【土木工程材料】 第3章 无机胶凝材料

蓝色论文答辩PPT模板答辩学生：易宸指导老师：易老师蓝色论文答辩PPT模板土木工程材料主讲人：单位：CHAPTERTHREE无机胶凝材料03

定义：能将散粒状或块状的材料胶结、并能凝结、硬化，形成坚固整体的材料。古今中外，历史上残留下来的建筑物当中，胶凝材料在连接块状的材料方面起了决定性的作用。胶凝材料03CHAPTERTHREE只能在空气中凝结硬化的材料称为气硬性胶凝材料。

不仅能在空气中，而且能在水中凝结硬化并产生和发展强度的材料称为水硬性胶凝材料。胶凝材料的分类:03CHAPTERTHREE气硬性胶凝材料石膏、石灰、水玻璃水硬性胶凝材料水泥03第一节建筑石膏CHAPTERTHREE1.建筑石膏的原料天然二水石膏（CaSO4·2H2O）或化工石膏（工业副产品）。2.建筑石膏的生产＜170℃-生成半水石膏,即建筑石膏

170～200℃-生成可溶性硬石膏

200～250℃-石膏中残留较少的水，遇水后逐渐生成半水石膏直到二水石膏＞400℃-生成不溶性石膏

＞800℃-生成高温煅烧石膏α型半水石膏结晶颗粒较粗，比表面积较小，强度高，因此又称为高强石膏。３h强度可达到9～24MPa03CHAPTERTHREE3.建筑石膏的水化及凝结硬化溶解度：二水石膏比半水石膏小。二水石膏溶解度(20℃2.03g/l),半水石膏溶解度(20℃8.16g/l)

二水石膏的过饱和度→半水石膏溶解→生成二水石膏。

结晶：晶体颗粒间相互搭接、交错、共生。随着自由水水化和蒸发，石膏浆体可塑性减小，浆体变稠凝结，晶体逐渐长大，浆体产生强度，直到干燥硬化。第一节建筑石膏建筑石膏的等级及质量标准:根据国家标准规定，建筑石膏按抗折、抗压强度和细度分为优等品、一等品和合格品三种。密度：2.60-2.75g/cm3堆积密度：800-1000Kg/m34.建筑石膏的技术要求03CHAPTERTHREE第一节建筑石膏建筑石膏的特性表观体积V0CHAPTERTWO1.水化作用快，凝结硬化快在6～10min内便开始失去可塑性，20~30min内完全失去可塑性而产生强度。1232）装饰性好石膏浆体在凝结硬化初期会产生微膨胀，膨胀率约为1%。

3）孔隙率较大，强度较低半水石膏水化反应理论需水的质量分数为18.6％。但生产石膏制品时为满足必要的可塑性，通常要加质量分数为60％～80％的水。硬化后由于大量多余水分蒸发，孔隙率50％～60％。4.保温、隔热、吸声性能有保温隔热和吸声性能,具有一定的调温和调湿功能。5.耐久性差抗冻性、抗渗性及耐水性较差。6.可加工性好可钉、可锯。石膏表面坚硬、光滑细腻、不起灰,便于再装饰,常用于室内高级抹灰和粉刷。制备石膏砂浆和粉刷石膏6.建筑石膏的应用03石膏板质轻、保温隔热、吸声防火、尺寸稳定、便于施工，广泛用于高层建筑和大跨度建筑隔墙。石膏板及装饰件CHAPTERTHREE03CHAPTERTHREE1.建筑石灰的原料以CaCO3为主要成分的岩石(石灰石、白垩等)2.建筑石灰的生产煅烧：天然碳酸岩类岩石—（石灰石、白云石）经高温煅烧，其主要成分CaCO3分解为以CaO为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下。实际生产中为了加速石灰石的分解，煅烧温度常提高至1000～1100℃左右。

第二节建筑石灰03CHAPTERTHREE2.建筑石灰的生产由于般烧时火候不匀，石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。欠火石灰中碳酸钙未完全分解；过火石灰的表面有一层深褐色的熔融物。过火石灰特点：当正常烧成的石灰已经硬化后，其中的过火石灰才开始熟化→体积膨胀→“崩裂”或“起泡”等现象→抹灰砂浆脱落及起鼓膨胀、开裂，影响工程质量。为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。“陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。

第二节建筑石灰03CHAPTERTHREE3.石灰的熟化工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰—氢氧化钙，这个过程称为石灰的“熟化”。

