渭师院无机非金属材料课件第5章 水泥

第五章水泥教学重点：1.硅酸盐水泥熟料矿物的结构特征2.水泥的水化与硬化过程及特点教学难点：硅酸盐水泥孰料矿物的结构特征。本章教学要求：通过本章的教学，要使学生了解水泥的形成条件及结构理论，增长学生对水泥的制备及结构的认识，达到能运用所学知识解决制备及改性水泥过程中碰到的实际问题。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。根据预测，在未来的几十年内，水泥依旧是主要建筑材料。

1.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；

2.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；

3.水泥耐久性较好，维修工作量小，不易生锈、耐腐朽。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。

作为主要的建筑材料，水泥产量变化客观反映了建筑业的发展。在过去的100年中，中国的建筑业以惊人的速度发展，特别是近二十年来更是盛况空前，从表1中水泥产量的变化中可以得到充分证明。我国水泥工业发展现状年19081949196219781990200320052006产量0.010.666.0065.2421082310691236我国水泥产量(106t)达到世界水泥总量的50％新型干法产量所占比例超过50％三、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。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。5.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥的生产和基本组成硅酸盐水泥的定义与分类

1.凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的水泥熟料，掺入适量石膏、0～5％的石灰石或粒化高炉矿渣磨细制成的水硬性胶凝材料，就是硅酸盐水泥(也称波特兰水泥)。当硅酸盐水泥中不掺混合材料时，称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅰ。当硅酸盐水泥中混合材料掺量不超过5%时，称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。

2、普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%－15%混合材料，适量石膏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：P.O。

3、矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,

称为

矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S。4、

粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.F。5、火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥，代号：P.P。6、复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏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P.C

5.1.1水泥的原料

1.硅酸盐水泥熟料所用原料硅酸盐水泥熟料的化学成分主要有氧化钙62%-67%、氧化硅20%-24%、氧化铝4%-7%和氧化铁2.5%-6.0%，它们的总和在95%以上；还含有5%以下的少量氧化物，如氧化镁、氧化钛、氧化磷以及碱金属氧化物等。（1）石灰质原料：提供CaO，有石灰石、贝壳、石灰质凝灰岩。（2）粘土质原料：提供SiO2、Al2O3，少量Fe2O3，有粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩、河泥等、（3）铁矿粉：提高Fe2O3的含量，有黄铁矿渣。另外还有少量的矿化剂（如萤石）改善煅烧条件。将石灰质原料和粘土质原料适当配合后，如生料的化学成分仍不符合生产硅酸盐水泥的成分要求，必须根据所缺少的组分掺入相应的原料，称为校正性原料。

2.石膏石膏的作用：作为缓凝剂和激发剂。主要原料：天然石膏矿（天然二水石膏和天然无水石膏）和工业副产品石膏。CaSO4·2H2O质地软，又称软石膏；CaSO4质地硬，又称硬石膏。工业副产品石膏主要指以CaSO4为主要成分的副产品。

3.活性混合材料活性混合材料指具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料。如火山质混合材料、粉煤灰及粒化高炉矿渣等。(1)凡是天然的或人工合成的以含活性SiO2、活性Al2O3为主的矿物质材料，经磨细后与石灰加水混合，不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化的添加物都称为火山质混合材料。根据其活性组分的不同，分为含水硅酸质、铝硅玻璃质及烧粘土质。含水硅酸质以无定形的SiO2为主要活性成分，并含有结晶水，形成SiO2·nH2O的非晶质矿物。它与石灰的反应能力强，活性好。铝硅玻璃质除以SiO2为主要活性成分外，还含有一定数量的Al2O3和少量的碱性氧化物，其活性取决于化学成分和冷却速度，并与玻璃体含量直接有关。烧粘土质的活性组分主要为脱水粘土矿物，其化学组分以SiO2和Al2O3为主，活性与Al2O3的含量有关。(2)粉煤灰是活力发电厂燃煤燃烧后排除的废渣，是一种具有一定活性的火山灰质混合材料，化学组成主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃碳粉，其活性主要来自低铁含量玻璃体，含量越高，活性越大。另外，颗粒形状及大小对活性也有较大影响，单位质量的表面积越大，活性越高。(3)高炉矿渣其主要成分是CaO、SiO2、Al2O3，活性不仅取决于化学成分，而且很大程度上取决于内部结构。矿渣的活性是潜在的，潜在活性的发挥以石灰石等物料的存在为必要条件。这些物料可以激发矿渣活性、促使胶凝硬化的作用。因此称为“激发剂”。常用的有两类：一是碱性激发剂，一般为石灰或水化时能析出Ca(OH)2的硅酸盐水泥。二是硫酸盐激发剂，一般为石膏或以CaSO4为主要成分的化工原料。两种激发剂配合使用，能充分发挥矿渣的潜在活性。

4.非活性混合材料非活性混合材料指活性指标不符合标准要求的潜在水硬性或火山灰质混合材料以及矿岩和石灰石等。5.1.2硅酸盐水泥的生产概述

硅酸盐水泥的生产工艺概括起来就是“二磨一烧”：第一阶段（第一磨）—磨制生料;第二阶段（一烧）—将生料于1450℃煅烧成熟料;第三阶段（第二磨）—磨制水泥成品水泥生产工艺流程示意图

