土木工程材料（第3版）課件：水泥

水泥本章主要知識(shí)點(diǎn)：水泥的定義、原料及生產(chǎn)工藝流程；水泥熟料的礦物組成及其對(duì)水泥性質(zhì)的影響；水泥的水化、凝結(jié)、硬化過程，影響水泥凝結(jié)硬化及強(qiáng)度發(fā)展的因素。重點(diǎn)：水泥的礦物組成及特性，影響水泥凝結(jié)與硬化的

因素。難點(diǎn)：水泥的凝結(jié)硬化及水化產(chǎn)物與水泥性能的關(guān)系。水泥

1824年10月21日，英國利茲（Leeds）城的水泥匠阿斯普丁（J.Aspdin）獲得英國第5022號(hào)“波特蘭水泥”專利證書，從而一舉成為流芳百世的水泥發(fā)明人。

強(qiáng)生確定了水泥制造的兩個(gè)基本條件：第一是燒窯的溫度必須高到足以使燒塊含一定量玻璃體并呈墨綠色；第二是原料比例必須正確而固定，燒成物內(nèi)部不能含過量石灰，水泥硬化后不能開裂。這些條件確保了“波特蘭水泥”質(zhì)量，解決了阿普斯丁無法解決的質(zhì)量不穩(wěn)定問題。從此，現(xiàn)代水泥生產(chǎn)的基本參數(shù)已被發(fā)現(xiàn)。1824年，英國石匠阿斯普丁偶然發(fā)現(xiàn)粘土+石灰+水——人造石（波特蘭水泥）特點(diǎn)：強(qiáng)度高、耐久性好、防水、防火。水泥，是一種無機(jī)、粉末狀材料，與水拌合能形成具有流動(dòng)性、可塑性的漿體——水泥漿，隨著時(shí)間延長，水泥漿體經(jīng)自身的物理和化學(xué)作用，由可塑性的漿體變成堅(jiān)硬的固體，具有一定的強(qiáng)度，并能將塊狀或顆粒狀材料膠結(jié)成整體。

水泥不僅能在空氣中硬化，產(chǎn)生強(qiáng)度，還能在水中硬化，并能很好地保持和發(fā)展強(qiáng)度，是一種水硬性膠凝材料。水泥具有以下優(yōu)點(diǎn)，因此，在土木工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。3.1硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥的原材料與生產(chǎn)工藝硅酸鹽水泥的組成硅酸鹽水泥的水化和凝結(jié)硬化硅酸鹽水泥的技術(shù)要求水泥石的腐蝕與防止硅酸鹽水泥的特性、應(yīng)用及儲(chǔ)存

硅酸鹽系水泥按用途可分為通用水泥、專用水泥和特性水泥。通用水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥復(fù)合水泥專用水泥砌筑水泥油井水泥道路水泥特性水泥快硬水泥膨脹水泥抗硫酸鹽水泥中熱水泥硅酸鹽系水泥的分類水泥按礦物成分可分為硅酸鹽類水泥、鋁酸鹽類水泥和硫鋁酸鹽類水泥等。硅酸鹽水泥一般工程鋁酸鹽水泥硫鋁酸鹽水泥快硬、早強(qiáng)。主要用于緊急搶修工程、早強(qiáng)工程、冬季施工、抗蝕、抗凍等工程。早強(qiáng)、膨脹。適用于搶修工程、錨固和地下工程等。Back常用的彩色摻加顏料有氧化鐵（紅、黃、褐、黑），二氧化錳（褐、黑），氧化鉻（綠），鈷藍(lán)（藍(lán)），群青藍(lán)（靛藍(lán)），孔雀藍(lán)（海藍(lán)）、炭黑（黑）等3.1.1硅酸鹽水泥的原材料及生產(chǎn)工藝1.原料（1）石灰質(zhì)原料：主要提供CaO。采用石灰?guī)r、凝灰?guī)r和貝殼等。（2）粘土質(zhì)原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黃土、頁巖、泥巖、粉砂巖及河泥等。主要原料（3）校正原料（輔助原料）：為滿足成分要求用。如：鐵礦粉的鐵質(zhì)原料補(bǔ)充氧化鐵的含量。砂巖的硅質(zhì)原料增加二氧化硅的成分等。3.1.1硅酸鹽水泥的原材料及生產(chǎn)工藝生產(chǎn)水泥的基本工序可以概括為“兩磨一燒”：先將原材料破碎并按化學(xué)成分配料后，在球磨機(jī)中研磨成生料，然后入窯煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，配以適量的石膏及混合料在球磨機(jī)中再研磨至一定細(xì)度，即得到硅酸鹽水泥。3.1.1硅酸鹽水泥的原材料及生產(chǎn)工藝圖4.2硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝流程磨細(xì)PⅡPⅠ石灰石或?；郀t礦渣石灰石黏土鐵礦粉磨細(xì)均化1450℃生料熟料石灰兩磨一燒：制備生料（一磨）

