14水泥的选择57课件讲解

1-4水泥的选择水泥：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。（水泥是水硬性胶凝材料。）水泥

硅酸盐水泥铝酸盐水泥系列硫铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥硅酸盐水泥系列——是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。我是建筑业的粮食！硅酸盐水泥（0~5%）普通水泥（6%~15%）矿渣水泥（20～70%）火山灰水泥（20～50%）粉煤灰水泥（20～40%）复合水泥（15～50%）专用水泥——专门用于某些工程的水泥,如道路水泥、中低热水泥、砌筑水泥等。特性水泥——某种性能较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、高铝水泥、彩色水泥、膨胀水泥等。硅酸盐水泥系列通用水泥下述百分含量为混合材料的掺量硅酸盐系列水泥的分类彩色水泥彩色水泥彩色水泥普通水泥1-4-1硅酸盐水泥1.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥[国外通称的波特兰水泥（Portlandcement）]。2.类型及代号硅酸盐水泥Ⅰ型硅酸盐水泥：不掺混合材料的，代号P·Ⅰ。

Ⅱ型硅酸盐水泥：粉磨时掺加不超过水泥重量5%

的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号P·Ⅱ。一、硅酸盐水泥的定义、类型及代号硅酸盐水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R

六个强度等级（R代表早强型水泥）1.原料（1）石灰质原料：主要提供CaO。采用石灰岩、凝灰岩和贝壳等。（2）粘土质原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。主要原料二、硅酸盐水泥的生产（3）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用。如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。两磨一烧：制备生料（一磨）

煅烧熟料（一烧）粉磨水泥（二磨）2.生产过程石灰石粘土按比例混合—生料进窑————熟料辅助原料

煅烧磨细磨细石膏1450℃水泥成品3.生料

CaO：62%~67%SiO2:20%~24%Al2O3:4%~7%Fe2O3：2.5%~6.0%

生料在窑内经历：干燥——预热——分解——烧成——冷却

φ3.5×10m中卸烘干磨（生料粉磨）生料粉磨工艺

熟料煅烧工艺

五级旋风预热器CDC窑外分解系统电收尘器φ3.3×50m旋转窑篦式冷却机水泥粉磨及包装

φ3.8×13m水泥磨水泥皮带输送机八嘴回转式微机包装机水泥库组成矿物名称分子式简称含量（%）硅酸盐矿物硅酸三钙3CaO·SiO2C3S36~60硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15~37

硅酸盐矿物铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7~15铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18

次要成分游离氧化钙CaO

游离氧化镁MgO

含碱矿物及玻璃体

三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成1.主要成分：主要由四种矿物化学组成2.其它成分:

游离CaO、MgO及SO3，其含量过高将造成水泥安定性不良。

碱矿物及玻璃体等，其中的Na2O和K2O含量较高时，遇到活性骨料时，易产生碱——骨料反应，影响混凝土的质量。3.石膏辅助作用—主要是缓凝作用，含量：2~5%。四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化（一）硅酸盐水泥的水化水泥+水拌合可塑性具（水泥石）水化的水泥浆凝结硬化流动性水泥和水拌合——表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应——各组分开始逐渐溶解——放出一定热量——固相体积也逐渐增加。其反应式如下：2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2

硅酸三钙水化硅酸钙氢氧化钙2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

硅酸二钙水化硅酸钙氢氧化钙3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O

铝酸三钙水化铝酸三钙4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

铁铝酸四钙水化铁酸一钙3CaO·Al2O3·6H2O+CaSO4——3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O水化铝酸钙石膏或3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O

水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙主要水化产物（在完全水化的水泥石中）：水化硅酸钙70%（凝胶）氢氧化钙

20%（晶体）水化铝酸钙（晶体）水化铁酸钙水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7%是水泥石形成强度的最主要化合物水化反应为放热反应，其放出的热量称为水化热。其水化热大，放热的周期也较长，但大部分（50%以上）热量是在3天以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程分为：早、中、晚三个时期1.水化早期，初始反应期（凝胶膜的生成期）（诱导期）

20℃，3h3.水化后期，硬化更长时间水化反应减慢——水化产物填充由水占据的空间——晶体相互搭接——整体——水泥石——硬化硬化：浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体——水泥石2.水化中期，凝结