1.生料的制备生料制备是将原料（石灰质原料、粘土质原料及少量较正原料，立窑煅烧水泥熟料时还加有一定量的燃料）经过一系列的加工过程后，制成具有一定细度、适当化学成分，并且均匀的生料，使其满足多种窑型的煅烧要求。包括干法和湿法两种。（一）对生料的要求（1）生料成分的均匀性。生料成分均匀稳定对熟料烧成具有重要影响。衡量生料成分稳定性的重要指标是碳酸钙滴定值，出磨生料碳酸钙滴定值波动范围，湿法窑不大于±0.15%；干法窑不大于±0.4%；立窑不大于±0.5%。（2）细度：一般生料以0.08mm方孔筛筛余量应控制在8-10%，0.2mm方孔筛筛余不大于10%为宜。（3）生料的水分：湿法，料浆含水份33-40%；干法一般控制在1.2%以内。（二）生料制备的过程

1、破碎：是用机械方法缩小物料粒度的过程。破碎物料主要有压碎、击碎、磨碎、劈碎四种方式。破碎作业有一级、二级甚至三级破碎的程序。采用几级破碎，主要取决于破碎机的技术性能。一般级数越少越好。但不论选用几级或选用什么样的破碎机，石灰石破碎系统的出料粒度必须满足生料磨入磨要求，在我国一般为20-25mm。2、烘干在干法粉磨时，入磨物料平均水分应控制在1-2%以内，但天然物料水分一般都远远超过这一范围，因此物料必须烘干，满足这一要求。烘干方法有两种：一种是粉磨过程中同时进行烘干，即利用烘干兼粉磨的设备；另一种是采用单独的烘干设备，物料烘干后再进行入磨。3、粉磨破碎与烘干后的物料，通过配料过程和配料设备送至生料磨进行粉磨。粉磨系统主要有开路和闭路两种。在粉磨过程中，当物料一次通过磨机后即为产品时，称为开路系统，当物料出磨后经过分级设备（选粉机）选出产品，而使粗料返回磨内再磨时称为闭路系统。生料的细度：一般控制在0.08mm方孔筛筛余10%左右，0.2mm方孔筛筛余小于1.5%以内为宜。（三）、生料均化出磨的生料粉或生料浆，其化学成分难免有些波动，为保证入窑生料化学成分均齐、合格，生料应在贮存均化库内进行均化。干法生料的均化可采用多库搭配，机械倒库和压缩空气搅拌库。2.熟料的烧成

熟料煅烧是硅酸盐水泥生产工艺过程的第二阶段。是指将生料制备过程中制得的生料送入煅烧窑，经高温煅烧，发生一系列物理的、化学的和物理化学变化后形成熟料的工艺过程。虽然生产方法和各种煅烧窑各有不同，但熟料煅烧过程大体相同。通产采用回转窑和立窑两种煅烧设备。熟料煅烧物料可分为：水分蒸发→生料预热→生料分解→熟料煅烧→熟料冷却五个功能单元。相应分为干燥带、预热带、分解带和放热带，烧成带和冷却带。(一)干燥带（物料温度150℃）

承担生料中水分的蒸发任务。湿法窑物料含32-40%的水分，经干燥后，物料水分减到22-26%，浆料失水变成球状。干法窑由于入窑生料水分小于1%，几乎没有干燥带。半干法窑的干燥过程在加热机上进行，在回转窑内无干燥带。预热器窑、窑外分解窑干燥在预热器内进行，因此回转窑内无干燥带。(二)预热带（物料温度150-750℃）

承担粘土质等原料中化学水的分解脱水任务。当温度升到400-550℃时，粘土开始脱水分解出活性SiO2和Al2O3，当温度升到600-700℃时，MgCO3继续分解。带悬浮预热器和加热机的窑，预热都在窑外进行，回转窑内预热带很短或者没有。(三)分解带（物料温度750-1000℃）主要承担MgCO3和CaCO3的分解任务。在预热带未分解完的MgCO3在该带继续分解，但主要是CaCO3的分解。这一带末端，分解产物之间产生固相反应，生成碱性的CA(铝酸钙)、CF（铁酸钙）、C2S（硅酸二钙）。(四)放热反应带（过渡带）（物料温度1000-1300℃）在分解带分解出的大量CaO、SiO2、Al2O3等氧化物在该带进行固相反应，生成大量C3A（铝酸三钙）、C4AF（铁铝酸四钙）和C2S。这些反应是放热反应，故称“固相反应带”。由于固相反应放热，物料温度迅速上升，使该带在窑内占的比例较小。

(五)烧成带（物料温度1300－1450℃-1300℃）

该带又称烧结带，是回转窑内温度最高的一带，物料进入这带就出现液相，在液相中C2S和游离氧化钙作用形成C3S即：CaO＋C2S→C3S，因此，此带也叫“石灰吸收带”。为C3S的生成反应完全，物料在此停留的时间，也就是烧成带应有一定长度，因此，要求回转窑内燃料燃烧的火焰应有一定的长度和温度。(六)冷却带（物料温度1300—1000℃）在烧成带形成的C3S、C2S、C3A、C4AF四种主要矿物的晶体继续向前运动与温度较低的二次空气相遇，熟料温度下降，这一区域称为冷却带。在该带快速冷却后，形成含C3S、C2S、C3A、C4AF圆形颗粒和玻璃体－－阿利特晶体，落入冷却机内。3.水泥制成工艺

