第4章 水硬性胶凝材料

第4章水硬性胶凝材料§4-1水泥的概念§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化§4-4硅酸盐水泥的技术性质§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治§4-6掺混合材料的硅酸盐水泥§4-7特性水泥古代胶凝材料硅酸盐水泥（1824年，英国约瑟夫·阿斯普丁发明了波特兰水泥）现代意义上各种水泥全世界水泥产量已达20多亿吨§4-1水泥的概念建筑材料水泥(cement)定义

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末状水硬性胶凝材料。水泥的发明水泥的适用范围

不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。§4-1水泥的概念建筑材料水泥的优点水泥的优点与钢筋黏结性能好水硬性耐久性工艺简单可塑性低成本多样性§4-1水泥的概念建筑材料水泥的分类

按化学组成成分分类硅酸盐水泥一般工程硫铝酸盐水泥早强、膨胀。适用于抢修工程、锚固和地下工程等。铁铝酸盐水泥具有早期强度高、抗冻性、耐腐蚀性和耐磨性较好的特点，常用于抢修工程。工程中90%以上使用的是硅酸盐水泥铝酸盐水泥快硬、早强。主要用于紧急抢修工程、早强工程、冬季施工、抗蚀、抗冻等工程。§4-1水泥的概念建筑材料

按性能和用途分类硅酸盐水泥水泥通用水泥专用水泥特性水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等第4章水硬性胶凝材料§4-1水泥的概念§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化§4-4硅酸盐水泥的技术性质§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治§4-6掺混合材料的硅酸盐水泥§4-7特性水泥§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成建筑材料硅酸盐水泥(silicatecement)的概念

凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，国外称为波特兰水泥(Portlandcement)硅酸盐水泥分有P∙I、P∙II两种类型。

不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，其代号为P∙I；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称II型硅酸盐水泥，其代号为P∙II。§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成建筑材料生产工艺流程1、石灰质：提供CaO，有石灰石、贝壳、石灰质凝灰岩。2、粘土质：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。4、混合材料：提供活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨细石英砂等）。石灰石粘土铁矿粉生料按比例混合磨细石膏熟料混合材料水泥窑内煅烧1450℃磨细§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成建筑材料水泥颗粒的结构水泥颗粒宏观形貌水泥熟料颗粒细观形貌水泥熟料矿物微观结构§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成建筑材料水泥的生产方法

水泥生产先后经历了仓窑、立窑、回转窑和新型干法回转窑等发展阶段，最终形成现代的预分解窑新型干法。§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成建筑材料矿物组成

硅酸盐水泥熟料的主要化学如下：名称化学式缩写式含量范围氧化钙CaOC62%

67%氧化硅SiO2S20%

24%氧化铝Al2O3A4%

7%氧化铁Fe2O3F2.5%

6%§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成建筑材料

硅酸盐水泥的主要矿物组成包括：名称化学式缩写式含量范围硅酸三钙3CaO·SiO2C3S37%~60%硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15%~37%铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A4%~7%铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10%~18%

水泥中的其它成分：

游离CaO和MgO。(潜在危害非常严重影响水泥体积安定性)§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成建筑材料

硅酸盐水泥熟料矿物组成的特性：矿物组成化学成分缩写含量/%反应速率水化热早期强度后期强度耐腐蚀性干缩硅酸三钙3CaO·SiO2C3S36~60快大高高中中硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15~36慢小低高良小铝酸三钙3CaO·Al2O3C3S7~15最快最大低低差大铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18中中低低好小§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成建筑材料矿物组成对水泥性能的影响以上是单个矿物组成的性能，水泥是几种熟料矿物的混合物，改变熟料矿物成分间的比例，水泥的性质即发生相应的变化。硅酸三钙↑—高强水泥铝酸三钙、硅酸三钙↓

硅酸二钙↑

铁铝酸四钙↑—抗折强度↑—道路水泥—水化热↓—大坝水泥第4章水硬性胶凝材料§4-1水泥的概念§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化§4-4硅酸盐水泥的技术性质§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治§4-6掺混合材料的硅酸盐水泥§4-7特性水泥§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料硅酸盐水泥的水化机理

