建筑材料-3 水泥

1、武汉船舶职业技术学院武汉船舶职业技术学院绪绪 论论三、水泥三、水泥水泥是指细磨成粉末状，加入适量水后可成为塑性浆体，既能在空气水泥是指细磨成粉末状，加入适量水后可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料牢固地胶结在一起的水硬性中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料。胶凝材料。水泥的品种很多，目前世界上有水泥的品种很多，目前世界上有200200余种。余种。三、水泥三、水泥水水 泥泥通用水泥通用水泥专用水泥专用水泥特性水泥特性水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山

2、灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快凝如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等快硬硅酸盐水泥等三、水泥三、水泥三、水泥三、水泥3.4.1 3.4.1 硅酸盐水泥的生产和矿物组成硅酸盐水泥的生产和矿物组成硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、不大于硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、不大于5%5%的石灰石或粒化高炉矿渣的石灰石或粒化高炉矿渣以及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。以及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。不掺加混合材料的硅酸盐水泥称为不掺加混合

3、材料的硅酸盐水泥称为型硅酸盐水泥（代号为型硅酸盐水泥（代号为PP）；）；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重量在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重量5 5混合材料的硅酸盐水泥称混合材料的硅酸盐水泥称为为型硅酸盐水泥（代号为型硅酸盐水泥（代号为PP）。）。1.1.硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产石灰质原料（石灰岩、白垩、泥灰岩等，主要提供石灰质原料（石灰岩、白垩、泥灰岩等，主要提供CaOCaO）；）；黏土质原料（黏土、黄土、页岩等，主要提供黏土质原料（黏土、黄土、页岩等，主要提供SiOSiO2 2、A1A12 2O O3 3和和 Fe Fe2 2O O3 3）；）；校正料（铁矿粉、砂岩及铝含

4、量高的黏土，分别补充校正料（铁矿粉、砂岩及铝含量高的黏土，分别补充FeFe2 2O O3 3、SiOSiO2 2和和A1A12 2O O3 3成分的不足）。成分的不足）。三、水泥三、水泥硅酸盐水泥的生产可分为生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程。硅酸盐水泥的生产可分为生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程。首先将原料破碎并按其化学成分配料后，在球磨机中磨细成为生料，然后首先将原料破碎并按其化学成分配料后，在球磨机中磨细成为生料，然后将生料入窑进行煅烧至部分熔融得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，最将生料入窑进行煅烧至部分熔融得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，最后把水泥熟料配以适量的石膏（有时还有部

5、分混合料）在球磨机中研磨至后把水泥熟料配以适量的石膏（有时还有部分混合料）在球磨机中研磨至一定细度，即得到硅酸盐水泥成品。一定细度，即得到硅酸盐水泥成品。硅酸盐水泥的生产流程可概括为硅酸盐水泥的生产流程可概括为“两磨两磨烧烧”，如下图所示。，如下图所示。三、水泥三、水泥三、水泥三、水泥2.2.硅酸盐水泥的矿物组成硅酸盐水泥的矿物组成三、水泥三、水泥硅酸盐水泥熟料中的硅酸盐矿物（硅酸盐水泥熟料中的硅酸盐矿物（C C3 3S S、C C2 2S S）含量占）含量占75%75%左右，熔剂矿左右，熔剂矿物（物（C C3 3A A、C C4 4AFAF）含量占）含量占2222左右。左右。水泥熟料中除了四

6、种主要矿物成分外，还含有少量的游离水泥熟料中除了四种主要矿物成分外，还含有少量的游离CaOCaO、游离、游离MgOMgO、SOSO3 3和碱（和碱（K K2 2O O、NaNa2 2O O）物质，这些成分均为有害成分，国家标准有严）物质，这些成分均为有害成分，国家标准有严格限制。格限制。安定性是指建筑材料水泥硬化后体积变化的均匀性，体积的不均匀变安定性是指建筑材料水泥硬化后体积变化的均匀性，体积的不均匀变化引起膨胀、裂缝或翘曲等现象。化引起膨胀、裂缝或翘曲等现象。三、水泥三、水泥（）硅酸三钙（）硅酸三钙硅酸三钙的化学成分为硅酸三钙的化学成分为a ai i2 2，其简写为，其简写为3 3S S。

