫 安 定 性 ( 即 f CaO) 初 凝 时 间 中 任 一 项 不 符 合 标 准 规 定 时, 均 为 废 品 凡 细 度 终 凝 时 间 强 度 低 于 规 定 指 标 时 称 为 不 合 格 品 废 品 水 泥 在 工 程 中 严 禁 使 用 若 水 泥 仅 强 度 低 于 规 定 指 标 时, 可 以 降 级 使 用 水 泥 石 的 腐 蚀 及 其 防 止 水 泥 制 品 在 一 般 使 用 条 件 下, 具 有 较 好 的 耐 久 性, 但 在 某 些 侵 蚀 介 质 ( 软 水 含 酸 或 盐 的 水 等 ) 作 用 下, 强 度 降 低 甚 至 造 成 建 筑 物 结 构 破 坏, 这 种 现 象 称 为 水 泥 石 的 腐 蚀 引 起 水 泥 石 腐 蚀 的 主 要 原 因 有 : 1 软 水 腐 蚀 ( 溶 出 性 侵 蚀 ) 雨 水 雪 水 蒸 馏 水 工 业 冷 凝 水 及 含 重 碳 酸 盐 很 少 的 河 水 及 湖 水 都 属 于 软 水 当 水 泥 石 长 期 与 这 些 水 分 相 接 触 时, 水 泥 石 中 的 氢 氧 化 钙 最 先 溶 出 ( 每 升 水 中 能 溶 解 氢 氧 化 钙 1 3g 以 上 ) 在 静 水 及 无 压 力 水 作 用 下, 由 于 周 围 的 水 易 被 溶 出 的 氢 氧 39

30 化 钙 所 饱 和 而 使 溶 解 作 用 停 止, 溶 出 仅 限 于 表 面, 所 以 影 响 不 大 但 是, 若 水 泥 石 在 流 动 的 水 中 或 有 压 力 的 水 中, 溶 出 的 氢 氧 化 钙 不 断 被 冲 走, 而 且, 由 于 石 灰 浓 度 的 继 续 降 低, 还 会 引 起 其 他 水 化 物 的 分 解 溶 解, 侵 蚀 作 用 不 断 深 入 内 部, 使 水 泥 空 隙 增 大, 强 度 下 降, 使 水 泥 石 结 构 遭 受 进 一 步 破 坏, 以 致 全 部 溃 裂 当 环 境 水 中 含 有 重 碳 酸 盐 时, 重 碳 酸 盐 与 水 泥 石 中 的 氢 氧 化 钙 起 反 应, 生 成 几 乎 不 溶 于 水 的 碳 酸 钙 : Ca(OH) 2 + Ca(HCO 3 )2 =2CaCO 3 +2H 2O 生 成 的 碳 酸 钙 积 聚 在 已 硬 化 的 水 泥 石 孔 隙 内, 形 成 密 实 保 护 层, 阻 止 外 界 水 的 浸 入 和 内 部 氢 氧 化 钙 的 溶 析, 从 而 阻 止 侵 蚀 作 用 继 续 深 入 进 行 实 际 工 程 中, 将 与 软 水 接 触 的 水 泥 构 件 事 先 在 空 气 中 硬 化, 形 成 碳 酸 钙 外 壳, 可 对 溶 出 性 侵 蚀 作 用 起 到 防 止 作 用 2 酸 性 腐 蚀 (1) 碳 酸 腐 蚀 在 工 业 污 水 地 下 水 中 常 溶 解 有 较 多 的 二 氧 化 碳 水 中 的 二 氧 化 碳 与 水 泥 石 中 的 氢 氧 化 钙 反 应 所 生 成 的 碳 酸 钙 如 继 续 与 含 碳 酸 的 水 作 用, 则 变 成 易 溶 解 于 水 的 碳 酸 氢 钙, 由 于 碳 酸 氢 钙 的 溶 失 以 及 水 泥 石 中 其 他 产 物 的 分 解 而 使 水 泥 石 结 构 破 坏 其 化 学 反 应 如 下 : Ca(OH) 2 + CO 2 + H 2O = CaCO 3 +2H 2 O CaCO3 + CO2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 碳 酸 钙 再 与 含 碳 酸 的 水 作 用 转 变 成 重 碳 酸 钙, 是 可 逆 反 应 当 水 中 含 有 较 多 的 碳 酸, 并 超 过 平 衡 浓 度 时, 则 上 式 向 右 进 行 另 外, 氢 氧 化 钙 浓 度 降 低, 还 会 导 致 水 泥 石 中 其 他 水 化 物 的 分 解, 使 腐 蚀 作 用 进 一 步 加 剧 (2) 一 般 酸 的 腐 蚀 在 工 业 废 水 地 下 水 沼 泽 水 中 常 含 无 机 酸 和 有 机 酸 ; 工 业 窑 炉 中 的 烟 气 常 含 有 二 氧 化 硫, 遇 水 后 即 生 成 亚 硫 酸 各 种 酸 类 对 水 泥 石 都 有 不 同 程 度 的 腐 蚀 作 用 它 们 与 水 泥 石 中 的 氢 氧 化 钙 作 用 后 生 成 的 化 合 物, 或 者 易 溶 于 水, 或 者 体 积 膨 胀, 导 致 水 泥 石 破 坏 各 类 酸 中 对 水 泥 石 腐 蚀 作 用 最 快 的 是 无 机 酸 中 的 盐 酸 氢 氟 酸 硝 酸 硫 酸 和 有 机 酸 中 的 醋 酸 蚁 酸 和 乳 酸 例 如, 盐 酸 与 水 泥 石 中 的 氢 氧 化 钙 作 用 : 2HCl + Ca(OH) 2 = CaCl2 +2H 2 O 生 成 的 氯 化 钙 易 溶 于 水, 其 破 坏 方 式 为 溶 解 性 化 学 腐 蚀 硫 酸 与 水 泥 石 中 的 氢 氧 化 钙 作 用 : H 2SO4 + Ca(OH) 2 = CaSO4 2H 2 O 生 成 的 二 水 石 膏 或 者 直 接 在 水 泥 石 孔 隙 中 结 晶 产 生 膨 胀, 或 者 再 与 水 泥 石 中 的 水 化 铝 酸 钙 作 用, 生 成 高 硫 型 水 化 硫 铝 酸 钙, 其 破 坏 性 更 大 40

