建筑材料講稿第3章-水泥

1、土木工程材料第三章 （二）水泥,張德思教授主講,水泥，指加水拌和成塑性漿體后，能膠結(jié)砂、石等適當(dāng)材料并能在空氣和水中硬化的粉狀水硬性膠凝材料。 土木建筑工程通常采用的水泥主要有：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、粉煤灰硅酸鹽水泥等品種。,第一節(jié) 硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料、石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為硅酸鹽水泥。 硅酸鹽水泥在國(guó)際上分為兩種類(lèi)型：不摻混合材的稱(chēng)I型硅酸鹽水泥，其代號(hào)為P. I；在硅酸鹽水泥熟料粉磨時(shí)摻入不超過(guò)水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱(chēng)II型硅酸鹽水泥，其代號(hào)為II。,一. 硅酸鹽水泥的生產(chǎn) 生

2、產(chǎn)硅酸鹽水泥的原料，主要是石灰質(zhì)和粘土質(zhì)兩類(lèi)原料。為了補(bǔ)充鐵質(zhì)及改善煅燒條件，還可加入適量鐵粉、螢石等。 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其化學(xué)成分配料后，在球磨機(jī)中研磨為生料。然后入窯鍛燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，配以適量的石膏及混合材料在球磨機(jī)中研磨至一定細(xì)度，即得到硅酸鹽水泥。,二.硅酸鹽水泥熟料的礦物組成 硅酸鹽水泥熟料的主要礦物組成為: （）硅酸三鈣 硅酸三鈣的化學(xué)成分為 ai2，其簡(jiǎn)寫(xiě)為3S。它是硅酸鹽水泥熟料中最主要的礦物成分，約占水泥熟料總量的。硅酸三鈣遇水后能夠很快與水產(chǎn)生水化反應(yīng)，并產(chǎn)生較多的水化熱。它對(duì)促進(jìn)水泥的凝結(jié)硬化，

3、特別是對(duì)水泥天內(nèi)的早期強(qiáng)度以及后期強(qiáng)度都起主要作用。,（）硅酸二鈣 硅酸二鈣的化學(xué)成分為 2ai2，其簡(jiǎn)寫(xiě)為C2S，約占水泥熟料總量的1537。硅酸二鈣遇水后反應(yīng)較慢，水化熱也較低。它不影響水泥的凝結(jié)，對(duì)水泥的后期強(qiáng)度起主要作用。,（）鋁酸三鈣 鋁酸三鈣的化學(xué)成分是CaOAl2O3，其簡(jiǎn)寫(xiě)為C3，約占水泥熟料總量的7 15。鋁酸三鈣遇水后反應(yīng)極快，產(chǎn)生的熱量大而且很集中。鋁酸三鈣對(duì)水泥的凝結(jié)起主導(dǎo)作用，但其水化產(chǎn)物強(qiáng)度較低，主要對(duì)水泥的早期強(qiáng)度有所貢獻(xiàn)。,（）鐵鋁酸四鈣 鐵鋁酸四鈣的化學(xué)成分為: CaOAl2O3Fe2O3，其簡(jiǎn)寫(xiě)為4AF，約占水泥熟料總量的1018。鐵鋁酸四鈣遇水時(shí)水化反應(yīng)也

4、很快，水化熱較低，水化產(chǎn)物的強(qiáng)度不高，對(duì)水泥石的抗壓強(qiáng)度貢獻(xiàn)不大，主要對(duì)抗折強(qiáng)度貢獻(xiàn)較大。,3.硅酸鹽水泥的水化 硅酸鹽水泥遇水后，水泥中的各種礦物成分會(huì)很快發(fā)生水化反應(yīng)，生成各種水化物。 硅酸三鈣水水化硅酸鈣 氫氧化鈣,硅酸二鈣 水 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 鋁酸三鈣 水水化鋁酸三鈣 鐵鋁酸四鈣 水 水化鋁酸三鈣 水化鐵酸鈣,水泥中的石膏也很快與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成難溶的水化硫鋁酸鈣針狀結(jié)晶體，也稱(chēng)為鈣礬石晶體： 水化硫鋁酸鈣（鈣礬石） 經(jīng)過(guò)上述水化反應(yīng)后，水泥漿中不斷增加的水化產(chǎn)物主要有：水化硅酸鈣(50%)、氫氧化鈣(25%)、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣及水化硫鋁酸鈣等新生礦物。,4. 硅酸鹽水泥

