第2章无机胶凝材料

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凡是能在物理、化学作用下，从浆体变为坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料：沥青、各种树脂：石灰、石膏、水玻璃、各种水泥气硬性水硬性：石灰、石膏、水玻璃：各种水泥201:33本章主要内容：2.1气硬性胶凝材料2.2硅酸盐水泥2.3掺混合料的硅酸盐水泥2.4其它水泥301:33本章难点硅酸盐水泥水化硬化机理，熟练掌握几种通用水泥的性能特点及选用原则。(1)掌握石膏、石灰等气硬性胶凝材料的硬化机理、性质及使用特点，熟悉其主要用途。本章的学习目标：(2)熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，掌握其硬化机理，熟练掌握几种通用硅酸盐水泥的性能特点及选用原则。(3)了解特性水泥和专用水泥的主要性能和使用特点。401:331.石膏的种类2.建筑石膏的凝结硬化3.建筑石膏的性质与技术要求4.建筑石膏的应用1.石灰的生产及分类2.石灰的熟化与硬化3.

石灰的性质与技术要求4.石灰的应用2.1.2石灰2.1.1石膏（CaSO4·2H2O）矿石是生产石膏胶凝材料的主要原料，纯二水石膏矿石呈无色透明或白色。501:33石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。天然二水石膏化工石膏是指含有CaSO4·2H2O与CaSO4混合物的化工副产品及废渣。例如磷石膏是制造磷酸时的废渣。6将天然二水石膏在不同的温度下煅烧可得到不同的石膏品种。如将天然二水石膏在107~170OC的干燥条件下加热可得半水石膏。非密闭的窑炉中加热脱水得到，也称建筑石膏。晶粒较细，调制一定稠度的浆体时，需水量较大，硬化后强度较低。在0.13MPa、240OC的过饱和蒸汽中蒸炼脱水，或在某些盐溶液中沸煮得到。晶粒较粗，需水量小，硬化后强度高，又称为高强石膏。β型半水石膏α型半水石膏01:337半水石膏继续脱水，生成可溶性硬石膏，与水拌合后仍能很快凝结硬化。石膏中残留很少的水分，这种石膏凝结硬化很慢。170-200oC200-250oC01:33400-750oC大于850oC石膏完全失水，失去凝结硬化能力，成为不溶性硬石膏(死烧石膏)。部分石膏分解生成的氧化钙具有催化作用，所得产品有重新具有凝胶硬化性能，高温煅烧石膏。801:33

