1、第三章第三章 水泥水泥 水泥是一种粉末状材料，属于水硬性胶凝材料，是基本建水泥是一种粉末状材料，属于水硬性胶凝材料，是基本建设中最重要的土木工程材料。广泛用于工业和民用建筑、道路、设中最重要的土木工程材料。广泛用于工业和民用建筑、道路、桥梁、铁路、水利和国防等工程；用于生产各种类型的混凝土桥梁、铁路、水利和国防等工程；用于生产各种类型的混凝土及混凝及混凝土制品。我国的水泥土制品。我国的水泥产量已经达到产量已经达到6亿亿t，水泥品种也达，水泥品种也达到了到了80余种。余种。 多样性多样性低成本低成本可塑性可塑性工艺简单工艺简单耐久性耐久性与钢筋与钢筋粘结性好粘结性好水硬性水硬性水泥的优点水泥的优
2、点 按水泥的按水泥的化学成分化学成分，分为硅酸盐系水泥、铝酸盐系水，分为硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥等；泥、硫铝酸盐系水泥等； 按按用途用途可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。 通用水泥通用水泥就是各类工程中常用的六大品种水泥就是各类工程中常用的六大品种水泥( (硅酸硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥泥和复合水泥) )； 专用水泥专用水泥主要有砌筑水泥、道路水泥、油井水泥等；主要有砌筑水泥、道路水泥、油井水泥等； 特性水泥特性水泥主要有快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥、喷射水
3、主要有快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥、喷射水泥、抗硫酸盐水泥等。泥、抗硫酸盐水泥等。 3.1 硅酸盐水泥硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥的概念及生产工艺一、硅酸盐水泥的概念及生产工艺 国标国标GB175-2006规定：凡由规定：凡由硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料、05%的石灰石或粒化高炉矿渣的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏适量石膏磨细制成的水硬性胶磨细制成的水硬性胶凝材料称为凝材料称为硅酸盐水泥，也称波特兰水泥硅酸盐水泥，也称波特兰水泥。 不掺加混合材料不掺加混合材料的称为的称为I型硅酸盐水泥，代号型硅酸盐水泥，代号PI； 掺加掺加不超过水泥质量不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣的石灰石或粒化高炉矿渣混
4、合混合材料材料的称为的称为II型硅酸盐水泥，代号型硅酸盐水泥，代号PII。u硅酸盐水泥的生产工艺硅酸盐水泥的生产工艺“两磨一烧两磨一烧”工工艺艺石灰石石灰石粘土粘土铁矿粉铁矿粉生生料料1400140014501450熟熟料料石膏石膏石灰石或石灰石或粒化矿渣粒化矿渣磨细磨细硅酸盐水泥硅酸盐水泥磨细磨细煅烧煅烧生产水泥的方法主要有生产水泥的方法主要有干法立窑生产干法立窑生产和和湿法回转窑湿法回转窑生产两种生产两种1 生料的制备包括生料的配合、粉磨与均化喂料成品QTQF开路系统闭路系统闭路系统管球磨管球磨立磨2 孰料的烧成旋风旋风筒筒连接连接管管道道分解分解炉炉回转回转窑窑冷却冷却机机预预 热热分解
5、分解烧成烧成冷却冷却二、熟料矿物组成及特性二、熟料矿物组成及特性 除上述四种主要熟料矿物外，硅酸盐水泥中还含有除上述四种主要熟料矿物外，硅酸盐水泥中还含有f-CaO、f-MgO和和K2O、Na2O等次要成分。等次要成分。组成组成化学分子式化学分子式缩写缩写硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2C3S硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2C2S铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl2O3C3A铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF水泥熟料矿物组成水泥熟料矿物组成简写：简写：CaOC， SiO2 S， Al2O3 A， Fe2O3 F， H2OH硅酸盐水泥熟料矿物特性硅酸盐水泥熟料矿物特性矿物种类矿物
6、种类硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙缩写缩写C3SC2SC3AC4AF含量（含量（%）37-6015-377-1510-18水化速度水化速度快快慢慢最快最快快快水化热水化热多多少少最多最多较多较多强度强度高高早低后高早低后高低低低低三、硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化三、硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化( (一一) ) 熟料矿物的水化反应熟料矿物的水化反应4CaOAl2O3Fe2O3+H2O3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O水化硅酸钙凝胶水化硅酸钙凝胶C3S2H3氢氧化钙晶体氢氧化钙晶体CH水化铝酸三钙晶体水化铝酸三钙晶体C3AH6水化铁酸钙凝胶水化
