第四章-水泥课件

第四章水泥第一节概述水泥的定义与分类水泥的发展简史水泥的特性与应用学习内容与要求重点与难点一、水泥的定义与分类定义

根据GB/T4131-2007《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。水泥的分类

1按化学成分分类

硅酸盐水泥

铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥

2硅酸盐系列水泥的分类（按性能和用途分类）硅酸盐系列水泥专用水泥－－专门用于某些工程的水泥，如快硬水泥。特性水泥－－某种特性较突出的水泥，如快硬水泥。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(硅酸盐)水泥－－混合材掺量6%-15%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、水泥的发展简史水泥的诞生与发展

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）石灰、石膏石灰-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。

天然胶凝材料：新石器时代，用粘土抹砌简易建筑物。

石灰、石膏：公元前2000～3000年：开始用石灰、石膏调制砌筑砂浆。典型建筑有古埃及金字塔、中国的万里长城等。

石灰-火山灰：公元初，在石灰中掺加火山灰沉积物，具有一定水硬性。典型建筑有罗马的“庞贝”城以及罗马圣庙等。水硬性石灰、天然水泥：18世纪后叶，将粘土质石灰石经煅烧得水硬性石灰，后逐渐发展到用石灰石与定量粘土共同磨细混匀，经煅烧制成由人工配料得水硬性石灰。

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。

不同品种水泥：为满足工业建筑和军事工业的需要，逐渐发展出各种不同特性、不同用途的水泥。目前水泥品种已达100余种。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

水泥工业的发展

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，目前达22亿多吨。(全世界水泥产量约39亿吨）新问题：产能过剩。

现存最早的水泥窑WilliamApsdin

运行于1847-1850年现代化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、水泥的特性与用途水泥的特性

1、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、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；5、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，耐久性好，维修工作量小。水泥的用途

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。四、学习内容与要求学习内容

硅酸盐水泥为重点，掌握通用五大水泥的组成、特性、质量要求及适用范围，并简单了解其它品种水泥。

学习要求掌握通用水泥的基本技术性质和质量要求；水泥矿物成分对水泥性质的影响；水泥的凝结硬化过程及其实际意义；硬化水泥浆结构对水泥石性质的影响；水泥石强度的发展及其影响因素；硅酸盐水泥石侵蚀的主要类型与预防。并能根据工程要求合理地选用水泥。同时应了解一般其它特种水泥的特性，具有这些特性的原因及应用范围。重点与难点学习的重点是硅酸盐水泥的组成、特性、质量要求及适用范围，其中水泥组成与特性的关系是本章学习的难点。第二节硅酸盐水泥硅酸盐水泥的定义与分类硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥熟料的组成及特性硅酸盐水泥的水化与凝结硬化硅酸盐水泥的主要技术性质环境水对水泥石的侵蚀一、硅酸盐水泥的定义与分类硅酸盐水泥

根据GB175－2007《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》，

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,都称为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥熟料

凡以适当组成生料烧至部分熔融，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。硅酸盐水泥分类（两类）不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，代号P·I

在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5%的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、硅酸盐水泥的生产生产硅酸盐水泥的原料：石灰质原料(石灰石、白垩等)

主要提供CaO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的不足生产硅酸盐水泥熟料的燃料一般为煤。硅酸盐水泥的生产工艺硅酸盐水泥的生产可概括为“两磨一烧”即：生料的配合与磨细（磨）生料煅烧成熟料（烧）熟料与适量石膏共同磨细而成水泥（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22亿多吨水泥，主要产自立窑水泥厂。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）碳酸盐分解

600~1200oC：

（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：

~800℃：CaO·Al2O3

、CaO·Fe2O3和

2CaO·SiO2

开始形成；

800~900℃：开始形成12CaO·7Al2O3

；900~1100℃：2CaO·Al2O3·SiO2形成后又分解，开始形成3CaO·Al2O3

和4CaO·Al2O3·Fe2O3

；1100~1200℃：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

。

2CaO·SiO2+CaO

3CaO·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·SiO23、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

水泥一般用塑料编制袋或牛皮纸袋装（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。三、硅酸盐水泥熟料的组成及特性矿物名称矿物组成缩写符号含量/%硅酸三钙3CaO·SiO2C3S37～60硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15～37铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7～15铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10～18还有少量对水泥性能影响较大的矿物有:⑴游离氧化钙(f-CaO)⑵方镁石(MgO)(3)三氧化硫（SO3）（三）各种熟料矿物单独与水作用的性质性质C3SC2SC3AC4AF

