水泥和石灰汇编

1、 学习要点：学习要点：本章重点阐述了硅酸盐水泥熟料的矿物本章重点阐述了硅酸盐水泥熟料的矿物 组成、水化、凝结硬化机理、技术性质和技术标准。组成、水化、凝结硬化机理、技术性质和技术标准。 同时简要介绍了掺混合料的硅酸盐水泥和其他品种同时简要介绍了掺混合料的硅酸盐水泥和其他品种 水泥。对比介绍石灰的化学组成、消化、硬化机理。水泥。对比介绍石灰的化学组成、消化、硬化机理。 通过学习，要求学生应掌握石灰消化、硬化过通过学习，要求学生应掌握石灰消化、硬化过 程，质量评定方法；重点掌握硅酸盐水泥熟料各矿程，质量评定方法；重点掌握硅酸盐水泥熟料各矿 物成分特性、水化、凝结硬化的机理和技术性质的物成分特性、水

2、化、凝结硬化的机理和技术性质的 检验测定方法，以及其他水泥的特性和应用。检验测定方法，以及其他水泥的特性和应用。 无机胶凝材料无机胶凝材料 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料 只能在空气中硬化， 如石灰、石膏。 既可以在空气中，也可在水中硬化， 如水泥。 第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 一、概述 定义定义：水泥是一种多级分的人造矿物粉料，与水拌和后 成为塑性胶体，既能在空气中硬化，也能在水中硬化，并能 将砂石等材料的结合成具有一定强度的整体，水泥是水硬性 无机胶凝材料。 水泥水泥 2. 分类分类： 按化学成分分类 按用途和性能分类 硅酸盐类水泥 铝酸盐类水泥 硫铝酸

3、盐类水泥 铁铝酸盐类水泥 氟铝酸盐类水泥 通用水泥通用水泥 专用水泥专用水泥 特种水泥特种水泥 3. 水泥的优缺点水泥的优缺点 优优 点：点： 高的强度及稳定性高的强度及稳定性 料源广泛料源广泛 经济性好经济性好 工艺简单工艺简单 1、自重大 2、刚度大，变形小 3、收缩及裂缝现象 4、污染环境（温室效应） 4. 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 硅酸盐系水泥品种硅酸盐系水泥品种 硅酸盐水泥（P） 普通硅酸盐水泥（PO） 掺混合材的硅酸盐水泥（ PS, PP, PF ） 特性硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、05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(即 国外通称的Port

4、land Cement)。 又根据混合料的掺量分为 P和P两类。 5. 硅酸盐水泥的发展简史硅酸盐水泥的发展简史 1824年，英国的砖瓦匠Jhon Aspdin发明了现代生产硅酸盐水 泥的专利技术； 1871年，美国宾夕法尼亚，发明世界上第一台回转窑，使水 泥生产大规模化； 六大水泥：硅酸盐水泥、普硅、矿渣、火山灰、粉煤灰、复 合。 “两磨一烧” 6. 硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产 粘土质粘土质 (SiO2、Al2O3) 石灰质石灰质 (CaO) 1450 调节原料调节原料 （Fe2O3） 石膏石膏 石膏石膏 水水 泥泥 生生 料料 熟熟 料料 混合材混合材 水泥制造的“两磨一烧”工艺流程

5、 粉粉 磨磨煅煅 烧烧 粉粉 磨磨 1. 硅酸盐水泥的原料与生料的化学组成硅酸盐水泥的原料与生料的化学组成 生料主要化学成分：，和。 2. 硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成 （1） 经高温煅烧后，以上四种化学成分化合为熟料中的 主要矿物组成： 硅酸三钙简式为 硅酸二钙简式为 铝酸三钙简式为 铁铝酸四钙简式为 CaO 2 SiO 23 Al O 23 Fe O 2 3CaO SiO 3 C S 2 2CaO SiO 2 C S 23 3CaO Al O 3 C A 2323 4CaO Al OFe O 4 C AF 二、硅酸盐水泥的矿物组成和化学成分 （2）四种矿物的技术特性四种

