第二章水泥第一节

第二章水硬性胶凝材料---水泥掌握：常用水泥的技术性质和应用

熟悉：水泥的凝结硬化过程、运输、保管了解：其他品种水泥的性质和应用本章教学目标第一节水泥的概述第二节水泥的性质第三节水泥的主要特性及选用第四节水泥的质量鉴别水泥的定义和分类水泥是一种细磨成粉末状，加入适量水后成为可塑性的浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结成具有一定强度的整体的水硬性胶凝材料。按用途和性能分类用于一般土木建筑工程中的水泥，如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等具有专门用途水泥，如中、低热水泥，道路水泥等具有某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥等按其化学成分类虽然水泥品种繁多，分类方法各异，但我国水泥产量的90%左右属以硅酸盐为主要水硬性矿物的硅酸盐水泥。我国水泥工业现状近年来我国水泥工业发展很快，无论是品种、产量、质量都有很大的突破，尤其是产量居世界前列。但同时也存在着严重的不足，主要表现为：能耗大、污染严重。我们来看一组统计数据：如何降低水泥能耗、减少污染物的排放量，将是今后应该研究的主要内容，绿色产业化是水泥工业的发展方向。2.1.1水泥的生产工艺生产原料

主要是石灰质原料和粘土质原料两类。石灰质原料：如石灰石、白垩等，主要提供CaO粘土质原料：如粘土、粘土质页岩等，主要提供SiO2、

Al2O3、Fe2O3

有时两种原料化学组成不能满足要求，还要加入少量校正原料(如铁矿粉等)调整。2.1水泥的概述生产工艺概述硅酸盐水泥的生产工艺可概括为三个阶段：生料制备：以石灰石、粘土和铁矿粉为主要原料（有时需加入校正原料），将其按一定比例配合、磨细，制得具有适当化学成分、质量均匀的生料。熟料煅烧：将生料在水泥窑内经1450℃高温煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。水泥粉磨：将熟料加适量石膏和0～5％的石灰石或粒化高炉矿渣共同磨细得到硅酸盐水泥。

水泥的生产工艺流程：（硅酸盐）水泥生产工艺过程可概括为“两磨一烧”。

熟料生料水泥石膏石灰质原料-石灰石粘土质原料-粘土校正原料--铁矿粉磨细按比例配合1350℃－1450℃煅烧磨细水泥生产流程图（教材内容）：P14生产水泥的原料有石灰质原料、粘土质原料和铁质原料水泥的生产工艺过程可概括为4个字，即“两磨一烧”。在磨细熟料时掺入适量（3%左右）石膏以延缓水泥的凝结时间。（二）硅酸盐水泥熟料的矿物组成

生料SiO2CaO结合反应1450℃1000℃左右分解反应Al2O3Fe2O32CaO·SiO2

硅酸二钙3CaO·SiO2

硅酸三钙3CaO·Al2O3

铝酸三钙4CaO·Al2O3·Fe2O3铁铝酸四钙硅酸盐水泥熟料的矿物组成

硅酸盐水泥熟料矿物的特性矿物组成对水泥性能的影响以上是单个矿物组成的性能，水泥是几种熟料矿物的混合物，改变熟料矿物成分间的比例，水泥的性质即发生相应的变化。硅酸三钙↑——高强水泥铝酸三钙、硅酸三钙↓硅酸二钙↑铁铝酸四钙↑——抗折强度↑——道路水泥

—水化热↓——大坝水泥2.1.2水泥包装水泥包装是料状材料，有袋装和散装。袋装水泥每袋净含量50kg，且不得少于标志质量的99%。水泥包装袋上标识有：水泥品种名称、代号、强度等级、出厂日期、净含量、生产单位和厂址、执行标准号、生产许可证编号、出厂编号、包装日期、包装年月日。2.1.3常用的通用硅酸盐水泥名称、代号、标识硅酸盐水泥代号P.I、P.II红色普通硅酸盐水泥代号P.O红色矿渣硅酸盐水泥代号P.S

蓝色粉煤灰硅酸水泥代号P.F黑色或蓝色火山灰硅酸盐水泥

代号P.P

黑色或蓝色复合硅酸盐水泥代号P.C黑色或蓝色阅读理解：各种水泥的定义通用水泥：以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥：（现行国家标准GB175-1999）

由硅酸盐水泥熟料、0～5％的石灰石或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硅酸盐水泥（国外统称为波特兰水泥）。

由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）,代号：P.O。在应用范围方面，普通水泥与硅酸盐水泥基本相同，甚至在一些不能用硅酸盐水泥的地方也可采用普通水泥，使得普通水泥成为建筑待业应用面最广、使用量最大的水泥品种。

普通硅酸盐水泥(P.o)。

矿渣硅酸盐水泥：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，代号：P.S。

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。

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。

复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上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。混合材料：在硅酸盐水泥中掺入的一些天然或人工合成的矿物材料、工业废料（矿渣、火山灰、粉煤灰），称为混合材料。掺混合料的目的：改善水泥某些性能，调整水泥强度，增加水泥品种，扩大水泥的使用范围；同时也是为了综合利用工业废料，节约能源，降低水泥生产成本等。2.1.4水泥的水化和凝结硬化水化是水泥产生凝结硬化的前提，而凝结硬化是水泥水化的结果。

2.1.4硅酸盐水泥的水化和凝结硬化

水泥加水拌和后，水泥颗粒立即分散于水中并与水发生化学反应，生成各种水化物。

硅酸三钙 水化硅酸钙氢氧化钙

硅酸二钙 水化硅酸钙氢氧化钙

铝酸三钙水化铝酸钙

水化铁酸钙铁铝酸四钙水化铝酸钙水泥中的石膏也很快与水化铝酸钙反应生成难溶的水化硫铝酸钙，也称为钙矾石晶体：水化硫铝酸钙（钙矾石）经过上述水化反应后，主要水化产物为：水化硅酸钙(50%)、氢氧化钙(25%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙等。

凝结硬化随着时间的推延，水泥浆逐渐失去塑性，形成具有一定强度的石状体，这个过程叫水泥的凝结硬化。水泥的凝结硬化大致可划分为以下三个阶段：潜伏期（诱导期）：水泥矿物的水化反应凝结期：1h初凝；6－8h终凝硬化期：固体水泥加水拌合后的水化反应，一方面使水泥浆中起润滑作用的自由水分逐渐减少；另一方面，水化产物在溶液中很快达饱和或过饱和状态而不断析出，水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，越来越多的颗粒相互连接形成了骨架结构。此时，水泥浆便开始慢慢失去可塑性，表现为水泥的初凝。

初凝后，水泥颗粒继续水化反应，到开始具有一定强度时称为终凝。由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结

随着水化产物的不断增加，水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，加之水化产物中的氢氧化钙晶体、水化铝酸钙晶体不断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体之中，逐渐形成了具有一定强度的水泥石，从而进入了硬化阶段。水化产物的进一步增加，水分的不断丧失，使水泥石的强度不断发展。水泥的硬化期可以延续至很长时间，但28天基本表现出大部分强度。实际上，水泥的水化过程很慢，较粗水泥颗粒的内部很难完全水化。因此，硬化后的水泥石是由晶体、胶体、未完全水化颗粒