凝结、硬化速度快慢最快较快28d水化放热量大小最大中强度大小(发展)高(快)高(慢)低(最快)低(中)抗化学腐蚀性中最大小大游离氧化钙(f-CaO)含量过高，导致安定性不良。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（五）掌握硅酸盐水泥熟料矿物含量与特性的意义

可以根据水泥熟料矿物组成，大致了解水泥性能；或根据需要，生产或选择具有特定矿物组成的水泥熟料。四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化

（一）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。

1C3S水化

2C3S＋7H→C3S2H4+3CH

水化硅酸钙氢氧化钙

2C2S水化

2C2S+5H→C3S2H4＋

CH

3.C3A水化

C3A+3CSH2+26H

→C6AS3H32简称AFt

石膏钙矾石如果C3A还有剩余，则：

C3A+AFt→AFm

使得C3A再次暴露在水中。

C3A水化在水中的反应

2C3A＋21H→C4AH13+C4AH8（闪凝）

C4AH13+C4AH8→2C3AH6+9H+QC3A在有石膏存在的条件下的反应：石膏适量时：

AFt在C3A周围形成包覆层石膏不足量时：

AFt+C3A→AFm

实际参加反应的石膏/C3Amol比水化产物3.03.0~1.01.0<1.00AFtAFt+AFmAFmAFm固溶体[C3A(CaSO4,Ca(OH)2)H12]水石榴石C3AH6

一般硅酸盐水泥的石膏掺量，其最终铝酸盐水化产物为AFt和AFm.C3A水化产物

4.铁相固溶体水化

C4AF+7H→C3AH6+CFH

水化铝酸钙水化铁酸钙5.硅酸盐水泥主要水化产物

水化硅酸钙，水化铝酸钙和水化铁酸钙；

Ca(OH)2

、AFt,AFm

晶体。（二）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(2)水泥细度石膏掺量水泥浆的水灰比(5)养护条件（温度与湿度）(6)龄期（三）硬化水泥浆体(水泥石）的组成水泥水化产物未水化水泥颗粒各类孔（孔溶液）五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

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(SpecificSurfaceArea)大于300m2/kg。硅酸盐系列其它五类水泥的细度用筛析法，要求在和80㎛方孔筛上的筛余量(Residueonsieve)

不大于10%。细度不符合规定的，为不合格品。水泥标准筛(80㎛方孔筛)（三）标准稠度用水量水泥净浆标准稠度

为测定凝结时间、体积安定性等性能，使其具有正确的可比性，水泥净浆以标准方法测试所达到统一规定的浆体可塑性程度。水泥净浆标准稠度需水量

拌制水泥浆体时为达到标准稠度所需加的水量占水泥重量的百分率。测定方法（水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法，GB/T1346－2001）：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。

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。

水泥的凝结时间对施工的影响

水泥凝结不宜过早，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。

水泥凝结时间测定方法按GB/T1346－2001：水泥标准稠度用水量凝结时间、安定性检验方法。

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。影响水泥凝结时间的因素

熟料矿物组成石膏掺量水泥细度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。初凝时间＝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。终凝时间＝到达终凝状态时刻－加水时刻（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。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：用压蒸法。

SO3：必须用水浸法。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100℃

，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（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:20

1℃

（6）龄期：3d，28d（7）强度试验：抗折、抗压2.

强度等级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。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:60s强度测定与计算保留一位小数。

抗折强度＝0.00234F(MPa)强度测定与计算夹具施压面积40mm×40mm＝0.625F（MPa）抗压强度保留一位小数。

强度试验结果与强度等级的确定抗折强度：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，再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，则该组结果作废。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强度等级评定强度等级龄42.542.5R52.5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3d3.517.04.022.04.023.04.5825.7328d6.542.56.542.87.052.58.1952.0

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，但抗折强度间于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。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，其量的大小和放热速度因水泥的种类、矿物组成、水灰比、细度和养护条件等而不同。

