河海大学材料讲义 第4章 水泥课件

第4章水泥4.1概述一、水泥的定义与分类二、水泥的发展简史三、水泥的特性与应用四、本章学习内容、要求一、水泥的定义与分类

（一）定义

根据GB/T4131-1997《水泥的命名、定义和术语》，水泥（Cement）是加水拌和成浆体，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化粉状水硬性胶凝材料。（二）水泥的分类

1.按矿物组成分

硅酸盐水泥铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥硅酸盐系列水泥的分类(按性能和用途分)

硅酸盐系列水泥专用水泥－－具有专门用途的水泥(如道路水泥、砌筑水泥等)。特性水泥－－性能较突出的水泥(如快硬水泥、白色水泥、抗硫酸盐水泥等)。通用水泥（用于一般土木工程的水泥)硅酸盐水泥－混合材掺量0%~5%普通水泥－混合材掺量6%~20%矿渣水泥粉煤灰水泥火山灰水泥复合水泥混合材掺量>20%各种品种水泥二、水泥的发展简史（一）水泥的诞生

水泥是人们在长期使用气硬性胶凝材料的基础上诞生和发展起了来的。胶凝材料的发展经历了：天然胶凝材料（如粘土）石膏、石灰石灰-火山灰水硬性石灰、天然水泥硅酸盐水泥不同品种水泥的各个阶段。硅酸盐水泥（波特兰水泥）：1810

～1825年，用人工配合原料，再经煅烧，磨细以制造水硬性胶凝材料已开始组织生产。因为这种胶凝材料凝结后的外观颜色与当时建筑上常用的英国波特兰岛出产的石灰石相似，故称之为波特兰水泥（PortlandCement,我国称为硅酸盐水泥）。英国瓦匠Joseph.Aspdin于1824年首先取得了该项产品的专利权，所以一般认为水泥是那时发明的。（二）水泥工业的发展

水泥熟料最初是用间歇式的土窑烧成的，近2个世纪来水泥生产技术不断发展：1877年：用回转窑烧制水泥熟料获得专利权；1910年：立窑实现机械化连续生产；1928年：立波尔窑诞生；50年代初：悬浮预热器窑应用；1971年：窑外分解技术应用。现有日产4000吨以上水泥熟料窑外分解干法生产线。

我国于1889年在河北唐山建立启新洋灰公司，解放初全国的水泥年产量为286万吨。目前能自行设计、生产日产2000吨水泥熟料的水泥生产设备。水泥产量居世界首位，1999年达6亿多吨。2008年达13-14亿吨。现存最早的水泥窑WilliamApsdin运行于1847-1850年现代机立窑水泥厂新型干法水泥生产线江南-小野田水泥有限公司

三、水泥的特性与用途

（一）水泥的特性1.

可塑。水泥浆有很好的可塑性，与砂，石拌合后仍能使混合物具有必要的和易性，可浇筑成各种形状尺寸的构件，以满足设计上的不同要求；2.

适应性强。可用于海上，地下、深水或者严寒、干热的地区，以及耐侵蚀、防辐射、核电站等特殊要求的工程；3.较高强度且可调节。硬化后可以获得较高强度，并且改变水泥的组成，可以适当调节其性能，满足某些工程的不同需要；4.

可容性好。可与纤维或者聚合物等多种无机，有机材料匹配，制成各种水泥基复合材料，有效发挥材料潜力，如钢筋混凝土；5.

耐久性好。与普通钢铁相比，水泥制品不会生锈，也没有木材这类材料易于腐朽的缺点，更不会有塑料年久老化的问题，维修工作量小。6.

耗能、环境污染。生产过程中消耗大量能源，产生大量CO2及粉尘，对环境造成影响。（二）水泥的用途水泥品种与强度等级：为满足工业建筑和军事工业的需要，逐渐发展处各种不同特性、不同用途的水泥。目前水泥品种已达100余种。同一品种的水泥，根据胶结强度的大小，分为若干强度等级。用途：水泥是最重要的建筑材料之一，在建筑、道路、水利海洋和国防工程中应用极广，常用来制造各种形式的混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土和建筑物。4.2硅酸盐水泥4.2.1硅酸盐水泥的生产及其矿物组成4.2.2硅酸盐水泥的水化与凝结硬化4.2.3硅酸盐水泥的主要技术性质4.2.4环境水对水泥石的侵蚀4.2.1硅酸盐水泥的生产及其矿物组成（一）硅酸盐水泥的定义和分类1、定义

