1、2.2 常用水泥常用水泥第二章第二章 无机胶凝材料无机胶凝材料重点：掌握硅酸盐水泥及常用六种重点：掌握硅酸盐水泥及常用六种 水泥的特性、技术要求及选用；水泥的特性、技术要求及选用；了解：其它品种水泥了解：其它品种水泥 水泥应用优点水泥应用优点水硬性（不怕水）；水硬性（不怕水）；可塑性；可塑性；原料来源广、便宜；原料来源广、便宜；生产工艺较简单；生产工艺较简单；调整组成可配制不同品种水泥，调整组成可配制不同品种水泥，满足不同需要；满足不同需要；耐久性较好；耐久性较好；与钢筋良好粘结，制作钢筋混凝土与钢筋良好粘结，制作钢筋混凝土 水泥品种水泥品种 常用水泥常用水泥（六种）（六种）专用水泥专用水泥（
2、道路水泥、（道路水泥、（第（第系列）硅酸盐系列系列）硅酸盐系列 砌筑水泥）砌筑水泥）特种水泥特种水泥（快硬硅酸盐水泥、（快硬硅酸盐水泥、低热水泥、膨胀水泥、白、彩水泥等）低热水泥、膨胀水泥、白、彩水泥等）高铝水泥高铝水泥（第（第系列）铝酸盐系列系列）铝酸盐系列 铝酸盐膨胀水泥铝酸盐膨胀水泥 自应力水泥自应力水泥 硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥（第（第系列）硫（铁）铝酸盐系列系列）硫（铁）铝酸盐系列 铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥常用水泥品种（六种）常用水泥品种（六种）硅酸盐水泥（硅酸盐水泥（P 型；型；P 型型)普通水泥普通水泥 （PO)粉煤灰水泥粉煤灰水泥 (PF)矿渣水泥矿渣水泥 (PS)火山灰水泥火
3、山灰水泥 (PP)复合水泥复合水泥 (PC)掺混合材料的掺混合材料的硅酸盐水泥硅酸盐水泥2.2 2.2 常用水泥常用水泥常用水泥的生产常用水泥的生产水泥熟料的矿物组成水泥熟料的矿物组成水泥的水化水泥的水化水泥的凝结硬化水泥的凝结硬化常用水泥的主要技术性质常用水泥的主要技术性质水泥石的腐蚀与防止水泥石的腐蚀与防止常用水泥的特性与选用常用水泥的特性与选用一、一、水泥水泥(硅酸盐水泥）的生产硅酸盐水泥）的生产硅质硅质（黏土）（黏土）钙质钙质（石灰石）（石灰石）+煅烧煅烧1450粉磨粉磨铁质铁质石膏石膏熟料熟料水泥水泥生料生料混合混合材料材料粉磨粉磨?两磨一烧两磨一烧思考题思考题1 1.生产过程中加入
4、石膏的目的？为何严格控制生产过程中加入石膏的目的？为何严格控制掺量？（水泥质量的掺量？（水泥质量的3%3%5%5%，具体掺量通过，具体掺量通过试验确定）试验确定）2.2.生产过程中根据需要加入适量混合材料，其生产过程中根据需要加入适量混合材料，其目的？目的？3.3.六种常用水泥的组成由何异同？六种常用水泥的组成由何异同？2.2.生产过程中根据需要加入适量混合材料，其生产过程中根据需要加入适量混合材料，其目的？目的？答：混合材料为天然的和人工的矿物材料，答：混合材料为天然的和人工的矿物材料，又分为又分为活性混合材料活性混合材料和和非活性混合材料，非活性混合材料，主主要是为了调节水泥强度等级，提高
5、水泥产量，要是为了调节水泥强度等级，提高水泥产量，降低成本，同时也可改善水泥性能（如：提降低成本，同时也可改善水泥性能（如：提高抗腐蚀性能，降低水化热等）等作用。高抗腐蚀性能，降低水化热等）等作用。粉煤灰粉煤灰Fly Ash煤煤粉粉+-电收尘器电收尘器锅炉锅炉炉底灰炉底灰粉煤灰粉煤灰烟囱烟囱应用应用磨细高炉矿渣磨细高炉矿渣铁水铁水熔融矿渣熔融矿渣高炉高炉水池水池水淬水淬烘干、粉磨烘干、粉磨球磨机球磨机二.硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 矿物组成矿物组成硅酸三钙硅酸三钙 C3S （4560%）硅酸二钙硅酸二钙 C2S （1530%）铝酸三钙铝酸三钙 C3A （213%）铁铝酸四钙铁铝酸四钙C4AF
