水泥基本知识简介

1、主要内容：常用（硅酸盐）水泥的生产工艺 常用（硅酸盐）水泥的特性 影响常用水泥性能的因素 重点内容：硅酸盐水泥矿物成分特点硅酸盐水泥的凝结和硬化难 点：硅酸盐水泥的凝结和硬化要 求：掌握硅酸盐水泥的矿物成分特点掌握硅酸盐水泥凝结和硬化 参考资料：土木工程材料陈志源 道路建筑材料严家伋 道路建筑材料孙 凌 公路工程水泥和水泥混凝土试验规程 道路建筑材料集中训练试验补充教材 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥技术标准 GB175-1999 1824年10月21日，英国利兹（Leeds）城的泥水匠阿斯普丁（J.Aspdin）获得英国第5022号“波特兰水泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明人。 强生

2、确定了水泥制造的两个基本条件：第一是烧窑的温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈墨绿色；第二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不能含过量石灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥”质量，解决了阿普斯丁无法解决的质量不稳定问题。从此，现代水泥生产的基本参数已被发现。18241824年，英国石匠阿斯浦丁偶然发现年，英国石匠阿斯浦丁偶然发现粘土粘土+ +石灰石灰+ +水水人造石（波特兰水泥）人造石（波特兰水泥）特点：强度高、耐久性好、防水、防火。特点：强度高、耐久性好、防水、防火。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

3、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 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥水泥水泥 硫铝酸盐水泥 系列 硫酸盐水泥 其他水泥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。我是建筑业的粮食！硅酸盐水泥（05%）普通水泥（6%15%）矿渣水泥（2070%）火山灰水泥（2050%）粉煤灰水泥（2040%）复合水泥（1550%）专用水泥专门用于某些工程的水泥,如道路水 泥、中低热水泥、砌筑水泥等。特性水泥某种性能较突出的水泥，如快硬硅 酸盐水泥、高铝水泥、彩色水泥、 膨胀水泥等。硅酸盐水泥系列硅酸盐水泥系列通用水泥下述百分含量为

4、混合材料的掺量下述百分含量为混合材料的掺量 硅酸盐系列水泥的分类硅酸盐系列水泥的分类彩色水泥彩色水泥彩色水泥普通水泥 水泥水泥粉样粉样第一节第一节 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（Portlandcement）。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。硅酸盐水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六个强度等级（R代表早强型水泥）二、硅酸盐水泥

5、的生产二、硅酸盐水泥的生产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。主要原料主要原料二、硅酸盐水泥的生产二、硅酸盐水泥的生产（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 磨细按比例混合 生料进窑 熟料 辅助原料 煅烧磨细石膏1450水泥成品3.生料CaO：62%67%SiO2:20%24%Al2O3:4%7

6、%Fe2O3：2.5%6.0%生料在窑内经历： 干燥预热分解烧成冷却 3.510m中卸烘干磨（生料粉磨）生料粉磨工艺 熟料煅烧工艺熟料煅烧工艺 五级旋风预热器CDC窑外分解系统电收尘器3.350m旋转窑篦式冷却机水泥粉磨及包装水泥粉磨及包装 3.813m水泥磨水泥皮带输送机八嘴回转式微机包装机水泥库组成矿物名称分子式简称含量（%）硅酸盐矿物硅酸三钙3CaOSiO2C3S3760硅酸二钙2CaOSiO2C2S1537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含碱矿物及玻璃体三、硅酸盐水泥熟料的矿物组

7、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硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量组成矿物名称分子式简称水泥中的含量（%）普通水泥低热水泥早强水泥超早强水泥耐硫酸盐水泥硅酸盐矿 物硅酸三钙3CaOSiO2C3S5241656857硅酸二钙2CaOSiO2C2S24341023熔剂矿物铝酸三钙3CaOAl2O3C3A96892铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF969813次要成分游离氧化钙CaO游离氧化镁MgO含碱矿物及玻璃体2.其它成分: 游离CaO、MgO及SO3：其含量过高将造成水泥安定性不良。 碱矿物及玻璃体等：其中的Na2O和K2O含量较高时，遇

8、到活性骨料 时，易产生碱骨料反应，影响混凝土质量。3.石膏 辅助作用主要是缓凝作用，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=3CaO2SiO23H2O+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=3CaOAl2

