演示文稿第四章水泥

第四章水泥当前1页，总共152页。

水泥是一种粉状矿物胶凝材料，它与水混合后形成浆体，经过一系列物理化学变化，由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒材料胶结成为整体。水泥浆体不仅能在空气中凝结硬化，更能在水中凝结硬化，是一种水硬性胶凝材料。

简介当前2页，总共152页。硅酸盐水泥兴起于19世纪。它已经成为现在最为重要的一种建筑材料。它的化学成成分复杂，但主要的胶结成分是水化硅酸钙。普通硅酸盐水泥强度高、能抗硫酸盐腐蚀、水化热，也可用于制备砂浆。为了建筑需要，水泥可做成白色、黑色或其他各种颜色。简介当前3页，总共152页。简介水泥具有以下优点，因此，在土木工程领域得到广泛的应用。多样性低成本可塑性工艺简单耐久性与钢筋粘结性好水硬性水泥的优点Back当前4页，总共152页。水泥按用途可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。通用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简介专用水泥砌筑水泥油井水泥特性水泥快硬水泥膨胀水泥抗硫酸盐水泥中热水泥当前5页，总共152页。水泥按化学成分可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫酸盐水泥。硅酸盐水泥一般工程铝酸盐水泥硫酸盐水泥快硬、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、锚固和地下工程等。

Back简介当前6页，总共152页。掌握：通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当前7页，总共152页。第一节硅酸盐水泥第二节掺混合材料的硅酸盐水泥第三节特性水泥和专用水泥第四节水泥的运输和保管当前8页，总共152页。定义凡由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰或熟化高炉矿渣、适量石膏共同磨细制的水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥代号PⅠ、PⅡPⅠ表示不掺混合材料的硅酸盐水泥PⅡ表示混合材料掺量不超过5%的硅酸盐水泥当前9页，总共152页。一、硅酸盐水泥的生产工艺石灰质原料CaO黏土质原料SiO2、Al2O3、

Fe2O3校正原料生料熟料石膏石灰石或粒化矿渣按比例混合磨细煅烧1450℃水泥磨细“两磨一烧”当前10页，总共152页。当前11页，总共152页。当前12页，总共152页。当前13页，总共152页。二、硅酸盐水泥熟料矿物组成生料SiO2CaO化合反应800～1450℃800℃左右分解反应Al2O3Fe2O32CaO·SiO23CaO·SiO23CaO·Al2O34CaO·Al2O3·Fe2O3当前14页，总共152页。硅酸盐水泥熟料矿物组成当前15页，总共152页。性质C3SC2SC3AC4AF凝结硬化速度快慢最快较快水化时放出热量大小最大中强度高低高早期低、后期高低中发展快慢快较快

各种熟料矿物单独与水作用的性质

当前16页，总共152页。三、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化水化水化机理石膏调节凝结时间的原理水化产物凝结与硬化何为凝结、硬化？凝结硬化过程影响因素Back当前17页，总共152页。水化机理水泥颗粒与水接触时，其表面的熟料矿物立即与水发生水解或水化作用，生成新的水化产物并放出一定热量的过程。硅酸三钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。该水化反应的速度快，形成早期强度并生成早期水化热。

2(3CaO·SiO2)+6H2O3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2当前18页，总共152页。硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。该水化反应的速度慢，对后期龄期混凝土强度的发展起关键作用。水化热释放缓慢。产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成更多的水化产物。

2（2CaO·SiO2)+6H2O

3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2当前19页，总共152页。铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象，水泥将无法正常使用。通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问题的发生。3CaO·Al2O3+6H2O3CaO·Al2O3·6H2O硅酸二钙水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝胶该水化反应的速度和水化放热量均属中等。4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O当前20页，总共152页。石膏与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙针状晶体（钙矾石）。该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保护膜，阻碍水分进入水泥内部，使水化反应延缓下来，从而避免了纯水泥熟料水化产生闪凝现象。所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。为什么石膏用量不能过多？这个问题将通过水泥石腐蚀的学习得到答案。

3CaO·Al2O3·6H2O+19H2O+3(CaSO4·2H2O)3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

钙矾石石膏调节凝结时间的原理当前21页，总共152页。石膏过量安定性不良当前22页，总共152页。水化硅酸钙(70%)氢氧化钙(20%)水化铝酸钙水化铁酸钙水化硫铝酸钙水化产物水泥熟料水化后的主要水化产物有：图3.2.2水化程度与水泥石组成当前23页，总共152页。何为凝结？水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑性的浆体，经过自身的物理化学变化逐渐变稠失去可塑性的过程。何为硬化？失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石的过程。水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组成。

