水泥及稳定性

1、“九华山隧道使用的水泥被人做了手脚！”5月19日，一名中年男子急切地对记者说，“南京胜群运输有限公司(以下简称胜群公司)用大量的低强度等级水泥冒充高强度等级水泥，然后直接送到中铁十八局拌和站，而高强度等级的水泥则被另外卖掉，胜群公司赚取这两者之间的差价。” 绪 言n水泥是建筑工业三大基本材料之一，使用广、用量大、 素有“建筑工业的粮食”之称。生产水泥虽需要较多的能源，但水泥与砂、石等材料的混泥土是一种低能耗新型建筑材料。例如，在相同荷载的条件下，混泥土柱的耗能量仅为钢柱的1/5-1/6,砖柱的1/4。根据预测，在未来的几十年内，水泥依旧是主要建筑材料。水泥具有较好的可塑性，水泥具有较好的可塑性

2、，与砂、石等胶合后的混和物具有较好的和易性，可浇注成多种形状及尺寸的构件，以满足设计上的不同要求；水泥的适应性较强水泥的适应性较强，适用于海上、地下、深水、严寒、干热、腐蚀、辐射等多种条件下；水泥还可与多种有机、无机材料制成多种用途的水泥复合材料；水泥耐久性较好水泥耐久性较好，维修工作量小，不易生锈、耐腐朽。目前，水泥已广泛用于建筑、水利、道路、国防等工程中。近年来，宇航、信息及其它新兴工业中对各种具有特种性能的水泥复合材料的需求也越来越大。因此，水泥工业在整个国民经济中起着十分重要的作用。在目前甚至未来相当长的时期内，水泥仍将是人类社会的主要的建筑材料。n原始水泥可追溯到5000年前，埃及的

3、金字塔、 古希腊和古罗马时代用石灰掺砂制成的混和沙浆，曾被用于砌筑石块和砖块，这种用来做砌筑用的胶凝材料被称为原始水泥。它为现代水泥的发明奠定了基础。n1824年，英国泥水工J阿斯普丁发明了一种把石灰石和粘土混和后加以煅烧来制造水泥的方法，并获得了专利权。这种水泥同英国附近波特兰小城盛产的石材颜色相近，故称为波特兰水泥。人类最早是利用间歇式土窑（后发展成土立窑）煅烧水泥熟料。n1877年回转窑烧制水泥熟料获得了专利权，继而出现了单筒冷却机、立式磨及单仓钢球磨等，从而有效地提高了水泥的产量和质量。n1905年湿法回转窑出现。n1910年土立窑得到了改进，实现了立窑机械化 连续生产。n1928年德

4、国的立列波博士和波利休斯公司在对立窑、回转窑综合分析研究后，创造了带回转炉箅子的回转窑，为了纪念发明者与创造公司，取名为“立波尔窑”。n1950年，悬浮预热器由德国发明成功并开始应用，大幅度降低了熟料生产的热耗，极大地提高了生产规模。n20世纪60年代初，日本将德国的悬浮预热器回转窑技术引进后，于1971年开发了水泥窑外分解技术，从而揭开了现代水泥工业的新篇章，并且很快在世界范围内出现了各具特点的预分解窑，形成了新型干法生产技术。随着原料与均化、生料均化、高功能破碎和粉磨，环境保护技术和X射线荧光分析等在线检测方法的配套发展，加上电子计算机和自动化控制仪表等技术的广泛应用，使新型干法水泥生产的

5、熟料质量明显提高，能耗明显下降，生产规模不断扩大。 n我国从上世纪70年代初研制新型干法水泥技术 装备开始，在国家有关部门的支持和推动下， 水泥行业科研创新与技术开发能力不断提高，技术装备已达到世界先进水平。目前日产2000吨新型干法水泥生产技术装备已全部国产化，日产4000吨、5000吨新型干法水泥生产技术装备国产化率达到90%以上，日产8000吨水泥熟料生产线和日产10000吨水泥熟料生产线已经投产。日产10000吨水泥熟料生产线全球只有7条，我国就拥有4条。新型干法水泥生产工艺正在逐步取代湿法、老式干法和立窑等生产工艺。n1.特性水泥：是指某种性能较突出的一类水泥。 如快硬水泥系列、膨胀

