新版水利工程修建资料4水泥

1、n4.1 通用硅酸盐水泥n4.2 特性水泥和专业水泥水泥概论水泥概论1、定义、定义 1824年由英国建筑工人年由英国建筑工人阿斯普丁阿斯普丁发明，通过发明，通过煅烧石灰石与粘土的混合料得出一种胶凝材料，煅烧石灰石与粘土的混合料得出一种胶凝材料，它制成砖块很像由波特兰半岛采下来的波特兰它制成砖块很像由波特兰半岛采下来的波特兰石，由此将这种胶凝材料命名石，由此将这种胶凝材料命名“波特兰水泥波特兰水泥”，我国称为硅酸盐水泥。我国称为硅酸盐水泥。 自自1824年波特兰水泥问世以来，水泥和水泥年波特兰水泥问世以来，水泥和水泥基材料已成为当今世界最大宗的人造材料。基材料已成为当今世界最大宗的人造材料。中中

2、国在国在1889年于唐山建立了第一座水泥厂，从年于唐山建立了第一座水泥厂，从1985年起我国水泥产量已连续年起我国水泥产量已连续21年居世界第年居世界第一位，一位，2005年，产量已达年，产量已达10.60亿吨，占世界亿吨，占世界总产量的总产量的48左右。左右。 水泥是一种水硬性的胶凝材料，呈粉末状，加水拌和后成浆体后，能胶结砂、石等散粒材料，并能在空气和水中硬化并保持、发展其强度。发展趋势：在水泥品种方面，将加速发展快硬、高强、低热等特种和多用途的水泥；大力发展水泥外加剂；大力发展高等级水泥；2.分类分类为主要组分的水泥为主要组分的水泥（2）按性能和用途分）按性能和用途分水 泥通用水泥专用水

3、泥特性水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等硅酸盐水泥六大通用水泥六大通用水泥4.1 4.1 通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥4.1.1 4.1.1 硅酸盐水泥硅酸盐水泥（1 1）硅酸盐水泥的生产）硅酸盐水泥的生产n生产工艺流程(简称为“两磨一烧”)2 2）孰料的煅烧）孰料的煅烧n窑型 回转窑 新型干法 n煅烧过程水分蒸发水分蒸发生料预热生料预热生料分解生料分解熟料煅烧熟料煅烧熟料冷却熟料冷却n1）水泥熟料矿物硅酸二钙铁铝酸四钙游离氧化钙和氧化镁铝酸三钙硅酸三钙碱类及杂质2ca

4、osio2，c2s：1530%4caoal2o3fe2o3，c4af：1018%fcao和fmgo3caoal2o3，c3a：715%3caosio2，c3s：4565% （2）硅酸盐水泥的矿物组成及特性2）水泥熟料单矿物的水化特性熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应，其特点见下表。四种矿物的比例对水泥性质的影响:(1)提高c3s的含量，可得到高强硅酸盐水泥;(2)提高c3s和c3a的含量，可制得快硬硅酸盐水泥;(3)降低c3s和c3a的含量、提高c2s的含量，可的低热或中热硅酸盐水泥。矿物组成硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙反应速度快慢最快中28d水化放热量多少最多中早期强度高低低低

5、后期强度较高高低低耐腐蚀性中良差优干缩性中小大小(3)硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化2、硅酸二钙、硅酸二钙n水泥熟料矿物成份四种：水泥熟料矿物成份四种：c3s、c2s、c3a、c4afn水化产物：水化硅酸钙（约水化产物：水化硅酸钙（约70%）、）、ch（约（约20%），），aft、水化铝酸钙、水化铁、水化铝酸钙、水化铁酸钙等酸钙等 （约（约7% ）。）。c-s-h凝胶体形貌凝胶体形貌氢氧化钙形貌氢氧化钙形貌钙矾石形貌钙矾石形貌c-s-helkemm aterialsm aterialsc-s-h 水化硅酸钙凝胶水化硅酸钙凝胶ch crystal 氢氧化钙晶体氢氧化钙晶体hydration p

6、roducts without microsilica 无微硅粉混凝土的水化产物无微硅粉混凝土的水化产物（4）硅酸盐水泥的凝结和硬化）硅酸盐水泥的凝结和硬化硅酸盐水泥的凝结和硬化n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。水泥石的结构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凝胶孔凝结硬化的特点凝结硬化的特点2）影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素）影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素 石膏过量安定性不良石膏过量安定性不良石膏的掺量一定要适量，如果掺量过多，在水泥硬化后石膏的掺量一定要适量，如果掺量过多，在水泥硬化后还会继续生成水化硫铝酸钙，