根据GB175－2007《通用硅酸盐水泥》的规定，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。

硅酸盐水泥熟料

以适当成分生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的物料，称为硅酸盐水泥熟料，简称熟料。2、分类硅酸盐水泥分两种类型。

I型：不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，代号P·I。II型：在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称II型硅酸盐水泥，代号P·II。(二)硅酸盐水泥的生产

1、生产硅酸盐水泥熟料的原料和燃料

生产硅酸盐水泥的原料有：(1)石灰质原料(石灰石、白垩等)，主要提供CaO。(2)粘土质原料(粘土、页岩等),主要提供SiO2和Al2O3及少量Fe2O3。辅助原料如铁矿石、砂岩等，用以校正SiO2和Fe2O3的不足。

燃料：生产硅酸盐水泥熟料的燃料一般为煤。2、硅酸盐水泥的生产工艺(过程)硅酸盐水泥的生产可概括为“两磨一烧”，即：

1.生料的配料与磨细－－制备生料(磨)；

2.生料煅烧成熟料－－煅烧熟料(烧);3.熟料与适量石膏共同磨细而成水泥－－粉磨水泥(磨)。硅酸盐水泥的生产工艺流程图〔1〕原料破碎、配料与粉磨

石灰石、粘土、砂岩等水泥原料先需破碎（一般用颚式破碎机、反击式破碎机等），然后与其它原料（如铁粉）一起按配料计量入磨机粉磨成生料。生料粉磨一般用球磨机。颚式破碎机球磨机配料系统〔2〕熟料烧成悬浮预热器系统回转窑

生料经煅烧即为水泥熟料。熟料烧成用水泥窑。水泥窑可分回转窑和立窑两大类。新建大型水泥厂多用带预热、窑外分解系统的回转窑。机械化立窑

立窑在我国水泥工业中仍占很重要的地位，我国目前年产6亿多吨水泥，主要产自立窑水泥厂。〔3〕水泥粉磨

将水泥熟料和石膏、混合材料一起磨细即成水泥。水泥粉磨一般用管（球）磨机。加入石膏的目的是调节水泥的凝结时间,使水泥不致发生快凝或闪凝现象。同时在最佳石膏掺量时可得到水泥最高强度。水泥磨〔4〕装包运输

水泥一般用塑料编制袋或牛皮纸袋装包（50kg/袋），以便长途运输和保存。散装水泥

为节省成本，也可用散装水泥车对近距离大用户（如混凝土搅拌站）供货。生料煅烧过程中的物理和化学变化生料煅烧形成熟料主要包括以下几个物理化学过程：（1）生料的干燥与脱水

100~200oC:生料被加热，自由水逐渐蒸发而干燥；

500~800oC:粘土质原料脱水并分解为无定形的Al2O3和SiO2。（2）碳酸钙分解

800~1000oC：

（3）固相反应在碳酸钙分解的同时，石灰质和粘土质组分间，通过质点的相互扩散，进行固相反应：~800oC：2CaO·SiO2

(C2S)开始形成；~1100oC：开始形成3CaO·Al2O3

(C3A)和4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)；~1300oC：大量形成3CaO·Al2O3

和

4CaO·Al2O3·Fe2O3，2CaO·SiO2含量达最大值。（4）熟料烧成1300~1450oC：3CaO·Al2O3

和

4CaO·Al2O3·Fe2O3

呈熔融状态，CaO和部分2CaO·SiO2

溶解于液相，在此液相中2CaO·SiO2

吸收CaO形成3CaO·SiO2(C3S)。

2CaO·SiO2+CaO3CaO·SiO2（5）熟料冷却快速冷却可以阻止以下过程发生。

3CaO·SiO2

2CaO·SiO2+CaO

b-2CaO·SiO2g-2CaO·SiO2

(三)硅酸盐水泥熟料的组成及特性

1、硅酸盐水泥熟料的化学组成

1.

化学成分CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgO百分含量(%)64～6821～235～73～5<52、硅酸盐水泥熟料的矿物组成1.