煅燒熟料（一燒）粉磨水泥（二磨）φ3.5×10m中卸烘干磨（生料粉磨）生料粉磨工藝熟料煅燒工藝五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器CDC窯外分解系統(tǒng)電收塵器φ3.3×50m旋轉(zhuǎn)窯篦式冷卻機(jī)水泥粉磨及包裝φ3.8×13m水泥磨水泥皮帶輸送機(jī)八嘴回轉(zhuǎn)式微機(jī)包裝機(jī)水泥庫3.1.2硅酸鹽水泥的組分硅酸鹽水泥一般有硅酸鹽水泥熟料、石膏調(diào)凝劑和混合材料三部分組成。1.熟料硅酸鹽水泥的礦物組成主要包括：硅酸三鈣：C3S硅酸二鈣：C2S鋁酸三鈣：C3A鐵鋁酸四鈣：C4AF礦物組成的技術(shù)特性見表4.1表3.1硅酸鹽水泥的礦物組成組成化學(xué)分子式縮寫硅酸三鈣3CaO·SiO2C3S硅酸二鈣2CaO·SiO2C2S鋁酸三鈣3CaO·Al2O3C3A鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF水泥熟料的顯微影像C3S:黑色顆粒C2S:圓形的多彩顆粒C3AandC4AF:灰色部分(edgelength=0.21mm)表3.2水泥熟料的礦物特性礦物種類硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣縮寫C3SC2SC3AC4AF含量（%）36-6015-377-1510-18水化速度快慢最快快水化熱多少最多較多強(qiáng)度高早低后高低高抗腐蝕性差好最差中收縮中較大大小3.1.2硅酸鹽水泥的組分硅酸鹽水泥一般由硅酸鹽水泥熟料、石膏調(diào)凝劑和混合材料三部分組成。2.石膏

延緩水泥的凝結(jié)硬化速度摻量較少：凝結(jié)硬化時(shí)間很快，但水化不充分；適量（水泥的3%~5%）：與C3A反應(yīng)生成高硫型水化硫鋁酸鈣（鈣礬石），覆蓋在水泥顆粒表面，延緩水泥進(jìn)一步水化；超量：水泥安定性不良硅酸鹽水泥一般有硅酸鹽水泥熟料、石膏調(diào)凝劑和混合材料三部分組成。3.混合料

活性與非活性兩類常用的活性類：粒化高爐礦渣、火山灰質(zhì)材料及粉煤灰非活性類：石灰石、石英砂、黏土等3.1.2硅酸鹽水泥的組分3.1硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥的原材料與生產(chǎn)工藝硅酸鹽水泥的組成硅酸鹽水泥的水化和凝結(jié)硬化硅酸鹽水泥的技術(shù)要求水泥石的腐蝕與防止硅酸鹽水泥的特性、應(yīng)用及儲(chǔ)存凡由硅酸鹽水泥熟料、0～5%石灰石或熟化高爐礦渣、適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥代號(hào)PⅠ、PⅡPⅠ表示不摻混合材料的硅酸鹽水泥PⅡ表示混合材料摻量不超過5%的硅酸鹽水泥熟料波特蘭水泥摻合料石灰生料3.1.3硅酸鹽水泥的水化和凝結(jié)硬化一、水化水化機(jī)理石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的原理水化產(chǎn)物二、凝結(jié)與硬化何為凝結(jié)、硬化？凝結(jié)硬化過程影響因素3.1.3硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化★水泥+水拌合可塑性具（水泥石）水化的水泥漿凝結(jié)硬化流動(dòng)性水化（一）水化機(jī)理2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2

硅酸三鈣

水化硅酸鈣C-S-H

氫氧化鈣CH2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

硅酸二鈣水化硅酸鈣氫氧化鈣3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O

鋁酸三鈣水化鋁酸三鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

鐵鋁酸四鈣

水化鐵酸鈣3CaO·Al2O3·6H2O+CaSO4——3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O水化鋁酸鈣

石膏或3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O

水化硫鋁酸鈣或單硫型水化硫鋁酸鈣水化鋁酸鈣（一）水化機(jī)理

水泥顆粒與水接觸時(shí)，其表面的熟料礦物立即與水發(fā)生水解或水化作用，生成新的水化產(chǎn)物并放出一定熱量的過程。硅酸三鈣水化生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體。該水化反應(yīng)的速度快，形成早期強(qiáng)度并生成早期水化熱。