7、因水化硫铝酸钙自身含有还会继续生成水化硫铝酸钙，因水化硫铝酸钙自身含有大量的结晶水，生成时体积膨胀约大量的结晶水，生成时体积膨胀约2.52.5倍，会导致硬化后倍，会导致硬化后的水泥石开裂而破坏。的水泥石开裂而破坏。（5）硅酸盐水泥的技术性质）硅酸盐水泥的技术性质1）定义细度指水泥颗粒的粗细程度。通常水泥颗粒的粒径为7200um。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：水泥的细度用筛析法和比表面积法来测定。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

8、讨论与分析定义试验方法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%100水泥用量用水量水泥的标准稠度用水量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。 标准稠度用水量指水泥浆达到规定的标准稠度时，所需要的用水量，是对水泥性质检验的准备性指标。由于用水量的多少，能直接影响凝结时间和体积安定性等性质的测定，因此，必须在规定的稠度下进行试验。按国家标准gb/t1346-2001的规定试验。定义讨论与分析gb规定测定方法定义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3）硅酸盐水泥的凝结

9、时间）硅酸盐水泥的凝结时间凝结时间：是指水泥从加水开始到失去流动性所用的时间，即从可塑状态到固体状态所需要的时间：初凝时间：是指水泥从加水到水泥浆开始失去流动性所用的时间；终凝时间；是指水泥从加水到水泥浆完全失去流动性所用的时间；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。3）硅酸盐水泥的凝结时间）硅酸盐水泥的凝结时间初凝时间不得早于45min终凝时间不得迟于6.5h。同时规定:凝结时间不符合规定者为不合格品。gb规定3）硅酸盐水

10、泥的凝结时间）硅酸盐水泥的凝结时间试验方法水泥的凝结时间的测定，是以标准稠度用水量拌制的水泥净浆，在规定的温度和湿度条件下，用凝结时间测定仪来测定。定义讨论与分析gb规定试验方法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。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%；试验方法 沸煮法试饼法雷氏夹法

11、gb规定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(gb1752007)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

12、有利于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。7）碱含量）碱含量n是指水泥中碱性氧化物（na2o和k2o）的含量，用碱含量占水泥质量的百分数表示。n当水泥中的碱含量较高时，骨料中又含有活性二氧化硅，就会发生碱骨料反应，生成复杂的碱硅酸凝胶具有无限膨胀性（此物质在潮湿环境或水中会不断的吸水，不断的肿胀），导致水泥石胀裂。按国家标准的规定，水泥中的（na2o+0.658k2o）的含量不超过0.6%则不会发生碱骨料反应。但水泥用量较大时仍要注意碱骨料反应。8)氯离子含量氯离子含量n含一定量的氯离子会腐蚀钢筋，故需加以限制。ngb175-2007中规定各类硅酸盐水泥中氯离子含量不得超过水泥质量的0.06%。

13、n氯离子含量不满足要求的为不合格品。9）密度、堆积密度和各成分含量0.60注：表中百分数均为质量百分数。n水泥石在正常使用条件下，具有较好的耐久性，但在某些腐蚀性介质作用下，水泥石的结构逐渐遭到破坏，强度下降以致全部溃裂，这种现象叫水泥石的腐蚀。（6）硅酸盐水泥石的腐蚀1）腐蚀的类型及原因软水是指暂时硬度软水是指暂时硬度较小的水。暂时硬度是以每较小的水。暂时硬度是以每l l水中重碳酸盐含水中重碳酸盐含量来计算，当含量为量来计算，当含量为10mg10mg（按（按caocao计）时，称计）时，称为为1 1度。低于度。低于8 8度的水称为软水，高于度的水称为软水，高于1717度的度的称为硬水，介于称

14、为硬水，介于8 81717度之间的称为中度硬水。度之间的称为中度硬水。雨、雪水、江、河、湖水都是软水，泉水、雨、雪水、江、河、湖水都是软水，泉水、深井水、海水都是硬水。深井水、海水都是硬水。 水泥石在静水及无水压的情况下，溶出的水泥石在静水及无水压的情况下，溶出的氢氧化钙在水中很快饱和，溶解作用终止，氢氧化钙在水中很快饱和，溶解作用终止，溶出仅限于表面，对水泥石影响不大。如果溶出仅限于表面，对水泥石影响不大。如果有流水及压力水作用，氢氧化钙不断地溶解有流水及压力水作用，氢氧化钙不断地溶解流失，碱度降低，促使水泥石中其它水化物流失，碱度降低，促使水泥石中其它水化物分解，使水泥石密实度、强度下降或