31 3 盐 类 腐 蚀 (1) 硫 酸 盐 的 腐 蚀 当 环 境 水 中 含 有 钠 钾 铵 等 硫 酸 盐 时, 它 们 能 与 水 泥 石 中 的 氢 氧 化 钙 起 置 换 作 用, 生 成 硫 酸 钙 硫 酸 钙 与 水 泥 石 中 固 态 的 水 化 铝 酸 钙 作 用, 生 成 比 原 体 积 增 加 1 5 倍 以 上 的 高 硫 型 水 化 硫 铝 酸 钙 4CaO Al2 O 3 12H 2 O +3CaSO 4 +20H 2 O =3CaO Al2 O 3 3CaSO4 31H 2O + Ca(OH)2 高 硫 型 水 化 硫 铝 酸 钙 呈 针 状 晶 体, 俗 称 水 泥 杆 菌 ( 如 图 4 4 所 示 ), 对 水 泥 石 起 极 大 的 破 坏 作 用 当 水 中 硫 酸 盐 浓 度 较 高 时, 硫 酸 钙 将 在 孔 隙 中 直 接 结 晶 成 二 水 石 膏, 使 体 积 膨 胀, 导 致 水 泥 石 破 坏 综 上 所 述, 硫 酸 盐 的 腐 蚀 实 质 上 是 膨 胀 性 化 学 腐 蚀 (2) 镁 盐 的 腐 蚀 当 环 境 水 是 海 水 及 地 下 水 时, 常 含 有 大 量 图 4 4 水 泥 石 中 的 针 状 结 晶 的 镁 盐, 主 要 是 硫 酸 镁 和 氯 化 镁 它 们 与 水 泥 石 的 氢 氧 化 钙 起 如 下 反 应 : MgSO 4 + Ca(OH)2 +2H 2O = CaSO4 2H 2 O + Mg(OH)2 MgCl2 + Ca(OH)2 = CaCl2 + Mg(OH) 2 生 成 的 氢 氧 化 镁 松 软 而 无 胶 凝 能 力, 氯 化 钙 易 溶 于 水, 二 水 石 膏 则 引 起 硫 酸 盐 的 破 坏 作 用 因 此, 硫 酸 镁 对 水 泥 石 起 着 镁 盐 和 硫 酸 盐 双 重 腐 蚀 作 用 4 强 碱 的 腐 蚀 碱 类 溶 液 如 浓 度 不 大 时 一 般 是 无 害 的 但 铝 酸 盐 含 量 较 高 的 硅 酸 盐 水 泥 遇 到 强 碱 作 用 后 也 会 破 坏 如 氢 氧 化 钠 可 与 水 泥 石 中 未 水 化 的 铝 酸 盐 作 用, 生 成 易 溶 的 铝 酸 钠 : 3CaO Al2O 3 +6NaOH =3Na2 O Al2 O 3 +3Ca(OH)2 当 水 泥 石 被 氢 氧 化 钠 溶 液 浸 透 后 又 在 空 气 中 干 燥, 会 与 空 气 中 的 二 氧 化 碳 作 用 生 成 碳 酸 钠 : 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H 2 O 碳 酸 钠 在 水 泥 石 毛 细 孔 中 结 晶 沉 积, 而 使 水 泥 石 胀 裂 除 上 述 腐 蚀 类 型 外, 还 有 一 些 如 糖 类 动 物 脂 肪 等 的 腐 蚀 实 际 上 水 泥 石 的 腐 蚀 是 一 个 极 为 复 杂 的 物 理 化 学 作 用 过 程, 在 它 遭 受 的 腐 蚀 环 境 中, 很 少 是 一 种 侵 蚀 作 用, 往 往 是 几 种 同 时 存 在, 互 相 影 响 产 生 水 泥 石 腐 蚀 的 41

32 根 本 原 因 是 : 外 部 是 因 为 构 件 处 于 侵 蚀 性 介 质 的 环 境 ; 内 部 是 因 为 水 泥 石 中 存 在 易 被 腐 蚀 的 氢 氧 化 钙 和 水 化 铝 酸 钙, 以 及 水 泥 石 本 身 不 密 实, 存 在 很 多 毛 细 孔 通 道, 使 侵 蚀 性 介 质 易 于 进 入 其 内 部 腐 蚀 的 总 体 过 程 是 : 水 泥 石 的 水 化 产 物 中 Ca(OH) 2 的 溶 失, 导 致 水 泥 石 受 损, 胶 结 能 力 降 低 ; 或 者 有 膨 胀 性 产 物 形 成, 引 起 胀 裂 性 破 坏 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 含 量 高, 水 化 产 物 中 氢 氧 化 钙 和 水 化 铝 酸 钙 的 含 量 多, 所 以 抗 侵 蚀 性 差, 不 宜 在 有 腐 蚀 性 介 质 的 环 境 中 使 用 5 腐 蚀 的 防 止 根 据 以 上 腐 蚀 原 因 的 分 析, 水 泥 石 的 腐 蚀 前 提 是 其 外 环 境 和 内 环 境 能 起 化 学 反 应, 腐 蚀 性 化 合 物 必 须 是 一 定 浓 度 