4.石灰的硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：（１）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。（２）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。干燥硬化－砌体吸水、空气蒸发；结晶硬化－Ca(OH)2晶体的析出；碳化硬化－碳化生成CaCO3第二节建筑石灰

03第二节建筑石灰CHAPTERTHREE

细度、CaO+MgO含量、CO2含量和体积安定性等。并按技术指标分为优等品、一等品和合格品三个等级。

钙质生石灰MgO≤5%；钙质消石灰粉MgO≤4%

镁质生石灰MgO﹥5%；镁质消石灰粉MgO﹥4%5.建筑石灰的技术指标生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为1μ）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好的可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。

1.

可塑性好石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。3.硬化时体积收缩大从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是硬化缓慢的材料。2.

硬化慢、强度低块状类石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。4.耐水性差，不易贮存6.建筑石灰的特性CHAPTERTHREE03制成石灰乳→粉刷市内墙面顶棚。特点：价格低廉、施工方便、颜色洁白。

1.应用于市内的粉刷a.三合土用石灰、粘土和砂按比例1:2:3混合，经加水夯实而成。b.灰土生石灰粉：粘土按比例1:(2-4)混合，经加水夯实而成。特点：粘土提高密实度、强度和耐水性，作为地基基础、广场、道路等土木工程材料。3.配置三合土和灰土石灰浆、石灰粉＋砂＋水→制成石灰砂浆。主要用途：内墙的抹灰石灰浆、石灰粉＋水泥＋砂＋水→制成混合砂浆。主要用途：砌筑、内墙的抹灰。2.应用于拌制建筑砂浆磨细生石灰+粉煤灰+砂+煤矸石等硅质材料→配合拌匀+水→搅拌、成型、养护（常压或高压蒸汽养护）→硅酸盐制品（蒸压灰砂砖）4.生产硅酸盐制品037.建筑石灰的应用CHAPTERTHREE03CHAPTERTHREE一.水玻璃的组成水玻璃俗称泡花碱，是由不同比例的碱金属和二氧化硅化合而成的一种可溶于水的硅酸盐玻璃。建筑工程中最常用的水玻璃有工业硅酸钠和工业硅酸钾。分别简称为钠水玻璃（Na₂O·nSiO₂）和钾水玻璃（K₂O·nSiO₂）。相应的技术标准为GB/T4209-2008《工业硅酸钠》和HG/T4131-2010《工业硅酸钾》。第三节水玻璃03CHAPTERTHREE一.水玻璃的组成水玻璃分子式中SiO₂与Na₂O分子数比n称为水玻璃的模数，一般在1.5~3.5之间。水玻璃的模数越大，氧化硅含量越多，密度和黏度增大，硬化速度越快，硬化后的黏结力与强度越高，耐热性与耐酸性越好，但在水中溶解能力下降。水玻璃模数为1时，能在常温水中溶解，模数增大，只能在热水中溶解。工程中常用的水玻璃模数为2.6~2.8，密度为1.3~1.4g/cm³。第三节水玻璃03CHAPTERTHREE二.水玻璃的生产水玻璃的生产方法有湿法生产和干法生产两种。湿法生产是将石英砂和氢氧化钠水溶液在压蒸锅（0.2~0.3MPa）内用蒸汽加热溶解而制成水玻璃溶液。干法生产是将石英砂和碳酸钠按一定比例磨细拌匀，在熔炉中于1300~1400℃温度下熔融，其反应式如下：

湿法：

干法：第三节水玻璃

03CHAPTERTHREE三.水玻璃的硬化水玻璃溶液在空气中吸收CO₂形成无定形硅胶，并逐渐干燥而硬化，发生如下反应：

上述反应析出无定形二氧化硅凝胶，并逐渐干燥而硬化。这个过程很慢，为了加速硬化，常加入氟硅酸钠Na₂SiF6。作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出，其反应如下：

第三节水玻璃03CHAPTERTHREE三.水玻璃的硬化氟硅酸钠为白色粉状固体，有腐蚀性，适宜用量为水玻璃质量的12%~15%，如果用量太少，不但硬化速度缓慢，强度降低，而且未经反应的水玻璃易溶于水，因而耐水性差。但如用量过多，又会引起凝结过速，使施工困难，而且硬化渗水性大，强度也低。加入适量氟硅酸钠的水玻璃7d基本上可达到最高强度。第三节水玻璃03CHAPTERTHREE四.水玻璃的特性与应用

