第三章水泥

1、第三章第三章 水泥水泥2021年年11月月20日星期六日星期六n内容提要内容提要n3.1概述概述n3.2硅酸盐水泥硅酸盐水泥n3.3掺有混合材料的硅酸盐水泥掺有混合材料的硅酸盐水泥 第三章 水泥 第一节第一节 概述概述水泥：粉状水硬性水泥：粉状水硬性无机胶凝材料无机胶凝材料。加水搅拌后成浆。加水搅拌后成浆体，体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。把砂、石等材料牢固地胶结在一起。用它胶结碎石制成的用它胶结碎石制成的混凝土混凝土，硬化后不但强度较高，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作而且还

2、能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利水利、国防国防等工程。等工程。（1）通用水泥通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：泥主要是指：GB1752007规定的六大类水泥，即规定的六大类水泥，即硅酸盐硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐、火山灰质硅酸盐水泥、水泥、粉煤灰粉煤灰硅酸盐水泥和硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥。水泥按用途及性能分为：水泥按用途及性能分为：（2）专用水泥：专门

3、用途的水泥。如：）专用水泥：专门用途的水泥。如：G级级油井水油井水泥泥，道路，道路硅酸盐水泥硅酸盐水泥。（3）特性水泥：某种性能比较突出的水泥。如：）特性水泥：某种性能比较突出的水泥。如：快快硬硅酸盐水泥硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐硫铝酸盐水泥水泥、磷铝酸盐水泥磷铝酸盐水泥和和磷酸盐水磷酸盐水泥。泥。第二节第二节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥凡以凡以硅酸钙硅酸钙为主的硅酸盐为主的硅酸盐水泥水泥熟料，熟料，5%以下的石灰石以下的石灰石或或粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材水硬性胶凝材料料，统称为硅酸盐水泥，统称为硅酸盐

4、水泥。一、矿物组成一、矿物组成硅酸盐水泥的硅酸盐水泥的主要矿物主要矿物组成是：组成是：硅酸三钙硅酸三钙、硅酸二钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。硅酸三钙决定着硅酸盐水泥铝酸三钙、铁铝酸四钙。硅酸三钙决定着硅酸盐水泥四个星期内的强度；硅酸二钙四星期后才发挥强度作四个星期内的强度；硅酸二钙四星期后才发挥强度作用，约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度；用，约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度；铝酸三钙强度发挥较快，但强度低，其对硅酸盐水泥铝酸三钙强度发挥较快，但强度低，其对硅酸盐水泥在在1至至3天或稍长时间内的强度起到一定的作用；铁铝天或稍长时间内的强度起到一定的作用；铁铝酸四钙的强度发挥

5、也较快，但强度低，对酸四钙的强度发挥也较快，但强度低，对硅酸盐硅酸盐水泥水泥的强度贡献小。的强度贡献小。二、基本性能二、基本性能A、凝结硬化快，早期强度及后期强度高，适用于有早强要求、凝结硬化快，早期强度及后期强度高，适用于有早强要求的混凝土、冬季施工混凝土，地上、地下重要结构的高强混凝的混凝土、冬季施工混凝土，地上、地下重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程。土和预应力混凝土工程。B、抗冻性好，适用于严寒地区水位升降范围内遭受反复冻融、抗冻性好，适用于严寒地区水位升降范围内遭受反复冻融循环的混凝土工程。循环的混凝土工程。C、水化热大，不宜用于大体积混凝土工程，但可用于低温季、水化热大，不宜用

6、于大体积混凝土工程，但可用于低温季节或冬期施工。节或冬期施工。D、耐腐蚀性差，不宜用于经常与流动淡水或硫酸盐等腐蚀介、耐腐蚀性差，不宜用于经常与流动淡水或硫酸盐等腐蚀介质接触的工程，也不宜用于经常与海水、矿物水等腐蚀介质接质接触的工程，也不宜用于经常与海水、矿物水等腐蚀介质接触的工程。触的工程。E、耐热性差，不宜用于有耐热要求的混凝土工程。、耐热性差，不宜用于有耐热要求的混凝土工程。F、抗碳化性能好，适用于空气中、抗碳化性能好，适用于空气中 CO2浓度较高的环境，如铸浓度较高的环境，如铸造车间等。造车间等。G、干缩小，可用于干燥环境下的混凝土工程。、干缩小，可用于干燥环境下的混凝土工程。H、耐

