1、建筑材料辅导（五）第五章 水 泥要求：1、掌握硅酸盐水泥的定义，四种矿物组成及性质，水化、凝结硬化基本原理，水泥的技术性质、应用及水泥石的腐蚀与防止。2、掌握混合材的类别，掌握掺混合材水泥的定义、组成、特性和适用范围。3、了解其它常用的特种水泥品种。第一节 常 用 水 泥 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥硅 酸 盐 水 泥硅酸盐水泥的定义与代号硅酸盐水泥的定义与代号 硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、05%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(即国外通称的波特兰水泥)。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材
2、料的称I型硅酸盐水泥，代号PI。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称型硅酸盐水泥，代号P-。普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、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。水泥中混合材料掺加量按质量百分比计：掺活性混合材料时，不得超过15%，其中允许有不超过5%的窑灰或不超过10%的非活性混合材料来代替；掺非活性混合材料时，不得超过10%矿渣硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、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（简称矿渣水泥）。代号P.S。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百
3、分比计为20%70%。允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种材料代替矿渣，代替数量不得超过水泥质量的8%，替代后水泥中粒化高炉矿渣不得少于20%。火山灰质硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混材料、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（简称火山灰水泥）。代号P.P。水泥中火山灰质混合材料掺加量按质量百分计为20%50%。粉煤灰硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、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（简称粉煤灰水泥）。代号P.F。水泥中粉煤灰掺加量按质量百分比计为20%40%。复合硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥、两种或两种以上规定的混合材料、适
4、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。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比应大于15%，不超过50%。允许用不超过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。一、水泥的生产工艺水泥的生产工艺 硅酸盐水泥原料硅酸盐水泥原料 石灰质原料：主要提供CaO成分。粘土质原料：主要提供SiO2、Al2O3及少量Fe2O3铁矿粉：可以采用黄铁矿渣等。矿化剂：如萤石等为了改善水泥的锻烧条件，少量的。二、水泥基本组成水泥基本组成1、熟料基本组成与特性硅酸三钙 3CaO SiO2 C3S硅酸二钙 2CaO SiO2 C2S铝酸三钙 3CaO F
5、e2O3 C3A铁铝酸四钙 3CaO Al2O3Fe2O3 C4AF少量的游离氧化钙、游离氧化镁和碱。硅酸三钙硅酸三钙(C3S)C3S是硅酸盐水泥中最主要的矿物组分。主要生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。其水化产物早期强度高，且强度增进率较大，28d强度可达一年强度的70%80%。就28d或一年的强度来说，在四种矿物中是最高的。硅酸二钙硅酸二钙(C2S)C2S也是硅酸盐水泥的主要矿物组分之一。其水化生成物是水化硅酸钙凝胶与氢氧化钙晶体。C2S的水化速度及凝结硬化过程较为缓慢，水化热很低，它的水化产物对水泥7d后的强度形成起主要作用。一般认为,水泥中含C2S多时，水泥有较好的抗化学侵蚀性和较小的
6、干缩性。铝酸三钙铝酸三钙(C3A)C3A是四种组分中遇水反应速度最快,水化热最高的组分。生成水化铝酸三钙晶体，其水化产物强度在3d中就大部分发挥出来，故对早期强度起一定作用，但绝对值不高，且以后几乎不再增长，甚至倒缩。C3A含量高的水泥浆体干缩变形大,抗硫酸盐侵蚀性能差。铁铝酸四钙铁铝酸四钙(C4AF)C4AF的早期水化速度介于C3A和C3S之间，水化产物是水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝胶。其水化热较C3A低；其水化物早期强度类似C3A，但后期还能不断增长。C4AF对水泥抗折强度和抗冲击性能起重要作用，水化产物的耐化学侵蚀性好,于缩性小。水泥中的有害成分水泥中的有害成分1、氧化钙氧化钙 2、氧化