水泥制成工艺是水泥生产的最后一环。是指把熟料、石膏、混和材共同粉磨制成水泥，再进行包装或散装出厂。5.1.3硅酸盐水泥的技术性能

1、细度：水泥细度是表示水泥磨细后的程度或水泥分散度的指标。它对水泥的水化硬化速度、水泥需水量、和易性、放热速率及强度都有影响。水泥细度可用筛析法和比表面积法表示。现行标准规定，普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥，在0.08mm方孔筛上筛余量不得超过10%；硅酸盐水泥细度不少于300㎝2/g。

2、需水量水泥的需水量是水泥为获得一定稠度时所需的水量，采用标准稠度测定仪测定水泥浆标准稠度的用水量。硅酸盐水泥需水量一般为25%-28%。影响因素：（1）水泥细度。水泥越细，需水量越大。（2）水泥的矿物组成。C3A的需水量最大，C2S的需水量最小。

3、泌水性泌水性指水泥浆体所含水分从浆体中析出的难易程度，又称析水性。影响因素：细度小，泌水性小；熟料矿物中C3A含量越多，泌水性越小。在混凝土制备过程中，实际拌和用水往往比水泥水化所需的水量多，如果所用水泥的泌水性大，则导致混凝土分层离析，破坏混凝土均一性；同时使水泥浆体和集料、钢筋之间不能牢固粘结，并形成较大孔隙。最终是混凝土的性能变坏。

4、凝结时间凝结时间：是指水泥从加水开始，到水泥浆失去可塑性所需的时间。凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从水泥加水开始到水泥浆失去可塑性所需的时间；终凝时间是从水泥加水开始到水泥浆完全失去塑性的时间。我国标准规定，采用维卡仪来测定。标准规定，硅酸盐水泥初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于390分钟（6.5小时）；普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于10小时。

5、强度与标号水泥的强度是评价水泥质量的重要指标，是划分水泥强度等级的依据。水泥的强度是指水泥胶砂硬化试体所能承受外力破坏的能力，用MPa（兆帕）表示。它是水泥重要的物理力学性能之一。由于水泥在硬化过程中强度是逐渐增长的，所以在提到强度时必须同时说明该强度的养护龄期，才能加以比较。国际上都采用砂浆法作为水泥强度的标准检验方法。我国亦采用水泥胶砂来评定水泥强度。测定水泥强度，应按规定制作试件，养护，并测定在规定龄期的抗折强度和抗压强度值，来评定水泥强度等级。测定方法有两种：一种是硬练法（干硬成形），另一种是软练法（塑性成形）。

6、水化热指物质与水化合时所放出的热。此热效应往往不单纯由水化作用发生，所以有时也用其他名称。例如氧化钙水化的热效应一般称为消解热。水泥的水化热也以称为硬化热比较确切，因其中包括水化、水解和结晶等一系列作用。水化热可在量热器中直接测量，也可通过熔解热间接计算。水化热高的水泥不得用在大体积混凝土工程中，否则会使混凝土的内部温度大大超过外部，从而引起较大的温度应力，使混凝土表面产生裂缝，严重影响混凝土的强度及其他性能。

水化热对冬季施工的混凝土工程较为有利，能提高其早期强度。在使用水化热较高的水泥时，应采取措施来防止混凝土内部的水化热过高。影响因素：水化热的大小与放热速率决定于水泥的矿物组成。C3A最大，C3S和C4AF次之，C2S的最小。

7、体积变化安定性：安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。水泥与水拌制成的水泥浆体，在凝结硬化过程中，一般都会发生体积变化。如果这种体积变化是在凝结硬化过程中，则对建筑的质量并没有什么影响。但是如果混凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石内部产了剧烈的、不均匀的体积变化时，在建筑物内部产生破坏应力，导致建设物强度降低，甚至会引起建筑物开裂，崩塌等严重事故。水泥体积安定性不良的原因在于：水泥熟料中游离CaO、MgO含量过多或掺入的石膏含量过多。熟料中的游离CaO、MgO经过高温煅烧后均呈“过烧”状态，水化十分缓慢。在水泥已经硬化后才进行水化，体积膨胀，引起不均匀的体积变化，使水泥石开裂。石膏含量过多时，在水泥硬化后，它还会与固体的水化铝酸钙反应，生成高硫型水化硫铝酸钙，体积约增大1.5倍，引起水泥石开裂。安定性的检验方法：①沸煮法：（不常用）主要用来检验由游离CaO引起的体积变化。②试饼法。③雷氏法：用雷氏夹测定，试件两指针尖端距离增加的平均值≤5mm时，安定性合格。④压蒸法：主要用来检验由游离MgO引起的体积变化。

8、耐久性耐久性是材料抵抗自身和自然环境双重因素长期破坏作用的能力。即保证其经久耐用的能力。耐久性越好，材料的使用寿命越长。抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性为混凝土耐久性。