6、水泥系列、抗硫酸盐硅酸盐水泥等。n专用特种水泥包括：快硬高强水泥、膨胀水泥、自应力水泥、水工水泥、油井水泥、装饰水泥、砌筑水泥、低碱水泥、道路水泥等种类。n2、按其主要水硬性物质名称分为、按其主要水硬性物质名称分为:硅酸盐水泥系列、硫铝酸盐水泥系列、铝酸盐水泥系列、铁铝酸盐水泥系列、氟铝酸盐水泥系列、其他系列六大类。 n4、粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水 泥熟料、粉煤灰和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，代号：P.F。n5、火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和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，代号：P.P。n6、复合硅酸盐水泥：

7、由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和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 n水泥水泥：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。（水泥是水硬性胶凝材料。）n水泥水泥 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 系列 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥n硅酸盐水泥系列硅酸盐水泥系列是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。n硅酸盐水泥系列硅酸盐水泥系列 通用水泥 硅酸盐水泥（05%） 普通水泥（5%20%） 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 （20

8、%) 复合水泥专用水泥专门用于某些工程的水泥特性水泥某种性能较突出的水泥第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 1.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、05%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥国外通称的波特兰水泥（Portland cement）。2.类型及代号硅酸盐水泥 型硅酸盐水泥：不掺混合材料的，代号P。 型硅酸盐水泥：粉磨时掺加不超过水泥重量5% 的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号P 。1.原料 （1）石灰质原料：主要提供CaO。采用石灰岩、凝灰岩和贝壳等。 （2）粘土质原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。主

9、要原料主要原料（3）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用。如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。两磨一烧：制备生料（一磨）煅烧熟料（一烧）粉磨水泥（二磨）2.生产过程石灰石粘土按比例混合生料进窑熟料辅助原料煅烧磨细磨细石膏1450水泥成品3.生料CaO：62%67%SiO2:20%24%Al2O3:4%7%Fe2O3：2.5%6.0%生料在窑内经历：干燥预热分解烧成冷却三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成1.主要成分：主要由四种矿物化学组成组成矿物名称分子式简称含量（%）硅酸盐矿物硅酸三钙3CaOSiO2C3S3660硅酸二钙2CaOS

10、iO2C2S1537熔剂矿物铝酸三钙3CaOAl2O3C3A715铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF1018次要成分游离氧化钙CaO游离氧化镁MgO含碱矿物及玻璃体水泥主要矿物成分2.其它成分: 游离CaO、MgO 及SO 3。3.石膏 熟料+石膏水泥 石膏：辅助作用主要是缓解作用，含量：25%。四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化（一）硅酸盐水泥的水化水泥+水拌合可塑性具（水泥石）水化的水泥浆凝结硬化流动性水化水泥和水拌合表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应各组分开始逐渐溶解放出一定热量固相体积也逐渐增加。其反应式如下：2(3CaOSiO2)+6H2O=3C

11、aO2SiO23H2O+3Ca(OH)2硅酸三钙水化硅酸钙氢氧化钙2(2CaOSiO2)+4H2O=3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2硅酸二钙水化硅酸钙氢氧化钙3CaOAl2O3+6H2O=3CaOAl2O36H2O铝酸三钙水化铝酸三钙4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O=3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O铁铝酸四钙水化铁酸一钙3CaOAl2O36H2O+CaSO43CaOAl2O33CaSO431H2O水化铝酸钙石膏或3CaOAl2O3CaSO412H2O水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙主要水化产物主要水化产物（在完全水化的水泥石中）：水化硅酸钙70%（凝胶）氢氧化

12、钙20%（晶体）水化铝酸钙（晶体）水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7%是水泥石形成强度的最主要化合物水化反应为放热反应，其放出的热量称水化反应为放热反应，其放出的热量称为为水化热水化热。其水化热大，放热的周期也较。其水化热大，放热的周期也较长，但大部分（长，但大部分（50%以上）热量是在以上）热量是在3天天以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。初期放出。 （二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程n分为：早、中、晚分为：早、中、晚 三个时期三个时期1.水化早期水化早期，初始反应期（凝胶膜的生成期）（诱导期）n 20，3h3.水化后期水化后期，硬化更长时间水化反应减