20~30h，30%的水泥已经水化——包裹膜——增厚凝结：水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程。水泥石的结构A-未水化水泥颗粒；B-胶体粒子（C-S-H等）；C-晶体粒子（Ca(OH)2等）;D-毛细孔（毛细孔水）；E-凝胶孔水泥石的组成：凝胶体（水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙等晶体）未水化的水泥颗粒内核毛细孔及凝胶孔它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之而改变。水泥石的工程性质(强度和耐久性)决定于水泥石的结构组成，即水化物的类型水化物的相对含量（可用水化程度表示）孔的大小、形状和分布水胶比——即拌和时用水量与水泥用量之比表示

（三）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

性能指标熟料矿物C3SC2SC3AC4AF水化速率中慢快中凝结硬化速率中慢快中28d水化热中低高中强度早期良差良良后期良优中中耐化学腐蚀性中良差优干缩性中小大小水化热大小比较高钙硅酸盐和铝酸盐与水反应，同时放出热量，其每克的热量为：Ｃ3ＳＣ2ＳＣ3ＡＣ4ＡＦ

120

60

320

100说明:放热出现裂缝（内外温差高达50℃）应用:水化热大，适于断面尺寸小的预应力砼。（冬季施工）应用：

大坝水泥：大体积工程——水化热小应选低热水泥——Ｃ2S含量多。冬季预应砼施工：水化热大（C3S、Ｃ3Ａ）道路水泥（抗折性好）：Ｃ3Ａ、Ｃ4ＡＦ2.水泥细度的影响

3.水胶比的影响

4.养护湿度和温度的影响

5.养护龄期的影响6.水泥受潮与久存的影响

三个月后其强度降低约10~20%

半年后降低约15~30%

一年后降低约25~40%水泥储存期一般不超过三个月五、硅酸盐水泥的技术指标（一）细度（Fineness）

细度是指水泥颗粒的粗细程度。影响水泥性能的重要指标——鉴定水泥品质的主要项目之一。水泥细度通常采用筛分法或比表面积法（勃氏法）测定。（1）筛分法是以80µm方孔筛的筛余量表示。普通水泥的细度用筛余量表示，其筛余量不得超过10.0%。水泥细度试验.wmv（2）比表面积法以1kg水泥所具有的比表面积（m2/kg）表示。硅酸盐水泥的细度用比表面积表示，应大于300m2/kg。

凡水泥细度不符合规定者为不合格品。

（二）凝结时间（Settingtime）凝结时间：是指水泥从开始加水到失去塑性，即从可塑状态发展到固体状态所需的时间。分为初凝和终凝。1.初凝时间（Initialsettingtime）水泥凝结时间试验.wmv自开始加水拌和起，至水泥浆开始失去可塑性与流动性所需的时间，称为初凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min。2.终凝时间（Finalsettingtime）自加水时起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间称为终凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h。凡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。3.标准稠度用水量标准稠度用水量：是指水泥净浆达到规定稠度时所需的拌合水量，以占水泥重量的百分率表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水量，一般在24%~30%之间。水泥熟料矿物成分不同时，其标准稠度用水量亦有所差别，磨得越细的水泥，标准稠度用水量越大。硅酸盐水泥：初凝：不得早于45min；终凝：不得迟于390min.普通水泥：初凝：不得早于45min；终凝：不得迟于10h。测定条件：初凝时间：加水起至试针距底板为4±1.0mm.终凝时间：——沉入水泥净浆不超过0.5mm。定义：水泥净浆在硬化过程中体积变化的均匀性。

不安定现象：裂纹、翘曲。

原因：熟料中活性CaO、MgO，过量石膏检测方法：沸煮法测：沸煮法合格

4）安定性：国家标准规定，水泥中游离氧化镁含量不得超过5.0%，三氧化硫含量不得超过3.5%。（2）雷氏法：测定水泥浆在雷氏夹中硬化沸煮后的膨胀值，当两个试件沸煮后的膨胀值的平均值不大于5mm时，即判为该水泥安定性合格，反之为不合格。(1）试饼法：将标准稠度的水泥净浆做成试饼经煮沸3h后，用肉眼观察未发现裂纹，用直尺检查没有弯曲现象，则称为安定性合格，反之为不合格。采用——试饼尺寸：直径：70～80mm，高10mm养护24h,加热至沸腾30min——恒温3h。规定：不合格不能使用。/w_19rrn36t59.html5）强度（1）水泥强度确定的条件及等级在标准条件下的抗压强度和抗折强度来评定。水泥胶砂强度试验.wmvGB规定——用水泥胶砂试件测水泥强度①配合比：水泥：标准砂=1：3说明:试验采用水泥450g，标准砂1350g，水225g。国家标准《水泥胶砂强度试验方法（ISO法）》（GB/T17671－99）②标准尺寸：40×40×160（mm3）（一天后脱模）③标准养护条件：20±3℃