6、矿物的技术特性 水泥中主要矿物组成，含量通常为水泥中主要矿物组成，含量通常为5050左右，对硅酸左右，对硅酸 盐水泥影响大。盐水泥影响大。 水化速度较快，水化热高，早期强度高。水化速度较快，水化热高，早期强度高。 水化速度较慢，水化热很低。水化速度较慢，水化热很低。 早期强度较低而后期强度较高。早期强度较低而后期强度较高。 耐化学侵蚀较高，干缩性较小。耐化学侵蚀较高，干缩性较小。 3 C S 2 C S 水化反应速度最快，水化热最高。水化反应速度最快，水化热最高。 早期强度较高，但强度绝对值小。早期强度较高，但强度绝对值小。 耐化学腐蚀性差，干缩性大。耐化学腐蚀性差，干缩性大。 （注：的含量决

7、定水泥的凝结速度和释放热量，通常（注：的含量决定水泥的凝结速度和释放热量，通常 为调节水泥凝结速度，需掺加石膏或硅酸三钙与石膏形成为调节水泥凝结速度，需掺加石膏或硅酸三钙与石膏形成 的水化产物）。的水化产物）。 遇水反应较快，水化热较高。遇水反应较快，水化热较高。 强度较低，对水泥抗折强度和抗冲击性能起重要作用。强度较低，对水泥抗折强度和抗冲击性能起重要作用。 耐化学腐蚀性好，干缩性小。耐化学腐蚀性好，干缩性小。 3 C A 4 C AF 3 C A （3 3）水泥熟料主要矿物组成的性质比较）水泥熟料主要矿物组成的性质比较 ）水化反应速度）水化反应速度 ）水化热）水化热 ）抗压强度早期）抗压强

8、度早期 后期后期 可见，和是水泥强度的主要来源。可见，和是水泥强度的主要来源。 ）对抗折强度和抗冲击强度有利。）对抗折强度和抗冲击强度有利。 ）耐化学腐蚀性）耐化学腐蚀性 ）干缩性）干缩性 3342 C AC SC AFC S 3342 C AC SC AFC S 3342 C SC AC AFC S 3243 C SC SC AFC A 3 C S 2 C S 4 C AF 4233 C AFC SC SC A 3324 ()C AC SC S C AF 硅酸盐水泥主要矿物组成与特性硅酸盐水泥主要矿物组成与特性 矿物组成矿物组成C3SC2SC3AC4AF 与水反应速度与水反应速度快快慢慢最快

9、最快中中 水化热水化热高高低低最高最高中中 早期早期高高低低中中低低 后期后期高高高高低低中中 耐化学侵蚀耐化学侵蚀中中好好差差优优 干缩性干缩性中中小小大大小小 大致含量大致含量35651040015515 3. 石膏石膏 为调节水泥的凝结速度，需掺入适量的石膏，因此石膏为调节水泥的凝结速度，需掺入适量的石膏，因此石膏 也称作水泥的缓凝剂，一般是二水石膏或无水石膏。也称作水泥的缓凝剂，一般是二水石膏或无水石膏。 水泥中石膏掺量主要决定于水泥中石膏掺量主要决定于 的含量，也与混合材料的含量，也与混合材料 的种类和数量有关。的种类和数量有关。 4. 水泥中的有害成分及其危害水泥中的有害成分及其危

10、害 （1）游离态氧化钙（）游离态氧化钙（f-CaO）、氧化镁）、氧化镁 MgO：体积安定：体积安定 性，结构破坏；性，结构破坏； （2）三氧化硫）三氧化硫 SO3 ： 体积不均匀变化；体积不均匀变化； （3）碱含量）碱含量 Na2O+K2O：与碱活性材料反应，局部膨胀。：与碱活性材料反应，局部膨胀。 3 C A 三、硅酸盐水泥的技术性质 1. 新拌水泥浆体的凝结与硬化新拌水泥浆体的凝结与硬化 水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、浆体的凝结硬化水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、浆体的凝结硬化 过程变成坚硬固体。过程变成坚硬固体。 水泥加入适量水调成水泥浆后，经过一段时间因本身物水泥加入适量水调成水

11、泥浆后，经过一段时间因本身物 理变化会逐渐变稠，失去塑性，这一过程称为理变化会逐渐变稠，失去塑性，这一过程称为初凝初凝，开始具，开始具 有强度称为有强度称为终凝终凝。 由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结，终凝以后强度逐由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结，终凝以后强度逐 渐提高，并形成人造石，这称渐提高，并形成人造石，这称“硬化硬化”。 （1）水泥熟料矿物的水化反应及其水化生成物 硅酸三钙硅酸三钙 2（3CaOSiO2）6H2O = 3CaO2SiO23H2O3Ca（OH）2 硅酸二钙硅酸二钙 2（2CaOSiO2）4H2O = 3CaO2SiO23H2OCa（OH）2 铝酸三钙铝酸三钙 3CaOA

