土木工程材料水泥讲诉

水泥教学要求：

1、掌握硅酸盐水泥的主要矿物组成及其对水泥性质的影响；

2、掌握硅酸盐水泥的凝结硬化原理及其技术性质；

3、掌握标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性的含义；

4、掌握硅酸盐水泥的应用；

5、掌握普通硅酸盐水泥与硅酸盐水泥的异同；

6、熟悉其他种类水泥的性质。

3、硅酸盐水泥：凡由（硅酸盐水泥熟料）

+（适量石膏）

+

（

05%石灰石或粒化高炉矿渣）磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥4、硅酸盐水泥的分类：普通硅酸盐水泥：代号P.O，由硅酸盐水泥为熟料，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

(2)按照用途与性能分类5、水泥的分类：(1)按化学成分分类通用水泥专用水泥特性水泥水泥硅酸盐水泥：熟料+石膏，有P.Ⅰ和P.Ⅱ普通硅酸盐水泥：熟料+石膏+少量混合料,代号P.O掺混合料的硅酸盐水泥通用水泥：

矿渣火山灰

粉煤灰2硅酸盐水泥的凝结硬化过程注意：凝结和硬化是人为地划分的。实际上是一个连续的复杂的物理化学变化过程。凝结过程水泥石水泥浆失去塑性但无强度凝结：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，但尚不具有强度的过程，称为水泥的“凝结”。硬化：随后产生明显的强度并逐渐发展而成为坚硬的人造石——水泥石，这一过程称为水泥的“硬化”。水泥＋水（水泥浆）硬化过程2)水泥的细度水泥颗粒越细，其比表面积越大，水化反应越快越充分，早期强度和后期强度都较高。但水泥太细，不宜久存，且粉磨能耗大，成本高。3)拌合加水量（水灰比）拌和水泥浆时，水与水泥的质量比，称为水灰比。4)养护的温度、湿度水泥的水化反应及凝结硬化必须在水分充足的条件下进行，环境湿度大，水分不会蒸发，水泥浆中保持有水化所需的足够水分。主要影响水化初期，对后期影响不大。

水泥的标准养护条件为：养护温度为20±3℃，相对湿度RH＞90%的环境中。

5）养护龄期的影响随着养护时间的增加，水泥的水化程度增加，凝胶体数量增加，毛细孔减少，强度不断增加。一般在28天之内强度发展较快，28天后显著减慢。6)外加剂的影响7）水泥受潮与久存水泥在存放的过程中会吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，使水泥丧失胶结能力，强度下降。超过三个月后的水泥，强度降低10%～20%；六个月后降低15%～30%；一年后降低25%～40%；此时需重新试验，确定其标号。为了调节（延缓）水泥凝结时间通常加入石膏，石膏在水泥硬化中起缓凝剂的作用。纯水泥熟料磨细后，与水拌和，凝结时间很短，因此不便使用，为调节水泥的凝结时间，掺入适量（3%-5%）的石膏，石膏与凝结速度最快的铝酸三钙作用，生成了难溶的水化硫酸铝钙，覆盖在铝酸三钙的周围，阻止其继续快速水化，因而延缓了水泥的凝结时间。石膏的掺量主要取决于铝酸三钙和SO3的含量。问题：1、为什么生产水泥时要加入适量的石膏？起不到缓凝的作用会引起安定性不良3CaO·Al2O3+6H2O═3CaO·Al2O3·6H2O3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+20H2O═3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O过少，过多，石膏掺量要适量2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性5、强度细度

细度是指水泥颗粒的粗细程度，水泥颗粒粒径一般在0.007—0.2mm范围内。《硅酸盐、普通硅酸盐水泥》（GB175—1999）规定：硅酸盐水泥比表面积应大于300㎡/kg。

对其它水泥：0.08mm方孔筛筛余量≤10%测试方法：负压筛法（标准方法）碱含量5.1.3硅酸盐水泥的技术性质注意：细度不合格的水泥为不合格品2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性5、强度细度碱含量

初凝：加水拌和到标稠，净浆开始失去可塑性所需的时间。终凝：加水拌和到标稠，净浆完全失去可塑性，并产生强度所需的时间。

GB规定：水泥初凝不小于45min，终凝不迟于390min(6.5h)。

注意：凡水泥初凝时间不符合规定的均为废品，终凝时间不符合规定的为不合格品

初凝时间终凝时间体积安定性：水泥浆在硬化过程中，体积变化的均匀性能。原因：1）熟料中CaO，MgO过多，CaO，MgO过烧，结构致密，熟化慢，硬化后才熟化，体积膨胀开裂。2）石膏过量，硬化后，仍有CaSO4存在，则C3A、水化铝酸钙与之反应，形成钙矾石，膨胀开裂。

测定方法：沸煮法(雷氏法、试饼法）。规定:MgO≯5%；SO3含量矿渣水泥≯4%，其他水泥≯3.5%

体积安定性不良的水泥应作废品处理2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性5、强度细度碱含量2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性细度水泥:中国ISO标准砂:水=1:3:0.5(450g,1350g,225ml),按照测定结果，将硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个。5、强度碱含量胶砂振实台水泥胶砂搅拌机试模2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性细度5、强度碱含量硅酸盐水泥各龄期的强度要求(GB175—1999)注：表中Ｒ表示早强型，其它为普通型。

