混凝土原材料-水泥

主要内容一、水泥基本知识二、水泥的现代水平三、水泥的发展趋势四、通用水泥性能特点五、水泥质量对混凝土质量的影响第一页，共197页。第一页，共197页。绪言水泥是建筑工业三大基本材料之一，使用广、用量大、素有“建筑工业的粮食”之称。生产水泥虽需要较多的能源，但水泥与砂、石等材料的混泥土是一种低能耗新型建筑材料。例如，在相同荷载的条件下，混泥土柱的耗能量仅为钢柱的1/5-1/6,砖柱的1/4。根据预测，在未来的几十年内，水泥依旧是主要建筑材料。水泥具有较好的可塑性，与砂、石等胶合后的混和物具有较好的和易性，可浇注成多种形状及尺寸的构件，以满足设计上的不同要求；水泥的适应性较强，适用于海上、地下、深水、严寒、干热、腐蚀、辐射等多种条件下；水泥还可与多种有机、无机材料制成多种用途的水泥复合材料；水泥耐久性较好，维修工作量小，不易生锈、耐腐朽。目前，水泥已广泛用于建筑、水利、道路、国防等工程中。近年来，宇航、信息及其它新兴工业中对各种具有特种性能的水泥复合材料的需求也越来越大。因此，水泥工业在整个国民经济中起着十分重要的作用。在目前甚至未来相当长的时期内，水泥仍将是人类社会的主要的建筑材料。第二页，共197页。第二页，共197页。原始水泥可追溯到5000年前，埃及的金字塔、古希腊和古罗马时代用石灰掺砂制成的混和沙浆，曾被用于砌筑石块和砖块，这种用来做砌筑用的胶凝材料被称为原始水泥。它为现代水泥的发明奠定了基础。1824年，英国泥水工J．阿斯普丁发明了一种把石灰石和粘土混和后加以煅烧来制造水泥的方法，并获得了专利权。这种水泥同英国附近波特兰小城盛产的石材颜色相近，故称为波特兰水泥。人类最早是利用间歇式土窑（后发展成土立窑）煅烧水泥熟料。1877年回转窑烧制水泥熟料获得了专利权，继而出现了单筒冷却机、立式磨及单仓钢球磨等，从而有效地提高了水泥的产量和质量。第三页，共197页。第三页，共197页。1905年湿法回转窑出现。1910年土立窑得到了改进，实现了立窑机械化连续生产。1928年德国的立列波博士和波利休斯公司在对立窑、回转窑综合分析研究后，创造了带回转炉箅子的回转窑，为了纪念发明者与创造公司，取名为“立波尔窑”。1950年，悬浮预热器由德国发明成功并开始应用，大幅度降低了熟料生产的热耗，极大地提高了生产规模。20世纪60年代初，日本将德国的悬浮预热器回转窑技术引进后，于1971年开发了水泥窑外分解技术，从而揭开了现代水泥工业的新篇章，并且很快在世界范围内出现了各具特点的预分解窑，形成了新型干法生产技术。随着原料与均化、生料均化、高功能破碎和粉磨，环境保护技术和X射线荧光分析等在线检测方法的配套发展，加上电子计算机和自动化控制仪表等技术的广泛应用，使新型干法水泥生产的熟料质量明显提高，能耗明显下降，生产规模不断扩大。第四页，共197页。第四页，共197页。我国从上世纪70年代初研制新型干法水泥技术装备开始，在国家有关部门的支持和推动下，水泥行业科研创新与技术开发能力不断提高，技术装备已达到世界先进水平。目前日产2000吨新型干法水泥生产技术装备已全部国产化，日产4000吨、5000吨新型干法水泥生产技术装备国产化率达到90%以上，日产8000吨水泥熟料生产线和日产10000吨水泥熟料生产线已经投产。日产10000吨水泥熟料生产线全球只有7条，我国就拥有4条。新型干法水泥生产工艺正在逐步取代湿法、老式干法和立窑等生产工艺。第五页，共197页。第五页，共197页。胶凝材料有机胶凝材料（树脂、沥青等）无机胶凝材料水硬性胶凝材料（水泥）气硬性胶凝材料（石灰、石膏）二者有何区别？？？经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。一、水泥基本知识第六页，共197页。第六页，共197页。气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料的区别水硬性胶凝材料不仅可以在凝结硬化，还可以得到更好的凝结硬化。气硬性胶凝材料在凝结硬化。只能空气中空气中在水中一、水泥基本知识第七页，共197页。第七页，共197页。一、水泥基本知识第八页，共197页。第八页，共197页。一、水泥基本知识第九页，共197页。第九页，共197页。一、水泥基本知识第十页，共197页。第十页，共197页。一、水泥基本知识第十一页，共197页。第十一页，共197页。一、水泥基本知识第十二页，共197页。第十二页，共197页。水泥基础知识

第一节基本概念

一、胶凝材料在物理化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其它物料而有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。它分为无机和有机两大类。无机胶凝材料又按照硬化条件，又可分为水硬性和非水硬性两种。水硬性胶凝材料指在拌水后既能在空气中又能在水中硬化的材料，如水泥。非水硬性胶凝材料不能在水中硬化，而只能在空气中硬化，故称为气硬性胶凝材料，如石灰、石膏等。二、水泥广义上说，水泥泛指一切能够硬化的无机胶凝材料；而狭义的水泥则专指现代水泥，即具有水硬性的胶凝材料。第十三页，共197页。第十三页，共197页。水泥的品种和分类对水泥的分类通常有两种方法：一是按用途及性能分类，二是按其主要水硬性物质名称分类。

1、按水泥用途分为：通用水泥、专用水泥、特性水泥三大类。

通用水泥：是指适用于大多数工业、民用建筑工程的硅酸盐系列品种水泥。主要有硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥。

专用水泥:是指有专门用途的水泥，如油井水泥、中热硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥等。第十四页，共197页。第十四页，共197页。

特性水泥：是指某种性能较突出的一类水泥。如：快硬水泥系列、膨胀水泥系列、抗硫酸盐硅酸盐水泥等。专用特种水泥包括：快硬高强水泥、膨胀水泥、自应力水泥、水工水泥、油井水泥、装饰水泥、砌筑水泥、低碱水泥、道路水泥等种类。

2、按其主要水硬性物质名称分为:硅酸盐水泥系列、硫铝酸盐水泥系列、铝酸盐水泥系列、铁铝酸盐水泥系列、氟铝酸盐水泥系列、其他系列六大类。第十五页，共197页。第十五页，共197页。水泥

硅酸盐水泥铝酸盐水泥系列硫铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥硅酸盐水泥系列——是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。第十六页，共197页。第十六页，共197页。硅酸盐水泥系列

通用水泥硅酸盐水泥（0~5%）普通水泥（5%~20%）矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥（>20%)

复合水泥

专用水泥——专门用于某些工程的水泥特性水泥——某种性能较突出的水泥第十七页，共197页。第十七页，共197页。二、水泥的现代水平（1）、提高了早期强度从20世纪50年代，国外就致力于提高水泥及混凝土早期强度，到70年代初已提高近50％。早期强度高有利于多掺细粉填料，提前拆模板，减轻后期养护的负担。美国从1920年到1999年，70年中水泥的7d抗压强度增长了几乎2.5倍。（2）、提高了硅酸三钙含量

水泥早期强度提高的一个主要原因是提高了早强矿物含量，尤其硅酸三钙含量。20世纪60年代水泥熟料C3S含量在45％左右，C2S含量29％左右。80年代C3S含量为49％，C2S含量21％。90年代末C3S含量60.0％，C2S含量18.4％。铝酸三钙60年代为7％，80年代为13％，90年代为12.8％。

（3）、重视水泥的合理颗粒分布

近年来，一方面水泥磨得更细了，勃氏比表面积都在300～350m2/kg以上，42.5、52.5以及矿渣水泥磨得更细，达到400m2/kg甚至600m2/kg以上，还有向更细方向发展的趋势。第十八页，共197页。第十八页，共197页。二、水泥的现代水平另一方面则更加重视合理的颗粒分布，例如，自1992年欧洲公布水泥试行标准以来便正式允许在水泥中加入不超过5％的填充材料，又称次要组分，其目的就是调整颗粒分布，增加细粉含量，改善砂浆和易性和保水性。现在采取熟料与混合材分开粉磨再按不同配比混合的措施，其中一个目的也是控制合理的颗粒分布，包括水泥各主要组分的颗粒分布。（4）、更加合理的混合材掺入量

掺混合材的水泥已为各国所接受，掺量比例逐年上升，但对混合材的某些性能提出了更高的要求，对混合材掺量作了更细和统一划分。这样更有利于水泥品种的选用，混凝土中最低水泥或熟料含量的控制，使混合材的品种和用量更加符合混凝土设计要求。

第十九页，共197页。第十九页，共197页。二、水泥的现代水平（5）、用“标准熟料”配制特性水泥

由于粉磨技术的提高，以及对颗粒分布、混合材掺配、微细粉改性和外加剂等影响水泥性能问题的深入研究和发展，使得水泥厂可以大量生产所谓“标准熟料”，熟料和混合材分别粉磨成不同细度，分开存放，再根据客户需要调配成不同品种和性能的水泥。标准熟料通常一种为高C3S和高C3A含量的早强型熟料，一种为高C2S的低热型熟料，后者用来配制低热水泥，前者用来配制不同品种、标号及施工性能的通用水泥。同一品种标号的水泥也可以根据混凝土工艺要求、季节气候等条件变化配制出不同的施工性能。用“标准熟料”还可以配制出一些特种水泥，因为许多混凝土外加剂如早强剂、速凝剂等都含碱，对环保和混凝土耐久性不利。欧美等市场上已经有许多不加和少加含碱外加剂的特种水泥，仅通过调整水泥化学成分、组分组成、控制颗粒分布、硫酸盐最佳掺配、微粉改性及适当外加剂便可生产出如快凝水泥、早强水泥、喷射水泥、抗硫酸盐水泥及油井水泥等特性水泥。第二十页，共197页。第二十页，共197页。二、水泥的现代水平地下混凝土构件,若侵蚀性水中含量≤1500mg/L时可以用粉煤灰水泥和在混凝土中掺粉煤灰代替抗硫酸盐水泥。欧美一些国家也很少和不用专用的道路水泥，而是用通用水泥，通过对细度、早期强度、发热量、碱含量等的限定控制混凝土路面开裂,通过提高混凝土强度等级达到耐磨要求。所以并非特种水泥所占比例越高就显示技术水平高。第二十一页，共197页。第二十一页，共197页。三、水泥的发展趋势A、提高早期强度不再主要依靠提高C3S含量

烧高C3S含量的熟料势必增大能耗，因此有学者提出，熟料中C3S和C3A在现有高含量的基础上可以适当降低，今后提高早期强度不必主要依靠提高C3S，可以通过其它措施达到目的。

B、水泥无需磨得更细

现在国外的水泥已经够细了，再提高细度又会加大能耗、钢耗，多使用助磨剂和减水剂，对混凝土耐久性不利。今后提高水泥早期强度不一定要走细磨道路，可以通过调整水泥颗粒分布达到最佳堆积密度，适当加入高效分散剂降低水胶比，使浆体中水泥颗粒靠得更紧密，同样可以配制出高早期强度和高密实性的混凝土。

第二十二页，共197页。第二十二页，共197页。三、水泥的发展趋势C、生产高活性贝利特水泥

国外自80年代初就有人研究通过离子活化、提高升温和冷却速度等方法生产高活性贝利特水泥。这种水泥煅烧温度低，有利节能和环保，水泥中铝酸盐和铁酸盐矿物含量都在正常范围内，不影响提高混凝土耐久性。但由于技术和设备条件所限没有大规模工业化生产。近几年日本等国生产一些高C2S含量的水泥，今后有望在提高贝利特水泥活性方面取得更大进展，成为一种通用的大宗胶凝材料。

第二十三页，共197页。第二十三页，共197页。三、水泥的发展趋势D、微粉改性与开发高效减水剂

微粉改性在配制高性能混凝土方面取得很大成功，在水泥改性方面将发挥作用，用少量高度磨细的活性或惰性混合材不仅可以提高水泥强度，还可以改善和易性、凝结硬化特性、抗蚀性等物理性能，这方面的研究与开发还处于起步阶段。微粉改性要与高效减水剂相配合。加入细粉会加剧结团，降低砂浆和易性，减水剂多加对混凝土耐久性不利，所以必须开发高效的与水泥相容性要求不严的外加剂与微粉改性相配合，这方面还大有潜力可挖，将能获得许多具有独特性能的水泥。