（1）黏结能力强

硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞毛细孔而防止水渗透的作用，水玻璃的模数越大，胶体组分越多，越难溶于水，粘结能力越强。同一模数的水玻璃，浓度越高，则密度越大，粘结力越强。在水玻璃溶液中加入少量添加剂，如尿素，可以不改变黏度而提高粘结能力。工程中常用的水玻璃模数为2.6~2.8，用水玻璃配制的混凝土抗压强度可达15~40MPa。第三节水玻璃03CHAPTERTHREE（2）不燃烧、耐高温

水玻璃耐热温度可达1200℃，在高温下不燃烧，不分解，在高温下硅酸凝胶干燥得更快，强度并不降低。（3）耐酸能力强

水玻璃具有很强的耐酸能力，能抵抗大多数无机酸（氢氟酸除外）和有机酸的作用。第三节水玻璃四.水玻璃的特性与应用03CHAPTERTHREE（4）不耐水

水玻璃在加入氟硅酸钠后仍不能完全硬化，仍然有一定量的Na₂O·nSiO₂。由于Na₂O·nSiO₂可溶于水，所以水玻璃硬化后不耐水。（5）不耐碱硬化后水玻璃中Na₂O·nSiO₂和SiO₂均可溶于碱，因而水玻璃不耐碱。第三节水玻璃四.水玻璃的特性与应用03CHAPTERTHREE（1）涂刷材料表面水玻璃涂刷材料表面可提高材料密实性、抗水性和抗风化能力。以水玻璃浸渍或涂刷砖、水泥混凝土、硅酸盐混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密实度、强度、抗渗性、抗冻性及耐水性等。这是因为水玻璃与材料中的氢氧化钙反应生成硅酸钙凝胶，两者填充于材料的孔隙，使材料致密。反应式如下：第三节水玻璃四.水玻璃的特性与应用03CHAPTERTHREE（2）配制防水剂因水玻璃能促使水泥凝结，所以可用它配制各种促凝剂，掺入水泥浆、砂浆或混凝土中，用于堵漏、抢修，故称为快凝防水剂。以水玻璃为基料，加入两种、三种或四种矾溶液搅拌，可配制成二矾、三矾或四矾防水剂。第三节水玻璃四.水玻璃的特性与应用03CHAPTERTHREE（3）加固土壤将水玻璃模数为2.5~3.0的液体水玻璃和氯化钙溶液通过金属管轮流向地层压入，两种溶液发生化学反应，析出硅酸胶体，将土壤颗粒包裹并填实其空隙。由这种方法加固的砂土，抗压强度可达3~6MPa。第三节水玻璃四.水玻璃的特性与应用03CHAPTERTHREE（4）配制耐热砂浆和耐热混凝土由水玻璃、促硬剂（氟硅酸钠）、黏土熟料或铬铁矿等磨细填料，再加入细或粗骨料，就可配制成耐热砂浆或耐热混凝土。用于高炉基础、热工设备基础及围护结构等耐热工程。第三节水玻璃四.水玻璃的特性与应用CHAPTERTHREE水泥PORTRANDCEMENT指加水拌和成塑性浆体后，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。土木建筑工程通常用的六大水泥品种有：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、复合水泥等品种。(由1824年英国人约瑟夫.阿斯普丁发明)水泥03CHAPTERTHREE凡由硅酸盐水泥熟料、0-5％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。分P.ⅠP.Ⅱ型。普通硅酸盐水泥:掺(6-15)%混合材料。

第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥03硅酸盐水泥(P.Ⅰ型)硅酸盐水泥熟料不掺混合材料硅酸盐水泥(P..Ⅱ型)硅酸盐水泥熟料掺≤5%混合材料普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料掺(6-15)%混合材料CHAPTERTHREE031.生产硅酸盐水泥熟料的原材料石灰质原料：天然石灰石。→主要提供钙质材料粘土质原料：其主要化学成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3。→主要提供硅质材料铁矿粉：采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。→校正材料石膏：主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等。→缓凝混合材料：包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等）非活性混合材料：（石灰石粉、磨细石英砂等）。→节约成本第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥CHAPTERTHREE032.硅酸盐水泥的生产工艺-“两磨一烧”