建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体，但浆体很快失去塑性并产生强度，这种现象成为石膏的凝结硬化。二水石膏在水中的溶解度为半水石膏的1/5左右，二水石膏易饱和析出，浆体中的水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体变稠而失去流动性，可塑性也开始下降，称为石膏的初凝。而后随着晶体颗粒间磨擦力和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，称为石膏的终凝。终凝时间一般不超过30min。浆体在几分钟内便开始失去可塑性，30min内完全失去可塑性而产生强度，大约一周左右完全硬化。为满足施工要求，需要加入，如硼砂、柠檬酸、聚乙烯醇等缓凝剂。901:33凝结硬化快硬化时体积微膨胀孔隙率大有一定的调湿性防火性好凝结硬化初期体积微膨胀。这一性质石膏制品的表面光滑、细腻、尺寸精确、形体饱满、装饰性好。建筑石膏水化的理论需水量为18.6%。实际加入石膏用量60%~80%的用水量，形成50%的孔隙率；导热系数小，吸声性较好，属轻质保温材料。内部大量毛细孔隙对空气中的水蒸气具有较强的吸附能力，所以对室内的空气湿度有一定的调节作用。硬化后生成的二水石膏将脱出结晶水，吸热蒸发，并在制品表面形成蒸汽幕和脱水物隔热层，可一定程度减少火焰对内部结构的危害。不宜长时间用于65OC以上环境，二水石膏脱水，强度降低。耐水、抗冻性差硬化后多孔结构，吸湿性强，吸收的水分会减弱石膏晶粒间的结合力，使强度显著降低；若长期浸水，二水石膏晶体逐渐溶解而导致破坏。饱水后抗冻性差。不宜用于潮湿部位。可掺入水泥、矿渣、有机防水剂等，提高耐水性。1001:33按2h的抗折强度分为3.0，2.0和1.6三个等级。建筑石膏组成中β型半水石膏的含量(质量分数)不小于60%。密度2.60~2.75g/cm3，堆积密度为800~1000kg/m3。等级细度(0.2mm方孔筛筛余)/%凝结时间/min2h强度/MPa初凝终凝抗折抗压3.0≤10≥3≤30≥3.0≥6.02.0≥2.0≥4.01.6≥1.6≥3.0物理力学性能(《建筑石膏》GBT9776-2008)粉刷石膏粘接力高、不裂、不起鼓、表面光洁、防火、保温，并且施工方便，可机械化施工，是一种高档抹面材料，可用于办公室、住宅等的墙面、顶棚等。1101:33石膏砂浆粉刷石膏建筑石膏制品制作雕塑、模型如纸面石膏板、空心石膏板、装饰石膏线条、灯圈、罗马柱等，主要用于分室墙，内隔墙、吊顶及装饰。工程实例1201:33普通纸面石膏板耐水纸面石膏板耐火纸面石膏板以建筑石膏作为主要原料，掺入适量轻集料、纤维增强材料和外加剂构成芯材，并与护面纸板牢固粘结。轻质、抗弯和抗冲击性高、保温隔热、抗震性好，并具有较好的隔声性和可调节室内湿度等优点。耐水性差。主要区别掺入了耐水外加剂，用于厨房、卫生间、厕所等潮湿场合的装饰。其表面也需进行饰面处理，以提高装饰性。主要区别是掺入了无机耐火纤维增强材料，具有较高的遇火稳定性，其遇火稳定时间大于20-30min。用作防火等级要求高的建筑物的装饰材料，如影剧院、体育馆、幼儿园、展览馆、博物馆等。1301:33空心石膏板装饰石膏线条家居、宾馆酒店、写字办公楼、商场等室内厅、房天花的高档装饰。主要用于分室墙，内隔墙等。具有轻质和良好的隔声效果。1401:33灯圈、灯盘1501:33宾馆酒店、写字办公楼、商场等室内高档装饰。罗马柱②在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴难以牢固，宜对表面予以打刮，以利粘贴。或者，在粘结的石膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂。1601:33工程实例1某工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏浆，用以在光滑的天花板上直接粘贴，石膏饰条前后半小时完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落，请分析原因。①建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时左右凝结，后来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝，粘结性能差。可掺入缓凝剂，延长凝结时间；或者分多次配制石膏浆，即配即用。①普通石膏制品耐水性差，并且具有强的吸湿性和吸水性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结力削弱，强度下降、变形，发霉。②提高其耐水性，可于建筑石膏中掺入一定量的水泥或其它含活性SiO2、Al2O3及CaO的材料，如粉煤灰、石灰。掺入有机防水剂亦可改善石膏制品的耐水性。1701:33工程实例2某住户喜爱石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作装饰。使用一段时间后，客厅、卧室效果相当好，但厨房、厕所、浴室的石膏制品出现发霉变形。请分析原因。呈白色微黄，结构疏松，体积膨胀大，产浆量高。呈黄褐色，内部结构致密，CaO晶粒粗大，与水反应的速率极慢。当石灰浆中含有过烧石灰时，它将在石灰浆硬化以后才发生水化作用，会产生膨胀、崩裂或隆起等现象。1801:33

天然碳酸岩类岩石(石灰石、白云石)经高温煅烧，其主要成分CaCO3分解为以CaO为主要成分的生石灰。正火石灰过火石灰欠火石灰呈青灰色，不能与水反应，产浆量低。1901:33石灰煅烧质量保证条件石块重量控制在0.5~l.0kg以内，粒径控制在60~200mm之间，小石块放在通风好的窑壁。大石块放在通风差的窑中间。入窑石块粒度适当增加接触面采用薄煤、薄料煅烧，用粒径25mm小颗粒煤，增加燃料与石灰的接触，避免离燃料近的石灰石温度过高而产生过烧：离燃料远的石灰石温度较低。造成生烧。增加入窑风量增设烟道，强化负压抽风，提高热利用率。窑下口出灰处，增设送风机。使入窑煤炭在高温带内完全燃烧。确保三区稳定性做到窑口与料面一定距离，保持预热区内一定深度，底火位置不上不下，高温区不拉长，边沿不下陷漏煤，窑口四周与中心出灰量平衡。原料经煅烧后，即得到块状的生石灰，生石灰粉是由块状生石灰磨细生成。2001:33生石灰粉消石灰粉石灰膏将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca(OH)2，称为消石灰粉。将块状生石灰用过量水(约为生石灰体积的3~4倍)消化，或将消石灰粉和水拌合，所得的一定稠度的膏状物，主要成份为Ca(OH)2和水。