7、铁酸钙凝胶CFH3CaOSiO2+H2O3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)22CaOSiO2+H2O3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2u硅酸三钙硅酸三钙u硅酸二钙硅酸二钙u铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl2O3+H2O3CaOAl2O36H2Ou铁铝酸四钙铁铝酸四钙石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理 石膏与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙针状晶体石膏与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙针状晶体（钙矾石）。该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形（钙矾石）。该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保护膜，阻碍水分进入水泥内部，使水化反应延缓下来，成保护膜，阻碍水分进入水泥内部，使水化
8、反应延缓下来，从而避免了纯水泥熟料水化产生闪凝现象。所以，石膏在从而避免了纯水泥熟料水化产生闪凝现象。所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。水泥中起调节凝结时间的作用。CaSO42H2O+3CaOAl2O3+H2O3CaOAl2O33CaSO431H2O高硫型水化硫铝酸钙晶体高硫型水化硫铝酸钙晶体 当石膏消耗完后，部分高硫型水化硫铝酸当石膏消耗完后，部分高硫型水化硫铝酸钙钙( (又称钙矾石又称钙矾石AFt) )转变转变为低硫型水化硫铝酸钙晶体为低硫型水化硫铝酸钙晶体AFm( (3CaOAl2O3CaSO4 12H2O，即，即 ) )。123HSAC硅酸盐水泥主要水化产物硅酸盐水泥主要水化产物
9、u水化硅酸钙水化硅酸钙凝胶凝胶C-S-H约占约占70%u氢氧化钙氢氧化钙晶体晶体CH约占约占20%u水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙晶体晶体（AFt和和AFm）约占约占7%u水化铁酸一钙水化铁酸一钙凝胶凝胶CFHu水化铝酸三钙水化铝酸三钙晶体晶体C3AH6水泥浆扫描电镜照片（水泥浆扫描电镜照片（7d龄期龄期）C-S-H钙矾石钙矾石C-S-H 水化硅酸钙凝胶水化硅酸钙凝胶CH Crystal 氢氧化钙晶体氢氧化钙晶体 (二二) 凝结硬化凝结硬化u凝结凝结: 水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑性的浆体，经过自身的物理化学变化逐渐变稠失去性的浆体，经过自身的物理化学变化
10、逐渐变稠失去可塑性的过程。可塑性的过程。u硬化硬化: 失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明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显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石的过程。初始反应期初始反应期初始的溶解和水化，约持续初始的溶解和水化，约持续5-105-10分钟。分钟。潜伏期潜伏期流动性可塑性好凝胶体膜层围绕流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长，水泥颗粒成长，1h 1h 凝胶膜破裂、长大并连接、水泥凝胶膜破裂、长大并连接、水泥颗粒进一步水化，颗粒进一步水化，6h6h。多孔的空。多孔的空间网络间网络凝聚结构，失去可塑性凝聚结构，失去可塑性凝结期凝结期凝胶
11、体填充毛细管，凝胶体填充毛细管，6h-6h-若干年硬若干年硬化石状体密实空间网化石状体密实空间网硬化期硬化期水泥石结构水泥石结构l 未水化水泥颗粒未水化水泥颗粒l 水化产物晶体、胶体水化产物晶体、胶体l 毛细孔、毛细孔水毛细孔、毛细孔水l 凝胶孔凝胶孔毛细孔毛细孔未被水化产物所未被水化产物所填充的原充水空间填充的原充水空间凝胶孔凝胶孔C-S-H内部的结内部的结构孔构孔水泥石水泥石是多相（固、液、是多相（固、液、气）多孔体系，水泥石的气）多孔体系，水泥石的工程性质取决于水泥石的工程性质取决于水泥石的结构组成，即决定于水化结构组成，即决定于水化物的类型和相对含量、内物的类型和相对含量、内部孔的大小
12、、形状和分布部孔的大小、形状和分布状态。状态。硬化前硬化前未水化水未水化水泥颗粒泥颗粒水水C-S-HC-S-H钙矾石钙矾石氢氧化钙氢氧化钙硬化后硬化后( (三三) ) 影响水泥水化硬化的因素影响水泥水化硬化的因素 u熟料矿物组成熟料矿物组成u石膏掺量石膏掺量u细度细度u温度和湿度温度和湿度u养护时间养护时间3 7 28 56 龄期龄期 d强度强度四、硅酸盐水泥的技术要求四、硅酸盐水泥的技术要求(一一) 细度细度 水泥的细度指水泥的粗细程度或分散度。细度决定了水泥水泥的细度指水泥的粗细程度或分散度。细度决定了水泥与水接触的表面积。从而影响水泥的水化、凝结速度和性质。与水接触的表面积。从而影响水泥
13、的水化、凝结速度和性质。细度细度与水接触的表面积与水接触的表面积凝结和硬化速度凝结和硬化速度性质性质100m小小低低低低水泥的细度和性质水泥的细度和性质 水泥的细度可用水泥的细度可用筛析法筛析法( (80m或或45m方孔筛筛方孔筛筛余余) )和和比表面积法比表面积法( (勃勃氏法氏法) )检验检验。 比表面积法是通过测量一定量空气通过水泥时比表面积法是通过测量一定量空气通过水泥时流速的变化来测定颗粒粒径分布情况。流速的变化来测定颗粒粒径分布情况。GB 1752006规定：硅酸盐水泥的比表规定：硅酸盐水泥的比表面积应面积应大于大于300m2/kg，否则为不合格。，否则为不合格。比表面积测定仪比表