7、它是硅酸盐。它是硅酸盐水泥熟料中最主要的矿物成分，约占水泥熟料总量的。硅水泥熟料中最主要的矿物成分，约占水泥熟料总量的。硅酸三钙遇水后能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水化热。它对促酸三钙遇水后能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水化热。它对促进水泥的凝结硬化，特别是对水泥天内的早期强度以及后期强度都进水泥的凝结硬化，特别是对水泥天内的早期强度以及后期强度都起主要作用。起主要作用。（）硅酸二钙（）硅酸二钙硅酸二钙的化学成分为硅酸二钙的化学成分为2 2a ai i2 2，其简写为，其简写为C2SC2S，约占水泥熟料，约占水泥熟料总量的总量的15153737。硅酸二钙遇水后反应较慢，水化热也

8、较低。它不影响。硅酸二钙遇水后反应较慢，水化热也较低。它不影响水泥的凝结，对水泥的后期强度起主要作用。水泥的凝结，对水泥的后期强度起主要作用。三、水泥三、水泥（）铝酸三钙（）铝酸三钙铝酸三钙的化学成分是铝酸三钙的化学成分是CaOAlCaOAl2 2O O3 3，其简写为，其简写为C C3 3，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的7 71515。铝酸三钙遇水后反应极快，产生的热量大而且很集中。铝酸三钙。铝酸三钙遇水后反应极快，产生的热量大而且很集中。铝酸三钙对水泥的凝结起主导作用，但其水化产物强度较低，主要对水泥的早期强对水泥的凝结起主导作用，但其水化产物强度较低，主要对水泥的早期强度有所贡献

9、。度有所贡献。（）铁铝酸四钙（）铁铝酸四钙铁铝酸四钙的化学成分为铁铝酸四钙的化学成分为: :CaOAlCaOAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3，其简写为，其简写为4 4AFAF，约，约占水泥熟料总量的占水泥熟料总量的10101818。铁铝酸四钙遇水时水化反应也很快，水化。铁铝酸四钙遇水时水化反应也很快，水化热较低，水化产物的强度不高，对水泥石的抗压强度贡献不大，主要对抗热较低，水化产物的强度不高，对水泥石的抗压强度贡献不大，主要对抗折强度贡献较大。折强度贡献较大。三、水泥三、水泥中中最差最差好好差差耐腐蚀性耐腐蚀性中中最大最大小小大大水化热水化热低低低低高高高高后期强度后期强度中

10、中低低低低高高早期强度早期强度快快最快最快慢慢快快硬化速度硬化速度矿矿物物特特性性10%10%18%18%7%7%15%15%15%15%37%37%37%37%60%60%矿物含量矿物含量C C4 4AFAFC C3 3A AC C2 2S SC C3 3S S简写式简写式4CaO.Al4CaO.Al2 2O O3 3FeFe2 2O O3 33CaO.Al3CaO.Al2 2O O3 32CaO.SiO2CaO.SiO2 23CaO.SiO3CaO.SiO2 2矿物组成矿物组成铁铝酸四钙铁铝酸四钙铝酸三钙铝酸三钙硅酸二钙硅酸二钙硅酸三钙硅酸三钙矿物名称矿物名称改变水泥熟料中矿物成份间的比例

11、，可以制得不同性质的水泥品种，改变水泥熟料中矿物成份间的比例，可以制得不同性质的水泥品种，如提高硅酸三钙含量，可以制得高强水泥和早强水泥，提高硅酸二钙含量如提高硅酸三钙含量，可以制得高强水泥和早强水泥，提高硅酸二钙含量并降低硅酸三钙与铝酸三钙的含量，可制得低热水泥或大坝水泥。并降低硅酸三钙与铝酸三钙的含量，可制得低热水泥或大坝水泥。三、水泥三、水泥3.4.2 3.4.2 硅酸盐水泥的硅酸盐水泥的水化与凝结硬化硅酸盐水泥的硅酸盐水泥的水化与凝结硬化水泥与水拌合后，最初形成具有可塑性的水泥净浆，水泥颗粒表面的水泥与水拌合后，最初形成具有可塑性的水泥净浆，水泥颗粒表面的矿物成分与水发生化学反应，即水