根据JC/T479-92《建筑生石灰》规定，按氧化镁含量的多少，建筑石灰可分为钙质和镁质两类。当石灰中MgO含量小于或等于5％时，称钙质石灰；当MgO含量大于5％时，称为镁质石灰。2101:33将生石灰(CaO)加水，使之消解为氢氧化钙的过程，成为称为石灰的熟化。石灰的熟化过程放热速度快，体积增大1-2.5倍。

为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，此过程称为石灰的陈伏。陈伏期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。陈伏时间不足容易导致石灰砂浆中过火石灰继续水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成凸出放射状膨胀裂纹。2201:332301:33石灰浆体在干燥过程中，游离水分蒸发，Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶析出，使石灰粒子更紧密。

Ca(OH)2与水、空气中的CO2反应，形成不溶于水的碳酸钙晶体，析出的水分则逐渐被蒸发。干燥结晶硬化碳化硬化生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细(直径约为1μ)的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。石灰砂浆的可塑性好，掺入水泥砂浆中也可显著提高可塑性。二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发。硬化只能在空气中进行，强度较低。1:3的石灰砂浆28天抗压强度通常只有0.2~0.5MPa。石灰硬化过程中，大量游离水蒸发，从而引起体积的显著收缩，除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常掺入砂、各种纤维材料等减少收缩。2401:33可塑性好硬化慢、强度低硬化时体积收缩大耐水性差硬化后的石灰受潮，其中的氢氧化钙和氧化钙会溶解，强度更低，在水中还会溃散。所以，石灰不宜在潮湿的环境中使用。吸湿性强块状生石灰在放置过程中，会缓慢吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中的CO2作用生成碳酸钙，失去胶结能力。2501:33JC/T481-1992《建筑消石灰粉》(P48表3-4）建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgO含量、CO2含量和体积安定性等。并按技术指标分为优等品、一等品和合格品三个等级。JC/T479-1992《建筑生石灰》（P48表3-2）JC/T480-1992《建筑生石灰粉》(P48表3-3）由消石灰粉或消石灰浆掺大量水调制而成。可用于建筑室内墙面和顶棚粉刷。掺入各种色彩的耐碱材料，可获得好的装饰效果。掺入107胶或少量水泥、粒化高炉矿渣(或粉煤灰)，可提高粉刷层的防水性；将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。2601:33配制石灰乳涂料配制石灰砂浆生成硅酸盐制品配制石灰土、三合土消石灰粉与粘土的拌合物，称为石灰土，若再加入砂(或碎石、炉渣等)，即成三合土。在潮湿的环境中，粘土颗粒表面的少量活性氧化物与Ca(OH)2反应，生成水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，使粘土的抗渗能力、抗压强度、耐水性得到改善。主要用于建筑物基础、路面和地面的垫层。磨细生石灰和砂(或粉煤灰、粒化高炉矿渣、炉渣)等硅质材料加水拌和，经过成型、蒸养或蒸压处理等工序而成，统称为硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块等。工程实例2701:33工程实例1某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选用。因生石灰价格相对较便宜，便选用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂浆。使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因。该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹。2801:33其它气硬性胶凝材料水玻璃——组成、生产、硬化、特性、应用菱苦土——组成、生产、硬化、特性、应用2901:33水玻璃由碱金属氧化物和二氧化硅组成，可溶解于水和碱溶液，属可溶性的硅酸盐类，俗称泡花碱。