14、面积测定仪(二二) 凝结时间凝结时间u凝结时间：凝结时间：水泥净浆从加水至失去流动性水泥净浆从加水至失去流动性所需要的时间。所需要的时间。u国标规定：国标规定：水泥的凝结时间必须采用标准水泥的凝结时间必须采用标准稠度的水泥净浆，在标准温、湿条件下用水稠度的水泥净浆，在标准温、湿条件下用水泥凝结时间测定仪测定。泥凝结时间测定仪测定。 标准稠度：标准稠度：试锥下沉深度为试锥下沉深度为282mm或或距底板距底板61mm时的稠度。时的稠度。标准稠度用水量：标准稠度用水量：水泥浆达到标准稠度时水泥浆达到标准稠度时的用水量，以水占水泥质量的百分数表示。的用水量，以水占水泥质量的百分数表示。标准稠度测定仪标
15、准稠度测定仪标准稠度用水量测试方法有标准稠度用水量测试方法有固定水量法固定水量法和调整水量法两种。和调整水量法两种。u初凝：初凝：从水泥加水拌和起至标准稠度净浆开始失去可塑性所从水泥加水拌和起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间。需的时间。国标规定：国标规定：初凝时间初凝时间 45min，国产水泥一般为，国产水泥一般为1-3h。实验：实验：以试针距离底板以试针距离底板61mm为准。为准。工程意义：工程意义：水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分的时水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分的时间搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作。间搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作。u终凝：终凝：从水泥加水拌和起至标准
16、稠度净浆完全失去可塑性并从水泥加水拌和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。开始产生强度所需的时间。国标规定：国标规定：终凝时间终凝时间 6.5h，国产水泥一般为，国产水泥一般为5-6h。实验：实验：以试针下沉以试针下沉0.5mm为准。为准。工程意义：工程意义：终凝时间不宜过迟，以便施工完毕后更快硬化，达终凝时间不宜过迟，以便施工完毕后更快硬化，达到一定的强度，以利于下一步施工工艺的进行。到一定的强度，以利于下一步施工工艺的进行。u影响水泥凝结时间的因素：影响水泥凝结时间的因素：熟料的矿物组成、石膏掺量、混熟料的矿物组成、石膏掺量、混合材的品种与掺量、水泥细度、温度、水灰比等
17、。合材的品种与掺量、水泥细度、温度、水灰比等。(三三) 体积安定性体积安定性u 定义：定义：是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀程度。是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀程度。u体积安定性不良：体积安定性不良：水泥在凝结硬化过程中产生不均匀的体水泥在凝结硬化过程中产生不均匀的体 积变化。积变化。u安定性不良的原因：安定性不良的原因： 熟料中含有过多的熟料中含有过多的f-CaO 熟料中含有过多的熟料中含有过多的f-MgO 石膏掺量过多石膏掺量过多 生成钙矾石生成钙矾石过烧过烧体积安定性不良的水泥应作废品处理，禁止用于任何工程中体积安定性不良的水泥应作废品处理，禁止用于任何工程中 GB1752
18、006和和GB/T13462001规定：硅酸盐水泥的体规定：硅酸盐水泥的体积安定性用沸煮积安定性用沸煮法法3h( (分试饼法和雷氏夹法分试饼法和雷氏夹法) )必须必须合格。合格。 试饼试饼法法是用是用标准稠度标准稠度的水泥净浆按规定方法制成规定的的水泥净浆按规定方法制成规定的试饼，经养护、沸煮后，观察饼的外形变化，如未发现翘曲试饼，经养护、沸煮后，观察饼的外形变化，如未发现翘曲和裂纹，即为安定性合格，反之则为安定性不良。和裂纹，即为安定性合格，反之则为安定性不良。 雷氏法雷氏法是按规定方法制成是按规定方法制成圆柱体试件，然后测定沸煮后圆柱体试件，然后测定沸煮后试件的尺寸变化，即膨胀值，试件的尺
19、寸变化，即膨胀值，来评定体积安定性是否合格。来评定体积安定性是否合格。5.0mm，则不合格，则不合格。u沸煮法只能检测沸煮法只能检测f-CaO所造成的体积安定性不良。对于所造成的体积安定性不良。对于f-MgO和石膏造成的体积安定性不良则需分别采用压蒸和石膏造成的体积安定性不良则需分别采用压蒸法、长时间在温水中浸泡法法、长时间在温水中浸泡法 。u标准规定：标准规定：f-MgO 5.0%，SO3 3.5%。(四四) 强度强度u胶砂强度胶砂强度GB176711999规定：将水泥、标准砂及水按规定：将水泥、标准砂及水按1 : 3.0 : 0.5，用规定方法制成规格为用规定方法制成规格为4040160m
20、m的标准试件，在的标准试件，在标标准养护条件准养护条件(1d内为内为201、RH90%的空气中，的空气中，1d后后放入放入20 1的水中的水中)下养护，测定下养护，测定3d和和28d时的抗折强度时的抗折强度和抗压强度。和抗压强度。根据水泥品种不同，分别测定根据水泥品种不同，分别测定3d、28d的抗的抗折强度和抗压强度，即为水泥的胶砂强度。折强度和抗压强度，即为水泥的胶砂强度。 强度等级强度等级抗压强度（抗压强度（MPa）抗折强度（抗折强度（MPa）3d28d3d28d42.542.5R17.022.042.542.53.54.06.56.552.552.5R23.027.052.552.54.