3CaO·SiO2+H2O3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

C-S-HCHMicrolevel硬化水泥漿的微觀形貌

硅酸二鈣水化生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體。該水化反應(yīng)的速度慢，對(duì)后期齡期混凝土強(qiáng)度的發(fā)展起關(guān)鍵作用。水化熱釋放緩慢。產(chǎn)物中氫氧化鈣的含量減少時(shí)，可以生成更多的水化產(chǎn)物。

2CaO·SiO2+H2O3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2（一）水化機(jī)理

C-S-HCH鋁酸三鈣水化生成水化鋁酸鈣晶體。該水化反應(yīng)速度極快，并且釋放出大量的熱量。如果不控制鋁酸三鈣的反應(yīng)速度，將產(chǎn)生閃凝現(xiàn)象，水泥將無法正常使用。通常通過在水泥中摻有適量石膏，可以避免上述問題的發(fā)生。3CaO·Al2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O（一）水化機(jī)理鐵鋁酸四鈣水化生成水化鋁酸鈣晶體和水化鐵酸鈣凝膠該水化反應(yīng)的速度和水化放熱量均屬中等。4CaO·Al2O3·Fe2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O（一）水化機(jī)理石膏與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣針狀晶體（鈣礬石）。該晶體難溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保護(hù)膜，阻礙水分進(jìn)入水泥內(nèi)部，使水化反應(yīng)延緩下來，從而避免了水泥熟料水化產(chǎn)生閃凝現(xiàn)象。所以，石膏在水泥中起調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的作用。

3CaO·Al2O3·6H2O+20H2O+3（CaSO4·2H2O）

3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O

鈣礬石AFt（二）石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的原理水化硅酸鈣(70%)氫氧化鈣(20%)水化鋁酸鈣水化鐵酸鈣水化硫鋁酸鈣(7%)水泥熟料水化后的主要水化產(chǎn)物有：（三）水化產(chǎn)物是水泥石形成強(qiáng)度的最主要化合物水化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其放出的熱量稱為水化熱。其水化熱大，放熱的周期也較長，但大部分（50%以上）熱量是在3天以內(nèi)。特別是在水泥漿發(fā)生凝結(jié)、硬化的初期放出。

不同水化程度水泥石的組成（a）水灰比：0.4；（b）水灰比：0.71.水灰比相同時(shí)，水化程度愈高，則水化物愈多，而毛細(xì)孔和未水化水泥的量相對(duì)減少。水泥石結(jié)構(gòu)密實(shí)、強(qiáng)度高、耐久性好。2.水化程度相同而水灰比不同的水泥石結(jié)構(gòu)，水灰比越大，毛細(xì)孔所占比例相對(duì)增加，水泥石的強(qiáng)度和耐久性下降。凝結(jié)水泥加水拌和形成具有一定流動(dòng)性和可塑性的漿體，經(jīng)過自身的物理化學(xué)變化逐漸變稠失去可塑性的過程。硬化失去可塑性的漿體隨著時(shí)間的增長產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度，并逐漸發(fā)展成為堅(jiān)硬的水泥石的過程。(四）凝結(jié)與硬化（五）凝結(jié)硬化過程初始反應(yīng)期初始的溶解和水化，約持續(xù)5-10分鐘。潛伏期流動(dòng)性可塑性好凝膠體膜層圍繞水泥顆粒成長，1h凝膠膜破裂、長大并連接、水泥顆粒進(jìn)一步水化，6h。多孔的空間網(wǎng)絡(luò)—凝聚結(jié)構(gòu)，失去可塑性凝結(jié)期凝膠體填充毛細(xì)管，6h-若干年硬化石狀體密實(shí)空間網(wǎng)硬化期加水初凝終凝凝結(jié)硬化誘導(dǎo)期稠硬不流動(dòng)漿體剛性固體隨時(shí)間增強(qiáng)塑性流動(dòng)漿體初凝時(shí)間終凝時(shí)間水泥凝結(jié)時(shí)間與水泥漿體狀況的關(guān)系

水泥石的結(jié)構(gòu)A-未水化水泥顆粒；B-膠體粒子（C-S-H等）；C-晶體粒子（Ca(OH)2等）;D-毛細(xì)孔（毛細(xì)孔水）；E-凝膠孔水泥石的組成：凝膠體（水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體）未水化的水泥顆粒內(nèi)核毛細(xì)孔及凝膠孔它們?cè)诓煌瑫r(shí)期相對(duì)數(shù)量的變化，使水泥石的性質(zhì)隨之而改變。（六）影響水泥凝結(jié)硬化的因素Factors細(xì)度類型溫度濕度石膏摻量齡期

影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素有：水泥的種類和細(xì)度、石膏摻合料、齡期、溫度和濕度等。影響水泥凝結(jié)硬化的因素Back1.熟料礦物組成的影響