首先将几种原材料按适当比例混合后在磨机中磨细，制成生料，然后将生料入窑进行煅烧。煅烧后获得的黑色球状物即为熟料，熟料与少量石膏混合磨细即成水泥。煅烧是制成水泥的主要过程。熟料中矿物的组成都是在这一过程中形成的。煅烧时首先生料脱水和分解出CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，然后在更高的温度下，CaO与SiO2、Al2O3、Fe2O3相结合，形成新的化合物，称为水泥熟料矿物。第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥CHAPTERTHREE033.硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其特性

第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.1硅酸盐水泥加水后的水化产物

水泥颗粒与水接触后，水泥熟料各矿物立即与水发生水化作用，生成新的水化物，并放出一定的热量。第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥1)硅酸三钙

水泥熟料矿物中，硅酸三钙含量最高。硅酸三钙与水作用时，反应较快，水化放热量大，生成水化硅酸钙及氢氧化钙。水化硅酸钙几乎不溶于水，而立即以胶体微粒析出，并逐渐凝聚成为凝胶。氢氧化钙呈六方品体，它易溶于水。由于氢氧化钙的溶解，使溶液的石灰浓度很快达到饱和状态，因此各矿物成分的水化主要是在石灰饱和溶液中进行的。CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.1硅酸盐水泥加水后的水化产物第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥2)硅酸二钙硅酸二钙与水作用时反应较慢，水化放热小，生成水化硅酸钙，也有氢氧化钙析出。CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.1硅酸盐水泥加水后的水化产物第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥3)铝酸三钙铝酸三钙与水作用时反应极快，水化放热甚大，生成水化铝酸三钙，水化铝酸三钙为立方品体，它易溶于水。CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.1硅酸盐水泥加水后的水化产物第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥4)铁铝酸三钙铁铝酸四钙与水作用时，反应也较快，水化放热中等，生成水化铝酸三钙及水化铁酸钙。CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.1硅酸盐水泥加水后的水化产物第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥5)石膏为调节水泥凝结时间而摆人的少量石营，与水化铝酸钙作用，生成水化硫铝酸钙，也称钙矶石。经过上述水化反应后，水泥完全水化时水化产物为：C-S-H70%、CH20%;、C-A-H7%，其他产物共占约3%。CHAPTERTHREE6)硅酸盐水泥水化产物微观形貌034.1硅酸盐水泥加水后的水化产物CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.2硅酸盐水泥的凝结硬化第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理化学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石的过程；硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。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。水泥凝结与硬化是一个连续的复杂的物理化学变化过程，这些变化决定了水泥一系列的技术性能，因此了解水泥的凝结与硬化过程，对于了解水泥的性能有着重要的意义。CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.2硅酸盐水泥的凝结硬化第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥水泥的水化反应是由颗粒表面逐渐深人到内层的。当水化物增多时堆积在水泥颗粒周围的水化物不断增加，以致阻碍水分继续透入，使水泥颗粒内部的水化越来越困难，经过长时间（几个月，甚至几年）的水化以后，多数颗粒仍剩余尚未水化的内核，因此硬化后的水泥石是由凝胶体（凝胶和晶体）未水化水泥颗粒内核和毛细孔组成的不匀质结构体。CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.3影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥①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C3A水化速率最快，放热量最大而强度不高；C2S水化速率最慢，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。CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.3影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥②水泥浆的水灰比水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比。当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行；但是水泥颗粒间原来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，所以水泥浆凝结较慢。水泥浆的水灰比较大时，多余的水分蒸发后形成的孔隙较多,造成水泥石的强度较低，因此水泥浆的水灰比过大时，会明显降低水泥石的强度。CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.3影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥③细度

细度即磨细程度，水泥颗粒越细，总表面积越大，与水接触的面积也越大，则水化速度越快，凝结硬化也越快。CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.3影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥④石膏掺量水泥中掺人石膏，可调节水泥凝结硬化的速度。在磨细水泥熟料时，若不掺入少量石膏，则所获得的水泥浆可在很短时间内迅速凝结。这是由于铝酸钙所电离出的二价钙离子（Ca2+），而高价离子可促进胶体凝聚。当掺人少量石膏后，石膏将与铝酸三钙作用，生成难溶的水化硫铝酸钙晶体（钙矾石），减少了溶液中的铝离子，延缓了水泥浆体的凝结速度，但石膏掺量不能过多，因过多不仅缓凝作用不大，还会引起水泥体积安定性不良。合理的石膏掺量，主要决定于水泥中铝酸三钙的含量及石膏中三氧化硫的含量。一般掺量占水泥质量的3%～5%，具体掺量通过试验确定。CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.3影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥⑤养护时间(龄期)