(1)抗渗性指水泥抵抗种种有害介质（包括流动水、溶液及气体等）进入内部的能力。通常用渗透系数K表示抗渗性的大小。K=Cεr2/η式中ε为总孔隙率，r为空隙半径，η为流体粘度，C为常数。影响因素：孔径的尺寸，毛细孔率（水灰比）

(2)抗冻性指水泥在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质。材料受冻融破坏主要是因其孔隙中的水结冰所致。水结冰时体积增大约9％，若材料孔隙中充满水，则结冰膨胀对孔壁产生很大应力，当此应力超过材料的抗拉强度时，孔壁将产生局部开裂。随着冻融次数的增多，材料破坏加重抗冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。另外矿物组成对抗冻性有影响，硅酸盐水泥比掺混合材料水泥的抗冻性好。

(3)抗侵蚀性对水泥耐久性有害的环境介质只要为：淡水、酸和酸性水、硫酸盐溶液和碱溶液等。淡水的侵蚀：硬化浆体中的Ca(OH)2、Mg(OH)2等会按照溶解度的大小，依次被水溶解，产生溶出性侵蚀。无机或有机酸侵蚀：硬化水泥浆体将受到溶析与化学溶解双重作用。酸性水溶液的侵蚀：决定于水中的氢离子浓度。硫酸盐侵蚀：硫酸盐能与浆体所含的Ca(OH)2作用生成硫酸钙，再与水化铝酸钙生成钙钒石，从而增加固相体积，产生较大的结构应力，造成膨胀开裂。碱性侵蚀：发生化学反应和物理析晶。5.2硅酸盐水泥熟料矿物的结构特征①硅酸三钙(简称C3S)——其矿物组成为3CaO·SiO2，含量约50%左右。②硅酸二钙(简称C2S)——其矿物组成为2CaO·SiO2，含量约20%左右。③铝酸三钙(简称C3A)——其矿物组成为3CaO·Al2O3，含量7%～15%。④铁铝酸四钙(简称C4AF)——其矿物组成为4CaO·Al2O3·Fe2O3，含量10%～18%。⑤玻璃相5.2.1硅酸三钙1．形成：

形成温度高。熟料形成时，硅酸三钙是四种矿物中最后生成的，通常在高温下，氧化钙和氧化硅首先反应生成硅酸二钙，然后在1250℃-1450℃下如有足够的液相存在，就使硅酸二钙在液相中吸收氧化钙，比较迅速地形成硅酸三钙。适当提高熟料中硅酸三钙含量，其岩相结构良好，可以获得高质量的熟料。但熟料中硅酸三钙过高时，会给煅烧带来困难(如窑产量降低、烧成煤耗高、窑衬寿命缩短等)，往往使熟料中游离氧化钙增高，从而降低水泥强度，甚至影响水泥的安定性。2．热力学稳定范围：1250℃-2065℃。高于2065℃：不一致熔分解低于1250℃：实际上在1250℃以下分解反应进行得非常缓慢，只有在慢冷且还原气氛下才明显进行，所以C3S在室温下可以呈介稳状态存在。

3．固溶特性：在硅酸盐水泥熟料中，硅酸三钙并不以纯的形式存在，总含有少量的其他氧化物，如氧化铝、氧化铁、氧化镁、碱等形成固溶体，称为阿利特(Alite)或A矿。阿利特的组成，由于其他氧化物的含量及其在硅酸三钙中固溶程度的不同而变化较大，不同研究者所得结果有所差异。但它的化学组成仍然接近于纯C3S，因此仍简单的将其看作是C3S。

4．多晶转变：C3S有三个晶系7种变型：斜方晶系的R型；单斜晶系的MⅠ、MⅡ、MⅢ型和三斜晶系的TⅠ、TⅡ、TⅢ型。随着温度的降低，C3S在不同温度下的转变如下：由于C3S固溶有其它氧化物，且熟料冷却较快，因而熟料冷却后并不转变成T型，而是保留M型或R型，一般MⅢ、MⅠ型。

5．比重：阿利特的比重为3.14～3.25。硅酸三钙的晶体结构：它的晶胞由9个硅、27个钙、45个氧组成。Si4+以[SiO4]四面体形式存在，四面体通过Ca2+连接；Ca2+与O2-形成配位数为六的[CaO6]八面体；与Ca2+的正常配位数（8-12）相比，硅酸三钙的晶体结构中的Ca2+配位数较低，因而不稳定。[CaO6]八面体中，O2-的分布也不规则，5个O2-集中在一边，另一边只有一个O2-，因而结构中存在较大的“空穴”。5.2.1硅酸三钙硅酸三钙的结构特征：(1)硅酸三钙是在常温下存在的介稳的高温型矿物，其结构是热力学不稳定的。C3S在1250℃以上较为稳定，在此温度下缓慢冷却时会发生分解：3CaO·SiO2=2CaO·SiO2+CaO。急冷时，其分解速度可以忽略不计，因此常温下是介稳状态。(2)硅酸三钙结构中，Al3+与Mg2+进入其晶格并形成固溶体，固溶程度越高，活性越大。在C54S16MA结构中，由于部分Si4+被Al3+所取代，为了补偿电价而引入Mg2+，因而引起硅酸三钙的变形，可提高其活性。水泥熟料中的MgO、Al2O3以及少量其它氧化物，它们能进入C3S的晶格并形成固溶体，称为阿里特矿（A矿）。MgO、Al2O3含量较低，因此其组成不固定。固溶程度较高的阿里特的组成是C54S16MA。(3)在硅酸三钙晶体结构中，Ca2+配位数较正常情况下低，并且处于不规则状态，因而具有较高活性。(4)在阿里特矿物结构中存在较大尺寸的“空穴“或通道，可是OH-直接进入晶格中，因而具有较大的水化速度。5.2.2硅酸二钙