13、慢水化反应减慢水化产物填充水化产物填充由水占据的空间由水占据的空间晶体相互搭晶体相互搭接接整体整体水泥石水泥石硬化硬化硬化：浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体水泥石2.水化中期，水化中期，凝结20 30h，30%的水泥已经水化的水泥已经水化 包裹膜包裹膜增厚增厚凝结：水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程。加水初凝终凝凝结硬化诱导期稠硬不流动浆体刚性固体随时间增强塑性流动浆体初凝时间终凝时间水泥凝结时间与水泥浆体状况的关系水泥石的组成组成：凝胶体凝胶体（凝胶和晶体） 未水化的水泥颗粒内核未水化的水泥颗粒内核 毛细孔毛细孔 它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石

14、的性质随之而改变。 （三）影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素（三）影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素1.熟料矿物组成的影响熟料矿物组成的影响 n硅酸盐水泥熟料矿物组成，是影响水泥的水化速度、凝结硬化过程及产生强度等的主要因素。硅酸三钙（C3S）：Tricalcium sillicate；硅酸二钙（ C2S）：Dicalcium sillicate铝酸三钙（ C3A）： Tricalcium aluminate；铁铝酸四钙 （C4AF ）：Tetriacalcium aluminoferrie （四种主要熟料矿物中，C3S是决定性因素。） 性 能 指 标 熟 料 矿 物C3SC2SC3AC4AF水化

15、速率中慢快中凝结硬化速率中慢快中28d水化热中低高中强度早期良差良良后期良优中中耐化学腐蚀性中良差优干缩性中小大小硅酸盐水泥熟料矿物的水化、凝结硬化特性2. 水泥细度的影响水泥细度的影响 直接影响：水化，凝结硬化，强度，干缩及水化热。n 越细:凝结速度越快，早期强度越高。但过细易与空气中的水分及二氧化碳反应，并且硬化时收缩也较大，且成本高。n 一般水泥颗粒：小于40m 时就具有较高的活性 大于100m活性较小n通常水泥颗粒的粒径在7 200m（0.0070.2mm）范围内 。3. 拌合加水量的影响拌合加水量的影响 影响硬化水泥石强度的主要因素。n拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛细孔就越多。水泥

16、石的强度随其毛细孔隙率的增加呈线性关系下降，从而强度低。 4. 养护湿度和温度的影响养护湿度和温度的影响 （1）湿度应该保持潮湿状态 （2）温度提高温度也可以加速水化反应 5. 养护龄期的影响养护龄期的影响 n水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程。水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程。n随着龄期的增长随着龄期的增长水泥石的强度逐渐提高。水泥石的强度逐渐提高。n水泥在水泥在314d内强度增长较快，内强度增长较快，28d后增长缓慢。后增长缓慢。n养护到养护到 28d 。6. 水泥受潮与久存的影响水泥受潮与久存的影响 n水泥也不可储存过久水泥也不可储存过久n三个月后其强度降低约三个月后其强度

17、降低约10 20% 半年后降低约半年后降低约15 30% 一年后降低约一年后降低约25 40%n受潮水泥颗粒受潮水泥颗粒重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复部分活性。重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复部分活性。n对于微结块的水泥，强度约降低对于微结块的水泥，强度约降低1020%适当方式压碎后适当方式压碎后用于次要工程。用于次要工程。n 一般，南方，水泥放不能过雨季一般，南方，水泥放不能过雨季五、硅酸盐水泥的技术性质国家标准GB17592，对硅酸盐水泥的主要技术性质如下要求。（一）细度（Fineness）细度是指水泥颗粒的粗细程度。细度是指水泥颗粒的粗细程度。影响水泥性能的重要指标鉴定水泥品质的主要项目之

18、一。水泥细度通常采用筛分法或比表面积法（勃氏法）测定。（1）筛分法筛分法是以80m方孔筛的筛余量表示。普通水泥的细度用筛余量表示，其筛余量不得超过10.0%。（2）比表面积法比表面积法以1kg水泥所具有的比表面积（m2/kg）表示。硅酸盐水泥的细度用比表面积表示，应大于300m2/kg。凡水泥细度不符合规定者为不合格品。凡水泥细度不符合规定者为不合格品。 （二）凝结时间（Settingtime） 凝结时间凝结时间：是指水泥从开始加水到失去塑性，即从可塑状态发展到固体状态所需的时间。分为初凝和终凝。1.初凝时间（初凝时间（Initial setting time）自开始加水拌和起，至水泥浆开始失