15、破坏。分解，使水泥石密实度、强度下降或破坏。盐类腐蚀盐类腐蚀对水泥石对水泥石的的含硫酸盐的海水、湖水、地下水及某些工业污水，mgso4+ca(oh)2+2h2o31h2o (水化硫铝酸钙)(结晶膨胀)b b、镁盐、镁盐对水泥石对水泥石的腐蚀的腐蚀 海水、地下水、某些工业废水中，常含有大量的镁盐mgcl2+ca(oh)2cacl2(易溶)+mg(oh)2 (絮凝状、无胶结力) 酸类腐蚀酸类腐蚀a、碳酸对水泥石的腐蚀、碳酸对水泥石的腐蚀n工业污水、地下水中溶解较多的二氧化碳nca(oh)2+co2+h2ocaco3+2h2ob b、一般酸、一般酸对水泥石对水泥石的腐蚀的腐蚀 工业废水、地下水中常含

16、有各种酸2hcl+ca(oh)2cacl2(易溶)+2h2o硫酸对水泥石的腐蚀硫酸对水泥石的腐蚀h2so4+ca(oh)2碱对水泥石的腐蚀碱对水泥石的腐蚀 3cao2）防止腐蚀的措施）防止腐蚀的措施（7）硅酸盐水泥的性能及应用）硅酸盐水泥的性能及应用n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。（1）混合材料粒化高炉矿渣活性混合材料 火山灰质混合材料粉煤灰混合材料磨细石英砂石灰石粉非活性混合材料粘土块状高炉矿渣生产水泥时，为调节水泥强度等级，改善水泥性能，增加水泥产量、降低成本，而加入到水泥中的工业副产品和天然的矿物材料。粒化高

17、炉矿渣粒化高炉矿渣n粒化高炉矿渣是炼铁高炉的熔融矿渣经水淬急冷形成的疏松颗粒，其粒径为0.55mm。n主要化学成分：cao火山灰质混合材火山灰质混合材n凡天然的及人工的以粉煤灰粉煤灰n燃煤发电厂电收集器收集到的细灰。属火山灰质材料。是大宗的工业废渣。n颗粒很小，粒径为150um，呈玻璃态实心或空心的球状。n主要化学成分： 硅粉硅粉n硅粉是硅铁合金生产过程中排出的烟气，遇冷凝聚所形成的微细球形玻璃质粉末。粒径约0.1um，比表面积20000m2/kg， （2）普通硅酸盐水泥（代号）普通硅酸盐水泥（代号po）n在应用范围方面，普通水泥与硅酸盐水泥基本相同，甚至在一些不能用硅酸盐水泥的地方也可采用普

18、通水泥，使得普通水泥成为建筑待业应用面最广、使用量最大的水泥品种。（2）普通硅酸盐水泥）普通硅酸盐水泥n强度等级：普通硅酸盐水泥分为42.5、42.5r、52.5、52.5r四个强度等级。各龄期的强度不低于下表的规定。gb175-2007通用硅酸盐水泥取消了32.5等级。强度等级抗压强度，mpa抗折强度，mpa3d28d3d28d42.542.5r52.552.5r17.022.023.027.042.542.552.552.53.54.04.05.06.56.57.07.0（2）普通硅酸盐水泥）普通硅酸盐水泥（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥n定义熟料适

19、量石膏20%70%粒化高炉矿渣20%40%粉煤灰20%50%火山灰质混合材料矿渣水泥（psa和 psb ）粉煤灰水泥（pf）火山灰水泥（pp）磨细磨细磨细（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥n三氧化硫含量：矿渣水泥不超过4.0；火山灰质水泥、粉煤灰水泥不得超过3.5。n强度等级：强度等级划分为32.5，32.5r，42.5，42.5r，52.5，52.5r共六个等级。各龄期的强度要求见下表。n密度：水泥的密度为28003000kg/m3。强度等级抗压强度，mpa）抗折强度，mpa3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5r15.032.

