水 泥.建筑材料.河海大学

1、第四章第四章 水水 泥泥第一节第一节 概概 述述 水泥的定义与分类水泥的定义与分类 水泥的特性与应用水泥的特性与应用 学习要求学习要求一、水泥的定义与分类一、水泥的定义与分类v 定定 义义 根据根据GB/T4131-1997GB/T4131-1997水泥的命名、定义和术水泥的命名、定义和术语语，水泥（，水泥（CementCement）是加水拌和成浆体，能胶结）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砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化粉状粉状水硬水硬性胶凝材料。性胶凝材料。v 水泥的分类水泥的分类1 1 按化学（矿物）成分分类按化学（矿物）成分分类 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 铝

2、酸盐水泥铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥 2 2 按性能和用途分类按性能和用途分类硅硅酸酸盐盐系系列列水水泥泥专用水泥专门用于某些工程的水泥，如道路水泥。专用水泥专门用于某些工程的水泥，如道路水泥。特性水泥某种特性较突出的水泥，如快硬水泥。特性水泥某种特性较突出的水泥，如快硬水泥。通用水泥通用水泥（用于一般（用于一般土木工程的土木工程的水泥水泥) )硅酸盐水泥硅酸盐水泥混合材掺量混合材掺量0%-5%0%-5%普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 混合材掺量混合材掺量6%-15%6%-15%矿渣水泥矿渣水泥粉煤灰水泥粉煤灰水泥火山灰水泥火山灰水泥复合水泥复合水泥混合材掺量混

3、合材掺量20%20%二二、水泥的特性与用途、水泥的特性与用途v 水泥的特性水泥的特性 1 1、水泥浆有很好的可塑性，与砂，石拌合后仍能、水泥浆有很好的可塑性，与砂，石拌合后仍能 使混合物具使混合物具 有必要的和易性，可浇筑成有必要的和易性，可浇筑成各种各种 形状尺寸形状尺寸的构件，以满足设计上的不同要求；的构件，以满足设计上的不同要求； 2 2、适应性强，可用于海上，地下、深水或者严寒、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、核电站等干热的地区，以及耐侵蚀、防辐射、核电站等 特殊要求的工程；特殊要求的工程；3 3、硬化后可以获得较高强度，并且、硬化后可以获得较

4、高强度，并且改变水泥的改变水泥的 组成组成，可以适当调节其性能，满足某些工程，可以适当调节其性能，满足某些工程 的不同需要；的不同需要；4 4、可与、可与纤维或者聚合物纤维或者聚合物等多种无机、有机材料等多种无机、有机材料 匹配，制成各种水泥基复合材料，有效发挥匹配，制成各种水泥基复合材料，有效发挥 材料潜力；材料潜力；5 5、与普通钢铁相比，水泥制品不会生锈，也没、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，维修工作塑料年久老化的问题，耐久性好，维修工作 量小。量小。v 水泥的用途水泥的用

5、途 水泥是最重要的建筑材料之一，在建筑、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。力混凝土和建筑物。 v 学习要求学习要求 掌握通用水泥的基本技术性质和质量要求；水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

6、水影响；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。并能根据工程要求泥石侵蚀的主要类型与预防。并能根据工程要求合合理地选用水泥理地选用水泥。同时应了解一般其它特种水泥的特。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性，具有这些特性的原因及应用范围。第二节第二节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 硅酸盐水泥的定义与分类硅酸盐水泥的定义与分类 硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产 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水化与凝结硬化 硅酸盐水泥的主要技术性质硅酸盐水泥的主要技术性质 环境水对水泥石的侵蚀环境水对水泥石的侵

7、蚀一、硅酸盐水泥的定义与分类一、硅酸盐水泥的定义与分类硅酸盐水泥硅酸盐水泥 根据根据GB1752007硅酸盐水泥、普通硅硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥酸盐水泥， 凡由凡由硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料、05%石石灰石或粒化高炉矿渣、灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏适量石膏磨细制成的水磨细制成的水硬性胶凝材料硬性胶凝材料, 都称为硅酸盐水泥。都称为硅酸盐水泥。 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 凡以适当组成生料烧至部分熔融，所得以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硅酸钙为主要成分的物料，称为硅酸盐水泥熟的物料，称为硅酸盐水泥熟料，简称熟料。料，简称熟料。硅酸盐水泥分类（两类）硅酸盐水泥分类（