5、的凝結(jié)和硬化 水泥加水拌合后的劇烈水化反應(yīng)，一方面使水泥漿中起潤(rùn)滑作用的自由水分逐漸減少；另一方面，水化產(chǎn)物在溶液中很快達(dá)飽和或過(guò)飽和狀態(tài)而不斷析出，水泥顆粒表面的新生物厚度逐漸增大，使水泥漿中固體顆粒間的間距逐漸減小，越來(lái)越多的顆粒相互連接形成了骨架結(jié)構(gòu)。此時(shí)，水泥漿便開(kāi)始慢慢失去可塑性，表現(xiàn)為水泥的初凝。,由于鋁酸三鈣水化極快，會(huì)使水泥很快凝結(jié)，為使工程使用時(shí)有足夠的操作時(shí)間，水泥中加入了適量的石膏。水泥加入石膏后，一旦鋁酸三鈣開(kāi)始水化，石膏會(huì)與水化鋁酸三鈣反應(yīng)生成針狀的鈣礬石。鈣礬石很難溶解于水，可以形成一層保護(hù)膜覆蓋在水泥顆粒的表面，從而阻礙了鋁酸三鈣的水化，阻止了水泥顆粒表面水化產(chǎn)物

6、的向外擴(kuò)散，降低了水泥的水化速度，使水泥的初凝時(shí)間得以延緩。,當(dāng)摻入水泥的石膏消耗殆盡時(shí)，水泥顆粒表面的鈣礬石覆蓋層一旦被水泥水化物的積聚物所脹破，鋁酸三鈣等礦物的再次快速水化得以繼續(xù)進(jìn)行，水泥顆粒間逐漸相互靠近，直至連接形成骨架。水泥漿的塑性逐漸消失，直到終凝。,隨著水化產(chǎn)物的不斷增加，水泥顆粒之間的毛細(xì)孔不斷被填實(shí)，加之水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣晶體、水化鋁酸鈣晶體不斷貫穿于水化硅酸鈣等凝膠體之中，逐漸形成了具有一定強(qiáng)度的水泥石，從而進(jìn)入了硬化階段。水化產(chǎn)物的進(jìn)一步增加，水分的不斷喪失，使水泥石的強(qiáng)度不斷發(fā)展。,隨著水泥水化的不斷進(jìn)行，水泥漿結(jié)構(gòu)內(nèi)部孔隙不斷被新生水化物填充和加固的過(guò)程，稱(chēng)為水泥

7、的“凝結(jié)”。隨后產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸變成堅(jiān)硬的人造石水泥石，這一過(guò)程稱(chēng)為水泥的“硬化”。 實(shí)際上，水泥的水化過(guò)程很慢，較粗水泥顆粒的內(nèi)部很難完全水化。因此，硬化后的水泥石是由晶體、膠體、未完全水化顆粒、游離水及氣孔等組成的不均質(zhì)體。,5.影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素 （）礦物組成 不同礦物成分和水起反應(yīng)時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)是不同的，如C3A水化速率最快，放熱量最大而強(qiáng)度不高；C2S水化速率最慢，放熱量最少，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)迅速等。因此，改變水泥的礦物組成，其凝結(jié)硬化情況將產(chǎn)生明顯變化。水泥的礦物組成是影響水泥凝結(jié)硬化的最重要的因素.,（）水泥漿的水灰比 水泥漿的水灰比是指水泥漿中水與水泥的