21、05.07.07.062.562.5R28.032.062.562.55.05.58.08.0硅酸盐水泥强度等级硅酸盐水泥强度等级u强度等级强度等级 根据水泥的胶砂强度划分的级别称为强度等级。硅酸盐根据水泥的胶砂强度划分的级别称为强度等级。硅酸盐水泥的强度等级划分为水泥的强度等级划分为42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六个等级。共六个等级。注：注：R型为早强型，主要是型为早强型，主要是3d强度较高。强度较高。 水泥在出厂和使用前必须检验的技术指标有水泥在出厂和使用前必须检验的技术指标有四项：四项：细度、凝结时间、强度和体积安定性细度、凝结时间、强度和体积安定性。
22、这四项指标中，这四项指标中，除强度外，其它任何一项指标除强度外，其它任何一项指标不合格，则水泥不能使用不合格，则水泥不能使用；反之，若仅强度一；反之，若仅强度一项指标不合格，而其它三项指标合格，则水泥项指标不合格，而其它三项指标合格，则水泥可降等级使用。可降等级使用。五、水泥石的腐蚀与防止五、水泥石的腐蚀与防止 (一一) 水泥石腐蚀的种类水泥石腐蚀的种类1. 软水侵蚀软水侵蚀(溶出型侵蚀溶出型侵蚀) 当水泥石受到蒸馏水、天然的雨水、雪水以及含重碳酸当水泥石受到蒸馏水、天然的雨水、雪水以及含重碳酸盐很少的河水、湖水等软水作用时，水泥石中的氢氧化钙不盐很少的河水、湖水等软水作用时，水泥石中的氢氧化
23、钙不断溶解流失，特别是处于流水或有压力的水中时，断溶解流失，特别是处于流水或有压力的水中时，氢氧化钙氢氧化钙的溶解使得水泥石的密实度下降，强度和耐久性也降低；而的溶解使得水泥石的密实度下降，强度和耐久性也降低；而且由于氢氧化钙浓度的下降，还引起了水泥石中的其它水化且由于氢氧化钙浓度的下降，还引起了水泥石中的其它水化产物的分解。产物的分解。Ca(OH)2+Ca(HCO3)2CaCO3 +H2O2. 盐类腐蚀盐类腐蚀硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀 在海水、湖泊水、地下水及某些工业废水中，常含有不同在海水、湖泊水、地下水及某些工业废水中，常含有不同程度的钾、钠、氨的硫酸盐，程度的钾、钠、氨的硫酸盐，硫酸盐侵蚀
24、的特征是某些盐类的硫酸盐侵蚀的特征是某些盐类的结晶体逐渐在水泥石的毛细管中积累并长大，水泥石由于内应结晶体逐渐在水泥石的毛细管中积累并长大，水泥石由于内应力而遭到严重破坏力而遭到严重破坏。 当硫酸盐浓度不高时，生成含有大量结晶水的钙钒石，体当硫酸盐浓度不高时，生成含有大量结晶水的钙钒石，体积增大积增大1.5倍以上，产生极大的膨胀应力而破坏。当硫酸盐浓度倍以上，产生极大的膨胀应力而破坏。当硫酸盐浓度较高时，产生二水石膏结晶，也会导致水泥石开裂破坏。较高时，产生二水石膏结晶，也会导致水泥石开裂破坏。 Na2SO4+ Ca(OH)2+2H2OCaSO42H2O +2NaOH 镁盐腐蚀镁盐腐蚀 海水和
25、某些盐沼水、地下水中常含有大量的镁盐，主要是海水和某些盐沼水、地下水中常含有大量的镁盐，主要是硫酸镁和氯化镁，它们与水泥石接触后，会发生如下反应：硫酸镁和氯化镁，它们与水泥石接触后，会发生如下反应： MgSO4+ Ca(OH)2+2H2OCaSO42H2O+Mg(OH)2MgCl2+ Ca(OH)2+H2OCaCl2+Mg(OH)2+H2O 生成的生成的Mg(OH)2松软而无胶结能力，松软而无胶结能力，CaCl2则易溶于水，会则易溶于水，会使使Ca(OH)2不断被消耗；二水石膏则会进一步引起硫酸盐腐蚀。不断被消耗；二水石膏则会进一步引起硫酸盐腐蚀。因此，因此，镁盐对水泥石的腐蚀是双重腐蚀镁盐对
26、水泥石的腐蚀是双重腐蚀。3. 酸类腐蚀酸类腐蚀 一般酸腐蚀一般酸腐蚀 在一些工业废水、地下水和沼泽水中，经常含有各种不同在一些工业废水、地下水和沼泽水中，经常含有各种不同浓度的无机酸或有机酸，而水泥石由于含有浓度的无机酸或有机酸，而水泥石由于含有Ca(OH)2呈碱性，呈碱性，这些酸与碱会发生反应：这些酸与碱会发生反应：H+OH H2O 酸的浓度越高，侵蚀越剧烈。酸的浓度越高，侵蚀越剧烈。碳酸水腐蚀碳酸水腐蚀 在某些工业废水和地下水中，常溶有一定量的在某些工业废水和地下水中，常溶有一定量的CO2及其盐及其盐类，天然水中也溶有类，天然水中也溶有CO2，它们会与水泥石中的，它们会与水泥石中的Ca(O