6、（915%）0 0101020203030404050506060C3SC3SC2SC2SC3AC3AC4AFC4AF低低高高C=CaO S=SiO2 A=Al2 O3 F=Fe2O3H=H2O =SO3三、三、水泥的水化水泥的水化Hydration of cement水化水化1 水化水化2（一）各熟料矿物水化反应（一）各熟料矿物水化反应及其水化硬化特性及其水化硬化特性（1）2C3S+6H C3S2H3+3CH （2）2C2S+4H C3S2H3+CH 两种矿物均水化生成两种矿物均水化生成C-S-H凝胶，但反应凝胶，但反应速率相差悬殊，速率相差悬殊，C3S水化很快，水化放热量大，水化很快，水化
7、放热量大，对水泥硬化后强度贡献最大。对水泥硬化后强度贡献最大。C2S水化慢，放热水化慢，放热量小，早强低，后期高量小，早强低，后期高。水泥生产加入石膏的作用，生成水泥生产加入石膏的作用，生成钙矾石延缓水泥凝结时间钙矾石延缓水泥凝结时间,同时有同时有利于水泥早期强度的发展，同时利于水泥早期强度的发展，同时注意石膏掺多时有危害：水泥石注意石膏掺多时有危害：水泥石膨胀开裂。膨胀开裂。（3）C3A+6H C3AH6（水化铝酸钙晶体水化铝酸钙晶体）水化反应速度最快，水化放热最大，水化反应速度最快，水化放热最大，强度贡献低。强度贡献低。（4）C4AF+7H C3AH6+CFH（水化铁酸钙凝胶水化铁酸钙凝胶
8、）水化与水化与C3A相似，但水化热较低，强度贡献低。相似，但水化热较低，强度贡献低。（5）C 0.5H1.5H CH2（二水石膏）二水石膏）C3A+3CH2+26H C3A3C H32（钙矾石）（钙矾石）（AFt）(针状晶体）针状晶体）（体积增大（体积增大1.5倍）倍）【水化产物种类及含量【水化产物种类及含量】种类：种类：凝胶体凝胶体（两种）：两种）：C-S-H和和CFH 晶体晶体 （三种）：（三种）：CH、C3AH6 和和AFt含量：含量：主要主要C-S-H占占70%70%，其次其次CH占占20%20%，再次再次AF t 占占7%7%。【水化产物特性【水化产物特性】：C-S-H：凝胶体，胶凝
9、性强，强度高，不溶于水；：凝胶体，胶凝性强，强度高，不溶于水；CFH：凝胶体，胶凝性差，呈棉絮状，强度低，凝胶体，胶凝性差，呈棉絮状，强度低，难溶于水；难溶于水；CH：板状晶体，强度较高，易溶于水；板状晶体，强度较高，易溶于水；C3AH6：立方晶体，强度低，溶于水。：立方晶体，强度低，溶于水。AF t ：针状晶体，强度高，不溶于水，有利于：针状晶体，强度高，不溶于水，有利于 提高水泥石早期强度。提高水泥石早期强度。（何时产生有危害性？）（何时产生有危害性？）熟料矿物的水化速度熟料矿物的水化速度熟料矿物的强度增长熟料矿物的强度增长【矿物组成对水泥性能的影响【矿物组成对水泥性能的影响】：（改变各矿
10、物成分含量比例及匹配，（改变各矿物成分含量比例及匹配，可生产各种工程所需性能特异的水泥）可生产各种工程所需性能特异的水泥）如：生产高强水泥如：生产高强水泥增加增加C C3 3S S：生产低热大坝水泥生产低热大坝水泥减少减少C C3 3S S和和C C3 3A,A,增加增加C C2 2S S 生产快硬水泥生产快硬水泥增加增加 C C3 3S S和和C C3 3A A 生产抗硫酸盐水泥生产抗硫酸盐水泥限制限制C C3 3A A5%5%生产高抗折强度的道路水泥生产高抗折强度的道路水泥增加增加 C C4 4AFAF和和C C3 3S S 硅酸盐水泥的品种及矿物含量硅酸盐水泥的品种及矿物含量C3S 48
11、 65 31 42C2S 24 11 40 34C3A 13 8 12 2C4AF 9 9 12 15水泥水泥A 水泥水泥B 水泥水泥C 水泥水泥D 普通普通 早强早强 低热低热 抗硫酸盐抗硫酸盐（二）（二）活性混合材料的二次水化活性混合材料的二次水化（四种水泥中：（四种水泥中：P PF F、P PS S、P PP P、P PC C）Ca(OH)2 +SiO2+m H2O CaO SiO2 (m+)H2O y Ca(OH)2 +Al 2O3+n H2O yCaO Al 2O3 (n+y)H2O （有石膏时再水化成（有石膏时再水化成AFtAFt ）【二次水化反应概念【二次水化反应概念】【二次水化
