混凝土用各种原材料基本情况简介

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1、混凝土各材料基本知识培训材料(干货)水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等材料既能在空气中硬化又能在水 中硬化的粉末状水硬性胶凝材料水泥的来源1756年，英国工程师J.斯米顿在研究某些石灰在水中硬化的特性时发现：要获 得水硬性石灰，必须采用含有粘土的石灰石来烧制1796年，英国人J.帕克用泥灰岩烧制出了一种水泥，外观呈棕色，很像古罗马 时代的石灰和火山灰混合物，命名为罗马水泥1824年，英国建筑工人约瑟夫阿斯谱丁(Joseph Aspdin)发明了水泥并取得了 波特兰水泥的专利权。他用石灰石和粘土为原料，按一定比例配合后，在类似 于烧石灰的立窑内煅烧成熟料，再经磨细制成水泥。因水泥硬化后的颜

2、色与英 格兰岛上波特兰地方用于建筑的石头相似，被命名为波特兰水泥。它具有优良 的建筑性能，在水泥史上具有划时代意义。1871年，日本开始建造水泥厂1889年，中国河北唐山开平煤矿附近，设立了用立窑生产的唐山“细绵土” 厂。1906年在该厂的基础上建立了启新洋灰公司，年产水泥4万吨。1893年，日本远藤秀行和内海三贞二人发明了不怕海水的硅酸盐水泥。硅酸盐水泥的主要矿物：硅酸三钙（3CaOSiO2，简式C3S）,硅酸二钙（2CaOSiO2,简式C2S），铝酸三钙（3CaOAl2O3，简式C3A）,铁铝酸四 钙（4CaOAl2O3Fe2O3,简式 C4AF）。水泥的命名以及水泥的分类水泥的强度来源水

3、泥的凝结和硬化：1）、3CaOSiO2+H2O一CaOSiO2YH2O （凝胶）+Ca（OH）2；2）、2CaOSiO2+H2O一CaOSiO2YH2O （凝胶）+Ca（OH）2；3）、3CaOAl2O3+6H2O一3CaOAl2O36H2O （水化铝酸钙，不稳定）；3CaOAl2O3+3CaSO42 H2O+26H2O一3CaOAl2O33CaSO432H2O （钙矶 石，三硫型水化铝酸钙）；3CaO-Al2O3-3CaSO4- 32H2O+23CaOAl2O3+4 H2O一33CaO-Al2O3-CaSO4- 12H2O（单硫型水化铝酸钙）；4）、4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O一3

4、CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O。物理指标：初凝、终凝时间、安定性，3d、28d强度 化学指标：烧失量、氯离子、三氧化硫水泥试验标准通用硅酸盐水泥(GB 175-2007)硅酸盐水泥凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5%以下的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，统称为硅酸盐水泥(Portland cement)，国 际上统称为波特兰水泥。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称为I型 硅酸盐水泥，代号PI;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，代号P II。本标准规定了通用硅酸盐水泥的定义与分类、组分与材料、强度等级、

5、技 术要求、试验方法、检验规则和包装、标志、运输与贮存等。本标准适用于通用硅酸盐水泥。通用硅酸盐水泥Common Portland Cement以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材 料。支撑标准GB/T176 水泥化学分析方法(GB/T176-1996，eqv ISO680:1990)GB/T203用于水泥中的粒化高炉矿渣GB/T750水泥压蒸安定性试验方法GB/T1345水泥细度检验方法（筛析法）GB/T1346水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法（GB/T1346-2001，eqv ISO9597:1989）GB/T1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB

6、/T2419水泥胶砂流动度测定方法GB/T2847用于水泥中的火山灰质混合材料GB/T5483石膏和硬石膏GB/T8074水泥比表面积测定方法（勃氏法）GB9774水泥包装袋GB12573水泥取样方法GB/T12960水泥组分的定量测定GB/T17671水泥胶砂强度检验方法（ISO法）（GB/T17671-1999，idtISO679:1989）GB/T18046用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉JC/T420水泥原料中氯离子的化学分析方法JC/T667水泥助磨剂JC/T742掺入水泥中的回转窑窑灰水泥对混凝土性能影响规律水泥的凝结时间影响混凝土的凝结时间、坍落度损失水泥的安定性对混凝土裂缝的

7、影响水泥的强度对混凝土的强度影响引申为胶凝材料强度的影响。矿粉、粉煤灰掺量的变化以及三者最佳比例组合强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.0中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥GB/T200-2017547结构规范分类:结构规范2018-4-10 10:06白色硅酸盐水泥GB/T2015-2017414结构规范分类:结构规范2018-5-9 13:36核电工程用硅酸盐水泥GB/T31545-2015216电气规范分类：电气规范2017-4-25 13

8、:14低热硅酸盐水泥应用技术规程CECS431： 2016194结构规范分类：结构规范2018-9-21 14:57白色硅酸盐水泥GB/T 2015-2005（已作废）147结构规范分类:结构规范2017-4-12 10:53中热硅酸盐水泥低热硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥GB 200-2003130结构规范 分类:结构规范2017-4-11 17:19粒化高炉矿渣粉（矿粉） 来源粒化高炉矿渣是炼铁厂在高炉冶炼生铁时所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要 成分的熔融物，经淬冷成粒后得到的副产品。粒化高炉矿渣粉具有潜在水硬 性，广泛应用于水泥、砂浆与混凝土中。粒化高炉矿渣粉是经过粉磨后的粒化高炉矿渣。在高炉