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。水泥水化热过大的危害水泥水化热过大的危害（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。六、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。美术馆梁钢筋锈蚀情况美术馆地下室顶板钢筋锈蚀情况引自北京市政设计研究院的资料（一）水泥石被环境水侵蚀的原因氢氧化钙及其它成分，能一定程度地溶解于水氢氧化钙等水化产物是碱性物质，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应力，都将导致水泥石结构的破坏水泥石本身不密实，有很多毛细孔通道，侵蚀性介质易于进入其内部（１）软水侵蚀水泥石长期接触软水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出，当水泥石中游离的氢氧化钙减少到一定程度时，水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，甚至破坏。当水泥石处于软水环境时，特别是处于流动的软水环境中时，水泥被软水侵蚀的速度更快。（二）水泥石被腐蚀的方式（２）一般酸的腐蚀工程结构处于各种酸性介质中时，酸性介质易与水泥石中的氢氧化钙反应，其反应产物可能溶于水中而流失，或发生体积膨胀造成结构物的局部被胀裂，破坏了水泥石的结构。其基本化学反应式为： （３）碳酸的腐蚀雨水及地下水中常溶有较多的二氧化碳，形成了碳酸。碳酸水先与水泥石中的氢氧化钙反应，中和后使水泥石碳化，形成了碳酸钙，碳酸钙再与碳酸反应生成可溶性的碳酸氢钙，并随水流失，从而破坏了水泥石的结构。其腐蚀反应过程为：（４）硫酸盐的腐蚀当环境中含有硫酸盐的水渗入到水泥石结构中时，会与水泥石中的氢氧化钙反应生成石膏，石膏再与水泥石中的水化铝酸钙反应生成钙矾石，产生1.5倍的体积膨胀，这种膨胀必然导致脆性水泥石结构的开裂，甚至崩溃。由于钙矾石为微观针状晶体，人们常称其为水泥杆菌。此外，有些其它物质也能腐蚀水泥石，如镁盐、强碱、糖类、脂肪等。（三）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。

第二节混合材料及掺有混合

材料的硅酸盐水泥一、混合材料二、普通硅酸盐水泥三、矿渣硅酸盐水泥四、火山灰硅酸盐水泥五、粉煤灰硅酸盐水泥六、复合硅酸盐水泥一、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。（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。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）混合材料的作用活性混合材料的作用活性混合材料中的活性SiO2和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。

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）常用活性混合材料

1、粒化高炉矿渣

（GranulatedBlastfurnaceslag）

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。

2、火山灰质混合材料

（Pazzolana）

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

（Flyash）

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。粉煤灰外形图

原状灰，各种不同粒径的微珠混杂在一起，总体含珠率较高（＞85%）。

粉煤灰中的玻璃微珠钢渣外形图

二、普通硅酸盐水泥

定义

根据GB175－2007《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》凡由硅酸盐水泥熟料、6%～15%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。三、矿渣硅酸盐水泥定义

根据GB1344－1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》，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%～70%。四火山灰质硅酸盐水泥

定义根据GB1344－1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》，凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、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），代号P·P。水泥中火山灰质混合材料掺量按重量百分比计为20～50%。五、粉煤灰硅酸盐水泥

定义

根据GB1344－1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》，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），代号P·F。水泥中粉煤灰掺加量按重量百分比计为20～40%。六、复合硅酸盐水泥定义

根据GB12958－1999《复合硅酸盐水泥》，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），代号P·C。水泥中混合材料总掺加量按重量百分比计为应大于15%，但不超过50%。特性与主要混合材料的品种有关；水泥中同时掺入两种或多种混合材料，可更好地发挥混合材料各自的优良特性，使水泥性能得到全面改善。适用范围

与主要混合材料的品种有关。七、掺混合材料水泥的强度指标八、通用水泥的特性及应用水泥品种硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥代号P•ⅠP•ⅡP•OP•SP•PP•F混合材掺量（%）0~56~1520~7020~5020~40强度f早

高较高低低低f后

高高高高高水化热高较高低低低水化速度（凝结时间快慢）快较快较慢较慢较慢抗侵蚀性差差较好SiO2

多较好Al2O3

多差（粘土质混合材）较好八、通用水泥的特性及应用（续1）水泥品种硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥抗冻性、耐磨性好较好较差差较差抗渗性比一、二、四差较好–干缩小小较大大更小保水性（泌水性）较好较好较差好砼和易性较好耐热性较差较差较好差较差抗碳化较好较好较差较差较差温、湿度影响较大较大较大八、通用水泥的特性及应用（续2）水泥品种硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥密度（g/cm3

）3.1~3.2–2.8~3.02.7~3.1–细度≤15%>300m2/g

≤10%≤10%≤10%≤10%凝结时间45min6.5h45min10h45min10h45min10h45min10h安定性合格合格合格合格合格标准稠度（%）24~30最大八、通用水泥的特性及应用（续3）水泥品种硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥适用范围有f早、f高抗冻、抗冲磨要求的工程大体积砼抗侵蚀耐热蒸汽养护大体积砼抗侵蚀抗渗蒸汽养护大体积砼