8、質(zhì)量之比。當(dāng)水泥漿中加水較多時(shí)，水灰比較大，此時(shí)水泥的初期水化反應(yīng)得以充分進(jìn)行；但是水泥顆粒間原來(lái)被水隔開(kāi)的距離較遠(yuǎn)，顆粒間相互連接形成骨架結(jié)構(gòu)所需的凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，所以水泥漿凝結(jié)較慢。 水泥漿的水灰比較大時(shí)，多余的水分蒸發(fā)后形成的孔隙較多, 造成水泥石的強(qiáng)度較低，因此水泥漿的水灰比過(guò)大時(shí)，會(huì)明顯降低水泥石的強(qiáng)度。,（3）石膏摻量 石膏起緩凝作用的機(jī)理可解釋為：水泥水化時(shí)，石膏能很快與鋁酸三鈣作用生成水化硫鋁酸鈣（鈣礬石），鈣礬石很難溶解于水，它沉淀在水泥顆粒表面上形成保護(hù)膜，從而阻礙了鋁酸三鈣的水化反應(yīng)，控制了水泥的水化反應(yīng)速度，延緩了凝結(jié)時(shí)間。,（4）水泥的細(xì)度 在礦物組成相同的條件下，水泥磨

9、得愈細(xì)，水泥顆粒平均粒徑小，比表面積大，水化時(shí)與水的接觸面大，水化速度快，相應(yīng)地水泥凝結(jié)硬化速度就快，早期強(qiáng)度就高。,（5）環(huán)境溫度和濕度 在適當(dāng)溫度條件下，水泥的水化、凝結(jié)和硬化速度較快。反應(yīng)產(chǎn)物增長(zhǎng)較快，凝結(jié)硬化加速，水化熱較多。相反，溫度降低，則水化反應(yīng)減慢，強(qiáng)度增長(zhǎng)變緩。但高溫養(yǎng)護(hù)往往導(dǎo)致水泥后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，甚至下降。 水的存在是水泥水化反應(yīng)的必要條件。當(dāng)環(huán)境濕度十分干燥時(shí)，水泥中的水分將很快蒸發(fā)，以致水泥不能充分水化，硬化也將停止；反之，水泥的水化將得以充分進(jìn)行，強(qiáng)度正常增長(zhǎng)。,（6）齡期（時(shí)間） 水泥的凝結(jié)硬化是隨時(shí)間延長(zhǎng)而漸進(jìn)的過(guò)程，只要溫度、濕度適宜，水泥強(qiáng)度的增長(zhǎng)可持續(xù)若干

10、年。,6. 硅酸鹽水泥的技術(shù)要求 （）細(xì)度 水泥顆粒的粗細(xì)程度對(duì)水泥的使用有重要影響。水泥顆粒粒徑一般在7200 m范圍內(nèi)。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175-1999規(guī)定，水泥的細(xì)度可用比表面積或0.08 mm方孔篩的篩余量（未通過(guò)部分占試樣總量的百分率）來(lái)表示。其篩余量不得超過(guò)規(guī)定的限值。比表面積是指單位質(zhì)量的水泥粉末所具有的表面積的總和（cm2/g 或 m2/kg）。一般常為317350m2/kg。,（）標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 稠度是水泥漿達(dá)到一定流動(dòng)度時(shí)的需水量。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢驗(yàn)水泥的凝結(jié)時(shí)間和體積安定性時(shí)需用“標(biāo)準(zhǔn)稠度”的水泥凈漿?！皹?biāo)準(zhǔn)稠度”是人為規(guī)定的稠度，其用水量采用水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀測(cè)定。硅酸鹽水

11、泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量一般在之間。,（3）凝結(jié)時(shí)間 水泥從加水開(kāi)始到失去其流動(dòng)性，即從液體狀態(tài)發(fā)展到較致密的固體狀態(tài)的過(guò)程稱(chēng)為水泥的凝結(jié)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程所需要的時(shí)間稱(chēng)為凝結(jié)時(shí)間。 凝結(jié)時(shí)間分初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。初凝時(shí)間為水泥加水拌和至標(biāo)準(zhǔn)稠度的凈漿完全失去可塑性所需的時(shí)間。終凝時(shí)間為水泥加水拌和至標(biāo)準(zhǔn)稠度的凈漿完全失去可塑性并開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥的凝結(jié)時(shí)間是以標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定溫度及濕度環(huán)境下用水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀測(cè)定。硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間不得早于45min，終凝時(shí)間不得遲于6h 30min。,（）體積安定性 水泥漿體硬化后體積變化的均勻性稱(chēng)為水泥的體積安定性。即水