的 溶 液 状 态, 如 较 高 的 温 度, 一 定 的 湿 度, 较 快 的 流 速, 钢 筋 的 锈 蚀 等 所 以, 使 用 水 泥 时, 可 采 用 下 列 防 腐 措 施 : 1) 根 据 侵 蚀 环 境 特 点, 合 理 选 用 水 泥 品 种 例 如 选 用 水 化 产 物 中 氢 氧 化 钙 含 量 较 少 的 水 泥, 可 提 高 对 软 水 等 侵 蚀 作 用 的 抵 抗 能 力 ; 为 抵 抗 硫 酸 盐 的 腐 蚀, 采 用 铝 酸 三 钙 含 量 低 于 5% 的 抗 硫 酸 盐 水 泥 2) 提 高 水 泥 石 的 紧 密 度 为 了 使 水 泥 石 中 的 孔 隙 尽 量 少, 应 严 格 控 制 硅 酸 盐 水 泥 的 拌 和 用 水 量 因 为 硅 酸 盐 水 泥 水 化 理 论 上 只 需 23% 左 右 的 水, 而 实 际 工 程 中 拌 和 用 水 量 较 大 ( 约 占 水 泥 质 量 的 40%~70%), 多 余 的 水 蒸 发 后 形 成 连 通 的 孔 隙, 腐 蚀 介 质 就 容 易 透 入 水 泥 石 内 部, 从 而 加 速 了 水 泥 石 的 腐 蚀 为 了 提 高 水 泥 混 凝 土 的 密 实 度, 应 该 合 理 设 计 混 凝 土 的 配 合 比, 尽 可 能 采 用 低 水 灰 比 和 选 择 最 优 施 工 方 法 此 外, 在 混 凝 土 和 砂 浆 表 面 进 行 碳 化 或 氟 硅 酸 处 理, 生 成 难 溶 的 碳 酸 钙 外 壳, 或 氟 化 钙 及 硅 胶 薄 膜, 提 高 表 面 密 实 度, 也 可 减 少 侵 蚀 性 介 质 渗 入 内 部 3) 加 作 保 护 层 用 耐 腐 蚀 的 石 料 陶 瓷 塑 料 防 水 材 料 等 覆 盖 于 水 泥 石 的 表 面, 形 成 不 透 水 的 保 护 层, 以 防 止 腐 蚀 介 质 与 水 泥 石 直 接 接 触 硅 酸 盐 水 泥 的 应 用 和 存 放 硅 酸 盐 水 泥 具 有 一 些 良 好 的 特 性, 因 此 应 用 广 泛 ( 详 见 表 4.6 表 4 7) 运 输 和 贮 存 水 泥 期 间 应 特 别 注 意 防 水 防 潮 工 地 储 存 水 泥 应 有 专 用 仓 库, 库 房 要 干 燥 水 泥 要 按 不 同 品 种 强 度 等 级 及 出 厂 日 期 分 开 存 放, 散 装 水 泥 应 分 库 存 放 ; 袋 装 水 泥 存 放 时, 地 面 垫 板 要 离 地 30cm, 四 周 离 墙 30cm, 堆 放 高 度 不 应 超 过 10 袋 ; 水 泥 的 储 存 应 考 虑 先 存 先 用, 防 止 存 放 过 久 水 泥 存 放 期 一 般 不 应 超 过 3 个 月, 超 过 6 个 月 的 水 泥 必 须 经 过 试 验 才 能 使 用 受 潮 水 泥 多 出 现 结 块, 轻 微 结 块 能 用 手 指 捏 碎, 或 以 适 当 方 法 压 碎 后, 恢 复 受 潮 水 泥 的 部 分 活 性, 并 重 新 测 定 其 强 度 等 级, 用 于 次 要 工 程 4 2 掺 混 合 材 料 的 硅 酸 盐 水 泥 凡 在 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 中, 掺 入 一 定 量 的 混 合 材 料 和 适 量 石 膏 共 同 磨 细 制 成 的 42

33 水 硬 性 胶 凝 材 料, 均 属 掺 混 合 材 料 的 硅 酸 盐 水 泥 在 水 泥 熟 料 中 加 入 混 合 材 料 后, 可 以 改 善 水 泥 的 性 能, 调 节 水 泥 的 强 度, 增 加 品 种, 提 高 产 量, 降 低 成 本, 扩 大 水 泥 的 使 用 范 围, 同 时 可 以 综 合 利 用 工 业 废 料 和 地 方 材 料 这 类 水 泥 根 据 掺 入 混 合 材 料 的 数 量 和 品 种 不 同 有 : 普 通 硅 酸 盐 水 泥 矿 渣 硅 酸 盐 水 泥 火 山 灰 质 硅 酸 盐 水 泥 粉 煤 灰 硅 酸 盐 水 泥 和 复 合 硅 酸 盐 水 泥 混 合 材 料 在 生 产 水 泥 时, 为 改 善 水 泥 性 能, 调 节 水 泥 强 度 等 级, 而 加 到 水 泥 中 去 的 人 工 的 和 天 然 的 矿 物 材 料, 称 为 水 泥 混 合 材 料 用 于 水 泥 中 的 混 合 材 料 分 为 活 性 混 合 材 料 和 非 活 性 混 合 材 料 两 大 类 1 活 性 混 合 材 料 活 性 混 合 材 料 掺 入 硅 酸 盐 水 泥 后, 能 与 水 泥 水 化 产 物 氢 氧 化 钙 起 化 学 反 应, 生 成 水 硬 性 胶 凝 材 料, 凝 结 硬 化 后 具 有 强 度 并 能 改 善 硅 酸 盐 水 泥 的 某 些 性 质 常 用 的 有 粒 化 高 炉 矿 渣 火 山 灰 