19、去可塑性与流动性所需的时间，称为初凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min。2.终凝时间（终凝时间（Final setting time）自加水时起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间称为终凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h。凡初凝初凝时间不符合规定者为废品废品，终凝终凝时间不符合规定者为不不合格品。合格品。水泥凝结时间的测定水泥凝结时间的测定要按国家标准规定的方法水泥稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法（GB1346）进行。 它是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和湿度下，它是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和湿度下， 用凝结时间测定仪来测

20、定。用凝结时间测定仪来测定。水泥净浆：水泥水泥净浆：水泥+水水3.标准稠度用水量标准稠度用水量标准稠度用水量：是指水泥净浆达到规定稠度时所需的拌合水量，以占水泥重量的百分率表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水量，一般在24%30%之间。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。（三）体积安定性（Soundness）1.水泥的体积安定性体积安定性：是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。2.产生安定性的原因熟料矿物中含有过多的游离氧化钙或游离氧化镁，以及水泥粉磨时所掺石膏超量水化反应反应物体积膨胀而使水泥石开裂。CaO+H2O=Ca(OH)2MgO+H2

21、O=Mg(OH)2水化铝酸钙+石膏水化硫铝酸钙体积安全性不合格的水泥应作废品处理。国家标准规定，水泥中游离氧化镁含量不得超过5.0%，三氧化硫含量不得超过3.5%。3.检验由游离氧化钙引起的水泥安定性不良可以采用试饼法或雷氏法检验。 工程事故实例二则工程事故实例二则1 1、18841884年，法国一座桥梁由于使用了年，法国一座桥梁由于使用了氧化镁含量氧化镁含量较高较高的立窑水泥，在建成两年后，因混凝土膨胀而破坏。的立窑水泥，在建成两年后，因混凝土膨胀而破坏。 2 2、上海市普陀区某大厦、上海市普陀区某大厦11-1411-14层主体结构用安徽某水泥，经多层主体结构用安徽某水泥，经多次检验其安定性

22、不合格，其次检验其安定性不合格，其F FCaOCaO含量高达含量高达6.85%6.85%，用蒸煮法加速试验，结果混凝土用蒸煮法加速试验，结果混凝土劈拉强度劈拉强度下降达下降达25%25%以上，抗压强度下降也达以上，抗压强度下降也达15%15%，且存在进一步下降的可能。且存在进一步下降的可能。 上海市建委决定推倒重建，于上海市建委决定推倒重建，于19951995年逐层爆破拆除。这年逐层爆破拆除。这起事故引起的直接经济损失为起事故引起的直接经济损失为211.8211.8万元万元。（1）试饼法：）试饼法：将标准稠度的水泥净浆做成试饼经煮沸3h后，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

23、定性合格，反之为不合格。（2）雷氏法：）雷氏法：测定水泥浆在雷氏夹中硬化沸煮后的膨胀值，当两个试件沸煮后的膨胀值的平均值不大于5mm时，即判为该水泥安定性合格，反之为不合格。（四）强度（Strength）1、水泥的强度、水泥的强度是划分水泥强度等级的依据。水泥强度应按国家标准水泥胶沙强度试验方法（GB177）的规定制作试块，养护并测定其抗压和抗折强度值。具体方法为软练胶砂法。2、软练胶砂法、软练胶砂法：将水泥和标准砂水泥和标准砂（0.250.65mm）按1：3.0混合，加入规定数量的水（水灰比0.5），并按规定的方法制成40mm 40mm 160mm的试件，在标准温度（标准温度（20 2）的水

24、中养护，分别测定其3d和和28d的抗压和抗折强度。3、强度等级：、强度等级：用28d的抗压强度标准值（Mpa）来命名。通常每差10MPa为一级。硅酸盐水泥分为硅酸盐水泥分为42.5、52.5、62.5 、42.5R、52.5R、62.5R六个强度等级六个强度等级。普通硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥为32.5、42.5、52.5 、32.5R、42.5R、52.5六个强度等级个强度等级。水泥按3d强度又分为普通型和早强型两种类型，其中有代号R者为早强型。各强度等级、各类型硅酸盐和普通硅酸盐水泥的各龄期强度不得低于规范规定数值。（如28d的抗压强度值不低于42.5MPa，而低于52.5MPa者称为42