12、泥的水化。矿物成分与水发生化学反应，即水泥的水化。随着水化反应的进行，水泥浆体逐渐变稠失去塑性，但尚不具有强度，随着水化反应的进行，水泥浆体逐渐变稠失去塑性，但尚不具有强度，这个过程称为水泥的凝结。随着水化反应的继续进行，凝结的水泥浆开始这个过程称为水泥的凝结。随着水化反应的继续进行，凝结的水泥浆开始产生强度并逐渐发展成为坚硬的水泥石固体，这一过程称为水泥的硬化。产生强度并逐渐发展成为坚硬的水泥石固体，这一过程称为水泥的硬化。水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程较短暂，一般几水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程较短暂，一般几个小时即可完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温

13、度和湿度下可持个小时即可完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。续几十年。三、水泥三、水泥1 1硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化水泥的四种矿物单独与水作用时，每一种矿物成分都表现出不同的水水泥的四种矿物单独与水作用时，每一种矿物成分都表现出不同的水化特性，对水泥的性能则具有不同的影响。化特性，对水泥的性能则具有不同的影响。 经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的水化产物主要有：水化硅经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的水化产物主要有：水化硅酸钙酸钙(50%)(50%)、氢氧化钙、氢氧化钙(25%)(25%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙等、水化铝酸钙、水化铁酸

14、钙及水化硫铝酸钙等新生矿物。新生矿物。三、水泥三、水泥硅酸盐水泥矿物成分水化反应如下：硅酸盐水泥矿物成分水化反应如下：2(3CaOSiO2(3CaOSiO2 2) )6H6H2 2O=3CaO2SiOO=3CaO2SiO2 23H3H2 2O O3Ca(OH)3Ca(OH)2 2（水化硅酸钙凝胶）（氢氧化钙晶体）（水化硅酸钙凝胶）（氢氧化钙晶体）2(2CaOSiO2(2CaOSiO2 2) )十十4H4H2 2O=3CaO2SiOO=3CaO2SiO2 23H3H2 2O O十十Ca(OH)Ca(OH)2 2（水化硅酸钙凝胶）（氢氧化钙晶体）（水化硅酸钙凝胶）（氢氧化钙晶体）3CaOA13Ca

15、OA12 2O O3 36H6H2 2O=3CaOA1O=3CaOA12 2O O3 36H6H2 2O O（水化铝酸钙晶体）（水化铝酸钙晶体）4CaOA14CaOA12 2O O3 3FeFe2 2O O3 37H7H2 2O=3CaOA1O=3CaOA12 2O O3 36H6H2 2O O十十CaOFeCaOFe2 2O O3 3HH2 2O O （水化铁酸钙凝胶）（水化铁酸钙凝胶）3CaOAl3CaOAl2 2O O3 36H6H2 2O O3(CaSO3(CaSO4 42H2H2 2O)O)19H19H2 2O=3CaOAlO=3CaOAl2 2O O3 33CaSO3CaSO4 4

16、31H31H2 2O O（水化硫铝酸钙）（水化硫铝酸钙）（钙矾石）（钙矾石）三、水泥三、水泥2 2硅酸盐水泥的凝结硬化过程硅酸盐水泥的凝结硬化过程 硅酸盐水泥的凝结与硬化是人为划分的水化结果，水泥的凝结硬化实硅酸盐水泥的凝结与硬化是人为划分的水化结果，水泥的凝结硬化实际上是一个连续、复杂的物理化学变化过程。际上是一个连续、复杂的物理化学变化过程。 三、水泥三、水泥33凝胶凝胶水溶液达到饱和，析出许多细小颗粒，水溶液达到饱和，析出许多细小颗粒，堆积在水泥颗粒周围，形成水化物凝堆积在水泥颗粒周围，形成水化物凝胶膜层。胶膜层。11水泥颗粒水泥颗粒22水分水分水化物较少，生成后溶解于水，水泥颗粒间水化