9、炼铁过程中，除了铁矿石和燃料（焦炭）之外，为降低冶炼温度，还要加 入适当数量的石灰石和白云石作为助熔剂。它们在高炉内分解所得到的氧化钙、 氧化镁、和铁矿石中的废矿、以及焦炭中的灰分相熔化，生成了以硅酸盐与硅 铝酸盐为主要成分的熔融物，浮在铁水表面，定期从排渣口排出，经空气或水 急冷处理，形成粒状颗粒物，这就是矿渣。含有95%以上的玻璃体和硅酸二钙， 钙黄长石、硅灰石等矿物，与水泥成份接近14801520C水泥 1350-1450C核心：淬冷：风冷，水冷矿粉质量分数（决定活性的核心）：高炉冶炼生铁时，为脱除铁矿石中的杂质和降低冶炼温度，需要加入一定量的石灰石和白云石作为造渣剂。石灰石和白云 石在

10、高炉内分解所得和与铁矿石中的杂质、焦炭中的灰分相互融化在一起，生成了以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，它的密度比铁水轻，浮 在铁水上面,定期通过压缩空气将熔渣从高炉出渣口送入水池，使水与熔渣激 烈混合而快速冷却成粒。经过水淬急冷的矿渣称为“粒化高炉矿渣”。受生铁 冶炼工艺及原料品位的影响，每冶炼吨生铁要排一吨渣。生铁冶炼工艺和原 料组成不同，不同厂家或者同一厂家在不同时期所排出矿渣的化学成分和矿物 组成有较大的波动。矿渣中所含氧化物的质量百分组成为CaO38-46%，SiO2 26-42%，MgO 4-13%，Al2O3 7-20%。还含有少量的 CaS、MnO、FeO、金属铁 和碱。矿渣

11、与硅酸盐水泥熟料相比,矿渣中、的含量偏高，的含量偏低,为无 规则网络的玻璃体结构，熟料中、和为晶体结构质量系数Mk反映了矿渣中活性组分与低活性组分和非活性组分之间的比例，质量系数越大，矿渣的活性越高，I质量系数=（M）一般情况下Mk大于1.2相关技术标准见标准.标准GB/T 18046-2017用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉.pdf矿粉对混凝土性能的影响因素:矿粉的流动度比影响用水量矿粉的活性指数关系替代水泥的量以及混凝土的后期强度地聚合物混凝土粉煤灰粉煤灰是煤粉在煤粉锅炉中高温一 C燃烧后所形成的一种类火山灰质的混合材料，主要是由燃煤电厂、冶金化等行业排放的固体废弃物煤粉，锅炉排出

12、的灰渣有两种一种是粉煤灰或飞灰,是从烟道排出被收尘器收集的物 质，约占灰渣总质量的70-95% ,另一种是底灰，是炉膛粘结起来的粒状灰渣，从 炉底排出,约占灰渣总质量的5-30% ,。粉煤灰一般呈灰褐色,通常呈酸性,比表面积在2500-7000之间,粒度大小在几 微米到几百微米之间，通常为球状颗粒。粉煤灰的化学成分主要为氧化硅、氧 化铝和氧化铁,典型的粉煤灰还含有钙、镁、钦、硫、钾、钠和磷的氧化物 以及未燃尽的碳。粉煤灰分为高钙灰C类和低钙灰F类F类：无烟煤、烟煤煅烧收集SiO2+Al2O3+Fe2O370wt%, CaO含量一般小于 10wt%C类：褐煤和次烟煤煅烧收集SiO2+Al2O3+

13、Fe2O350wt%, CaO含量一般大于 10wt%高钙粉煤灰中的游离氧化钙具有激发活性和不利于安定性的双重作用。但是高 钙粉煤灰具有活性高，玻璃体含量高，需水量小，且具有一定的自硬性。一定 范围内可以使用。国家标准已经明确标注粉煤灰现行使用标准.标准GBT 1596-2017用于水泥和混凝土中的粉煤灰.pdf粉煤灰对混凝土的影响：需水量比大小、含碳量决定了混凝土中粉煤灰替代水泥的用水量以及外加剂掺量。活性与价格决定了其在胶凝体系中的最佳比例。建筑用砂GB/T14685-2011天然砂：河砂、海砂和山砂人工砂：碎石机制砂、卵石机制砂、再生细骨料.标准人工砂混凝土应用技术规程JGJT241-2

14、011.pdf混合砂：天然砂与机制砂的混合料砂子的性能指标GB/T 146842011表1颗粒级丘矽的分类天然砂机制矽t&EKIK2区3区1区2区3区方茹孔累计筛余/%4. 75 mm10-010-010-010-010-010-02.36 mm3S525-01503S525-01501.18 mm653550 1025065-3550-1025-0600 pm85-7170 4140 1685 7170-41仙1630095-8092-7085-5595 8092 708555ISO pm100 90100-90100-9097 8594-SO947S表2级配类别契寮IH01级阳区2区】,2

