第三章 水泥 建筑材料2011

1、3.2 3.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥3.3 3.3 混合材料及掺有混合料的硅酸盐水泥混合材料及掺有混合料的硅酸盐水泥3.4 3.4 特性水泥特性水泥3.1 3.1 概述概述Cement习题习题3.5 3.5 专用水泥专用水泥本章重点本章重点： 1、了解常用水泥的主要特性及其使用范围；、了解常用水泥的主要特性及其使用范围； 2、了解特种水泥的特性及用途；、了解特种水泥的特性及用途； 3、熟悉常用水泥标准的标识。、熟悉常用水泥标准的标识。 水泥是水硬性胶凝材料，它在水利、交通、土木、海岸等各种建筑工程中应用极为广泛，常用来制备混凝土、砂浆及水泥混凝土制品。水泥的应用：水泥的分类：水泥按矿物组成按用

2、途硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥通用水泥铁铝酸盐水泥少熟料水泥无熟料水泥特性水泥专用水泥 在每一品种的水泥中，又根据其胶结强度的大小，分为若干强度等级。水泥生产与环境： 水泥的生产，资源和能源消耗很大，还会产生大量CO2。应促进水泥生产的清洁发展机制应通过增加熟料中混合材的掺量使CO2减排常用水泥：硅酸盐水泥代号P（不掺混合材料）、P（掺5%混合材料）普通硅酸盐水泥代号PO矿渣硅酸盐水泥代号PS火山灰硅酸盐水泥代号PP粉煤灰硅酸盐水泥代号PF复合硅酸盐水泥代号PC特种水泥:满足工程特殊要求的水泥返回Portland cement硅酸盐水泥的定义及组成部分硅酸盐水泥的定义及组成部分 凡由硅酸盐

3、水泥熟料、石灰石或粒化高炉凡由硅酸盐水泥熟料、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。 硅酸盐水泥在国际上分为两种类型：硅酸盐水泥在国际上分为两种类型： 不掺混合材的称不掺混合材的称I型硅酸盐水泥，其代号为型硅酸盐水泥，其代号为P. I； 在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺入不超过水泥质量在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称石或粒化高炉矿渣混合材料的称II型硅酸盐水泥，其代型硅酸盐水泥，其代号为号为II。硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产l 生产硅酸盐水泥的原料，主要是石

4、灰质和粘土质两类原料。为了补充铁质及改善煅烧条件，还可加入适量铁粉、萤石等。l 生产水泥的基本工序可以概括为：“两磨一烧”：原料：石灰质原料 （提供氧化钙）粘土质原料（提供氧化硅、氧化铝、氧化铁）校正原料（不满足化学组成时，加相应铁质、 硅质 原料）生产过程：两磨一烧一磨：将几种原料按适当比例混合磨细，成生料。 一烧：将生料入窑，经1450c高温煅烧，成熟料。二磨：将水泥熟料、石膏、混合材料一起磨细成水泥 制品 水泥熟料的烧成水泥熟料的烧成水泥熟料的烧成水泥熟料的烧成生产工艺流程生产工艺流程:磨细生 料混合材料熟 料水 泥按比例混合、磨细石灰石粘 土铁矿粉1450煅烧石 膏硅酸盐水泥熟料的矿物

5、组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸三钙的化学成分为硅酸三钙的化学成分为a ai i2 2，其简写为其简写为3 3S S。它是硅酸盐水泥熟料中最主要。它是硅酸盐水泥熟料中最主要的矿物成分，约占水泥熟料总量的的矿物成分，约占水泥熟料总量的。硅酸三钙遇水后能够很快与水产生。硅酸三钙遇水后能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水化热。它对促进水化反应，并产生较多的水化热。它对促进水泥的凝结硬化，特别是对水泥天内水泥的凝结硬化，特别是对水泥天内的早期强度以及后期强度都起主要作用。的早期强度以及后期强度都起主要作用。（）硅酸三钙（）硅酸三钙硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸二钙的化学成

6、分为硅酸二钙的化学成分为2 2a ai i2 2，其简写为其简写为C C2 2S S，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的15153737。硅酸二钙遇水后反应较慢，水化热也较。硅酸二钙遇水后反应较慢，水化热也较低。它不影响水泥的凝结，对水泥的后期强低。它不影响水泥的凝结，对水泥的后期强度起主要作用。度起主要作用。（）硅酸二钙（）硅酸二钙硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成 铝酸三钙的化学成分是铝酸三钙的化学成分是CaOAlCaOAl2 2O O3 3，其简，其简写为写为C3C3，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的7 71515。铝。铝酸三钙遇水后反应极快，产生的热量大而且酸三

7、钙遇水后反应极快，产生的热量大而且很集中。铝酸三钙对水泥的凝结起主导作用，很集中。铝酸三钙对水泥的凝结起主导作用，但其水化产物强度较低，主要对水泥的早期但其水化产物强度较低，主要对水泥的早期强度有所贡献。强度有所贡献。（）铝酸三钙（）铝酸三钙硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成 铁铝酸四钙的化学成分为铁铝酸四钙的化学成分为CaOAlCaOAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3，其简写为其简写为4 4AFAF，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的10101818。铁铝酸四钙遇水时水化反应也很快，水化。铁铝酸四钙遇水时水化反应也很快，水化热较低，水化产物的强度不高，对水泥石