凝结与硬化当前24页，总共152页。凝结硬化过程初始反应期初始的溶解和水化，约持续5-10分钟。潜伏期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，失去可塑性凝结期凝胶体填充毛细管，6h-若干年硬化石状体密实空间网硬化期当前25页，总共152页。硬化后的水泥石是由胶体粒子、晶体粒子、凝胶孔、毛细孔及未水化的水泥颗粒所组成。其结构如图所示。A－－未水化水泥颗粒B－－胶体粒子C－－晶体粒子D－－毛细孔（毛细孔水）E－－凝胶孔当前26页，总共152页。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。当前27页，总共152页。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。

当前28页，总共152页。四、影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素

1、熟料矿物组成的影响由于各矿物的组成比例不同、，对水泥性质的影响也不同。如硅酸钙占熟料的比例最大，它是水泥的主导矿物，其比例决定了水泥的基本性质；C3A的水化和凝结硬化速率最快，是影响水泥凝结时间的主要因素，加入石膏可延缓水泥凝结，但石膏掺量不能过多，否则会引起安定性不良；当C3S和C3A含量较高时，水泥凝结硬化快、早期强度高，水化放热量大。熟料矿物对水泥性质的影响是各矿物的综合作用，不是简单叠加，其组成比例是影响水泥性质的根本因素，调整比例结构可以改善水泥性质和产品结构。当前29页，总共152页。2、水泥细度的影响

水泥的细度并不改变其根本性质，但却直接影响水泥的水化速率、凝结硬化、强度、干缩和水化放热等性质。因为，水泥的水化是从颗粒表面逐步向内部发展颗粒越细小，其表面积越大，与水的接触面积就越大，水化作用就越迅速越充分，使凝结硬化速率加快，早期强度越高。但水泥颗粒过细时，在磨细时消耗的能量和成本会显著提高且水泥易与空气中的水分和二氧化碳反应，使之不易久存；另外，过细的水泥，达到相同稠度的用水量增加，硬化时体积会产生较大的收缩，同时水分蒸发产生较多的孔隙，会使水泥确定降低。因此，水泥细度应控制在一定范围。当前30页，总共152页。3、拌合用水量的影响

通常水泥水化时的理论需水量大约是水泥质量的23%左右，但为了使水泥浆体具有一定的流动性和可塑性，实际的加水量远高于理论需水量，如配制混凝土时的水灰比(水与水泥重量之比)一般在0.4～0.7之间。不参加水化的“多余”水分，使水泥颗粒间距增大，会延缓水泥浆的凝结时间，并在硬化的水泥石中蒸发形成毛细孔，拌合用水量越多，水泥石中的毛细孔越多，孔隙率就越高，水泥的强度越低，硬化收缩越大，抗渗性、抗侵蚀性能就越差。当前31页，总共152页。4、养护湿度、温度的影响

硅酸盐水泥是水硬性胶凝材料，水化反应是水泥凝结硬化的前提。因此，水泥加水拌合后，必须保持湿润状态，以保证水化进行和获得强度增长。若水分不足，会使水化停止，同时导致较大的早期收缩，甚至使水泥石开裂。提高养护温度，可加速水化反应，提高水泥的早期强度，但后期强度可能会有所下降。原因是在较低温度(20℃以下)下虽水化硬化较慢，但生成的水化产物更加致密，可获得更高的后期强度。当温度低于0℃时，由于水结冰而使水泥水化硬化停止，将影响其结构强度。一般水泥石结构的硬化温度不得低于-5℃。硅酸盐水泥的水化硬化较快，早期强度高，若采用较高温度养护，反而还会因水化产物生长过快，损坏其早期结构网络，造成强度下降。因此，硅酸盐水泥不宜采用蒸汽养护等湿热方法养护。当前32页，总共152页。5、养护龄期的影响

水泥的水化硬化是一个长期不断进行的过程。随着养护龄期的延长，水化产物不断积累，水泥石结构趋于致密，强度不断增长。由于熟料矿物中对强度起主导作用的C3S早期强度发展快，使硅酸盐水泥强度在3d～14d内增长较快，28d后增长变慢，长期强度还有增长。当前33页，总共152页。6、储存条件的影响