硅酸钠水玻璃(Na2O·nSiO2)、K2O·nSiO2、Li2O·nSiO2

n称为水玻璃模数。n值越大，水玻璃的粘度越大，粘结能力越强，越难溶解，但较易分解、硬化。建筑工程中常用水玻璃的n值一般为2.5-2.8之间。3001:33水玻璃的生产是将石英砂、碳酸钠和煤粉混合后放在温度为1100~1350℃的反射炉内进行熔烧。反应完毕后，将产物冷却，即得玻璃状灰色或绿色块状物，用水蒸气处理得到粘稠液体，即得商品水玻璃。工业制法。湿法生产干法生产是将石英砂和NaOH溶液在压蒸锅内用蒸汽加热，直接反应生液体水玻璃。3101:33水玻璃的硬化液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化。为加速硬化和提高防水性，常加入氟硅酸钠(Na2SiF6)作为促硬剂，加速硅酸凝胶析出。适宜用量为水玻璃重量的12%~15%。在不改变粘度的情况下加入尿素，可提高粘结力25%左右。水玻璃硬化时析出的硅酸凝胶，具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度。硅酸凝胶有堵塞毛细孔隙而防止水渗透的作用。水玻璃不燃烧，在高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。用于配置水玻璃耐热混凝土，耐热砂浆，耐热胶泥等。3201:33水玻璃的性质粘结强度较高耐热性好耐酸性强耐碱性、耐水性差水玻璃能经受除氢氟酸、过热磷酸、高级脂肪酸或油酸以外的几乎所有无机酸和有机酸的作用，用于配置水玻璃耐酸混凝土、耐酸砂浆、耐酸胶泥等。水玻璃加入氟硅酸钠后，仍不能完全硬化，仍有少量的水玻璃。由于其可溶于碱，且溶于水，所以水玻璃硬化后不耐碱、不耐水。为了提高耐水性，可以采用中等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行酸性处理。以水玻璃为胶凝材料，氟硅酸钠做促凝剂，耐热或耐酸粗细骨料按一定比例配置而成。水玻璃耐热混凝土的极限使用温度在1200oC以下。水玻璃耐酸混凝土一般用于储酸槽、酸洗槽、耐酸地平及耐酸器材等。用水玻璃浸泡处理多孔材料时，可使其密度和强度提高。对硅酸盐制品、水泥混凝土等，均有良好效果。但不能用以涂刷或浸渍石膏制品，硅酸钠与硫酸钙会发生化学反应生成硫酸钠，在制品孔隙中结晶，体积显著膨胀。四矾防水剂：蓝矾(硫酸铜)、红矾(重铬酸钾)、明矾（硫酸铝钾）、紫矾(硫酸铬钾)个1份，溶于60份100oC的水中，降温至50oC，投入400份水玻璃溶液中，搅拌均匀。该防水剂凝结速度一般不超过1min。以水玻璃为基料，加入矾配制成两矾、三矾、或四矾快凝防水剂。工程上利用它的速凝作用和粘附性，掺入水泥浆、砂浆或混凝土中，用于修补、堵漏、抢修、表面处理用。将液体水玻璃和氯化钙溶液交替压注到土壤中，生成的硅酸凝胶和硅酸钙将土壤颗粒包裹并填实其孔隙。提高地基的承载力，并避免由于地下水渗透引起的土壤下沉。3301:33水玻璃的用途配制快凝防水剂配制耐热、耐酸砼用作建筑涂料加固地基防火性好将液体水玻璃与耐火填料等调成糊状的防火漆，涂于木材表面，可抵抗瞬间火焰，着火点升高。3401:33菱苦土是一种镁质胶凝材料。其主要成分是MgO。以天然菱镁矿(MgCO3)为原料，在750~850℃温度下煅烧而成，是一种细粉状的气硬性胶结材料。颜色有纯白，或灰白，新鲜材料有闪烁玻璃光泽。菱苦土与水拌合后迅速水化并放出大量的热，硬化后的主要产物为xMgO·yMgCl2·zH2O，其凝结硬化很慢，强度很低。3501:33可用氯化镁(MgCl2·6H2O)、硫酸镁(MgSO4·7H2O)、氯化铁(FeCl3)等盐类溶液作拌和剂。其中以氯化镁为最好，拌和后凝结快，硬化后强度高，称为氯镁水泥。菱苦土制品吸湿性大，抗水性差，吸湿后容易变形。为提高其抗水性，可加入一定量的硫酸亚铁或磷酸、磷酸盐，或加入磨细的黏土砖粉、粉煤灰、沸石凝灰岩等。3601:33菱苦土与植物纤维能很好粘接，而且碱性较弱，不腐蚀纤维。工程中常用来配制菱苦土木屑浆和菱苦土木屑砂浆。菱苦土木屑浆菱苦土木屑砂浆建筑上常用菱苦土与木屑(1:1.5~3)及氯化镁溶液(密度为1.2~1.25g/cm2)制作菱苦土木屑地面。它具有保温、防火、防爆(碰撞时不发火星)及一定的弹性。掺加砂可作为地坪耐磨面层。用膨胀珍珠岩代替木屑可制成轻质、阻燃型的室内装饰板材。以菱苦土为胶结料，以玻璃纤维为增强材料，添加改性剂，可制成管材产品。3701:332.2.1水泥的简介2.2.2硅酸盐水泥1.硅酸盐水泥的生产和基本组成2.硅酸盐水泥的水化硬化3.硅酸盐水泥的技术性质4.水泥石的腐蚀与防止5.水泥的存放与应用3801:331824年，英国人阿斯普丁用石灰石和粘土为原料，按一定比例配合后，在类似于烧石灰的立窑内煅烧成熟料，再经磨细。它具有优良的建筑性能，在水泥史上具有划时代意义，取得了波特兰水泥的专利权。3901:331871年，日本开始建造水泥厂。