25、.5）硅酸盐水泥的强度指标（依据硅酸盐水泥的强度指标（依据GB1752007）强度等级 抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d283d2842.5 17.0 42.53.5 6.542.5R 22.0 42.54.0 6.552.5 23 52.54.0 7.052.5R 27 52.55.0 7.062.5 28 62.55.0 8.062.5R 32 62.55.5 8.0（五）密度、堆积密度密度主要决定于其熟料矿物组成，一般为3.103.20g/cm3。受潮水泥的密度有所降低。在进行混凝土配合比计算时，通常采用3.10g/cm3。堆积密度：疏松堆积时约为10001100kg/m3紧密堆

26、积时可达1600kg/m3（14001700kg/m3）。在混凝土配合比计算中，通常采用1300kg/m3。凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合标准规定，均为符合标准规定，均为废品废品。凡细度、终凝时间中的任一。凡细度、终凝时间中的任一项不符合标准规定，或混合掺量超过最大限量，或强度项不符合标准规定，或混合掺量超过最大限量，或强度低于商品标号规定的指标时，称为低于商品标号规定的指标时，称为不合格品不合格品。废品水泥废品水泥在工程中严禁使用。在工程中严禁使用。六、水泥石的腐蚀与防止水泥石的腐蚀水泥石的腐蚀：在某些环境条件（如受到某些

27、侵蚀性液体或气体的作用）下，引起水泥石的结构逐渐破坏，强度降低，以致全部溃裂的现象称为水泥石的腐蚀。水泥石的抗腐蚀性能可用耐蚀系数表示。耐蚀系数耐蚀系数：以同一龄期的分别浸在侵蚀性溶液中的水泥石试件强度与在淡水中养护的试件强度的比值来表示。耐腐蚀系数越大，水泥石的抗腐蚀性能也就越好。水泥石腐蚀的原因很多，作用也很复杂，主要有软水腐蚀、盐类腐蚀、酸类腐蚀、强碱腐蚀等。水泥中碱性物质：Ca(OH)2、水化铝酸钙。（一）水泥石的几种主要侵蚀作用水泥石腐蚀的基本原因是：水泥石中存在有易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙；水泥石本身不密实而使侵蚀性介质易于进入其内部；外界因素的影响，如腐蚀介质的存在，环境温度

28、、湿度、介质浓度的影响等。1.软水腐蚀（溶出性侵蚀）软水腐蚀（溶出性侵蚀）雨水、雪水、蒸馏水、工业冷凝水及含碳酸盐甚少的河水与湖水等都属于软水。水泥与软水接触水化产物氢氧化钙被溶出不断溶解流失孔隙增大，碱度下降并促使硬化水泥石的其它产物分解使水泥石结构遭受破坏。2.盐类腐蚀盐类腐蚀（1）硫酸盐腐蚀）硫酸盐腐蚀当海水、沼泽水、工业污水等中含有碱性硫酸盐（如Na2SO4、K2SO4等）时，其中的水泥石还会受到的侵蚀。Ca(OH)2 +硫酸盐硫酸盐CaSO4硫酸钙亦能与水泥石中的固态水化铝酸钙作用，生成高硫型水化硫铝酸钙晶体。4CaOAl2O312H2O+3CaSO4+20H2O3CaOAl2O33

29、 CaSO431H20+Ca(OH)2反应是在固相中进行的反应是在固相中进行的高硫型水化硫铝酸钙结合着大量结晶水高硫型水化硫铝酸钙结合着大量结晶水其体积其体积膨胀为原来的水化铝酸钙体积的膨胀为原来的水化铝酸钙体积的2.5倍倍水泥石产生很大的内应力水泥石产生很大的内应力水泥石水泥石开裂、强度降低和造成破坏。开裂、强度降低和造成破坏。 （2）镁盐腐蚀）镁盐腐蚀 海水、地下水中常含有大量镁盐硫酸镁(MgSO4)氯化镁(MgCl2)MgSO4十十Ca(0H)2十十2 H20 CaSO42 H20十十Mg(0H)2(3CaOAl2036 H20十十3（CaSO42 H20）十）十19 H20 3CaOA

