第四章-水泥课件

概述

什么是水泥(cement)？

水泥是以水化活性矿物为主要成分的水硬性胶凝材料。水泥的种类有哪些？水泥中的主要矿物硅酸盐系水泥铝酸盐系水泥硫铝酸盐系水泥磷酸盐系水泥硫铝酸钙硅酸钙铝酸钙磷酸钙,镁根据水泥的主要矿物成分，有：硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥、磷酸盐系水泥等。概述

水泥的种类有哪些？水泥的特性膨胀水泥快硬水泥低热水泥抗腐蚀水泥硬化时膨胀硬化速度快水化热低耐腐蚀性好根据水泥的特性，有：膨胀水泥、快硬水泥、低热水泥、抗硫酸盐水泥等。第一节

硅酸盐水泥

PortlandCement主要内容什么是硅酸盐水泥？硅酸盐水泥是怎样制造？硅酸盐水泥的组成？水泥浆如何转变成坚硬固体？水泥应满足哪些技术性质？如何正确使用水泥？凡由硅酸盐水泥熟料、0～5％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，称为硅酸盐水泥(即国外通称的PortlandCement).一、硅酸盐水泥是怎样制造的？原料：硅质：粘土，(SiO2、Al2O3)，占1/3

钙质：石灰石、白垩等，(CaO)，占2/3调节原料：铁矿与砂，调节与补充Fe2O3

与SiO2制造工艺：原料经粉磨混合后得到水泥生料生料经窑内煅烧得到水泥熟料水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起经粉磨混合后得到水泥自动化生产过程“两磨一烧”硅质(粘土)钙质(石灰石)1450℃调节原料石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥制造的“两磨一烧”工艺流程粉磨煅烧粉磨

原料采掘原料磨细原料混合反应物＋产物＋中间产物预热器＋回转窑产物熟料冷却熟料储存水泥制造厂全貌水泥生料煅烧回转窑回转窑尾1450~1500C二、硅酸盐水泥的组成硅酸盐水泥是由下列物质混合组成的水泥硅酸盐水泥熟料Clinkers石膏(CaSO42H2O)Gypsum混合材(矿渣或石灰石粉末)MineralAdditives各物质的作用熟料：主要胶凝物质，能水化硬化；石膏：调节水泥的凝结时间；混合材：调节水泥的强度等级；硅酸盐水泥有P·Ⅰ和P·Ⅱ两类，后者含有混合材（掺量不超过5%）。必要组分矿物名称英文名称缩写分子式矿物式硅酸三钙AliteC3SCa3SiO53CaO·SiO2硅酸二钙BeliteC2SCa2SiO42CaO·SiO2铝酸三钙AluminateC3ACa3Al2O63CaO·Al2O3铁铝酸四钙FerriteC4AFCa2(Al,Fe)2O54CaO·Al2O3·Fe2O3含量(mass%)37~6015~377~1510~18化学组成：主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)，Al2O3(=A)，Fe2O3(=F)少量杂质：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。矿物组成：

硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：硅酸盐水泥熟料的组成水泥颗粒宏观形貌水泥颗粒的结构水泥熟料颗粒细观形貌水泥熟料矿物微观结构三、水泥浆如何转变成坚硬固体？

水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、浆体的凝结硬化过程变成坚硬固体凝结——水泥与水混合形成可塑浆体，随着时间推移、可塑性下降，但还不具备强度，此过程即为“凝结”；硬化——随后浆体失去可塑性，强度逐渐增长，形成坚硬固体，这个过程即为“硬化”。水泥浆体转变成坚硬固体的过程是一个复杂的物理化学变化过程。1.水泥熟料矿物的水化反应特征：水泥熟料颗粒中的四种主要矿物同时进行水化反应；其水化反应均是放热反应；水化反应是固－液异相反应。反应速度序列：半水石膏CaSO40.5H2O和游离氧化钙f-CaO的水化铝酸三钙C3A的水化铁铝酸四钙C4AF的水化硅酸三钙C3S的水化硅酸二钙-C2S的水化

来自水泥粉磨过程中二水石膏的脱水分解：CaSO42H2OCaSO40.5H2O+1.5H2O硅酸钙C3S与-C2S的水化硅酸钙水化生成水化硅酸钙C3S2H3—C-S-H凝胶和Ca(OH)2—羟钙石，并放出热：