9、O36H2O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

10、较。其水化热大，放热的周期也较长，但大部分（长，但大部分（50%50%以上）热量是在以上）热量是在3 3天以天以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。期放出。 （二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程1.1.水化早期水化早期 初始反应期（凝胶膜的生成期）（诱导期） 20，3h3.水化后期水化后期，硬化更长时间水化反应减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%的水泥已经水的水泥已经水化化 包

11、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。（二）硅酸盐水泥的凝结硬化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AAAAAAAADDBDCE 水泥石的结构A-未水化水泥颗粒；B-胶体粒子（C-S-H等）；C-晶体粒子（Ca(OH)2等）;D-毛细孔（毛细孔水）；E-凝胶孔水泥石的组成组成：凝胶体凝胶体（水化硅酸钙凝胶和氢氧 化钙晶体）未水化的水泥颗粒内核未水化的水泥颗粒内核毛细孔及凝胶孔毛细孔及凝胶孔 它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之而改变。水泥石的

12、工程性质(强度和耐久性强度和耐久性)决定于水泥石的结构组成，即 水化物的类型 水化物的相对含量（可用水化程度表示） 孔的大小、形状和分布水灰比即拌和时用水量与水泥用量之比表示00.20.40.60.81.00.200.40.60.81.0水 化 程 度未 水 化 水 泥凝 胶 实 体（ 含 晶 体 水 化 物 ）（ 凝 胶 孔 水 ）凝 胶 孔毛 细 孔（ 毛 细 孔 水 ）体积率(a)(b)体积率（ 毛 细 孔 水 ）毛 细 孔凝 胶 孔（ 凝 胶 孔 水 ）（ 含 晶 体 水 化 物 ）凝 胶 实 体未 水 化 水 泥水 化 程 度1.00.80.60.400.21.00.80.60.40

13、.20 不同水化程度水泥石的组成（a）水灰比：0.4；（b）水灰比：0.71.水灰比相同时，水化程度愈高，则水化物愈多，而毛细孔和未水化水泥的量相对减少。水泥石结构密实、强度高、耐久性好。 2.水化程度相同而水灰比不同的水泥石结构，水灰比越大，毛细孔所占比例相对增加，水泥石的强度和耐久性下降。（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）：Tricalciumsillicate；硅酸二钙（C2S）：Dicalciumsill

14、icate铝酸三钙（C3A）：Tricalciumaluminate；铁铝酸四钙（C4AF）：Tetriacalciumaluminoferrie（四种主要熟料矿物中，C3A是决定性因素。）性 能 指 标 熟 料 矿 物C3SC2SC3AC4AF水化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、凝结硬化特性水化热大小比较水化热大小比较 高钙硅酸盐和铝酸盐与水反应，高钙硅酸盐和铝酸盐与水反应， 同时放出热量，同时放出热量，其每克的热量为：其每克的热量为： 3 3 2 2 3 3 4 4 120 120

15、6060 320 320 100100说明说明: :放热出现裂缝（内外温差高达放热出现裂缝（内外温差高达5050）应用应用: :水化热大，适于断面尺寸小的预应力砼。（冬水化热大，适于断面尺寸小的预应力砼。（冬季施工）季施工）应用：大坝水泥：大体积工程大坝水泥：大体积工程水化热小水化热小 应选低热水泥应选低热水泥2 2S S含量多。含量多。 冬季预应砼施工：水化热大（冬季预应砼施工：水化热大（C C3 3S S、3 3）道路水泥（抗折性好）：道路水泥（抗折性好）：3 3、4 42. 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。 越细:凝结速度越快，早期强度越

16、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。3. 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。 拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛细孔就越多。水泥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. 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。在0以下， 当水结成冰时，水泥的水化、凝结硬化作用将停止，因而，在冬季施工时，需要采取保温等措施。5. 养护龄期的影响养护龄期的影响 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。 随

17、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。 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。 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 水泥也不可储存过久水泥也不可储存过久 三个月后其强度降低约三个月后其强度降低约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% 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。 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

18、于次要工程。用于次要工程。 一般，南方水泥置放不能过雨季。一般，南方水泥置放不能过雨季。五、硅酸盐水泥的技术性质 国家标准GB17599，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一。水泥细度通常采用筛分法或比表面积法（勃氏法）测定。（1 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 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/k