17、物较少，生成后溶解于水，水泥颗粒间有较多的水，水泥浆具有良好的可塑性。有较多的水，水泥浆具有良好的可塑性。三、水泥三、水泥55未水化的水泥颗粒未水化的水泥颗粒66毛细孔毛细孔凝胶和晶体进一步发展，不断填充毛细孔，凝胶和晶体进一步发展，不断填充毛细孔，结构逐渐紧密。凝胶产生内聚力，使水泥结构逐渐紧密。凝胶产生内聚力，使水泥浆体具有强度，并逐渐硬化。浆体具有强度，并逐渐硬化。33凝胶凝胶44晶体晶体水化物不断析出，自由水分不断减少，膜层水化物不断析出，自由水分不断减少，膜层增厚并相互连接，形成网状结构，水泥浆增厚并相互连接，形成网状结构，水泥浆体逐渐变稠，失去可塑性，开始凝结。体逐渐变稠，失去可塑

18、性，开始凝结。C-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 电镜下的水泥水化产物图电镜下的水泥水化产物图水泥浆扫描电镜照片（水泥浆扫描电镜照片（7d龄期龄期）C-S-H钙矾石钙矾石钙钒石晶体钙钒石晶体三、水泥三、水泥3 3影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 （1 1）矿物组成矿物组成 不同矿物成分和水起反应时所表现出来的特点是不同的，如不同矿物成分和水起反应时所表现出来的特点是不同的，如C3AC3A水化速水化速率最快，放热量最大而强度不高；率最快，放热量最大而强度不高；C2SC2S水化速率最慢，放热量最少，早期强水化速率最

19、慢，放热量最少，早期强度低，后期强度增长迅速等。因此，改变水泥的矿物组成，其凝结硬化情度低，后期强度增长迅速等。因此，改变水泥的矿物组成，其凝结硬化情况将产生明显变化。水泥的矿物组成是影响水泥凝结硬化的最重要的因素况将产生明显变化。水泥的矿物组成是影响水泥凝结硬化的最重要的因素。（2 2）水泥细度水泥细度 在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，相应地水泥凝结硬化速表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，相应地水泥凝结硬化速度就快，早期强度就高。但过细度就快，早期强度

20、就高。但过细水泥水泥易与空气中的水分及二氧化碳反应，易与空气中的水分及二氧化碳反应，且成本高。且成本高。三、水泥三、水泥（3 3）龄期龄期 水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，只要温度、湿度适宜，水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，只要温度、湿度适宜，水泥强度的增长可持续若干年。水泥强度的增长可持续若干年。（4 4）环境温度和湿度环境温度和湿度在适当温度条件下，水泥的水化、凝结和硬化速度较快。反应产物增在适当温度条件下，水泥的水化、凝结和硬化速度较快。反应产物增长较快，凝结硬化加速，水化热较多。相反，温度降低，则水化反应减慢，长较快，凝结硬化加速，水化热较多。相反，温度降低，则水化反应

21、减慢，强度增长变缓。但高温养护往往导致水泥后期强度增长缓慢，甚至下降。强度增长变缓。但高温养护往往导致水泥后期强度增长缓慢，甚至下降。水的存在是水泥水化反应的必要条件。当环境湿度十分干燥时，水泥水的存在是水泥水化反应的必要条件。当环境湿度十分干燥时，水泥中的水分将很快蒸发，以致水泥不能充分水化，硬化也将停止；反之，水中的水分将很快蒸发，以致水泥不能充分水化，硬化也将停止；反之，水泥的水化将得以充分进行，强度正常增长。泥的水化将得以充分进行，强度正常增长。三、水泥三、水泥三、水泥三、水泥3.4.3 3.4.3 硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质1 1细度细度水泥的细度是指水泥颗粒的粗细程度