硅酸鹽水泥熟料礦物組成，是影響水泥的水化速度、凝結(jié)硬化過程及產(chǎn)生強(qiáng)度等的主要因素。硅酸三鈣（C3S）：Tricalciumsillicate；硅酸二鈣（C2S）：Dicalciumsillicate鋁酸三鈣（C3A）：Tricalciumaluminate；鐵鋁酸四鈣（C4AF）：Tetriacalciumaluminoferrie

（四種主要熟料礦物中，C3A是決定性因素。）2.水泥細(xì)度的影響

直接影響：水化，凝結(jié)硬化，強(qiáng)度，干縮及水化熱。水泥越細(xì):凝結(jié)速度越快，早期強(qiáng)度越高。但過細(xì)——易與空氣中的水分及二氧化碳反應(yīng)，并且硬化時(shí)收縮也較大，且成本高。3.拌合加水量的影響影響硬化水泥石強(qiáng)度的主要因素。拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛細(xì)孔就越多。水泥石的強(qiáng)度隨其毛細(xì)孔隙率的增加呈線性關(guān)系下降，從而強(qiáng)度低。4.養(yǎng)護(hù)濕度和溫度的影響

（1）濕度——應(yīng)該保持潮濕狀態(tài)（2）溫度——提高溫度也可以加速水化反應(yīng)。在0℃以下，當(dāng)水結(jié)成冰時(shí)，水泥的水化、凝結(jié)硬化作用將停止，因而，在冬季施工時(shí)，需要采取保溫等措施。5.養(yǎng)護(hù)齡期的影響

水泥水化硬化是一個(gè)較長時(shí)期不斷進(jìn)行的過程。隨著齡期的增長——水泥石的強(qiáng)度逐漸提高。水泥在3~14d內(nèi)強(qiáng)度增長較快，28d后增長緩慢。養(yǎng)護(hù)到28d。6.水泥受潮與久存的影響

水泥也不可儲(chǔ)存過久三個(gè)月后其強(qiáng)度降低約10~20%

半年后降低約15~30%

一年后降低約25~40%受潮水泥顆粒——重磨可使其暴露出新鮮表面而恢復(fù)部分活性。對(duì)于微結(jié)塊的水泥，強(qiáng)度約降低10~20%——適當(dāng)方式壓碎后用于次要工程。一般，南方，水泥放不能過雨季3.1.4硅酸鹽水泥的技術(shù)要求《通用硅酸鹽水泥GB175-2007》對(duì)水泥的主要技術(shù)性質(zhì)要求如下：細(xì)度凝結(jié)時(shí)間體積安定性強(qiáng)度水化熱細(xì)度與水接觸的表面積凝結(jié)和硬化速度性質(zhì)<40μm大高強(qiáng)度高過細(xì)很大很高成本高D

>100μm小低低水泥的細(xì)度是指水泥的磨細(xì)程度或分散度。

細(xì)度決定了水泥與水接觸的表面積。從而影響水泥的水化和凝結(jié)速度和性質(zhì)。

水泥的細(xì)度和性質(zhì)(一)細(xì)度比表面積硅酸鹽水泥的細(xì)度用比表面積表示按照GB175-2007的規(guī)定硅酸鹽水泥的比表面積>300m2/kg比表面積可采用比表面積儀測(cè)定

比表面積測(cè)定儀(一)細(xì)度（二）凝結(jié)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)稠度及標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量凝結(jié)時(shí)間測(cè)定初凝時(shí)間終凝時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)稠度試錐下沉深度為28±2mm時(shí)的稠度標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量P(%)按一定的方法將水泥調(diào)制成具有標(biāo)準(zhǔn)稠度的凈漿所需的水量。P%=水量ml/水泥1g。標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量測(cè)試方法有不變(固定)水量法和調(diào)整水量法2種。初學(xué)者多用前者，有爭議時(shí)以后者為準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)稠度及標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量不變(固定)水量法初學(xué)者采用有爭議時(shí)多采用此法調(diào)整水量法不變(固定)水量法固定水量法采用以下方法配制標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿稱取500g水泥加入500×P%ml水采用標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀測(cè)量P%P=33.4-0.185S標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀

通過水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥凈漿的凝結(jié)時(shí)間。測(cè)定方法

凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀概念從水泥加水拌和起至標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿開始失去可塑性所需的時(shí)間，加水起至試針距底板為4±1.0mm.標(biāo)準(zhǔn)要求≮45min國產(chǎn)水泥一般為1-3h實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)以試針距底板2-3mm為準(zhǔn)。工程意義水泥的初凝時(shí)間不宜過早，以便施工時(shí)有充分的時(shí)間攪拌、運(yùn)輸、澆搗和砌筑等操作。初凝時(shí)間終凝時(shí)間概念從水泥加水拌和起至水泥凈漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。加水起至試針沉入水泥凈漿不超過0.5mm。標(biāo)準(zhǔn)要求≯390min國產(chǎn)水泥一般為5-6h實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)以試針下沉不超過0.5-1mm為準(zhǔn)。工程意義終凝時(shí)間不宜過遲，以便施工完畢后更快硬化，達(dá)到一定的強(qiáng)度，以利于下一步施工工藝的進(jìn)行。定義：指水泥硬化過程中體積變化小且均勻的性能。體積安定性不良水泥硬化后產(chǎn)生不均勻的體積變化（裂紋后彎曲）。使建筑質(zhì)量下降，甚至引起嚴(yán)重的建筑事故。體積安定性不良的原因過量游離的CaO過量游離的MgO過量石膏（三）體積安定性體積安定性不良的原因水泥中的游離氧化鈣或氧化鎂都是過燒的，它們的水化速度慢，在水泥硬化后才開始水化，使已經(jīng)硬化的水泥石膨脹開裂。當(dāng)石膏摻量過多時(shí)，在水泥硬化后，它還能繼續(xù)與水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成高硫型水化硫鋁酸鈣，體積增大1.5倍，引起水泥石開裂。此時(shí)，水化硫鋁酸鈣被稱為水泥桿菌。

國標(biāo)規(guī)定，水泥中氧化鎂含量不得超過6.0%，三氧化硫含量不得超過3.5%。煮沸法-加速實(shí)驗(yàn)法測(cè)量體積安定性的兩種方法：餅法：觀察水泥凈試餅在沸煮后的外形變化將標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿做成試餅經(jīng)煮沸3h后，用肉眼觀察未發(fā)現(xiàn)裂紋，用直尺檢查沒有彎曲現(xiàn)象，則稱為安定性合格，反之為不合格。采用——試餅尺寸：直徑：70～80mm，高10mm養(yǎng)護(hù)24h,加熱至沸騰30min——恒溫3h。規(guī)定：不合格不能使用。

體積穩(wěn)定性的測(cè)定煮沸法-加速實(shí)驗(yàn)法測(cè)量體積安定性的兩種方法：雷氏夾法測(cè)量水泥石餅沸煮后的膨脹值

體積穩(wěn)定性的測(cè)定煮沸法測(cè)定儀體積安定性不良體積安定性的測(cè)定雷氏夾法體積安定性測(cè)定儀限制上述測(cè)試方法僅能測(cè)出游離CaO是否過量。游離MgO和石膏不能通過加速實(shí)驗(yàn)的方法檢測(cè)所以它們必須在生產(chǎn)工藝中嚴(yán)格控制，避免過量。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

MgO≯6.0%、石膏SO3≯3.5%。體積安定性的測(cè)定Back品種代號(hào)不溶物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）燒失量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）三氧化硫（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）氧化鎂（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）氯離子（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）硅酸鹽水泥P·I≤0.75≤3.0≤3.5≤5.0a

≤0.06cP·Ⅱ≤1.50≤3.5普通硅酸鹽水泥P·O-≤5.0礦渣硅酸鹽水泥P·S·A--≤4.0≤6.0bP·S·B---火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P·P--≤3.5

≤6.0b粉煤灰硅酸鹽水泥P·F--復(fù)合硅酸鹽水泥P·C--a如果水泥壓蒸試驗(yàn)合格，則水泥中氧化鎂的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）允許放寬至6.0%。b如果水泥中氧化鎂的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）大于6.0%時(shí)，需進(jìn)行水泥壓蒸安定性試驗(yàn)并合格。c當(dāng)有更低要求時(shí)，該指標(biāo)由買賣雙方協(xié)商確定。C:S:W=1:3:0.5標(biāo)準(zhǔn)試件40×40×160mm3抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)抗彎強(qiáng)度

C:S:W=1:3:0.5的比例混合，制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件（40×40×160mm），在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，測(cè)試3d、28d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。(四)強(qiáng)度試驗(yàn)

強(qiáng)度測(cè)定儀bendingstrength

instrument

強(qiáng)度測(cè)定儀Compressivestrength

instrument強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)3天和28天抗壓強(qiáng)度3天和28天抗折強(qiáng)度硅酸鹽水泥可分為6個(gè)等級(jí)：42.5，42.5R,52.5，52.5R,62.5,62.5R各齡期的強(qiáng)度不低于GB175-2007表中的規(guī)定。按早期強(qiáng)度不同分為兩種類型，早強(qiáng)型(用R表示)和普通型。硅酸鹽水泥各齡期的強(qiáng)度要求