矿物名称矿物组成

缩写符号

含量(%)硅酸三钙3CaO·SiO2

C3S37～60硅酸二钙2CaO·SiO2

C2S15～37铝酸三钙3CaO·Al2O3

C3A7～15铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3

C4AF10～18

3、四种熟料矿物成分的特性1.

性质C3SC2SC3AC4AF

水化速率较快最慢极快较快

28d水化热较大最小最大中强度大小(发展)最高(快)后高(慢)低(快)低(中)抗化学腐蚀性

中最大小大☆(MgO)，含量多，会引起水泥的安定性不良，＜5％；☆(SO3)，

＜3.5％；☆(f-CaO)，含量过高，导致安定性不良，1％～2％。☆碱分(K2O、Na2O)，过高时会产生碱骨料反应，应加以限制。4、硅酸盐水泥熟料矿物含量与特性的意义1.

(1)根据性能要求，改变矿物成分；

(2)根据水泥熟料矿物组成，大致了解水泥性能。4.2.2硅酸盐水泥的水化与凝结硬化

（一）缩写：CaO=C，SiO2=S，Al2O3=A……1.

（二）硅酸盐水泥熟料的水化水化：

水泥熟料矿物与水反应生成水化物的过程。

1.C3S水化

2C3S+7H→C3S2H4(C-S-H)＋3CH

(反应较快)2.C2S水化

2C2S+5H→C-S-H＋CH

(反应较慢)1.

3.C3A水化C3A＋CSH2＋26H→C6AS3H32(反应极快)

(钙矾石AFt)

若石膏很少，则形成单硫型水化硫铝酸钙C3ASH11

(AFm)

。4.C4AF水化C4AF＋7H→C3AH6＋

CFH

(反应较快)5.硅酸盐水泥主要水化产物

水化硅酸钙(C3S2H4)、Ca(OH)2

(CH)、水化铝酸钙(C3AH6)

、水化铁酸钙(CFH)、水化硫铝酸钙(AFt、AFm)。C-S-H凝胶I型纤维状(柱状,棒状,管状,卷箔状),0.5~2mmⅡ型网状(交叉状或蜂窝状)C-S-H凝胶Ⅲ型蠕虫状Ⅳ型颗粒状，内部水化产物Ca(OH)2

三方晶系，层状结构，六角板状，宽约几十微米AFt

三方晶系，柱状结构，针状AFm

三方晶系，层状结构，花朵状或六方板状，比Ca(OH)2薄。C2AH8,C4AH13,C3AH6C2AH8,C4AH13

六方层状结构C3AH6

立方晶系，立方体（三）水泥浆体凝结硬化●

水泥加水形成的浆体,起初具有可塑性和流动性.随着水化反应的不断进行,浆体逐渐失去流动能力,转变为具有一定强度的固体,这一过程即为水泥的凝结和硬化.●水化是水泥产生凝结硬化的前提,而凝结硬化则是水泥水化的结果。从整体看,凝结与硬化是同一过程的不同阶段,凝结标志着水泥浆失去流动性而具有一定的塑性强度.硬化则表示水泥浆固化后所建立的结构具有一定的机械强度.●

水泥的凝结和硬化过程是人为划分的,实际上这是一个连续的复杂的物理化学变化过程，是不能截然分开的.分散在水中未水化的水泥颗粒在水泥颗粒表面形成水化物膜层膜层长大并互相连接）凝结水化物进一步发展，填充毛细孔1.水泥浆体凝结硬化过程硬化水泥浆体(水泥石）的组成---不均质结构体水泥水化产物(主要水化硅酸钙凝胶)；未水化水泥颗粒；各类孔（孔溶液）。2.影响硅酸盐水泥水化与硬化的因素(1)水泥熟料矿物组成与细度；(2)水灰比---水化程度；(3)龄期；(4)环境温度与湿度；4.2.3硅酸盐水泥的主要技术性质