22、，它对水泥的技术性能有很大影水泥的细度是指水泥颗粒的粗细程度，它对水泥的技术性能有很大影响。水泥颗粒粒径一般在响。水泥颗粒粒径一般在0.0070.0070.2mm0.2mm范围，颗粒越细，水泥的总比表面范围，颗粒越细，水泥的总比表面积越大，水化时与水接触的面积就越大，水化反应的速率就越大并越充分，积越大，水化时与水接触的面积就越大，水化反应的速率就越大并越充分，水泥的凝结硬化速度也就越快。如果水泥颗粒过细，硬化时将会产生较为水泥的凝结硬化速度也就越快。如果水泥颗粒过细，硬化时将会产生较为严重的收缩变形，而且磨制水泥时的能耗及成本会增大。严重的收缩变形，而且磨制水泥时的能耗及成本会增大。为使水泥

23、具有良好的技术性与经济性，水泥应该具有一定的细度。一为使水泥具有良好的技术性与经济性，水泥应该具有一定的细度。一般认为，水泥颗粒粒径小于般认为，水泥颗粒粒径小于0.04mm0.04mm时才具有较高的活性，水泥颗粒粒径大时才具有较高的活性，水泥颗粒粒径大于于0.1mm0.1mm时其活性很小。时其活性很小。三、水泥三、水泥水泥的细度通常采用比表面积法或筛析法来测定。水泥的细度通常采用比表面积法或筛析法来测定。比表面积比表面积是指单位质量水泥颗粒表面积的总和。国标规定，硅酸盐水是指单位质量水泥颗粒表面积的总和。国标规定，硅酸盐水泥的比表面积应不小于泥的比表面积应不小于300m300m2 2kgkg。

24、筛析法筛析法是采用边长是采用边长0.08mm0.08mm的方孔筛对水泥试样进行筛析试验，用筛余的方孔筛对水泥试样进行筛析试验，用筛余百分数来表示水泥的细度。百分数来表示水泥的细度。符合国家标准要求的出厂水泥，使用单位可不检验水泥的细度。符合国家标准要求的出厂水泥，使用单位可不检验水泥的细度。水泥负压筛析仪水泥负压筛析仪水泥比表面积测定仪水泥比表面积测定仪三、水泥三、水泥1.1.筛析试验前：调节负压至筛析试验前：调节负压至400040006000Pa6000Pa范围内。范围内。2.2.称取试样称取试样25g25g，置于负压筛，置于负压筛，筛析筛析2min2min。3.3.筛毕，称量筛余物筛毕，称

25、量筛余物m ms s。4.4.结果计算水泥结果计算水泥试样试样筛余百分筛余百分数：数：100mmFs三、水泥三、水泥2.2.凝结时间凝结时间水泥的凝结时间是指从加水开始，到水泥浆失去塑性所需的时间。凝水泥的凝结时间是指从加水开始，到水泥浆失去塑性所需的时间。凝结时间分初凝时间与终凝时间，初凝时间为自加水起至水泥净浆开始失去结时间分初凝时间与终凝时间，初凝时间为自加水起至水泥净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间为自加起水起至水泥净浆完全失去可塑性并可塑性所需的时间；终凝时间为自加起水起至水泥净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。开始产生强度所需的时间。为使水泥能在施工时有充分的时间搅拌、

26、运输、浇注，水泥的凝结时为使水泥能在施工时有充分的时间搅拌、运输、浇注，水泥的凝结时间不能过短。当施工完毕，水泥石应尽快硬化，以利于下一道工序能够及间不能过短。当施工完毕，水泥石应尽快硬化，以利于下一道工序能够及时进行，水泥的终凝时间不能太长。国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时时进行，水泥的终凝时间不能太长。国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间不得早于间不得早于45min45min，终凝时间不得迟于，终凝时间不得迟于390min390min。水泥凝结时间的测定是以标准稠度的水泥净浆，在规定的温度和湿度水泥凝结时间的测定是以标准稠度的水泥净浆，在规定的温度和湿度条件下，采用凝结时间测定仪进行测定。条