8、两类） 不掺加混合材料的称不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，型硅酸盐水泥， 代号代号 PI 在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥不超过水泥 质量质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料 的称的称II型硅酸盐水泥，代号型硅酸盐水泥，代号 PII。二、二、 硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产生产硅酸盐水泥的原料：生产硅酸盐水泥的原料：石灰质原料石灰质原料( (石灰石、白垩等石灰石、白垩等) ) 主要提供主要提供CaOCaO粘土质原料粘土质原料( (粘土、页岩等粘土、页岩等) ) 主要提供主要提供SiOSiO2 2和和AlAl2 2O O3 3及少

9、量及少量FeFe2 2O O3 3辅助原料如铁矿石、砂岩等辅助原料如铁矿石、砂岩等 用以校正用以校正SiOSiO2 2和和FeFe2 2O O3 3的不足的不足生产硅酸盐水泥熟料的燃料一般为煤。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工艺硅酸盐水泥的生产可概括为硅酸盐水泥的生产可概括为“两磨一烧两磨一烧” 即：即： 生料的配合与磨细生料的配合与磨细（磨）（磨） 生料煅烧成熟料生料煅烧成熟料（烧）（烧） 熟料与适量石膏共同磨细而成水泥熟料与适量石膏共同磨细而成水泥（磨）（磨）硅酸盐水泥的生产工艺流程图硅酸盐水泥的生产工艺流程图1 1、 原料破碎、配料与粉磨原料破碎、

10、配料与粉磨 石灰石、粘土、砂岩等水泥原料先需破碎石灰石、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（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。磨成生料。生料粉磨一般用球磨机。 颚式破碎机颚式破碎机球磨机球磨机 配料系统配料系统2 2、熟料烧成、熟料烧成悬浮预热器系统回转窑 生料经煅烧即为水泥熟生料经煅烧即为水泥熟料。熟料烧成用水泥窑。水料。熟料烧成用水泥窑。水泥窑可分回转窑和立窑两大泥窑可分回转窑和立窑两大类。新建类。新建大型水泥厂大型水泥厂多用带多用带

11、预热、窑外分解系统的回转预热、窑外分解系统的回转窑。窑。机械化立窑机械化立窑 立窑在我国水泥工立窑在我国水泥工业中仍占很重要的地位，业中仍占很重要的地位，我国目前年产我国目前年产20亿多吨亿多吨水泥，主要产自立窑水水泥，主要产自立窑水泥厂。泥厂。生料煅烧过程中的物理和化学变化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：生料煅烧形成熟料主要包括以下几个物理化学过程：（1） 生料的干燥与脱水生料的干燥与脱水 100 200oC: 生料被加热，自由水逐渐蒸发生料被加热，自由水逐渐蒸发 而干燥；而干燥； 500 800oC: 粘土质原料脱水并分解为粘土质原料脱水并分解

12、为无定形无定形 的的Al2O3和和SiO2。（2） 碳酸盐分解碳酸盐分解 600 1200oC： 90032oCCaCOCaOCO 26003COMgOMgCOC（3） 固相反应固相反应 在碳酸钙分解的同时，石灰质和粘土质组分间，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：通过质点的相互扩散，进行固相反应： 800 ：CaOAl2O3 、CaOFe2O3和和 2CaOSiO2 开始形成；开始形成； 800900 ： 开始形成开始形成 12CaO7 Al2O3 ；9001100 ： 2CaOAl2O3 SiO2形成后又分解，形成后又分解， 开始形成开始形成 3Ca

13、OAl2O3 和和4CaO Al2O3 Fe2O3 ；11001200 ：大量形成：大量形成3CaOAl2O3 和和 4CaO Al2O3 Fe2O3， 2CaOSiO2含量达最大值。含量达最大值。（4） 熟料烧成熟料烧成 1300 1450oC：3CaOAl2O3 和和 4CaO Al2O3 Fe2O3 呈熔融状态，呈熔融状态，CaO和和部分部分2CaOSiO2 溶解于液相，在此液相中溶解于液相，在此液相中2CaOSiO2 吸收吸收 CaO形成形成3CaOSiO2 。 2CaOSiO2 + CaO 3CaOSiO2（5） 熟料冷却熟料冷却 快速冷却快速冷却可以阻止以下过程发生。可以阻止以下过