水泥应该储存在干燥的环境里。如果水泥受潮，其部分颗粒会因水化而结块，从而失去胶结能力，强度严重降低。即使是在良好的干燥条件下，也不宜储存过久。因为水泥会吸收空气中的水分和二氧化碳，发生缓慢水化和碳化现象，使强度下降。通常，储存三个月的水泥，强度约下降10%～20%；储存六个月的水泥，强度下降约15%～30%；储存一年后，强度下降约25%～40%。所以，水泥的储存期一般规定不超过三个月。当前34页，总共152页。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。当前35页，总共152页。四、硅酸盐水泥的技术性质体积安定性细度凝结时间标准稠度用水量强度与强度等级水化热当前36页，总共152页。（一）硅酸盐水泥的细度定义细度－－指水泥颗粒的粗细程度。同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。讨论与分析缺点:水泥越细优点：

？硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。GB规定

与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期强度越高。总表面积越大，硬化收缩越大；易受潮而降低活性；成本越高。返回当前37页，总共152页。（一）硅酸盐水泥的细度返回当前38页，总共152页。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。当前39页，总共152页。（二）硅酸盐水泥的凝结时间定义讨论与分析GB规定试验方法当前40页，总共152页。定义水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。水泥全部加入水中开始失去可塑性完全失去可塑性初凝终凝（二）硅酸盐水泥的凝结时间当前41页，总共152页。水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的施工。讨论与分析结论1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。（二）硅酸盐水泥的凝结时间当前42页，总共152页。请观看凝结时间试验动画试验方法结论1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。初凝时间不得早于45min结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。终凝时间不得迟于6.5h。同时规定:初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。GB规定（二）硅酸盐水泥的凝结时间当前43页，总共152页。返回当前44页，总共152页。

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。当前45页，总共152页。（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量讨论与分析定义试验方法当前46页，总共152页。讨论与分析为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时，要将水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的稠度呢？

？为了使试验结果具有可比性（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量当前47页，总共152页。定义不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在24%～33%之间。例：A水泥的标准稠度用水量为27%，B水泥的标准稠度用水量为30%。（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量当前48页，总共152页。试验方法请观看标准稠度用水量试验动画（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量当前49页，总共152页。试验方法请观看标准稠度用水量试验动画。返回当前50页，总共152页。问题：标准稠度用水量与什么因素有关？

为什么？

解答：

与水泥细度、水泥矿物组成、混合材掺量等有关。因为水泥颗粒越细，比表面越大，表面吸附水越多；水泥矿物组成和混合材掺量不同，颗粒的表面吸附特性不同，吸附水量不同。

当前51页，总共152页。(四)硅酸盐水泥的体积安定性定义讨论与分析GB规定试验方法当前52页，总共152页。定义水泥的体积安定性－－指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。水泥硬化后体积发生不均匀膨胀，导致水泥石开裂、翘曲等现象。否则，为良好。不良：良好：注意：安定性不良的水泥为废品水泥，严禁在工程中使用。(四)硅酸盐水泥的体积安定性当前53页，总共152页。讨论与分析引起安定性不良的原因有哪些

熟料中含有过多的游离MgO;

熟料中含有过多的游离CaO;

石膏掺量过多。GB规定

用沸煮法检验必须合格；

熟料中MgO含量≯5%；

熟料中SO3含量≯3.5%；(四)硅酸盐水泥的体积安定性当前54页，总共152页。石膏过量安定性不良当前55页，总共152页。试验方法请观看安定性（试饼法）试验沸煮法试饼法雷氏夹法(四)硅酸盐水泥的体积安定性当前56页，总共152页。返回当前57页，总共152页。(五)硅酸盐水泥的强度等级当前58页，总共152页。GB规定强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定水泥强度等级的依据。硅酸盐水泥各等级、各龄期的强度值(GB175—1999)品种强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0(五)硅酸盐水泥的强度等级当前59页，总共152页。

检验方法——软练胶砂法，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；当前60页，总共152页。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。当前61页，总共152页。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。当前62页，总共152页。问题：为什么水泥强度检验方法要规定试件尺寸、试件配比、养护条件、养护时间等？

解答：水泥胶砂试件的强度与水泥的组成、试件的水灰比和砂灰比、水泥的水化程度，以及试件的大小有关，而水泥的水化程度与养护条件和养护时间有关；水泥强度检验目的是检验具有确定组成的水泥的强度，因此，为排除其它因素的影响，将这些因素统一规定，以便相互比较。当前63页，总共152页。（六）硅酸盐水泥的水化热定义水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。对工程的影响

高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利的，在大体积混凝土中应选择低热水泥。在混凝土冬期施工时，水化热有利于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。当前64页，总共152页。问题？为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？