（GB175-2007）等級(jí)

抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度（MPa）

3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0技術(shù)性質(zhì)分析

水泥在出廠和使用前必須檢驗(yàn)的技術(shù)指標(biāo)有四項(xiàng)：化學(xué)指標(biāo)、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度和體積安定性。這四項(xiàng)指標(biāo)中，任何一項(xiàng)指標(biāo)不合格，則水泥為不合格品。

Back其他性質(zhì)密度：3.0-3.15g/cm3,通常3.1g/cm3堆積密度：1000-1600kg/m3堿含量以Na2O+0.658K2O計(jì)算值表示，以防止堿-骨料反應(yīng)的發(fā)生。低堿水泥含堿量≯0.6%，或由供需雙方商定。水化熱大部分的水化熱在水化反應(yīng)的初期釋放出來，它的數(shù)量決定于水泥的化學(xué)成分和細(xì)度、礦物摻合料以及酸的侵蝕。C3S，C3A越高，顆粒越細(xì)，水化熱越大，對(duì)冬季施工有利，但對(duì)大體積混凝土工程有害。3.1.5水泥石的腐蝕和防止腐蝕的類型腐蝕的原因防止腐蝕的措施（一）水泥石的腐蝕（二）腐蝕類型

3.1.5水泥石的腐蝕和防止（三）腐蝕的原因（四）腐蝕的防止(一）水泥石的腐蝕在某些環(huán)境條件（如受到某些侵蝕性液體或氣體的作用）下，引起水泥石的結(jié)構(gòu)逐漸破壞，強(qiáng)度降低，以致全部潰裂的現(xiàn)象稱為水泥石的腐蝕。（二）腐蝕類型軟水侵蝕，硫酸鹽腐蝕，鎂鹽腐蝕，碳酸鹽的腐蝕，酸的腐蝕，堿的腐蝕3.1.5水泥石的腐蝕和防止1.軟水侵蝕特點(diǎn)介質(zhì)—軟水（含HCO3－少的水，如雨水、雪水和蒸餾水）；氫氧化鈣溶解于水中引起的腐蝕。

過程當(dāng)水泥石與軟水接觸時(shí)，最先溶出的成分是氫氧化鈣。當(dāng)水泥石處于流水或是有壓力的水中時(shí)，氫氧化鈣不斷溶解流失，水泥石的密實(shí)度下降，強(qiáng)度和耐久性也降低；而且，由于氫氧化鈣濃度的下降，還引起了水泥石中的其它水化產(chǎn)物的分解人工碳化將與軟水接觸的混凝土，事先在空氣中碳化Ca(OH)2+Ca(HCO3)2

CaCO3+H2O生成的碳酸鈣幾乎不溶于水，堆積在水泥石的空隙中，形成密實(shí)的保護(hù)層1.軟水侵蝕2.硫酸鹽腐蝕特點(diǎn)含硫酸鹽的海水、地下水等硫酸鹽與水泥石中的成分反應(yīng)生成膨脹性晶體，使水泥石破壞腐蝕過程舉例：結(jié)晶膨脹2.硫酸鹽腐蝕反應(yīng)是在固相中進(jìn)行的——高硫型水化硫鋁酸鈣結(jié)合著大量結(jié)晶水——其體積膨脹為原來的水化鋁酸鈣體積的2.5倍——水泥石產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力——水泥石開裂、強(qiáng)度降低和造成破壞。結(jié)晶膨脹海水、地下水中常含有大量鎂鹽硫酸鎂(MgSO4)

氯化鎂(MgCl2)反應(yīng)的結(jié)果：氫氧化鎂（Mg(OH)2）松軟而無膠凝能力鎂鹽二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)引起硫酸鹽的破壞作用硫酸鹽氯化鈣（CaC12）易溶解于水均能使水泥石強(qiáng)度降低或破壞。硫酸鎂對(duì)水泥石起著和的雙重腐蝕作用。侵蝕

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

結(jié)晶膨脹易溶于水3.鎂鹽腐蝕4.碳酸鹽腐蝕

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

易溶于水特點(diǎn)含碳酸鹽的工業(yè)污水、地下水等碳酸鹽與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水的產(chǎn)物，破壞水泥石腐蝕過程舉例：5.酸的腐蝕易溶于水

結(jié)晶膨脹OHCaSOOHCaSOHOHCaClOHCaHCl242422222)(2)(2?++?+特點(diǎn)以酸性介質(zhì)為主的工業(yè)環(huán)境等酸與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水、結(jié)晶膨脹的產(chǎn)物，破壞水泥石腐蝕過程舉例：6.堿的腐蝕