（一）密度与堆积密度密度：一般在3.1～3.2g/cm3之间。松散堆积密度：一般在900～1300kg/m3之间。紧密堆积密度：可达1400～1700kg/m3

（二）细度

细度是指水泥颗粒的粗细程度。1.水泥细度与性能关系

水泥颗粒的粗细直接影响水泥的需水量、凝结硬化及强度,水泥颗粒越细,水化反应的发展就越迅速而充分,凝结硬化的速度加快,早期强度也就越高.但水泥磨得越细,消耗的粉磨能量就越多,成本越高;而且水泥颗粒越小,越易与空气中的水分及二氧化碳起反应,因此不宜久置。

2.细度表示方法与要求

比表面积法和筛析法国家标准规定，硅酸盐水泥的细度用用透气式比表面积仪测定，要求其比表面积大于300m2/kg。硅酸盐系列其它五类水泥水泥的细度用筛析法，要求在和

80mm方孔筛上的筛余量不大于10%。细度不符合规定的,为不合格品。

比表面积：单位质量水泥粉末所具有的表面积，m2/kg。比表面积测定水泥标准筛(80mm方孔筛)（三）标准稠度用水量标准稠度加水量影响凝结时间、体积安定性等性能。为使性能统一可比，必须在一个规定的浆体稠度下进行，这个规定的浆体稠度称为标准稠度。标准稠度用水量水泥浆体达到规定稀稠程度时的用水量占水泥用量的百分比。测定方法GB/T1346－2001，水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法，有标准法和代用法，有矛盾时以标准法为准。

一般硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般为24～30%。净浆搅拌先加拌和水：120-150ml;水泥：500g（5-10s内加完）搅拌：低速120s

停：15s

高速:120s标准稠度用水量测定（标准法）释放试杆30s时读数：试杆离底板5～7mm的水泥浆为标准稠度水泥浆标准稠度用水量测定（代用法）释放试杆30s时读数：调整水量法：26～30mm固定水量法：P＝33.4－0.185S（四）凝结时间

水泥从加水开始到失去流动性,即从可塑状态发展到固体状态所需的时间叫凝结时间。初凝时间从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间为水泥的初凝时间。

2.终凝时间从加水拌合至水泥浆完全失去塑性的时间为水泥的终凝时间。水泥凝结时间测定：按GB/T1346－2001，水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法。初凝时间测定释放试针30s时读数。试针沉到距底板3～5mm，时，为水泥达到初凝状态。T初凝时间＝t1－t0到达初凝状态时刻－加水时刻终凝时间测定试针沉入试体0.5mm时，为水泥达到终凝状态。T终凝时间＝t2－t0到达终凝状态时刻－加水时刻3.水泥的凝结时间对施工的影响

水泥初凝不宜过早,以便在初凝之前有足够的时间来完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作；水泥终凝不宜过迟,以便使混凝土能尽快地硬化,达到一定的强度,以利于下道工序的进行。4.对水泥凝结时间的要求国家标准中规定:硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于6.5h.。

凡初凝时间不符合规定的,为废品；终凝时间不符合规定的为不合格品。（五）体积安定性

水泥的体积安定性是指水泥浆体在凝结硬化过程中体积变化的均匀性.水泥安定性不良的，为废品。1.水泥安定性不良的危害已硬化水泥石中产生不均匀膨胀，破坏水泥石结构，出现龟裂、弯曲、松脆或崩溃现象。2.安定性不良的原因①

游离氧化钙(f-CaO)含量过高，导致安定性不良。②

方镁石(MgO)含量多，会引起水泥的安定性不良。

MgO含量不符合规定者,为废品。③

三氧化硫(SO3)含量过高。硅酸盐水泥中SO3的含量不得超过3.5%,SO3含量不符合规定者,为废品。3.检验水泥安定性的方法

f－CaO：按GB/T1346－2001：水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法。有试饼法及雷氏夹法，有争议时以雷氏法为准。

MgO：必须用压蒸法。

SO3：用浸水法。4.安定性不合格水泥的处置体积安定性不合格的水泥应作废品处理，严禁用于工程中。沸煮箱30min从室温加热到100oC，保温3h。体积安定性检验（试饼法）体积安定性检验（雷氏夹法）C－A<5mm︱(C2－A2)－(C1－A1)︱<4mm（六）强度

水泥的强度是指水泥胶砂硬化一定龄期后，其胶结能力的大小。检验方法

GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)(1)标准砂:1.0~2.0mm,0.50~1.0mm，0.08~0.50mm

三级，每级各占1/3。

(2)配合比（质量比）：水泥：标准砂：水

1：3：0.5450±2g:1350±5g:225±1ml

(3)成型方法：标准振实台或振动台(4)试件尺寸：40mm×40mm×160mm(5)养护温度:201oC(6)龄期：3d,28d(7)强度试验：抗折、抗压2.