相对湿度：90%以上龄期：早期——3天后期——28天水泥强度的测定录像④水泥的强度等级：硅酸盐水泥强度等级：(Mpa)42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R、普通硅酸盐水泥强度等级：(Mpa)32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。（六个——新规范）早强型优点：3d强度较普通型强度提高10%～24%3d强度可达普通型强度28天的50%各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表所示数值。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注：R－早强型。硅酸盐水泥的强度要求（GB175－99）（五）密度、堆积密度凡初凝时间、安定性中的任一项不符合标准规定，均为废品。凡细度、终凝时间、强度中的任一项不符合标准规定，或混合掺量超过最大限量时，称为不合格品。废品水泥在工程中严禁使用。六、水泥石的腐蚀与防止

水泥石的腐蚀：在某些环境条件（如受到某些侵蚀性液体或气体的作用）下，引起水泥石的结构逐渐破坏，强度降低，以致全部溃裂的现象称为水泥石的腐蚀。水泥石腐蚀的原因很多，作用也很复杂，主要有软水腐蚀、盐类腐蚀、酸类腐蚀、强碱腐蚀等。水泥中易被腐蚀的物质：Ca(OH)2、水化铝酸钙。（一）水泥石受腐蚀的原因：

水泥石中存在有易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙；石本身不密实而使侵蚀性介质易于进入其内部；外界因素的影响，如腐蚀介质的存在，环境温度、湿度、介质浓度的影响等。（二）防止水泥石腐蚀的措施1.根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种。2.提高水泥石的密实度。3.表面加保护层。七、硅酸盐水泥的特性与应用

（一）特性

1.凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高。

2.抗冻性好。

3.水化热大。

4.不耐腐蚀。

5.不耐高温。6.耐磨性好（二）应用1.适用于重要结构的高强混凝土及预应力混凝土工程；2.适用于早期强度要求高的工程及冬季施工的工程；3.适用于严寒地区，遭受反复冻融的工程及干湿交替的部位；4.不宜用于受流动的软水和水压作用工程，也不宜用于受海水和矿物水作用的工程；5.不宜用于大体积混凝土；6.不宜用于高温的工程。

1-4-2掺混合材料的硅酸盐水泥一、混合材料（一）定义：磨细水泥时掺入的人工的或天然的矿物材料称为混合材料。（二）种类：按性质不同分：活性混合材料（用量最大）非活性混合材料1.活性混合材料：

加水拌和本身并不硬化，但与水泥水化产物，加水拌和后能发生化学反应，生成有一定胶凝性的物质，且具有水硬性，这种混合材料称为活性混合材料。其主要成分为SiO2、Al2O3等。常用：粒化高炉矿渣：SiO2和Al2O3

火山灰混合材：SiO2和Al2O3

天然：火山灰、凝灰岩、浮石等

人工：煤矸石渣、烧页岩、烧粘土等粉煤灰等：SiO2和Al2O3掺混合材料的硅酸盐水泥水化时，水泥熟料首先水化产生氢氧化钙，氢氧化钙再与活性混合材料中的活性氧化硅和活性氧化铝反应，形成水化硅酸钙和水化铝酸钙。因而，这一反应也称为“二次反应”。常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰和粉煤灰等。其主要化学成分为活性氧化硅和活性氧化铝。这些活性材料本身不会发生水化反应，不产生胶凝性。但在氢氧化钙溶液中，它们却能产生明显的水化反应，形成水化硅酸钙和水化铝酸钙：2、非活性混合材料不具活性的人工或天然的矿物质材料，经磨细，掺入水泥中不起化学作用，仅起调节水泥性质、降低水化热、降低质量等级、提高产量等作用的混合材料，称为非活性混合材料（又称填充性混合材料）。主要有：磨细的石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣、炉渣等（三）应用