27、H)2反应：反应： CO2+H2O+Ca(OH)2CaCO3+2H2O CO2+CaCO3+H2OCa(HCO3)24. 强碱腐蚀强碱腐蚀 硅酸盐水泥基本是耐碱的，碱类溶液浓度不高对水泥石是硅酸盐水泥基本是耐碱的，碱类溶液浓度不高对水泥石是无害的。但无害的。但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱遇到强碱(NaOH、KOH) 时，强碱会与水泥进行如下反应：时，强碱会与水泥进行如下反应：3CaOAl2O3 +6NaOH3Na2OAl2O3+3Ca(OH)2 铝酸钠是易溶于水的，从而造成水泥石的腐蚀。铝酸钠是易溶于水的，从而造成水泥石的腐蚀。 当水泥石被当水泥石被NaOH浸透
28、后又在空气中干燥，与空气中的浸透后又在空气中干燥，与空气中的CO2作用生成碳酸钠，碳酸钠在毛细孔中结晶而使水泥石胀裂。作用生成碳酸钠，碳酸钠在毛细孔中结晶而使水泥石胀裂。2NaOH+CO2+9H2O Na2CO310H2O(二二) 防止腐蚀的措施防止腐蚀的措施 1. 水泥石易受腐蚀的原因水泥石易受腐蚀的原因 水泥石内存在容易受腐蚀的成分水泥石内存在容易受腐蚀的成分 水泥石本身存在孔隙水泥石本身存在孔隙 2. 防止腐蚀的措施防止腐蚀的措施 根据侵蚀环境特点，合理选择水泥品种根据侵蚀环境特点，合理选择水泥品种提高水泥石的密实度，降低孔隙率提高水泥石的密实度，降低孔隙率 在水泥石表面设置保护层在水泥
29、石表面设置保护层 当水泥石处于多种介质同时侵蚀时，应分清对当水泥石处于多种介质同时侵蚀时，应分清对水泥石侵蚀最严重的介质，采取相应的措施，提高水泥石侵蚀最严重的介质，采取相应的措施，提高水泥石的耐腐蚀性。水泥石的耐腐蚀性。六、硅酸盐水泥的性质、应用及存放六、硅酸盐水泥的性质、应用及存放(一一) 性质与应用性质与应用1. 强度高强度高 适用于高强混凝土和预应力钢筋混凝土工程。适用于高强混凝土和预应力钢筋混凝土工程。2. 硬化快硬化快 适用于要求凝结快、早强高以及冬季施工等工程。适用于要求凝结快、早强高以及冬季施工等工程。3. 抗冻性好抗冻性好 适用于冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程适用于冬季
30、施工及严寒地区遭受反复冻融的工程4. 耐蚀性差耐蚀性差 不适用于与淡水及海水等腐蚀性介质接触的工程。不适用于与淡水及海水等腐蚀性介质接触的工程。5. 耐热性差耐热性差 不适用于有耐热要求的混凝土工程。不适用于有耐热要求的混凝土工程。6. 水化热大水化热大 不适用于大体积混凝土工程，但有利于冬季施工。不适用于大体积混凝土工程，但有利于冬季施工。7. 耐磨性好耐磨性好 适用于公路、地面工程。适用于公路、地面工程。8. 抗碳化性好抗碳化性好 对钢筋的保护作用强，适合对钢筋的保护作用强，适合CO2浓度高的环境。浓度高的环境。 (二二) 硅酸盐水泥的运输与储存硅酸盐水泥的运输与储存 水泥在储存和运输过程
31、中，应按不同强度等级、品水泥在储存和运输过程中，应按不同强度等级、品种及出厂日期分别储运，并种及出厂日期分别储运，并注意防潮注意防潮、防水。袋装水泥、防水。袋装水泥的堆放高度不得超过的堆放高度不得超过10袋。袋。 即使是良好的储存条件，水泥也不宜久存。在空即使是良好的储存条件，水泥也不宜久存。在空气中水蒸气及气中水蒸气及CO2作用下，水泥会发生部分水化和碳化作用下，水泥会发生部分水化和碳化，使水泥的胶结能力及强度下降。一般储存，使水泥的胶结能力及强度下降。一般储存3个月后，个月后，强度降低约强度降低约1020%，6个月后降低个月后降低1530%，1年后降年后降低低2540%。因此水泥的。因此水
32、泥的有效储存期为有效储存期为3个月个月。如果超。如果超过过6个月，使用时应重新检测，按实际强度使用。个月，使用时应重新检测，按实际强度使用。3.2 掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥一、混合材料一、混合材料 在水泥生产过程中，为改善水泥性能、调节水泥强度在水泥生产过程中，为改善水泥性能、调节水泥强度等级、降低成本而加入的等级、降低成本而加入的人工或天然的矿物材料人工或天然的矿物材料称为称为水泥水泥混合材料。混合材料。按性能和作用分按性能和作用分活性混合材料活性混合材料（水硬性混合材料）（水硬性混合材料）非活性混合材料非活性混合材料（填充性混合材料）（填充性混合材料）(一一)非活性混合
33、材料非活性混合材料u 定义：定义：凡凡与水泥不发生化学作用与水泥不发生化学作用或化学作用甚微的人工的或天或化学作用甚微的人工的或天然的磨细矿物质材料都属于非活性混合材料。然的磨细矿物质材料都属于非活性混合材料。u品种：品种： 磨细的石灰石、石英砂、粘土、慢冷矿渣及各种废渣磨细的石灰石、石英砂、粘土、慢冷矿渣及各种废渣。(二二)活性混合材料活性混合材料u定义：定义：混合材料磨细与水拌和后，混合材料磨细与水拌和后，本身并不具有胶凝性质本身并不具有胶凝性质，或，或胶结能力很小，但磨细的混合材料胶结能力很小，但磨细的混合材料与石灰、石膏或硅酸盐水泥一与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起加水拌和后，在常温下能生