27、件下，采用凝结时间测定仪进行测定。三、水泥三、水泥标准稠度的水泥净浆是指按规定的标准方法，制备出下沉度达到规定标准稠度的水泥净浆是指按规定的标准方法，制备出下沉度达到规定稠度范围内的水泥净浆。要配制标准稠度的水泥净浆，则要测出达到标准稠度范围内的水泥净浆。要配制标准稠度的水泥净浆，则要测出达到标准稠度时的所需的拌合水量，以占水泥质量的百分率表示标准稠度用水量。稠度时的所需的拌合水量，以占水泥质量的百分率表示标准稠度用水量。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在24243030之间。之间。水泥净浆搅拌机水泥净浆搅拌机 标准稠度测定仪标准稠度测定仪 三、水泥三、水泥3 3

28、体积安定性体积安定性水泥的体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的均匀性。如果水泥水泥的体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的均匀性。如果水泥的体积安定性不良，水泥硬化后将产生不均匀的体积变化，会导致水泥制的体积安定性不良，水泥硬化后将产生不均匀的体积变化，会导致水泥制品膨胀性裂缝，降低工程质量，甚至引起严重的工程事故。引起水泥体积品膨胀性裂缝，降低工程质量，甚至引起严重的工程事故。引起水泥体积安定性不良的原因：安定性不良的原因：（1 1）水泥熟料中所含的游离氧化钙（）水泥熟料中所含的游离氧化钙（f-CaOf-CaO）过多；）过多；（2 2）水泥熟料中所含的游离氧化镁（）水泥熟料中所含的游离氧化

29、镁（f-MgOf-MgO）过多；）过多；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。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，生成六方板状的成六方板状的Ca(OH)Ca(OH)2 2晶体，这时体积膨胀以上，从而导致不均匀体晶体，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。积膨胀，使水泥石开裂。三、水泥三、水泥（3 3）水泥粉磨时掺入的石膏过多。）水泥粉磨时掺入的石膏过多。 当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙

30、继续反应当石膏掺量过多时，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，体积增大约生成钙矾石，体积增大约1.51.5倍，从而导致水泥石开裂。倍，从而导致水泥石开裂。水泥体积安定性快速检验方法有饼法和雷氏法两种。饼法是观察试饼水泥体积安定性快速检验方法有饼法和雷氏法两种。饼法是观察试饼沸煮后外形变化情况来检验水泥体积安定性；雷氏法是测定试饼沸煮后的沸煮后外形变化情况来检验水泥体积安定性；雷氏法是测定试饼沸煮后的膨胀值。当对试验结果有争议时，应以雷氏法为准。膨胀值。当对试验结果有争议时，应以雷氏法为准。雷式夹膨胀测定仪雷式夹膨胀测定仪 水泥沸煮箱水泥沸煮箱 三、水泥三、水泥4 4强度与强度

31、等级强度与强度等级水泥的强度是评定其质量与品质的重要指标，也是划分强度等级的依水泥的强度是评定其质量与品质的重要指标，也是划分强度等级的依据。国家标准规定，水泥与标准砂按据。国家标准规定，水泥与标准砂按1:31:3的质量比混合，用的质量比混合，用0.50.5的水灰比，的水灰比，按规定的方法制成按规定的方法制成40mm40mm40mm40mm160mm160mm的标准试件，在标准温度（的标准试件，在标准温度（202011）的水中养护，分别测定其在的水中养护，分别测定其在3d3d和和28d28d的抗压强度值与抗折强度值。的抗压强度值与抗折强度值。水泥试模水泥试模 水泥抗折试验机水泥抗折试验机压力试