在硅酸岩水泥熟料中掺入适量的混合材料可制成六大品种的水泥

硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥

火山灰硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥

复合水泥

二、混合材料的经济效果1、改善水泥性能2、增加水泥品种3、提高产量，降低成本三、掺活性混合材料的水泥1、、普通硅酸盐水泥（代号P·O）（Ordinaryportlandcement）定义：凡由硅酸盐水泥熟料，再加入6%~20%混合材料及适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸盐水泥。

硅酸盐水泥熟料+6%~20%混合材+石膏——普通水泥

活性材料的最大掺量不超过15%非活性材料的最大掺量不超过8%特性：早强略低于硅酸盐水泥

耐冻、耐磨低于硅酸盐水泥其它特性与硅酸盐水泥差不多

耐腐蚀略优于硅酸盐水泥2、矿渣硅酸盐水泥(代号P·S)1）定义：凡由硅酸盐水泥熟料、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，简称矿渣水泥。粒化高炉矿渣掺量20%~70%。2）特性（1）密度：2.8~3.1g/cm3堆积密度：1000~1200kg/m3,较硅酸盐略小，且颜色较淡。（2）凝结时间：初凝不得早于45min，实际为2~5h;终凝不得迟于10h，实际为5~9h。（3）早期强度低，后期强度增进率大。

（4）硬化时对湿热敏感性强。（5）水化热低。

（6）抗腐蚀性强。

（7）耐热性较强。

（8）干缩性较大，保水性差，泌水性较大。

（9）抗渗性差，抗冻性较差，抗碳化能力差。硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥强度龄期3、火山灰硅酸盐水泥（代号P·P）1、定义：凡由硅酸盐水泥熟料和灰质混合材料、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。

火山灰质混合掺量：20%~50%。

2、特点：（1）早期强度低，后期强度高。对温度敏感，适宜于高温养护。（2）水化热较低，放热速度慢。（3）具有较强抗腐蚀能力（4）保水性好。（5）抗渗性好，抗碳化能力差，耐磨性差。4、粉煤灰硅酸盐水泥（代号P·F））、定义：凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、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。

粉煤灰掺量：20%~40%。2）特点：（1）早期强度低，后期强度高。对温度敏感，适宜于高温养护。（2）水化热较低，放热速度慢。（3）具有较强的抗腐蚀能力（4）保水性差。（5）抗冻性较差，抗碳化能力差，耐磨性差。（6）抗裂性好六、复合硅酸盐水泥（Compositeportlandcement）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）。

普通水泥、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分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、六个强度等级。初凝时间不小于45min，终凝时间不大于10h常用硅酸盐水泥的强度要求水泥品种性能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强度等级龄期抗压抗折(MPa)（MPa）抗压抗折(MPa)（MPa）抗压抗折(MPa)（MPa）抗压抗折(MPa)（MPa）32.53d28d_______11.02.532.55.510.032.511.032.532.5R3d28d_______16.03.532.55.515.032.516.032.542.53d28d17.03.542.56.516.042.515.042.516.042.542.5R3d28d22.04.042.56.521.042.519.042.521.042.552.53d28d23.04.052.57.022.052.521.052.522.052.552.5R3d28d27.05.052.57.026.052.523.052.526.052.562.53d28d28.05.062.58.0_____________________62.5R3d28d32.05.562.58.0_____________________七、水泥的包装标志及贮运

1.包装标志（1）袋两侧应有水泥名称、等级、代号。（2）硅酸盐水泥和普通水泥采用红色。（3）矿渣水泥包装袋侧面印字采用绿色印刷。（4）火山灰水泥和粉煤灰水泥包装袋侧面印字采用黑色印刷。2.贮存与运输不同品种、不同标号，单独、分别贮存，不得混杂，应按序堆放。环境：干燥、防潮、不晒，不直接放在地上。时间不宜太长。一般不超过3个月注意：1）不同的水泥品种绝对不能混用；2）同一品种水泥不同等级不能混用。1-4-3特性水泥

常用的有：白色硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥彩色硅酸盐水泥高铝水泥膨胀水泥等一、白色与彩色硅酸盐水泥

（一）白色水泥1.定义

凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分、氧化铁含量很少的白色硅酸盐水泥熟料，再加入适量石膏，共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥。