第一章常用的建筑材料水泥和其他胶凝材料

1.3.2水泥和其他胶凝材料水泥的定义和分类定义：水泥是一种细磨成粉末状，加入适量水后成为可塑性的浆体，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成具有一定强度的整体的水硬性胶凝材料。主要内容重点论述了硅酸盐系水泥的矿物组成、基本性质及其检测方法，以及硅酸盐水泥的应用。

第一节

硅酸盐水泥1、硅酸盐水泥的生产及矿物组成

现行国家标准GB175-2007定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0～5％的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称为硅酸盐水泥（国外统称为波特兰水泥）。

硅酸盐水泥Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ不掺加混合材料Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ掺加不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料硅酸盐水泥熟料的矿物组成

硅酸盐水泥熟料矿物的特性矿物名称化学成分缩写符号含量硅酸三钙3CaO·SiO2

C3S37％～60％硅酸二钙2CaO·SiO2

C2S15％～37％铝酸三钙3CaO·Al2O3

C3A7％～15％铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3

C4AF10％～18％矿物名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙与水反应速度快慢最快快水化放热量大小最大中强度高早期低后期高低低硅酸盐水泥熟料矿物的水化特性分析：硅酸盐水泥熟料矿物特性：

C3S

C2S

C3A

C4AF

A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早期强度及水化热都较高，故A硅酸盐水泥的早期强度与水化热高于B水泥。

三、硅酸盐水泥应满足哪些技术性质细度凝结时间体积安定性强度及强度等级耐腐蚀性软水侵蚀盐类侵蚀酸类腐蚀防腐措施1.细度定义

细度是指水泥粉体的粗细程度。测量方法筛分析法：普通水泥80m方孔筛的筛余量不得超过10%比表面积法：1kg硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。细度不符合要求的水泥为不合格品！

问题：为什么需要规定水泥的细度？解答：水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不利；水泥越细，生产能耗越高，成本增加；水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而降低强度。2.凝结时间概念：初凝时间：从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性所需的时间，初凝时间≥45min终凝时间：从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度所需的时间，终凝时间＜390min

国标规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品；终凝时间不符合规定的水泥为不合格品。为什么？

答：初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用价值，即为废品；终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即为不合格品。3.体积安定性

基本概念：水泥凝结硬化过程中，体积变化是否均匀适当的性质称为体积安定性。体积安定性不良的水泥为废品！水泥体积安定性不良的原因：水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。1.水泥熟料中的游离CaO、MgO都是过烧的，水化速度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体体积增大1.98%和2.48倍。产生不均匀体积变化，造成水泥石开裂、翘曲。2.石膏量过多，在水泥凝结硬化后，会有钙钒石形成，产生膨胀。检测方法：试饼法雷氏夹法试饼法雷氏夹法合格标准：＜5mm。肉眼观察表面有无裂纹用直尺检查有无弯曲合格标准：无裂纹、无弯曲。试饼法用标准稠度的水泥净浆做成试饼，在水中经恒沸3h后，用肉眼观察没有裂纹，用直尺检查没有弯曲，则体积安定合格，反之，体积安定性不合格。雷氏夹法测量雷氏夹中的水泥净浆，经沸煮3h后的膨胀值。该值不大于5.0mm时，则体积安定性合格，否则，为体积安定性不合格。4.强度及强度等级

检验方法：分别测量抗压强度和抗折强度。试件尺寸：4040160mm 棱柱体；胶砂配比：水泥:ISO标准砂:水=1:3:0.5；试件养护：在20C1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护箱中24h，然后脱模在20C1C的水中养护至测试龄期；100mm160mmP抗折强度试验PP抗压强度试验强度测量：将试件从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每截再进行抗压强度试验。受压面积为4040=1600mm2。结果计算：抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六个试件的平均值。强度等级水泥质量的判定

技术性质不符合要求细度不合格品凝结时间（初凝）废品（终凝）不合格品体积安定性废品强度不合格品或降低等级不溶物和烧失量不合格品水泥的耐腐蚀性

水泥石腐蚀的方式（1）软水侵蚀（溶出性侵蚀）（2）酸的腐蚀（溶解性化学腐蚀）一般酸的腐蚀碳酸水的腐蚀（3）硫酸盐腐蚀（膨胀性化学腐蚀）防止水泥石腐蚀的措施（1）根据工程的环境特点，合理选择水泥品种。（2）提高混凝土的密实度。（3）在水泥石结构的表面设置保护层。水泥石受硫酸盐侵蚀后，因膨胀性结晶产物引起的开裂水泥石受酸腐蚀后，表面溶失、脱落防止水泥石腐蚀的措施