19、g。 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。 测定方法：测定方法： 筛析法：水筛法：筛析法：水筛法： 负压筛法负压筛法( (为准为准) ) 比表面积法：比表面积法：规定：规定： 硅酸盐水泥的细度：硅酸盐水泥的细度：比表比表面积不小于面积不小于30003000/ / 其余四品种水泥在其余四品种水泥在80m80m方孔筛上重筛余量不大于方孔筛上重筛余量不大于10%10%。 （二）凝结时间（Setting time） 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。1.1.初凝时间（初凝时间（Initial sett

20、ing timeInitial setting time）自开始加水拌和起，至水泥浆开始失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。2.2.终凝时间（终凝时间（Final setting timeFinal 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合格品。不合格品。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（GB1

21、346）进行。 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定。仪来测定。水泥净浆：水泥水泥净浆：水泥+ +水水3.3.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。 测测定定水水泥泥稠稠度度滑动部分总质量为滑动部分总质量为300g300g1g1g标准稠度测定仪标准稠度测定仪凝结时间测定仪凝结时间测定仪圆模

22、和试针圆模和试针水泥净浆搅拌机水泥净浆搅拌机水泥砂浆搅拌机水泥砂浆搅拌机标准稠度用水量的测定录像硅酸盐水泥：初凝：不得早于硅酸盐水泥：初凝：不得早于45min45min； 终凝：不得迟于终凝：不得迟于390min.390min.普通水泥：初凝：不得早于普通水泥：初凝：不得早于45min45min； 终凝：不得迟于终凝：不得迟于10h10h。测定条件：测定条件： 初凝时间：加水起至试针距底板为初凝时间：加水起至试针距底板为4 41.0mm.1.0mm. 终凝时间：沉入水泥净浆不超过终凝时间：沉入水泥净浆不超过0.5mm0.5mm。 定义：水泥净浆在硬化过程中体积变化的均匀性。定义：水泥净浆在硬化

23、过程中体积变化的均匀性。 不安定现象：裂纹、翘曲。不安定现象：裂纹、翘曲。 原因：原因：熟料中活性熟料中活性MgOMgO，水泥中，水泥中SOSO3 3存在（石膏）存在（石膏） 检测方法：沸煮法测：检测方法：沸煮法测：SOSO3 3 4）安定性：）安定性： 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%。（2 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。 (1(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

24、弯曲现象，则称为安定性合格，反之为不合格。 采用采用试饼尺寸：试饼尺寸： 直径：直径： 707080mm80mm，高，高10mm10mm 养护养护24h,24h,加热至沸腾加热至沸腾30min30min恒温恒温3h3h。 规定：不合格不能使用。规定：不合格不能使用。5 5）强度）强度（1 1）水泥强度确定的条件及等级）水泥强度确定的条件及等级在标准条件下的在标准条件下的抗压强度抗压强度和和抗折强度抗折强度来评定。来评定。 概述：概述： GBGB规定规定用用水泥胶砂试件水泥胶砂试件测水泥强度测水泥强度 配合比：配合比：水泥：标准砂水泥：标准砂=1=1：3(3(平潭平潭) ) 说明说明: :试验采

25、用水泥试验采用水泥450g450g，标准砂，标准砂1350g1350g，水，水225g225g。国家标准水泥胶砂强度试验方法（ISO法）（GB/T1767199） 标准砂是统一检验水泥强度用的材料，是以福建省平潭标准砂是统一检验水泥强度用的材料，是以福建省平潭县芦洋浦的天然石英海砂经筛洗等加工制成。县芦洋浦的天然石英海砂经筛洗等加工制成。 方 孔 筛 孔 径，毫米累 计 筛 余 量，0653 04040502594标准尺寸：标准尺寸：40404040160160（mmmm3 3）（一天后脱模）（一天后脱模）标准养护条件：标准养护条件： 温度温度202033 相对湿度：相对湿度：90%90%以上