质 混 合 材 料 和 粉 煤 灰 (1) 粒 化 高 炉 矿 渣 粒 化 高 炉 矿 渣 是 将 炼 铁 高 炉 的 熔 融 矿 渣 经 急 速 冷 却 而 成 的 松 软 颗 粒 粒 化 高 炉 矿 渣 中 的 活 性 成 分, 主 要 是 活 性 氧 化 铝 和 活 性 氧 化 硅, 即 使 在 常 温 下 也 可 与 氢 氧 化 钙 起 化 学 反 应 并 产 生 强 度 矿 渣 的 活 性, 不 仅 取 决 于 化 学 成 分, 而 且 在 很 大 程 度 上 取 决 于 内 部 结 构 高 炉 矿 渣 熔 体 采 用 水 淬 方 法 急 冷 成 粒 时, 阻 止 了 熔 体 向 结 晶 结 构 转 变 而 形 成 了 玻 璃 体, 使 其 储 有 较 高 的 潜 在 化 学 能, 具 有 较 高 的 潜 在 活 性 在 含 氧 化 钙 较 高 的 碱 性 矿 渣 中, 因 其 中 还 含 有 硅 酸 二 钙 等 成 分, 故 本 身 具 有 弱 的 水 硬 性 (2) 火 山 灰 质 混 合 材 料 这 类 材 料 是 具 有 火 山 灰 性 的 天 然 的 或 人 工 的 矿 物 质 材 料, 按 其 化 学 成 分 与 矿 物 结 构 可 分 为 : 含 水 硅 酸 质 铝 硅 玻 璃 质 烧 黏 土 质 等 含 水 硅 酸 质 混 合 材 料 有 : 硅 藻 土 硅 藻 石 蛋 白 石 和 硅 质 渣 ( 人 工 的 如 硅 灰 ) 其 活 性 成 分 以 氧 化 硅 为 主 铝 硅 玻 璃 质 混 合 材 料 有 : 火 山 灰 凝 灰 岩 浮 石 和 某 些 工 业 废 渣 其 活 性 成 分 为 氧 化 硅 和 氧 化 铝 烧 黏 土 ( 人 工 的 ) 质 混 合 材 料 有 : 烧 黏 土 煤 渣 煅 烧 的 煤 矸 石 等 其 活 性 成 分 以 氧 化 铝 为 主 (3) 粉 煤 灰 是 发 电 厂 锅 炉 用 煤 粉 做 燃 料, 从 其 烟 气 中 排 出 的 细 颗 粒 废 渣, 以 SiO2 和 Al2O 3 为 主 要 化 学 成 分, 含 有 少 量 CaO, 具 有 火 山 灰 性 2 非 活 性 混 合 材 料 这 类 材 料 有 : 磨 细 石 英 砂 石 灰 石 黏 土 慢 冷 矿 渣 及 各 种 废 渣 非 活 性 混 合 材 43

34 料 本 身 不 具 有 ( 或 具 有 微 弱 的 ) 水 硬 性 或 火 山 灰 性, 与 水 泥 矿 物 成 分 不 起 化 学 作 用 ( 即 无 化 学 活 性 ) 或 化 学 作 用 很 小, 将 其 掺 入 水 泥 熟 料 中 仅 起 提 高 水 泥 产 量 降 低 水 泥 强 度 等 级 和 减 少 水 化 热 等 作 用 上 述 的 活 性 混 合 材 料 都 含 有 大 量 的 活 性 SiO2 和 活 性 Al2 O 3, 它 们 在 氢 氧 化 钙 溶 液 中, 会 发 生 水 化 反 应, 在 饱 和 的 氢 氧 化 钙 溶 液 中 水 化 反 应 更 快, 生 成 水 化 硅 酸 钙 和 水 化 铝 酸 钙 : X Ca(OH) 2 + SiO 2 + m H 2 O = X CaO SiO 2 nh 2O Y Ca(OH)2 + Al2O 3 + m H 2 O = Y CaO Al2 O 3 nh2 O 当 液 相 中 有 石 膏 存 在 时, 将 与 水 化 铝 酸 钙 反 应 生 成 水 化 硫 铝 酸 钙 水 泥 熟 料 的 水 化 产 物 Ca(OH)2 和 熟 料 中 的 石 膏 具 备 了 使 活 性 混 合 材 料 发 挥 活 性 的 条 件 即 氢 氧 化 钙 和 石 膏 起 着 激 发 水 化 促 进 水 泥 硬 化 的 作 用, 故 称 为 激 发 剂 常 用 的 激 发 剂 有 碱 性 激 发 剂 和 硫 酸 盐 激 发 剂 两 类 硫 酸 盐 激 发 剂 的 激 发 作 用 必 须 在 有 碱 性 激 发 剂 的 条 件 下, 才 能 充 分 发 挥 普 通 硅 酸 盐 水 泥 凡 由 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 6%~15% 混 合 材 料 适 量 石 膏 磨 细 制 成 的 水 硬 性 胶 凝 材 料, 称 为 普 通 硅 酸 盐 水 泥 ( 简 称 普 通 水 泥 ), 代 号 P O 掺 活 性 混 合 材 料 时, 最 大 掺 量 不 得 超 过 15%, 其 中 允 许 用 不 超 过 水 泥 质 量 5% 的 窑 灰 或 不 超 过 水 泥 质 量 10% 的 非 活 性 混 合 材 料 来 代 替 掺 非 活 性 混 合 材 料, 最 大 掺 量 不 得 超 过 水 泥 质 量 的 10% 普 通 水 泥 按 照 国 家 标 准 枟 硅 酸 盐 水 泥 普 通 硅 酸 盐 水 泥 枠 (GB ) 规 定, 其 强 度 等 级 分 为 : R R R, 各 强 度 等 级 水 泥 的 各 龄 期 强 度 不 得 低 于 表 4 3 中 的 数 值 普 通 水 泥 的 初 凝 不 得 早 于 45min, 终 凝 不 得 迟 于 10h 在 0 08mm 方 孔 筛 上 的 筛 余 不 得 超 过 10% 沸 煮 安 定 性 必 须 合 格 普 通 水 泥 中 烧 失 量 不 得 大 于 5 0% 表 4 3 普 通 硅 酸 盐 水 泥 各 龄 期 的 强 度 要 求 (GB ) 强 度 等 级 抗 压 强 度 /M Pa 抗 折 强 度 /M Pa 3d 28d 3d 28d R R R 注 :R 早 强 型 44