强度等级(GB/175-2007)按规定龄期的抗压强度和抗折强度划分。不同强度等级的水泥在各龄期的强度值不得低于表中对应值。(表4－1，

P44)试件成型试件尺寸：40mm×40mm×160mm先加拌和水：225ml;加水泥：450g搅拌：低速30s，在第二个

30s开始时同时均匀加砂，再高速搅拌30；停：90s

高速:60s3、强度测定与计算L=100mm保留一位小数。

抗折强度＝0.00234F(MPa)夹具施压面积40mm×40mm＝0.625F

(MPa)保留一位小数。

抗压强度4、强度试验结果数据处理〔P279〕抗折强度：以三条棱柱体试件抗折强度的算术平均值作为试验结果。当三个强度值中仅有一个超出平均值的±10％时，应剔除这个结果，再以剩下的两个测定值的平均值作为试验结果；如三个测定值中有两个超过平均值的±10％时，则该组结果作废。抗压强度：以三条棱柱体试件得到的六个抗压强度的算术平均值作为试验结果。当六个强度值中仅有一个超出平均值的±10％时，应剔除这个结果，以剩下的五个测定值的平均值作为试验结果；如五个测定值中再有超过它们平均值的±10％时，该组结果作废；有两个测定值超过平均值的±10％时，作废。强度等级：根据抗折、抗压强度结果，按相应的水泥标准确定其水泥强度等级。例题

某硅酸盐水泥标准胶砂试件强度试验结果如下，试评定该水泥的强度等级。

龄期试件编号抗折破坏荷载(N)抗压破坏荷载(kN)1191039.042.03d2196040.041.03200042.043.01301084.083.028d2340082.080.03360095.087.0(1)求3天强度①抗折强度抗折破坏荷载平均值（1910＋1960＋2000)/3=1956.7(N)

误差判断：1956.7的±10％为1761.0～2152.4，因三个读数均未超出这一范围，则抗折强度：

f折3＝0.00234×1956.7≈4.8MPa②抗压强度抗压破坏荷载平均值（39.0+42.0+40.0+41.0+42.0+43.0)/6=41.2(kN)

误差判断：41.2的±10％为37.1～45.3，因六个读数均未超出这一范围，则抗压强度：

f压3＝0.625×41.2≈25.8MPa(2)求28天强度：①抗折强度抗折破坏荷载平均值（2950＋3400＋3600)/3=3316.7(N)

误差判断：3316.7的±10％为2985.0～3648.4，因三个读数中2950不在这一范围，则取3400和3600的平均值3500计算抗折强度：

f折28＝0.00234×3500≈8.2MPa②抗压强度抗压破坏荷载平均值（84.0+83.0+82.0+80.0+95.0+87.0)/6=85.2(kN)

误差判断：85.2的±10％为76.7～93.7，因六个读数中95.0超出这一范围，则取其余5个读数的平均值计算抗压强度：

f压28＝0.625×83.2≈52.0(MPa)(3)强度等级评定强度等级龄42.5452.5R52.5测定值期强度指标(MPa)(MPa)抗折抗压抗折抗压抗折抗压抗折抗压3d3.517.04.022.04.023.04.825.828d6.542.56.542.87.052.58.252.0

测定结果3天抗折、抗压强度均达到52.5级硅酸盐水泥技术指标，28天抗折强度达到52.5级水泥指标，但抗压强度间于42.5和52.5MPa之间，故评定该水泥强度等级为42.5R。（七）水化热

水泥在水化过程中放出的热量称为水泥的水化热.1.水泥水化放热特点

水泥的水化热,大部分是在水化初期(7d)内放出的,以后逐渐减少.