32、验机压力试验机 三、水泥三、水泥根据强度测定结果，硅酸盐水泥分为根据强度测定结果，硅酸盐水泥分为6 6个强度等级，见表个强度等级，见表3-53-5，其中代，其中代号号R R表示属于早强型水泥。表示属于早强型水泥。硅酸盐水泥的强度要求硅酸盐水泥的强度要求 三、水泥三、水泥3.4.5 3.4.5 水泥石的腐蚀与防止水泥石的腐蚀与防止在通常使用条件下，硅酸盐水泥凝结硬化后形成的水泥石具有较好的在通常使用条件下，硅酸盐水泥凝结硬化后形成的水泥石具有较好的耐久性。水泥石的腐蚀是指在某些侵蚀性液体或气体（统称侵蚀介质）作耐久性。水泥石的腐蚀是指在某些侵蚀性液体或气体（统称侵蚀介质）作用下，水泥石会逐渐遭受

33、腐蚀，导致其性能降低甚至结构破坏的这种现象。用下，水泥石会逐渐遭受腐蚀，导致其性能降低甚至结构破坏的这种现象。腐蚀是外界因素通过水泥石中某些组分（氢氧化钙、水化铝酸钙等）腐蚀是外界因素通过水泥石中某些组分（氢氧化钙、水化铝酸钙等）而引起的，其腐蚀类型、原因以及作用机理较为复杂而引起的，其腐蚀类型、原因以及作用机理较为复杂三、水泥三、水泥1 1溶出性腐蚀（软水侵蚀）溶出性腐蚀（软水侵蚀） 软水是指硬度较小的水，雨水、雪水以及多数的河水和湖水均属于软软水是指硬度较小的水，雨水、雪水以及多数的河水和湖水均属于软水。当水泥石与软水长期接触时，水泥石中的氢氧化钙被水溶解（每升水水。当水泥石与软水长期接触

34、时，水泥石中的氢氧化钙被水溶解（每升水中可溶解氢氧化钙中可溶解氢氧化钙1.3g1.3g以上）。在静水及无水压的情况下，由于周围的水以上）。在静水及无水压的情况下，由于周围的水易为溶出的氢氧化钙所饱和，溶解作用将会中止，这时溶解作用仅限于水易为溶出的氢氧化钙所饱和，溶解作用将会中止，这时溶解作用仅限于水泥石表层，危害不大。泥石表层，危害不大。在流动水及压力水作用下，溶出的氢氧化钙将不断流失，一方面使水在流动水及压力水作用下，溶出的氢氧化钙将不断流失，一方面使水泥石变得疏松，另一方面会使水泥石碱度降低。由于水化产物（水化硅酸泥石变得疏松，另一方面会使水泥石碱度降低。由于水化产物（水化硅酸钙、水化铝

35、酸钙等）只有在一定的碱度环境中才能稳定存在，所以氢氧化钙、水化铝酸钙等）只有在一定的碱度环境中才能稳定存在，所以氢氧化钙的不断流失又导致其它水化产物的分解，最终使水泥石的结构破坏和强钙的不断流失又导致其它水化产物的分解，最终使水泥石的结构破坏和强度降低，危害严重。度降低，危害严重。三、水泥三、水泥当环境水中含有较多重碳酸盐（钙盐和镁盐等）即水的硬度较高时，当环境水中含有较多重碳酸盐（钙盐和镁盐等）即水的硬度较高时，重碳酸盐与水泥石中的氢氧化钙起反应，生成几乎不溶于水的碳酸钙。生重碳酸盐与水泥石中的氢氧化钙起反应，生成几乎不溶于水的碳酸钙。生成的碳酸钙积聚在水泥石的孔隙中，形成致密的保护层可阻止

36、外界水的继成的碳酸钙积聚在水泥石的孔隙中，形成致密的保护层可阻止外界水的继续侵入，水泥石中的氢氧化钙溶解将受到抑制，溶出性腐蚀被减弱或中止。续侵入，水泥石中的氢氧化钙溶解将受到抑制，溶出性腐蚀被减弱或中止。Ca(HCOCa(HCO3 3) )2 2Ca(OH)Ca(OH)2 2=2CaCO=2CaCO3 32H2H2 2O O2 2溶解性化学腐蚀溶解性化学腐蚀化学腐蚀的特点是溶解于水中的某些酸类和盐类物质，与水泥石中的化学腐蚀的特点是溶解于水中的某些酸类和盐类物质，与水泥石中的氢氧化钙起置换反应，生成易溶性盐或无胶结能力的产物，从而使水泥石氢氧化钙起置换反应，生成易溶性盐或无胶结能力的产物，从