12、泥硬化漿體能保持一定形狀，不開(kāi)裂，不變形，不潰散的性質(zhì)。體積安定性不良的水泥應(yīng)作廢品處理，不得應(yīng)用于工程中，否則將導(dǎo)致嚴(yán)重后果。,導(dǎo)致水泥安定性不良的主要原因一般是由于熟料中的游離氧化鈣、游離氧化鎂或摻入石膏過(guò)多等原因造成的，其中游離氧化鈣是一種最為常見(jiàn)，影響也是最嚴(yán)重的因素。熟料中所含游離氧化鈣或氧化鎂都是過(guò)燒的，結(jié)構(gòu)致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已經(jīng)硬化后才進(jìn)行熟化，生成六方板狀的 Ca（OH）2晶體，這時(shí)體積膨脹以上，從而導(dǎo)致不均勻體積膨脹，使水泥石開(kāi)裂。 當(dāng)石膏摻量過(guò)多時(shí)，在水泥硬化后，殘余石膏與水化鋁酸鈣繼續(xù)反應(yīng)生成鈣礬石，體積增大約1.5倍，從而導(dǎo)致水泥石

13、開(kāi)裂。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥的體積安定性用雷氏法或試餅沸煮法檢驗(yàn)。,（5）強(qiáng)度 強(qiáng)度是評(píng)價(jià)硅酸鹽水泥質(zhì)量的又一個(gè)重要指標(biāo)。水泥的強(qiáng)度是按照GB/T17961-1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO）法的標(biāo)準(zhǔn)方法制作的水泥膠砂試件，在201C溫度的水中，養(yǎng)護(hù)到規(guī)定齡期時(shí)檢測(cè)的強(qiáng)度值。其中標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為4cm4cm16cm，膠砂中水泥與標(biāo)準(zhǔn)砂之比為 1：3 （W/C=0.5），標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)齡期分別為 d和28d分別檢驗(yàn)其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。按照測(cè)定結(jié)果，將硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。各等級(jí)硅酸鹽水泥在不同齡期的強(qiáng)度要求見(jiàn)表3-1。,表3-1硅酸

14、鹽水泥在不同齡期的強(qiáng)度要求 (GB175-1999),注：表中表示早強(qiáng)型，其它為普通型。,(6) 堿含量 水泥中含有較多的強(qiáng)堿物Na2O或 K2O時(shí)， 容易發(fā)生不良反應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)造成危害。因而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥中的含堿量不得大于0.6%。,7. 水泥石的腐蝕 7.1 水泥石腐蝕的方式 （）軟水侵蝕 水泥石長(zhǎng)期接觸軟水時(shí)，會(huì)使水泥石中的氫氧化鈣不斷被溶出，當(dāng)水泥石中游離的氫氧化鈣減少到一定程度時(shí)，水泥石中的其它含鈣礦物也可能分解和溶出，從而導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度降低，甚至破壞。當(dāng)水泥石處于軟水環(huán)境時(shí)，特別是處于流動(dòng)的軟水環(huán)境中時(shí)，水泥被軟水侵蝕的速度更快。,（）一般酸的腐蝕 工程結(jié)構(gòu)處于各種酸性介質(zhì)中

15、時(shí)，酸性介質(zhì)易與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物可能溶于水中而流失，或發(fā)生體積膨脹造成結(jié)構(gòu)物的局部被脹裂，破壞了水泥石的結(jié)構(gòu)。其基本化學(xué)反應(yīng)式為：,（）碳酸的腐蝕 雨水及地下水中常溶有較多的二氧化碳，形成了碳酸。碳酸水先與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，中和后使水泥石碳化，形成了碳酸鈣，碳酸鈣再與碳酸反應(yīng)生成可溶性的碳酸氫鈣，并隨水流失，從而破壞了水泥石的結(jié)構(gòu)。其腐蝕反應(yīng)過(guò)程為：,（）硫酸鹽的腐蝕 當(dāng)環(huán)境中含有硫酸鹽的水滲入到水泥石結(jié)構(gòu)中時(shí)，會(huì)與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)生成石膏，石膏再與水泥石中的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣礬石，產(chǎn)生1.5倍的體積膨脹，這種膨脹必然導(dǎo)致脆性水泥石結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂，甚至崩潰。由于鈣礬