硅酸三钙水化

常温下C3S的水化反应如下：水化速度快，早强3CaO·SiO2＋nH2O＝xCaO·SiO2·yH2O＋(3－x)Ca(OH)2

C3S的反应速度较快，生成水化硅酸钙（C-S-H凝胶）胶体，并以凝胶的形态析出，构成具有很高强度的空间网状结构，生成的Ca(OH)2以晶体的形态析出。六方板状Ca(OH)2晶体(SEM)§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料

硅酸二钙的水化

β-C2S的水化与C3S相似，但水化速度较慢。水化速度慢，后强2CaO·SiO2＋nH2O＝xCaO·SiO2·yH2O＋(2－x)Ca(OH)2

所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成物无大的区别，故也称为C-S-H凝胶。但Ca(OH)2生成量比C3S的少，结晶却粗大些。§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料

铝酸三钙的水化

C3A水化的最终产物与石膏掺入量有关。若石膏掺量很足，铝酸三钙最初水化生成水化铝酸钙晶体，并与石膏形成三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石（Aft）。若石膏掺量不足（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）。针杆状AFt（SEM）花瓣状AFm（SEM）C3A+6H2O==3CaO∙Al2O3∙6H2O(水化铝酸钙)水化速度最快；闪凝

§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料 3CaO

Al2O36H2O+CaSO42H2O

+H2O== 3CaO

Al2O33CaSO432H2O高硫型水化硫铝酸钙(AFT)

石膏也很快与水化铝酸钙反应生成难溶的钙矾石。该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保护膜，阻碍水分进入水泥颗粒内部，从而阻碍了铝酸三钙的水化，降低了水泥的水化速度，使水泥的凝结时间得以延缓。所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料

铁铝酸四钙的水化 C4AF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，生成C-A-H晶体和C-F-H凝胶。水化速度适中4C4AF+7H2O==3CaO

Al2O36H2O+CaO

Fe2O3

H2O立方体结晶

水化铝酸钙水化铁酸钙§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料水化产物

硅酸盐水泥水化后生成的主要水化产物有：水化硅酸钙（C-S-H）：70%氢氧化钙（Ca(OH)2）：20%水化铝酸钙（3CaO

Al2O36H2O

）：不定水化铁酸钙（CaO

Fe2O3

H2O）：不定水化铝酸钙（钙矾石）（3CaO

Al2O33CaSO432H2O

）：不定§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料水泥的凝结硬化凝结

水泥加水拌合后形成具有一定流动性和可塑性的浆体，随着水化的不断进行，水分的不断蒸发，起润滑作用的自由水分逐渐减少，水泥浆逐渐变稠失去可塑性的过程。有初凝和终凝之分。开始失去可塑性完全失去可塑性初凝终凝

新拌水泥浆硬化

失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石的过程。§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料凝结硬化阶段放热反应速度持续时间主要的物理化学变化初始反应期168J/g·h5～10min初始溶解和水化潜伏期4.2J/g·h1h凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长凝结期在6h内逐渐增加到21J/g·h6h膜层厚度增加，水泥颗粒进一步水化硬化期在24h内逐渐降低到4.2J/g·h6h至若干年凝胶体填充毛细孔水泥凝结硬化时的几个划分阶段§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料凝结硬化过程示意图(a)分散在水中的未水化颗粒；(b)在水泥颗粒表面形成水化层；(c)膜层长大并互相连接（凝结）；(d)水化产物进一步发展，填充毛细孔（硬化）。1-水泥颗粒；2-水分；3-凝胶；4-晶体；5-水泥颗粒的未水化内核；6-毛细孔。§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料水泥石的组成