12、l2O3H2O = 3CaOAl2O36H2O 这一反应导致水泥浆闪凝或假凝，必须避免！ 3CaOAl2O36H2O3（CaSO42H2O）20H2O = 3CaOAl2O33CaSO432H2O 铁铝酸四钙铁铝酸四钙 4CaOAl2O3Fe2O37H2O = 3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O 水泥颗粒水泥颗粒 水水 水泥颗粒分 散在水中形 成水泥浆体 水泥水化物膜层水泥水化物膜层 水泥颗粒的水 化从表面开始， 在表面形成水 化物膜层 诱导期 水化物膜层随 水化时间向内 不断增厚，进 入潜伏期。 水化物膜层随 水化时间向内 不断增厚，水 泥颗粒粒径缩 小 在渗透压的作 用下，膜

13、层破 裂、扩展，占 据原来被水占 据的空间，进 入凝结期。 凝结期：水化 物不断填充被 水占据的空间， 成为连续相， 拌和水不断减 少，并被水化 物分割成非连 续相。 随着水泥颗粒的 不断水化，水化 物不断填充毛细 孔和水所占据的 空间，固体相成 为连续相，并具 有一定强度。进 入硬化期。 （2）水泥的凝结硬化过程 先在固液界面发生，水化物围绕每颗水泥颗粒未水化的内 核区域沉积； 早期水化物在颗粒上形成表面膜层，阻碍了进一步反应 进入潜伏期潜伏期； 因渗透压或Ca(OH)Ca(OH)2 2的结晶或二者，水化物膜层破裂，导致 水化继续迅速进行进入水化的加速期加速期； 随着水化的不断进行，水占据的

14、空间越来越少，水化物越来 越多，水化物颗粒逐渐接近，构成较疏松的空间网状结构， 水泥浆失去流动性，可塑性降低凝结凝结； 由于水泥内核的继续水化，水化物不断填充结构网中的毛细 孔隙，使之越来越致密，空隙越来越少，水化物颗粒间作用 增强，导致浆体完全失去可塑性，并产生强度硬化硬化。 （3）石膏的缓凝作用 避免水泥浆的闪凝和假凝现象。 调节水泥的凝结时间。 导致钙钒石和单硫型硫铝酸钙水化物的形成。 2. 硬化水泥石的组成与结构 水泥石的组成 固相水泥水化物与未水化的水泥颗粒 u胶体相：水化硅酸钙C-S-H凝胶和铁相凝胶等； u晶体相：硫铝酸钙水化物、水化铝酸钙与氢氧化钙晶体等； 气相各种尺寸的孔隙与

15、空隙 u凝胶孔 u毛细孔 u工艺空隙 液相水或孔溶液 u自由水 u吸附水 u凝胶水 水泥石的组成随水泥水化度而变 背散射扫描电镜照片背散射扫描电镜照片 未水化水泥颗粒未水化水泥颗粒 C-S-H 氢氧化钙氢氧化钙 单硫型硫单硫型硫 铝酸盐铝酸盐 （1）水泥矿物组成）水泥矿物组成 （2）水泥细度）水泥细度 （3）养护条件（温度、湿度）与时间）养护条件（温度、湿度）与时间 （4）拌合用水量）拌合用水量 （5）水泥中的混合材）水泥中的混合材 （6）水泥外加剂）水泥外加剂 水泥凝结硬化的主要影响因素： 1）水泥成分；2）细度；3）养护条件 （温度和湿度）；4）龄期；5）拌和用 水量；6）贮存条件（时间、

16、湿度、水 化碳化） 水泥浆的凝结硬化取决于水泥的水化，水泥水化 速度是矿物组成及其含量、粉磨细度、温度和水灰 比的函数： R(t) = f(C3S)f(细度细度)f(T)f(W/C) C3S、C3A含量多，凝结硬化快，反之亦然。含量多，凝结硬化快，反之亦然。 细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。 提高温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水提高温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水 分有利于水泥的凝结硬化分有利于水泥的凝结硬化 。 水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化 速度越慢。速度越慢。 掺加混合材，熟料减