16、石為微觀針狀晶體，人們常稱(chēng)其為水泥桿菌。 此外，有些其它物質(zhì)也能腐蝕水泥石，如鎂鹽、強(qiáng)堿、糖類(lèi)、脂肪等。,7.2 防止水泥石腐蝕的方法 （）根據(jù)工程的環(huán)境特點(diǎn)，合理選擇水泥品種，或適當(dāng)摻加混合材料，減少可腐蝕物質(zhì)的濃度，防止或延緩水泥的腐蝕。如處于軟水環(huán)境的工程，常選用摻混合材料的礦渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，因?yàn)檫@些水泥的水泥石中氫氧化鈣含量低，對(duì)軟水侵蝕的抵抗能力強(qiáng)。,（）提高混凝土的密實(shí)度，采取措施減少水泥石結(jié)構(gòu)的孔隙率，特別是提高表面的密實(shí)度，阻塞腐蝕介質(zhì)滲入水泥石的通道。 （）在水泥石結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置保護(hù)層，隔絕腐蝕介質(zhì)與水泥石的聯(lián)系。如采用涂料、貼面等致密的耐腐蝕層覆蓋水泥石，能

17、夠有效地保護(hù)水泥石不被腐蝕。,8.硅酸鹽水泥的性能特點(diǎn)與應(yīng)用 （）凝結(jié)硬化快，早期及后期強(qiáng)度均高，適用于有早強(qiáng)要求的工程，（如冬季施工、預(yù)制、現(xiàn)澆等工程），高強(qiáng)度混凝土工程（如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，大壩溢流面部位混凝土）。 （2）抗凍性好，適合水工混凝土和抗凍性要求高的工程。 （3）耐腐蝕性差，因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含量較多。 （4）水化熱高，不宜用于大體積混凝土工程。但有利于低溫季節(jié)蓄熱法施工。,（5）抗碳化性好。因水化后氫氧化鈣含量較多，故水泥石的堿度不易降低，對(duì)鋼筋的保護(hù)作用強(qiáng)。適用于空氣中二氧化碳濃度高的環(huán)境。 （6）耐熱性差。因水化后氫氧化鈣含量高。不適用于承受高溫作用的混凝土工

18、程。 （7）耐磨性好，適用于高速公路、道路和地面工程。,第二節(jié) 摻混合材料的硅酸鹽水泥 水泥用混合材料可按其活性的不同，分為活性混合材料和非活性混合材料。 1.水泥混合材料 混合材料磨成細(xì)粉并與石灰或石膏混合均勻，用水拌和后，在常溫下可生成具有水硬性的水化物，這種性質(zhì)稱(chēng)為混合材料的火山灰活性?；旌喜牧戏譃榛钚曰旌喜牧虾头腔钚曰旌喜牧稀?常用的活性混合材料有?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料和粉煤灰等。其主要化學(xué)成分為活性氧化硅和活性氧化鋁。這些活性材料本身不會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)，不產(chǎn)生膠凝性。但在氫氧化鈣或石膏等溶液中，它們卻能產(chǎn)生明顯的水化反應(yīng)，形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣：,摻混合材料的硅酸鹽水泥水化