8、的抗热较低，水化产物的强度不高，对水泥石的抗压强度贡献不大，主要对抗折强度贡献较大。压强度贡献不大，主要对抗折强度贡献较大。（）铁铝酸四钙（）铁铝酸四钙硅酸盐水泥主要矿物成份与特性硅酸盐水泥主要矿物成份与特性低低名名 称称代号代号含量范围含量范围凝结硬化速度凝结硬化速度水化放热量水化放热量强度强度硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙C3SC2SC3AC4AF376015371018快快慢慢715快快多多少少最多最多中中高高早期低、早期低、后期高后期高低低最快最快硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化 硅酸盐水泥遇水后，水泥中的各种矿物成分会很快发生水化反应，生成各种水

9、化物。22222)(3336)3(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO硅酸三钙硅酸三钙 水水 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙22222)(33234)2(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO硅酸二钙硅酸二钙 水水 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙OHOAlCaOOHOAlCaO2322326363铝酸三钙铝酸三钙 水水 水化铝酸三钙水化铝酸三钙OHOFeCaOOHOAlCaOOHOFeOAlCaO232232232326374铁铝酸四钙铁铝酸四钙 水水 水化铝酸三钙水化铝酸三钙 水化铁酸钙水化铁酸钙硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化 水泥中的石膏也很快与水化铝酸钙反应生

10、成难溶的水化硫铝酸钙针状结晶体，也称为钙矾石晶体：OHCaSOOAlCaOOHOHOAlCaOOHCaSO243222322431331963)2(3水化硫铝酸钙（钙矾石）水化硫铝酸钙（钙矾石） 经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的水化产物主要有：水化硅酸钙(50%)、氢氧化钙(25%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙等新生矿物。硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化 水泥用适量的水调和后，最初形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为凝结。 然后逐渐产生强度不断提高，最后变成坚硬的石状物水泥石，这一过程称为硬化。 水泥的凝结和硬化是人为划分的，实际上是一个连续、复杂

11、的物理化学变化过程，这些变化决定了水泥石的某些性质，对水泥石的应用有着重要意义。硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化 当水泥加水拌合后，在水泥颗粒表面即发生化学反应，生产的胶体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。由于生产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，使水泥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，氢氧化钙，水化铝酸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 ，建立起较为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，此后水化产物不断增加，强度不断提高，

12、最后形成具有较高强度的水泥石，这就是水泥的硬化。硬化后由水泥石水化产物，未水化完的水泥熟料颗粒，水及大小不等的孔隙所组成。硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化水泥的凝结硬化过程水泥的凝结硬化过程(d) (a)(b)(c)(a) 分散在水中未水化的水泥颗料； (b) 在水泥颗粒表面形成水化物膜层；(c) 膜层长大并互相连接(凝结)；(d) 水化物进一步发展，填充毛细孔(硬化)。 1水泥颗粒；2水分；3凝胶；4晶体；5水泥颗粒的未水化内核； 6毛细孔1234356电镜下的水泥水化产物电镜下的水泥水化产物幻灯片2幻灯片3幻灯片4幻灯片5幻灯片6影响水泥凝结硬化的主要因素影响水泥凝结硬化的主要因素

13、（）矿物组成 不同矿物成分和水起反应时所表现出来的特点是不同的，如C3A水化速率最快，放热量最大而强度不高；C2S水化速率最慢，放热量最少，早期强度低，后期强度增长迅速等。因此，改变水泥的矿物组成，其凝结硬化情况将产生明显变化。水泥的矿物组成是影响水泥凝结硬化的最重要的因素。影响水泥凝结硬化的主要因素影响水泥凝结硬化的主要因素（2）水泥的细度 在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，相应地水泥凝结硬化速度就快，早期强度就高。影响水泥凝结硬化的主要因素影响水泥凝结硬化的主要因素（3） 1.00.200.40.60.80.2 0.4

14、0.6 0.8 1.01.00.200.40.60.80.2 0.4 0.6 0.8 1.0水化程度毛细孔(毛细孔水)(凝胶孔水)凝胶孔凝胶实体未水化水泥体积率毛细孔(毛细孔水)(凝胶孔水)凝胶孔凝胶实体未水化水泥体积率水化程度(a)水灰比为0.4不同水化程度水泥石的组成(a)水灰比为0.7影响水泥凝结硬化的主要因素影响水泥凝结硬化的主要因素（4）龄期（时间）影响水泥凝结硬化的主要因素影响水泥凝结硬化的主要因素（5）影响水泥凝结硬化的主要因素影响水泥凝结硬化的主要因素（6）石膏起缓凝作用的机理可解释为：水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在

15、水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质1.1.密度、表观密度密度、表观密度密度密度:3.053.20g/cm3表观密度表观密度: 10001100kg/m3，紧密时，紧密时 1600kg/m3。硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质2.细度细度 水泥颗粒的粗细程度对水泥的使用有重水泥颗粒的粗细程度对水泥的使用有重要影响。水泥颗粒粒径一般在要影响。水泥颗粒粒径一般在7 7200 m200 m范围内。范围内。细度用以下两指标来表示细度用以下两指标来表示:n比表面积比表面积(1kg水泥所具有的表面积