主要针对引起腐蚀破坏的内因采取措施：根据使用环境条件，选用水泥品种，降低水泥石中不稳定组分的含量；提高水泥石的密实度，减少腐蚀性介质的通道，如降低水灰比、掺加外加剂等；表面防护处理，堵塞通道如：防腐涂层。

问题？降低水泥石中Ca(OH)2的含量，对水泥的耐腐蚀性有什么作用？为什么？

答：降低水泥石中Ca(OH)2的含量，可以提高水泥的抵抗化学腐蚀和软水腐蚀的能力。因为化学和软水腐蚀与水泥石中的氢氧化钙密切相关。小结物理力学性能密度强度体积稳定性细度水化热耐久性能软水腐蚀盐类腐蚀酸类腐蚀为了满足土木工程应用的要求，水泥需具备三方面的性能。施工性能凝结时间标准稠度用水量掺混合材的硅酸盐水泥品种硅酸盐水泥熟料＋石膏＋＋＋＋＋6~15%混合材普通硅酸盐水泥20~70%矿渣矿渣硅酸盐水泥20~50%火山灰火山灰硅酸盐水泥20~40%粉煤灰粉煤灰硅酸盐水泥16~50%两种混合材复合硅酸盐水泥

掺混合材硅酸盐水泥的凝结硬化和性能与所掺混合材的种类与掺量密切相关！第二节

掺混合材的硅酸盐水泥

掺混合材水泥的代号

水泥品种组成特点代号普通水泥6％～15％的混合材P·O矿渣水泥20～70％矿渣P·S火山灰水泥20～50％火山灰P·P粉煤灰水泥20～40％粉煤灰P·F复合水泥15～50％两种混合材P·C石灰石水泥11％～25％的石灰石P·L1）水泥混合材

定义：在水泥生产过程中，为改善性能、调节强度等级所加入的天然或人工矿物材料，均称为水泥混合材料。分为非活性混合材和活性混合材。1.非活性混合材

定义：

与水泥矿物成分或水化产物不发生化学反应或化学反应很弱的混合材，为非活性混合材。只起填充料的作用。常见的有：磨细石英砂石灰石粉废渣慢冷矿渣2.活性混合材

定义：具有水化活性的混合材。能调节强度等级、节省能源、降低成本、增加产量、降低水化热等。活性组分：SiO2、Al2O3常用品种：粒化高炉矿渣—炼钢铁的废料火山灰质粉末—天然岩石和人工煅烧物粉煤灰—火电厂的废料活性混合材的作用

水化反应：

xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaOSiO2nH2O

xCa(OH)2+Al2O3+mH2O=xCaOAl2O3nH2O稀释作用减少水泥中熟料矿物含量，降低水化热；减少水泥石中Ca(OH)2的含量。超细粉末的密实填充效应活性矿物粉磨颗粒与石灰的反应3d7d49d182d掺加粉煤灰的水泥强度发展

早期强度增长减慢，但掺量小于20％时，后期强度也有较多增长几种通用水泥的性能特点及应用

硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥特性早期强度高；水化热较大；抗冻性较好；耐蚀性差；干缩较小与硅酸盐水泥基本相同早期强度较低，后期强度增长较快；水化热较低；耐热性好；耐蚀性较强；抗冻性差；干缩性较大；泌水较多早期强度较低，后期强度增长较快；水化热较低；耐蚀性较强；抗抗渗性好；抗冻性差；干缩性大早期强度较低，后期强度才长较快；水化热较低；耐蚀性较强；干缩性较小；抗裂性较高；抗冻性差适用范围一般土建工程中钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构；受反复冰冻作用的结构；配制高强混凝土与硅酸盐水泥基本相同高温车间和有耐热耐火要求的混凝土结构；大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程地下、水中大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构；蒸汽养护的构件；有杭硫酸盐侵蚀要求的工程地上、地下及水中大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；抗裂性要求较高的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程不适用范围大体积混凝土结构；受化学及海水侵蚀的工程与硅酸盐水泥基本相同早期强度要求高的工程；有抗冻要求的混凝土工程处在干燥环境中的混凝土工程；其他同矿渣水泥有抗碳化要求的工程；其他同矿渣水泥1.有硫酸盐腐蚀的混凝土工程应优先选择

水泥。3.有抗渗要求的混凝土工程，应优先选择

水泥。A、硅酸盐B、普通C、矿渣D、白色A、硅酸盐B、矿渣粉C、粉煤灰D、火山灰课堂练习4.对于通用水泥，下列性能中

不符合标准规定为废品。A、终凝时间B、混合材料掺量C、体积安定性D、包装标志5.对于大体积混凝土工程，应选择

水泥。A、硅酸盐