20、53.55.542.515.042.53.56.542.5r19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5r23.052.54.57.0（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥（3）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥四、复合硅酸盐水泥四、复合硅酸盐水泥n 复合硅酸盐水泥（pc）复合硅酸盐复合硅酸盐水泥水泥技术要求技术要求熟料中氧化镁的含量不宜超过5.0。复合硅酸盐水泥技术性质复合硅酸盐水泥技术性质n耐腐蚀性好，水化热小，抗渗性好，早强 n注意防水、防潮；n储存期不能超过个月。因为水泥会吸收空气中的水分和二

21、氧化碳，使水泥颗粒表面水化和碳化，从而减少和丧失胶凝性能，强度大为降低。n不同品种、不同强度等级的水泥不能混装。六大水泥的特性与选用六大水泥的特性与选用*4.2特性水泥和专用水泥特性水泥和专用水泥4.2.1 铝酸盐水泥（高铝水泥）铝酸盐水泥（高铝水泥）（1）矿物组成（2）水化和硬化）水化和硬化)3( 263301233823020112102010232232232232232232232232ohoalohoalcaoohoalcaoohoalohoalcaoohoalcaoohoalcaoohoalcao铝胶水化铝酸二钙水化铝酸一钙ohoalahcohoalahconhca23263232

22、822233032220高铝水泥的长期强度是下降的（3）技术指标）技术指标n细度：nca-50、ca-70、ca-80初凝时间不得早于30min，终凝不得大于6h。nca-60初凝时间不得早于60min，终凝不得大于18h强度等级强度等级水泥类型抗压强度/mpa抗折强度/mpa6h1d3d28d6h1d3d28dca-50 2040503.05.56.5ca-602045852.55.010.0ca-7030405.06.0ca-8025304.05.0（4）特性与应用）特性与应用 凝结硬化快，早期强度高。技术指标技术指标n细度：强度等级强度等级 抗压强度 抗折强度 标号 1d 3d 28d

23、1d 3d 28d 325 15.0 32.5 52.5 3.5 5.0 7.2 375 17.0 37.5 57.5 4.0 6.0 7.6 425 19.0 42.5 62.5 4.5 6.4 8.6 n适用于要求早期强度高的工程，紧急抢修工程，冬期施工的以及制作预应力钢筋混凝土或高强混凝土预制构件。不适用地大体积混凝土工程及与腐蚀介质接触的混凝土工程。应用（2）快硬硫铝酸盐水泥）快硬硫铝酸盐水泥n以适当的生料经煅烧所得的，以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的孰料，加入适量的石膏，磨细制成的具有早期强度高的水硬性胶凝材料，称为快硬硫铝酸盐水泥，代号r.sac（jc933-2003）。技

24、术指标技术指标n细度：n早期强度高，硬化后水泥石结构致密，孔隙率小，抗渗性好，水化产物中氢氧化钙的含量少，抗硫酸盐腐蚀能力强，耐热性差。n主要用于配制早强、抗渗、抗硫酸盐腐蚀的混凝土工程。4.2.3 白色硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥n白色硅酸盐水泥是以硅酸钙为主要成分，严格控制水泥中的氧化铁含量，加入适量的石膏，磨细所得的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥，代号p.w。n白水泥的生产、矿物组成、性能和硅酸盐水泥基本相同。只是氧化铁的含量是普通水泥的1/10(白色硅酸盐水泥(gb/t2015-2005)。技术指标技术指标n细度：白水泥白度等级白水泥白度等级用于各种装饰混凝土及砂浆的制作。

25、4.2.5 道路硅酸盐水泥道路硅酸盐水泥n道路硅酸盐水泥（gb13693-2005)定义：以道路硅酸盐水泥熟料、010%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥。道路硅酸盐水泥孰料是以硅酸钙为主要成分并且含有较多铁铝酸钙的水泥熟料。铝酸三钙的含量不得大于5%，铁铝酸四钙的含量大于16%。技术指标：技术指标：n细度：n道路水泥抗折强度高，耐磨性好，干缩小，抗冻性、抗冲击性、抗硫酸盐性能好，可减少温度裂缝和磨耗，延长使用寿命。适用于公路路面、机场跑道、城市人流较多的广场工程等面层混凝土。4.2.6 水工硅酸盐水泥水工硅酸盐水泥n水工硅酸盐水泥是指专门用于配制

26、水工结构混凝土所有的水泥品种。包括中、低热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥。n以适当的生料烧至部分熔融，所得的硅酸盐水泥熟料，加入适量的石膏，磨细制成的中等水化热的水硬性胶凝材料，为中热硅酸盐水泥，简称中热水泥，代号p.mh，强度等级42.5。 n铝酸三钙的含量不得超过6，硅酸三钙的含量不得超过55。低热硅酸盐水泥低热硅酸盐水泥n低热硅酸盐水泥，简称低热水泥，代号p.lh，强度等级42.5。n铝酸三钙的含量不得超过6，硅酸三钙的含量不得小于40。低热矿渣硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥中热水泥和低热水泥的特性及应用中热水泥和低热水泥的特性及应用n由于掺入混合材多，故中热水泥和低热水泥成本低、水化热低