35 普 通 硅 酸 盐 水 泥 中 绝 大 部 分 是 硅 酸 盐 水 泥 熟 料, 其 性 能 与 硅 酸 盐 水 泥 相 近 但 因 为 掺 入 了 少 量 的 混 合 材 料, 与 硅 酸 盐 水 泥 相 比, 早 期 硬 化 速 度 稍 慢,3d 的 抗 压 强 度 稍 低, 抗 冻 性 与 耐 磨 性 也 稍 差 ( 应 用 范 围 见 表 4 7) 矿 渣 硅 酸 盐 水 泥 凡 由 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 和 粒 化 高 炉 矿 渣 适 量 石 膏 磨 细 制 成 的 水 硬 性 胶 凝 材 料, 称 为 矿 渣 硅 酸 盐 水 泥 ( 简 称 矿 渣 水 泥 ), 代 号 P S 水 泥 中 粒 化 高 炉 矿 渣 掺 加 量 按 质 量 百 分 比 计 为 20%~70% 允 许 用 石 灰 石 窑 灰 粉 煤 灰 和 火 山 灰 质 混 合 材 料 中 的 一 种 材 料 代 替 矿 渣, 代 替 数 量 不 得 超 过 水 泥 质 量 的 8%, 替 代 后 水 泥 中 粒 化 高 炉 矿 渣 不 得 少 于 20% 按 照 国 家 标 准 枟 矿 渣 硅 酸 盐 水 泥 火 山 灰 质 硅 酸 盐 水 泥 及 粉 煤 灰 硅 酸 盐 水 泥 枠 (GB ) 的 规 定, 水 泥 熟 料 中 氧 化 镁 的 含 量 不 宜 超 过 5 0% 如 果 水 泥 以 压 蒸 安 定 性 试 验 合 格, 则 熟 料 中 氧 化 镁 的 含 量 允 许 放 宽 到 6 0% 矿 渣 水 泥 中 三 氧 化 硫 的 含 量 不 得 超 过 4 0% 矿 渣 水 泥 强 度 等 级 分 为 R R R 各 强 度 等 级 水 泥 的 各 龄 期 强 度 不 得 低 于 表 4 4 中 的 规 定 矿 渣 水 泥 对 细 度 凝 结 时 间 及 体 积 安 定 性 的 要 求 均 与 普 通 水 泥 相 同 矿 渣 水 泥 的 密 度 通 常 为 2 8~3 1g /cm 3, 堆 积 密 度 约 为 1000~1200kg/m 3 表 4 4 强 度 等 级 矿 渣 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 及 粉 煤 灰 水 泥 各 龄 期 的 强 度 要 求 (GB ) 抗 压 强 度 /M Pa 抗 折 强 度 /M Pa 3d 28d 3d 28d R R R 注 :R 早 强 型 矿 渣 水 泥 中 熟 料 的 含 量 比 硅 酸 盐 水 泥 少, 掺 入 的 粒 化 高 炉 矿 渣 量 比 较 多, 与 硅 酸 盐 水 泥 相 比 有 以 下 几 方 面 特 点 ( 参 见 表 4 6) 1 凝 结 硬 化 慢 矿 渣 水 泥 的 水 化 过 程 较 硅 酸 盐 水 泥 复 杂 首 先 是 水 泥 熟 料 矿 物 与 水 反 应 生 成 水 化 硅 酸 钙 水 化 铝 酸 钙 水 化 铁 酸 钙 和 氢 氧 化 钙 其 中 氢 氧 化 钙 和 掺 入 水 泥 中 的 45

36 石 膏 分 别 作 为 矿 渣 的 碱 性 激 发 剂 和 硫 酸 盐 激 发 剂, 与 矿 渣 中 的 活 性 氧 化 硅 氧 化 铝 进 行 二 次 化 学 反 应 生 成 水 化 硅 酸 钙 水 化 铝 酸 钙 和 水 化 硫 铝 酸 钙 等 水 化 物 由 于 矿 渣 水 泥 中 熟 料 矿 物 含 量 减 少, 而 且 水 化 分 两 步 进 行, 所 以 凝 结 硬 化 速 度 减 慢 2 早 期 强 度 低, 后 期 强 度 增 长 较 快 由 于 矿 渣 水 泥 凝 结 硬 化 速 度 慢, 所 以 早 期 (3d 7d) 强 度 低 但 二 次 反 应 后 生 成 的 水 化 硅 酸 钙 凝 胶 逐 渐 增 多, 所 以 后 期 (28d 后 ) 强 度 发 展 较 快, 将 赶 上 甚 至 超 过 硅 酸 盐 水 泥 ( 见 图 4 5) 图 4 5 矿 渣 水 泥 与 硅 酸 盐 水 泥 强 度 增 长 情 况 比 较 1 硅 酸 盐 水 泥 ;2 矿 渣 水 泥 ;3 粒 化 矿 渣 3 水 化 热 较 低 矿 渣 