答:水泥矿物的水化反应是放热反应，水泥颗粒越细，水化反应速度越快。硅酸盐水泥熟料的四种矿物中，哪一种水化热最大？哪一种水化热最小？

答：铝酸三钙C3A水化热最大；硅酸三钙C3S次之；硅酸二钙C2S水化热最小。当前65页，总共152页。(七）碱含量

水泥中含有较多的强碱物Na2O或K2O时，容易发生不良反应对结构造成危害。因而国家标准规定，水泥中的含碱量不得大于0.6%，或由供需双方商定。

当前66页，总共152页。问题？试从应用的角度，分析水泥的技术性质及其要求？答：水泥是一种胶凝材料，是主要的结构材料之一，因此，它必须具有强度和体积安定性；细度和标准稠度用水量是相互关联的，用水量大将影响强度；为了浇注成型施工，应对凝结时间有所限制；水化热对水泥硬化过程和硬化后的水泥石体积稳定性有影响；影响水泥的品质；为了结构物自重的计算，必须知道水泥的密度。当前67页，总共152页。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当前68页，总共152页。五、水泥石的腐蚀和防止简介腐蚀类型腐蚀原因防止措施当前69页，总共152页。简介水泥石硬化后，在正常的使用条件下，即在潮湿环境中或水中，仍可以逐渐硬化并不断增长期强度。水泥石的腐蚀在一些腐蚀性介质中，水泥石的结构会遭到破坏，强度和耐久性降低，甚至完全破坏的现象。腐蚀类型软水侵蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀，碳酸盐的腐蚀，酸的腐蚀，碱的腐蚀当前70页，总共152页。软水侵蚀特点介质—软水（含HCO3－少的水，如雨水、雪水和蒸馏水）；氢氧化钙溶解于水中引起的腐蚀。过程当水泥石与软水接触时，最先溶出的成分是氢氧化钙。当水泥使处于流水或是有压力的水中时，氢氧化钙不断溶解流失，水泥石的密实度下降，强度和耐久性也降低；而且，由于氢氧化钙浓度的下降，还引起了水泥石中的其它水化产物的分解当前71页，总共152页。人工碳化预防措施：将与软水接触的混凝土，事先在空气中碳化Ca(OH)2+Ca(HCO3)2

CaCO3+H2O生成的碳酸钙几乎不溶于水，堆积在水泥石的空隙中，形成密实的保护层软水侵蚀当前72页，总共152页。硫酸盐腐蚀特点以硫酸盐为介质的海水、地下水等硫酸盐与水泥石中的成分反应生成膨胀性晶体，使水泥石破坏腐蚀过程举例：结晶膨胀

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当前73页，总共152页。

MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2MgSO4+Ca(OH)2+H2O=Mg(OH)2+CaSO4·2H2O

结晶膨胀易溶于水镁盐腐蚀

特点以镁盐为介质的海水、地下水等镁盐与水泥石中的成分反应，生成易溶于水或松软无胶凝作用的产物，破坏水泥石腐蚀过程举例：当前74页，总共152页。碳酸盐腐蚀

Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2OCaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2

易溶于水特点以碳酸盐为介质的海水、地下水等碳酸盐与水泥石中的成分反应，生成易溶于水的产物，破坏水泥石腐蚀过程举例：当前75页，总共152页。酸的腐蚀易溶于水

结晶膨胀OHCaSOOHCaSOHOHCaClOHCaHCl242422222)(2)(2®++®+特点以酸性介质为主的工业环境等酸与水泥石中的成分反应，生成易溶于水、结晶膨胀的产物，破坏水泥石腐蚀过程举例：当前76页，总共152页。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、脱落当前77页，总共152页。碱的腐蚀

易溶于水干燥空气

结晶膨胀特点碱与水泥石中的成分反应，生成易溶于水、结晶膨胀的产物，破坏水泥石当前78页，总共152页。其他腐蚀

除了上述几种主要的腐蚀类型外，一些其他物质也对水泥石有腐蚀作用，如糖、氨盐、酒精、动物脂肪、含环烷酸的石油产品及碱－骨料反应等。它们或是影响水泥的水化、或是影响水泥的凝结、或是体积变化引起开裂、或是影响水泥的强度，从不同的方面造成水泥石的性能下降甚至破坏。

实际工程中水泥石的腐蚀是一个复杂的物理化学作用过程，腐蚀的作用往往不是单一的，而是几种同时存在，相互影响的。当前79页，总共152页。腐蚀原因内因水泥石中存在着易受腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙；水泥石本身不密实，使侵蚀性介质易于进入其内部；腐蚀与介质相互作用；