17、少，凝结硬化速度减慢。掺加混合材，熟料减少，凝结硬化速度减慢。 有些化合物可以使水泥浆体促凝或缓凝。有些化合物可以使水泥浆体促凝或缓凝。 小结 3. 硬化水泥石的腐蚀与防止 （1）水泥石的腐蚀类型）水泥石的腐蚀类型 淡水侵蚀（溶析性侵蚀）淡水侵蚀（溶析性侵蚀） 盐类侵蚀盐类侵蚀 酸类侵蚀酸类侵蚀 碱类侵蚀碱类侵蚀 （2）水泥石腐蚀的原因）水泥石腐蚀的原因 外因外因 内因内因 （3）防止水泥石腐蚀的措施）防止水泥石腐蚀的措施 根据工程的环境特点，合理选择水泥品种根据工程的环境特点，合理选择水泥品种 提高混凝土的密实度，降低孔隙率提高混凝土的密实度，降低孔隙率 在水泥石的表面设置保护层在水泥石的表

18、面设置保护层 （1）水泥石的腐蚀类型）水泥石的腐蚀类型 淡水侵蚀（溶析性侵蚀）淡水侵蚀（溶析性侵蚀） 机理：机理： 当水泥石处在软水中，软水能使水泥石中的当水泥石处在软水中，软水能使水泥石中的Ca(OH)2 溶解，并溶出水泥石，留下孔隙；溶解，并溶出水泥石，留下孔隙； 另一方面，水泥石中游离的钙离子的减少，使钙离另一方面，水泥石中游离的钙离子的减少，使钙离 子的浓度低于水化物的溶度积，导致水化物分解、子的浓度低于水化物的溶度积，导致水化物分解、 溶失和转变，产生大量孔隙。尤其是处于压力水或溶失和转变，产生大量孔隙。尤其是处于压力水或 流水条件下，腐蚀越快。流水条件下，腐蚀越快。 破坏形式：破坏

19、形式： 水化物水化物的分解、溶失，造成水泥石密实度下降，孔缝的分解、溶失，造成水泥石密实度下降，孔缝 增多、强度降低，直至整体破坏。增多、强度降低，直至整体破坏。 盐类侵蚀盐类侵蚀 硫酸盐的腐蚀硫酸盐的腐蚀 腐蚀机理：腐蚀机理： 硫酸盐与水泥石中的氢氧化钙反应，生成硫酸钙。硫酸硫酸盐与水泥石中的氢氧化钙反应，生成硫酸钙。硫酸 钙再与水泥石中未水化的铝酸钙反应，生成钙矾石，其钙再与水泥石中未水化的铝酸钙反应，生成钙矾石，其 体积增加体积增加2.22倍，引起水泥石的破坏。倍，引起水泥石的破坏。 当硫酸钙浓度高时，他们可直接结晶，造成膨胀压力，当硫酸钙浓度高时，他们可直接结晶，造成膨胀压力， 引起破

20、坏。引起破坏。 镁盐的腐蚀镁盐的腐蚀 腐蚀机理：腐蚀机理： 主要是硫酸镁和氯化镁，他们与氢氧化钙反应，生成主要是硫酸镁和氯化镁，他们与氢氧化钙反应，生成 氢氧化镁和硫酸钙或氯化钙，造成双重腐蚀作用。氢氧化镁和硫酸钙或氯化钙，造成双重腐蚀作用。 水泥石受硫酸盐侵蚀后，水泥石受硫酸盐侵蚀后， 内部形成膨胀性结晶产物内部形成膨胀性结晶产物 水泥石受硫酸盐侵蚀后，因水泥石受硫酸盐侵蚀后，因 膨胀性结晶产物引起的开裂膨胀性结晶产物引起的开裂 酸类腐蚀酸类腐蚀 腐蚀机理：腐蚀机理： 水泥石中的水化物都是碱性化合物，与碳酸、盐酸、水泥石中的水化物都是碱性化合物，与碳酸、盐酸、 硫酸、醋酸、蚁酸等酸反应生成可

21、溶性盐。硫酸、醋酸、蚁酸等酸反应生成可溶性盐。 另一方面，氢氧化钙浓度的降低，会导致水泥石中另一方面，氢氧化钙浓度的降低，会导致水泥石中 其它水化物的分解，使腐蚀作用加剧。其它水化物的分解，使腐蚀作用加剧。 破坏形式破坏形式： 溶失性破坏，组成与结构发生很大改变。溶失性破坏，组成与结构发生很大改变。 水泥石受酸腐蚀后，表面溶失、脱落水泥石受酸腐蚀后，表面溶失、脱落 强碱腐蚀强碱腐蚀 腐蚀机理：氢氧化钠、氢氧化钾等强碱可与腐蚀机理：氢氧化钠、氢氧化钾等强碱可与 水泥石中的铝酸钙矿物或水化物反应，生成水泥石中的铝酸钙矿物或水化物反应，生成 可溶性铝酸盐。当介质中强碱浓度较高时会可溶性铝酸盐。当介质