硅酸三钙：2C3S+6HC3S2H3+3CH+120cal/g

硅酸二钙：2C2S+4HC3S2H3+CH+62cal/g(C-S-H)+羟钙石特征：形成相同的水化物—组成不确定的C-S-H凝胶，组成为：CaxH6-2xSi2O7.zCa(OH)2nH2O(x,z与温度、水灰比等有关)其中钙硅比(C/S)：CaO/SiO2=(x＋z)/2C3S反应速度比C2S快，其放热量比C2S大。水化机理溶液中反应固相颗粒表面的局部反应。水化度％水化时间（天）硅酸钙矿物颗粒的电镜照片硅酸钙矿物水化后的电镜照片硅酸钙矿物水化物的特征硅酸钙的水化产物——C-S-H与Ca(OH)铝酸三钙C3A的水化铝酸钙C3A的水化行为在水泥水化早期特别重要纯C3A与水反应迅速，生产水化铝酸钙：C3A+18H2O[C2AH8+C4AH13]C3AH6

(不稳定的中间产物)(稳定产物)

这一反应导致水泥浆闪凝或假凝，必须避免！避免闪凝的有效途径——加入石膏CaSO42H2O

这就是硅酸盐水泥生产中，必须加入石膏与水泥熟料一起粉磨的根本原因！这一发明是硅酸盐水泥发展史上的一个里程碑。铝酸三钙C3A在石膏存在下的水化反应C3A与石膏反应首先形成三硫型硫铝酸钙—钙矾石晶体，并放出大量热：C3A+3CŜ·H2+26HC3A·3CŜ3·H32+300cal/g(1)

(钙钒石)反应后期，石膏量不足时，水化生成单硫型硫铝酸钙水化物：

C3A+C3A·3CŜ3·H32+4HC3A·CŜ3·H12

(2)石膏消耗完后，C3A直接水化形成C3AH6：

C3A+18H2O

C3AH6(3)石膏缓凝机理：钙钒石的形成反应(1)速度比纯C3A的反应(3)慢；在水泥颗粒表面析出钙矾石晶体构成阻碍层，延缓了水泥颗粒的水化，避免闪凝或假凝。铁铝酸四钙C4AF的水化铁铝酸四钙C4AF与水发生类似于C3A的水化反应，也形成类似的产物钙钒石和单硫型水化物：

C4AF+7HC3AFH6＋CFH

C4AF

+3CŜ·H2+26HC3(A,F)·3CŜ3·H32C4AF

+CŜ·H2+20HC3(A,F)·CŜ3·H16C4AF水化物的组成是可变，是铝酸盐与铁酸盐的固溶体，并由铁相凝胶产生。C4AF的水化反应也较快，水化热中等，对整个水泥的行为影响较小。Summary水泥的水化过程：当水泥颗粒分散在水中，石膏和熟料矿物溶解进入溶液中，液相被各种离子饱和；几分钟内，Ca2＋、SO4＋、

Al3＋、

OH－离子间反应，形成钙钒石；几小时后，Ca(OH)2晶体和硅酸钙水化物C-S-H开始填充原来由水占据、并溶解熟料矿物的空间；几天后，因石膏量不足，钙钒石开始分解，单硫型硫铝酸钙水化物开始形成。此后，水化物不断形成，不断填充孔隙或空隙。石膏的作用避免水泥浆的闪凝和假凝现象。调节水泥的凝结时间。导致钙钒石和单硫型硫铝酸钙水化物的形成。水泥水溶解沉淀水泥浆的凝结硬化过程扩散2.水泥浆的凝结硬化——物理过程单一水泥颗粒在大量水中的水化过程模型新拌1小时后数小时后几天后几周后拌合水未水化的核水化物CSHCa(OH)2晶体先在固－液界面发生，水化物围绕每颗水泥颗粒未水化的内核区域沉积；早期水化物在颗粒上形成表面膜层，阻碍了进一步反应——进入潜伏期；因渗透压或Ca(OH)2的结晶或二者，水化物膜层破裂，导致水化继续迅速进行——进入水化的加速期；随着水化的不断进行，水占据的空间越来越少，水化物越来越多，水化物颗粒逐渐接近，构成较疏松的空间网状结构，水泥浆失去流动性，可塑性降低——凝结期；由于水泥内核的继续水化，水化物不断填充结构网中的毛细孔隙，使之越来越致密，空隙越来越少，水化物颗粒间作用增强，导致浆体完全失去可塑性，并产生强度——硬化期。水泥浆凝结硬化的物理过程证据一：熟料矿物水化物量随时间的增长随着水泥的水化，水化产物量不断增加，水化物固相所占据的空间越来越多，而原来由水占据的空间越来越少，固体连续相逐渐形成。证据二：水泥浆凝结硬化过程的放热曲线熟料矿物和水泥的水化放热量水泥熟料矿物的水化反应是放热过程初始放热峰放热主峰放热速度逐渐减慢实测的水泥水化放热全曲线放热速度很低水泥浆水化放热过程水泥熟料矿物的水化是放热反应，C3S和C3A放热最大，最快；而C2S放热最小，最慢。水泥水化放热有明显的四个阶段：初始放热—水泥与水一接触，立即放热，放热速度dQ/dt