26、以上 龄期：早期龄期：早期3 3天天 后期后期2828天天 相对湿度：相对湿度：空气中实际所含水蒸气密度和同温度下饱空气中实际所含水蒸气密度和同温度下饱和水蒸气密度的百分比值。和水蒸气密度的百分比值。水泥的强度等级：水泥的强度等级： 硅酸盐水泥硅酸盐水泥强度等级：强度等级：(Mpa)(Mpa) 42.5 42.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.5R52.5R、62.562.5、62.5R62.5R、 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥强度等级：强度等级：(Mpa)(Mpa) 32.5 32.5、32.5R32.5R、42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.5R

27、52.5R。 （六个六个新规范新规范）早强型优点早强型优点： 3d3d强度较普通型强度提高强度较普通型强度提高10%10%24% 24% 3d 3d强度可达普通型强度强度可达普通型强度2828天的天的50%50%各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表所示数值。品 种强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0注：R早强型。硅酸盐水泥的强度要求（GB

28、17599）（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符合标准规定，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，均为均为废品废品。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。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

29、，或强度低于商品等级规定的指标时，称为过最大限量，或强度低于商品等级规定的指标时，称为不合格品不合格品。废品水泥在工程中严禁使用。废品水泥在工程中严禁使用。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

30、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、湿度、介质浓度的影响等。1.1.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. 2.盐类腐蚀盐类腐蚀（1 1）硫酸盐腐蚀）硫酸盐腐蚀 当海水、沼泽水、

31、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)Ca(OH)2 2 + +硫酸盐硫酸盐CaSOCaSO4 4 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。4CaO4CaOAlAl2 2O O3 312H12H2 2O+3CaSOO+3CaSO4 4+20H+20H2 2O3CaOO3CaOAlAl2 2O O3 33 CaSO3 CaSO4 431H31H2 20+Ca(OH)0+Ca(OH)2 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高硫型水化硫铝酸钙结合着大量结晶水水其体积膨

32、胀为原来的水化铝酸钙体积的其体积膨胀为原来的水化铝酸钙体积的2.52.5倍倍水泥石产生很大水泥石产生很大的内应力的内应力水泥石开裂、强度降低和造成破坏。水泥石开裂、强度降低和造成破坏。 （2 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)MgSOMgSO4 4十十Ca(0H)Ca(0H)2 2十十2 H2 H2 20 CaSO0 CaSO4 42 H2 H2 20 0十十Mg(0H)Mg(0H)2 2(3CaO(3CaOAlAl2 20 03 36 H6 H2 20 0十十3 3（CaSOCaSO4 42 H2 H2 20 0）十）十19 H

33、19 H2 20 3CaO0 3CaOAlAl2 20 03 33CaSO3CaSO4 431 H31 H2 20 )0 )MgClMgCl2 2十十Ca(0H)Ca(0H)2 2CaClCaCl2 2十十Mg(0H)Mg(0H)2 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（Ca SO42H20）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 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

34、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。 开始：CaCa（0H0H）2 2十十C0C02 2十十H H2 20CaC00CaC03 3十十2 H2 H2 20 0然后：CaC0CaC03 3十十C0C02 2十十H H2 20 Ca0 Ca（HCOHCO3 3）2 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 2）一般酸的腐蚀（）一般酸的腐蚀（HClHCl、H2SO4H2SO4） 在工业废水、地下水、沼泽水中常含

35、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Ca(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

36、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 3CaO AlAl2 2O O3 3十十6NaOH3Na6NaOH3Na2 2O OAlAl2 2O O3 3十十3Ca(0H)3Ca(0H)2 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 2NaOH2NaOHCOCO2 2 Na Na2 2COCO3 3H H2 20 0 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

37、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（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：（

38、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。 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 常用 人工：煤矸石渣、烧页岩、 烧粘土等 粉煤灰等： SiO2和Al2O3 2、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，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

39、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 在硅酸岩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P PO O）（）（Ordinary portland Ordinary portland cementcement）1 1、定义：、定义：凡由

40、硅酸盐水泥熟料，再加入6%15%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+ +6%15% %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，简称

41、矿渣水泥。粒化高炉矿渣掺量20%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。硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥强度龄期3、应用、应

42、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%50%。2、特点：、特点：（1）密度为2.83.1g/cm3,堆积密度

43、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：凡由硅酸盐水泥熟料

44、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15%，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印刷。2.贮存与运输不同品种、不同标号，单独、分别贮存，不得混杂，应按序堆放。环境：干燥、防潮、不晒，不直接放在地上。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