水泥基础知识

1、水泥基础知识水泥基础知识质量控制部质量控制部 谢为民谢为民福建安溪三元集发水泥有限公司福建安溪三元集发水泥有限公司水泥基础知识 水泥：和水拌和后，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能凝结砂、石等物质的水硬性胶凝材料。用于民用建筑、道路桥梁、水利和国防工程中。 分类：硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，磷酸盐水泥等，其中以硅酸盐水泥应用最广。 现执行的国家标准是GB175-2007通用硅酸盐水泥标准，于2007年11月9日发布，2008年6月1日开始实施；2009年6月12日发布第1号修改单，2009年9月1日起实施，主要内容是氯离子的检验方法标准JC/T420修改为GB/T176

2、；2014年12月2日发布第2号修改单，2015年12月1日起实施，重点是取消PC32.5级水泥等级。硅酸盐水泥分类水泥生产常用原材料 水泥熟料烧成常用原材料： 石灰质原料（提供：CaO和少量的MgO）； 粘土质原料（提供：SiO2、Al2O3和少量的Fe2O3）； 少量辅助材料（钢渣（Fe2O3）、铝粉（Al2O3）、硅石粉（SiO2）等）； 燃煤（烟煤、无烟煤）。生料制备与煅烧 将各种原材料按适当比例混合后磨细制成生料，再将生料入窑进行煅烧，烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质，黑色球状、快状颗粒即为硅酸盐水泥熟料， 主要生料成分：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3

3、、MgO，以KH、n、p三个率值控制配料方案， 煅烧的过程中，生料脱水分解出的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3在13501450的高温下相互之间产生化学反应，生成一些以硅酸钙为主的新的化合物，称为水泥熟料矿物。熟料矿物组成其矿物成分及相对含量为： 硅酸三钙：（3CaOSiO2,简写为C3S）,含量36%60%； 硅酸二钙：（2CaOSiO2,简写为C2S）,含量15%37%； 铝酸三钙：（3CaOAl2O3,简写为C3A）,含量7%15%； 铁铝酸四钙：（4CaOAl2O3Fe2O3,简写为C4AF）,含量10%18%。其中，C3S、C2S为硅酸盐矿物，一般占总量的70%80%，决定熟

4、料强度的高低,如提高C3S的含量,可得到高强硅酸盐水泥;提高C3S和C3A的含量,即可制得快硬硅酸盐水泥；降低C3S和C3A的含量,提高C4AF的含量可生产低热或中热硅酸盐水泥。 硅酸盐系水泥的生产过程是两磨一烧的过程，煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类。 生产工艺流程为：水泥生产工艺流程水泥制成1、为调整水泥的凝结时间（缓凝），在生产的最后阶段还要加入适量石膏，一般使用天然二水石膏或工业副产石膏（脱硫石膏等）。石膏掺量适量： 过少：起不到缓凝作用过多：水泥石腐蚀产生体积安定性不良现象。2、为得到不同性质、不同品种的水泥，还须加入一定量的混合材料。在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥标

5、号，扩大使用范围而掺入的天然或人工的矿质原料称为混合材。 活性混合材具有火山灰性或潜在水硬性的材料，如矿渣、粉煤灰等。 非活性混合材不具有潜在水硬性的材料，如石灰石粉、慢冷矿渣等。水泥制成 1、活性混合材料：指与石灰、石膏一起，加水拌和后能形成水硬性胶凝材料的混合材料。其主要成分是活性氧化硅、活性氧化铝。 2、非活性混合材料：指不具有活性或活性甚低的人工或天然的矿物质材料。它们掺入水泥中仅起调节水泥性质，降低水化热，降低标号，和增加产量的作用， 掺入目的： a.改善水泥的性能 b.增加品种 c.提高产量 d.节约熟料， e.降低成本 助磨剂：水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量应不大于水泥质量的

6、 0.5 ，助磨剂应符合 JC/T667 的规定。常用水泥六大常用水泥的定义如下：（1）、硅酸盐水泥：凡以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，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，又称波特兰水泥。包括：型（P）硅酸盐水泥：P：熟料 + 石膏，未掺混合材料的硅酸盐水泥。型（P）硅酸盐水泥：P：熟料 + 石膏+5%的石灰石或粒化高炉矿渣，掺不超过水泥质量5%混合材料的硅酸盐水泥。（2）、普通硅酸盐水泥（PO）：由硅酸盐水泥熟料，5%20%混合材料（活性混合材料的最大掺量不得超过20%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量8%的非活性混合材料；