很快，表明反应激烈。放热停滞期—放热很慢，接近停滞，表明反应停顿。放热加速期—放热速度逐渐加快，达到放热峰值，表明反应逐渐加快。放热减速期—放热达到峰值后，放热速度逐渐减慢，表明反应逐渐减速。水灰比0.55的水泥浆水化1天黑色箭头指示部分水化物壳层；白色箭头指示完全水化物壳层。证据三、水泥浆凝结硬化过程的微观观察a:C3Sb:C2S

水灰比0.55的水泥浆水化9个月I,：C-S-H内产物相;A：铁相/CH;B：水化belite;白色箭头指示完全水化物壳层水泥浆中氢氧化钙的生长3天7天28天365天红色：未反应的水泥颗粒蓝色：氢氧化钙CH黄色：C-S-H黑色：孔隙左上：水化度0％；右上：水化度20％；左下：水化度50％；右下：水化度87％。水泥水化过程模型水化度0%水化度20%水化度50%水化度87%应用水泥凝结硬化机理分析与解答问题水泥生产中为什么掺加石膏？C3A在水中溶解度大，反应很快，引起水泥浆闪凝；水泥的凝结速度取决于水泥浆体中水化物凝胶微粒的聚集，Al3＋对凝胶微粒聚集有促进作用；石膏与C3A反应形成难溶的硫铝酸钙水化物，反应速度减缓，并减少了溶液中的Al3＋浓度，延缓了水泥浆的凝结速度。为什么水泥硬化后能产生强度？水泥浆体硬化后转变为越来越致密的固体；在浆体硬化过程中，随着水泥矿物的水化，比表面较大的水化物颗粒不断增多，颗粒间相互作用力不断增强，产生的强度越来越高。水泥浆体强度的增长规律是什么？

水泥浆体的强度随龄期而逐渐增长，早期增长快，后期增长较慢，但是只要维持一定的温度和湿度，其强度可在相当长的时期内增长。这与水泥矿物的水化反应规律是一致的。为什么强度发展与环境温、湿度有关？