水 泥 中 熟 料 的 减 少, 使 水 泥 水 化 时 发 热 量 高 的 C 3 S 和 C 3 A 含 量 相 对 减 少, 故 水 化 热 较 低, 可 优 先 使 用 于 大 体 积 混 凝 土 工 程 4 抗 碳 化 能 力 较 差 矿 渣 水 泥 水 化 产 物 中 氢 氧 化 钙 含 量 少, 碱 度 低, 抗 碳 化 能 力 较 差, 但 抗 溶 出 性 侵 蚀 及 抗 硫 酸 盐 侵 蚀 的 能 力 较 强 5 保 水 性 差, 泌 水 性 较 大 矿 渣 玻 璃 体 颗 粒 亲 水 性 较 小, 所 以 矿 渣 水 泥 保 水 性 较 差, 泌 水 性 较 大, 容 易 在 水 泥 混 凝 土 内 部 形 成 毛 细 通 路 及 水 囊, 当 水 分 蒸 发 后, 便 留 下 孔 隙, 降 低 混 凝 土 的 密 实 性 及 均 匀 性 因 此, 矿 渣 水 泥 干 缩 性 较 大, 抗 渗 性 抗 冻 性 和 抗 干 湿 交 替 作 用 的 性 能 均 较 差, 不 宜 用 于 有 抗 渗 要 求 的 混 凝 土 工 程 中 6 耐 热 性 较 好 由 于 矿 渣 水 泥 硬 化 后 氢 氧 化 钙 的 含 量 低, 矿 渣 又 是 水 泥 的 耐 火 掺 料, 所 以 矿 渣 水 泥 具 有 较 好 的 耐 热 性, 可 用 于 配 制 耐 热 混 凝 土 46

37 7 硬 化 时 对 湿 热 敏 感 性 强 矿 渣 水 泥 在 较 低 温 度 下, 凝 结 硬 化 缓 慢, 故 冬 季 施 工 时 需 加 强 保 温 措 施 但 在 湿 热 条 件 下 强 度 发 展 很 快, 故 适 于 采 用 蒸 汽 养 护 火 山 灰 质 硅 酸 盐 水 泥 凡 由 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 和 火 山 灰 质 混 合 材 料 适 量 石 膏 磨 细 制 成 的 水 硬 性 胶 凝 材 料 称 为 火 山 灰 质 硅 酸 盐 水 泥 ( 简 称 火 山 灰 质 水 泥 ), 代 号 P P 水 泥 中 火 山 灰 质 混 合 材 料 掺 量 按 质 量 百 分 比 计 为 20%~50% 火 山 灰 质 水 泥 的 技 术 要 求 同 矿 渣 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 和 矿 渣 水 泥 在 性 能 方 面 有 许 多 共 同 点 ( 参 见 表 4 6), 如 水 化 凝 结 硬 化 慢, 早 期 强 度 低, 后 期 强 度 增 长 率 较 大, 水 化 热 低, 耐 蚀 性 强, 抗 冻 性 差, 易 碳 化 等 火 山 灰 质 水 泥 需 水 量 大, 在 硬 化 过 程 中 的 干 缩 较 矿 渣 水 泥 更 为 显 著, 在 干 热 环 境 中 易 产 生 干 缩 裂 缝 因 此, 使 用 时 必 须 加 强 养 护, 使 其 在 较 长 时 间 内 保 持 潮 湿 状 态 火 山 灰 质 水 泥 颗 粒 较 细, 泌 水 性 小, 故 具 有 较 高 的 抗 渗 性, 宜 用 于 有 抗 渗 要 求 的 混 凝 土 工 程 粉 煤 灰 硅 酸 盐 水 泥 凡 由 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 和 粉 煤 灰 适 量 石 膏 磨 细 制 成 的 水 硬 性 胶 凝 材 料 称 为 粉 煤 灰 硅 酸 盐 水 泥 ( 简 称 粉 煤 灰 水 泥 ), 代 号 P F 水 泥 中 粉 煤 灰 掺 量 按 质 量 百 分 比 计 为 20%~40% 粉 煤 灰 水 泥 的 细 度 凝 结 时 间 及 体 积 安 定 性 等 技 术 要 求 与 普 通 水 泥 相 同 粉 煤 灰 水 泥 的 水 化 硬 化 过 程 与 火 山 灰 质 水 泥 基 本 相 同, 其 性 能 也 与 火 山 灰 质 水 泥 有 许 多 相 似 之 处 粉 煤 灰 水 泥 的 主 要 特 点 是 干 缩 性 比 较 小, 甚 至 比 硅 酸 盐 水 泥 及 普 通 水 泥 还 小, 因 而 抗 裂 性 较 好 由 于 粉 煤 灰 的 颗 粒 多 呈 球 形 微 粒, 吸 水 率 小, 所 以 粉 煤 灰 水 泥 的 需 水 量 小, 配 制 的 混 凝 土 和 易 性 较 好 复 合 硅 酸 盐 水 泥 凡 由 硅 酸 盐 水 泥 熟 料 两 种 或 两 种 以 上 规 定 的 混 合 材 料 适 量 石 膏 磨 细 制 成 的 水 硬 性 胶 凝 材 料, 称 为 复 合 硅 酸 盐 水 泥 ( 简 称 复 合 水 泥 ), 代 号 P C 水 泥 中 混 合 材 料 总 掺 加 量 按 质 量 百 分 比 计 应 大 于 15%, 但 不 超 过 50% 允 许 用 不 超 过 8% 的 窑 灰 代 替 部 分 混 合 材 料 ; 掺 矿 渣 时 混 合 材 料 掺 量 不 得 与 矿 渣 硅 酸 盐 水 泥 重 复 按 照 国 家 标 准 枟 复 合 硅 酸 盐 水 泥 枠 (GB ) 的 规 定, 水 泥 熟 料 中 氧 化 镁 的 含 量 不 得 超 过 5 0% 如 水 泥 经 压 蒸 安 定 性 试 验 合 格, 则 熟 料 中 氧 化 镁 的 含 量 允 47