易溶于水干燥空氣

結(jié)晶沉淀，使水泥石脹裂特點(diǎn)堿與水泥石中的成分反應(yīng)，生成易溶于水、結(jié)晶膨脹的產(chǎn)物，破壞水泥石（一）水泥石的腐蝕（二）腐蝕類型

3.1.5水泥石的腐蝕和防止（三）腐蝕的原因（四）腐蝕的防止（三）腐蝕原因內(nèi)因水泥石中存在著易受腐蝕的氫氧化鈣和水化鋁酸鈣；水泥石本身不密實(shí)，使侵蝕性物質(zhì)易于進(jìn)入其內(nèi)部；腐蝕與介質(zhì)相互作用；外因腐蝕介質(zhì)、溫度、濕度、介質(zhì)濃度（一）水泥石的腐蝕（二）腐蝕類型

3.1.5水泥石的腐蝕和防止（三）腐蝕的原因（四）腐蝕的防止（四）防止措施根據(jù)環(huán)境特點(diǎn)，合理選擇水泥品種提高水泥石的密實(shí)度在混凝土表面覆蓋保護(hù)層，對(duì)有特殊要求的混凝土工程，還可以采用浸漬混凝土硅酸鹽水泥的特點(diǎn)和應(yīng)用強(qiáng)度高

適用于高強(qiáng)混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土工程硬化快

適用于要求凝結(jié)快、早強(qiáng)高的工程，冬季施工，預(yù)制、現(xiàn)澆等工程抗凍性好

適用于冬季施工及嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)凍融的工程耐腐蝕性差

不適用于與淡水及海水等腐蝕性介質(zhì)接觸的工程耐熱性差

不適用于有耐熱要求的混凝土工程水化熱大

不適用于大體積混凝土工程，但有利于低溫季節(jié)蓄熱法施工耐磨性好

適用于公路、地面工程抗碳化性好

對(duì)鋼筋的保護(hù)作用強(qiáng)，適合CO2

濃度高的環(huán)境硅酸鹽水泥的特點(diǎn)和應(yīng)用3.2摻混合材料的硅酸鹽水泥混合材料普通硅酸鹽水泥(P.O)礦渣硅酸鹽水泥(P.S)火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥(P.P)粉煤灰硅酸鹽水泥(P.F)復(fù)合硅酸鹽水泥(P.C)本節(jié)知識(shí)點(diǎn)：混合材料、摻活性混合材料的水泥種類及其技術(shù)性質(zhì)重點(diǎn)和難點(diǎn)：活性混合材料的“二次水化”

摻活性混合材料水泥的技術(shù)性質(zhì)及其與硅酸鹽水泥的差異3.2.1混合材料定義及分類活性混合材料概述二次水化活性原理非活性混合材料定義及分類生產(chǎn)水泥時(shí)加入的人工或天然礦物材料改善水泥性能調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)降低成本在生產(chǎn)水泥時(shí)，為了改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)，降低成本，而加入的人工或天然的礦物材料。3.2.1混合材料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)按性能分為兩類: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）3.2.1混合材料一、活性混合材料自身磨細(xì)加水不水化但摻入石灰或硅酸鹽水泥后發(fā)生二次水化反應(yīng)生成水硬性膠凝產(chǎn)物火山灰活性特點(diǎn)活性混合料是指在常溫下，能在CH溶液中發(fā)生顯著的水化反應(yīng)并生成相應(yīng)的具有水硬性水化產(chǎn)物的混合材料。1.常用活性混合材料粉煤灰：粉煤灰是一種發(fā)電廠燃料廢渣；主要成分為活性氧化硅和活性氧化鋁。?；郀t礦渣：是熔融的礦渣水淬后得到的顆粒狀物料；主要成分為活性氧化硅和活性氧化鋁?；鹕交屹|(zhì)混合材料：火山噴發(fā)沉積物及其它具有類似活性的材料統(tǒng)稱。分為含水硅酸質(zhì)（如硅藻土等）、鋁硅玻璃質(zhì)（如火山灰等）、粘土質(zhì)（燒粘土等）。SiO2+mH2O+xCa(OH)2xCaO·SiO2·nH2OAl2O3+aH2O+yCa(OH)2yCaO·Al2O3·bH2O活性混合材料消耗

Ca(OH)2水硬性膠凝產(chǎn)物2.火山灰活性3.摻活性混合材料的作用提高產(chǎn)量、降低成本改善水泥的性能調(diào)整強(qiáng)度等級(jí)降低水化熱減少堿骨料反應(yīng)的發(fā)生擴(kuò)大應(yīng)用范圍充分利用工業(yè)廢渣保護(hù)環(huán)境二、非活性混合材料特點(diǎn)磨成細(xì)粉與石灰加水拌和后，不能或很少生成具有膠凝性質(zhì)的水化產(chǎn)物常用品種石英粘土慢冷礦渣作用：調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號(hào)、減少水化放熱3.2.2摻大量混合材料的硅酸鹽水泥