水泥的水化需要水，如果没有水，水泥的水化就将停止；提高温度可加快水泥的凝结硬化，而降低温度就会减缓水泥的凝结硬化。为什么水泥的储存与运输时应防止受潮？

水泥受潮，因表面水化结块，丧失凝胶能力，强度大为降低。

3、硬化水泥浆体—水泥石的组成与结构水泥石的组成凝胶体—包括凝胶和晶体胶体相：水化硅酸钙C-S-H凝胶和铁相凝胶等；晶体相：硫铝酸钙水化物、水化铝酸钙与氢氧化钙晶体等；未水化的水泥颗粒毛细孔对强度和抗渗性有害，对干缩和徐变有重大影响水泥石的组成随水泥水化度而变化水泥水化程度越高，则凝胶体含量越多，未水化水泥颗粒内核和毛细孔含量越少水泥浆扫描电镜照片(7d龄期)C-S-H钙矾石未水化的水泥颗粒内核处于水化物包裹中水灰比越小，其含量越多未水化的水泥内核水泥石中的孔隙黑色代表孔隙（1）水泥矿物组成（2）水泥细度（3）养护条件（温度、湿度）与时间（4）拌合用水量（5）水泥中的混合材（6）水泥外加剂水泥凝结硬化的主要影响因素水泥熟料中单一矿物的水化速度水化度(％)时间(天)水泥熟料矿物组成的影响水泥熟料矿物的水化速度：C3A＞C3A＋CaSO42H2O＞C3S~C4AF＞C2S水泥的C3A和C3S含量越高，凝结硬化速度越快；水泥的C3A和C3S含量越低，凝结硬化速度越慢；石膏掺量的影响石膏主要降低C3A的水化速度；掺量太少，凝结较快；过多，凝结硬化影响不大。石膏掺量对C3A浆体(水/固比＝1.0)水化速度(放热量)的影响放热速度(W/kg)试时间(h)石膏掺量增加：放热速度减慢放热峰延后石膏掺量对C3A与硅酸钙浆体初凝时间的影响石膏掺量增加，凝结硬化加快；掺量达到一定后，再增加，影响不大。水泥颗粒细度的影响水泥颗粒越细，水化速度越快，为什么？答：水泥的水化反应是液－固异相反应，反应首先发生在液－固界面上；水泥颗粒越细，比表面积越大，界面区越大，反应点越多，因此水化速度越快。比表面积m2/kg放热速度时间/小时细度(比表面积)对C3S浆体(水/固比＝1.0)水化速度(放热量)的影响水泥浆比表面积与水化度随时间的关系水化度(%)比表面积(m2/cm3)温度与湿度的影响温度升高，水化反应加快，凝结硬化加速。温度升高10C，速度加快一倍。温度低于0C时，水化反应基本停止。保持一定湿度，有利于水泥的水化。温度升高，放热速度加快，诱导期时间缩短拌和用水量的影响重要概念：水灰比—水泥浆体中拌和水量与水泥质量之比(W/C)；水泥熟料矿物完全水化的理论水灰比＝0.23；水灰比越大，需要水化物固相填充的孔隙越多，凝结硬化所需时间越长；水灰比越大，水泥石中孔隙越多，强度越低。SummaryC3S、C3A含量多，凝结硬化快，反之亦然。掺加混合材，熟料减少，凝结硬化速度减慢。有些化合物可以使水泥浆体缓凝。

细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。

水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化速度越慢。提高温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水分有利于水泥的凝结硬化

问题？水泥凝结硬化速度快，好吗？答：水化加快，放热速率加速，升温并膨胀，凝结硬化形成的微结构体积较疏松，且在随后的降温期间，或受干燥环境作用收缩变形时产生大量微裂缝，致使结构混凝土强度与渗透性（耐久性）受到严重影响。水泥宜在什么条件下凝结硬化？答：水泥宜在常温(20±10C)与相对湿度较高的条件下，凝结硬化。即水泥水化速度适宜的温度，水化所需水分供应充足的条件。例题硅酸盐水泥水化后，其水化产物中含量最多的是A氢氧化钙B水化硅酸钙C水化铁酸钙D水化硫铝酸钙B硅酸盐水泥水化产物中，以凝胶状态存在的是A氢氧化钙B水化铁酸钙C水化硫铝酸钙D水化铝酸钙B四、硅酸盐水泥应满足哪些技术性质？细度凝结时间体积安定性强度不溶物和烧失量耐腐蚀性软水侵蚀盐类侵蚀酸类腐蚀强碱腐蚀防腐措施1.细度定义

细度是指水泥粉体的粗细程度。测量方法筛分析法以80m方孔筛的筛余量表示；比表面积法以1kg水泥颗粒所具有的总表面积来表示。国标要求硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。普通水泥80m方孔筛的筛余量不得超过10.0%。细度不符合要求的水泥为不合格品！

问题：为什么需要规定水泥的细度？解答：水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不利；水泥越细，生产能耗越高，成本增加；水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而降低强度。2.凝结时间

概念：

凝结时间—水泥加水开始到水泥浆失去流动性，即从可塑性发展到固体状态所需要的时间。初凝时间从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度所需的时间。测定方法：用标准稠度的水泥净浆，在规定的温湿度下，用凝结时间测定仪来测定。国标要求：硅酸盐水泥初凝时间≥45min；终凝时间＜390min。水泥凝结时间的测定标准稠度水泥浆离底1～2mm为初凝园弧形压痕终凝

国标规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品；终凝时间不符合规定的水泥为不合格品。为什么？答：水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝土质量；初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用价值，即为废品；终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即为不合格品。3.体积安定性

基本概念：水泥凝结硬化过程中，体积变化是否均匀适当的性质称为体积安定性。若水泥石的体积变化均匀适当，则水泥的体积安定性良好；若水泥石发生不均匀体积变化：翘曲、开裂等，则水泥的体积安定性不良。体积安定性不良的水泥为废品！为什么？水泥体积安定性不良的原因：水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。因为水泥熟料中的游离CaO、MgO都是过烧的。水化速度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体体积增大1.98%和2.48倍。产生不均匀体积变化，造成水泥石开裂、翘曲。石膏量过多，在水泥凝结硬化后，会有高硫型水化硫铝酸钙形成，产生膨胀。3.体积安定性