30、l2033CaSO431 H20 )MgCl2十十Ca(0H)2CaCl2十十Mg(0H)2反应的结果：氢氧化镁（Mg(0H)2）松软而无胶凝能力镁盐二水硫酸钙（CaSO42H20）又将引起硫酸盐的破坏作用硫酸盐氯化钙（CaC12）易溶解于水均能使水泥石强度降低或破坏。硫酸镁对水泥石起着和的双重腐蚀作用。侵蚀3.3.酸类腐蚀酸类腐蚀（1）碳酸腐蚀）碳酸腐蚀在工业污水、地下水中常溶解有较多的二氧化碳二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙反应生成碳酸钙继续与含碳酸的水作用变成易溶于水的碳酸氢钙（Ca（HCO3）2），由于碳酸氢钙的溶解使Ca（0H）2浓度降低，导致水泥石中其它产物的分解，而使水泥石结构破坏。

31、开始：Ca（0H）2十十C02十十H20CaC03十十2 H20然后：CaC03十十C02十十H20 Ca（HCO3）2可逆的，当碳酸超过平衡浓度（溶液中的pH7）时，则上式反应向右进行，形成碳酸腐蚀。（2）一般酸的腐蚀（）一般酸的腐蚀（HCl、H2SO4）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，遇水后生成亚硫酸。各种酸类与水泥石中的氢氧化钙作用生成化合物或者易溶于水，或者体积膨胀而导致水泥石破坏。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、蚁酸和乳酸等。例如，盐酸和硫酸分别与水泥石中氢氧化钙作用，其反应式如下：2HCl十C

32、a(0H)2CaCl2十2H20氯化钙易溶于水而导致化学腐蚀型破坏H2SO4十Ca(0H)2CaSO42H20石膏对水泥石产生硫酸盐膨胀型破坏。4.4.强碱腐蚀强碱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。（1）如氢氧化钠可与水泥熟料中未水化的铝酸盐作用，生成易溶的铝酸钠，其反应式为：3CaO Al2O3十十6NaOH3Na2OAl2O3十十3Ca(0H)2（2）当水泥石被氢氧化钠溶液浸透后又在空气中干燥，与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钠2NaOHCO2 Na2CO3H20 碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉淀，可使水泥石胀裂。（二）防止水泥石腐蚀的措

33、施1.根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种。2.提高水泥石的密实度。3.表面加保护层。七、 硅酸盐水泥和普通水泥的特性与应用（一）特性1.凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高。2.抗冻性好。3.水化热大。4.不耐腐蚀。5.不耐高温。（二）应用1.适用于重要结构的高强混凝土及预应力混凝土工程；2.适用于早期强度要求高的工程及冬季施工的工程；3.适用于严寒地区，遭受反复冻融的工程及干湿交替的部位；4.不宜用于受流动的软水和水压作用工程，也不宜用于受海水和矿物水作用的工程；5.不宜用于大体积混凝土；6.不宜用于高温的工程。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一、混合材料一、混合材料

34、（一）定义（一）定义：磨细水泥时掺入的人工的或天然的矿物材料称为混合材料。（二）种类：（二）种类：按性质不同分：活性混合材料（用量最大） 非活性混合材料1.活性混合材料： 加水拌和本身并不硬化，但与石灰、石膏或硅酸岩水泥一起，加水拌和后能发生化学反应，生成有一定胶凝性的物质，且具有水硬性，这种混合材料 称为活性混合材料。其主要成分为SiO2、 Al2O3等。常用：粒化高炉矿渣：CaO、SiO2和Al2O3火山灰混合材：SiO2和Al2O3天然：火山灰、凝灰岩、浮石等人工：煤矸石渣、烧页岩、烧粘土等粉煤灰等：SiO2和Al2O32、非活性混合材料不具活性或活性甚低的人工或天然的矿物质材料，经磨细

35、，掺入水泥中不起化学作用，仅起调节水泥性质、降低水化热、降低标号、提高产量等作用的混合材料，称为非活性混合材料（又称填充性混合材料）。主要有：磨细的石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣、炉渣等不符合技术要求的活性混合材可作为非活性材料。（三）应用（三）应用在硅酸盐水泥熟料中掺入适量的混合材料可制成六大品种的水泥 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥 复合水泥复合水泥 二、普通硅酸盐水泥二、普通硅酸盐水泥（代号（代号PO）（）（Ordinary portland cement）1、定义：、定