22、中强碱浓度较高时会 造成水泥石的严重破坏。造成水泥石的严重破坏。 外因：外因： 环境中的腐蚀性介质，如软水；酸、碱、盐的水溶液等。 内因：内因： 水泥石内存在原始裂缝和孔隙，为腐蚀性介质侵入提供了 通道； 水泥石内有在某些腐蚀性介质下不稳定的组分，如： Ca(OH)2氢氧化钙，水化铝酸钙等； 腐蚀与毛细孔通道的共同作用 加剧水泥石结构的破坏。 （2 2）水泥石腐蚀的原因）水泥石腐蚀的原因 （3 3）水泥石腐蚀的防止）水泥石腐蚀的防止 主要针对引起腐蚀破坏的内因采取措施：主要针对引起腐蚀破坏的内因采取措施： 根据环境特点，合理选择水泥品种根据环境特点，合理选择水泥品种 降低水泥石中不稳定组分的含

23、量。降低水泥石中不稳定组分的含量。 提高水泥石的密实度，降低孔隙率提高水泥石的密实度，降低孔隙率 如降低水灰比、掺加外加剂等。如降低水灰比、掺加外加剂等。 在水泥石表面设置保护层在水泥石表面设置保护层 如：防腐涂层。如：防腐涂层。 密度与堆积密度密度与堆积密度 细度细度 标准稠度用水量标准稠度用水量 凝结时间凝结时间 体积安定性体积安定性 强度强度 有害成分含量有害成分含量 不溶物和烧失量不溶物和烧失量 碱含量碱含量 四、硅酸盐水泥的技术要求 物理力学物理力学 性质指标性质指标 水泥的化学水泥的化学 品质指标品质指标 1. 物理力学性质指标 （1）密度与堆积密度）密度与堆积密度 密度密度 3.

24、053.20，混凝土配合比计算时，一般取，混凝土配合比计算时，一般取3.10。 堆积密度堆积密度 10001600kg/m3，在工地计算水泥仓库时，一般取，在工地计算水泥仓库时，一般取 1300 kg/m3 。 密度的测量方法密度的测量方法 排液法，用煤油作为测量液体。排液法，用煤油作为测量液体。 （2）细度）细度 定义定义 细度是指水泥粉体的粗细程度或水泥分散度的指标。细度是指水泥粉体的粗细程度或水泥分散度的指标。 测量方法测量方法 筛析法筛析法以以80 m或或45 m方孔筛的筛余量表示；方孔筛的筛余量表示； 有负压筛法和水筛法两种，当有争议时，以负压筛法为准有负压筛法和水筛法两种，当有争议

25、时，以负压筛法为准 比表面积法比表面积法 以以1kg水泥颗粒所具有的总表面积来表示水泥颗粒所具有的总表面积来表示 国标国标GB 175-2007要求要求 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的比表面积应不小于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的比表面积应不小于 300m2/kg。 矿渣、火山灰质、粉煤灰、复合硅酸盐水泥的细度以筛矿渣、火山灰质、粉煤灰、复合硅酸盐水泥的细度以筛 余表示，其余表示，其80 m方孔筛的筛余不大于方孔筛的筛余不大于10.0%或或45 m方方 孔筛的筛余不大于孔筛的筛余不大于30.0%。 （3 3） 标准稠度标准稠度 标准稠度：标准稠度： 水泥的标准稠度是指水泥净浆对标准试杆的沉入水泥的

26、标准稠度是指水泥净浆对标准试杆的沉入 具有一定阻力时的稠度。具有一定阻力时的稠度。 标准稠度用水量：标准稠度用水量： 是指水泥净浆达到标准稠度时所需要的水量水泥净浆达到标准稠度时所需要的水量， 用水与水泥质量的比来表示。硅酸盐水泥的标准稠 度用水量一般在21%28%。 100 水的质量 标准稠度用水量 水泥的质量 测试方法：测试方法： 标准法：试杆法标准法：试杆法 以标准试杆沉入净浆，并距离底板6 mm1mm时水泥净 浆为标准稠度净浆。 代用法：试锥法（调整用水量和不变用水量）代用法：试锥法（调整用水量和不变用水量） 调整用水量法调整用水量法 试锥下沉深度282mm时的水泥净浆的稠度； 不变用