检测方法：试饼法雷氏夹法

以雷氏夹法为准5.体积安定性

试饼法雷氏夹法合格标准：＜5mm。肉眼观察表面有无裂纹用直尺检查有无弯曲合格标准：无裂纹、无弯曲。试饼法用标准稠度的水泥净浆做成试饼，在水中经恒沸3h后，用肉眼观察没有裂纹，用直尺检查没有弯曲，则体积安定合格，反之，体积安定性不合格。雷氏夹法测量雷氏夹中的水泥净浆，经沸煮3h后的膨胀值。该值不大于5.0mm时，则体积安定性合格，否则，为体积安定性不合格。例题引起水泥体积安定性不良的原因之一是A氧化钙B氧化镁C游离氧化镁D活性氧化硅C6.强度

检验方法——水泥胶砂法，分别测量抗压强度和抗折强度。试件尺寸：4040160mm 棱柱体；胶砂配比：水泥:ISO标准砂:水=1:3:0.5；振动成型：在频率为2800~3000次/min，振幅0.75mm的振实台上成型。振动时间120s。试件养护：在20C1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护箱中24h，然后脱模在20C1C的水中养护至测试龄期；100mm160mmP抗折强度试验PP抗压强度试验强度测量：将试件从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每截再进行抗压强度试验。受压面积为4040=1600mm2。

结果计算：抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六个试件的平均值。强度等级：根据3天和28天强度测试结果，将水泥强度划分若干个强度等级

3d28d时间（d）强度（MPa）水泥强度发展规律早期增长快，随后逐渐减慢；28天，基本达到极限强度的80％以上；在合适的温湿度条件下，强度增长可以持续几十天乃至几十年。水泥质量的判定

技术性质不符合要求细度不合格品凝结时间（初凝）废品（终凝）不合格品体积安定性废品强度不合格品或降低等级不溶物和烧失量不合格品4.水泥的耐腐蚀性

基本概念：在使用环境中，硅酸盐水泥石受某些腐蚀性介质的作用，其组成和结构会逐渐发生变化或受到损害，导致性能改变、强度下降等。水泥石抵抗这种作用、而保持不变的能力称为其耐腐蚀性。导致水泥石腐蚀性破坏的原因外因：

环境中的腐蚀性介质，如：软水；酸、碱、盐的水溶液等。内因：水泥石内存在原始裂缝和孔隙，为腐蚀性介质侵入提供了通道；水泥石内有在某些腐蚀性介质下不稳定的组分，如：Ca(OH)2，水化铝酸钙等；腐蚀与毛细孔通道的共同作用

加剧水泥石结构的破坏。

1）软水侵蚀（溶出性侵蚀）

机理：当水泥石处在软水中，软水能使水泥石中的Ca(OH)2溶解，并溶出水泥石，留下孔隙；另一方面，水泥石中游离的钙离子的减少，使钙离子的浓度低于水化物的溶度积，导致水化物分解、溶失和转变，产生大量孔隙。尤其是处于压力水或流水条件下，腐蚀越快。

破坏形式：水化物的分解、溶失，造成水泥石密实度下降，孔缝增多、强度降低，直至整体破坏。

2）盐类腐蚀

硫酸盐的腐蚀腐蚀机理：硫酸盐与水泥石中的氢氧化钙反应，生成硫酸钙。硫酸钙再与水泥石中未水化的铝酸钙反应，生成钙矾石，其体积增加1.5倍，引起水泥石的破坏。当硫酸钙浓度高时，他们可直接结晶，造成膨胀压力，引起破坏。镁盐的腐蚀

腐蚀机理：

主要是硫酸镁和氯化镁，他们与氢氧化钙反应，生成氢氧化镁和硫酸钙或氯化钙，造成双重腐蚀作用。

钙矾石水泥石受硫酸盐侵蚀后，内部形成膨胀性结晶产物水泥石受硫酸盐侵蚀后，因膨胀性结晶产物引起的开裂3)酸类腐蚀

腐蚀机理：水泥石中的水化物都是碱性化合物，与碳酸、盐酸、硫酸、醋酸、蚁酸等酸反应生成可溶性盐。另一方面，氢氧化钙浓度的降低，会导致水泥石中其它水化物的分解，使腐蚀作用加剧。破坏形式：溶失性破坏，组成与结构发生很大改变。