外因腐蚀介质、温度、湿度、介质浓度当前80页，总共152页。防止措施根据环境特点，合理选择水泥品种提高水泥石的密实度在混凝土表面覆盖保护层，对有特殊要求的混凝土工程，还可以采用浸渍混凝土当前81页，总共152页。课堂练习1、水泥细度越细越好。2、国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间迟于45min。3、安定性不良的水泥可以用于次要工程中。4、硅酸盐水泥的强度等级是根据3t、28t的抗压强度和抗折强度确定的。5不同的水泥品种的标准稠度用水量不同。当前82页，总共152页。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。当前83页，总共152页。物理力学性能密度强度体积稳定性细度水化热耐久性能软水腐蚀盐类腐蚀酸类腐蚀强碱腐蚀为了满足土木工程应用的要求，水泥需具备三方面的性能施工性能凝结时间标准稠度用水量当前84页，总共152页。六、硅酸盐水泥的特点和应用强度高

适用于高强混凝土和预应力钢筋混凝土工程硬化快

适用于要求凝结快、早强高的工程，冬季施工，预制、现浇等工程抗冻性好

适用于冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程

耐蚀性差

不适用与淡水及海水等腐蚀性介质接触的工程Back当前85页，总共152页。耐热性差

不适用于有耐热要求的混凝土工程水化热大

不适用于大体积混凝土工程，但有利于低温季节畜热法施工

耐磨性好

适用于公路、地面工程抗碳化性好

对钢筋的保护作用强，适合CO2

浓度高的环境硅酸盐水泥的特点和应用当前86页，总共152页。

存储

为了便于识别，避免错用，国家标准对水泥的包装标识作了详细规定。包装水泥袋上应清楚标明产品名称、代号、净含量、强度等级、生产许可证编号、生产者名称、产地、出厂编号、执行标准和包装时间等。硅酸盐水泥和普通水泥用红色字样；矿渣水泥用绿色字样；火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥用黑色字样。包装袋两侧应印有水泥名称和强度等级。包装不合格的水泥是不合格水泥。水泥在运输和储存过程中，应按不同品种、强度等级及出厂日期分别贮运，不得混杂，并注意防水防潮。水泥的储存应按照到货先后依次堆放，尽量作到先到先用，防止存放过久。一般水泥的储存期为三个月，使用存放三个月以上的水泥，必须重新检验其强度，否则不得使用。当前87页，总共152页。问题：

1、硅酸盐水泥的适用领域有哪些？不适合的领域有哪些？为什么？

2、硅酸盐水泥的性质中哪几项不合格为废品？哪几项不合格为不合格品？废品和不合格品应如何处理？

3、施工工地对水泥应如何保管和存放？为什么？当前88页，总共152页。第二节掺混合材料的硅酸盐水泥凡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制成的水硬性胶凝材料，均属掺混合材料的硅酸盐水泥。当前89页，总共152页。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！当前90页，总共152页。掺混合材水泥的代号

水泥品种组成特点代号普通水泥6％～15％的混合材P·O矿渣水泥20～70％矿渣P·S火山灰水泥20～50％火山灰P·P粉煤灰水泥20～40％粉煤灰P·F复合水泥15～50％两种混合材P·C当前91页，总共152页。一、混合材料定义分类活性混合材料概述二次水化活性原理非活性混合材料Back当前92页，总共152页。混合材料定义生产水泥时加入的人工或天然矿物材料改善水泥性能调节水泥强度等级降低成本在生产水泥时，为了改善水泥性能，调节水泥强度等级，降低成本，而加入的人工或天然的矿物材料。当前93页，总共152页。分类按性能分非活性混合材料(填充性混合材料)活性混合材料(水硬性混合材料)按性能分为两类:

活性混合材料(水硬性混合材料)非活性混合材料（填充性混合材料）Back当前94页，总共152页。活性混合材料磨细后加水不水化但掺加石灰后发生二次水化反应生成水硬性胶凝产物火山灰活性概述Back当前95页，总共152页。SiO2+mH2O+xCa(OH)2xCaO·SiO2·nH2OAl2O3+aH2O+yCa(OH)2yCaO·Al2O3·bH2O活性混合材料消耗Ca(OH)2水硬性胶凝产物火山灰活性当前96页，总共152页。水化反应硅酸盐水泥中加入活性混合材料硅酸盐水泥水化一次水化二次水化虽然活性混合材料不是水泥的组成材料.但水泥中用一定比例的活性混合材料代替可以改变各种水泥的性能活性混合材料二次水化反应的特性