1877年，英国的克兰普顿发明了回转炉，并于1885年经兰萨姆改革成更好的回转炉。

1889年，中国河北唐山开平煤矿附近，设立了用立窑生产的唐山“细绵土”厂。1906年在该厂的基础上建立了启新洋灰公司，年产水泥4万吨。

世界第一袋商业水泥是由法国“拉法基”所生产。4001:334101:33水泥按用途可分为通用水泥专用水泥特性水泥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复合水泥砌筑水泥油井水泥快硬水泥膨胀水泥抗硫酸盐水泥中热水泥4201:33水泥按化学成分可分为硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥一般民用建筑、工业建筑。快硬、早强。主要用于紧急抢修工程、早强工程、冬季施工、抗蚀、抗冻等工程。早强、膨胀。适用于抢修工程、锚固和地下工程。4301:33当硅酸盐水泥中不掺混合材料时，称为I型硅酸盐水泥(P·I)。当硅酸盐水泥中掺加石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，掺量不超过5%时，称为Ⅱ型硅酸盐水泥(P·Ⅱ)。P·I，P·Ⅱ国外通称的波特兰水泥以硅酸钙为主的水泥熟料，掺入适量石膏、0～5％的石灰石或粒化高炉矿渣磨细制成的水硬性胶凝材料。4401:33主要原料有：石灰质原料(提供CaO)+黏土质原料(提供SiO2及Al2O3与Fe2O3)+少量辅助原料(如铁矿石)+石膏(缓凝剂)。4501:33原材料仓库4601:33窑筒体卧置(略带斜度，约为3%)，并能作回转运动。分煅烧生料粉的干法窑和煅烧料浆(含水量通常为35％左右)的湿法窑。4701:33干法一般采用闭路操作系统，原料经磨机磨细后，进入选粉机分选，粗粉回流入磨再行粉磨，一般设有窑外预分解炉。湿法生产是将生料制成含水为32%~40%的料浆。由于制备成具有流动性的泥浆，所以各原料之间混合好，生料成分均匀，使烧成的熟料质量高。4801:33水泥的包装4901:335001:33

硅酸盐水泥的矿物组成其它矿物组成——少量的游离CaO和游离MgO及少量碱。硅酸三钙3CaO·SiO2，(C3S)，含量约37-60%左右。硅酸二钙2CaO·SiO2

，(C2S)，含量约15-37%左右。铝酸三钙3CaO·Al2O3，(C3A)，含量7%-15%。铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3，(C4AF)，含量10%-18%。C3S与水反应迅速，对水泥3~7d内早期强度以及后期强度起主要作用。C3S决定硅酸盐水泥28d以内的强度；C3S含量最多，并且水化热较多；但其耐腐蚀性好。5101:33硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙C2S与水反应慢，约28d后发挥其强度作用，一年左右的强度与C3S28d的强度相当；而其水化热少；耐腐蚀性好。C3A与水反应极快，放热量大而且很集中，但强度低，