水泥石受酸腐蚀后，表面溶失、脱落4)强碱腐蚀

腐蚀机理：氢氧化钠、氢氧化钾等强碱可与水泥石中的铝酸钙矿物或水化物反应，生成可溶性铝酸盐。当介质中强碱浓度较高时，会造成水泥石的严重破坏。

防止水泥石腐蚀的措施

主要针对引起腐蚀破坏的内因采取措施，根据使用环境条件，选用水泥品种，降低水泥石中不稳定组分的含量；提高水泥石的密实度，减少腐蚀性介质的通道，如降低水灰比、掺加外加剂等；表面防护处理，堵塞通道如：防腐涂层。

问题？降低水泥石中Ca(OH)2的含量，对水泥的耐腐蚀性有什么作用？为什么？

答：降低水泥石中Ca(OH)2的含量，可以提高水泥的抵抗化学腐蚀和软水腐蚀的能力。因为，化学和软水腐蚀与水泥石中的氢氧化钙密切相关。五、硅酸盐水泥的性质和应用

强度等级高，强度发展快高强混凝土、预应力混凝土、早强混凝土、冬季施工的混凝土抗冻性好严寒地区抗碳化性好空气中二氧化碳浓度较高的环境干缩小干燥环境耐磨性好地面和道路工程五、硅酸盐水泥的性质和应用

耐腐蚀性差不宜用于软水、海水及其它腐蚀性介质作用的混凝土工程水化热高不得用于大体积混凝土耐热性差不得用于耐热混凝土工程第二节

掺混合材的硅酸盐水泥

掺混合材的硅酸盐水泥品种硅酸盐水泥熟料＋石膏＋＋＋＋＋6~15%混合材普通硅酸盐水泥20~70%矿渣矿渣硅酸盐水泥20~50%火山灰火山灰硅酸盐水泥20~40%粉煤灰粉煤灰硅酸盐水泥16~50%两种混合材复合硅酸盐水泥掺混合材硅酸盐水泥的凝结硬化和性能与所掺混合材的种类与掺量密切相关！一、水泥混合材

定义：

在水泥生产过程中，为改善性能、调节强度等级所加入的天然或人工矿物材料，均称为水泥混合材料。种类：活性非活性两类作用：

在水泥中主要其填充作用，调节强度等级、节省能源、降低成本、增加产量、降低水化热等。1.非活性混合材

定义：与水泥矿物成分或水化产物不发生化学反应或化学反应很弱的混合材，为非活性混合材。常见的有：磨细石英砂石灰石粉粘土慢冷矿渣2.活性混合材

定义——具有水化活性的混合材。活性组分：SiO2、Al2O3常用品种：粒化高炉矿渣—炼钢铁的废料火山灰质粉末—天然岩石和人工煅烧物粉煤灰—火电厂的废料3.活性混合材的作用

火山灰反应——在氢氧化钙（碱性激发剂）和石膏（硫酸盐激发剂）的激发下发生的二次水化反应：

xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaOSiO2nH2O

xCa(OH)2+Al2O3+mH2O=xCaOAl2O3nH2O稀释作用减少水泥中熟料矿物含量，降低水化热；减少水泥石中Ca(OH)2的含量。超细粉末的密实填充效应活性矿物粉磨颗粒与石灰的反应3d7d49d182d二、活性混合材水泥的共性密度较小2.70～3.10。早期强度较低，后期强度增长率高。对养护温湿度敏感，适合蒸汽养护。水化热较小。耐腐蚀性较好。抗冻性、耐磨性不及硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。三、活性混合材水泥的特性矿渣水泥：

保水性差，泌水性大，干缩较大，耐热性较好。火山灰水泥：

易吸水，易反应，结构较致密，抗渗性和耐水性较好，体积收缩较大，抗硫酸盐能力较差。粉煤灰水泥：

吸水能力弱，需水量较低，干缩性较小，结构致密，抗裂性较好。复合水泥：取决于所掺的混合材种类。问题？各种掺混合材硅酸盐水泥的代号、组成区别、特性及使用范围是什么？（见表4－5）