16、水泥所具有的表面积透气法透气法/勃压法）勃压法）n0.08 mm方孔筛的筛余量方孔筛的筛余量硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质国家标准规定，水泥的细度可用比表面积或0.08mm方孔筛的筛余量（未通过部分占试样总量的百分率）来表示。其筛余量不得超过规定的限值。比表面积是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和（cm2/g 或 m2/kg）。一般常为317350m2/kg。硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水量。国家标准规定检验水泥的凝结时间和体积安定性时需用“标准稠度”的水泥净浆。“标准稠度”是人为规定的稠度，其用水量采用水泥标准稠度测定仪测定。硅酸盐

17、水泥的标准稠度用水量一般在之间。硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质水泥从加水开始到失去其流动性，即从液体状态发展到较致密的固体状态的过程称为水泥的凝结过程。这个过程所需要的时间称为凝结时间。n初凝时间为水泥加水拌和至标准稠度的净浆刚失去可塑性所需的时间。不小于45min（废品）n终凝时间为水泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。不大于390min（次品）硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质 国家标准规定，水泥的凝结时间是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度及湿度环境下用水泥净浆凝结时间测定仪测定。硅酸盐水泥的硅酸盐水泥的

18、 初凝时间初凝时间 不得早于不得早于45min， 终凝时间终凝时间 不得迟于不得迟于6.5h。硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质 水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。体积安定性不良的水泥应作废品处理，不得应用于工程中，否则将导致严重后果。导致水泥安定性不良的主要原因一般是由于熟料中的游离氧化钙、游离氧化镁、三氧化硫或掺入石膏过多等原因造成的，其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质 熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分

19、所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的Ca(OH)2晶体，这时体积膨胀以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。 当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约1.5倍，从而导致水泥石开裂。 国家标准规定：水泥的体积安定性用试饼沸煮法 或雷氏夹法来检验。雷氏夹膨胀值测定仪雷氏夹膨胀值测定仪11底座底座 2 2一模子座一模子座 3 3一测弹性标尺一测弹性标尺4 4一立柱一立柱5 5 测膨胀值标尺测膨胀值标尺6 6悬臂悬臂7 7一悬丝，一悬丝，8 8 弹簧顶扭弹簧顶扭硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质6.6.强度强度强度是评价硅酸盐水泥

20、质量的一个重要指标。强度是评价硅酸盐水泥质量的一个重要指标。 水泥的强度是按照GB/T17961-1999水泥胶砂强度检验方法（ISO）法的标准方法制作的水泥胶砂试件，在201C温度的水中，养护到规定龄期时检测的强度值。其中标准试件尺寸为4cm4cm16cm，胶砂中水泥与标准砂之比为1:3(W/C=0.5)，标准试验龄期分别为d和28d,分别检验其抗压强度和抗折强度。 按照测定结果，将硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。各等级硅酸盐水泥在不同龄期的强度要求见书上表4-1。硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥在不同龄期的强度要

21、求 (GB175-1999)强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0强度等级中的“R”表示早强型水泥。硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质7.7.水化热水化热 指水泥与水之间发生化学反应放出的热量，通常以J/Kg来表示。测定水泥水化热的方法有直接法和溶解热法。在水利工程的大体积混凝土施工中，由于温度应力的存在，会引起水泥石的开裂。对工程施工有害，须

22、采用中、低热水泥。硅酸盐水泥的技术要求硅酸盐水泥的技术要求 国家水泥产品标准规定，有不溶物、氧化镁、三氧化硫含量、烧失量、细度、凝结时间、安定性、强度和碱含量九项技术要求，出厂水泥应保证出厂强度等级，其余技术要求应达标。 凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任何一项未达标时，均为废品。 凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项未达标，或混合材料超过最大限量和强度低于商品混凝土等级的指标时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的，也属于不合格品。环境水对水泥石的侵蚀环境水对水泥石的侵蚀1、腐蚀的主要原因水泥石内存在容易受腐蚀的成分（Ca(OH)2和C3AH6

23、等）。 水泥石本身存在孔隙，腐蚀介质容易进入水泥石内部与水泥石成分互相作用，加剧腐蚀。 环境水对水泥石的侵蚀环境水对水泥石的侵蚀2 、水泥石腐蚀的种类软水侵蚀（溶出性侵蚀）碳酸腐蚀一般酸腐蚀硫酸盐类腐蚀镁盐腐蚀其他腐蚀溶出性侵蚀（软水侵蚀）溶出性侵蚀（软水侵蚀）水化产物稳定的条件：一定浓度的石灰溶液(1)(1)静水及无水压静水及无水压：周围的水易被：周围的水易被CH饱和，使溶饱和，使溶解停止。因此，溶出仅限于表层，对整个水泥石解停止。因此，溶出仅限于表层，对整个水泥石影响不大。影响不大。 (2)(2)流水及压力水流水及压力水：溶出的：溶出的CH不断被流水带走，不断被流水带走，侵蚀不断进行。由于

24、侵蚀不断进行。由于CH浓度降低，还会引起浓度降低，还会引起C-S-H等分解，引起水泥石的结构破坏和强度下降。等分解，引起水泥石的结构破坏和强度下降。溶出性侵蚀的强弱程度，与水质的硬度有关。水质较硬，侵蚀性较弱；水质越软，侵蚀性越强。碳酸腐蚀碳酸腐蚀水中游离CO2含量过多时：Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2（易溶于水）在有渗滤的压力水作用下，生成的Ca(HCO3)2将被水带走。环境水中游离的CO2越多，其侵蚀性也越强烈；如水温较高，则侵蚀速度加快。一般酸性侵蚀一般酸性侵蚀水中游离CO2含量过多时：环境水中酸的氢离子浓度越大，即pH