7、掺非活性混合材料时，最大掺量不超过水泥质量的8%），及适量石膏组成。（3）、矿渣硅酸盐水泥（PS）：由硅酸盐水泥熟料，20%70%的粒化高炉矿渣和适量石膏组成。（4）、火山灰质硅酸盐水泥（PP）：由硅酸盐水泥熟料，20%40%的火山灰质混合材料和适量石膏组成。（5）、粉煤灰质硅酸盐水泥（PF）：由硅酸盐水泥熟料，20%40%的粉煤灰和适量石膏组成。（6）、复合硅酸盐水泥（PC）：由硅酸盐水泥熟料，20%50%的两种或两种以上混合材料和适量石膏组成。普通硅酸盐水泥 普通水泥（PO）： 普通水泥中混合材料的掺加量较少，其矿物组成的比例与硅酸盐水泥相似，因此，其性能、应用范围等与同强度等级的硅酸盐水

8、泥相近。掺入混合材料的目的是调节水泥的强度等级，增加水泥的品种，这种水泥的适应性比较强，被广泛应用在各种混凝土和钢筋混凝土工程，是我公司的高强度水泥主导品种。其特性与硅酸盐水泥相比，略有差异，具体如下：1）、早期强度略低；2）、耐腐蚀性稍好；3）、水化热略低；4）、耐热性稍好。复合硅酸盐水泥 复合水泥（PC）： 由于掺入了两种以上的混合材料，起到了互相取长补短的作用，其效果大大优于只掺一种混合材料。其早期强度高于矿渣（或火山灰，粉煤灰）水泥，接近于普通硅酸盐水泥，并且水化热低，耐腐蚀性、抗渗性及抗冻性好。因而复合水泥的用途较普通水泥、矿渣水泥等更为广泛，是一种很有发展前途的水泥品种，是我公司主

9、要的水泥品种。影响常用水泥性能的因素 1、水泥组成成分的影响水泥组成成分的影响：C3S、C2S、C3A、C4AF的含量不同，水泥的性质变化很大。C3S、C3A含量提高，水泥的凝结硬化速度加快，早期强度高，同时水化热也增大，需水量增大。混合材料含量增高，熟料含量将降低，水泥的抗侵蚀性提高，水化热及早期强度将降低。 2、水泥细度的影响水泥细度的影响：水泥颗粒越细，其比表面积越大，水化反应越快越充分，早期强度和后期强度都较高。但水泥太细，粉磨能耗大，水泥成本高，而且硬化时的干燥收缩大，易产生微细裂纹。国家标准规定：普通硅酸盐水泥的细度采用比表面积测定仪检验其比表面积应大于300m2/kg，复合硅酸盐

10、水泥的细度按80m方孔筛筛余10，45m方孔筛筛余30控制。影响常用水泥性能的因素 3、养护条件（温、湿度）的影响养护条件（温、湿度）的影响：水泥的水化反应及凝结硬化必须在水分充足的条件下进行，环境湿度大，水分不宜蒸发，水泥浆中保持有水化所需的足够水分。如环境干燥，水分将很快蒸发，水化不能正常进行，甚至停止水化，强度不再增长，同时还可能使水泥石制品表面产生干缩裂纹。温度升高，水泥水化反应加速，其硬化速度及强度增长也快；温度降低，则水化作用减慢，硬化速度及强度增长也缓慢，负温下水化停止。上述影响主要表现在水化初期，对后期影响不大。水泥的标准养护条件为：养护温度为201，相对湿度RH90%的环境中

11、。影响常用水泥性能的因素 4、龄期的影响龄期的影响：随着养护时间的增加，水泥的水化程度增加，凝胶体数量增加，毛细孔减少，强度不断增加。一般在28天之内强度发展较快，28天后显著减慢。 5、水灰比（、水灰比（W/C）的影响）的影响：拌和水泥浆时，水与水泥的质量比，称为水灰比。水灰比越大，水越多，水泥将越稀，凝结硬化和强度发展越慢，且硬化后的水泥石中的毛细孔含量越多，强度越低。反之，凝结硬化和强度发展越快，且强度高。因此，在保证成型质量的前提下，应降低水灰比，以提高水泥石的硬化速度和强度。影响常用水泥性能的因素 6、贮存条件的影响贮存条件的影响：水泥在运输和贮存过程中应做到（1）、按标明的标号、品

12、种及出厂日期分别进行贮运。（2）、防潮、防水。（3）、散装水泥应分库存放，袋装水泥的堆放高度不得超过十袋(50kg/袋)。（4）、应先贮先用。 （5）、一般贮存不超过一个月，即使是良好的贮存条件（较为干燥），水泥也不宜久存。因水泥在存放的过程中会吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，使水泥丧失胶结能力，强度下降。超过三个月后的水泥，强度降低10%20%；六个月后降低 15%30%；一年后降低 25%40%；常用水泥的技术要求1、细度细度：指水泥颗粒的粗细程度。 水泥颗粒越细，与水起反应的表面积愈大，水化作用的发展就越迅速而充分，使凝结硬化的速度加快，早期强度大。但颗粒过细的水泥硬化时产生的收缩亦越大，

13、而且磨制水泥能耗多成本高，一般认为，水泥颗粒3-32m才具有较高的活性，大于100m活性就很小了； 控制指标：80m方孔筛筛余10，45m方孔筛筛余30。2、凝结时间、凝结时间：a、初凝时间（t初）水泥开始加水拌和至水泥浆开始失去可塑性所需的时间。 b.终凝时间（t终） 水泥开始加水拌和至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。 六大常用水泥初凝时间不得早于45min，硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于390min。其他五类水泥的终凝时间不得迟于600min。由于拌合水泥浆时的用水量多少，对凝结时间有影响，因此测试水泥凝结时间时必须采用标准稠度用水量。常用水泥的技术要求 3、体积安定性体积安定

14、性：指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。 体积安定性不良：指水泥硬化后产生不均匀的体积变化，使水泥混凝土构筑物产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量，甚至引起严重事故。 引起体积安定性不良的原因： 1）、过多的游离氧化钙、游离氧化镁：它们是在高温下生成的，处于过烧状态，水化很慢，在水泥硬化后还在慢慢水化并产生体积膨胀，从而导致硬化水泥石开裂。 2）、过量石膏：石膏的掺入可延缓水泥的凝结硬化速率，有试验表明，当水泥中石膏掺入量（以SO3%计）小于1.3%时，并不能阻止水泥快凝，但在掺量（以SO3%计）大于2.5%以后，过量的石膏毁誉已经硬化的水化铝酸钙反映生成大量的水化硫铝酸钙针状晶体,体积膨胀造

15、成硬化水泥石开裂。另外剩余的石膏迅速凝结硬化，致使水泥凝结时间加快。常用水泥的技术要求 4、强度及强度等级强度及强度等级：水泥强度发展的一般规律是：37天内强度增长最快，28天内强度增长较快，超过28天后强度将继续发展但增长较慢，以28天抗压强度为判断水泥强度等级的依据。 水泥强度是选用水泥时的主要技术指标，也是划分水泥强度等级的依据。 GB175-2007国标规定：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；普通硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级；复合硅酸盐水泥分为32.5R、42.5、42.5R、52.5、5

16、2.5R五个强度等级。其中有代号R者为早强型水泥。各强度等级的六大水泥的3d和28d的强度不得低于规范规定的值。常用水泥的技术要求 5、碱含量碱含量：是指水泥中Na2O和K2O的含量。若水泥中碱含量过高，遇到有活性的骨料，易产生碱骨料反应，造成工程危害。 国标规定：水泥中碱含量按Na2O0.658K2O计算值来表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。 6、氯离子氯离子：不大于0.06%。 7、袋装袋装：水泥每袋净含量为 50Kg ，且应不少于标志质量的 99 ；随机抽取 20 袋总质量 ( 含包装袋 ) 应不少于 1000Kg 。 不合格品

17、：对于以上六种常用水泥的主要技术质量要求，国家标准（GB175-2007）还规定，凡烧失量、氧化镁、三氧化硫、氯离子、安定性、凝结时间、强度中任何一项不符合标准规定的，均为不合格品。特种水泥 白色硅酸盐水泥：白色硅酸盐水泥： 凡以适当成分的生料烧至部分溶融，所得以硅酸钙为主要成分、氧化铁含量很少的白色硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥（简称白水泥）。 白水泥的性能与硅酸盐水泥基本相同，所不同的是严格控制水泥原料的铁含量，并严防在生产过程中混入铁质。白水泥中的Fe2O3含量一般小于0.5%，并尽可能除掉其他着色氧化物（MnO、TiO2等）。 白水泥的技术性质应满足国家标准白色硅酸盐水泥（GB/T2015-2005）的规定，细度为0.08m