27、水量法不变用水量法 根据实测试锥下沉深度，按公式计算标准稠 度用水量。当试锥下沉深度小于13mm时，应入用调整水量法 测定。 P=33.40.185S (S13mm) P水泥的标准稠度用水量，；S试锥下沉深度，mm。 试锥下降高度试锥下降高度 水泥浆水泥浆 试锥试锥 （4 4） 凝结时间凝结时间 概念：概念： 凝结时间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。 初凝时间初凝时间 从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性 所需的时间；所需的时间； 终凝时间终凝时间 从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，从水泥加水拌和到水泥浆完

28、全失去可塑性， 并开始具有强度所需的时间。并开始具有强度所需的时间。 测试方法：测试方法： 用标准稠度的水泥净浆，在规定的温湿度下，用凝结时间 测定仪来测定。 初凝时间初凝时间：试针沉至距底板41mm时达到初凝状态，由水泥 全部加入水中至初凝状态的时间为初凝时间，用min表示。 终凝时间终凝时间：试针沉入试体0.5mm时，环形附件开始不能在试体 上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态，由水泥全部加入水中至 终凝状态的时间为水泥的终凝时间，用min表示。 国标要求国标要求：硅酸盐水泥：硅酸盐水泥 初凝时间初凝时间45min； 终凝时间终凝时间390min。 水泥凝结时间的测定水泥凝结时间的测定 标准稠

29、度标准稠度 水泥浆水泥浆 离底离底35mm为初凝为初凝 园弧形园弧形 压痕压痕 终终 凝凝 （5 5） 体积安定性体积安定性 基本概念：基本概念： 水泥浆体硬化后，是否发生不均匀体积变化的性能指标。 若水泥石的体积变化均匀适当，则水泥的体积安定性良好； 若水泥石发生不均匀体积变化：翘曲、开裂等，则水泥的 体积安定性不良。 试饼法试饼法 肉眼观察表面肉眼观察表面 有无裂纹有无裂纹 用直尺检查有无弯曲用直尺检查有无弯曲 合格标准：无裂纹、无弯曲。 试饼法 用标准稠度的水泥净浆做成 试饼，在水中经恒沸3h后，用 肉眼观察没有裂纹，用直尺检 查没有弯曲，则体积安定合格， 反之，体积安定性不合格。 检测

30、方法：检测方法：试饼法；雷氏夹法。试饼法；雷氏夹法。 有矛盾时以标准法雷氏夹法为准。 雷氏夹法雷氏夹法标准法标准法 合格标准：5mm。 雷氏夹法 测量雷氏夹中的水泥净 浆，经沸煮3h后的膨胀值。 该值不大于5.0mm时，则体 积安定性合格，否则，为体 积安定性不合格。 水泥体积安定性不良的原因： 水泥熟料中含有过多的游离水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。和石膏。 因为水泥熟料中的游离因为水泥熟料中的游离CaO、MgO都是过烧的。水化速都是过烧的。水化速 度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体体度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体体 积增大积增大1.98%和2.48

31、倍。产生不均匀体积变化，造成水倍。产生不均匀体积变化，造成水 泥石开裂、翘曲。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，产石膏量过多，在水泥凝结硬化后，会有钙钒石形成，产 生膨胀生膨胀 。 （6 6）强度）强度 水泥强度是评价水泥质量、确定水泥标号的重要指标， 也是水泥混凝土和砂浆配合比设计的重要计算参数。 检验方法检验方法胶砂法，分别测量抗压强度和抗折强度。胶砂法，分别测量抗压强度和抗折强度。 试件尺寸试件尺寸 4040160mm棱柱体；棱柱体； 胶砂配比胶砂配比 水泥水泥 : ISO标准砂标准砂 : 水水= 1 : 3 : 0.5； 振动成型振动成型 在频率为在频率为

32、28003000次次/min，振幅，振幅0.75mm 的振实台上成型。振动时间的振实台上成型。振动时间120s。 试件养护试件养护 在在20 C 1C，相对湿度不低于，相对湿度不低于90%的雾的雾 室或养护箱中室或养护箱中24h，然后脱模在，然后脱模在20C 1 C的水中养的水中养 护至测试龄期；护至测试龄期； 强度测量：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。 结果计算：结果计算： 抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六个试件的平 均值。 100mm 160mm 抗折强度试验抗折强度试验 P P 抗压强度试验抗压