7、磨性好，可用于路面与地面工程。、耐磨性好，可用于路面与地面工程。三、影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素：三、影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素：水泥的凝结硬化过程，也就是水泥强度的发展过程。为了正确、水泥的凝结硬化过程，也就是水泥强度的发展过程。为了正确、科学、合理地使用水泥，并在生产中采取有效措施改善水泥的性科学、合理地使用水泥，并在生产中采取有效措施改善水泥的性能，必须了解影响水泥凝结硬化的因素。影响水泥凝结硬化的因能，必须了解影响水泥凝结硬化的因素。影响水泥凝结硬化的因素很多，归纳起来主要有以下方面。素很多，归纳起来主要有以下方面。 1、 矿物组成的影响：水泥熟料中各种矿物组成的凝结硬化速矿

8、物组成的影响：水泥熟料中各种矿物组成的凝结硬化速度不同，当各矿物的相对含量不同时，水泥的凝结硬化速度就不度不同，当各矿物的相对含量不同时，水泥的凝结硬化速度就不同。当水泥熟料中的硅酸三钙、铝酸三钙相对含量较高时，水泥同。当水泥熟料中的硅酸三钙、铝酸三钙相对含量较高时，水泥的水化反应速率快，则凝结硬化速度也快，同时水化热也比较大。的水化反应速率快，则凝结硬化速度也快，同时水化热也比较大。2、水泥细度的影响：试验充分证明：水泥颗粒的粗细直接影响、水泥细度的影响：试验充分证明：水泥颗粒的粗细直接影响水泥的水化、凝结硬化、强度及水化热等。这是因为水泥的颗粒水泥的水化、凝结硬化、强度及水化热等。这是因为

9、水泥的颗粒越细，其总表面积越大，与水的接触面积也越大，因此水化反应越细，其总表面积越大，与水的接触面积也越大，因此水化反应迅速、凝结硬化也相应增快，早期强度也较高。但是，如果水泥迅速、凝结硬化也相应增快，早期强度也较高。但是，如果水泥的颗粒过细，容易与空气中的水分及二氧化碳反应，导致水泥不的颗粒过细，容易与空气中的水分及二氧化碳反应，导致水泥不宜久存，过细的水泥硬化时产生的收缩也较大，水泥磨得越细，宜久存，过细的水泥硬化时产生的收缩也较大，水泥磨得越细，耗能多，成本就越高。耗能多，成本就越高。 3、水灰比大小影响、水灰比大小影响,水泥浆的水灰比，是指水泥浆中水与水泥的水泥浆的水灰比，是指水泥浆

10、中水与水泥的质量之比，这是水泥凝结硬化的重要影响因素。当水灰墩大时，质量之比，这是水泥凝结硬化的重要影响因素。当水灰墩大时，由于水泥颗粒问被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架由于水泥颗粒问被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥凝结较慢；而且水泥浆中多余结构所需的凝结时间长，所以水泥凝结较慢；而且水泥浆中多余水分蒸发后形成的孔隙较多，造成水泥石的强虽度较低。水分蒸发后形成的孔隙较多，造成水泥石的强虽度较低。 4、养护条件的影响、养护条件的影响,养护环境有足够的温度和湿度，这是水泥养护环境有足够的温度和湿度，这是水泥凝结硬化的必要条件。温度对水泥的凝结硬化有

11、明显影响，温凝结硬化的必要条件。温度对水泥的凝结硬化有明显影响，温度越高，水泥凝结硬化速度越快；温度越低，水泥凝结硬化速度越高，水泥凝结硬化速度越快；温度越低，水泥凝结硬化速度则减慢。特别是当温度低于度则减慢。特别是当温度低于O时，水泥凝结硬化停止，并时，水泥凝结硬化停止，并有可能在冻融的作用下造成已硬化水泥石的破坏。因此，水泥有可能在冻融的作用下造成已硬化水泥石的破坏。因此，水泥混凝土工程冬季施工要采取一定的保温措施。混凝土工程冬季施工要采取一定的保温措施。 5、石膏掺量的影响石膏掺量的影响,石膏是水泥中的缓凝剂，主要用于调节水石膏是水泥中的缓凝剂，主要用于调节水泥的凝结时间，是水泥中不可缺

