水泥及稳定性

“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。”

水泥绪言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，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，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，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。原始水泥可追溯到5000年前，埃及的金字塔、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。1824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。1877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。1905年湿法回转窑出现。1910年土立窑得到了改进，实现了立窑机械化连续生产。1928年德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”。1950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。20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熟料质量明显提高，能耗明显下降，生产规模不断扩大。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。1.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、膨胀水泥系列、抗硫酸盐硅酸盐水泥等。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。2、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。

4、

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。5、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。6、复合硅酸盐水泥：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。）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。硅酸盐水泥系列

通用水泥硅酸盐水泥（0~5%）普通水泥（5%~20%）矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥（>20%)

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硅酸盐水泥1.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%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Ⅰ型硅酸盐水泥：不掺混合材料的，代号P·Ⅰ。

Ⅱ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·Ⅱ。一、硅酸盐水泥的定义、类型及代号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3CaO·SiO2C3S36~60硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15~37

熔剂矿物铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7~15铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18

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SO3。3.石膏熟料+石膏——水泥石膏：辅助作用—主要是缓解作用，含量：2~5%。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(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2

硅酸三钙水化硅酸钙氢氧化钙2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

硅酸二钙水化硅酸钙氢氧化钙3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O

铝酸三钙水化铝酸三钙4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

铁铝酸四钙水化铁酸一钙3CaO·Al2O3·6H2O+CaSO4——3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O水化铝酸钙石膏或3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O

水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙主要水化产物（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，其放出的热量称为水化热。其水化热大，放热的周期也较长，但大部分（50%以上）热量是在3天以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程分为：早、中、晚三个时期1.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，硬化更长时间水化反应减慢——水化产物填充由水占据的空间——晶体相互搭接——整体——水泥石——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，凝结

20~30h，30%的水泥已经水化——包裹膜——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：凝胶体（凝胶和晶体）

未水化的水泥颗粒内核

毛细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。

（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

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）：Dicalciumsillicate铝酸三钙（C3A）：Tricalciumaluminate；铁铝酸四钙（C4AF）：Tetriacalciumaluminoferrie

（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

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。一般水泥颗粒：小于40µm时就具有较高的活性大于100µm活性较小通常水泥颗粒的粒径在7~200µm（0.007~0.2mm）范围内。3.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.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

水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程。随着龄期的增长——水泥石的强度逐渐提高。水泥在3~14d内强度增长较快，28d后增长缓慢。养护到28d。6.水泥受潮与久存的影响

水泥也不可储存过久三个月后其强度降低约10~20%

半年后降低约15~30%

一年后降低约25~40%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。对于微结块的水泥，强度约降低10~20%——适当方式压碎后用于次要工程。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GB175—92，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。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）筛分法是以80µm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。

（二）凝结时间（Settingtime）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（Initialsettingtime）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.终凝时间（Finalsettingtime）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。凡初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。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，用凝结时间测定仪来测定。

水泥净浆：水泥+水3.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。标准稠度：为测定水泥的凝结时间、体积安定性等性能，使其具有准确的可比性，水泥净浆以标准方法测试所达到统一规定的浆体可塑性程度。标准稠度用水量：拌制水泥净浆时为达到标准稠度所需的加水量。凝结时间测定方法水泥标准稠度用水量：在试杆停止沉人或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离，以试杆沉入净浆并距底板6mm士1mm的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量（P)，按水泥质量的百分比计。初凝时间：试针距底板4mm±1mm终凝时间：试针沉入底板0.5mm（三）体积安定性（Soundness）1.水泥的体积安定性：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+H2O=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。安定性不良对工程的影响