27、，性能稳定。n主要适用于要求水化热较低的大坝和大体积混凝土工程。4.2.7 膨胀水泥及自应力水泥在钢筋混凝土中应用膨胀水泥，由于混凝土的膨胀使钢筋产生一定的拉应力，混凝土受到相应的压应力。根据压应力的大小，可以将水泥分为两类，一类压应力值不小于2.0mpa时，为自应力水泥；另一类压应力值小于2.0mpa的为膨胀水泥。膨胀水泥膨胀水泥 n膨胀水泥主要用于收缩补偿混凝土工程，防渗混凝土(屋顶防渗、水池等)，防渗砂浆，结构的加固，构件接缝、接头的灌浆，固定设备的机座及地脚螺栓等。 硅酸盐膨胀水泥硅酸盐膨胀水泥n硅酸盐水泥熟料为主，外加高铝水泥和石膏 铝酸盐膨胀水泥铝酸盐膨胀水泥n以高铝水泥为主，外加

28、石膏n铝酸盐自应力水泥、石膏矾土膨胀水泥等。 硫铝酸盐膨胀水泥硫铝酸盐膨胀水泥n以无水硫铝酸盐和硅酸二钙为主要成分，加石膏 铁铝酸盐膨胀水泥铁铝酸盐膨胀水泥n以铁相、无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成分，加石膏配制而成。 自应力水泥自应力水泥 n自应力水泥的膨胀值较大。n常用的自应力水泥有硅酸盐自应力水泥、铝酸盐自应力水泥等。n一般用于预应力钢筋混凝土压力管及配件等。n以活性混合材料和一些具有潜在水硬性的工业废料为主，加入少量的水泥熟料、石膏，磨细所得的水硬性胶凝材料，称为砌筑水泥(砌筑水泥(gb3l83-2003)，代号m。n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

29、，作其他用途必须通过试验来确定。一砌筑水泥一砌筑水泥砌筑水泥根据活性混合材料的品种可分为：木丝水泥板木丝水泥板n以优质、高标号水泥混合木材与无毒化学添加物，高压制成的高品质多用途建材。 完美结合木材韧性和水泥刚性的性能优势。木丝水泥板如原始木材般轻质，弹性，环保，其施工方便、快捷、省工、省时。除此，它又如水泥般坚固，防火、防潮、防霉、防蚁、防辐射（弱剂量）、隔音、隔热，是其区别于其他很多板材的独特优势。 n商业场所、办公场所、娱乐场所、体育场所及家庭、学校、展厅等空间 进口木丝水泥板木丝水泥板木丝水泥板美岩水泥板美岩水泥板 n例4-2.试说明生产硅酸盐水泥时为什么必须掺入适量石膏？n解 n水泥

30、熟料中的铝酸三钙遇水后，水化反应的速度最快，会使水泥发生瞬凝或急凝。为了延长凝结时间，方便施工，必须掺入适量石膏。n评注在有石膏存在的条件下，水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。 n例4-3 为什么水泥必须具有一定的细度？n解 n在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径愈小，比表面积越大，水泥水化时与水的接触面越大，水化速度越快，水化反应越彻底。相应地水泥凝结硬化速度就越快，早期强度和后期强度就越高。但其28d水化热也越大，硬化

31、后的干燥收缩值也越大。另外要把水泥磨得更细，也需要消耗更多的能量，造成成本提高。因此水泥应具有一定的细度。n评注 国家标准gb175-1999规定，水泥的细度可用比表面积或0.08 mm方孔筛的筛余量（未通过部分占试样总量的百分率）来表示。如普通水泥的细度为0.08 mm方孔筛的筛余量不得超过10%。n例4-4.何谓水泥的体积安定性？水泥的体积安定性不良的原因是什么？安定性不良的水泥应如何处理？n解n水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。导致水泥安定性不良的主要原因是：n（1）由于熟料中含有的的游离氧化钙、游离氧化镁过多