25、值越小，则侵蚀性越严重。Ca(OH)2+2HCl=CaCl2（易溶）+2H2OCa(OH)2+H2SO4=CaSO4. 2H2O(石膏)3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4 .2H2O)+ 19H2O=3CaO.Al2O3. 3CaSO4 .31H2O（钙矾石，体积增大2.5倍，称为“水泥杆菌”）硫酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀 海水、地下水及盐沼水中，含有大量硫酸盐，如MgSO4、Na2SO4、CaSO4等。硫酸盐类的侵蚀不仅取决于水中 的浓度，而且与水中 的含量有关， 能提高水化硫铝酸钙的溶解度，阻止钙矾石晶体的生成与长大，从而减轻破坏作用。3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4 .

26、2H2O)+ 19H2O=3CaO.Al2O3. 3CaSO4 .31H2O（钙矾石，体积增大2.5倍，称为“水泥杆菌”）MgSO4+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaSO4(石膏)Na2SO4+Ca(OH)2=2NaOH+CaSO4 (石膏)24SOClCl镁盐侵蚀镁盐侵蚀 海水、地下水及其他矿物水中，含有大量镁盐，如MgSO4、MgCl2等。镁盐侵蚀的强烈程度，除取决于 含量外，还与水中的 含量有关，当水中同时含有 时，将产生镁盐与硫酸盐两种侵蚀，破坏特别严重。3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4 .2H2O)+ 19H2O=3CaO.Al2O3. 3CaSO4 .31H2O（

27、钙矾石，体积增大2.5倍，称为“水泥杆菌”）24SO2MgMgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO4.2H2O（石膏）+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2（易溶）+Mg(OH)2（松软无胶结力）24SO其他腐蚀其他腐蚀 除上述五种侵蚀作用外，糖、强碱（如NaOH）、含大量环烷酸的石油产品等对水泥石也有一定的侵蚀作用。碱一般对水泥石没有腐蚀。如水泥中铝酸钙含量较高时，强碱一般对水泥石没有腐蚀。如水泥中铝酸钙含量较高时，强碱会与水泥进行如下反应：碱会与水泥进行如下反应：3CaO Al2O3 6H2O +2NaOHNa2O Al2O3+3Ca(OH)2+4H2O Na2O A

28、l2O3易溶于水，造成水泥石腐蚀。易溶于水，造成水泥石腐蚀。 当水泥石受到干湿交替作用时，进入到水泥石中的当水泥石受到干湿交替作用时，进入到水泥石中的NaOH会与空气中的会与空气中的CO2作用生成作用生成Na2CO3 10H2O ，并在毛细孔内，并在毛细孔内结晶析出，使水泥石被胀裂。结晶析出，使水泥石被胀裂。防止腐蚀的措施防止腐蚀的措施（1）根据侵蚀介质特点，合理选择水泥品种C3ACH 。（2）提高水泥的密实度，降低孔隙率和水灰比，掺外加剂。（3）在水泥石表面设置保护层。（4）掺活性混合材料。硅酸盐水泥的性质、应用及存放硅酸盐水泥的性质、应用及存放性质应用性质应用1.凝结硬化快，早期、后期强度

29、高凝结硬化快，早期、后期强度高 适用于早强、冬季的高强混凝土和预应力混凝土。适用于早强、冬季的高强混凝土和预应力混凝土。2.抗冻性好抗冻性好 适用严寒地区水位升降、反复冻融的混凝土。适用严寒地区水位升降、反复冻融的混凝土。3.水化热大水化热大 不宜于大体积混凝土，可低温季节或冬季施工。不宜于大体积混凝土，可低温季节或冬季施工。4.耐腐蚀性差耐腐蚀性差5.耐热性差耐热性差 水泥石中的一些成分在高温下会脱水或分解，强度水泥石中的一些成分在高温下会脱水或分解，强度下降以至破坏。不宜用于耐热混凝土工程。下降以至破坏。不宜用于耐热混凝土工程。6.抗碳化性好抗碳化性好7.干缩小干缩小 水泥石密实，不易产生

30、干缩裂纹，可用于干燥环境的混水泥石密实，不易产生干缩裂纹，可用于干燥环境的混凝土。凝土。8.耐磨性好耐磨性好硅酸盐水泥的性质、应用及存放硅酸盐水泥的性质、应用及存放硅酸盐水泥的运输与储存1 1、按不同强度等级、品种及出厂日期分别储运，并注意防、按不同强度等级、品种及出厂日期分别储运，并注意防潮、防水。潮、防水。2 2、袋装水泥的堆放高度、袋装水泥的堆放高度1010袋袋。3 3、水泥的有效储存期为、水泥的有效储存期为3 3个月个月，超过，超过6 6个月个月，使用时应重新，使用时应重新检测，按实际强度使用。检测，按实际强度使用。 在水泥生产过程中加入的人工或天然的矿物材料称为水泥混合材料。按其性能

31、分为：活性混合材料（水硬性混合材料）非活性混合材料（填充性混合材料）粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰水泥混合材料 非活性混合材料，也称为填充性混合材料，是在常温条件下，不能与水泥发生水化反应的混合材料。非活性混合材料非活性混合材料 磨细的石灰石、石英砂、粘土、慢冷矿渣及各种废渣都属于非活性混合材料。掺入非活性混合材料的作用： 1、提高水泥产量 2、降低水泥成本 3、调整水泥强度等级 4、减少水化热 5、改善耐腐蚀性 6、改善和易性 活性混合材料活性混合材料 活性混合材料是在常温条件下，能与Ca(OH) 2或水泥发生水化反应并生成相应的具有水硬性水化产物的混合材料。 活性混合材料除具有非活性混

32、合材料的作用外，还能产生一定的强度，能明显改善水泥的性质。1 1、粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣 将炼铁高炉中的熔融矿渣经水淬等急冷方式而成的松软颗粒称为粒化高炉矿渣，又称水淬矿渣。 急冷矿渣的结构为不稳定的玻璃体，储有较高的潜在化学活性，其活性成分为活性氧化硅和活性氧化铝。活性混合材料活性混合材料 常温下，活性混合材料与水拌合后，本身不会硬化或硬常温下，活性混合材料与水拌合后，本身不会硬化或硬化缓慢，强度很低。化缓慢，强度很低。但在但在CH的饱和溶液中，会发生显著的的饱和溶液中，会发生显著的水化，生成具有水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙水化，生成具有水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙 . xCa(OH

33、)2+ SiO2+nH2OxCaOSiO2(x+n)H2O yCa(OH)2+Al2O3+mH2O yCaOAl2O3(y+m)H2O 当石膏存在时，其与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸当石膏存在时，其与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙。钙。 CH或石膏是活性混合材料的潜在活性得以发挥的必或石膏是活性混合材料的潜在活性得以发挥的必要条件，称要条件，称激发剂激发剂。CH称碱性激发剂，石膏称硫酸盐激发称碱性激发剂，石膏称硫酸盐激发剂。此反应常温下很慢，提高温度，水化速度明显加快。剂。此反应常温下很慢，提高温度，水化速度明显加快。活性混合材料的水化速度对温度敏感，因此适合于高温养护。活性混合材料活性混合材

34、料 火山喷发时形成的一系列矿物材料统称为火山灰质混合材料，包括浮石、火山渣（灰）、凝灰岩等。2 2、火山灰质混合材料、火山灰质混合材料 一些天然材料或工业废渣，其成分与火山灰材料相似，也称为火山灰质混合材料，如烧粘土、粉煤灰、自燃煤矸石、硅藻土（石）等。 火山灰性：一种材料磨成细粉后，单独加水拌和不具有水硬性，但在常温下与少量石灰等一起遇水后能形成具有水硬性化合物的性质。 火山灰质混合材料中含有较多的活性SiO2、Al2O3，它们在常温下与Ca（OH）2反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙。活性混合材料活性混合材料 按化学成分和活性来源，火山灰质混合材料分为三类：（1）以SiO2为主要活性成分的含

35、水硅酸质材料。（2）以SiO2和Al2O3为主要活性成分的铝硅玻璃质材料。（3）以Al2O3为主要活性成分的烧粘土质混合材料。活性混合材料活性混合材料3 3、粉煤灰、粉煤灰 粉煤灰是火力发电厂以煤粉作燃料而排出的燃料渣，实际上它也属于火山灰质混合材料，故其水硬性原理与火山灰质混合材料相同。按所燃烧煤的品种不同，粉煤灰分为F类和C类两种：F类粉煤灰：燃烧无烟煤或烟煤的烟道中收集的灰，一般含氧化钙较少；C类粉煤灰：燃烧褐煤或次烟煤的灰，其氧化钙含量一般大于10%。六大品种水泥六大品种水泥硅酸盐水泥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六大品种水泥（组成）六大品

36、种水泥（组成）六大品种水泥（性质）六大品种水泥（性质）矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥28d龄期 水泥强度发展1硅酸盐水泥（或普通硅酸盐水泥）2矿渣硅酸盐水泥（或火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥）强度1 2 共性共性: (1)凝结硬化慢、早期强度低凝结硬化慢、早期强度低，后期强度发展较快，后期强度发展较快 原因原因:水泥熟料少、二次水化水泥熟料少、二次水化慢，导致慢，导致3d、7d强度较低；后期强度较低；后期由于不断水化，产物增多，使强由于不断水化，产物增多，使强度发展较快，可赶上甚至超过同度发展较快，可赶上甚至超过同强度等级的硅酸盐水泥。此水泥强度等级

37、的硅酸盐水泥。此水泥不宜用于早强、快硬、冬季、现不宜用于早强、快硬、冬季、现浇工程等。浇工程等。矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥(2)对温度敏感，适合高温养护对温度敏感，适合高温养护 低温下水化明显减慢，强度较低。高温养护可大大加速活低温下水化明显减慢，强度较低。高温养护可大大加速活性混合材料的水化，加速熟料的水化，故可大大提高早期强度性混合材料的水化，加速熟料的水化，故可大大提高早期强度 28d 龄期矿渣硅酸盐水泥（或火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥）养护温度与强度发展示意图强度高温常温低温(0)28d龄期 硅酸盐水泥（或普通硅酸盐水泥养护温度与强度发

38、展示意图强度常温 高温 低温(0) 矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥(3)耐腐蚀性好、水化热小、抗碳化能力差耐腐蚀性好、水化热小、抗碳化能力差 由于熟料少由于熟料少(水化热小水化热小),生成生成CH和和C3AH6少，且二次水化消少，且二次水化消耗大量的耗大量的CH，CH进一步降低，使耐腐蚀性好、抗碳化能力差。进一步降低，使耐腐蚀性好、抗碳化能力差。特性：特性： (1)矿渣水泥矿渣水泥 CH少，矿渣耐热，故其耐热性较好。矿渣吸附水的能力差，少，矿渣耐热，故其耐热性较好。矿渣吸附水的能力差，即矿渣水泥的保水性差，易泌水，因此抗渗性差，且干燥收缩即矿渣水泥的保水性

39、差，易泌水，因此抗渗性差，且干燥收缩也较普通水泥大。也较普通水泥大。 (2)火山灰水泥火山灰水泥 火山灰混合材料含有大量的微细孔隙，具良好的保水性，且火山灰混合材料含有大量的微细孔隙，具良好的保水性，且在水化过程中形成的大量水化硅酸钙凝胶，使水泥石结构比较在水化过程中形成的大量水化硅酸钙凝胶，使水泥石结构比较致密，具有较高的抗渗性。但长期处于干燥环境中时，凝胶体致密，具有较高的抗渗性。但长期处于干燥环境中时，凝胶体脱水收缩形成微细裂纹。脱水收缩形成微细裂纹。 (3)粉煤灰水泥粉煤灰水泥 粉煤灰呈球形颗粒，比表面积小，吸附水的能力差，因而粉粉煤灰呈球形颗粒，比表面积小，吸附水的能力差，因而粉煤灰

40、水泥的干缩小、抗裂性好。但由于它的泌水速度快，若施煤灰水泥的干缩小、抗裂性好。但由于它的泌水速度快，若施工处理不当易产生失水裂缝，因而不宜用于干燥环境和抗渗工工处理不当易产生失水裂缝，因而不宜用于干燥环境和抗渗工程。程。矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥项目项目硅酸盐水泥硅酸盐水泥P普通水泥普通水泥PO矿渣水泥矿渣水泥PS火山灰质水泥火山灰质水泥PP粉煤灰水泥粉煤灰水泥PF复合水泥复合水泥PC组成组成硅熟料硅熟料+石膏石膏混材混材(05)%硅熟料硅熟料+石膏石膏混材混材(520%硅熟料硅熟料+石膏石膏 矿渣矿渣(2070%硅熟料硅熟料+石膏石膏 火山灰质混材火

41、山灰质混材(2040%硅熟料硅熟料+石膏石膏 粉煤灰粉煤灰(2040%硅熟料硅熟料+石膏石膏 2种混材种混材(2050%性能性能早后期强度早后期强度高高早稍低后高早稍低后高早低后高早低后高早较高早较高耐腐蚀性差耐腐蚀性差稍好稍好好好水化热大水化热大 较多较多小小抗碳化性好抗碳化性好好好较差较差抗冻性好抗冻性好好好较差较差耐磨性好耐磨性好较好较好较差较差差差差差较好较好耐热性差耐热性差差差较好较好( 200)差差差差差差抗渗性好抗渗性好好好较差（泌水）较差（泌水）好（保水性好）好（保水性好）差（泌水）差（泌水）较好较好温度敏感性温度敏感性小小大大大大大大大大干缩小干缩小小小较大较大大大小、抗裂性

42、好小、抗裂性好较大较大应用应用快硬高强早快硬高强早强强预应力混凝预应力混凝土土一般工程一般工程(地上地上.下下.水中水中)耐热混凝土耐热混凝土抗渗混凝土抗渗混凝土抗裂混凝土抗裂混凝土一般工程，与普一般工程，与普通水泥相似通水泥相似大体积混凝土、蒸养构件、耐腐蚀混凝土大体积混凝土、蒸养构件、耐腐蚀混凝土细度细度300m300m2 2/kg/kg1010凝结凝结时间时间 45min ， 390min 45min ， 10h强度强度等级等级425(R)525(R)625(R)425(R)525(R)325(R)425(R)525(R) 特性水泥是具有某种特殊性能的水泥，如快硬型水泥、膨胀型水泥和抗硫

43、酸盐水泥。一、快硬型水泥（一）快硬硅酸盐水泥 以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成，以3天抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料。 与硅酸盐水泥比较，快硬硅酸盐水泥适当提高了C3S和C3A的含量，细度较细，能达到早强快硬的效果。初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。快硬水泥凝结硬化快，早期、后期强度均高，抗渗性及抗冻性强，水化热大，耐腐蚀性差 。适合于早强、高强混凝土以及紧急抢修工程和冬季施工的混凝土工程，可配置早强、高等级混凝土，但不得用于大体积混凝土及经常与腐蚀介质接触的混凝土工程。快硬硅酸盐水泥（二）快硬高强铝酸盐水泥初凝不得早于25min，终凝不得迟于3h。 凡以铝酸钙为主（其中氧化

44、铝含量 占50%）的熟料，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为铝酸盐水泥（高铝水泥）。 高铝水泥的主要矿物成分是铝酸一钙（CaOAl2O3）和二铝酸一钙（CaO 2Al2O3）。2( CaO Al2O3 )+11 H2O2CaO Al2O38 H2O + Al2O33 H2O铝酸盐水泥的水化反应极其剧烈，生成的铝酸盐水化物能迅速形成片状或针状晶体，相互交错、连生、长大，形成坚固、致密的网架结构，并迅速产生很高的早期强度。铝酸盐水泥的性质与应用：1、凝结硬化快、早期强度高、后期强度下降 适用于紧急抢修工程、冬季施工和对早期强度要求较高的工程；不宜用于长期承载的结构工程中。2、 耐热性好经常用于配制在9

45、001300使用的耐热混凝土。3、抗渗性及抗硫酸盐性好4、 水化热大适宜冬季施工，但不宜用于大体积混凝土工程。5、耐碱性很差 不得与硅酸盐水泥或石灰等能析出Ca(OH)2的材料混合使用，否则会与Ca(OH)2反应生成水化铝酸三钙，出现“瞬凝”现象，而使水泥强度发生明显降低。（三）快硬铁铝酸盐水泥 快硬铁铝酸盐水泥是以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙、铁相和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加以适量石膏和010%的石灰石，经磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料。 初凝不得早于25min，终凝不得迟于3h。强度等级以3天抗压强度表示。 适用于要求快硬、早强、耐腐蚀、负温施工的海工、道路工程。一

46、、膨胀型水泥 膨胀水泥石一种在水化硬化过程中产生体积膨胀的水泥。（膨胀过程发生在水泥浆体完全硬化前。） 根据在约束条件下所产生的膨胀量（自应力值）和用途，可分为收缩补偿型膨胀水泥（膨胀水泥）和自应力膨胀水泥（自应力水泥）两大类。膨胀水泥的膨胀率较小，主要用于补偿水泥在凝结硬化过程中产生的收缩，因此又称为无收缩水泥或收缩补偿水泥。自应力水泥的膨胀值较大，在限制膨胀的条件下由于水泥石的膨胀作用，使混凝土受到压应力，产生预应力。（二）铝酸盐膨胀水泥 适用于制作砂浆防水层、防水混凝土和钢筋混凝土储油罐，混凝土结构的补强和加固，装配式结构构件的接缝及管道接头等。不能用于与碱液接触的工程。（一）硅酸盐膨胀

47、水泥 使用于制造砂浆防水层和防水混凝土，用于结构加固、浇灌机器底座或地脚螺栓，并可用于接缝及修补工程。禁止用于有硫酸盐侵蚀性的水中工程。（四）自应力水泥 自应力水泥专门用于配制自应力混凝土，目前制造自应力混凝土管的水泥有：硅酸盐自应力水泥、铝酸盐自应力水泥、硫铝酸盐自应力水泥三个品种。 自应力水泥属于高膨胀型水泥，是依靠自身水化时产生的膨胀能，使混凝土制品硬化后产生预加的自应力值。（三）硫铝酸盐膨胀水泥 适用于管道接头、油罐、储水池等的防水抹面，工程的接缝、接头和浆锚。不得用于耐热工程或使用温度经常处于100的混凝土工程。 专用水泥是指满足某些特定需要的水泥，如油井水泥、道路水泥、砌筑水泥、大

48、坝水泥等。（一）白色硅酸盐水泥和彩色硅酸盐水泥 白色水泥主要用于配制白色或彩色砂浆、混凝土和涂料等。 彩色水泥主要用于配制彩色混凝土和砂浆，用在建筑物内外装饰部位，制作水磨石、水刷石、人造大理石、花阶砖等。（二）砌筑水泥 适用于民用建筑的砌筑砂浆和内外墙抹灰砂浆，但不得用于钢筋混凝土结构工程。（三）道路水泥 道路水泥早期强度高，干缩值小，耐磨性好，适用于修筑道路路面和飞机场地面，也可用于一般土建工程。砌筑水泥的强度较低，有12.5、17.5、22.5等3个等级。（四）中、低水化热水泥中热硅酸盐水泥（中热水泥） 以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有中等水化热的水硬性凝胶材料。

49、低热硅酸盐水泥（低热水泥） 以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性凝胶材料。中热水泥主要应用于大体积建筑物的面层和水位变动部位，要求较低水化热和较高耐磨性、抗冻性的工程。应用：低热矿渣水泥主要适用于大体积建筑物内部及水下要求低水化热的工程。大坝水泥属于低热水泥。习题习题一、填空题1、引起硅酸盐水泥体积安定性不良的原因是（ ）、（ ）及（ ），相应地可以分别采用（ ）、（ ）及（ ）对它们进行检验。 2、抗硫酸盐腐蚀、干缩性小、抗裂性较好的混凝土宜选用（ ）。3、紧急军事工程宜选（ ）水泥。大体积混凝土施工宜选用（ ）水泥。 4、常用的六大水泥包括：（ ）、（

50、）、（ ）、（ ）、 （ ）及（ ）。 习题习题一、填空题1、引起硅酸盐水泥体积安定性不良的原因是（ 游离氧化钙 ）、（ 游离氧化镁 ）及（ 过多的石膏 ），相应地可以分别采用（沸煮法 ）、（压蒸法 ）及（控制三氧化硫的含量 ）对它们进行检验。 2、抗硫酸盐腐蚀、干缩性小、抗裂性较好的混凝土宜选用（ 火山灰水泥 ）3、紧急军事工程宜选（ 快硬 ）水泥。大体积混凝土施工宜选用（ 中、低热 ）水泥。 4、常用的六大水泥包括：（硅酸盐水泥 ）、（ 普通水泥 ）、（ 矿渣水泥 ）、（ 火山灰水泥 ）、 （ 粉煤灰水泥 ）及（ 复合水泥 ）。 5、国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间应不早于（ ）分钟，终