15、、3区6.2砂的含泥15、石粉含块含窗6.2.1天然砂的含沮皿和泥块含处应符合表3的规定.3含泥髭和混块含量类别InBIVECC按厌佩什）/%1.03.05.0混块含京（按旅n计/%01.02.06.2.2机制砂或快速法试验合格时，石粉含13和泥块含血应符合表4的规定;机制砂MB4或快速法试验不合格时,石粉含fit和泌块含质应符合表5的规定.表4石粉含JI和混块含或快速法试毁含枇类剧In(DMB位.51.01.4或合格石册含曲（按!8扯计/%.10.0混块含2（0计）/%01.01.4或快速法试监不合格）类别1nhi石粉含员（技质位计）/%1.03.05.0泥块含址投质址计）/%01.0SfA

16、lFe = C = Ca KNaMgTiNS,这个次序与地壳组成大体一致，所不同的是由 于土嚷中集结了大量生物体，因此C、N, S的含量相对较高。从环境污染 角度来看土壤还是藏污纳垢之处，含有各种生物的残体，排泄物、腐烂物；还含有来亡史*心任!*由颇出攵跖汰颇农药、肥料残留物等。土粗上的奉卧*含泥量严重影响混凝土中的单方用水、外加剂用量。主要体现土比较细，比表 面积大，空隙多，需水量大，对外加剂吸附量大。从而影响增加混凝土用水， 增加外加剂掺量，高含泥量影响水泥与粗骨料之间的粘结。图E PCE侧链被粘.土矿物吸附进入房间域制图1.2粘上矿物吸水膨胀示意图叫I砂质，不同的砂质对混凝土外加剂与用水

17、量的影响可视同为泥的影响。砂为未 风化完全的泥。表1.1 种粘土矿物的间性质特点及结构类型网 应用于预拌混凝土的新拌效果优于其他岩种。机制砂级配相对于其他指标来说 是对细骨料质量而言是最重要的技术指标，甚至可以认为，骨料级配的好坏直 接决定着砂浆和混凝土的性能。粘I.晶类型型品层蛆成方式2;两况硅筑四iiii体品片勺尽铝轲八面体品片构成中元品.层，中元晶层I：卜表面都是氧原予，叩吸附等量的阳高亍或水化阳离了力弱11.04,0 -5 /L / Si SI / pn/直i :片硅氧四面体晶片与片铝轼八面体品片构成单兀身以2：两层硅氧四而体晶片与一层铝氧八面体晶片枸成单元品层Lk/ Si 细度模数（

18、表征砂子粗细的一个指标），判定中砂、细砂和粗砂的数字量化指标砂子泥块含量类同于含泥量砂子级配：砂子各个粒径大小的比例。不同的级配可以达到相同的细度模数机制砂地质学中将矿石按照成因的不同分成了岩浆岩、沉积岩和变质岩等三种，不同种类的原矿，生产出来的机制砂各项技术指标自 然会不同，甚至相同种类但是不同地区的原矿，生产出来机制砂的技术指标也差异很大，而标准中亦没有对岩性进行相关的说明，例如，一般石灰岩机制砂分析试验数据可知，当级配一致时，岩性对混凝土的工作性影响较小，而对其 含气量和抗压强度影响显著，抗压强度从大到小的顺序为石灰岩 砂岩花岗岩， 而含气量从大到小的顺序为花岗岩 石灰岩 砂岩。认为相对

19、于其他岩性，石中 岩作为机制砂的生产原料，具有绝对的优势。石子：分类：天然卵石、人工碎石、二者混合料、再生粗骨料天然卵石：颗粒浑圆、流动性好、河卵石品种基本保持一致，不会出现石质变化导致混凝 土和易性发生变化，但是缺少棱角，混凝土中摩擦力小强度有所降低。使用过 程中砂率可保持在36%左右即可人工碎石：多棱角，颗粒级配以及外貌形状可控，可依据实际需要进行调整。不同石质对混凝土的影响不同，和易性或者强度均有影响，尤其是高标号混凝 土。石子的级配孔隙率砂率石子的压碎指标：8-15% 石子的含泥量：对混凝土和易性以及强度均有影响特别对石子的岩质情况进行说明：岩石情况：岩浆岩：As鞍山岩，HG花岗岩沉积岩：NH凝灰岩SH石灰岩 变质岩：SY石英岩M片麻岩3 0.2B 0.35ASH-G忸利砂岩性Hoq_o义-0-05-4-3-2l0_相同胶砂流动度下，外加剂掺量机制砂扫tis图4-8 6矛中岩性机的砂*昆龊上弱或水齐H掺力口星相同坍落度下混凝土外加剂的掺量对比舟W功吉蛭图4-6 02S K砂比组胶砂掠压损度图4-7 033胶砂比批胶砂杭压成度不同岩石相同水胶比下强度的对比 外加剂 缓凝性高效减水剂 防冻型高效减水剂