随着时间的延续，水泥的水化程度在不断增大，水化产物也不断增加，因此水泥石强度的发展是随龄期而增长的。一般在28天内强度发展最快，28天后显著减慢。但只要在温暖与潮湿的环境中，水泥强度的增长可延续几年，甚至几十年。CHAPTERTHREE034.硅酸盐水泥的水化和凝结硬化4.3影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥⑥温度和湿度

温度对水泥的凝结硬化有着明显的影响。提高温度可加速水化反应，通常提高温度可加速硅酸盐水泥的早期水化，使早期强度能较快发展，当温度降至负温时，水化反应停止，由于水分结冰，会导致水泥石冻裂，破坏其结构。水泥的水化反应及凝结硬化过程必须在水分充足的条件下进行。环境湿度大，水分不易蒸发，水泥的水化及凝结硬化就能够保持足够的化学用水。如果环境干燥，水泥浆中的水分蒸发过快，当水分蒸发完后，水化作用将无法进行，硬化即行停止，强度不再增长，甚至还会在制品表面产生干缩裂缝。CHAPTERTHREE03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥①细度水泥颗粒的粗细程度对水泥的使用有重要影响。水泥颗粒粒径一般在7～200μm范围内。国家标准GB175-1999规定，水泥的细度可用比表面积或0.08mm方孔筛的筛余量来表示，其筛余量不得超过10%。比表面积是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和（cm2/g或m2/kg）。一般常为317～350m2/kg。5.硅酸盐水泥的技术性质CHAPTERTHREE03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥②标准稠度用水量

稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水量。国家标准规定检验水泥的凝结时间和体积安定性时需用“标准稠度”的水泥净浆。“标准稠度”是人为规定的稠度，其用水量采用水泥标准稠度测定仪测定。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在24％～30％之间。5.硅酸盐水泥的技术性质CHAPTERTHREE035.硅酸盐水泥的技术性质第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥③凝结时间水泥从加水开始到失去其流动性，即从液体状态发展到较致密的固体状态的过程所需要的时间称为凝结时间，分初凝时间和终凝时间。初凝时间：水泥加水拌和至标准稠度净浆完全失去可塑性所需的时间。终凝时间：水泥加水拌和至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需时间。国家标准规定，水泥的凝结时间是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度及湿度环境下用水泥净浆凝结时间测定仪测定。硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6h30min。CHAPTERTHREE03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥④体积安定性水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。体积安定性不良的水泥应作废品处理，不得应用于工程中，否则将导致严重后果。

体积安定性不良的原因：

a.游离氧化钙过多b.游离氧化镁过多c.加入的石膏过多。5.硅酸盐水泥的技术性质CHAPTERTHREE03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥⑤强度强度是评价硅酸盐水泥质量的又一个重要指标。水泥的强度是按照GB/T17961-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO）法》的标准方法制作的水泥胶砂试件，在(20±1°)C温度的水中，养护到规定龄期时检测的强度值。其中标准试件尺寸为4cm×4cm×16cm，胶砂中水泥与标准砂之比为1：3（W/C=0.5），标准试验龄期分别为３d和28d．分别检验其抗压强度和抗折强度。按照测定结果，将硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。5.硅酸盐水泥的技术性质CHAPTERTHREE03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥⑤强度

5.硅酸盐水泥的技术性质CHAPTERTHREE03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥⑥碱含量

水泥中含有较多的强碱物Na2O或K2O时，容易发生不良反应形成碱硅酸凝胶，体积膨胀3倍以上。对结构造成危害。因而国家标准规定，水泥中的含碱量不得大于0.6%。5.硅酸盐水泥的技术性质CHAPTERTHREE03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥（1）溶出性腐蚀

溶出性腐蚀主要是在软水环境中对水泥石产生的腐蚀现象。雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水及含碳酸盐甚少的河水与湖水等都属于软水。当水泥石长期与这些水相接触时，氢氧化钙会被溶出。在静水无压力的情况下，由于氢氧化钙的溶解度小，易达到饱和，故溶出仅限于表层，影响不大。但在流水及压力水作用下，氢氧化钙被不断溶解流失，使水泥石碱度不断降低，从而引起其他水化产物的分解溶蚀。CHAPTERTHREE6.硅酸盐水泥的腐蚀与防腐03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥（2）分解型腐蚀