37、而使水泥石结构遭到破坏。结构遭到破坏。三、水泥三、水泥（1 1）酸类侵蚀）酸类侵蚀由于水泥的水化产物呈碱性，因此酸类对水泥石都会有不同程度的侵由于水泥的水化产物呈碱性，因此酸类对水泥石都会有不同程度的侵蚀作用。工业废水及地下水中常含有盐酸、硝酸、氯氟酸等无机酸以及醋蚀作用。工业废水及地下水中常含有盐酸、硝酸、氯氟酸等无机酸以及醋酸、蚁酸等有机酸，它们均可与水泥石中的氢氧化钙反应，生成易溶物，酸、蚁酸等有机酸，它们均可与水泥石中的氢氧化钙反应，生成易溶物，从而导致水泥石结构的溶解性破坏。从而导致水泥石结构的溶解性破坏。2HCl2HClCa(OH)Ca(OH)2 2 = CaCl = CaCl2

38、22H2H2 2O O有些工业污水及地下水中常含有一些游离的碳酸，当含量超过一定量有些工业污水及地下水中常含有一些游离的碳酸，当含量超过一定量时，将对水泥石产生碳酸侵蚀作用。时，将对水泥石产生碳酸侵蚀作用。 Ca(OH)Ca(OH)2 2COCO2 2 H H2 2O = CaCOO = CaCO3 32H2H2 2O OCaCOCaCO3 3COCO2 2 H H2 2O = Ca(HCOO = Ca(HCO3 3) )2 2三、水泥三、水泥（2 2）盐类侵蚀）盐类侵蚀海水及地下水中常含有氯化镁、硫酸镁等镁盐类物质，它们可与水泥海水及地下水中常含有氯化镁、硫酸镁等镁盐类物质，它们可与水泥石中

39、的氢氧化钙起置换反应生成易溶的氯化钙和无胶结能力的氢氧化镁或石中的氢氧化钙起置换反应生成易溶的氯化钙和无胶结能力的氢氧化镁或生成石膏。氯化钙易溶于水，将促使反应不断进行，从而降低水泥石中的生成石膏。氯化钙易溶于水，将促使反应不断进行，从而降低水泥石中的碱度，导致部分水化物分解，使腐蚀加剧。碱度，导致部分水化物分解，使腐蚀加剧。MgClMgCl2 2Ca(OH)Ca(OH)2 2 = CaCl = CaCl2 2Mg(OH)Mg(OH)2 2MgSOMgSO4 4Ca(OH)Ca(OH)2 22H2H2 2O = CaSOO = CaSO4 42H2H2 2O OMg(OH)Mg(OH)2 2（

40、3 3）强碱侵蚀）强碱侵蚀当强碱的浓度不大时，一般对水泥石没有腐蚀作用；当强碱的浓度较当强碱的浓度不大时，一般对水泥石没有腐蚀作用；当强碱的浓度较大且水泥石中的铝酸盐含量较高时，铝酸盐与强碱反应生成的铝酸钠易溶大且水泥石中的铝酸盐含量较高时，铝酸盐与强碱反应生成的铝酸钠易溶于水，此时可造成水泥石的侵蚀破坏。于水，此时可造成水泥石的侵蚀破坏。 2NaOH 2NaOH3CaOAl3CaOAl2 2O O3 36H6H2 2O = NaO = Na2 2OAlOAl2 2O O3 33Ca(OH)3Ca(OH)2 24H4H2 2O O三、水泥三、水泥3 3膨胀性化学腐蚀膨胀性化学腐蚀当水泥石与含有硫酸或硫酸盐的水接触时，将产生膨胀性化学腐蚀。当水泥石与含有硫酸或硫酸盐的水接触时