34、成具有水硬性的水化产物起加水拌和后，在常温下能生成具有水硬性的水化产物，称为活，称为活性混合材料。性混合材料。u品种：品种：粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料。粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料。 1. 粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣 将炼铁高炉中的熔融矿渣经水淬等急冷方式而成的松软颗将炼铁高炉中的熔融矿渣经水淬等急冷方式而成的松软颗粒称为粒称为粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣，又称，又称水淬矿渣水淬矿渣。 活性成分为活性成分为活性氧化硅活性氧化硅和和活性氧化铝活性氧化铝。 2. 火山灰质混合材料火山灰质混合材料 是火山喷发沉积物及其它具有类似活性的材料的统称。是火山喷发沉积物及其它具有类似活性的材
35、料的统称。 按其化学成分可分为按其化学成分可分为含水硅酸质含水硅酸质（如硅藻土等）、（如硅藻土等）、铝硅玻璃铝硅玻璃质质（如火山灰、浮石等）、（如火山灰、浮石等）、烧粘土质烧粘土质（如烧粘土、煤渣等）。（如烧粘土、煤渣等）。 3. 粉煤灰粉煤灰 从燃煤发电厂的烟道气体中收集的粉末，又称从燃煤发电厂的烟道气体中收集的粉末，又称飞灰飞灰。(三三) 活性混合材料的水化硬化活性混合材料的水化硬化 活性混合材料的主要成分为活性活性混合材料的主要成分为活性SiO2和和Al2O3，即非晶，即非晶态的氧化硅和氧化铝，不具有单独的水硬性，但在态的氧化硅和氧化铝，不具有单独的水硬性，但在Ca(OH)2或石膏激发下
36、，会发生显著的水化作用，生成具有水硬性的或石膏激发下，会发生显著的水化作用，生成具有水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙：水化硅酸钙和水化铝酸钙：xCa(OH)2+ SiO2+nH2OxCaOSiO2(x+n)H2O yCa(OH)2+Al2O3+mH2O yCaOAl2O3(y+m)H2O 当有石膏存在时，石膏可与上述反应生成的水化铝酸钙当有石膏存在时，石膏可与上述反应生成的水化铝酸钙进一步反应生成水硬性的水化硫铝酸钙。进一步反应生成水硬性的水化硫铝酸钙。碱性激发剂：碱性激发剂：石灰和能在水化时析出氢氧化钙的水泥熟料石灰和能在水化时析出氢氧化钙的水泥熟料硫酸盐激发剂：硫酸盐激发剂：各种石膏各种石膏
37、(四四)掺活性混合材料的硅酸盐水泥的水化特点掺活性混合材料的硅酸盐水泥的水化特点 由上可知：由上可知：掺活性混合材料的水泥较硅酸盐水泥的凝掺活性混合材料的水泥较硅酸盐水泥的凝结硬化速度慢、早期强度低结硬化速度慢、早期强度低。但高温下，水化速度明显加但高温下，水化速度明显加快、强度提高；而低温下，水化速度很慢。故活性混合材快、强度提高；而低温下，水化速度很慢。故活性混合材料适合料适合高温养护高温养护。硅酸盐水泥中加入活性混合材料硅酸盐水泥中加入活性混合材料硅酸盐水泥水化硅酸盐水泥水化一次水化一次水化二次水化二次水化二、普通硅酸盐水泥二、普通硅酸盐水泥(一一) 定义与组成定义与组成 普通水泥普通水
38、泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料615%活性混合材料活性混合材料+适量石适量石膏，代号膏，代号PO。(二二)技术要求技术要求 与硅酸盐水泥不同的有：与硅酸盐水泥不同的有： 1. 凝结时间凝结时间 初凝不得早于初凝不得早于45min，终凝不得迟于，终凝不得迟于10h。 2. 强度等级强度等级 根据根据3d和和28d的抗折和的抗折和抗压强度，分为抗压强度，分为32.5、32.5R、42.5、42.5R 、52.5、52.5R六个强度等级。六个强度等级。(二二) 性质与应用性质与应用 由于混合材料的掺量较少，故由于混合材料的掺量较少，故与硅酸盐水泥的性质基与硅酸盐水泥的性质基本相同，略有差别本相同，略
39、有差别。 主要表现为：主要表现为：(1)早期强度低；早期强度低；(2)耐腐蚀性略有提高；耐腐蚀性略有提高；(3)耐热性稍好；耐热性稍好；(4)水化热略低；水化热略低；(5)抗冻性、耐磨性、抗碳抗冻性、耐磨性、抗碳化性略有降低。化性略有降低。 由于普通水泥的性质与硅酸盐水泥差别不大。因此在由于普通水泥的性质与硅酸盐水泥差别不大。因此在应用方面两种水泥基本相同。但是有一些硅酸盐水泥不能应用方面两种水泥基本相同。但是有一些硅酸盐水泥不能用的地方，普通水泥可以用，使得用的地方，普通水泥可以用，使得普通水泥成为建筑行业普通水泥成为建筑行业应用面最广、使用量最大的水泥品种应用面最广、使用量最大的水泥品种。