分解型腐蚀主要是水泥石中的离子与溶液中的离子进行交换，反应生成物无粘结性或具有可溶性，破坏了水泥石结构。1）酸类腐蚀水泥的水化产物呈碱性，所以遇到酸性物质时都会对水泥石产生一定的腐蚀。常见的酸主要是一些无机酸和有机酸，这些酸来源于沼泽水、工业污水及地下水中。水中的盐酸与水泥石中的氢氧化钙反应，生成氯化钙和水。氯化钙溶解于水，使水泥石结构破坏，孔隙率增加。化学反应式为：CHAPTERTHREE6.硅酸盐水泥的腐蚀与防腐03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥（2）分解型腐蚀2）碳酸腐蚀在一些工业废水或地下水中常含有游离的二氧化碳，会与水泥石中的氢氧化钙反应，生成碳酸钙和水，化学反应式为：当水中二氧化碳含量较低时，碳酸钙沉淀到水泥石表面，腐蚀停止。当二氧化碳含量较高时，又会与新生成的碳酸钙继续反应，生成碳酸氢钙，化学反应式为：CHAPTERTHREE6.硅酸盐水泥的腐蚀与防腐03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥（2）分解型腐蚀3）盐类腐蚀盐类与水泥石中的氢氧化钙起离子置换反应，生成易溶性盐或无胶结力的物质，使水泥石破坏。氯化镁与水泥石中的氢氧化钙反应，生成氯化钙和氢氧化镁，化学反应式为：在大量水或动水存在的情况下，氢氧化镁胶结能力极差，氯化钙溶解于水，使水泥石结构破坏。CHAPTERTHREE6.硅酸盐水泥的腐蚀与防腐03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥（2）分解型腐蚀4）强碱腐蚀强碱溶液与水泥水化产物反应生成的胶结力差且易为碱液溶析的物质。水泥石本身具有较高的碱性，因此当碱性溶液的碱度不大时，不会对水泥石产生腐蚀作用，通常认为是无害的。对于含有较多的铝酸盐的硅酸盐水泥，在遇到强碱时会产生腐蚀作用。氢氧化钠与未水化的铝酸三钙反应，生成铝酸钠。铝酸钠易溶于水，使水泥石结构破坏，孔隙率增加。化学反应式为：

CHAPTERTHREE6.硅酸盐水泥的腐蚀与防腐03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥（3）膨胀型腐蚀1）硫酸盐腐蚀在海水、湖水、地下水及流经高炉矿渣的水中常含有硫酸盐，如硫酸钠，可与水泥石中的氢氧化钙反应，生成二水石膏和氢氧化钠，化学反应式为：氢氧化钠溶于水，二水石膏在水泥石孔隙中结晶，体积膨胀，使水泥石结构破坏。二水石膏又与水化铝酸钙相互作用生成高硫型水化硫铝酸钙，化学反应式为：CHAPTERTHREE6.硅酸盐水泥的腐蚀与防腐03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥（3）膨胀型腐蚀2）硫酸腐蚀硫酸与水泥石中的氢氧化钙反应，生成硫酸钙和水，化学反应式为：二水石膏结晶膨胀，破坏水泥石结构，继而又引起硫酸盐的腐蚀。

6.硅酸盐水泥的腐蚀与防腐CHAPTERTHREE03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥水泥石的腐蚀是一个极为复杂的物理化学作用过程，实际上不是单一因素造成的，往往是几种复合因素共同的作用，互相影响。所以，水泥石的腐蚀往往需要综合分析考虑，采取相应预防措施。（1）根据腐蚀环境特点，合理选用水泥品种。（2）提高水泥石的密实度。（3）表面设置保护层。

6.硅酸盐水泥的腐蚀与防腐CHAPTERTHREE03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥（１）凝结硬化快，早期及后期强度均高适用于有早强要求的工程，（如冬季施工、预制、现浇等工程），高强度混凝土工程。（2）抗冻性好适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。（3）耐腐蚀性差因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。7.硅酸盐水泥的特性与应用CHAPTERTHREE03第一节硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥（4）水化热高不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。（5）抗碳化性好水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用强。适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。（6）耐热性差因水化后氢氧化钙含量高。不适用于承受高温作用的混凝土工程。（7）耐磨性好适用于高速公路、道路和地面工程。7.硅酸盐水泥的特性与应用CHAPTERTHREE03第二节掺混合材料的硅酸盐水泥磨细的混合材料与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起，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。