固相—水泥水化物与未水化的水泥颗粒

胶体相：水化硅酸钙C-S-H凝胶和铁相凝胶等。

晶体相：硫铝酸钙水化物、水化铝酸钙与氢氧化钙晶体等。

气相—各种尺寸的孔隙与空隙

凝胶孔、毛细孔、工艺空隙液相—水或孔溶液

自由水、吸附水、凝胶水水泥石的结构

水泥石主要由凝胶体、晶体、孔隙、水、空气和未水化的水泥颗粒等组成，存在固相、液相和气相。因此硬化后的水泥石是一种多相多孔体系。§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料影响水泥石强度的因素因素说明水泥的矿物质1、C3S含量高，早期强度高；2、C2S含量高，后期强度增进率高。水泥混合材1、不掺混合材或混合材掺量少的，早期强度高；2、掺较多活性混合材的水泥，早期强度低，但后期强度增进率高。水泥外加剂如早强剂可提高水泥的早期强度。水泥细度细度大，强度发展快，强度高。拌合用水量水灰比越大，水泥石强度越低。养护条件和时间1、提高温度，可提高早期强度发展，但对后期强度有影响；2、温度降低，水化减慢，低于0℃，水化停止。§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化建筑材料影响水泥凝结硬化的因素影响因素矿物组成细度水灰比龄期温度、湿度石膏掺量第4章水硬性胶凝材料§4-1水泥的概念§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化§4-4硅酸盐水泥的技术性质§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治§4-6掺混合材料的硅酸盐水泥§4-7特性水泥§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料密度、堆积密度和各成分含量技术性质质量标准密度，kg/m33100～3200堆积密度，kg/m31300～1600不溶物Ⅰ型：不溶物不得超过0.75％；Ⅱ型：不溶物不得超过1.50％。烧失量Ⅰ型：烧失量不得大于3.0％；Ⅱ型：烧失量不得大于3.5％。氧化镁水泥中氧化镁含量不宜超过5.0％。如果水泥经压蒸法检验安定性合格，则水泥中氧化镁含量可放宽至6.0％。三氧化硫3.5％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。§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料细度

定义

水泥颗粒的粗细程度或分散度。

细度与性质关系

细度决定了水泥与水接触的表面积，从而影响水泥的凝结时间和性质。细度与水接触面积凝结硬化速度性质＜40μ大高早强高过细很大很高硬化收缩大，易受潮而降低活性；成本高＞100μ小低强度低§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料

指标

比表面积法：是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和。——勃氏法：将一定量的水泥粉未在规定条件下分散到一定体积的空气中，使其达到平衡状态，测定达到平衡状态的水泥粉未体积和质量，从而计算出水泥的比表面积。（适用于硅酸盐水泥比表面积＞300m2/kg）

筛余量法：通过0.08mm方孔筛的筛余量（%）。

——负压筛法、水筛法及干筛法（当实验结果有争议，以负压筛法为准。）§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料标准稠度（1）目的：为了使水泥凝结时间、体积安定性等的测定具有准确的可比性（2）测定：试验仪器（维卡仪）

试验方法（标准法/代用法）（3）标准稠度净浆标准:

标准法：试杆距底板距离为6mm±1mm的稠度代用法：试锥下沉深度为28mm±2mm的稠度（4）标准稠度用水量P（%）:

调整水量:达到标准稠度净浆时的用水量。不变水量:P=33.4-0.185s（5）标准稠度用水量的测定方法：不变水量法：初学者采用调整水量法：有争议时多采用此法。§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料凝结时间

定义：水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的时间。

两种状态

初凝状态：水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性所需的时间

终凝状态：水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性所需的时间

工程意义

水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分时间搅拌、运输、浇注和砌筑等操作。水泥的终凝不宜过迟，以便施工完毕后尽快硬化，达到一定的强度，以利于下一步施工工艺的进行。

标准要求

初凝时间不得早于45min，终凝不得迟于390min。

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。§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料

凝结时间测定

仪器：采用凝结时间测定仪（维卡仪）。

水泥浆体：采用水泥标准稠度净浆。

初凝时间：试针距底板距离为4mm±1mm。

终凝时间：当试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时。注意初凝不合格者为废品；终凝不合格者为不合格品§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料体积安定性