温度敏感性

常温反应速度慢

高温反应速度快

消耗Ca(OH)2

改善孔隙构造当前97页，总共152页。掺活性混合材料的作用提高产量降低成本改善水泥的性能

调整强度等级降低水化热减少碱骨料反应的发生扩大应用范围充分利用工业废渣保护环境当前98页，总共152页。常用活性混合材料粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰粉煤灰是一种发电厂燃料废渣粒化高炉矿渣是熔融的矿渣水淬而得到。活性成分为活性氧化硅和活性氧化铝。火山灰质混合材料是火山喷发沉积物及其它具有类似活性的材料的统称。分为含水硅酸质（如硅藻土等）、铝硅玻璃质（如火山灰等）、粘土质（烧粘土等）。当前99页，总共152页。非活性混合材料Back特点磨成细粉与石灰加水拌和后，不能或很少生成具有胶凝性质的水化产物常用品种石英粘土慢冷矿渣当前100页，总共152页。厚厚的火山灰当前101页，总共152页。火山爆发当前102页，总共152页。火山爆发当前103页，总共152页。粉煤灰微珠当前104页，总共152页。二、普通硅酸盐水泥（P.O）

什么是普通硅酸盐水泥技术性质强度要求应用Back当前105页，总共152页。什么是普通硅酸盐水泥？

普通硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料掺加少量混合材料和适量的石膏混合材料的最大掺量不超过15%熟料混合材料石膏磨细水硬性胶凝材料P.OBack当前106页，总共152页。技术性质特点与硅酸盐水泥相近因为混合材料的掺量少，其矿物组成仍在硅酸盐水泥的范围之内不同点细度采用筛余量表示测量通过0.08mm的方孔筛的筛余量≯10%强度等级强度应符合表下表的要求共有三个强度等级:32.5,32.5R,42.5R,42.5,52.5,52.5R终凝结时间不超过10h当前107页，总共152页。强度等级

抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d32.51132.52.55.532.5R1632.53.55.542.51642.53.56.542.5R2142.54.06.552.52252.54.07.052.5R2652.55.07.0普通硅酸盐水泥的强度要求(GB175—99)

当前108页，总共152页。普通硅酸盐水泥的应用是通用的水泥主要品种，广泛应用于各种混凝土和钢筋混凝土工程。应用范围与硅酸盐水泥相同。Back当前109页，总共152页。当前110页，总共152页。矿渣水泥（P.S）、火山灰水泥（P.P）、粉煤灰水泥（P.F）分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等3个强度等级。三矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥当前111页，总共152页。凡有硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣水泥。

粒化矿渣掺量为20～70%。水硬性胶凝材料熟料粒化高炉矿渣石膏磨细P.S什么是矿渣硅酸盐水泥？当前112页，总共152页。技术性质技术性质:分为3个强度等级:32.5,32.5R,42.5,42.5R,52.5,52.5R其它技术性质与普通水泥相同强度等级抗压强度(MPa)抗折强度（MPa）3天28天3天28天32.532.5R42.542.5R52.552.5R10.015.015.019.021.023.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.04.55.55.56.56.57.07.0

P.S、P.P、P.F的强度要求当前113页，总共152页。P.S（矿渣水泥）的特点与应用性能与硅酸盐水泥和普通水泥有以下区别原因：水泥中混合材料掺量多，熟料成分少，故其性能与硅酸盐水泥有一定的差别。①早期强度低，后期强度高矿渣水泥的水化分两步:水泥熟料的水化;二次水化二次水化早期速度慢，生成的水化产物少，因而强度低后期二次水化速度增长，生成产物数量增加，强度也随之提高。矿渣水泥适用于蒸汽养护的预制构件以及承重迟缓的工程,不适用于早强要求高的工程。与硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥相比当前114页，总共152页。P.S的特点与应用②抗蚀性强，抗碳化能力差。因为氢氧化钙含量低适用于水工或海港混凝土工程不适用于CO2浓度高的工业厂房（如铸造翻砂车间）③水化热低。适用大体积混凝土工程④温度敏感性大适合高温养护当前115页，总共152页。⑤抗冻性差：早期强度低，且矿渣需水量大。⑥耐热性好适用于有耐热要求的混凝土工程。⑦干缩大，抗渗性差。由于混合材料掺量大，而且高炉矿渣有尖锐棱角，拌和用水量大，保水性差，易产生泌水通道。说明：⑥⑦为P.S特性，其它为PS、PP、PF水泥共性P.S的特点与应用Back当前116页，总共152页。当前117页，总共152页。凡有硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏其同磨细制成的水硬性胶凝材料。其中混合材料的掺量为20～50%。火山灰质硅酸盐水泥水硬性胶凝材料熟料火山灰质混合材料石膏磨细P.P当前118页，总共152页。特点与应用早期强度低，后期强度高耐腐蚀性强，抗碳化性差抗冻性差水化热低温度敏感性大与P.S的相同点当前119页，总共152页。与P.S的不同点特点与应用①在潮湿环境或水中养护时抗渗性好。