工程事故实例二则1、1884年，法国一座桥梁由于使用了氧化镁含量较高的立窑水泥，在建成两年后，因混凝土膨胀而破坏。

2、上海市普陀区某大厦11-14层主体结构用安徽某水泥，经多次检验其安定性不合格，其F—CaO含量高达6.85%，用蒸煮法加速试验，结果混凝土劈拉强度下降达25%以上，抗压强度下降也达15%，且存在进一步下降的可能。上海市建委决定推倒重建，于1995年逐层爆破拆除。这起事故引起的直接经济损失为211.8万元。

某发电总厂大型冷却水塔混凝土构件碱—集料反应破坏

（1）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，则称为安定性合格，反之为不合格。（2）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：将水泥和标准砂（0.25~0.65mm）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40mm40mm160mm的试件，在标准温度（202℃）的水中养护，分别测定其3d和28d的抗压和抗折强度。3、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42.5、52.5、62.5、42.5R、52.5R、62.5R六个强度等级。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。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42.5）硅酸盐水泥的强度指标（依据GB175—2007）

强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d283d2842.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.52352.54.07.052.5R2752.55.07.062.52862.55.08.062.5R3262.55.58.0（五）密度、堆积密度密度主要决定于其熟料矿物组成，一般为3.10~3.20g/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1000~1100kg/m3

紧密堆积时可达1600kg/m3（1400~1700kg/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，均为废品。凡细度、终凝时间中的任一项不符合标准规定，或混合掺量超过最大限量，或强度低于商品标号规定的指标时，称为不合格品。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：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：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、湿度、介质浓度的影响等。1.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（1）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——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。4CaO·Al2O3·12H2O+3CaSO4+20H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H20+Ca(OH)2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——其体积膨胀为原来的水化铝酸钙体积的2.5倍——水泥石产生很大的内应力——水泥石开裂、强度降低和造成破坏。（2）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Ca(0H)2十2H20→CaSO4·2H20十Mg(0H)2(3CaO·Al203·6H20十3（CaSO4·2H20）十19H20→3CaO·Al203·3CaSO4·31H20)MgCl2十Ca(0H)2→CaCl2十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（CaSO4·2H20）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.酸类腐蚀（1）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。开始：Ca（0H）2十C02十H20→CaC03十2H20然后：CaC03十C02十H20Ca（HCO3）2可逆的，当碳酸超过平衡浓度（溶液中的pH＜7）时，则上式反应向右进行，形成碳酸腐蚀。（2）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Ca(0H)2→CaCl2十2H20

氯化钙易溶于水而导致化学腐蚀型破坏H2SO4十Ca(0H)2→CaSO4·2H20

石膏对水泥石产生硫酸盐膨胀型破坏。4.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·Al2O3十6NaOH→3Na2O·Al2O3十3Ca(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

2NaOH＋CO2→Na2CO3＋H20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。

第二节掺混合材料的硅酸盐水泥一、混合材料（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：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，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

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

普通硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥

火山灰硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥

复合水泥

二、普通硅酸盐水泥（代号P·O）（Ordinaryportlandcement）1、定义：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+5%~20%混合材+石膏——

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

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(代号P·S)（Portlandblastfurnace-slagcement）1、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，简称矿渣水泥。粒化高炉矿渣掺量A型20%~50%，B型50%~70%，。2、特性（1）密度：2.8~3.1g/cm3

堆积密度：1000~1200kg/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2~5h;终凝不得迟于10h，实际为5~9h。（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、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P·P）（Portlandpozzolanecement）1、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：（1）密度为2.8~3.1g/cm3,堆积密度为900~1000kg/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（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P·F）（Portlandfly-ashcement）1、定义：凡由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：（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（Compositeportlandcement）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：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。八．水泥质量的验收