定义

安定性：水泥浆在硬化过程中，体积变化均匀的性能。体积安定性不良：水泥硬化后产生不均匀的体积变化（裂缝后弯曲）

安定性不良的原因

熟料中f-CaO过多熟料中f-MgO过多石膏掺量过多：硬化后，仍有CaSO4存在，则CA、水化铝酸钙与之反应，形成钙矾石，体积膨胀1.5倍，引起水泥石开裂。

测定方法（沸煮法——加速实验法）饼法：观察水泥净浆在煮沸后的外形变化雷氏夹法：测量水泥石煮沸后的膨胀值§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料雷氏夹法雷氏夹试件的成型：标准稠度水泥净浆。测量A：取下试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离A。沸煮测量C：沸煮后，冷却，取出试件测量雷氏夹指针尖端的距离C。结果判定当两个试件煮后增加距离C-A平均值≯5.0mm时，安定性合格；当两个试件C-A值相差超过4.0mm时，应重做一次试验。再如此，则认为该水泥安定性不合格。§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料

限制

上述方法仅适用于测出f-CaO是否过量。 f-MgO和石膏不能通过加速实验的方法检测。

所以，它们必须在生产工艺中严格控制，避免过量。

标准规定：f-MgO≯5%SO3≯3.5%注意安定性不合格的水泥是废品，不能用于任何工程中。§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料强度

试验方法（ISO法）

水泥的强度是按照GB/T17961-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO）法》的方法制作的水泥胶砂试件，在标准养护条件下，养护到规定龄期时检测的强度值。抗压强度C：S：W=1：3：0.5标准试件40mm×40mm×160mm20±1℃的水养护养护3d、28d抗折强度§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料强度

试验方法（ISO法）

水泥的强度是按照GB/T17961-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO）法》的方法制作的水泥胶砂试件，在标准养护条件下，养护到规定龄期时检测的强度值。抗压强度C：S：W=1：3：0.5标准试件40mm×40mm×160mm20±1℃的水养护养护3d、28d抗折强度100mm160mm抗折强度试验PPP抗压强度试验§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料

强度等级（ISO法）品种强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.0≥42.53.56.542.5R22.04.06.552.523.0≥52.54.07.052.5R27.05.07.062.528.0≥62.55.08.062.5R32.05.58.0普通硅酸盐水泥42.516.0≥42.53.56.542.5R21.04.06.552.522.0≥52.54.07.052.5R26.05.07.0矿渣水泥，火山灰水泥，粉煤灰水泥，复合水泥32.510.0≥32.52.55.532.5R15.03.55.542.515.0≥42.53.56.542.5R19.04.06.552.521.0≥52.54.07.052.5R23.04.57.0§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料水化热

定义:

单位质量水泥水化放出的热量(KJ/Kg)

影响因素：(大部分的水化热在水化反应的初期释放出来）水泥的化学组成水泥细度矿物掺合料例如，C3S，C3A越多，颗粒越细，水化热越大，反之亦然。

工程意义水化热大，对冬季施工有利。水化热大，对大体积混凝土工程不利。§4-4硅酸盐水泥的技术性质建筑材料其他性质

密度：3.0-3.15g/cm3,通常取3.1g/cm3。

堆积密度：

1000-1600Kg/m3。

碱含量：

按（Na2O+0.658K2O）值计算值表示,限制发生碱-集料反应

低碱水泥中的含碱量≯0.6%或由供需双方商定。

不溶物：指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会影响水泥的粘结质量。

烧失量：水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加，故烧失量是检验水泥质量的一项指标。第4章水硬性胶凝材料§4-1水泥的概念§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化§4-4硅酸盐水泥的技术性质§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治§4-6掺混合材料的硅酸盐水泥§4-7特性水泥§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料水泥石腐蚀的定义

硅酸盐水泥硬化后形成的水泥石，在正常环境条件下将继续硬化，强度不断增长。但在某些腐蚀性液体或气体的长期作用下，水泥石就会受到不同程度的腐蚀，严重时会使水泥石强度明显降低甚至完全破坏，这种现象称为水泥石的腐蚀。水泥石腐蚀的方式