1．形成：形成温度低，热耗低。2．固溶特性：熟料中的硅酸二钙并不是以纯的形式存在，而是在硅酸二钙中溶进少量氧化镁、氧化铝、氧化铁、碱等氧化物的固溶体，通常称为贝利特(Belite)或B矿。3．多晶转变：纯的C2S有四种晶型即α-C2S、α’-C2S、β-C2S和γ-C2S。当加热或冷却时，C2S四种晶型发生转变的温度及途径如下：在室温下，有水硬性的α、α’、β几种变型都不是稳定的，有趋势要转变为水硬性微弱的γ型，而由β-C2S转变为γ-C2S时体积随之增大约10%，这样会使熟料碎裂粉化。熟料粉化产物主要为不同比例的β型和γ型硅酸二钙的混合物。当C2S大部分转化为γ型时，其强度较低。当C2S中含有某些微量氧化物或快速冷却(在液相较多时，可使熔剂矿物形成玻璃体，将β型硅酸二钙晶体包住，在迅速冷却的重要依据下，使其越过β→γ的转变温度而保留住β型。)时，可制止β-C2S转变为γ-C2S。但α型由于生成温度较高，主要稳定剂氧化钠大多与铝酸三钙形成固溶体，稳定α’型的氧化剂氧化钾数量也不多，都不足以阻止它们的转化。所以熟料中α型和α’型硅酸二钙一般较少存在。实际生产的熟料以β型C2S存在。因而所指的C2S即β-C2S。4．熟料粉化：β型C2S(比重3.28)转变为没有水硬特性的γ型C2S(比重2.98)，体积约膨胀约10%，导致熟料崩溃，称为熟料粉化。5.2.3中间相

填充在阿利特、贝利特之间的铝酸盐、铁铝酸盐、组成不定的玻璃体、含碱化合物等统称为中间相。游离氧化钙、方镁石虽然有时会以包裹体形式存在于阿利特、贝利特中，但通常分布在中间相中。熟料煅烧过程中，生成一定量的液相；冷却时，部分液相结晶，部分液相来不及结晶而凝结成玻璃体，填充于阿利特、贝利特晶体矿物中间。

（一）、铝酸三钙1．熟料中铝酸钙组成：主要是铝酸三钙，有时还有七铝酸十二钙C12A7。2．固溶特性：可固溶部分氧化物，如SiO2、Fe2O3、R2O、MgO、TiO2等。（二）、铁铝酸四钙1．组成：熟料中铁铝酸四钙为C2F-C8A3F的一系列连续固溶体。在一般水泥熟料中，其成分接近于C4AF，所以可以用C4AF来代表熟料中铁铝酸盐。当熟料中Al2O3/Fe2O3小于0.64时，则生成C4AF和C2F的固溶体。2．固溶特性：可固溶部分氧化物，如SiO2、R2O、MgO、TiO2等。因而又称里特矿或C矿。（三）、玻璃体

1．玻璃体的形成：在硅酸盐水泥熟料煅烧过程中，C3A、C4AF、MgO、R2O等形成液相，液相量20～30%左右。熔融液相如能在平衡条件下冷却，则可全部结晶析出而不存在玻璃体。但在工厂中，熟料通常冷却较快，有部分液相来不及结晶就成为玻璃体。2．玻璃体主要成分：在玻璃体中，质点排列无序，组成也不定。其主要成分为Al2O3、Fe2O3、CaO，也有少量MgO和R2O等。3．玻璃体含量：冷却速度、液相量不同，玻璃体含量不同。4．玻璃体特性玻璃体不如晶体稳定，因而水化热较大。在玻璃体中，β-C2S可被保留下来而不至于转化成几乎没有水硬性的γ-C2S。玻璃体中矿物晶体细小，可以改善熟料性能与易磨性。5.3硅酸盐水泥的水化与硬化水化－物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。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称为凝结。硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。5.3.1水泥熟料与矿物水化反应能力的热力学判断