14、程发生。 3CaOSiO2 2CaOSiO2 + CaO 3 3、水泥粉磨、水泥粉磨 将水泥熟料和石膏、混合材料一起磨细即成水泥。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。水泥粉磨一般用管（球）磨机。加入石膏的目的是调加入石膏的目的是调节水泥的凝结时间节水泥的凝结时间, , 使水泥不致发生快凝或闪凝现象。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。同时在最佳石膏掺量时可得到水泥最高强度。问题：为什么石膏不能过多掺入？问题：为什么石膏不能过多掺入？（三氧化硫过多影响安定性）（三氧化硫过多影响安定性）水泥磨水泥磨4 4、装、装 包包 水泥一般

15、用塑料编制水泥一般用塑料编制袋或牛皮纸袋装（袋或牛皮纸袋装（50kg/50kg/袋），以便长途运输和保袋），以便长途运输和保存。存。散装水泥散装水泥 为节省成本，也可用散装水泥车对近距离为节省成本，也可用散装水泥车对近距离大用户（如混凝土搅拌站）供货。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三、硅酸盐水泥熟料的组成及特性还有少量对水泥性能影响较大的矿物有还有少量对水泥性能影响较大的矿物有: : 游离氧化钙游离氧化钙(f-CaO)(f-CaO) 方镁石方镁石(MgO) (3) (MgO) (3) 三氧化硫三氧化硫 （SOSO3 3） WHY?WHY?有害矿物成分对水泥性能的影

16、响：有害矿物成分对水泥性能的影响：导致安定性不良。如不符合规定导致安定性不良。如不符合规定, 则水泥为废品。则水泥为废品。（五）掌握硅酸盐水泥熟料矿物含量与特性的意义（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。成的水泥熟料。四、四、 硅酸盐水泥的水化与凝结硬化硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 硅酸盐水泥熟料的水化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。水化：水泥熟料矿物与水反应生成水化物的过程。 1

17、C3S水化水化 2C3S7H C3S2H4 + 3CH 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙 2 C2S水化水化 2C2S + 5H C3S2H4 CH 3. C3A水化水化 C3A+3CSH2+26H C6AS3H32 简称简称 AFt 石膏石膏 钙矾石钙矾石 C3A水化在水中的反应水化在水中的反应（闪凝）（闪凝） 2C3A 21H C4AH13 +C4AH8 C4AH13 +C4AH8 2 C3AH6 +9H在有在有石膏石膏存在的条件下的反应：存在的条件下的反应：石膏适量时石膏适量时： AFt在在C3A周围形成包覆层周围形成包覆层石膏少量时石膏少量时： AFt+C3A AFm （包覆层破

18、坏）（包覆层破坏） 一般一般硅酸盐水泥的石膏掺量，其最终铝酸盐水硅酸盐水泥的石膏掺量，其最终铝酸盐水化产物为化产物为AFt和和AFm. C4AF + 7H C3AH6 + CFH 水化铝酸钙水化铝酸钙 水化铁酸钙水化铁酸钙 水化硅酸钙水化硅酸钙、 Ca(OH)2、 AFt, AFm 晶体、晶体、水水化铝酸钙化铝酸钙和水化铁酸钙和水化铁酸钙 。（二）（二） 水泥浆体凝结硬化水泥浆体凝结硬化 水泥加水形成的浆体水泥加水形成的浆体, , 起初具有可塑性和流动性。起初具有可塑性和流动性。 随着水化反应的不断进行随着水化反应的不断进行, , 浆体逐渐失去流动能力浆体逐渐失去流动能力 转变为具有一定强度的

19、固体转变为具有一定强度的固体, , 这一过程即为水泥的这一过程即为水泥的 凝结和硬化凝结和硬化。 水化是水泥产生凝结硬化的前提水化是水泥产生凝结硬化的前提, , 而凝结硬化则而凝结硬化则 是水泥水化的结果。从整体看是水泥水化的结果。从整体看, , 凝结与硬化是同一凝结与硬化是同一 过程的不同阶段过程的不同阶段, , 凝结标志着水泥浆失去流动性而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。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水泥的凝结和硬化过程是人为划分的, ,

20、实际上这实际上这 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。然分开的。 分散在水中分散在水中未水化的水未水化的水泥颗粒泥颗粒在水泥颗粒在水泥颗粒表面形成水表面形成水化物膜层化物膜层膜层长大并膜层长大并互相连接凝互相连接凝结结水化物进一水化物进一步发展，填步发展，填充毛细孔充毛细孔水泥浆体凝结硬化过程水泥浆体凝结硬化过程（三）（三） 硬化水泥浆体硬化水泥浆体(水泥石）的组成水泥石）的组成水泥水化产物水泥水化产物未水化水泥颗粒未水化水泥颗粒各类孔（孔溶液）各类孔（孔溶液）影响硅酸盐水泥水化与硬化的因素影响硅酸盐水泥水化与硬化的因素 (1)

21、(1) 水泥熟料矿物组成水泥熟料矿物组成(2) (2) 水泥细度水泥细度 石膏掺量石膏掺量 水泥浆的水灰比水泥浆的水灰比(5) (5) 养护条件（温度与湿度）养护条件（温度与湿度）(6) (6) 龄龄 期期五五 硅酸盐水泥的主要技术性质硅酸盐水泥的主要技术性质（一）密度与堆积密度（一）密度与堆积密度 密密 度：一般在度：一般在3.13.2g/cm3之间之间 松散堆积密度：一般在松散堆积密度：一般在9001300kg/m3之间之间 紧密堆积密度：可达紧密堆积密度：可达14001700kg/m3（二）（二） 细细 度度 细度是指水泥颗粒的粗细程度。细度是指水泥颗粒的粗细程度。1. 1. 水泥细度与

22、性能关系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，消耗的粉磨能量度也就越高。但水泥磨得越细，消耗的粉磨能量就越多，就越多，成本越高成本越高；而且水泥颗粒越小，越易与；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。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细度表示方法与要求 国家标准规定，国家标准规定

23、，硅酸盐水泥硅酸盐水泥的细度用用透气的细度用用透气式比表面积仪测定，要求其比表面积式比表面积仪测定，要求其比表面积 (Specific (Specific Surface Area)Surface Area)大于大于300m300m2 2/kg/kg。硅酸盐系列其它硅酸盐系列其它五类水泥五类水泥的细度用筛析法，要求在和的细度用筛析法，要求在和8080方孔筛方孔筛上的上的 筛余量筛余量 (Residue on sieve)(Residue on sieve) 不大于不大于10%10%。细度不符合规定的，为不合格品细度不符合规定的，为不合格品。（三）（三） 标准稠度用水量标准稠度用水量水泥净浆标准

24、稠度水泥净浆标准稠度 为测定凝结时间、体积安定性等性能，使其具为测定凝结时间、体积安定性等性能，使其具有有正确的可比性正确的可比性，水泥净浆以标准方法测试所达到，水泥净浆以标准方法测试所达到统一规定统一规定的浆体可塑性程度。的浆体可塑性程度。水泥净浆标准稠度需水量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占水泥重量的百分率 。测定方法测定方法（水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定（水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法，性检验方法，GB/T 13462001）：）： 有标准法和代有标准法和代用法，有矛盾时以标准

25、法为准。一般硅酸盐水泥的用法，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标准稠度用水量一般为2430%。 净浆搅拌净浆搅拌先加拌和水：先加拌和水：120-150ml;水泥：水泥：500g（5-10s内加内加完）完）搅拌：低速搅拌：低速120s 停：停：15s 高速高速: 120s标准稠度用水量测定（标准法）标准稠度用水量测定（标准法）释放试杆释放试杆30s30s时读数：时读数：试杆距离玻璃底板试杆距离玻璃底板5 57mm7mm的水泥浆为标准稠度水泥的水泥浆为标准稠度水泥浆浆标准稠度用水量测定（代用法）标准稠度用水量测定（代用法）释放试杆释放试杆30 s 30 s 时读数：时读数

26、：调整水量法：调整水量法：262630mm30mm固定水量法：固定水量法：P P33.433.40.185S0.185S（四）（四） 凝结时间凝结时间 水泥从加水开始到失去流动性水泥从加水开始到失去流动性, 即从可塑状态即从可塑状态发展到固体状态所需的时间叫凝结时间。发展到固体状态所需的时间叫凝结时间。v 初凝时间初凝时间 从水泥加水拌合起至水泥浆从水泥加水拌合起至水泥浆开始开始失失 去可塑性所需的时间为水泥的初凝去可塑性所需的时间为水泥的初凝 时间。时间。 v 终凝时间终凝时间 从加水拌合至水泥浆从加水拌合至水泥浆完全完全失去塑性失去塑性 的时间为水泥的终凝时间。的时间为水泥的终凝时间。v

27、水泥的凝结时间对施工的影响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、够的时间来完成混凝土或砂浆的搅拌、 运输、运输、浇捣和砌筑等操作；浇捣和砌筑等操作； 水泥终凝不宜过迟，以水泥终凝不宜过迟，以便使混凝土能尽快地硬化，达到一定的强度，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。以利于下道工序的进行。v 水泥凝结时间测定方法水泥凝结时间测定方法 按按GB/T 13462001：水泥标准稠度用水量：水泥标准稠度用水量凝结时间、安定性检验方法。凝结时间、安定性检验方法。v 对水泥凝结时间的

28、要求对水泥凝结时间的要求 国家标准中规定国家标准中规定: 硅酸盐水泥的初凝时间不得早硅酸盐水泥的初凝时间不得早于于45min, 终凝时间不得迟于终凝时间不得迟于6.5h.。 凡初凝时间不符合规定的凡初凝时间不符合规定的, 为废品；终凝时间不为废品；终凝时间不符合规定的为不合格品。符合规定的为不合格品。v 影响水泥凝结时间的因素影响水泥凝结时间的因素 熟料矿物组成熟料矿物组成 石膏掺量石膏掺量 水泥细度水泥细度 初凝时间测定初凝时间测定释放试针释放试针 30 s 时读数。时读数。试针沉到距底板试针沉到距底板35mm，时，为水泥达到初凝状态。时，为水泥达到初凝状态。初凝时间到达初凝状态初凝时间到达

29、初凝状态 时刻加水时刻时刻加水时刻终凝时间测定终凝时间测定试针沉入试体试针沉入试体0.5mm时，时，为水泥达到终凝状态。为水泥达到终凝状态。终凝时间到达终凝状态终凝时间到达终凝状态 时刻加水时刻时刻加水时刻（五）体积安定性（五）体积安定性 水泥的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是指水泥浆体在凝结硬化过程中体积变化的均匀性中体积变化的均匀性 。1. 水泥安定性不良的危害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。构，出现龟裂、弯曲、松脆或崩溃现象。 2. 安定性不良的原因安定性

30、不良的原因 游离氧化钙游离氧化钙(f-CaO)含量过高，导致安定性不良。含量过高，导致安定性不良。 方镁石方镁石(MgO)含量多，会引起水泥的安定性不良。含量多，会引起水泥的安定性不良。 MgO含量不符合规定者含量不符合规定者, 为废品。为废品。 三氧化硫三氧化硫(SO3)含量过高。硅酸盐水泥中含量过高。硅酸盐水泥中SO3的含的含 量不得超量不得超 过过3.5%, SO3含量不符合规定者含量不符合规定者, 为废品。为废品。3. 检验水泥安定性的方法检验水泥安定性的方法 fCaO：按：按GB/T 13462001：水泥标准稠：水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法。有试饼度用水量、凝结时间

31、、安定性检验方法。有试饼法法 及雷氏夹法，有争议时以雷氏法为准及雷氏夹法，有争议时以雷氏法为准。 MgO： 用压蒸法用压蒸法 。 SO3： 必须用水浸法必须用水浸法。4. 安定性不合格水泥的处置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体积安定性不合格的水泥应作废品处理，严严禁用于工程中禁用于工程中。沸煮箱沸煮箱30min从室从室温加热到温加热到100 ，保，保温温3h。体积安定性检验（试饼法）体积安定性检验（试饼法）体积安定性检验（雷氏夹法）体积安定性检验（雷氏夹法） CA 5mm（六）（六） 强强 度度 水泥的强度是指水泥胶砂硬化水泥的强度是指水泥胶砂硬化一定龄期一定龄期后

32、，其胶后，其胶结能力的大小。结能力的大小。v 检验方法检验方法 GB/T17671-1999 水泥胶砂强度检验方法（水泥胶砂强度检验方法（ISO法）法） （1）标准砂：）标准砂：1.02.0mm，0.501.0mm， 0.080.50mm 三级，三级， 每级各占每级各占1/3。 （2）配合比（质量比）：水泥）配合比（质量比）：水泥 ：标准砂：标准砂 ：水：水 1 ： 3 ： 0. 5 4502g: 1350 5g :2251 mL（3） 成型方法：标准振实台或振动台成型方法：标准振实台或振动台（4） 试件尺寸：试件尺寸：40mm40mm160mm（5） 养护温度养护温度: 20 1 （6） 龄

33、龄 期：期：3d，28d（7） 强度试验：抗折、抗压强度试验：抗折、抗压 2. 强度等级强度等级 按规定龄期的按规定龄期的抗压强度和抗折强度抗压强度和抗折强度划分。划分。不同强度等级的水泥在不同强度等级的水泥在各龄期各龄期的强度值不得低于表中的强度值不得低于表中对应值。对应值。试件成型试件成型试件尺寸：试件尺寸： 40mm 40mm 160mm先加拌和水：先加拌和水：225ml加水泥：加水泥：450g搅搅 拌：低速拌：低速30s，在第二个，在第二个 30s开始时同时均匀开始时同时均匀 加砂，再高速搅拌加砂，再高速搅拌30; 停：停：90s 高速高速: 60s强度测定与计算强度测定与计算L=10

34、0 mm232mFLfbh保留一位小数。保留一位小数。 抗折强度抗折强度0.00234 F (MPa)强度测定与计算强度测定与计算夹具施压面积夹具施压面积 40mm40mm40mm40mmFfA0.625 F（MPa）抗压强度抗压强度保留一位小数。保留一位小数。 强度试验结果与强度等级的确定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。当三个强度值中为试验结果。当三个强度值中仅有一个仅有一个超出平均值超出平均值的的10时，应剔除这个结果，再以剩下的两个测时，应剔除这个结果，再以剩下的两个测定值的平均值作为

35、试验结果；如三个测定值中有定值的平均值作为试验结果；如三个测定值中有两两个个超过平均值的超过平均值的10时，则该组结果作废。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。当六个强度值中术平均值作为试验结果。当六个强度值中仅有一个仅有一个超出平均值的超出平均值的10时，应剔除这个结果，再以剩时，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；下的五个测定值的平均值作为试验结果；如五个测如五个测定值中再有超过它们平均值的定值中再有超过它们平均值的10时时，则该组结，则该组结果作废。果作废。强度等级

36、：根据抗折、抗压强度结果，按相应的水泥标强度等级：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。准确定其水泥强度等级。例例 题题 某硅酸盐水泥标准胶砂试件强度试验结果如下，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。试评定该水泥的强度等级。 强度等级评定强度等级评定 测定结果测定结果3 3天抗折、抗压强度均达到天抗折、抗压强度均达到52.552.5级硅酸级硅酸盐水泥技术指标，盐水泥技术指标，2828天抗折强度达到天抗折强度达到52.552.5级水泥指级水泥指标，但抗压强度间于标，但抗压强度间于42.542.5和和52.5MPa52.5MPa之间，故评定该之间

37、，故评定该水泥强度等级为水泥强度等级为42.5R42.5R。（七）（七） 水化热水化热水泥在水化过程中放出的热量称为水泥的水化热。水泥在水化过程中放出的热量称为水泥的水化热。v 水泥水化放热特点水泥水化放热特点 水泥的水化热水泥的水化热, , 大部分大部分是在水化初期是在水化初期(7d)(7d)内放内放出的出的, , 以后逐渐减少，其量的大小和放热速度因水以后逐渐减少，其量的大小和放热速度因水泥的种类、矿物组成、水灰比、细度和养护条件等泥的种类、矿物组成、水灰比、细度和养护条件等而不同。而不同。 v 水泥水化热过大的危害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大型基础、水坝

38、、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，内部温度常升高到温度常升高到50506060以上，内部和外部的温度以上，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，应采用土工程中，不宜采用硅酸盐水泥，应采用低热低热水水泥。若使用水化热较高的水泥施工时，应采取必泥。若使用水化热较高的水泥施工时，应采取必要的降温措施。要的降温措施。（八）硅酸盐水泥的特点及其应用（八）硅酸盐水

39、泥的特点及其应用v 强度高。强度高。主要主要用于重要工程的高强度混凝土和预用于重要工程的高强度混凝土和预 应力混凝土工程。应力混凝土工程。v 凝结硬化快，抗冻性和耐磨性好。适用于早强要凝结硬化快，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。求高，冬季施工和严寒地带施工。v 耐侵蚀性差。水化产物中含有较多氢氧化钙，抗耐侵蚀性差。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。软水侵蚀和抗化学侵蚀性差。v 耐热性差，不能用于耐热要求很高的工程。耐热性差，不能用于耐热要求很高的工程。v 水化热大，不能用于大体积工程。水化热大，不能用于大体积工程。六、环境水对水泥石的侵蚀六

40、、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。境水对水泥石的侵蚀。（一）（一） 水泥石被环境水侵蚀的原因水泥石被环境水侵蚀的原因v 氢氧化钙及其它成分，能氢氧化钙及其它成分，能一定程度一定程度地溶解于水地溶解于水v 氢氧化钙等水化产物是氢氧化钙等水化产物是碱性物质碱性物质，若环境水中有，若环境水中有 酸类或某些盐类，能与其发生反应，若新生成的酸

41、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胀而引起内应力，都将导致水泥石结构的破坏v 水泥石本身水泥石本身不密实不密实，有很多毛细孔通道，侵蚀性，有很多毛细孔通道，侵蚀性 介质易于进入其内部介质易于进入其内部（）软水侵蚀（）软水侵蚀 水泥石长期接触软水时，会使水泥石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

42、，从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。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动的软水环境中时，水泥被软水侵蚀的速度更快。度更快。（二）（二） 水泥石被腐蚀的方式水泥石被腐蚀的方式 （）一般酸的腐蚀（）一般酸的腐蚀 工程结构处于各种酸性介质中时，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，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或发生体积膨胀

43、造成结构物的局部被胀裂，破坏了水泥石的结构。其基本胀裂，破坏了水泥石的结构。其基本化学反应式为：化学反应式为：OHCaHOHCa2222)(（）碳酸的腐蚀（）碳酸的腐蚀 雨水及地下水中常溶有较多的二氧化碳，形成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，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。其腐蚀反应流失，从而破坏了水泥石的结构。其腐蚀反应过程为：过程为：OHCaC

44、OOHCOOHCa232222)(23322)(HCOCaCaCOOHCO （）硫酸盐的腐蚀（）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，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，产生与水泥石中的水化铝酸钙反应生成钙矾石，产生1.51.5倍的体积膨胀，这种膨胀必然导致脆性水泥倍的体积膨胀，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。状晶体，人们常称其为水泥杆菌。

45、此外，有些其它物质也能腐蚀水泥石，如镁盐、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。强碱、糖类、脂肪等。2243224232)(3133203124OHCaOHCaSOOAlCaOOHCaSOOHOAlCaO（三）降低环境水对水泥石侵蚀的措施（三）降低环境水对水泥石侵蚀的措施v根据环境介质侵蚀的特性，选择根据环境介质侵蚀的特性，选择合适合适品种的品种的 水泥。水泥。 v尽量提高混凝土的尽量提高混凝土的密实性密实性，减少水的渗透作，减少水的渗透作 用，则可减轻环境介质的侵蚀破坏作用用，则可减轻环境介质的侵蚀破坏作用v必要时可在混凝土表面必要时可在混凝土表面设置防护层设置防护层

46、，如沥青，如沥青 防水层和塑料防水层及合成树脂涂料等。防水层和塑料防水层及合成树脂涂料等。 第二节第二节 混合材料及掺有混合混合材料及掺有混合材料的硅酸盐水泥材料的硅酸盐水泥一、混合材料一、混合材料二、普通硅酸盐水泥二、普通硅酸盐水泥三、矿渣硅酸盐水泥三、矿渣硅酸盐水泥四、火山灰硅酸盐水泥四、火山灰硅酸盐水泥五、粉煤灰硅酸盐水泥五、粉煤灰硅酸盐水泥六、复合硅酸盐水泥六、复合硅酸盐水泥一、混合材料一、混合材料 在生产水泥时，在生产水泥时，为节约水泥熟料为节约水泥熟料，提高水泥产，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

47、泥中的水泥强度等级而加到水泥中的矿物质材料矿物质材料称为水泥称为水泥混合材料。混合材料。（一）混合材料的类别（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混合材料按其性能可分为活性混合材料( (亦称亦称为水硬性混合材料为水硬性混合材料) )和非活性混合材料和非活性混合材料( (亦称为填充亦称为填充性混合材料性混合材料) )。v 活性混合材活性混合材 加水拌和后在加水拌和后在常温常温下能生成具有胶凝性的水化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。为活性混合材。v 非活性混合材非活性混合材 活性指标不符

48、合标准要求，在水泥中主要起活性指标不符合标准要求，在水泥中主要起填填充作用充作用而又不损害水泥的、性能的矿物质材料。而又不损害水泥的、性能的矿物质材料。（二）混合材料的作用（二）混合材料的作用v 活性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活性混合材料中的活性SiO2和和Al2O3能与水泥能与水泥水化产生的水化产生的Ca(OH) 2及石膏反应形成水硬性的水化及石膏反应形成水硬性的水化产物。产物。 xCa(OH)2+SiO2+mH2Ox CaOSiO2mH2O yCa(OH)2+ Al2O3 +nH2Oy CaO Al2O3 nH2O 水化铝酸钙进一步与石膏反应，形成水化硫铝水化铝