放热的大小和放热速度因水泥的种类、矿物组成、细度和养护条件等而不同。

2.水泥水化热过大的危害

大型基础、水坝、桥墩等大体积混凝土建筑物,由于水化热积聚在内部不易散发出去,内部温度常升高到50～60℃以上,内部和外部的温度差所引起的应力,可使混凝土产生裂缝,因此水化热对大体积混凝土是有害因素.在大体积混凝土工程中,不宜采用硅酸盐水泥,应采用低热水泥.若使用水化热较高的水泥施工时,应采取必要的降温措施.。（八）硅酸盐水泥的特点及其应用强度高，主要用于重要工程的高强度混凝土和预应力混凝土工程。凝结硬化快，抗冻性和耐磨性好。适用于早强要求高，冬季施工和严寒地带施工。耐侵蚀性差。水化产物中含有较多氢氧化钙，抗软水侵蚀和抗化学侵蚀性差。耐热性差，不能用于耐热要求很高的工程。水化热大，不能用于大体积工程。4.2.4环境水对水泥石的侵蚀

水泥混凝土或砂浆有时会受到环境水的物理化学作用，使已硬化的水泥石结构遭到破坏，强度降低，最终甚至造成建筑物的破坏，这种现象称为环境水对水泥石的侵蚀。

(一)水泥石被环境水侵蚀的原因1、自身原因－－－内因(1)氢氧化钙及其它成分，能一定程度地溶解于水；(2)水泥水化产物时碱性物质，若环境水中有酸类或某些盐类，能与其发生反应，若新生成的化合物，或易溶于水，或无胶结力，或因结晶膨胀而引起内引力，都将导致水泥石结构的破坏。(3)水泥石本身不密实,有很多毛细孔通道,侵蚀性介质易于进入其内部。2、环境中存在侵蚀性介质－－－外因

(1)溶出性侵蚀（软水侵蚀）

由于软水的浸析作用，将已硬化了的水泥石中的固相组分逐渐溶解带走，使水泥石结构遭到破坏。在软水中，氢氧化钙被溶解。溶出性侵蚀的强弱程度，取决于水质硬度。水质越软，侵蚀性越强。

软水－－暂时硬度(重碳酸盐含量)较小的水。(2)酸类侵蚀

a、碳酸性侵蚀(雨水、地下水中存有游离CO2)Ca(OH)2

＋CO2＋H2O＝CaCO3＋H2OCaCO3

＋CO2＋H2O＝Ca(HCO3)2（易溶于水）

b、一般酸性侵蚀

Ca(OH)2

＋2HCl＝CaC12（溶于水）

＋2H2OCa(OH)2

＋H2SO4＝CaSO4·2H2OCaSO4·2H2O结晶，体积膨胀，使结构破坏，同时又会引起硫酸盐侵蚀。

a、硫酸盐侵蚀(海水、地下水等)

SO42-+Ca(OH)2＝CaSO4·2H2O3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+19H2O

＝3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

生成的钙矾石中含有大量结晶水,比原有体积增加1.5倍以上,由于是在已经硬化的水泥石中产生上述反应，因此对水泥石起极大的破坏作用。钙矾石呈针状晶体,所以通常把这种侵蚀作用称为“水泥杆菌“。当水中硫酸盐浓度较高时,硫酸钙将在孔隙中直接结晶成二水石膏,使体积膨胀,从而导致水泥石破坏.(3)盐类侵蚀

b、镁盐侵蚀

在海水及地下水中,常含大量的镁盐,主要是硫酸镁和氯化镁.它们与水泥石中的氢氧化钙起反应,生成的氢氧化镁松软而无胶结能力,氯化钙易溶于水,二水石膏则引起硫酸盐的破坏作用.因此,硫酸镁对水泥石起镁盐和硫酸盐的双重腐蚀作用.Ca(OH)2

＋MgSO4＋H2O

＝CaSO4·2H2O

＋Mg(OH)2Ca(OH)2

＋MgCl2＝CaCl2＋Mg(OH)2硫酸镁对水泥石起镁盐和硫酸盐的双重侵蚀作用。（二）降低环境水对水泥石侵蚀的措施根据环境介质侵蚀的特性,选择合适品种的水泥。尽量提高混凝土的密实性,减少水的渗透作用,则可减轻环境介质的侵蚀破坏作用;