19、時(shí)，水泥熟料首先水化產(chǎn)生氫氧化鈣，氫氧化鈣再與活性混合材料中的活性氧化硅和活性氧化鋁反應(yīng)，形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。因而，這一反應(yīng)也稱(chēng)為“二次反應(yīng)”。 水泥熟料水化產(chǎn)生氫氧化鈣，熟料中也含有石膏，因此具備了使活性混合材料發(fā)揮活性的條件，常將氫氧化鈣、石膏稱(chēng)為活性混合材料的“激發(fā)劑”。激發(fā)劑濃度越高，激發(fā)作用越大，混合材料活性發(fā)揮越充分。有人認(rèn)為，在飽和氫氧化鈣溶液中，石膏甚至可與水泥中的鋁酸三鈣形成水化硫鉛酸鈣。,非活性混合材料有磨細(xì)石英砂、石灰石、粘土、緩冷礦渣等。它們摻入水泥，不與水泥成分起化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)很弱，主要起填充作用，可調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度，降低水化熱及增加水泥產(chǎn)量等。,2.普通硅酸

20、鹽水泥 凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主的水泥熟料加入61的混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為普通硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)普通水泥），代號(hào)P.O. 普通硅酸鹽水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。各等級(jí)水泥在不同齡期的強(qiáng)度要求見(jiàn)表3-2。,(P58表3-7）,普通硅酸鹽水泥的主要性能特點(diǎn)如下： （1）早期強(qiáng)度略低，后期強(qiáng)度高。 （2）水化熱略低。 （3）抗?jié)B性好，抗凍性好，抗碳化能力強(qiáng)。 （4）抗侵蝕、抗腐蝕能力稍好。 （5）耐磨性較好；耐熱性能較好。 普通硅酸鹽水泥的應(yīng)用范圍和硅酸鹽水泥相同。,3. 礦渣硅酸鹽水泥 由硅酸

21、鹽水泥熟料和的?；郀t礦渣及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為礦渣硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)礦渣水泥），代號(hào)PS. 礦渣硅酸鹽水泥的主要性能特點(diǎn)如下： （1）早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高。對(duì)溫度敏感，適宜于高溫養(yǎng)護(hù)。 （2）水化熱較低，放熱速度慢。 （3）具有較好的耐熱性能。 （4）具有較強(qiáng)的抗侵蝕、抗腐蝕能力 （5）泌水性大，干縮較大。 （6）抗?jié)B性差，抗凍性較差，抗碳化能力差。,4.火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥 由硅酸鹽水泥熟料和的火山灰質(zhì)混合材料及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)火山灰水泥），代號(hào)。 火山灰水泥的主要性能特點(diǎn)如下： （1）早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高。對(duì)溫度敏感

22、，適宜于高溫養(yǎng)護(hù)。 （2）水化熱較低，放熱速度慢。 （3）具有較強(qiáng)的抗侵蝕、抗腐蝕能力 （4）需水性大，干縮率較大。 （5）抗?jié)B性好，抗凍性較差，抗碳化能力差，耐磨性差。,5粉煤灰硅酸鹽水泥 由硅酸鹽水泥熟料和的粉煤灰及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料稱(chēng)為粉煤灰硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)粉煤灰水泥），代號(hào)。 粉煤灰水泥的主要性能特點(diǎn)如下： （1）早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高。對(duì)溫度敏感，適宜于高溫養(yǎng)護(hù)。 （2）水化熱較低，放熱速度慢。 （3）具有較強(qiáng)的抗侵蝕、抗腐蝕能力 （4）需水量低，干縮率較小，抗裂性好。 （5）抗凍性較差，抗碳化能力差，耐磨性差。,6. 礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的強(qiáng)度等級(jí) 礦

23、渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。各等級(jí)水泥在不同齡期的強(qiáng)度要求見(jiàn)表3-3(P65表3-9)。其主要適用范圍見(jiàn)表3-11（P68）,第三節(jié) 鋁酸鹽水泥 鋁酸鹽水泥是以石灰?guī)r和礬土為主要原料，配制成適當(dāng)成分的生料，燒至全部或部分熔融所得以鋁酸鈣為主要礦物的熟料，經(jīng)磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，代號(hào)。 1.鋁酸鹽水泥的主要礦物成分 （）鋁酸一鈣（CaOAl2O3簡(jiǎn)寫(xiě) ）凝結(jié)正常，硬化迅速，為鋁酸鹽水泥強(qiáng)度的主要來(lái)源。 （）二鋁酸一鈣（CaO2Al2O3簡(jiǎn)寫(xiě) 2），其特點(diǎn)是凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)