38 许 放 宽 到 6 0% 水 泥 中 三 氧 化 硫 的 含 量 不 得 超 过 3 5% 复 合 硅 酸 盐 水 泥 各 强 度 等 级 水 泥 的 各 龄 期 强 度 不 得 低 于 表 4 5 数 值 表 4 5 复 合 水 泥 各 龄 期 的 强 度 值 (GB ) 强 度 等 级 抗 压 强 度 /M Pa 抗 折 强 度 /M Pa 3d 28d 3d 28d R R R 注 :R 早 强 型 复 合 水 泥 的 特 性 与 矿 渣 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 和 粉 煤 灰 水 泥 有 不 同 程 度 的 相 似 之 处, 见 表 4 6 常 用 水 泥 的 选 用 见 表 4 7 表 4 6 常 用 水 泥 的 特 性 品 种 硅 酸 盐 水 泥 普 通 水 泥 矿 渣 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 粉 煤 灰 水 泥 复 合 水 泥 主 特 要 性 1 凝 结 硬 化 快 2 早 期 强 度 高 3 水 化 热 大 4 抗 冻 性 好 5 干 缩 性 小 6 耐 蚀 性 差 7 耐 热 性 差 1 凝 结 硬 化 较 快 2 早 期 强 度 较 高 3 水 化 热 较 大 4 抗 冻 性 较 好 5 干 缩 性 较 小 6 耐 蚀 性 较 差 7 耐 热 性 较 差 1 凝 结 硬 化 慢 2 早 期 强 度 低, 后 期 强 度 增 长 较 快 3 水 化 热 较 低 4 抗 冻 性 差 5 干 缩 性 大 6 耐 蚀 性 较 好 7 耐 热 性 好 8 泌 水 性 大 9 抗 碳 化 能 力 差 1 凝 结 硬 化 慢 2 早 期 强 度 低, 后 期 强 度 增 长 较 快 3 水 化 热 较 低 4 抗 冻 性 差 5 干 缩 性 大 6 耐 蚀 性 较 好 7 耐 热 性 较 好 8 抗 渗 性 较 好 1 凝 结 硬 化 慢 2 早 期 强 度 低, 后 期 强 度 增 长 较 快 3 水 化 热 较 低 4 抗 冻 性 差 5 干 缩 性 较 小, 抗 裂 性 较 好 6 耐 蚀 性 较 好 7 耐 热 性 较 好 与 所 掺 两 种 或 两 种 以 上 混 合 材 料 的 种 类 掺 量 有 关, 其 特 性 基 本 与 矿 渣 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 粉 煤 灰 水 泥 的 特 性 相 似 表 4 7 常 用 水 泥 的 选 用 混 凝 土 工 程 特 点 及 所 处 环 境 条 件 优 先 选 用 可 以 选 用 不 宜 选 用 普 通 混 凝 土 1 在 一 般 气 候 环 境 中 的 混 凝 土 普 通 水 泥 矿 渣 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 粉 煤 灰 水 泥 复 合 水 泥 2 在 干 燥 环 境 中 的 混 凝 土 普 通 水 泥 矿 渣 水 泥 3 在 高 湿 度 环 境 中 或 长 期 处 于 水 中 的 混 凝 土 矿 渣 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 粉 煤 灰 水 泥 复 合 水 泥 普 通 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 粉 煤 灰 水 泥 4 厚 大 体 积 的 混 凝 土 矿 渣 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 粉 煤 灰 水 泥 复 合 水 泥 硅 酸 盐 水 泥 48

39 续 表 混 凝 土 工 程 特 点 及 所 处 环 境 条 件 优 先 选 用 可 以 选 用 不 宜 选 用 矿 渣 水 泥 1 要 求 快 硬 高 强 (>C 60) 的 混 凝 土 硅 酸 盐 水 泥 普 通 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 粉 煤 灰 水 泥 复 合 水 泥 有 特 殊 要 求 的 混 凝 土 严 寒 地 区 的 露 天 混 凝 土 寒 冷 地 2 区 处 于 水 位 升 降 范 围 内 的 混 凝 土 严 寒 地 区 处 于 水 位 升 降 范 围 内 3 的 混 凝 土 4 有 抗 渗 要 求 的 混 凝 土 普 通 水 泥 