49、酸钙进一步与石膏反应，形成水化硫铝酸钙。酸钙。v 非活性混合材的作用非活性混合材的作用 非活性混合材料（如石英砂、石灰石等）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。泥强度等级，减小水泥水化热的作用。（三）（三） 常用活性混合材料常用活性混合材料 1、粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣 （Granulated Blast furnace slag） 高炉冶炼生铁时所得以硅酸钙和铝硅酸钙为主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要成分的熔融物，经淬冷成

50、粒后的产品称为粒化高炉矿渣。炉矿渣。 经水淬的高炉矿渣呈疏松多孔的玻璃体结构，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。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、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。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。能形成具有水硬性化合物的

51、性质。 火山灰质混合材料中含有较多的活性火山灰质混合材料中含有较多的活性SiO2和和Al2O3 。天然火山灰有：火山灰、凝灰岩、浮石、。天然火山灰有：火山灰、凝灰岩、浮石、沸石岩、硅藻土；沸石岩、硅藻土； 人工火山灰有：煤矸石、烧页岩、人工火山灰有：煤矸石、烧页岩、煤渣等。煤渣等。 3、粉煤灰、粉煤灰 （Fly ash） 粉煤灰是从火力发电厂煤粉炉烟道气体中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收集的粉末，其主要活性组分是含活性SiOSiO2 2和和AlAl2 2O O3 3的空心玻璃微珠。的空心玻璃微珠。二、普通硅酸盐水泥二、普通硅酸盐水泥v 定定 义义 根据

52、根据GB175 2007硅酸盐水泥、普通硅酸硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥盐水泥凡由凡由硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料、 6%15%混合混合材料、材料、适量石膏适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称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），代号为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号PO。三、三、 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥v 定定 义义 根据根据GB13441999矿渣硅酸盐水泥、火山矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥，凡由，凡由硅酸硅酸盐水泥熟料盐水泥熟料和和粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣 、适量石膏适量石膏磨细制成磨细制成的水硬性胶

53、凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号渣水泥），代号PS。水泥中粒化高炉矿渣掺加量水泥中粒化高炉矿渣掺加量按重量百分比计为按重量百分比计为20%70%。四四 火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥v 定定 义义 根据根据GB1344GB134419991999矿渣硅酸盐水泥、火山灰矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥，凡由，凡由硅酸盐硅酸盐水泥熟料水泥熟料和和火山灰质混合材料火山灰质混合材料 、适量石膏适量石膏磨细制成磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥（简的水硬性胶凝材料，称为火山灰

54、质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号称火山灰水泥），代号P PP P。水泥中火山灰质混合材水泥中火山灰质混合材料掺量按重量百分比计为料掺量按重量百分比计为202050%50%。五、粉煤灰硅酸盐水泥五、粉煤灰硅酸盐水泥v 定定 义义 根据根据GB1344GB134419991999矿渣硅酸盐水泥、火山灰矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥，凡由，凡由硅酸盐硅酸盐水泥熟料水泥熟料和和粉煤灰粉煤灰 、适量石膏适量石膏磨细制成的水硬性磨细制成的水硬性胶凝材料胶凝材料, , 称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号泥），

55、代号P PF F。水泥中粉煤灰掺加量按重量百分水泥中粉煤灰掺加量按重量百分比计为比计为202040%40%。六、复合硅酸盐水泥六、复合硅酸盐水泥v 定定 义义 根据根据GB12958GB1295819991999复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥，凡，凡由由硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材两种或两种以上规定的混合材料料 、适量石膏适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复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），代号合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P PC C。水泥中。水泥中混合材料总掺加量按重量百分比计为应大于混合材料总掺加量按重量百分比计为应大于15%

56、15%，但，但不超过不超过50%50%。v 特特 性性 与与主要混合材料的品种主要混合材料的品种有关；有关； 水泥中同时掺入两种或多种混合材料，可更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。得到全面改善。v 适用范围适用范围 与与主要混合材料的品种主要混合材料的品种有关。有关。七、掺混合材料水泥的强度指标七、掺混合材料水泥的强度指标八、通用水泥的特性及应用八、通用水泥的特性及应用八、通用水泥八、通用水泥的特性及应用（续的特性及应用（续1）八、通用水泥的特性及应用（续八、通用水泥的特性及应用（续2）八、通用水泥的特性及应用（续八、通用水泥的特性及应用（续3）第三节第三节 其它品种水泥其它品种水泥一、一、 中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥v 定定 义义 中热硅酸盐水泥中热硅酸盐水泥 以适当成分的硅酸盐水以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细的具