33、强度试验 3 1.5 f f c c FL R b F R A 3 1.5 f f FL R b c c F R A 1）强度等级强度等级 根据水泥胶砂的3 3天和天和2828天强度测试结果天强度测试结果划分的级别称为 强度等级。硅酸盐水泥的强度等级划分为42.5，42.5R，52.5， 52.5R，62.5，62.5R共六个等级。 2）水泥的型号水泥的型号 根据3 3天强度，水泥分为普通型和早强型（或称天强度，水泥分为普通型和早强型（或称R型）两类。型）两类。 硅酸盐水泥各龄期强度值（GB 175-2007） 2. 水泥的化学品质指标水泥的化学品质指标 （1）有害成分含量 水泥中有害成分：氧

34、化镁、三氧化硫、碱含量及氯离子含量。 （2）不溶物 不溶物来自原料中的粘土和二氧化硅，由于燃烧不佳、化 学反应不充分而未参与形成熟料矿物。 （3）烧失量 水泥中烧失量的大小，一定程度上反映水泥熟料燃烧质量， 同时也反映混合材料掺量是否适当，以及水泥受潮情况。 3. 硅酸盐水泥的技术标准硅酸盐水泥的技术标准 物理力学性能 密度 强度 体积稳定性 细度 水化热 耐久性能 软水腐蚀 盐类腐蚀 酸类腐蚀 强碱腐蚀 为了满足土木工程应用的要求，水泥需具备三方面的性能 施工性能 凝结时间 标准稠度用水量 技术性质技术性质 不符合要求不符合要求 凝结时间凝结时间 （初凝、终凝）不合格品（初凝、终凝）不合格品

35、 体积安定性体积安定性 不合格品不合格品 强强 度度 不合格品或降低等级不合格品或降低等级 不溶物和烧失量不溶物和烧失量 不合格品不合格品 三氧化硫、氧化镁含量三氧化硫、氧化镁含量 不合格品不合格品 水泥质量的判定 4. 硅酸盐水泥的特性及适用性硅酸盐水泥的特性及适用性 凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强 要求的工程。要求的工程。 抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。 耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含 量较多。量较多。 水化热高，

36、不宜用于大体积混凝土工程。但有利于水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。但有利于 低温季节蓄热法施工。低温季节蓄热法施工。 抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥 石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用强。适用于石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用强。适用于 空气中二氧化碳浓度高的环境。空气中二氧化碳浓度高的环境。 耐热性差。因温度高时水化物易脱水。不适用于承耐热性差。因温度高时水化物易脱水。不适用于承 受高温作用的混凝土工程。受高温作用的混凝土工程。 干缩小。硬化时干缩小，不易产生干缩裂纹，可用干缩小。硬化时干缩小，不易产生干缩裂纹，可用 于干燥环境

37、下的混凝土工程。于干燥环境下的混凝土工程。 耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。 定义 硅酸盐水泥熟料520的混合材料适量 石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。其活性混合 材料掺加量为5且20%，其中允许用不超 过水泥质量8的非活性材料或不超过水泥质量 5的窑灰代替。 5. 普通硅酸盐水泥（代号PO） 技术性质要求（与硅酸盐水泥相比） 相同点相同点 细度、MgO含量、SO3含量、初凝时间、 安定性的技术要求相同。 不同点不同点 终凝时间：不迟于10h； 烧失量：不得大于5.0%； 强度等级：普通硅酸盐水泥分为强度等级：普通硅酸盐水泥分为42.5、 42

38、.5R、52.5、52.5R四个强度等级。各龄四个强度等级。各龄 期的强度不低于下表的规定。期的强度不低于下表的规定。 PO水泥各强度等级各龄期的强度值（MPa） 主要特性 （1）早期强度略低，后期强度高。 （2）水化热略低。 （3）抗渗性好，抗冻性好，抗碳化能力强。 （4）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。 （5）耐磨性较好；耐热性能较好。 应用 普通硅酸盐水泥的应用范围和硅酸盐水泥相同。 四、道路硅酸盐水泥 定义：定义：由道路硅酸盐水泥熟料、由道路硅酸盐水泥熟料、010活性混合材料与活性混合材料与 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料简称道路水泥。适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料简称道路水泥。 组成特点