第二十四页，共197页。第二十四页，共197页。三、水泥的发展趋势另外还有一些新的成果和观点，如日本开发出的圆粒水泥，因颗粒圆形度好，大小均齐，水泥砂浆用水量低，流动性好，强度也高。但这种水泥目前都是经两次粉磨工艺生产的，在对混凝土工艺与性能的影响和市场竞争力方面还有一段路要走。加拿大一学者还提出，今后也可以用矿化剂降低熟料煅烧温度至1250～1300℃，以降低能耗和CO2排放量，与此有关的各种试验还在进行中，尚未达到完全可靠、可以大规模工业生产和推广的程度。第二十五页，共197页。第二十五页，共197页。20%40%四、通用水泥性能特点第二十六页，共197页。第二十六页，共197页。四、通用水泥性能特点品种标准代号标号性能特点适用范围不适用范围硅酸盐水泥P．I、P．II42.5,42.5R,52.5,52.5R,62.5,62.5R硬化快、早期强度高、水化热较高、抗冻性能好、耐热性较差、耐腐蚀性较差快硬早强的工程、配制高标号混凝土、预应力构件、地下工程的喷射里衬等大体积混凝土工程、受化学侵蚀水及海水侵蚀的工程、受水压作用的工程普通硅酸盐水泥P．O42.5,42.5R,52.5,52.5R早期强度较高、水化热较高、耐冻性好、耐热性较差、耐腐蚀性较差,耐水性较差一般土建工程中混凝土及预应力构件、受反复冰冻作用的结构、拌制高强度混凝土大体积混凝土工程、受化学侵蚀水及海水侵蚀的工程、受水压作用的工程矿渣硅酸盐水泥P．S32.5,32.5R,42.5,42.5R,52．5,52．5R硬化慢、早期强度低、后期强度增长较快、水化热较低、耐热性较好、耐硫酸盐侵蚀和耐水性较好、抗冻性差、易泌水、干缩较大高温车间和有耐热要求的混凝土结构、大体积混凝土结构、蒸养的混凝土构件、地上地下和水中的一般混凝土结构、有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程早期强度要求较高的工程、严寒地区及处于水位升降范围内的混凝土结构火山灰质硅酸盐水泥P．P硬化慢、早期强度低、水化热较低、耐热性差、耐硫酸盐侵蚀和耐水性较好、抗冻性差、易泌水、干缩较大地下及水小大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构、蒸养的混凝土结构、一般混凝土结构、有抗硫酸盐侵蚀要求的—般工程处于干燥环境的工程、有耐磨性要求的工程、其他同矿渣水泥粉煤灰硅酸盐水泥P．F硬化慢、早期强度低、水化热较低、耐热性差、干缩较小、抗裂性较好、抗炭化能力差、耐硫酸盐侵蚀和耐水性较好地上和地下及水中大体积混凝土结构、蒸养的混凝土结构、一般混凝土结构、有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程有抗炭化要求的工程、其他同火山灰水泥第二十七页，共197页。第二十七页，共197页。硅酸盐水泥凡以适当成分的生料，烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适当的石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。第二十八页，共197页。第二十八页，共197页。一、硅酸盐水泥的化学成分

及矿物组成（一）硅酸盐水泥的主要化学成分（二）硅酸盐水泥的矿物组成第二十九页，共197页。第二十九页，共197页。（一）硅酸盐水泥的主要化学成分氧化钙CaO：60%~67%；氧化硅SiO2

：17%~25%；氧化铝Al2O3：3%~8%；氧化铁Fe2O3：1%~6%；氧化镁MgO：1%~5%；三氧化硫SO3：1%~3%；碱K2O+N2O：0.5%~1.3%。第三十页，共197页。第三十页，共197页。（二）硅酸盐水泥的主要矿物组成硅酸盐水泥熟料含有四种主要矿物：硅酸三钙C3S，含量40%~55%；硅酸二钙C2S

，含量20%~40%；铝酸三钙C3A，含量2.5%~15%；铁铝酸四钙C4AF

，含量8%~19%。硅酸盐水泥性能取决于上述矿物组成的相对含量。第三十一页，共197页。第三十一页，共197页。硅酸盐水泥矿物形成条件800℃以下：CaO·Al2O3、CaO·Fe2O3、C2S开始形成。800~900℃：开始形成12CaO·7Al2O3。900~1100℃：2CaO·Al2O3·SiO2形成后又分解。开始形成C3A和C4AF。所有CaCO3均分解，游离CaO达最高值（20%）。1100~1200℃：形成C3A和C4AF的主要部分。

C2S含量达到最大值。1260℃：初液相开始形成，大量形成C3S的必要条件。1200~1450℃：C3S形成，同时游离CaO逐渐消失。第三十二页，共197页。第三十二页，共197页。化学成分对最低共熔点的影响3CaO·SiO2-2CaO·SiO2-3CaO·Al2O3：1455℃3CaO·SiO2-2CaO·SiO2-3CaO·Al2O3-Na2O：1430℃3CaO·SiO2-2CaO·SiO2-3CaO·Al2O3-Fe2O3：1340℃3CaO·SiO2-2CaO·SiO2-3CaO·Al2O3-MgO：1375℃3CaO·SiO2-2CaO·SiO2-3CaO·Al2O3-Fe2O3-MgO：1300℃3CaO·SiO2-2CaO·SiO2-3CaO·Al2O3-Na2O-Fe2O3-MgO：1280℃第三十三页，共197页。第三十三页，共197页。二、硅酸盐水泥的凝结和硬化机理（一）凝结硬化的化学过程（二）凝结硬化的物理过程第三十四页，共197页。第三十四页，共197页。（一）凝结硬化的化学过程1、硅酸三钙C3S2、硅酸二钙C2S3、铝酸三钙C3A4、铁铝酸四钙C4AF5、石膏CaSO4第三十五页，共197页。第三十五页，共197页。1、硅酸三钙C3S2（3CaO·SiO2）+6H2O→3CaO·2SiO2·

3H2O+3Ca（OH）2

C3S最初反应较慢，以后反应较快。它在调水后几小时内发生初凝和终凝。第三十六页，共197页。第三十六页，共197页。2、硅酸二钙C2S2（2CaO·SiO2）+4H2O→3CaO·2SiO2·

3H2O+3Ca（OH）2C2S的水化速度最慢，但在后期稳步发展。调水后须几天才缓慢凝结。加入石膏的影响不大。第三十七页，共197页。第三十七页，共197页。3、铝酸三钙C3A3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·

6H2OC3A初始反应速度极快，以后反应较慢。铝酸三钙调水后发生瞬凝现象。加入15%石膏调和时则可得到正常的凝结时间。第三十八页，共197页。第三十八页，共197页。4、铁铝酸四钙C4AF4CaO·Al2O3

·Fe2O3+2Ca（OH）2

+10H2O→3CaO·Al2O3·

6H2O+3CaO·Fe2O3·

6H2O

C4AF开始的反应速度较快，但以后变慢。它在几分钟内凝结。第三十九页，共197页。第三十九页，共197页。5、石膏CaSO43CaO·Al2O3+3CaSO4

+31H2O→3CaO·Al2O3·

3CaSO4

·

31H2O

水泥水化反应速度最快的是石膏与铝酸三钙水化反应，反应产物钙矾石吸附于水泥颗粒表面，减缓铝酸三钙水化速度，起到调节水泥凝结时间的作用。第四十页，共197页。第四十页，共197页。（二）凝结硬化的物理过程特点过程第四十一页，共197页。第四十一页，共197页。特点：1、水泥水化由表至内，由快变慢；2、硬化的水泥石是不均质结构；3、水泥石强度随水化龄期而发展，由快变慢；4、环境温度越高，凝结硬化速度越快。第四十二页，共197页。第四十二页，共197页。过程：1、初始反应期（5~10分钟内）；2、休止期（诱导期）（约0.5~2小时）；3、凝结期（6~10小时）；4、硬化期（7~28天或更长）。第四十三页，共197页。第四十三页，共197页。三、硅酸盐水泥矿物组成对水泥性能的影响（一）对强度的影响（二）对水化热的影响（三）对凝结时间和保水性的影响（四）对收缩的影响（五）对水泥脆性系数的影响（六）对耐久性的影响（七）对混凝土抗冲磨强度的影响第四十四页，共197页。第四十四页，共197页。（一）对强度的影响

C3S具有较高强度，特别是早期强度；C2S的早期强度较低，但后期强度较高；C3A和C4AF的强度均在早期发展，后期强度几乎没有发展，C4AF的强度大于C3A（C4AF对强度的贡献未确定，试验结果不同）。

增加水泥比表面积可提高混凝土强度。水泥熟料单矿物的水化产物的强度见表2.1-1。第四十五页，共197页。第四十五页，共197页。表2.1-1水泥熟料单矿物的水化物强度矿物名称抗压强度（MPa）3d7d28d90d180dC3S29.632.049.655.662.6C2S1.42.24.619.428.6C3A6.05.24.08.08.0C4AF15.416.818.616.619.6第四十六页，共197页。第四十六页，共197页。《水泥和混凝土化学》中水泥矿物强度

（Butt报导的试验数据）7d28d180d365dC3S32.246.651.258.4C2S2.44.219.332.5C3A11.812.4--C4AF30.038.449.359.5第四十七页，共197页。第四十七页，共197页。（二）对水化热的影响水泥熟料矿物的水化热和水化速度：C3A＞C3S＞C4AF＞

C2S水泥熟料矿物的水化热见表2.1-2。第四十八页，共197页。第四十八页，共197页。表2.1-2水泥熟料矿物的水化热矿物名称水化热（J/g）3d7d28d90d180d365dC3S410461477511507569C2S8075184230222260C3A712787846787913-C4AF121180201197306-第四十九页，共197页。第四十九页，共197页。（三）对凝结时间和保水性的影响水泥C3A含量越高，水化凝结时间越快；适量石膏掺量可调节水泥凝结时间；C3A保水性最强。第五十页，共197页。第五十页，共197页。（四）对收缩的影响C3A水化收缩率最大，比其它矿物提高3~5倍；C3S、C2S和C4AF的水化收缩率相差不大。四种矿物的收缩率见表2.1-4。水泥越细，收缩越大。第五十一页，共197页。第五十一页，共197页。表2.1-4四种矿物的收缩率矿物名称收缩率（%）C3A0.00224~0.00244C3S0.00075~0.00083C2S0.00075~0.00083C4AF0.00038~0.00060第五十二页，共197页。第五十二页，共197页。（五）对耐久性的影响1、抗硫酸盐侵蚀

C3A含量低，水泥抗硫酸盐侵蚀能力强；2、抗氯离子侵蚀铝酸盐含量高，水泥抗氯离子侵蚀能力强。第五十三页，共197页。第五十三页，共197页。（六）对混凝土抗冲磨强度的影响

C3A含量低，水泥抗冲磨强度高。水泥胶结强度高，抗冲磨强度高。第五十四页，共197页。第五十四页，共197页。四、水泥品种和分类（一）硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（二）中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥及低热矿渣硅酸盐水泥（三）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（四）复合硅酸盐水泥（五）抗硫酸盐硅酸盐水泥（六）低热微膨胀水泥第五十五页，共197页。第五十五页，共197页。（一）硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥1、Ⅰ型硅酸盐水泥P·Ⅰ：不掺混合材料；2、Ⅱ型硅酸盐水泥P·Ⅱ：掺不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料；3、普通硅酸盐水泥P·O：掺（＞5%且≤20%）混合材料。第五十六页，共197页。第五十六页，共197页。（二）中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥及低热矿渣硅酸盐水泥1、中热硅酸盐水泥P·MH：C3S含量≤

55%，C3A含量≤

6%；2、低热硅酸盐水泥P·LH：C2S含量≥

40%，C3A含量≤

6%；3、低热矿渣硅酸盐水泥P·SLH：C3A含量≤

8%；粒化高炉矿渣掺量按质量百分比计为20%~60%，允许用不超过混合材总量50%的粒化电炉磷渣或粉煤灰取代。第五十七页，共197页。第五十七页，共197页。（三）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1、矿渣硅酸盐水泥P·S：粒化高炉矿渣掺量按质量百分比计为：P·S·A

（＞20%且≤50%），P·S·B

（＞50%且≤70%）；2、火山灰质硅酸盐水泥P·P：火山灰质混合材料掺量按质量百分比计为（＞20%且≤40%）；3、粉煤灰硅酸盐水泥P·F：粉煤灰掺量按质量百分比计为（＞20%且≤40%）。第五十八页，共197页。第五十八页，共197页。（四）复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥P·C：两种或两种以上规定的混合材料，混合材料总掺量按质量百分比计应为（＞20%且≤50%）。第五十九页，共197页。第五十九页，共197页。（五）抗硫酸盐硅酸盐水泥1、中抗硫酸盐硅酸盐水泥P·MSR：C3S含量≤

55%，C3A含量≤

5%；具有抵抗中等浓度硫酸根离子侵蚀的能力；2、高抗硫酸盐硅酸盐水泥P·HSR：C3S含量≤

50%，C3A含量≤

3%；具有抵抗高浓度硫酸根离子侵蚀的能力。第六十页，共197页。第六十页，共197页。（六）低热微膨胀水泥低热微膨胀水泥LHEC：凡以粒化高炉矿渣为主要成分，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成具有低热和微膨胀性能的水硬性胶凝材料。第六十一页，共197页。第六十一页，共197页。五、水泥品质检验（一）水泥品质指标（二）水泥品质检验第六十二页，共197页。第六十二页，共197页。（一）水泥品质指标水泥胶砂强度；安定性；细度；凝结时间；三氧化硫含量（普通硅酸盐水泥≤3.5%）；氧化镁含量；碱含量；水化热。常用水泥的主要技术指标见表2-8。水泥水化热指标见表2-9。第六十三页，共197页。第六十三页，共197页。（二）水泥品质检验《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T17671-1999；《水泥压蒸安定性试验方法》GB/T50-92；《水泥标准稠度用水量，凝结时间，安定性检验方法》GB/T1346-2001；《水泥胶砂流动度测定方法》GB/T2419-2005；《水泥细度检验方法筛析法》GB/T1345-2005；《水泥化学分析方法》GB/T176-1996；《水泥密度测定方法》GB/T208-94。第六十四页，共197页。第六十四页，共197页。《水泥标准稠度用水量，凝结时间，安定性检验方法》试验室温度：20℃±2℃，湿度≥50%。水泥500g，水142.5g。标准稠度用水量：试杆沉入净浆并距底板6mm±1mm；初凝时间：试针沉至距底板4mm±1mm，终凝时间：试针下沉不超过0.5mm；安定性：雷氏夹指针尖端间的距离增加值不大于5.0mm。第六十五页，共197页。第六十五页，共197页。《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》试验室温度：20℃±2℃，湿度≥50%；养护室温度：20℃±1℃，湿度≥90%。水泥450±2g，ISO标准砂1350±5g，水225±1g。抗折加荷速度：50N/s±10N/s。抗压加荷速度：2400N/s±200N/s。强度值超出平均值±10%，剔除。第六十六页，共197页。第六十六页，共197页。五、水泥质量对混凝土质量的影响（1）、水泥强度波动对混凝土强度的影响当水灰比(W/C)一定时，混凝土强度将随水泥28d胶砂强度变化而变化，但不同等级混凝土（水灰比W/C不同）的强度变化率不一样。当水泥强度变化（Δfce）1MPa时，理论上各等级混凝土强度的变化值（Δfcu,o）在0.67～1.50MPa范围内变化。C40及以上高标号混凝土的强度对水泥强度波动较为敏感，例如水泥强度每波动1Mpa，C60混凝土强度波动达1.5MPa；而对C40以下低标号混凝土，水泥强度波动对混凝土强度的影响较小。一般，同一水泥厂的同一强度等级水泥的强度波动范围在7—13MPa，其对C20～C60混凝土强度分别造成5.0～20MPa的波动幅度。第六十七页，共197页。第六十七页，共197页。五、水泥质量对混凝土质量的影响（2）、水泥需水性波动对混凝土性能的影响当其他条件不变时，为达到一定的流动性（坍落度），混凝土用水量将随水泥标准稠度用水量的增大而增大。对普通混凝土，水泥标准稠度用水量每增减1％，要维持混凝土坍落度不变，则每m3混凝土用水量相应约增减6～8kg水。特别是对高标号混凝土，水泥需水性对混凝土强度的影响愈发显著，匡楚胜以水泥标准稠度用水量为25％作为标准值，得出混凝土用水量随水泥标准稠度用水量增减而变化的经验公式：ΔW=C（N－0.25）×0.8，式中：ΔW——每m3混凝土用水量变化值，kg/m3；

C——每m3混凝土水泥用量，kg/m3；

N——水泥标准稠度用水量，％。第六十八页，共197页。第六十八页，共197页。五、水泥质量对混凝土质量的影响水泥需水性波动除引起混凝土强度变化外，还将影响到混凝土的和易性和耐久性。当水泥需水性增大时，混凝土的实际水灰比增大，混凝土容易产生离析、泌水现象，很容易造成混凝土输送泵管堵塞。如果水泥需水性波动过大，由于水灰比的不均匀，混凝土凝结和收缩不一致，使混凝土的微观缺陷增加，对混凝土的耐久性造成损害。第六十九页，共197页。第六十九页，共197页。五、水泥质量对混凝土质量的影响（3）、水泥凝结时间对混凝土性能的影响水泥的凝结时间是基于用净浆、水灰比在0.24～0.27之间，且在标准养护室养护等条件下测得的，而混凝土中既有砂石骨料，水灰比随强度等级变化（一般均大于0.27），一般还掺有粉煤灰和缓凝剂，因此即使在同等养护条件下混凝土的凝结时间一般都大于水泥的凝结时间。单位体积混凝土中骨料含量越高、水灰比越大、粉煤灰掺量越大、缓凝剂用量越多，则混凝土的凝结时间越长。因此水泥凝结时间波动1h，配制混凝土后的凝结时间变化一般要大于1h，往往被“放大”到2—3个小时。而当掺有缓凝剂后，初、终凝时间差均能达到5h—6.5h。。第七十页，共197页。第七十页，共197页。“九华山隧道使用的水泥被人做了手脚！”5月19日，一名中年男子急切地对记者说，“南京胜群运输有限公司(以下简称胜群公司)用大量的低强度等级水泥冒充高强度等级水泥，然后直接送到中铁十八局拌和站，而高强度等级的水泥则被另外卖掉，胜群公司赚取这两者之间的差价。”

第七十一页，共197页。第七十一页，共197页。通用硅酸盐水泥简介第七十二页，共197页。第七十二页，共197页。（一）、硅酸盐水泥1.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥[国外通称的波特兰水泥（Portlandcement）]。2.类型及代号硅酸盐水泥Ⅰ型硅酸盐水泥：不掺混合材料的，代号P·Ⅰ。

Ⅱ型硅酸盐水泥：粉磨时掺加不超过水泥重量5%

的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号P·Ⅱ。一、硅酸盐水泥的定义、类型及代号第七十三页，共197页。第七十三页，共197页。1.原料（1）石灰质原料：主要提供CaO。采用石灰岩、凝灰岩和贝壳等。（2）粘土质原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。主要原料二、硅酸盐水泥的生产（3）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用。如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。第七十四页，共197页。第七十四页，共197页。两磨一烧：制备生料（一磨）

煅烧熟料（一烧）粉磨水泥（二磨）2.生产过程石灰石粘土按比例混合—生料进窑————熟料辅助原料

煅烧磨细磨细石膏1450℃水泥成品第七十五页，共197页。第七十五页，共197页。3.生料

CaO：62%~67%SiO2:20%~24%Al2O3:4%~7%Fe2O3：2.5%~6.0%

生料在窑内经历：干燥——预热——分解——烧成——冷却

三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成1.主要成分：主要由四种矿物化学组成第七十六页，共197页。第七十六页，共197页。组成矿物名称分子式简称含量（%）硅酸盐矿物硅酸三钙3CaO·SiO2C3S36~60硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15~37

熔剂矿物铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7~15铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18

次要成分游离氧化钙CaO

游离氧化镁MgO

含碱矿物及玻璃体

水泥主要矿物成分第七十七页，共197页。第七十七页，共197页。2.其它成分:

游离CaO、MgO及SO3。3.石膏熟料+石膏——水泥石膏：辅助作用—主要是缓解作用，含量：2~5%。四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化（一）硅酸盐水泥的水化水泥+水拌合可塑性具（水泥石）水化的水泥浆凝结硬化流动性水化水泥和水拌合——表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应——各组分开始逐渐溶解——放出一定热量——固相体积也逐渐增加。其反应式如下：第七十八页，共197页。第七十八页，共197页。2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2

硅酸三钙水化硅酸钙氢氧化钙2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

硅酸二钙水化硅酸钙氢氧化钙3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O

铝酸三钙水化铝酸三钙4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

铁铝酸四钙水化铁酸一钙3CaO·Al2O3·6H2O+CaSO4——3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O水化铝酸钙石膏或3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O

水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙第七十九页，共197页。第七十九页，共197页。主要水化产物（在完全水化的水泥石中）：水化硅酸钙70%（凝胶）氢氧化钙

20%（晶体）水化铝酸钙（晶体）水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7%是水泥石形成强度的最主要化合物水化反应为放热反应，其放出的热量称为水化热。其水化热大，放热的周期也较长，但大部分（50%以上）热量是在3天以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。第八十页，共197页。第八十页，共197页。（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程分为：早、中、晚三个时期1.水化早期，初始反应期（凝胶膜的生成期）（诱导期）

20℃，3h第八十一页，共197页。第八十一页，共197页。3.水化后期，硬化更长时间水化反应减慢——水化产物填充由水占据的空间——晶体相互搭接——整体——水泥石——硬化硬化：浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体——水泥石2.水化中期，凝结

20~30h，30%的水泥已经水化——包裹膜——增厚凝结：水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程。第八十二页，共197页。第八十二页，共197页。加水初凝终凝凝结硬化诱导期稠硬不流动浆体刚性固体随时间增强塑性流动浆体初凝时间终凝时间水泥凝结时间与水泥浆体状况的关系第八十三页，共197页。第八十三页，共197页。水泥石的组成：凝胶体（凝胶和晶体）

未水化的水泥颗粒内核

毛细孔它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之而改变。

（三）影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素1.熟料矿物组成的影响

硅酸盐水泥熟料矿物组成，是影响水泥的水化速度、凝结硬化过程及产生强度等的主要因素。硅酸三钙（C3S）：Tricalciumsillicate；硅酸二钙（C2S）：Dicalciumsillicate铝酸三钙（C3A）：Tricalciumaluminate；铁铝酸四钙（C4AF）：Tetriacalciumaluminoferrie

（四种主要熟料矿物中，C3S是决定性因素。）第八十四页，共197页。第八十四页，共197页。性能指标熟料矿物C3SC2SC3AC4AF水化速率中慢快中凝结硬化速率中慢快中28d水化热中低高中强度早期良差良良后期良优中中耐化学腐蚀性中良差优干缩性中小大小硅酸盐水泥熟料矿物的水化、凝结硬化特性第八十五页，共197页。第八十五页，共197页。2.水泥细度的影响

直接影响：水化，凝结硬化，强度，干缩及水化热。越细:凝结速度越快，早期强度越高。但过细——易与空气中的水分及二氧化碳反应，并且硬化时收缩也较大，且成本高。一般水泥颗粒：小于40µm时就具有较高的活性大于100µm活性较小通常水泥颗粒的粒径在7~200µm（0.007~0.2mm）范围内。3.拌合加水量的影响影响硬化水泥石强度的主要因素。拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛细孔就越多。水泥石的强度随其毛细孔隙率的增加呈线性关系下降，从而强度低。

4.养护湿度和温度的影响

（1）湿度——应该保持潮湿状态（2）温度——提高温度也可以加速水化反应第八十六页，共197页。第八十六页，共197页。5.养护龄期的影响

水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程。随着龄期的增长——水泥石的强度逐渐提高。水泥在3~14d内强度增长较快，28d后增长缓慢。养护到28d。6.水泥受潮与久存的影响

水泥也不可储存过久三个月后其强度降低约10~20%

半年后降低约15~30%

一年后降低约25~40%受潮水泥颗粒——重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复部分活性。对于微结块的水泥，强度约降低10~20%——适当方式压碎后用于次要工程。一般，南方，水泥放不能过雨季第八十七页，共197页。第八十七页，共197页。五、硅酸盐水泥的技术性质国家标准GB175—92，对硅酸盐水泥的主要技术性质如下要求。（一）细度（Fineness）

细度是指水泥颗粒的粗细程度。影响水泥性能的重要指标——鉴定水泥品质的主要项目之一。水泥细度通常采用筛分法或比表面积法（勃氏法）测定。（1）筛分法是以80µm方孔筛的筛余量表示。普通水泥的细度用筛余量表示，其筛余量不得超过10.0%。（2）比表面积法以1kg水泥所具有的比表面积（m2/kg）表示。硅酸盐水泥的细度用比表面积表示，应大于300m2/kg。

凡水泥细度不符合规定者为不合格品。

第八十八页，共197页。第八十八页，共197页。（二）凝结时间（Settingtime）凝结时间：是指水泥从开始加水到失去塑性，即从可塑状态发展到固体状态所需的时间。分为初凝和终凝。1.初凝时间（Initialsettingtime）自开始加水拌和起，至水泥浆开始失去可塑性与流动性所需的时间，称为初凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min。2.终凝时间（Finalsettingtime）自加水时起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间称为终凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h。凡初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。第八十九页，共197页。第八十九页，共197页。水泥凝结时间的测定要按国家标准规定的方法《水泥稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB1346）进行。它是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和湿度下，用凝结时间测定仪来测定。

水泥净浆：水泥+水3.标准稠度用水量标准稠度用水量：是指水泥净浆达到规定稠度时所需的拌合水量，以占水泥重量的百分率表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水量，一般在24%~30%之间。水泥熟料矿物成分不同时，其标准稠度用水量亦有所差别，磨得越细的水泥，标准稠度用水量越大。第九十页，共197页。第九十页，共197页。标准稠度：为测定水泥的凝结时间、体积安定性等性能，使其具有准确的可比性，水泥净浆以标准方法测试所达到统一规定的浆体可塑性程度。标准稠度用水量：拌制水泥净浆时为达到标准稠度所需的加水量。凝结时间第九十一页，共197页。第九十一页，共197页。测定方法水泥标准稠度用水量：在试杆停止沉人或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离，以试杆沉入净浆并距底板6mm士1mm的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量（P)，按水泥质量的百分比计。初凝时间：试针距底板4mm±1mm终凝时间：试针沉入底板0.5mm第九十二页，共197页。第九十二页，共197页。（三）体积安定性（Soundness）1.水泥的体积安定性：是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。2.产生安定性的原因熟料矿物中含有过多的游离氧化钙或游离氧化镁，以及水泥粉磨时所掺石膏超量——水化反应——反应物体积膨胀而使水泥石开裂。

CaO+H2O=Ca(OH)2MgO+H2O=Mg(OH)2

水化铝酸钙+石膏水化硫铝酸钙体积安全性不合格的水泥应作废品处理。国家标准规定，水泥中游离氧化镁含量不得超过5.0%，三氧化硫含量不得超过3.5%。3.检验

由游离氧化钙引起的水泥安定性不良可以采用试饼法或雷氏法检验。第九十三页，共197页。第九十三页，共197页。安定性不良对工程的影响工程事故实例二则1、1884年，法国一座桥梁由于使用了氧化镁含量较高的立窑水泥，在建成两年后，因混凝土膨胀而破坏。

2、上海市普陀区某大厦11-14层主体结构用安徽某水泥，经多次检验其安定性不合格，其F—CaO含量高达6.85%，用蒸煮法加速试验，结果混凝土劈拉强度下降达25%以上，抗压强度下降也达15%，且存在进一步下降的可能。上海市建委决定推倒重建，于1995年逐层爆破拆除。这起事故引起的直接经济损失为211.8万元。第九十四页，共197页。第九十四页，共197页。

某发电总厂大型冷却水塔混凝土构件碱—集料反应破坏

第九十五页，共197页。第九十五页，共197页。第九十六页，共197页。第九十六页，共197页。第九十七页，共197页。第九十七页，共197页。（1）试饼法：将标准稠度的水泥净浆做成试饼经煮沸3h后，用肉眼观察未发现裂纹，用直尺检查没有弯曲现象，则称为安定性合格，反之为不合格。（2）雷氏法：测定水泥浆在雷氏夹中硬化沸煮后的膨胀值，当两个试件沸煮后的膨胀值的平均值不大于5mm时，即判为该水泥安定性合格，反之为不合格。（四）强度（Strength）1、水泥的强度是划分水泥强度等级的依据。水泥强度应按国家标准《水泥胶沙强度试验方法》（GB177）的规定制作试块，养护并测定其抗压和抗折强度值。具体方法为软练胶砂法。2、软练胶砂法：将水泥和标准砂（0.25~0.65mm）按1：3.0混合，加入规定数量的水（水灰比0.5），并按规定的方法制成40mm40mm160mm的试件，在标准温度（202℃）的水中养护，分别测定其3d和28d的抗压和抗折强度。第九十八页，共197页。第九十八页，共197页。3、强度等级：用28d的抗压强度标准值（Mpa）来命名。通常每差10MPa为一级。硅酸盐水泥分为42.5、52.5、62.5、42.5R、52.5R、62.5R六个强度等级。普通硅酸盐水泥为32.5、42.5、52.5、32.5R、42.5R、52.5六个强度等级。水泥按3d强度又分为普通型和早强型两种类型，其中有代号R者为早强型。各强度等级、各类型硅酸盐和普通硅酸盐水泥的各龄期强度不得低于规范规定数值。（如28d的抗压强度值不低于42.5MPa，而低于52.5MPa者称为42.5）第九十九页，共197页。第九十九页，共197页。硅酸盐水泥的强度指标（依据GB175—2007）

强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d283d2842.5

17.0

42.53.5

6.542.5R

22.0

42.54.0

6.552.5

23

52.54.0

7.052.5R

27

52.55.0

7.062.5

28

62.55.0

8.062.5R

32

62.55.5

8.0第一百页，共197页。第一百页，共197页。（五）密度、堆积密度密度主要决定于其熟料矿物组成，一般为3.10~3.20g/cm3。受潮水泥的密度有所降低。在进行混凝土配合比计算时，通常采用3.10g/cm3。堆积密度：疏松堆积时约为1000~1100kg/m3

紧密堆积时可达1600kg/m3（1400~1700kg/m3）。在混凝土配合比计算中，通常采用1300kg/m3。凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合标准规定，均为废品。凡细度、终凝时间中的任一项不符合标准规定，或混合掺量超过最大限量，或强度低于商品标号规定的指标时，称为不合格品。废品水泥在工程中严禁使用。第一百零一页，共197页。第一百零一页，共197页。六、水泥石的腐蚀与防止