因为细而多孔的火山灰材料适用于有抗渗要求工程发生膨胀胶化作用，生成较多的水化硅酸钙，使水泥石的结构密实②在干燥环境中使用易裂纹、起粉。因为上述水化反应在干燥的环境中不能进行，强度不发展；且以生成的水化硅酸钙凝胶也会使水收缩，产生裂纹，所以不适用于干热地区的地上建筑。③有硫酸盐腐蚀的混凝土工程不能使用含烧粘土的火山灰水泥。当前120页，总共152页。凡有硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰水泥。粉煤灰掺量为20～40%。什么是粉煤灰硅酸盐水泥？水硬性胶凝材料熟料粉煤灰石膏磨细P.F当前121页，总共152页。特点与应用早期强度低，后期强度高耐腐蚀性强，抗碳化性差抗冻性差水化热低温度敏感性大与P.S的相同点当前122页，总共152页。与P.S的不同点特点与应用①早强低，因为粉煤灰球形玻璃体表面密实，1～3个月后表面活性物质才发生二次水化作用，适应于承重迟缓的工程。②干缩小，抗裂性好：表面结构密实，吸水量少。③泌水性大（快）易产生失水裂纹，抗渗性差。当前123页，总共152页。一次水化反应

三种水泥的水化特点

二次水化反应

首先是水泥熟料水化，生成较多的水化硅酸钙、氢氧化钙等水化产物当前124页，总共152页。三种水泥的共同性质凝结硬化慢，早期强度低，后期强度发展较快抗软水、抗腐蚀能力强水化热低、放热速度慢抗碳化能力差抗冻性差、耐磨性差湿热敏感性强，适合蒸汽养护当前125页，总共152页。三种水泥各自的特性矿渣水泥耐热性强、干缩性较大、保水性差、泌水性大火山灰水泥易吸水，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。当前126页，总共152页。复合硅酸盐水泥P.C在硅酸盐水泥熟料中掺入2种或2种以上的混合材料制备而成的硅酸盐水泥。性质

32.5～52.5R3个强度等级。其它性质与P.O相同。强度要求见下表（GB12958-1999）当前127页，总共152页。复合水泥的强度要求强度等级

fc(MPa)fm(MPa)3d28d3d28d32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.55.2522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0当前128页，总共152页。当前129页，总共152页。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？：

当前130页，总共152页。一、高铝水泥

第三节特性水泥和专用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当前131页，总共152页。(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%；铝酸二钙2CaOAl2O3C2S，七铝酸十二钙12CaO7Al2O3，C12A7

二铝酸一钙CaO2Al2O3，CA2

硅铝酸二钙2CaOAl2O3SiO2C2AS水化活性很低水化活性很高当前132页，总共152页。(二)高铝水泥的水化和硬化

特点：1.高铝水泥的水化主要是铝酸一钙的水化和水化物的结晶；2.铝酸一钙的水化物组成与温度有关：

T≤20CCA+10H2O—CAH10

20C≤T≤30C2CA+11H2O—C2AH8

30C≤T3CA+12H2O—C3AH6+2(Al2O33H2O)

3.水化反应集中在早期，而且，反应速度较快，因此，早期强度增长快；4.水化物都是晶体，而且，稳定性较差，容易发生相互间的转化，因而引起强度降低。当前133页，总共152页。不同温度下铝酸盐水泥的水化物5C20C40C60C5C下铝酸盐水泥稳定水化物——CAH10(六方片状晶体）65C下铝酸盐水泥稳定水化物—C3AH6(立方晶体）当前134页，总共152页。(三)高铝水泥的技术性质

1.外观：黄色或黄褐色或灰色；2.密度与堆积密度：与硅酸盐水泥相近；3.细度：80m筛余不得超过10%；4.凝结时间：初凝≥40min，终凝≤10h；5.强度：见教材P54表4-11。当前135页，总共152页。(四)高铝水泥的特点与应用