12、少的组分，关键是掺加必须适泥的凝结时间，是水泥中不可缺少的组分，关键是掺加必须适量。如果石膏的掺量太少，缓凝效果不显著，起不到缓凝剂的量。如果石膏的掺量太少，缓凝效果不显著，起不到缓凝剂的作用；如果石膏的掺量过多，石膏本身会生成一种促凝物质，作用；如果石膏的掺量过多，石膏本身会生成一种促凝物质，反而使水泥快凝。反而使水泥快凝。n四、生产指标标准编辑四、生产指标标准编辑 1、水泥主要技术指标、水泥主要技术指标（1）比重比重与容重：标准水泥比重为与容重：标准水泥比重为3.1，容重通常采用，容重通常采用3100公斤公斤/立方米。立方米。（2）细度：指水泥颗粒的粗细程度。颗粒越细，硬化得越快，早）细度

13、：指水泥颗粒的粗细程度。颗粒越细，硬化得越快，早期强度也越高。期强度也越高。（3）标准稠度用水量（）标准稠度用水量（p22）（4）凝结时间凝结时间：水泥加水搅拌到开始凝结所需的时间称初凝时间：水泥加水搅拌到开始凝结所需的时间称初凝时间。从加水搅拌到凝结完成所需的时间称终凝时间。硅酸盐水泥。从加水搅拌到凝结完成所需的时间称终凝时间。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥初凝时间不早于、普通硅酸盐水泥初凝时间不早于45分钟，终凝时间不迟于分钟，终凝时间不迟于6.5小时；火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥终凝时间不小时；火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥终凝时间不迟于迟于10小时。实际上初凝时间在小时。

14、实际上初凝时间在13h，而终凝为，而终凝为46小时。小时。n水泥凝结时间的测定由专门凝结时间测定仪进行水泥凝结时间的测定由专门凝结时间测定仪进行.（5）体积安定性体积安定性：指水泥在硬化过程中体积变化的：指水泥在硬化过程中体积变化的均匀性能。水泥中含杂质较多，会产生不均匀变形。均匀性能。水泥中含杂质较多，会产生不均匀变形。（6）水泥强度及强度等级（水泥强度及强度等级（p24）（7）水化热）水化热：水泥与水作用会产生放热反应，在：水泥与水作用会产生放热反应，在水水泥硬化泥硬化过程中，不断放出的热量称为水化热。过程中，不断放出的热量称为水化热。第三节第三节 掺有混合材料的硅酸盐水泥掺有混合材料的硅

15、酸盐水泥n一、混合材料一、混合材料在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥强度，扩大使在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥强度，扩大使用范围而掺入的天然或人工的用范围而掺入的天然或人工的矿物质材料矿物质材料称为混合材。称为混合材。n1、分类（按照火山灰活性大小）：分类（按照火山灰活性大小）： （1）非活性混合材非活性混合材（惰性混合材）：不发生化学法应，仅起（惰性混合材）：不发生化学法应，仅起填充作用。石灰石粉、石英粉、缓冷矿渣等。填充作用。石灰石粉、石英粉、缓冷矿渣等。 （2）活性混合材活性混合材具有弱自硬性或火山灰性具有弱自硬性或火山灰性（潜在水硬性）（潜在水硬性）的材料。的材料。

16、 弱自硬性混合材弱自硬性混合材：碱性粒化高炉矿渣：碱性粒化高炉矿渣：CaO+SiO2+Al2O3占占90以上，含有一定量的以上，含有一定量的硅酸二钙和铝酸钙，以及硅酸二钙和铝酸钙，以及SiO2、Al2O3 。玻璃化率达。玻璃化率达98以上。以上。 火山灰活性混合材火山灰活性混合材：硅灰硅灰silica fume、粉煤灰、粉煤灰fly ash、火山、火山灰、页岩、煤矸石、硅藻土、蛋白石、凝灰石等。灰、页岩、煤矸石、硅藻土、蛋白石、凝灰石等。硅酸盐水泥熟料，不小于硅酸盐水泥熟料，不小于5的各种矿物材料（混合的各种矿物材料（混合材），以及适量的石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材），以及适量的石膏共同磨细