40、三、矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥三、矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥(一一) 定义及组成定义及组成 矿渣水泥矿渣水泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料2070%粒化高炉矿粒化高炉矿渣适量石膏，代号渣适量石膏，代号PS。 火山灰水泥火山灰水泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+2050%火山灰质混合火山灰质混合材料材料+适量石膏，代号适量石膏，代号PP。 粉煤灰水泥粉煤灰水泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+2040%粉煤灰粉煤灰+适量适量石膏，石膏，代号代号PF。(二二) 技术要求技术要求 1. 细度（选择性指标）、凝结时间、体积安定性细度（选择性指标）、凝结时间、体积安定性 80筛余筛余 10%或或45
41、 30%，另外两个与普通水泥相同。，另外两个与普通水泥相同。 2. 强度等级强度等级 根据根据3d与与28d的抗折和抗压强度划分，分别有的抗折和抗压强度划分，分别有32.5、42.5、52.5和和32.5R、42.5R、52.5R六个强度等级。六个强度等级。 3. MgO、SO3 MgO 5%，若压蒸体积安定性合格，则可，若压蒸体积安定性合格，则可6%；PS中中SO3 4%，PP与与PF则则 3.5%。(三三) 性质与应用性质与应用1. 三种水泥的共性三种水泥的共性 u凝结硬化慢、早期强度低，后期强度发展较快凝结硬化慢、早期强度低，后期强度发展较快u对温度敏感，适合高温养护对温度敏感，适合高温
42、养护 u耐腐蚀性好耐腐蚀性好u水化热小水化热小u抗冻性差、耐磨性差抗冻性差、耐磨性差u抗碳化能力差抗碳化能力差28dtRPO或或P或或PPS或或PP或或PF28dtRPS或或PP或或PF低温低温常温常温高温高温PO或或P或或P28dtR低温低温常温常温高温高温2. 三种水泥的特性三种水泥的特性 u矿渣水泥矿渣水泥 矿渣水泥的抗渗性较差，不宜用于有抗渗性要求的混矿渣水泥的抗渗性较差，不宜用于有抗渗性要求的混凝土工程；但耐热性好，可用于温度不高于凝土工程；但耐热性好，可用于温度不高于200的混凝土的混凝土工程中。工程中。u火山灰水泥火山灰水泥 火山灰水泥的抗渗性好，可用于有抗渗要求的混凝土火山灰水
43、泥的抗渗性好，可用于有抗渗要求的混凝土工程；但干缩较大，不适用于长期处于干燥环境中的混凝工程；但干缩较大，不适用于长期处于干燥环境中的混凝土工程。土工程。u粉煤灰水泥粉煤灰水泥 粉煤灰水泥的干缩小、抗裂性好；且早期强度和水化粉煤灰水泥的干缩小、抗裂性好；且早期强度和水化热最低，特别适用于大体积混凝土工程。热最低，特别适用于大体积混凝土工程。四、复合硅酸盐水泥四、复合硅酸盐水泥 硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料熟料+1550%的两种或两种以上规定的混合材料的两种或两种以上规定的混合材料+适量石膏磨细，代号适量石膏磨细，代号PC。水泥中允许用不超过。水泥中允许用不超过8%的窑灰代替的窑灰代替部分混合材料；
44、掺矿渣时，混合材料掺量不得与矿渣水泥重复。部分混合材料；掺矿渣时，混合材料掺量不得与矿渣水泥重复。 复合水泥的水化、凝结硬化过程基本上与掺混合材料的硅酸复合水泥的水化、凝结硬化过程基本上与掺混合材料的硅酸盐水泥相同。盐水泥相同。氧化镁和三氧化硫含量、细度、凝结时间、体积安氧化镁和三氧化硫含量、细度、凝结时间、体积安定性、强度等级要求与普通水泥相同定性、强度等级要求与普通水泥相同。 由于在复合水泥中掺入了两种或两种以上的混合材料，可以由于在复合水泥中掺入了两种或两种以上的混合材料，可以相互取长补短，克服了掺单一混合材料水泥的一些弊病。其早期相互取长补短，克服了掺单一混合材料水泥的一些弊病。其早期