36、义：凡由硅酸盐水泥熟料，再加入5%20%混合材料及适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸盐水泥。 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+5%20%混合材混合材+石膏石膏 普通水泥普通水泥 活性材料的最大掺量不超过15% 非活性材料的最大掺量不超过10%磨细2、特性、特性 早强略低于硅酸盐水泥 耐冻、耐磨低于硅酸盐水泥 其它特性与硅酸盐水泥差不多 耐腐蚀略优于硅酸盐水泥三、矿渣硅酸盐水泥三、矿渣硅酸盐水泥(代号代号PS)（Portland blastfurnace-slag cement）1、定义：、定义：凡由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和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，

37、简称矿渣水泥。 粒化高炉矿渣掺量 A型 20%50%，B型 50%70%， 。2、特性、特性（1）密度：2.83.1g/cm3 堆积密度：10001200kg/m3,较 硅酸盐略小，且颜色较淡。（2）凝结时间：初凝不得早于45min ，实际为25h; 终凝不得迟于10h，实际为59h。（3）早期强度低，后期强度增进率大。（4）硬化时对湿热敏感性强。（5）水化热低。（6）具有较好的化学稳定性，抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的能力较强。（7）耐热性较强。（8）干缩性较大，保水性差，泌水性较大。（9）抗冻性和耐磨性较差，且抗干湿交替循环等性能亦不如普通水泥。（10）与钢筋的粘结力较好，能防止钢筋锈蚀。3

38、、应用、应用（1）适用于地下或水中工程，以及经常受较高水压的工程。对于要求耐淡水侵蚀和耐硫酸盐侵蚀的水工或海工建筑尤其适宜。（2）适用于大体积混凝土工程，但不适用于受冻融或干湿交替的建筑及耐磨工程。（3）最适用于蒸气养护的预制构件。（4）适用于受热（200以下）的混凝土工程。四、火山灰硅酸盐水泥（代号四、火山灰硅酸盐水泥（代号PP）（）（Portland pozzolane cement）1、定义：、定义：凡由硅酸盐水泥熟料和灰质混合材料、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，简称火山灰水泥。 火山灰质混合掺量：20%40%。 2、特点：、特点：（1）密度为2.83.1g/c

39、m3,堆积密度为9001000kg/m3。细度、凝结时间和体积安定性等技术要求同普通水泥。（2）抗冻性及耐磨性比矿渣水泥还要差。（3）干缩现象还要显著。（4）泌水性较小，耐水性较高，抗渗性能高，抗硫酸盐性较好。其它特点同矿渣水泥。3、应用、应用（1）最适宜用在地下或水中工程，尤其是需要抗渗性、抗淡水及抗硫酸盐侵蚀的工程中。但是火山灰水泥的抗冻性较差，不宜用于受冻部位。（2）不宜用于干燥地区或高温车间。（3）适宜用蒸汽养护生产混凝土预制构件。（4）宜用于大体积砼工程。五、粉煤灰硅酸盐水泥（代号五、粉煤灰硅酸盐水泥（代号PF）（Portland fly-ash cement）1、定义：、定义：凡由

40、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。 粉煤灰掺量：20%40%。2、特点：、特点：（1）干缩性较小，抗裂性好。（2）配制的砼和易性较好。六、复合硅酸盐水泥（六、复合硅酸盐水泥（Composite portland cement）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）。混合材料总掺量应20%，但不能超过50%。七、水泥的包装标志及贮运 1.包装标志（1）袋两侧应有水泥名称、标号、代号。（2）硅酸盐水泥和普通水泥采用红色。（3）矿渣水泥包装袋侧面印字采用绿色印刷。（4）火山灰水泥和粉煤灰水泥包装袋侧面印字采用黑色或蓝色印刷。2.贮存与运输n不同品种、不同标号，单独、分别贮存，不得混杂，应按序堆放。n环境：干燥、防潮、不晒，不直接放在地上。n时间不宜太长。注意注意：1）不同的水泥品种绝对不能混用； 2）同一品种水泥不同标号不能混用。第三节第三节 特性水泥特性水泥 常用的有：白色硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