2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性细度、强度碱含量指水泥中的Na2O和K2O的含量，含量过高遇有活性的的骨料易产生碱-骨料反应，导致混凝土因不均匀膨胀而破坏，造成工程危害。国家规定水泥中的碱含量按Na2O+0.685K2O计算值来表示，若使用活性骨料，则水泥中的碱含量不得大于0.6%或供需双方协商。水泥不合格品、废品的判别：体积安定性、初凝时间两个指标中任一指标不合格则为废品。其它指标不合格为不合格品。废品不能使用，不合格品限制使用（降级使用）。7、密度与堆积密度8、水化热水化热取决于矿物成分、细度，细度对总放热量没有影响，但对放热速率有很大影响。

水化热的危害：会使砼内部的温度升高，最高时达50℃，使砼体积膨胀。而从这样的温度再冷却下来，又引起砼体积的收缩，导致开裂。5.1.4普通硅酸盐水泥1、与硅酸盐水泥的相同点2、与硅酸盐水泥的不同点

1）原料不同

2）强度等级不同

3）硅酸盐水泥凝结硬化快、抗淡水腐蚀能力较差二者技术性质基本相同，使用范围基本一样5.1.5硅酸盐水泥和普通水泥的特性和应用（1）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）。（2）抗冻性好。适用于抗冻性要求高的工程。（3）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。（4）耐腐蚀性差。因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。不宜用于流动的淡水接触及有水压作用的工程，也不适用于受海水、矿物水等作用的工程。（5）耐热性差。氢氧化钙在500℃以上时会分解，强度开始降低。不适用于承受高温作用的混凝土工程。5.1.6硅酸盐水泥的使用范围适用范围：高强混凝土、预应力混凝土工程、要求早期强度高撤模快的工程及冬季施工的工程，严寒地区遭受反复冰冻的工程不适用范围：长期流动的淡水、海水、矿物等工程、耐高温的耐热工程一、定义：在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量石膏共同磨细的水硬性胶凝材料。二、分类:

（1）矿渣硅酸盐水泥；（2）火山灰质硅酸盐水泥；（3）粉煤灰硅酸盐水泥；（4）复合硅酸盐水泥。

三、目的意义调号——调节水泥强度等级；调性——调整水泥的性能；降价——降低成本，降低价格；增产——增加产量；扩大水泥品种；满足不同工程需要；社会效益高。5.3掺大量混合材料的硅酸盐水泥（1）粒化高炉矿渣

（2）火山灰质混合材料

（3）粉煤灰炼钢厂冶炼生铁时的副产品。主要成分：CaO、Al2O3、SiO2。具有较高的化学性能，但稳定性差。主要成分：Al2O3、SiO2。本身不硬化，+石灰+水起胶凝作用。火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。主要成分：较多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有较高的活性。天然的人工的四、水泥混合材料

①矿渣水泥凡由硅酸盐水泥熟料和20％～70％粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号P•S。②火山灰水泥凡由硅酸盐水泥熟料和20％～50％火山灰质混合材料、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），代号P•P。③粉煤灰水泥凡由硅酸盐水泥熟料和20～40％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）。代号Ｐ•Ｆ五、几种通用水泥的组成与特点三种水泥的特性（1）矿渣水泥：

耐热性较好，可用于温度不高于200℃的混凝土工程；如轧钢、铸造、锻造、热处理等高温车间及热工窑炉基础，也可用于温度高达300-400℃的热气体通道等耐热工程。保水性差，易产生泌水，抗渗性差，干缩性大，不宜用于有抗渗要求的混凝土工程中。（2）火山灰水泥：细微孔隙多，保水性好，泌水性低，水化形成的水化硅酸钙凝胶多，结构致密，具有较高的抗渗性和耐水性，可用于有抗渗要求的混凝土工程。当干燥收缩显著，水化停止后的凝胶易脱水收缩，影响强度和耐久性，需加强养护，保持湿润，不宜用于干热环境中。（3）粉煤灰水泥：

干缩性小，抗裂性好，和易性好。但吸水性差，水泥易泌水，形成较多连通孔隙，干燥时易产生细微裂缝，抗渗性差，不宜用于干燥环境和抗渗要求高的工程。

这三种水泥强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的强度标准(GB1344—2007)强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0④复合水泥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），代号P•C。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比计应大于15％，但不超过50％。复合硅酸盐水泥的强度要求(GB12958—1999)强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0六、掺混合料硅酸盐水泥的特点

1、早期强度低，后期强度高；2、抗腐蚀性强；3、水化热低，使用于大体积混凝土，多用于修筑大坝；4、抗冻性差；5、干缩性大，易产生干缩裂缝。常用水泥的特性品种硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥复合水泥主要特征①凝结硬化快①凝结硬化较快①凝结硬化慢①凝结硬化慢①凝结硬化慢与所掺两种或两种以上混合材料的种类、掺量有关，其特性基本上与矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的特性相似②早期强度高②早期强度较高②早期强度低，后期强度增长较快②早期强度低，后期强度增长较快②早期强度低，后期强度增长较快③水化热大③水化热较大③水化热较低③水化热较低③水化热较低④抗冻性好④抗冻性较好④抗冻性差④抗冻性差④抗冻性差⑤干缩性小⑤干缩性较小⑤干缩性大⑤干缩性大⑤干缩性小，抗裂性较好