45、强度接近于普通水泥，而其它性能优于矿渣水泥、火山灰水泥、强度接近于普通水泥，而其它性能优于矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥，因而适用范围广。粉煤灰水泥，因而适用范围广。石膏石膏混合材料混合材料 05%熟料熟料硅酸盐水泥硅酸盐水泥P P磨细磨细石膏石膏混合材料混合材料 615%熟料熟料普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥PO磨细磨细石膏石膏粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣 2070%熟料熟料矿渣水泥矿渣水泥PS磨细磨细石膏石膏火山灰质混合火山灰质混合材料材料2050%熟料熟料火山灰水泥火山灰水泥PP磨细磨细石膏石膏 粉煤灰粉煤灰 2040%熟料熟料粉煤灰水泥粉煤灰水泥PF磨细磨细石膏石膏两种或两种两种或两种以上
46、混合材以上混合材料料 1550%熟料熟料复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥PC磨细磨细 3.3 其它品种的硅酸盐水泥其它品种的硅酸盐水泥一、特性水泥一、特性水泥（具有比较突出的某种性能的水泥）（具有比较突出的某种性能的水泥）(一一) 白色与彩色硅酸盐水泥白色与彩色硅酸盐水泥 由白色硅酸盐水泥熟料由白色硅酸盐水泥熟料+010%混合材料混合材料(石灰石或窑灰石灰石或窑灰)及及适量石膏磨细适量石膏磨细白水泥白水泥，代号，代号PW。主要措施是限制原料中。主要措施是限制原料中Fe2O3的含量，控制熟料中的含量，控制熟料中Fe2O3含量在含量在0.52.0%。 彩色水泥彩色水泥就是在白水泥粉磨时加入适量的颜料。
47、就是在白水泥粉磨时加入适量的颜料。常用颜料常用颜料有：氧化铁有：氧化铁(红或黑、褐、黄红或黑、褐、黄)、MnO2(黑褐色黑褐色)、Cr2O3(绿色绿色)、钴蓝钴蓝(蓝色蓝色)等。等。 白水泥和彩色水泥适用于装饰工程。白水泥和彩色水泥适用于装饰工程。如制作彩色水磨石、如制作彩色水磨石、饰面砖、水刷石等。饰面砖、水刷石等。 （二）（二） 中热水泥和低热矿渣水泥中热水泥和低热矿渣水泥 中热水泥和低热矿渣水泥主要是通过限制水化热较高的中热水泥和低热矿渣水泥主要是通过限制水化热较高的C3A和和C3S的含量得以实现的。的含量得以实现的。 适用于港口、码头、大坝等厚重体积且需要连续浇注的适用于港口、码头、大
48、坝等厚重体积且需要连续浇注的混凝土工程。混凝土工程。（三）（三） 抗硫酸盐硅酸盐水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥 与通用水泥相比，主要是限制了这种水泥熟料矿物组成与通用水泥相比，主要是限制了这种水泥熟料矿物组成中中C3A和和C3S的含量，使侵入水泥石结构的硫酸盐难以生成的含量，使侵入水泥石结构的硫酸盐难以生成破坏性的钙矾石（破坏性的钙矾石（“水泥杆菌水泥杆菌”）。）。 适用于一般受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下、隧涵、适用于一般受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下、隧涵、道路和桥梁基础等工程设施。道路和桥梁基础等工程设施。（四）（四） 快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥 快硬硫铝酸盐水泥是以无水硫铝酸钙和快硬硫铝酸盐
49、水泥是以无水硫铝酸钙和C2S为主要矿物为主要矿物的水泥熟料和的水泥熟料和10%石灰石、适量石膏磨细而成。石灰石、适量石膏磨细而成。 快硬铁铝酸盐水泥：无水硫铝酸钙、铁相和快硬铁铝酸盐水泥：无水硫铝酸钙、铁相和C2S为主矿为主矿物的熟料物的熟料+15%石灰石石灰石+适量石膏。适量石膏。 1d、3d强度高，属于快硬早强。强度高，属于快硬早强。 （五）（五） 膨胀水泥膨胀水泥 水化后能形成膨胀性产物水化后能形成膨胀性产物水化硫铝酸钙。分为膨胀水化硫铝酸钙。分为膨胀水泥水泥( (膨胀值小膨胀值小) )和自应力水泥和自应力水泥( (膨胀值大膨胀值大) )。用于接缝、地脚。用于接缝、地脚螺栓的锚固、管材等
50、。常用的有硅酸盐膨胀水泥、低热微膨螺栓的锚固、管材等。常用的有硅酸盐膨胀水泥、低热微膨胀水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力水泥等。胀水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力水泥等。二、专用水泥二、专用水泥（适用于专门用途的水泥）（适用于专门用途的水泥）(一一) 道路硅酸盐水泥（道路硅酸盐水泥（PR） 道路水泥的主要特性是抗折强度高道路水泥的主要特性是抗折强度高，耐磨性好，干缩小，耐磨性好，干缩小，早期强度高，抗疲劳性高，抗冻性高，耐腐蚀性好等。早期强度高，抗疲劳性高，抗冻性高，耐腐蚀性好等。 适用于高速公路、机场跑道等路面工程。适用于高速公路、机场跑道等路面工程。 ( (二二) )砌筑水泥砌筑水泥（M） 凡