39、：组成特点： 水泥熟料主要矿物水泥熟料主要矿物硅酸钙和铁铝酸钙硅酸钙和铁铝酸钙 铁铝酸四钙高，铁铝酸四钙高，C4AF的含量的含量16.0，C3A 5.0% 。 性能特点：性能特点： 初凝时间较长，初凝时间较长，1h； 抗折强度高；抗折强度高； 耐磨性好，磨损率耐磨性好，磨损率3.60kg/m2； 抗裂性好，抗裂性好，28d干缩率干缩率 0.10%； 使用特点：使用特点： 主要用于混凝土路面工程。主要用于混凝土路面工程。 第二节第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥 定义：定义： 在水泥生产过程中，为改善性能、调节强度等级所在水泥生产过程中，为改善性能、调节强度等级所 加入的天然或

40、人工矿物材料，均称为水泥混合材料。加入的天然或人工矿物材料，均称为水泥混合材料。 种类：种类： 活性活性 非活性两类非活性两类 作用：作用： 在水泥中主要其填充作用，调节强度等级、节省能源、在水泥中主要其填充作用，调节强度等级、节省能源、 降低成本、增加产量、降低水化热等。降低成本、增加产量、降低水化热等。 一、水泥混合料及其特性 1.非活性混合材 定义：定义： 与水泥矿物成分或水化产物不发生化学反应与水泥矿物成分或水化产物不发生化学反应 或化学反应很弱的混合材，为非活性混合材。或化学反应很弱的混合材，为非活性混合材。 常见的有：常见的有： 磨细石英砂磨细石英砂 石灰石粉石灰石粉 粘土粘土 慢

41、冷矿渣慢冷矿渣 2. 活性混合材 定义定义具有水化活性的混合材。具有水化活性的混合材。 活性组分：活性组分：SiO2、Al2O3 常用品种：常用品种： 粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣炼钢铁的废料炼钢铁的废料 火山灰质粉末火山灰质粉末天然岩石和人工煅烧物天然岩石和人工煅烧物 粉煤灰粉煤灰火电厂的废料火电厂的废料 掺混合材料的硅酸盐水泥品种 硅酸盐水泥熟料石膏 5且 20% 混合材 普通硅酸盐水泥 20且 70% 矿 渣 矿渣硅酸盐水泥 20且 40% 火山灰 火山灰硅酸盐水泥 2040% 粉煤灰 粉煤灰硅酸盐水泥 20且 40% 2种混合材 复合硅酸盐水泥 二、掺混合材料水泥品种及其技术性质 定义 技

42、术性质要求（与普通水泥相比） 相同点： MgO含量、细度、凝结时间、安定性的技术要求 相同。 熟料适量石膏 20%70%粒化 高炉矿渣 20%50%火山 灰质混合材料 20%40% 粉煤灰 矿渣水泥 （PS） 火山灰水泥 （PP） 粉煤灰水泥 （PF） 磨细 磨细 磨细 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥 1. 定义 熟料适量石膏 20且70% 粒化高炉矿渣 20且40% 火山灰质材料 20%40% 粉煤灰 矿渣水泥 （PS） 火山灰水泥 （PP） 粉煤灰水泥 （PF） 磨细 磨细 磨细 其中矿渣硅酸盐水泥根据掺量不同又分A型和B型， A型矿渣掺量20且50%，代

43、号为PSA； B型矿渣掺量50且70%，代号为PSB。 矿渣水泥矿渣水泥P.S、火山灰水泥、火山灰水泥P.P、粉煤灰水泥、粉煤灰水泥 P.F 2. 技术性质要求（与普通水泥相比） 相同点： MgO含量、凝结时间、安定性的技术要求 相同。 对于PSA、PP、PF水泥中MgO含量不大 于6.0，如水泥中MgO含量大于6.0，应 进行压蒸试验并合格，对PSB水泥无要求。 细度：以筛余表示，其80m方孔筛的筛余不大 于10.0%或45m方孔筛的筛余不大于30.0%。 三氧化硫含量：矿渣水泥不超过4.0；火山灰 质水泥、粉煤灰水泥不得超过3.5。 密度：水泥的密度为28003000kg/m3。 强度等级：强度等级划分为32.5，32.5R，42.5， 42.5R，52.5，52.5R共六个等级。各龄期的强 度要求见下表。 不同点： PS、PP、PF、PC水泥各强度等级各龄期的强度值（MPa） 3. 主要特性（与硅酸盐水泥、普通