1.耐高温性能好，配制耐高温混凝土或砌筑砂浆；2.耐硫酸盐腐蚀性能较好，适用于有抗硫酸盐侵蚀要求的工程；3.耐碱性较差，不能用于接触碱溶液的工程；4.水化热较大，适用于冬季施工，不适用于大体积混凝土；5.快硬早强，宜用于紧急抢修工程。6.高铝水泥有强度倒缩现象，如需用于工程中，应按最低稳定强度设计。当前136页，总共152页。二、砌筑水泥

适用于砖、石、砌块等砌体的砌筑砂浆和内墙抹面砂浆，但不得用于钢筋混凝土，作其他用途必须通过试验来确定。当前137页，总共152页。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％。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。当前138页，总共152页。

四、中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥

组成特点：

熟料中C3S、C3A的含量较低，后一种掺加20~60%的粒化高炉矿渣。性能特点：

水化热低，凝结时间较长，中热水泥抗冻性和耐磨性较好。应用特点：

适用于大体积混凝土，如大坝水利工程；和要求低水化热、高抗冻性和耐磨性的工程。当前139页，总共152页。

五、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（其中SO3≤4.0%）。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。当前140页，总共152页。六、抗硫酸盐水泥

组成特点：

C3S、C3A的含量低，要求C3S的含量低于50.0~55.0%；C3A的含量低于5.0~3.0%。（为什么？）性能特点：具有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀能力，抗蚀能力以抗硫酸盐腐蚀系数F来评定。要求F≥0.8。应用特点：主要用于受硫酸盐腐蚀的海港、水利、地下、隧道、引水、道路和桥梁基础等工程。

抗硫酸盐腐蚀系数F：

将水泥试件在人工配制的硫酸根离子浓度分别为2500mg/L和8000mg/L的硫酸钠溶液中，浸泡6个月后的强度与同时浸泡在饮用水中的试件的强度之比。

当前141页，总共152页。七、膨胀水泥和自应力水泥

组成特点：含有在水泥的凝结硬化过程中能产生适量体积膨胀的成分，如：氧化钙、氧化镁、硫铝酸钙、明矾石、石膏等。种类：硅酸盐型、铝酸盐型、硫铝酸盐型。性能特点：凝结硬化过程中体积不收缩，而略有膨胀，提高密实性和抗渗性。应用特点：可用于配制防水砂浆和防水混凝土、管道接头、堵缝和自应力钢筋混凝土结构工程和构件等。

当前142页，总共152页。八、白色硅酸盐水泥

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。当前143页，总共152页。当前144页，总共152页。本节中的特性水泥是通过改变水泥熟料矿物组成或水化物组成，获得不同的特定性质。道路水泥，C4AF含量高，抗折强度与耐磨性好；白色水泥，铁相含量很低，外观为白色；快硬水泥，C3A和C3S含量高，凝结硬化快，早强；中、低热水泥，C3A和C3S含量较低，水化热较小；抗硫酸盐水泥，C3A和C3S含量较低，抗蚀系数较大；膨胀、自应力水泥，生产体积可膨胀的水化物；高铝水泥，熟料矿物主要为铝酸钙，快硬，耐高温等。当前145页，总共152页。水泥工业之遗憾1.消耗资源

我国已初步探明的石灰石储量为542亿吨，可开采利用的约为250亿吨。如以2004年我国水泥总产量9.7亿吨、需消耗石灰质原料10亿吨记计，加上相关行业所用石灰石，则不需30年，即会出现石灰石资源枯竭的严重问题。一方面是水泥石灰石资源枯竭的严重问题，另一方面是消耗石灰石令人惊讶的高速度。——（《中国建材报》2005年8月15日）

2.消耗能源

资料表明，2004年国产9.7亿吨水泥的能源消耗是燃煤1.6亿吨（标准煤）。专家预测，2010年我国水泥需求将达到13.5亿吨，原燃料消耗相应也会提高近40%。

当前146页，总共152页。3.破坏环境

2004年我国水泥工业CO2排放量达8亿多吨，SO3排放量超过100万吨，NOx排放量达262万吨，粉尘800万吨。温室效应酸雨矽肺病等、土地碱化、破坏环境4.我国目前的生产工艺落后发达国家新型干法技术多在80%以上，甚至95%。我国1995年新型干法水泥2853万吨，仅占总产量的6%；2004年上升