其对水泥的凝结起主导作用，耐腐蚀性最差。C4AF与水反应较快，水化热较低，水化产物的强度不高，对水泥石的抗压强度贡献不大，主要对抗折强度贡献较大；耐腐蚀性均属中等。5201:33矿物种类硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙缩写C3SC2SC3AC4AF含量37-60%

15-37%7-15%10-18%水化速度快慢最快快水化热多少最多中强度高早低后高低低抗腐蚀性好好差中收缩中较大大小5301:33矿物组成C3S/％C2S/％C3A/％C4AF/％A水泥6015169B水泥47281015以下是A、B两种硅酸盐水泥熟料矿物组成百分比含量，请分析A、B两种硅酸盐水泥的早期强度及水化热的差别。

A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S与C3A的水化热较高，C3S的早期强度较高，故A水泥的早期强度与水化热高于B水泥。5401:33某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产42.5Ⅱ型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：C3S-61%，C2S-14%，C3A-14%，C4AF-11%

由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。首先，对大体积混凝土工程宜选用低水化热，即C3A和C3S的含量较低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需适当控制，采取必要的冷却和养护措施。

5501:33C3S和C2S水化C-S-H的化学组成是不固定的，其Ca/Si比随液相中Ca(OH)2浓度的提高而增加。纤维粒子状ⅠC-S-H网状ⅡC-S-HCa(OH)25601:33C3A和C4AF水化有石膏存在时，水化铝酸钙与石膏反应，生成高硫型水化硫铝酸钙针状晶体，又称钙矾石。石膏消耗完后，部分钙矾石转变为单硫型水化硫铝酸钙晶体

。5701:33

有石膏存在时，C3A水化后易与石膏反应而生成难溶于水的AFt，它沉淀在水泥颗粒表面形成保护膜，阻碍C3A的水化，从而起到延缓水泥凝结的作用。合理的石膏掺量主要取决于水泥中C3A的含量和石膏的品种及质量，一般占水泥重量的3%~5%。石膏掺量过多，易引起水泥安定性不良。水化硅酸钙(70%)，氢氧化钙(20%)，其它为水化铝酸钙，

水化铁酸钙，水化硫铝酸钙。石膏的缓凝机理5801:33凝胶体填充毛细管，6h-若干年硬化石状体密实空间网。硅酸盐水泥的凝结硬化水泥加水拌和后，成为可塑的水泥浆，水泥浆逐渐变稠失去塑性，但还不具有强度的过程，称为水泥的凝结。随着水化的进一步进行，水泥浆产生明显的强度并逐渐发展成为坚硬的水泥石，这一过程成为水泥的硬化。初始反应期潜伏期凝结期硬化期初始的溶解和水化，约持续5-10分钟。流动性可塑性好，凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长，1h。凝胶膜破裂、长大并连接、水泥颗粒进一步水化，6h。多孔的空间网络—凝聚结构，失去可塑性。水灰较大时，水泥的初期水化反应充分；但水泥颗粒间被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢。强度较低。5901:33

影响水泥凝结硬化的因素熟料的矿物组成水泥的细度水灰比环境温度和湿度石膏的掺量C3S、C2S、C3A、C4AF在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径愈小，比表面积愈大，水化时与水的接触面大，水化速度快，相应的水泥凝结硬化速度就快，早期强度就高。通常，温度较高时，水泥的水化、凝结和硬化速度就较快。当环境温度低于0℃时水泥水化趋于停止，就难以凝结硬化。适量的石膏起良好的缓凝效果，钙矾石的生成，能提高水泥石的早期强度。掺量过多，易引起水泥石的安定性不良。6001:33国家标准GB175-2007《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》对硅酸盐水泥的不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫、细度、凝结时间、安定性、强度和碱9个方面提出了技术要求。指标不容物烧失量MgOSO3初凝终凝细度Ⅰ0.75%3.0%5.0%3.5%≥45min≤6.5h≥300m2/kgⅡ1.5%3.5%不溶物：是指经盐酸处理后的残渣，再以氢氧化钠溶液处理，经盐酸中和过滤后所得的残渣经高温灼烧所剩的物质。不溶物含量高对水泥质量有不良影响。6101:33烧失量是用来限制石膏和混合材中杂质的，以保证水泥质量。MgO会与水生成Mg(OH)2，易引起水泥安定性不良。