名称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简称硅酸盐水泥Ⅰ型Ⅱ型普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥代号P·ⅠP·ⅡP·OP·SP·PP·F密度（g/cm3）3.00~3.153.00~3.152.80~3.102.80~3.102.80~3.10硬化快较快慢慢慢早期强度高较高低低低水化热高高低低低抗冻性好好差差差耐热性差较差好较差较差干缩性较大较大较小名称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抗渗性较好较好差较好较好耐蚀性较差较差较强除混合材料含Al2O3较多者以外，均较强泌水性较小较小明显小小适用条件1.一般地上工程，无腐蚀，无压力水。2.要求早期强度较高，低温施工无蒸汽养护。3.有抗冻性要求的。1.一般地上、地下和水中。2.有硫酸盐侵蚀。3.大体积混凝土。4.有耐热性要求。5.有蒸汽养护除不适用于有耐热性要求的工程外，其他与矿渣水泥相同。不适用条件1.有腐蚀，有压力水。2.大体积混凝土。1.要求早强高。2.有抗冻性要求的。1.同矿渣水泥。2.干热地区和耐磨性高。1.同矿渣水泥。2.有抗碳化要求。例题采用湿热养护的混凝土，不宜选用A矿渣水泥B粉煤灰水泥C硅酸盐水泥D火山灰水泥C高强混凝土工程中，宜优先选用A矿渣水泥B粉煤灰水泥C火山灰水泥D普通水泥D例题环境中含有硫酸盐腐蚀物质时，混凝土工程应优先选用A硅酸盐水泥B普通硅酸盐水泥C矿渣硅酸盐水泥D快硬硅酸盐水泥C水下工程中宜使用A矿渣硅酸盐水泥B普通硅酸盐水泥C粉煤灰硅酸盐水泥D火山灰质硅酸盐水泥A例题有耐磨要求的混凝土工程不宜用A硅酸盐水泥B普通水泥C矿渣水泥D火山灰水泥D例题：火山灰质硅酸盐水泥与矿渣硅酸盐水泥比较，在强度、抗渗性、抗冻性、耐热性方面有何异同？为什么？1）两者的早期强度均较低，后期强度发展均较快。这是因为两者水泥熟料军较少，混合材料掺量多，所以水泥初期水化产物少，早期强度低。但后期因熟料水化生成物不断增多，并激发活性混合材的活性，使其水化产物增多，故后期强度发展快，甚至可以超过同强度等级的硅酸盐水泥。2）矿渣水泥的抗渗性较差，因其泌水性较大。而火山灰质硅酸盐水泥的抗渗性较高，因其泌水性小，且潮湿环境下或水中养护时，会生成较多水化硅酸钙凝胶使水泥石结构密实。3）两者的抗冻性均较差，因他们的密实性均较差。4）矿渣硅酸盐水泥的耐热性较高，因矿渣本身耐热。第三节

其它品种水泥

一、白色及彩色硅酸盐水泥

组成特点：

水泥中的氧化铁的含量低于水泥质量的0.5%。性能特点：

外观为白色，按白度分为一级、二级和三级；技术要求与普通水泥同。

应用特点：白水泥熟料与颜料、石膏共同磨细可制得彩色水泥；主要用于建筑室内外装饰等。二、快硬硅酸盐水泥

组成特点：

熟料中C3S、C3A的含量较高，石膏的掺量略大（达8%），适当增加粉磨的细度。性能特点：水泥的细度较细，凝结硬化快，早期强度增进率高。应用特点：

早期强度要求高、紧急抢修、低温施工工程和高标号混凝土预制构件等。三、道路硅酸盐水泥

组成特点：水泥熟料主要矿物——硅酸钙和铁铝酸钙铁铝酸四钙高，C4AF的含量≥16.0％，C3A≤16.0％。性能特点：初凝时间较长，≥1h；抗折强度高；耐磨性好，磨损率≤3.60kg/m2；抗裂性好，28d干缩率≤0.10%；使用特点：

主要用于混凝土路面工程。四、高铝水泥

高铝水泥的矿物组成高铝水泥的水化高铝水泥的技术性质高铝水泥的特点与应用(一)高铝水泥的矿物组成

定义：

高铝水泥（矾土水泥）是以铝矾土和石灰石为原料，按一定比例配合，经煅烧、磨细所制得的一种以铝酸钙为主要矿物成分的水硬性材料，又称铝酸盐水泥。主要矿物有：铝酸一钙CaOAl2O3CA，50%~70%；硅酸二钙2CaO