水泥石的腐蚀：在某些环境条件（如受到某些侵蚀性液体或气体的作用）下，引起水泥石的结构逐渐破坏，强度降低，以致全部溃裂的现象称为水泥石的腐蚀。水泥石的抗腐蚀性能可用耐蚀系数表示。耐蚀系数：以同一龄期的分别浸在侵蚀性溶液中的水泥石试件强度与在淡水中养护的试件强度的比值来表示。耐腐蚀系数越大，水泥石的抗腐蚀性能也就越好。水泥石腐蚀的原因很多，作用也很复杂，主要有软水腐蚀、盐类腐蚀、酸类腐蚀、强碱腐蚀等。水泥中碱性物质：Ca(OH)2、水化铝酸钙。第一百零二页，共197页。第一百零二页，共197页。（一）水泥石的几种主要侵蚀作用（选修）水泥石腐蚀的基本原因是：水泥石中存在有易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙；水泥石本身不密实而使侵蚀性介质易于进入其内部；外界因素的影响，如腐蚀介质的存在，环境温度、湿度、介质浓度的影响等。1.软水腐蚀（溶出性侵蚀） 雨水、雪水、蒸馏水、工业冷凝水及含碳酸盐甚少的河水与湖水等都属于软水。水泥与软水接触——水化产物氢氧化钙被溶出——不断溶解流失——孔隙增大，碱度下降——并促使硬化水泥石的其它产物分解——使水泥石结构遭受破坏。第一百零三页，共197页。第一百零三页，共197页。2.盐类腐蚀（1）硫酸盐腐蚀当海水、沼泽水、工业污水等中含有碱性硫酸盐（如Na2SO4、K2SO4等）时，其中的水泥石还会受到的侵蚀。Ca(OH)2+硫酸盐——CaSO4硫酸钙亦能与水泥石中的固态水化铝酸钙作用，生成高硫型水化硫铝酸钙晶体。4CaO·Al2O3·12H2O+3CaSO4+20H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H20+Ca(OH)2反应是在固相中进行的——高硫型水化硫铝酸钙结合着大量结晶水——其体积膨胀为原来的水化铝酸钙体积的2.5倍——水泥石产生很大的内应力——水泥石开裂、强度降低和造成破坏。第一百零四页，共197页。第一百零四页，共197页。（2）镁盐腐蚀

海水、地下水中常含有大量镁盐硫酸镁(MgSO4)

氯化镁(MgCl2)MgSO4十Ca(0H)2十2H20→CaSO4·2H20十Mg(0H)2(3CaO·Al203·6H20十3（CaSO4·2H20）十19H20→3CaO·Al203·3CaSO4·31H20)MgCl2十Ca(0H)2→CaCl2十Mg(0H)2反应的结果：

氢氧化镁（Mg(0H)2）松软而无胶凝能力镁盐二水硫酸钙（CaSO4·2H20）又将引起硫酸盐的破坏作用硫酸盐氯化钙（CaC12）易溶解于水均能使水泥石强度降低或破坏。硫酸镁对水泥石起着和的双重腐蚀作用。侵蚀第一百零五页，共197页。第一百零五页，共197页。3.酸类腐蚀（1）碳酸腐蚀在工业污水、地下水中常溶解有较多的二氧化碳二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙反应——生成碳酸钙——继续与含碳酸的水作用——变成易溶于水的碳酸氢钙（Ca（HCO3）2），由于碳酸氢钙的溶解使Ca（0H）2浓度降低，导致水泥石中其它产物的分解，而使水泥石结构破坏。开始：Ca（0H）2十C02十H20→CaC03十2H20然后：CaC03十C02十H20Ca（HCO3）2可逆的，当碳酸超过平衡浓度（溶液中的pH＜7）时，则上式反应向右进行，形成碳酸腐蚀。第一百零六页，共197页。第一百零六页，共197页。（2）一般酸的腐蚀（HCl、H2SO4）在工业废水、地下水、沼泽水中常含无机酸和有机酸工业窑炉中的烟气常含有二氧化硫，遇水后生成亚硫酸。各种酸类与水泥石中的氢氧化钙作用——生成化合物——或者易溶于水，或者体积膨胀而导致水泥石破坏。对水泥石腐蚀作用最快的是无机酸中的盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸和有机酸中的醋酸、蚁酸和乳酸等。例如，盐酸和硫酸分别与水泥石中氢氧化钙作用，其反应式如下：2HCl十Ca(0H)2→CaCl2十2H20

氯化钙易溶于水而导致化学腐蚀型破坏H2SO4十Ca(0H)2→CaSO4·2H20

石膏对水泥石产生硫酸盐膨胀型破坏。第一百零七页，共197页。第一百零七页，共197页。4.强碱腐蚀

碱类溶液如浓度不大时一般是无害的，但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱作用后也会破坏。（1）如氢氧化钠可与水泥熟料中未水化的铝酸盐作用，生成易溶的铝酸钠，其反应式为：3CaO·Al2O3十6NaOH→3Na2O·Al2O3十3Ca(0H)2（2）当水泥石被氢氧化钠溶液浸透后又在空气中干燥，与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钠

2NaOH＋CO2→Na2CO3＋H20碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉淀，可使水泥石胀裂。第一百零八页，共197页。第一百零八页，共197页。（二）防止水泥石腐蚀的措施1.根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种。2.提高水泥石的密实度。3.表面加保护层。七、硅酸盐水泥和普通水泥的特性与应用

（一）特性

1.凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高。

2.抗冻性好。

3.水化热大。

4.不耐腐蚀。

5.不耐高温。第一百零九页，共197页。第一百零九页，共197页。（二）应用1.适用于重要结构的高强混凝土及预应力混凝土工程；2.适用于早期强度要求高的工程及冬季施工的工程；3.适用于严寒地区，遭受反复冻融的工程及干湿交替的部位；4.不宜用于受流动的软水和水压作用工程，也不宜用于受海水和矿物水作用的工程；5.不宜用于大体积混凝土；6.不宜用于高温的工程。

第一百一十页，共197页。第一百一十页，共197页。第一百一十一页，共197页。第一百一十一页，共197页。（二）掺混合材料的硅酸盐水泥一、混合材料（一）定义：磨细水泥时掺入的人工的或天然的矿物材料称为混合材料。（二）种类：按性质不同分：活性混合材料（用量最大）非活性混合材料1.活性混合材料：

加水拌和本身并不硬化，但与石灰、石膏或硅酸岩水泥一起，加水拌和后能发生化学反应，生成有一定胶凝性的物质，且具有水硬性，这种混合材料称为活性混合材料。其主要成分为SiO2、

Al2O3等。第一百一十二页，共197页。第一百一十二页，共197页。常用：粒化高炉矿渣：CaO、SiO2和Al2O3

火山灰混合材：SiO2和Al2O3

天然：火山灰、凝灰岩、浮石等

人工：煤矸石渣、烧页岩、烧粘土等粉煤灰等：SiO2和Al2O32、非活性混合材料不具活性或活性甚低的人工或天然的矿物质材料，经磨细，掺入水泥中不起化学作用，仅起调节水泥性质、降低水化热、降低标号、提高产量等作用的混合材料，称为非活性混合材料（又称填充性混合材料）。主要有：磨细的石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣、炉渣等不符合技术要求的活性混合材可作为非活性材料。第一百一十三页，共197页。第一