7、镁氧化镁3、三氧化硫三氧化硫S034、碱含量碱含量2、水泥混合材（1）、定义：在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥标号，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。（2）、分类：活性混合材料和非活性混合材料活性混合材活性混合材料在常温常压下将其磨成细粉后加水本身不硬化，但与水泥或石灰(或石灰和石膏)拌和在一起，加水后既能在水中又能在空气中硬化。粒化高炉矿渣 火山灰质混合材料 粉煤灰非活性混合材 磨细的石英砂、石灰石、粘土及慢冷矿渣等属于非活性混合材料，它们与水泥成分不起化学作用或化学作用很小。3、石膏 为了调节水泥的凝结速度，在磨细硅酸盐水泥熟料时，需要掺入适量的（约3%）石膏
8、，石膏也称水泥的缓凝剂。用于水泥中的石膏一般是二水石膏或无水石膏(硬石膏)，化学分子式为CaS042H20或CaSO4。钙矾石：3CaOAl2O33CaSO431H2O三、水泥的水化硬化水泥的水化硬化1、硅酸盐水泥的水化硬化（1）、水泥的水化产物（2）、凝结硬化过程 影响因素：影响因素：水泥的矿物组成 水泥颗粒的细度 环境的温度和湿度与时间的关系2、矿渣硅酸盐水泥的水化硬化（1）矿渣硅酸盐水泥中熟料矿物较少而活性混合材料（粒化高炉矿渣、火山灰和粉煤灰）较多，就局部而言，其水化反应是分两步进行的。熟料矿物水化 氢氧化钙和石膏分别作为激发剂和激发剂，与矿渣中的活性氧化硅、活性氧化铝发生二次水化反应
9、。矿渣水泥（2）早期强度低、后期强度高。（3）抗腐蚀能力强（4）水化热小（5）耐热性好（6）泌水性较大，抗冻性、抗渗性和抵抗干湿交替循环的性能均不及普通水泥。3、火山灰水泥的水化硬化（1）（2）（3）（4）同矿渣硅酸盐水泥（5）抗渗性好（6）在干燥环境中易产生裂缝。粉煤灰水泥（1）（2）（3）（4）同矿渣硅酸盐水泥（5）、抗裂性好（6）、泌水性大，抗冻性差，抗碳化性能差。水泥石结构 水泥熟料矿物水化的凝胶体和结晶体、未水化的水泥颗粒、水（自由水和吸附水）孔隙（毛细孔和凝胶孔）四、四、水泥的技术性质水泥的技术性质（品质要求）（品质要求）1、细度 300m2/kg2、凝结时间 初凝时间45 min
10、 终凝时间390min3、体积安定性4、强度5、水化热 水泥的技术性质水泥的技术性质（品质要求）（品质要求）6、水泥化学品质指标四、水泥石的腐蚀与防止1、软水的侵蚀（溶出性侵蚀）2、盐类腐蚀硫酸盐的腐蚀 镁盐的腐蚀3、酸类腐蚀4、强碱的腐蚀腐蚀的防止n1、合理选择水泥品种n2、提高水泥石的密实度n3、加做保护层五、硅酸盐水泥的应用和存放酸盐水泥的应用范围是由其特性所决定的。(1)强度高、(2)抗冻性好、(3)耐腐蚀性差、(4)耐热性差、(5)水化热 大。存放注意防潮 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 其性能与硅酸盐水泥相近。但由于掺入了少量混合材料，与硅酸盐水泥相比，早期硬化速度稍慢，其3d、7d
11、的抗压强度稍低，抗冻性与耐磨性能也稍差。在应用范围方面，与硅酸盐水泥也相同，广泛用于各种混凝土或钢筋混凝土工程，是我国主要水泥品种之一。五、粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、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（简称粉煤灰水泥）。代号P.F。水泥中粉煤灰掺加量按质量百分比计为20%40%。相对于硅酸盐水泥来说有如下主要特点相对于硅酸盐水泥来说有如下主要特点1、2、3、4、同矿渣硅酸盐水泥5、抗裂性好6、泌水性大，抗冻性差，抗碳化性能差。复合硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥的特性取决于所掺两种混合材的种类、掺量及相对比例，与矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、
12、粉煤灰硅酸盐水泥有不同程度的相似，其使用应根据所掺入的混合材料种类，参照其他掺混合材料水泥的适用范围和工程实践经验选用。第四节 其它品种水泥一、白色硅酸盐水泥二、快硬水泥1、快硬硅酸盐水泥2、快硬硫铝酸盐水泥三、膨胀水泥及自应力水泥复习思考题1、硅酸盐水泥由哪些矿物成分组成？这些矿 物成分对水泥性质有何影响？它们的水化产物是什么？2、解释水泥的凝结时间，国家标准对水泥的 凝结时间是如何规定的？3、解释水泥的体积安定性，国家标准对水泥 的体积安定性是如何规定的？复习思考题4、一组水泥胶砂试件，测得三个试件的抗折强度（MPa）分别为4.45、5.27、4.95，抗压破坏荷载（KN）分别为57、60、58、48、49、52，抗压夹具的压板长度为40mm，试计算该组试件的抗折强度与抗压强度。