17、制成的水硬性胶凝材料，均属掺混合材的硅酸盐水泥。材料，均属掺混合材的硅酸盐水泥。n掺入混合材的目的掺入混合材的目的：n改善水泥的性质改善水泥的性质 调节水泥强度调节水泥强度 增加品种增加品种 提高产量提高产量 节约熟料，降低成本节约熟料，降低成本什么是火山灰活性？什么是火山灰活性？火山灰含有一定数量的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分。火山灰含有一定数量的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分。火山灰活性是指这些活性组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸火山灰活性是指这些活性组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物。钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物。 n本身不具有水化

18、作用，但与水泥水化产生的本身不具有水化作用，但与水泥水化产生的Ca(OH)2或其他的或其他的碱性物质发生反应，生成具有胶凝作用的水化硅酸钙、水化铝酸碱性物质发生反应，生成具有胶凝作用的水化硅酸钙、水化铝酸钙等物质的性质。钙等物质的性质。三、掺混合材的硅酸盐水泥种类三、掺混合材的硅酸盐水泥种类n1、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥n2、普通硅酸盐水泥：硅酸盐水泥熟料、普通硅酸盐水泥：硅酸盐水泥熟料+适量石膏适量石膏+6%15%混混合材料合材料磨细制成；磨细制成；n3、矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥n硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+适量石膏适量石膏+20%70%粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣磨细制成磨细制成n4、火

19、山灰质硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥n硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+适量石膏适量石膏+20%50%火山灰质火山灰质混合材料磨细混合材料磨细制成；制成；n5、粉煤灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥n硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+适量石膏适量石膏+20%40%粉煤灰粉煤灰混合材料磨细制混合材料磨细制成；成；n6、复合硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥1、普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥PO硅酸盐水泥熟料加适量石膏，加硅酸盐水泥熟料加适量石膏，加(615)%混合材（混合材（非活性混合材非活性混合材 10，窑灰，窑灰 5）粉磨而成的）粉磨而成的水泥。水泥。q特点（特点（GB175-1999）：）：性质：同硅酸盐水泥

20、相近性质：同硅酸盐水泥相近不同点：粗凝时间：不同点：粗凝时间： 45min 终凝时间：终凝时间： 10h 强度等级：强度等级： 32.5、 32.5R、42.5、 42.5R、52.5、52.5R六个，六个，但标准不同但标准不同。2、矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥PSq硅酸盐水泥熟料加适量石膏，加硅酸盐水泥熟料加适量石膏，加20%70%的矿渣的矿渣粉磨而成的水泥。粉磨而成的水泥。q特点：特点：细度、凝结时间及安定性同细度、凝结时间及安定性同PO水泥相同。水泥相同。强度等级：强度等级：(GB1344-1999) 32.5、 32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个，六个，但标准

21、不但标准不同。同。矿渣水泥独有特点？v水化速度慢，水化热低；水化速度慢，水化热低；v早强低，后期强度增进大；早强低，后期强度增进大；v抗软水，抗硫酸盐浸蚀强；抗软水，抗硫酸盐浸蚀强；v耐热性能好；耐热性能好；v标稠需水量大，保水性差，标稠需水量大，保水性差， 易泌水抗冻抗碳化差易泌水抗冻抗碳化差。3、火山灰质硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥P.P由硅酸盐水泥熟料，火山灰质混合材料和适量石膏由硅酸盐水泥熟料，火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。磨细制成的水硬性胶凝材料。 熟料熟料 (2050)%火山灰石膏火山灰石膏n特点：特点：细度、凝结时间、安定性与细度、凝结时间、安定性与PO水

22、泥相同；水泥相同；强度等级（强度等级（GB134499）：同）：同PS水泥水泥 32.5、 32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个六个性能特点？性能特点？水化速度慢，水化热小；水化速度慢，水化热小；早强低，后期强度增进大；早强低，后期强度增进大；抗软水，抗硫酸盐浸蚀强；抗软水，抗硫酸盐浸蚀强；需水量大，干缩大。需水量大，干缩大。4、粉煤灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥nPortland fly-ash cement（代号（代号PF） 熟料熟料 (2040)%粉煤灰石膏粉煤灰石膏n特点：特点：细度、凝结时间、安定性同细度、凝结时间、安定性同PO水泥；水泥；强度等级与标准（强度等