普 通 水 泥 ( 强 度 等 级 >42 5) 普 通 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 矿 渣 水 泥 ( 强 度 等 级 >32 5) 火 山 灰 质 水 泥 粉 煤 灰 水 泥 矿 渣 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 粉 煤 灰 水 泥 复 合 水 泥 矿 渣 水 泥 5 有 耐 磨 性 要 求 的 混 凝 土 硅 酸 盐 水 泥 普 通 水 泥 矿 渣 水 泥 ( 强 度 等 级 >32 5) 火 山 灰 质 水 泥 粉 煤 灰 水 泥 6 受 侵 蚀 性 介 质 作 用 的 混 凝 土 矿 渣 水 泥 火 山 灰 质 水 泥 粉 煤 灰 水 泥 复 合 水 泥 硅 酸 盐 水 泥 4 3 其 他 品 种 水 泥 铝 酸 盐 水 泥 以 铝 矾 土 和 石 灰 石 为 原 料, 经 高 温 煅 烧 得 到 以 铝 酸 钙 为 主 要 成 分 的 铝 酸 盐 水 泥 熟 料, 经 磨 细 而 成 的 水 硬 性 胶 凝 材 料, 属 于 铝 酸 盐 水 泥, 其 代 号 为 CA 根 据 需 要, 也 可 在 磨 制 Al2 O 3 含 量 大 于 68% 的 水 泥 时 掺 加 适 量 的 α Al2O 3 粉 铝 酸 盐 水 泥 按 Al2 O 3 含 量 百 分 数 分 为 四 类 : 下 : CA 50 50% Al2O 3 <60%; CA 60 60% Al2O 3 <68%; CA 70 68% Al2O 3 <77%; CA 80 77% Al2O 3 根 据 国 家 标 准 枟 铝 酸 盐 水 泥 枠 (GB ) 的 规 定, 对 铝 酸 盐 水 泥 的 要 求 如 1 化 学 成 分 铝 酸 盐 水 泥 的 化 学 成 分 按 水 泥 质 量 百 分 比 计 应 符 合 表 4 8 的 要 求 49

40 表 4 8 铝 酸 盐 水 泥 化 学 成 分 (%) 类 型 Al 2O 3 SiO 2 Fe 2O 3 R 2O (Na 2O K 2O ) S 1) ( 全 硫 ) Cl 1) CA 50 50,< CA 60 60,< CA 70 68,< CA ) 当 用 户 需 要 时, 生 产 厂 应 提 供 结 果 和 测 定 方 法 2 物 理 性 能 细 度 : 比 表 面 积 不 小 于 300m 2 /kg 或 通 过 0 045mm 方 孔 筛 上 的 筛 余 不 大 于 20%, 两 种 方 法 由 供 需 双 方 商 订, 发 生 争 议 时 以 比 表 面 积 为 准 凝 结 时 间 :CA 50 CA 70 CA 80 型 铝 酸 盐 水 泥 初 凝 时 间 不 得 早 于 30min, 终 凝 时 间 不 得 迟 于 6h;CA 60 型 铝 酸 盐 水 泥 初 凝 时 间 不 得 早 于 60min, 终 凝 时 间 不 得 迟 于 18h 强 度 : 各 类 型 铝 酸 盐 水 泥 各 龄 期 强 度 值 不 得 低 于 表 4 9 中 数 值 表 4 9 铝 酸 盐 水 泥 胶 砂 强 度 (GB ) 水 泥 类 型 抗 压 强 度 /MPa 抗 折 强 度 /MPa 6h 1d 3d 28d 6h 1d 3d 28d CA ) ) CA CA CA ) 当 用 户 需 要 时, 生 产 厂 应 提 供 结 果 GB 中 还 规 定 : 铝 酸 盐 水 泥 中 R 2 O 指 标 达 不 到 要 求 时 为 废 品, 其 余 要 求 中 任 一 项 达 不 到 时 为 不 合 格 品 铝 酸 盐 水 泥 的 主 要 特 性 和 应 用 如 下 : 1) 快 凝 早 强 早 期 强 度 很 高, 后 期 强 度 增 长 不 显 著 所 以 铝 酸 盐 水 泥 主 要 用 于 工 期 紧 急 ( 如 筑 路 桥 ) 的 工 程 抢 修 工 程 ( 如 堵 漏 ) 等 ; 也 可 用 于 冬 季 施 工 的 工 程 2) 水 化 热 大 与 一 般 高 强 度 硅 酸 盐 水 泥 大 致 相 同, 但 其 放 热 速 度 特 别 快, 且 放 热 量 集 中,1d 内 即 可 放 出 水 化 热 总 量 的 70%~80% 铝 酸 盐 水 泥 不 宜 用 于 大 体 积 混 凝 土 工 程 3) 抗 矿 物 水 和 硫 酸 盐 作 用 的 能 力 很 强 4) 铝 酸 盐 水 泥 抗 碱 性 极 差, 不 得 用 于 接 触 碱 性 溶 液 的 工 程 5) 较 高 的 耐 热 性 当 采 用 耐 火 粗 细 骨 料 ( 如 铬 铁 矿 等 ) 时, 可 制 成 使 用 温 度 达 1300~1400 的 耐 热 混 凝 土, 且 强 度 能 保 持 53% 6) 配 制 膨 胀 水 泥 自 应 力 水 泥, 也 可 以 作 为 化 学 建 材 的 添 加 料 使 用 50