32、；n（2）掺入石膏过多；n其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的ca（oh）2晶体，这时体积膨胀以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。 n当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约1.5倍，也导致水泥石开裂。n体积安定性不良的水泥，会发生膨胀性裂纹使水泥制品或混凝土开裂、造成结构破坏。因此体积安定性不良的水泥，应判为废品，不得在工程中使用。n评注 水泥的体积安定性用雷氏法或试饼法检验。沸煮后的试饼如目

33、测未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲，表明安定性合格。反之为不合格。雷式夹两试件指针尖之间距离增加值的平均值不大于5.0时，认为水泥安定性合格。沸煮法仅能检验游离氧化钙的危害。游离氧化镁和过量石膏往往不进行检验，而由生产厂控制二者的含量，并低于标准规定的数量。例4-5 现有四种白色粉末，已知其为建筑石膏、生石灰粉、白色石灰石粉和白色硅酸盐水泥，请加以鉴别（化学分析除外）。解: 取相同质量的四种粉末，分别加入适量的水拌合为同一稠度的浆体。放热量最大且有大量水蒸气产生的为生石灰粉；在分钟内凝结硬化并具有一定强度的为建筑石膏；在分钟到小时内凝结硬化的为白色水泥；加水后没有任何反应和变化的为白色石灰石粉

34、。n例4-6.影响硅酸盐水泥水化热的因素有那些？水化热的大小对水泥的应用有何影响？n解:n影响硅酸盐水泥水化热的因素主要有硅酸三钙3s、铝酸三钙c3的含量及水泥的细度。硅酸三钙3s、铝酸三钙c3的含量越高，水泥的水化热越高；水泥的细度越细，水化放热速度越快。n水化热大的水泥不得在大体积混凝土工程中使用。在大体积混凝土工程中由于水化热积聚在内部不易散发而使混凝土的内部温度急剧升高，混凝土内外温差过大，以致造成明显的温度应力，使混凝土产生裂缝。严重降低混凝土的强度和其它性能。但水化热对冬季施工的混凝土工程较为有利，能加快早期强度增长，使抵御初期受冻的能力提高。n评注 n水泥矿物在水化反应中放出的热

35、量称为水化热。水泥水化热的大小及放热的快慢，主要取决于熟料的矿物组成和水泥细度。铝酸三钙c3的水化热最大，硅酸三钙3s的水化热也很大。通常水泥等级越高，水化热度越大。凡对水泥起促凝作用的因素均可提高早期水化热。反之，凡能延缓水化作用的因素均可降低水化热。n解:n水泥石中存在有水泥水化生成的氢氧化钙。氢氧化钙ca（oh）2可以微溶于水。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并流失，从而引起水泥石孔隙率增加。当水泥石中游离的氢氧化钙ca（oh）2浓度减少到一定程度时，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，所以流动的软水或具有压力的软水对水泥石有腐蚀作

36、用。 n评注 造成水泥石腐蚀的基本原因有：n（1）水泥石中含有较多易受腐蚀的成分，主要有氢氧化钙ca（oh）2、水化铝酸三钙c3ah6等。n（2）水泥石本身不密实，内部含有大量毛细孔，腐蚀性介质易于渗入和溶出，造成水泥石内部也受到腐蚀。n工程环境中存在有腐蚀性介质且其来源充足。 n解n硫酸盐对水泥石的腐蚀作用，是指水或环境中的硫酸盐与水泥石中水泥水化生成的氢氧化钙ca(oh)2、水化铝酸钙c3ah6反应，生成水化硫铝酸钙（钙矾石c3as3h31），产生1.5倍的体积膨胀。由于这一反应是在变形能力很小的水泥石内产生的，因而造成水泥石破坏，对水泥石具有腐蚀作用。 n生产水泥时掺入的适量石膏也会和水化产物水化铝酸钙c3ah6反应生成膨胀性产物水化硫铝酸钙c3as3h31，但该水化物主要在水泥浆体凝结前产生，凝结后产生的较少。由于此时水泥浆还未凝结，尚具有流动性及可塑性，因而对水泥浆体的结构无破坏作用。并且硬化初期的水泥石中毛细孔含量较高，可以容纳少量膨胀的钙矾石，而不会使水泥石开裂，因而生产水泥时掺入的适量石膏对水泥石不产生腐蚀作用，只起到了缓凝的作用。 n评注 硫酸盐与水泥石中水泥水化生成的氢氧化钙ca（oh）2、水化铝酸钙c3ah6反应，生成水化硫铝酸钙（钙矾石c3as3h31），产生1.5倍的体积膨胀。 钙矾石为微观针状晶体，人们常称其为水泥杆菌。n例4-9 何谓水