24、度高。 此外還有少量水化極快、凝結(jié)迅速而強(qiáng)度不高的七鋁酸十二鈣（127）以及膠凝性極差的鋁方柱石（C2AS）、六鋁酸一鈣（CA6）等礦物。,2.鋁酸鹽水泥的水化與硬化 鋁酸一鈣由于晶體結(jié)構(gòu)中鈣、鋁的配位極不規(guī)則，水化極快。其水化過(guò)程及其產(chǎn)物與溫度的關(guān)系極大，當(dāng)溫度低于30C時(shí)，水化生成水化鋁酸鈣（CAH10）、水化鋁酸二鈣（C2AH8）、氫氧化鋁凝膠（AH3）。,水化鋁酸二鈣 氫氧化鋁凝膠,鋁酸鹽水泥的硬化過(guò)程與硅酸鹽水泥基本相似。CAH10、C2AH8都屬六方晶系，其晶體呈片狀或針狀，互相交錯(cuò)攀附，重疊結(jié)合，可形成堅(jiān)強(qiáng)的結(jié)晶共生體，使水泥獲得很高的強(qiáng)度。氫氧化鋁凝膠又填充于晶體骨架的空隙，所

25、以能形成比較致密的結(jié)構(gòu)。 當(dāng)溫度高于30C時(shí)，水化生成立方晶系的水化鋁酸三鈣（C3AH6）、氫氧化鋁凝膠（AH3）。此時(shí)形成的水泥石孔隙率很大，強(qiáng)度較低。因而鋁酸鹽水泥不宜在高于30的條件下養(yǎng)護(hù)。,3.鋁酸鹽水泥的技術(shù)要求 （）細(xì)度 比表面積不小于300 m2/kg或0.045mm篩余不大于20%。 （）凝結(jié)時(shí)間 按GB201-2000規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)稠度膠砂測(cè)得的凝結(jié)時(shí)間應(yīng)符合如下要求：CA-50、CA-70、CA-80鋁酸鹽水泥的初凝時(shí)間不早于30min，終凝時(shí)間應(yīng)不遲于6；CA-60鋁酸鹽水泥的初凝時(shí)間不早于60min，終凝時(shí)間應(yīng)不遲于18。 （）強(qiáng)度 鋁酸鹽水泥按照Al2O3含量分為四類(lèi)。各

26、類(lèi)型鋁酸鹽水泥的不同齡期強(qiáng)度值不得低于表3-4的規(guī)定。,（4）鋁酸鹽水泥受到高溫作用時(shí)，由于產(chǎn)生了固相反應(yīng)，燒結(jié)結(jié)合代替了水化結(jié)合，因而具有良好的耐高溫性能。,4.鋁酸鹽水泥的性能與應(yīng)用 （）早期強(qiáng)度很高，故適用于工期緊急的工程。如國(guó)防、道路和緊急搶修工程。 （）抗?jié)B性、抗凍性好。鋁酸鹽水泥拌合需水量少，而水化需水量大，故硬化后水泥石的孔隙率很小。 （）抗硫酸鹽腐蝕性好。因水化產(chǎn)物中不含有氫氧化鈣，并且氫氧化鋁凝膠包裹其它水化產(chǎn)物起到保護(hù)作用以及水泥石的孔隙率很小，故適合抗硫酸鹽腐蝕工程。,（）水化放熱極快且放熱量大，不得應(yīng)用于大體積混凝土工程。 （）耐熱性好。高溫下產(chǎn)生燒結(jié)作用，具有良好的耐