必要时可在混凝土表面设置防护层,如沥青防水层和塑料防水层及合成树脂涂料等.4.3混合材料及掺有混合

材料的硅酸盐水泥4.3.1混合材料4.3.2普通硅酸盐水泥4.3.3矿渣硅酸盐水泥4.3.4火山灰硅酸盐水泥4.3.5粉煤灰硅酸盐水泥4.3.6复合硅酸盐水泥4.3.1混合材料

在生产水泥时，为节约水泥熟料，提高水泥产量和扩大水泥品种，同时也为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加到水泥中的矿物质材料称为水泥混合材料。

1.经济(节约)2.性能(改善)3.调节(等级)

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废物利用、保护环境、有利可持续发展。（一）混合材料的类别

混合材料按其性能可分为活性混合材料(亦称为水硬性混合材料)和非活性混合材料(亦称为填充性混合材料)。活性混合材加水拌和后在常温下能生成具有胶凝性的水化产物，既能在水中，又能在空气中硬化混合材料称为活性混合材。2.非活性混合材活性指标不符合标准要求，在水泥中主要起填充作用而又不损害水泥的、性能的矿物质材料。（二）混合材料的作用1.活性混合材料的作用活性混合材料中的活性SiO2和活性Al2O3能与水泥水化产生的Ca(OH)2及石膏反应形成水硬性的水化产物。

xCa(OH)2+SiO2+mH2O＝xCaO·SiO2·mH2OyCa(OH)2+Al2O3+nH2O＝

yCaO·Al2O3·nH2O

水化铝酸钙进一步与石膏反应，形成水化硫铝酸钙。2.非活性混合材的作用

非活性混合材料（如石英砂、石灰石等）掺入硅酸盐水泥中起到提高水泥掺量和调节水泥强度等级，减小水泥水化热的作用。（三）常用活性混合材

1.

粒化高炉矿渣

高炉冶炼生铁时所得以硅酸钙和铝硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后的产品称为粒化高炉矿渣。

经水淬的高炉矿渣呈疏松多孔的玻璃体结构，其中的硅酸基团和铝酸基团具有较高的活性。主要化学成分：CaO、SiO2、Al2O3

……火山灰质混合材料

具有火山灰性的天然或人工的矿物材料称为火山灰质混合材料。所谓火山灰性是指一种材料磨细后，单独加水拌和不具有水硬性，但在常温下与石灰一起遇水后能形成具有水硬性化合物的性质。火山灰质混合材料中含有较多的活性

SiO2和Al2O3。

天然火山灰有：火山灰、凝灰岩、浮石、沸石岩、硅藻土。

人工火山灰有：煤矸石、烧页岩、煤渣等。3.粉煤灰

粉煤灰是从火力发电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末，其主要活性组分是含活性SiO2和Al2O3的空心玻璃微珠。分为：F类----燃烧无烟煤或烟煤C类----燃烧褐煤或次烟煤级别：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级4.3.2普通硅酸盐水泥要求掌握：1.定义及区别

2.特性

3.适用性（一）定义根据GB175－

2007《通用硅酸盐水泥》,凡由硅酸盐水泥熟料、

6%～20%混合材料、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。（二）特性

基本特征与硅酸盐水泥相近。与硅酸盐水泥相比，早期硬化速度稍慢，3天强度稍低，抗冻、耐磨性稍差。细度：比表面积大于300m2/kg；

凝结时间：初凝不早于45min,终凝不得迟于10h;

体积安定性必须合格。（三）适用范围

一般工程混凝土及预应力钢筋混凝土。最常用水泥品种，适用范围广泛。4.3.3矿渣硅酸盐水泥（一）定义

根据GB175－

2007《通用硅酸盐水泥》，凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、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），代号P·S。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按重量百分比计为20%～80%。（二）特性与适用性

(细度用筛余法，安定性、凝结时间同P·O)

优：(1)抗侵蚀能力强，适用于受溶出性或硫酸盐侵蚀的工程，如水工、海工、地下工程；

(2)水化热低，宜用于大体积工程；

(3)早期强度低，后期强度增进率大；

(4)环境温度对凝结硬化的影响大，适用于蒸汽养护；

(5)耐热性强。较其它品种水泥更适用于高温环境。缺：(6)保水性差、泌水性大；

(7)干缩性大；

(8)抗冻性、耐磨性差；

(9)易碳化。

4.3.4火山灰质硅酸盐水