常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、粉煤灰及火山灰质混合材料等。（1）粒化高炉矿渣在炼制生铁时，加入石灰石作为助溶剂，熔融出铁矿石。铁矿石中的黏土质和石灰石分解出的氧化钙相互化合，生成含硅酸盐与铝酸盐的熔融矿渣，浮于铁水表面，排出时用水淬法进行急冷，称为粒化高炉矿渣。由于熔融状态的矿渣在水淬骤冷的过程中黏度增加很快，来不及形成结晶，大部分（约80%以上）形成无定形的玻璃体结构，处于化学不稳定状态，因而具有较高的活性。1.活性混合材料CHAPTERTHREE03第二节掺混合材料的硅酸盐水泥（2）粉煤灰粉煤灰是火力发电厂以煤粉作燃料而从烟囱中排出的灰尘颗粒，故又称为飞灰。粉煤灰实际上也属于火山灰质混合材料，故其水硬性原理与火山灰质混合材料相同。国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2017）规定，用于水泥中的粉煤灰应符合表3.17中的技术要求。一般来说，粉煤灰的含碳量越低、5~45μm的细颗粒含量越多、低铁玻璃体越多、细小而密实球形玻璃体的含量越高时，其质量越好，活性越大。1.活性混合材料CHAPTERTHREE03第二节掺混合材料的硅酸盐水泥（3）火山灰质混合材料火山灰质混合材料按其成因分为天然的和人工的两类。天然的火山灰质混合材料有：火山灰、凝灰岩、浮石、沸石、硅藻土等。人工火山灰质混合材料有：煤矸石、烧页岩、烧黏土、煤渣和硅质渣等。火山灰质混合材料的活性成分也是活性SiO₂，和活性Al₂O₃。国家标准《用于水泥中的火山灰质混合材料》（GB/T2847-2022）规定，水泥用火山灰质混合材的SO₃含量不得超过3.5%；火山灰活性试验必须合格；水泥胶砂28d抗压强度比不小于65%。对于人工的火山灰质混合材料还规定其烧失量不得超过10%。

1.活性混合材料CHAPTERTHREE03第二节掺混合材料的硅酸盐水泥磨细的活性混合材料与水调和后，本身不会硬化或硬化极其缓慢，但在饱和氢氧化钙溶液中，常温下就会发生显著的水化反应，反应式如下：2.活性混合材料的水化CHAPTERTHREE03第二节掺混合材料的硅酸盐水泥（1）矿渣硅酸盐水泥

是由硅酸盐水泥熟料、20%~70%的粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，简称矿渣水泥，代号为P.S。矿渣硅酸盐水泥有两个品种：1)（熟料和石膏）组分≥50%且<85%，掺加>20%且≤50%的粒化高炉矿渣活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%的其他活性混合材料、非活性混合材料或窑灰中的任一种代替，代号为P·S·A。2）(熟料和石膏）组分≥30%且<50%，掺加>50%且≤70%的粒化高炉矿渣活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%的其他活性混合材料、非活性混合材料或窑灰中的任一种代替，代号为P·S·B。3.掺混合材料硅酸盐水泥的品种CHAPTERTHREE03第二节掺混合材料的硅酸盐水泥（2）粉煤灰硅酸盐水泥

是粉煤灰硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、20%~40%的粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，简称粉煤灰水泥，代号为P·F。

（3）火山灰质硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、20%~40%的火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，简称火山灰水泥，代号为P·P。3.掺混合材料硅酸盐水泥的品种CHAPTERTHREE03第二节掺混合材料的硅酸盐水泥（4）复合硅酸盐水泥

复合硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、20%~50%的两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，简称复合水泥，代号为P·C。允许不超过8%的窑灰代替部分混合材料，掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。

3.掺混合材料硅酸盐水泥的品种CHAPTERTHREE03第二节掺混合材料的硅酸盐水泥（1）细度

矿渣硅酸盐水泥、火山水质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的细度以筛余百分率表示，80um方孔筛筛余量百分率不得超过10%或45um方孔筛筛余量百分率不得超过30%。（2）凝结时间

与普通硅酸盐水泥一样，矿渣硅酸盐水泥、火山水质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的初凝不得早于4