27、高溫性能，較高的強(qiáng)度，故適合耐熱工程。 （）長(zhǎng)期強(qiáng)度降低較大，不適合長(zhǎng)期承載結(jié)構(gòu)。 （）高溫、高濕度條件下強(qiáng)度顯著降低。不宜在高溫、高濕環(huán)境中施工、使用。,第四節(jié) 其它品種水泥 1. 道路硅酸鹽水泥 凡由適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分，并且鐵鋁酸鈣含量較多的硅酸鹽水泥熟料，稱(chēng)為道路硅酸鹽水泥熟料。 以道路硅酸鹽水泥熟料，活性混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱(chēng)為道路硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱(chēng)道路水泥。,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，道路水泥中鋁酸三鈣含量不大于5.0，鐵鋁酸四鈣含量不小于16.0，游離CaO含量不大于1.0 。道路硅酸鹽水泥強(qiáng)度較高，特別是抗折強(qiáng)度高、耐磨性好、干縮率低，抗沖

28、擊性、抗凍性和抗硫酸鹽侵蝕能力比較好。因而特別適用于水泥混凝土路面、機(jī)場(chǎng)跑道、車(chē)站及公共廣場(chǎng)等工程的面層混凝土中應(yīng)用。,. 中熱硅酸鹽水泥 由適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為中熱硅酸鹽水泥。 3. 低熱礦渣硅酸鹽水泥 由適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入礦渣、適量石膏，磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為低熱礦渣硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱(chēng)低熱礦渣水泥。其中礦渣的摻量按質(zhì)量計(jì)為2060，允許用不超過(guò)混合材料總量50的磷渣或粉煤灰代替部分礦渣。,4. 低熱微膨脹硅酸鹽水泥 以粒化高爐礦渣為主要組分，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，磨細(xì)制成的具有低水化熱

29、和微膨脹性能的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為低熱微膨脹硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱(chēng)低熱微膨脹水泥。 低熱微膨脹水泥中石膏摻量較高，水化過(guò)程中產(chǎn)生的鈣礬石較多，使水泥石在早期產(chǎn)生適當(dāng)?shù)呐蛎?，增加了水泥石結(jié)構(gòu)的密實(shí)度，相應(yīng)地改善了水泥石的抗?jié)B性。因此，低熱膨脹水泥不僅水化熱低，適于大體積水泥混凝土工程，而且水泥石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，抗?jié)B性能好，耐腐蝕性能進(jìn)一步改善?？梢?jiàn)，對(duì)大體積水中構(gòu)筑物，特別是抗?jié)B性要求較高時(shí)，使用低熱微膨脹水泥應(yīng)是最佳的選擇之一。,5. 抗硫酸鹽硅酸鹽水泥 在以硅酸鈣為主要礦物成分的水泥熟料中，加入適量石膏磨細(xì)制成的具有一定抗硫酸鹽侵蝕性能的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為抗硫酸鹽硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱(chēng)抗硫酸鹽水泥。

30、在抗硫酸鹽水泥中，主要限制了水泥熟料中 3和4的含量，也限制了3的含量，使水泥的水化熱較低，抗硫酸鹽能力較強(qiáng)，特別適于海工構(gòu)筑物及其它有耐硫酸鹽腐蝕性要求的水中大體積混凝土結(jié)構(gòu)。 中熱、低熱礦渣、低熱微膨脹和抗硫酸鹽水泥等品種常用于水中建筑工程因而又稱(chēng)為水工硅酸鹽水泥。,6. 白色硅酸鹽水泥、彩色硅酸鹽水泥 白色硅酸鹽水泥的組成、性質(zhì)與硅酸鹽水泥基本相同，所不同的是在配料和生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格控制著色氧化物（Fe2O3、MnO、Cr2O3、TiO2等）的含量，因而具有白色。,彩色硅酸鹽水泥簡(jiǎn)稱(chēng)彩色水泥。它是用白水泥熟料，適量石膏和耐堿礦物顏料共同磨細(xì)而制成的。也可以在白水泥生料中加入適當(dāng)金屬氧化物作著色劑，在一定燃燒氣氛中直接燒成彩色水泥熟料。常用的有氧化鐵（紅、黃、褐、黑色）、氧化錳（褐、黑色）、氧化鉻（綠色）、群青（藍(lán)色）、赭石（赭色）等。深色調(diào)的彩色水泥可在普通硅酸鹽水泥中摻入適當(dāng)顏料而