摻活性混合材料的硅酸鹽水泥在與水拌和后，首先是水泥熟料水化，水化生成的CH作為堿性激發(fā)劑，與活性混合材料中的活性氧化硅和活性氧化鋁反應(yīng)，即“二次水化”，生成具有水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。因此，與硅酸鹽水泥的性能存在較大差異。3.2.2摻大量混合材料的硅酸鹽水泥

普通硅酸鹽水泥(P.O)

礦渣硅酸鹽水泥(P.S)

火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥(P.P)

粉煤灰硅酸鹽水泥(P.F)

復(fù)合硅酸鹽水泥(P.C)一、普通硅酸鹽水泥P?O定義技術(shù)性質(zhì)強(qiáng)度等級(jí)工程應(yīng)用什么是普通硅酸鹽水泥？普通硅酸鹽水泥是一種水硬性膠凝材料摻加少量混合材料和適量的石膏混合材料的最大摻量不超過20%注意：與硅酸鹽水泥的區(qū)別！熟料混合材料石膏磨細(xì)水硬性膠凝材料P.O技術(shù)性質(zhì)與硅酸鹽水泥性質(zhì)相近混合材料的摻量少，其礦物組成仍在硅酸鹽水泥的范圍之內(nèi)不同點(diǎn)：強(qiáng)度等級(jí)各齡期強(qiáng)度應(yīng)符合表4.3的要求強(qiáng)度等級(jí)為4個(gè)：42.5,42.5R,52.5,52.5R終凝時(shí)間不超過10h早期強(qiáng)度略低，后期強(qiáng)度高；水化熱略低，不宜用于大體積混凝土工程；抗凍性好，抗碳化能力、耐磨性較好；抗?jié)B性好；抗侵蝕、抗腐蝕能力、耐熱性稍好。

P?O水泥的主要性能二、礦硅P?S、火山灰硅P?P、粉硅P?F

定義技術(shù)性質(zhì)性能（共性、特性）?；郀t礦渣（>20%且≤70%）石膏熟料磨細(xì)礦渣硅酸鹽水泥P.S火山灰質(zhì)混合材料（>20%且≤40%）石膏熟料磨細(xì)火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P.P粉煤灰（>20%且≤40%）石膏熟料磨細(xì)粉煤灰硅酸鹽水泥P.F硅酸鹽水泥的組分品種代號(hào)組分熟料+石膏粒化高爐礦渣火山灰質(zhì)混合材料粉煤灰石灰石硅酸鹽水泥P·I100----P·Ⅱ≥95≤5---≥95---≤5普通硅酸鹽水泥P·O≥80且<95>5且≤20a-礦渣硅酸鹽水泥P·S·A≥50且<80>20且≤50b---P·S·B≥30且<50>50且≤70b---火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P·P≥60且<80->20且≤40c--粉煤灰硅酸鹽水泥P·F≥60且<80-->20且≤40d-復(fù)合硅酸鹽水泥P·C≥50且<80>20且≤50ea本組分材料為符合本標(biāo)準(zhǔn)5.2.3的活性混合材料，其中允許用不超過水泥質(zhì)量8%且符合本標(biāo)準(zhǔn)5.2.4的非活性混合材料或不超過水泥質(zhì)量5%且符合本標(biāo)準(zhǔn)5.2.5的窯灰代替。b本組分材料為符合GB/T203或GB/T18046的活性混合材料，其中允許用不超過水泥質(zhì)量8%且符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.3條的活性混合材料或符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.4條的非活性混合材料或符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.5條的窯灰中的任一種材料代替。c本組分材料為符合GB/T2847的活性混合材料。d本組分材料為符合GB/T1596的活性混合材料。e本組分材料為由兩種（含）以上符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.3條的活性混合材料或/和符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.4條的非活性混合材料組成，其中允許用不超過水泥質(zhì)量8%且符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.5條的窯灰代替。摻礦渣時(shí)混合材料摻量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù)。細(xì)度：80μm方孔篩的篩余量不大于10%或45μm方孔篩的篩余量不大于30%為準(zhǔn)；體積安定性：沸煮合格凝結(jié)時(shí)間：初凝不早于45min,終凝不遲于600min強(qiáng)度：分為6個(gè)強(qiáng)度等級(jí):32.5,32.5R,42.5,42.5R,52.5,52.5R，各齡期強(qiáng)度符合表4.6要求。技術(shù)性質(zhì)共性：凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高

礦硅P?S