软水侵蚀（溶出性侵蚀）酸的腐蚀（溶解性化学腐蚀）：1）一般酸的腐蚀；2）碳酸水的腐蚀盐类腐蚀：1）硫酸盐腐蚀（膨胀性化学腐蚀）；2）镁盐腐蚀强碱腐蚀§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料导致水泥石腐蚀性破坏的原因

外因环境中的腐蚀性介质，如：软水；酸、碱、盐的水溶液等。

内因水泥石内存在原始裂缝和孔隙，为腐蚀性介质侵入提供了通道；水泥石内有在某些腐蚀性介质下不稳定的组分，如Ca(OH)2，水化铝酸钙等；腐蚀与毛细孔通道的共同作用加剧水泥石结构的破坏。§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料软水侵蚀（溶出性侵蚀）

机理

当水泥石处在软水（含HCO3－少的水，如雨水、雪水和蒸馏水）中，软水能使水泥石中的Ca(OH)2溶解，并溶出水泥石，留下孔隙。

另一方面，水泥石中游离的的减少，使钙离子的浓度低于水化物的溶度积，导致水化物分解钙离子、溶失和转变，产生大量孔隙。尤其是处于压力水或流水条件下，腐蚀越快。

破坏形式水化物的分解、溶失，造成水泥石密实度下降，孔缝增多、强度降低，直至整体破坏。§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料硬水侵蚀在硬水中会发生如下反应：Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O生碳酸钙几乎不溶于水，堆积在水泥石的空隙中，形成密实的保护层预防措施

将与软水接触的混凝土，事先在空气中碳化－人工碳化。§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料盐类腐蚀

硫酸盐的腐蚀机理：

腐蚀硫酸盐与水泥石中的氢氧化钙反应，生成硫酸钙。硫酸钙再与水泥石中未水化的铝酸钙反应，生成钙矾石，其体积增加2.22倍，引起水泥石的破坏。

当硫酸钙浓度高时，他们可直接结晶，造成膨胀压力，引起破坏。

镁盐的腐蚀机理：主要是硫酸镁和氯化镁，他们与氢氧化钙反应，生成氢氧化镁（易溶于水或松软无胶凝作用的产物，破坏水泥石）和硫酸钙或氯化钙，造成双重腐蚀作用。§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料硫酸盐腐蚀

特点：

以硫酸盐为介质的海水、地下水等

硫酸盐与水泥石中的成分反应生成膨胀性晶体，使水泥石破坏

腐蚀过程举例：结晶膨胀§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料镁盐腐蚀

特点：

以镁盐为介质的海水、地下水等

镁盐与水泥石中的成分反应，生成易溶于水或松软无胶凝作用的产物，破坏水泥石

腐蚀过程举例：

MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2MgSO4+Ca(OH)2+H2O=Mg(OH)2+CaSO4·2H2O

结晶膨胀易溶于水§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料酸类腐蚀

腐蚀机理：

水泥石中的水化物都是碱性化合物，与碳酸、盐酸、硫酸、醋酸、蚁酸等酸反应生成可溶性盐。

另一方面，氢氧化钙浓度的降低，会导致水泥石中其它水化物的分解，使腐蚀作用加剧。

破坏形式：溶失性破坏，组成与结构发生很大改变。水泥石受酸腐蚀后，表面溶失、脱落§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料碳酸盐腐蚀

特点：以碳酸盐为介质的海水、地下水等。碳酸盐与水泥石中的成分反应，生成易溶于水的产物，破坏水泥石。渗滤的压力水作用下，上述反应将永远达不到平衡，水泥石结构被破坏。易溶于水Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2OCaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料一般酸的腐蚀