23、级与标准（GB134499），同），同PS、PP水泥：水泥： 32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个六个性能特点？性能特点？水化速度慢，水化热小；水化速度慢，水化热小；早强低，后期强度增进大，早强低，后期强度增进大，抗软水，抗硫酸盐浸蚀强；抗软水，抗硫酸盐浸蚀强；需水量小，干缩小，抗裂性好需水量小，干缩小，抗裂性好。5、复合硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥n由硅酸盐水泥熟料，两种或两种以上的混合材料和适量石由硅酸盐水泥熟料，两种或两种以上的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 熟料熟料 15%50%火山灰质材料石膏火山灰质材料石膏n特

24、点：特点：凝结时间及安定性同凝结时间及安定性同PO水泥相同。水泥相同。强度等级同强度等级同PS、PP、PF水泥，但标准不同水泥，但标准不同GB1295899 32.5、 32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个六个复合水泥独复合水泥独有特点？有特点？新型通用水泥，各种混合材新型通用水泥，各种混合材复合使用，产生协同效应可复合使用，产生协同效应可使使PC水泥具有比水泥具有比PS、PP、PF水泥更优的性能。水泥更优的性能。硅酸盐水泥为硅酸盐水泥为P.或或P.,普通硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥为P.O,矿矿渣硅酸盐水泥为渣硅酸盐水泥为P.S,火山灰硅酸盐水泥为火山灰硅酸盐水泥为P.P

25、,粉煤灰粉煤灰硅酸盐水泥为硅酸盐水泥为P.F,复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥P.C等等等等掺混合材水泥的技术特点（共性）掺混合材水泥的技术特点（共性）n凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度高；凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度高；n水化放热速度慢，放热量低；水化放热速度慢，放热量低；n抗软水、抗软水、SO42-的腐蚀性好；矿渣水泥的耐热的腐蚀性好；矿渣水泥的耐热性好性好n温度敏感性大，温度低时影响强度发展；温度敏感性大，温度低时影响强度发展；n适于水下、大体积混凝土结构和蒸养的混凝土适于水下、大体积混凝土结构和蒸养的混凝土构件；构件；n不适于抗冻、干燥地区的混凝土工程。不适于抗冻、干燥地区的混

26、凝土工程。四、通用水泥的验收和保管四、通用水泥的验收和保管(一一)、通用水泥的验收、通用水泥的验收n包装标志和数量的验收 q包装标志的验收 q包装有袋装和散装两种n袋装水泥在包装袋上应清楚地标明产品名称、代号、净含量、强度等级、生产许可证编号、生产者名称和地址、出厂编号、执行标准号、包装年月日等主要包装标志。n掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥，必须在包装上标上“掺火山灰”字样。n包装袋两侧应印有水泥名称和强度等级。n印刷字体颜色：q硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥红色；q矿渣硅酸盐水泥绿色；q火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥黑色 。n散装水泥供应时须提交与袋装水泥标志内容相同的卡片。(一一)、

27、通用水泥的验收、通用水泥的验收n数量的验收数量的验收 q 袋装水泥每袋净含量为袋装水泥每袋净含量为50kg，且不得少于标志质，且不得少于标志质量的量的98；q随机抽取随机抽取20袋总质量不得少于袋总质量不得少于1000kg。n质量的验收质量的验收 q检查出厂合格证和试验报告检查出厂合格证和试验报告 ；q复验复验 ；q仲裁检验仲裁检验 。(二二)、通用水泥的保管、通用水泥的保管n不同品种和不同强度等级的水泥要分别存放，不同品种和不同强度等级的水泥要分别存放，不得混杂。不得混杂。n防水防潮，做到防水防潮，做到“上盖下垫上盖下垫”。n堆垛不宜过高，一般不超过堆垛不宜过高，一般不超过10袋，场地狭窄时袋，场地狭窄时最多不超过最多不超过15袋。袋。n储存期不能过长，通用水泥不超过三个月。水储存期不能过长，通用水泥不超过三个月。水泥储存期超过三个月，水泥会受潮结块，强度泥储存期超过三个月，水泥会受潮结块，强度大幅度降低，会影响水泥的使用大幅度降低，会影响水泥的使用 。 （1）不同的生产厂，不同品种、标号和不同生）不同的生产厂，不同品种、标号和不同生产日期的水泥应分别堆放，不得混装产日期的水泥应分别堆放，不得混装。 （2）水泥的防潮物资，必须注意防潮。）水泥的防潮物资，必须注意防潮。 （3）存放水泥的