51、凝时间应不迟于（ ）分钟。 6、硅酸盐水泥按照（ ）天和（ ）天的（ ）强度和（ ）强度划分为（ ）个强度等级。 7、粉煤灰水泥与硅酸盐水泥相比，其早期强度（ ），后期强度（ ），水化热（ ），抗蚀性（ ），抗冻性（ ）。8、体积安定性不良的水泥（ ）使用、强度不合格的水泥（ ）使用，初凝结时间不合格的水泥（ ）使用。5、国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间应不早于（45 ）分钟，终凝时间应不迟于（ 390 ）分钟。 6、硅酸盐水泥按照（ 3 ）天和（ 28 ）天的（ 抗压 ）强度和（ 抗折 ）强度划分为（ 3 ）个强度等级。 7、粉煤灰水泥与硅酸盐水泥相比，其早期强度（ 低 ），后期强度（ 高

52、 ），水化热（低 ），抗蚀性（ 好 ），抗冻性（ 差 ）。8、体积安定性不良的水泥（ 废品 ）使用、强度不合格的水泥（ 为不合格品 ）使用，初凝结时间不合格的水泥（ 废品 ）使用。9、硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）；10、硅酸盐水泥熟料中，（ ）凝结硬化后强度最高，（ ） 水化速度最快，（ ）水化放热量最高。 11、硅酸盐水泥的细度用（ ）表示，普通水泥的细度用（ ）表示，硅酸盐水泥的终凝结时间为（ ），普通水泥的终凝结时间为（ ）。 12、生产硅酸盐水泥时，必须掺入适量的石膏，其目的是( )，当石膏掺量过多时会导致（ ），过少则会导致（ ）。9、硅酸盐水泥熟料的

53、主要矿物成分有（ 硅酸三钙 ）、（ 硅酸二钙 ）、（铝酸三钙 ）和（ 铁铝酸四钙 ）；10、硅酸盐水泥熟料中，（ 硅酸三钙 ）凝结硬化后强度最高，（ 铝酸三钙 ） 水化速度最快，（ 铝酸三钙 ）水化放热量最高。 11、硅酸盐水泥的细度用（比表面积 ）表示，普通水泥的细度用（筛余量 ）表示，硅酸盐水泥的终凝结时间为（ 390分钟 ），普通水泥的终凝结时间为（ 10h ）。 12、生产硅酸盐水泥时，必须掺入适量的石膏，其目的是(抑制铝酸三钙水花反应速度 )，当石膏掺量过多时会导致（水泥石开裂 ），过少则会导致（闪凝 ）。二、单选题 1、硅酸盐水泥熟料中对强度贡献最大的是（ ）。 A.C3A ；B.

54、 C3S ；C. C4AF ；D. 石膏 2、为了调节硅酸盐水泥的凝结时间，常掺入适量的 ( )。 A.石灰 ；B.石膏 ；C.粉煤灰； D.MgO 3、火山灰水泥( )用于受硫酸盐介质侵蚀的工程。 A.可以 ；B.部分可以； C.不可以； D.适宜 4、用蒸汽养护加速混凝土硬化，宜选用( )水泥。 A.硅酸盐； B.高铝； C.矿渣； D.低热二、单选题 1、硅酸盐水泥熟料中对强度贡献最大的是（ B ）。 A.C3A ；B. C3S ；C. C4AF ；D. 石膏 2、为了调节硅酸盐水泥的凝结时间，常掺入适量的 ( B )。 A.石灰 ；B.石膏 ；C.粉煤灰； D.MgO 3、火山灰水泥(

55、 B )用于受硫酸盐介质侵蚀的工程。 A.可以 ；B.部分可以； C.不可以； D.适宜 4、用蒸汽养护加速混凝土硬化，宜选用( C )水泥。 A.硅酸盐； B.高铝； C.矿渣； D.低热5、高铝水泥最适宜使用的温度为( )。 A .80 ；B. 30 ； C. 25 ；D. 15 左右6、六大品种水泥初凝时间为( )，硅酸盐水泥终凝时间不迟于( )。A.不早于45min ；B. 6.5h； C. 10h； D. 5 8h 、下列各项中，哪项不是影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素（ ）.熟料矿物成分含量、水泥细度、用水量；.环境温度、硬化时间；.水泥的用量与体积；.石膏掺量；5、高铝水泥最适宜使用

56、的温度为( D )。 A .80 ；B. 30 ； C. 25 ；D. 15 左右6、六大品种水泥初凝时间为( A )，硅酸盐水泥终凝时间不迟于( B ) 。A.不早于45min ；B. 6.5h； C. 10h； D. 5 8h 、下列各项中，哪项不是影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素（C）.熟料矿物成分含量、水泥细度、用水量；.环境温度、硬化时间；.水泥的用量与体积；.石膏掺量；、不宜用于大体积混凝土工程的水泥是（ ）.硅酸盐水泥；.矿渣硅酸盐水泥；.粉煤灰水泥；.火山灰水泥、配制有抗渗要求的混凝土时，不宜使用（ ）.硅酸盐水泥；.普通硅酸盐水泥；.矿渣水泥；.火山灰水泥10、硅酸盐水泥某些性质不符合国家标准规定，应作为废品，下列哪项除外（ ）AMgO含量（超过5.0）、SO3含量（超过3.5）；B.强度不符合规定； C.安定性（用沸煮法检验