（一）水泥技术性能的验收

1．合格水泥

2．不合格水泥

l

终凝时间不格

l

细度不合格

l

烧失量不合格（或混合材掺量超过最大限量）

l

强度小于商品等级，但高于该品种的最低等级以上任一项不合格，则该水泥不合格处理方法：

l

全部退回

l

可降级使用但不得低于最低等级，或用于不要求强度的地方

3．废品水泥

l

初凝时间不合格

l

安定性（F—CaO测定不合格，

F—MgO、SO3含量不合格）

l

强度小于该品种的最低强度等级以上任一项不合格，则该水泥为废品水泥处理方法：

废品水泥不得使用（二）外观与数量的验收1．包装袋上：工厂名称，生产许可证编号，水泥品种，强度等级，代号，混合材料名称，出厂日期，包装标志等字样不全——不合格品包装袋上字样颜色：红色——硅酸盐、普通硅酸盐水泥绿色——矿渣水泥黑色——粉煤灰、火山灰水泥2．水泥数量每袋净重：50kg，且不少于标志质量的98%，同时≥1000kg/20袋石灰石粘土铁矿粉生料石膏按比例混合磨细1450℃煅烧熟料混合材料1-5%Ⅰ型硅酸盐水泥P•Ⅰ

Ⅱ型硅酸盐水泥P•Ⅱ混合材料5-20%矿渣slag20-70%粉煤灰flyash20-40%火山灰Pozzolana20-40%几种混合材20-50%2.普通硅酸盐水泥P•O3.矿渣硅酸盐水泥P•S4.火山灰硅酸盐水泥P•P5.粉煤灰硅酸盐水泥P•F6.复合硅酸盐水泥P•C1.硅酸盐水泥磨细磨细磨细磨细磨细磨细磨细第三节特性水泥

常用的有：白色硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥彩色硅酸盐水泥高铝水泥膨胀水泥等一、白色与彩色硅酸盐水泥

（一）白色水泥1.定义

凡以适当成分的生料烧至部分熔融，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，再加入适量石膏，共同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。氧化铁含量（%）0.35～0.4白色；0.45～0.7淡绿色；3～4暗灰色。2.技术性质

（1）强度：分为325、425、525、625四个标号。（2）白度：分为特级、一级、二级、三级四个等级。白度（%）分别不低于86、84、80、75。（3）细度、凝结时间及体积安定性细度：0.08mm方孔筛筛余不得超过10%，初凝：不得早于45min终凝：不得迟于12h，各龄期强度：必须合格。体积安定性：用沸煮法检验必须合格（二）彩色硅酸盐水泥

将硅酸盐水泥熟料（白水泥熟料或普通水泥熟料）、适量石膏和碱性颜料共同磨细而成。（即染色法）（三）应用白色和彩色硅酸盐水泥用于：装饰工程常用来配制彩色水泥浆，配制装饰混凝土，配制各种彩色砂浆用于装饰抹灰，以及制造各种色彩的水刷石、人造大理石及水磨石等制品。白色水泥还用于各种缝等。二、快硬硅酸盐水泥（RapidHardingPortlandCement)

1.定义与特点

（1）定义凡以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，加入适量石膏，经磨细制成的具有早期强度增进率较快的水硬性胶凝材料，称快硬硅酸盐水泥，简称快硬水泥。（2）特性凝结硬化快，早期强度增进率快。强度与标号：快硬水泥以3d强度确定其标号：325、375、425。成分：

C3S（硅酸三钙）50％～60％

C3A（铝酸三钙）8％～14％，两者总量应不少于60％～65％。石膏8％细度：0.08mm方孔筛筛余不得超过10％初凝：不得早于45min终凝：不得迟于10h体积安定性：要求沸煮法合格2.应用主要用于：配制早强混凝土，适用于紧急抢修工程和低温施工工程以及制作预应力钢筋砼或高强砼预制构件。易受潮变质。应及时使用，不能久存。三、高铝水泥

(HighAluminateCement，简称HAC)1

、定义：以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约50％的熟料，再磨细制成的水硬性胶凝材料，称为高铝水泥。（又称铝酸盐水泥）。2.技术要求细度：0.08mm方孔筛筛余不得超过10％初凝：不得早于40min终凝：不得迟于10h体积安定性：必须合格高铝水泥以3d