1.ΔS不同氧化物形成不同熟料矿物的熵变值。

(1)2CaO+SiO2=β-2CaO·SiO2(β-C2S)(2)3CaO+SiO2=3CaO·SiO2(C3S)(3)3CaO+Al2O3=3CaO·Al2O3(C3A)(4)4CaO+Al2O3+Fe2O3=4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)四个反应中，熵变值均为正值，表明其结构的有序度降低。一般认为ΔS愈大，其有序度愈低，结构稳定性差。β-C2S结构有序度较大，具有较小的化学活性，C3A和C4AF结构有序度较低，具有较高的活性。2.ΔG根据自由焓的变化来分析水泥熟料矿物水化反应的可能性。(1)2CaO•SiO2+1.17H2O→2CaO•SiO2•1.17H2O(C2SH1.17)(2)3CaO•SiO2+2.17H2O→2CaO•2SiO2•1.17H2O+Ca(OH)2(3)3CaO•Al2O3+15H2O→3CaO•Al2O3•6H2O+9H2O三个反应过程自由焓变化均为负值，表明水化反应都能自发进行。ΔG愈小，反应进行的可能性愈大。水化能力顺序为：C3A＞C3S＞C2S3.能量近似认为，Si-O与Al-O不论对水泥熟料还是其水化物来说基本不变，因此用无水化合物与水化物中Ca-O键能的平均变化值来表征熟料矿物的水化反应过程的能量变化。由无水矿物向水化物的转变是键能增大并趋向稳定的过程。C3A增大值最大，表明其化学活性和反应能力大，C2S增大值小，其化学活性与反应能力小。热力学方法只能指明反应过程的可能性、方向及限度。5.3.2硅酸盐水泥的水化反应过程熟料矿物的水化

（1）C3S的水化1、常温下的水化反应

3CaO.SiO2+nH2O=xCaO.SiO2.yH2O+(3-x)Ca(OH)2

简写为：C3S+nH=C-S-H+(3-x)CH水化产物：水化硅酸钙（也称C-S-H凝胶）和氢氧化钙。水化过程Ⅰ：诱导前期（时间：15分钟）

加水后立即发生急剧反应迅速放热，Ca2+

和OH－迅速从C3S粒子表面释放，并在C3S表面形成富硅层表面的双电层，几分钟内pH值上升超过12,溶液具有强碱性，此阶段约在15min内结束。Ⅱ：诱导期又称静止期（时间：2—4小时）此阶段由于C3S表面形成的富硅层表面的双电层，因此溶出Ca2+速度减慢，水解反应变慢，又称为静止期或潜伏期，一般维持

2-4h，是硅酸盐水泥能在几小时内保持塑性的原因。初凝时间基本相当于诱导期的结束。Ⅲ：加速期（时间：4~8小时）水化硅酸钙和氢氧化钙的成核结晶，液相中Ca2+浓度减小，C3S中的Ca2+易于向外扩散，反应重新加快，反应速率随时间而增长，出现第二个放热峰，在峰顶达最大反应速度，相应为最大放热速率。加速期处于

4-8h，然后开始早期硬化。Ⅳ：减速期（时间：12—24小时）反应速率随时间下降，又称减速期，处于12-24h，由于水化产物CH和C-S-H从溶液中结晶出来而在C3S表面形成包裹层，故水化作用受水通过产物层的扩散控制而变慢。Ⅴ:稳定期反应速率很低、基本稳定的阶段，水化完全受扩散速率控制。由此可见，在加水初期，水化反应非常迅速，但反应速率很快就变得相当缓慢，这就是进人了诱导期，在诱导期末水化反应重新加速，生成较多的水化产物，然后，水化速率即随时间的增长而逐渐下降。影响诱导期长短的因素较多，主要是水固比、C3S的细度、水化温度以及外加剂等。诱导期的终止时间与初凝时间有一定的关系，而终凝时间则大致发生在加速期的中间阶段。有关诱导期的开始及其终止的原因，即诱导期的本质，存在着不少看法。③铝酸三钙的水化

铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。

在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。④铁相固溶体的水化

水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。(2)硅酸盐水泥的凝结硬化

硅酸盐水泥水化初期，水化产物的数量较少，水泥浆还具有良好的可塑性。随后水化产物的数量不断增加，自由水分不断减少，水化产物颗粒间逐渐接近，部分颗粒黏结在一起形成了一定的网状结构，水泥浆体失去可塑性，产生凝结。石膏对硅酸盐水泥水化起缓凝剂作用。

随着水化的进一步进行，水化产物不断生成并填充水泥颗粒的空隙。更多的水化产物颗粒间产生黏结作用使所形成的网状结构更加密实，此时水泥浆体逐步产生强度进入硬化阶段。影响凝结硬化的因素①水泥的熟料矿物组成及细度

水泥熟料中各种矿物的凝结硬化特点不同，当水泥中个矿物的相对含量不同时，水泥的凝结硬化特点就不同。

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，凝结硬化快，早期强度就高。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,且空隙多，降低水泥石的强度。

③石膏的掺量

硅酸盐水泥中加入适量的石膏会起到良好的缓凝效果，且由于钙矾石的生成，还能提高水泥石的强度。但是石膏掺量过多时，可能危害水泥石的安定性。④环境温度和湿度

水泥水化反应的速度与环境的温度有关，只有处于适当温度下，水泥的水化、凝结和硬化才能进行。通常，温度较高时，水泥的水化、凝结和硬化速度就较快。当环境温度低于0℃时水泥水化趋于停止，就难以凝结硬化。