安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生了不均匀的体积变化，会导致水泥石膨胀开裂、翘曲，即安定性不良。安定性不良会降低建筑物质量，甚至引起严重事故。石膏掺量过多，熟料中游离MgO、CaO过多也易引起水泥安定性不良。安定性实验采用试饼法或雷氏夹法。6201:336301:33SO3含量：水泥中过量的SO3会与C3A形成较多的AFt，体积膨胀，危害安定性。细度：硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg，采用比表面积测定仪(气体吸附法)。其它水泥细度采用负压筛法。6401:33初凝：水泥加水拌合时起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝：水泥加水拌和时起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。6501:33水泥和标准砂按1:3混合，用0.5的水灰比，按规定方法配制试件，在标准温度的水中养护，测定3d和28d的强度，根据测定结果将硅酸盐水泥分为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。矿渣、火山灰质、粉煤灰、复合硅酸盐水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。6601:33强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d42.5

42.5R

52.5

52.5R

62.5

62.5R17.0

22.0

23.0

27.0

28.0

32.042.5

42.5

52.5

52.5

62.5

62.53.5

4.0

4.0

5.0

5.0

5.56.5

6.5

7.0

7.0

8.0

8.0硅酸盐水泥各龄期的强度要求GB175-2007

注：带R的为早强型。6701:33试件制作抗折抗压强度6801:33碱含量水泥中碱含量按Na2O＋0.653K2O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。《公路工程集料试验规程JTJ58-2000》砂浆长度法《碱骨料反应试验方法ASTMC1260-07》砂浆棒法6901:33不合格品：凡细度、终凝时间、混合材料掺加量超过最大限量、强度低于规定强度等级的任一项不符合本标准规定时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。废品：凡MgO、SO3、初凝时间、安定性中任一项不符合本标准规定时，均为废品。7001:33水泥石的腐蚀与防止软水的侵蚀水泥石长期接触软水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出，当水泥石中游离的氢氧化钙减少到一定程度时，水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，甚至破坏。盐类腐蚀硫酸盐镁盐7101:33酸类腐蚀碳酸一般酸盐酸、硫酸此外，强碱、糖类、脂肪等也能腐蚀水泥石。产生水泥石腐蚀的根本原因是：①水泥石中存在引起腐蚀的组分氢氧化钙和水化硅酸钙；②水泥石本身有很多毛细孔通道，侵蚀介质易于进入其内部；③腐蚀介质与水化产物的相互作用。7201:33腐蚀的预防根据工程的环境特点，合理选择水泥品种。提高混凝土的密实度。采取措施减少水泥石结构的孔隙率，特别是提高表面的密实度，阻塞腐蚀介质渗入水泥石的通道。加做保护层。在水泥石结构的表面设置保护层，隔绝腐蚀介质与水泥石的联系。如采用涂料、贴面等致密的耐腐蚀层覆盖水泥石，能够有效地保护水泥石不被腐蚀。7301:33硅酸盐水泥的性能特点与应用凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强要求的工程，(如冬季施工、预制、现浇等工程)，高强度混凝土工程(如预应力钢筋混凝土，大坝溢流面部位混凝土)。抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。

7401:33抗碳化性好，因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用强。适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。耐热性差，因水化后氢氧化钙含量高。不适用于承受高温作用的混凝土工程。耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。7501:33其它水泥与硅酸盐水泥的主要区别：混合材的种类和掺量。

硅酸盐水泥：以硅酸钙为主的水泥熟料，掺入适量石膏、0～5％的石灰石或粒化高炉矿渣磨细制成。在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加到水泥中去的人工的和天然的矿物材料，称为水泥混合材料。水泥混合材料包括活性混合材、非活性混合材和窑灰。7601:33活性混合材粒化高炉矿渣：在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，矿渣。粉煤灰：从煤粉炉烟道气体中收集的