特点：

以酸性介质为主的工业环境等

酸与水泥石中的成分反应，生成易溶于水或结晶膨胀的产物，破坏水泥石

腐蚀过程举例：

结晶膨胀易溶于水§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料碱的腐蚀

腐蚀机理：氢氧化钠、氢氧化钾等强碱可与水泥石中的铝酸钙矿物或水化物反应，生成可溶性铝酸盐。当介质中强碱浓度较高是，会造成水泥石的严重破坏。

易溶于水干燥空气

结晶膨胀§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料腐蚀的防止措施根据工程的环境特点，合理选择水泥品种。如处于软水环境的工程，常选用掺混合材料的矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，因为这些水泥的水泥石中氢氧化钙含量低，对软水侵蚀的抵抗能力强。提高混凝土的密实度。如采取措施减少水泥石结构的孔隙率，特别是提高表面的密实度，阻塞腐蚀介质渗入水泥石的通道。在水泥石结构的表面设置保护层，隔绝腐蚀介质与水泥石的联系。如采用涂料、贴面等致密的耐腐蚀层覆盖水泥石，能够有效地保护水泥石不被腐蚀。对具有特殊要求的抗侵蚀混凝土，采用浸渍混凝土。§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料硅酸盐水泥的特性和应用凝结硬化快适用于要求凝结硬化快、早强要求的工程，如冬季施工、预制、现浇等工程。强度高适用于高强度混凝土工程和预应力钢筋混凝土等工程。抗冻性好适用于冬季施工及严寒地区反复遭受冻融的工程。如水工混凝土。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。§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治建筑材料抗碳化性好适用于空气中二氧化碳浓度高的环境（因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）。耐热性差不适用于承受高温作用的混凝土工程（因氢氧化钙不耐高温）耐磨性好适用于高速公路、道路和地面工程。耐蚀性差不适与淡水及海水等腐蚀性介质接触。第4章水硬性胶凝材料§4-1水泥的概念§4-2硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成§4-3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化§4-4硅酸盐水泥的技术性质§4-5硅酸盐水泥石的腐蚀与防治§4-6掺混合材料的硅酸盐水泥§4-7特性水泥§4-6掺混合材料的硅酸盐水泥建筑材料混合材料

定义生产水泥时加入的天然的和人工的矿物材料改善水泥性能调节水泥强度等级降低成本§4-6掺混合材料的硅酸盐水泥建筑材料混合材料的分类根据性能分类

活性混合材

非活性混合材

特点：磨细后与水拌合，本身并不具有胶凝性质或胶结能力很小，但与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起，加水拌和后，在常温下能生成具有水硬性的水化产物

掺入作用：加入后在常温下反应可以生成水硬性的水化物,改善水泥石的性能

常用品种：粉煤灰、火山灰质的材料、粒化高炉矿渣

特点：指不与水泥成分起化学作用或作用很小的混合材料

掺入作用：主要是为了提高水泥的产量，调整水泥的标号，减少水化热

被称为填充性混合材料常用品种：如石英、黏土、慢冷矿渣§4-6掺混合材料的硅酸盐水泥建筑材料掺入混合材料的作用

提高产量

降低成本

改善水泥性能

调节水泥强度等级

降低水化热

减少碱骨料反应

扩大应用范围

充分利用工业废渣

保护环境§4-6掺混合材料的硅酸盐水泥建筑材料常用活性混合材料粒化高炉矿渣炼铁高炉的熔融炉渣，经急速冷却而成的松软物质（玻璃渣）活性组分：活性SiO2和活性Al2O3火山灰质混合材随同熔岩一起喷发的大量碎屑沉积在地面成为松软物质活性组分：活性SiO2和活性Al2O3粉煤灰是从发电厂的烟道气体中收集的粉末。球形颗粒，表面致密活性组分：活性SiO2和活性Al2O3（高达60%）§4-6掺混合材料的硅酸盐水泥建筑材料活性混合材的水化

活性混合材与水调和后，本身不会硬化或硬化极慢，强度极低。

但在氢氧化钙溶液中灰显著水化，而在饱和的该溶液中水化更快。

水化式：

xCa(OH)2+SiO2+mH2O——CaOSiO2(m+x)H2O