水泥水化是水泥与水之间的反应，必须在水泥颗粒表面保持有足够的水分，水泥的水化、凝结硬化才能充分进行。保持水泥浆温度和湿度的措施，称水泥的养护。⑤龄期

水泥浆随着时间的延长水化物增多，内部结构就逐渐致密，一般来说，强度不断增长。

熟料矿物组成对水泥性能的影响矿物简称矿物特性强度发展水化热耐化学腐蚀能力干缩凝结快慢早期后期C3S大大中中中快C2S小大小稍大小慢C3A大小大小大快C4AF小中小大小中4.2.3硅酸盐水泥的技术要求国家标准GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》对硅酸盐水泥的不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫、细度、凝结时间、安定性、强度和碱9个方面提出了技术要求。⑴不溶物

Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%；Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。

不溶物是指经盐酸处理后的残渣，再以氢氧化钠溶液处理，经盐酸中和过滤后所得的残渣经高温灼烧所剩的物质。不溶物含量高对水泥质量有不良影响。⑵烧失量

Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得超过3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得超过3.5%。烧失量是用来限制石膏和混合材中杂质的，以保证水泥质量。⑶氧化镁

水泥中氧化镁的含量不宜超过5.0%。如果水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放宽到6.0%。

因氧化镁水化生成氢氧化镁，体积膨胀，而其水化速度慢，须以压蒸的方法加快其水化，方可判断其安定性。⑷三氧化硫

水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。

水泥中过量的三氧化硫会与铝酸三钙形成较多的钙矾石，体积膨胀，危害安定性。⑸细度

硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg。

水泥颗粒过粗既不利于水泥活性的发挥，又影响了其保水成浆的性能。⑹凝结时间

硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6h30min。

初凝为水泥加水拌合时起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝为水泥加水拌和时起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。为使水泥混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑，水泥初凝时间不能过短。当施工完成，则要求尽快硬化，具有强度，故终凝时间不能太长。PLAY

稠度和凝结时间的测定⑺安定性

用沸煮法检验必须合格。

安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生了不均匀的体积变化，会导致水泥石膨胀开裂、翘曲，即安定性不良。安定性不良的水泥会降低建筑物质量，甚至引起严重事故。引起水泥安定性不良的原因有三个：

①熟料中游离氧化镁过多。水泥中的氧化镁（MgO）在水泥凝结硬化后，会与水生成Mg(OH)2。该反应比过烧的氧化钙与水的反应更加缓慢，且体积膨胀，会在水泥硬化几个月后导致水泥石开裂。

②石膏掺量过多。当石膏掺量过多时，水泥硬化后，在有水存在的情况下，它还会继续与固态的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙（俗称钙矾石，简写成AFt），体积约增大1.5倍，引起水泥石开裂。

③熟料中游离氧化钙过多。水泥熟料中含有游离氧化钙，其中部分过烧的氧化钙CaO在水泥凝结硬化后，会缓慢与水生成Ca(OH)2。该反应体积膨胀，使水泥石发生不均匀体积变化。因为氧化镁和三氧化硫已作定量限制，而游离氧化钙对安定性的影响不仅与其含量有关，还与水泥的煅烧温度有关，故难以定量。沸煮可加速氧化钙的熟化，故需用沸煮法检验水泥的体积安定性，测试方法可以用试饼法也可用雷氏法。PLAY

雷氏法测水泥案定性⑻强度

水泥等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，按水泥胶砂强度检验方法（ISO法）测定其强度，各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表中数值。

强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d42.5

42.5R

52.5

52.5R

62.5

62.5R17.0

22.0

23.0

27.0

28.0

32.042.5

42.5

52.5

52.5

62.5

62.53.5

4.0

4.0

5.0

5.0

5.56.5

6.5

7.0

7.0

8.0

8.0带R的为早强型硅酸盐水泥各龄期的强度要求⑼碱

水泥中碱含量按Na2O＋0.653K2O计算值来表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。

国家标准GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》还规定：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合本标准规定时，均为废品。凡细度、终凝时间中的任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和后，水泥浆体在短时间内迅速凝结。后经剧烈搅拌，水泥浆体又恢复塑性，随后过三小时才凝结。请讨论形成这种现象的原因。案例分析分析答案

分析：此为水泥假凝现象。假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。假凝与快凝不同，前者放热量甚微，且经剧烈搅拌后浆体可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度无不利影响。

假凝现象与很多因素有关，一般认为主要是由于水泥粉磨时磨内温度较高，使二水石膏脱水成半水石膏的缘故。当水泥拌水后，半水石膏迅速水化为二水石膏，形成针状结晶网状结构，从而引起浆体固化。另外，某些含碱较高的水泥，硫酸钾与二水石膏生成钾石膏迅速长大，也会造成假凝。某立窑水泥厂生产的普通水泥游离氧化钙含量较高，加水拌和后初凝时间仅40min，本属于废品。但后放置1个月，凝结时间又恢复正常，而强度下降，请分析原因。案例分析分析答案

分析：①该立窑水泥厂的普通硅酸盐水泥泥游离氧化钙含量较高，该氧化钙相当部分的煅烧温度较低。加水拌和后，水与氧化钙迅速反应生成氢氧化钙，并放出水化热，使浆体的温度升高，加速了其它熟料矿物的水化速度。从而产生了较多的水化产物，形成了凝聚－结晶网结构，所以短时间凝结。

②水泥放置一段时间后，吸收了空气中的水汽，大部分氧化钙生成氢氧化钙，或进一步与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钙。故此时加入拌和水后，不会再出现原来的水泥浆体温度升高、水化速度过快、凝结时间过短的现象。但其它水泥熟料矿物也会和空气中的水汽反应，部分产生结团、结块，使强度下降。

4.3其它通用水泥4.3.1水泥混合材料在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加到水泥中去的人工的和天然的矿物材料，称为水泥混合材料。水泥混合材料包括非活性混合材料、活性混合材料和窑灰。

⑴活性混合材

活性混合材是具有火山灰性或潜在水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料。粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰都属于活性混合材料，它们中都含有大量活性氧化硅（SiO2）与活性氧化铝（Al2O3）。与水调和后，它们本身不会硬化或硬化极为缓慢，强度很低。但在氢氧化钙溶液中，就会发生显著的水化，特别是在饱和的氢氧化钙溶液中及有石膏存在的条件下水化更快。

①粒化高炉矿渣：凡在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，简称矿渣。

②粉煤灰：从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。

③火山灰质混合材料：凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性的石灰混合后，再加水拌和，则不单能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化的，称为火山灰混合材料。

⑵非活性混合材

活性指标低于GB1596、GB2847和GB203标准要求的粉煤灰，火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣以及石灰石和砂岩。石灰石中的三氧化二铝含量不得超过2.5%。

它们与水泥成分起的化学作用很小，非活性混合材料掺入硅酸盐水泥中起提高水泥产量和降低水泥强度等级，减少水化热等作用，并起到降低成本及改善砂浆或混凝土和易性的作用。⑶窑灰

从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘。4.3.2几种通用水泥的组成与技术要求通用水泥是指用于一般土木建筑工程的水泥，如硅酸盐水泥。除硅酸盐水泥外，其它通用水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。⑴普通硅酸盐水泥

以硅酸盐水泥熟料为主，加入6％～15％的混合材料和适量石膏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P.O。⑵矿渣硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料和20％～70％的粒化高炉矿渣及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥(简称矿渣水泥)，代号P.S。

⑶火山灰质硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料和20％～50％的火山灰质混合材料及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥(简称火山灰水泥)，代号P.P。⑷粉煤灰硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料和20％～40％的粉煤灰及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥)，代号P.F。⑸复合硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量的石膏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P.C。几种通用水泥的技术要求

要求指标硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥P.O矿渣硅酸盐水泥P·S

火山灰质硅酸盐水泥P·P

粉煤灰硅酸盐水泥P·PP·ⅠP·Ⅱ不溶物含量≤0.75％≤1.50％－烧失量≤3％≤3.5％≤5％－细度比表面积>300m2/kg80μm方孔筛的筛余量<10％终凝时间<390min<10h初凝时间>45minMgO含量水泥中MgO含量不宜超过5.0％；若水泥经蒸压安定性试验合格，MgO含量可放宽至6.0％以下。熟料中MgO含量不宜超过5.0％；若水泥经蒸压安定性试验合格，熟料中MgO含量可放宽至6.0％以下。SO3含量≤3.5％≤3.5％(矿渣水泥可放宽到≤4.0％)安定性沸煮法合格强度水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各强度等级水泥的各龄期强度不得低于一定的数值。碱含量水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示。若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60％或由供需双方商定。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的各龄期强度品种强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0普通水泥32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0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的各龄期强度强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.04.3.3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4.4特性水泥和专用水泥

水泥按用途与性能划分为通用水泥、专用水泥及特性水泥三类。其中专用水泥是指专门用途的水泥，如道路硅酸盐水泥；特性水泥是指某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥。4.4.1高铝水泥高铝水泥生产所用的原料为矾土和石灰石。国外多采用熔融法生产高铝水泥。原料不需磨细，可用低品位矾土。但烧成热耗高，熟料硬度高，粉磨电耗大。我国广泛采用回转窑烧成法，烧成热耗及粉磨电耗较低，可用生产硅酸盐水泥的设备。CA是高铝水泥的主要矿物，有很高的水硬活性，凝结时间正常，水化硬化迅速；CA2水化硬化慢，后期强度高，但早期强度却较低，具有较好的耐高温性能。高铝水泥的特点是强度发展非常迅速，24h内几乎可达到最高强度，标号以3d抗压强度来表示。该水泥分425、525、625、725四个标号。其28d强度不得低于3d强度指标。另一特点是在低温（5～10℃）也能很好硬化，而在高温（>30℃）养护时强度剧烈下降。因此高铝水泥使用温度不得超过30℃，更不宜采用蒸汽养护。高铝水泥抗硫酸盐性能好，对碳酸和稀酸（pH不小于4）也有很好的稳定性，但对浓酸和浓碱的耐蚀性不好。高铝水泥有一定耐高温性，在高温下仍能保持较高强度，特别是低钙铝酸盐水泥，可作各种高温炉内衬。目前高铝水泥主要用于配制膨胀水泥、自应力水泥和耐热混凝土。4.4.2中热水泥和低热矿渣水泥中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥的主要特点为水化热低，适用于大坝和大体积混凝土工程。

中热硅酸盐水泥是由适当成分的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏磨细而成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，简称中热水泥。

低热矿渣硅酸盐水