12、反应特性】（用于分析四种水泥特性机理）【二次水化反应特性】（用于分析四种水泥特性机理）水化速度慢水化速度慢 对温度敏感，适于高温养护（蒸养）对温度敏感，适于高温养护（蒸养）水化放热慢，放热低水化放热慢，放热低 四、四、水泥的凝结硬化水泥的凝结硬化Setting and hardening of cement【宏观分析【宏观分析】水泥加水拌合成为塑性水泥浆水泥加水拌合成为塑性水泥浆 开始失去塑性开始失去塑性 塑性消失开始产生强度塑性消失开始产生强度 强度增长强度增长早期早期 (潜伏期）潜伏期）图图(b)(b)、中期（凝结期）、中期（凝结期）图图(c)(c)、后期（硬化期）后期（硬化期）图图(d)
13、(d)【微观分析【微观分析】(初凝、终凝的划分初凝、终凝的划分？)骨料骨料过渡区过渡区水泥石本体水泥石本体C-S-HCH钙矾石钙矾石【水泥硬化后水泥石的结构【水泥硬化后水泥石的结构】固相固相水泥石结构组成水泥石结构组成 气相气相 液相液相（各组成含量相对变化随水化不断进行）（各组成含量相对变化随水化不断进行）【影响水泥水化凝结硬化的因素影响水泥水化凝结硬化的因素】1）矿物组成及其含量；矿物组成及其含量；2 2）水泥细度）水泥细度(影响水化、凝硬速度、干缩、水化热等，影响水化、凝硬速度、干缩、水化热等，7 7 200200m ）；）；3 3）养护）养护温度温度湿度；湿度；4 4）养护龄期；）养护
14、龄期；5)5)调凝外加剂；调凝外加剂；6 6）水灰比水灰比(拌合加水量）拌合加水量）(主要影响硬化后强度）；主要影响硬化后强度）；7 7）受潮及久存。）受潮及久存。五、常用水泥的技术性质五、常用水泥的技术性质1）细度细度 2）凝结时间凝结时间 3）体积安定性体积安定性4）强度及强度等级强度及强度等级5）水化热水化热 6）碱含量）碱含量（GB175-1999,GB1344-1999,GB/T17671-1999)测定方法测定方法比表面积法比表面积法：硅酸盐水泥用透气式比表面积仪：硅酸盐水泥用透气式比表面积仪测定，要求比表面积大于测定，要求比表面积大于300m2/kg;筛析法筛析法：其它五种水泥，
15、要求：其它五种水泥，要求0.0800.080mm方孔筛方孔筛筛余筛余10%10%。1 1）细度）细度(影响水泥的凝结硬化速度、强度、需水量、影响水泥的凝结硬化速度、强度、需水量、早期水化热、硬化收缩等）早期水化热、硬化收缩等）测定方法：测定方法：用标准稠度水泥净浆在规定温度湿度环境下，用用标准稠度水泥净浆在规定温度湿度环境下，用凝结时间测定仪来测。凝结时间测定仪来测。注：需先测标准稠度用水量（水泥净浆达到规定注：需先测标准稠度用水量（水泥净浆达到规定稠度所需的拌合水量，与水泥品种、熟料矿物成稠度所需的拌合水量，与水泥品种、熟料矿物成分、细度等因素有关分、细度等因素有关)2 2）凝结时间）凝结时
16、间要求：要求：初凝时间初凝时间 ：45min,45min,国产水泥一般国产水泥一般1 13h3h 终凝时间终凝时间：硅酸盐水泥：硅酸盐水泥6.5h6.5h（一般（一般3 34h4h）其它五种水泥其它五种水泥10h10h（一般（一般4 46h6h）检检测方法：测方法：沸煮法（检测沸煮法（检测f-CaO,有试饼法和雷氏法，有试饼法和雷氏法，结果有争议时以雷氏法为准）结果有争议时以雷氏法为准）压蒸法（检测压蒸法（检测f-MgO含量，要求含量，要求5 5 ）长时间温水泡（检测石膏或长时间温水泡（检测石膏或SOSO3 3含量含量,要求要求3.5%3.5%）3 3）体积安定性（概念）体积安定性（概念）体积
17、安定性体积安定性不良原因不良原因：游离游离CaO过多过多 游离游离MgO过多过多 石膏掺量过多石膏掺量过多要求体积安定性必须合格，否则严禁用于工程。要求体积安定性必须合格，否则严禁用于工程。将水泥和标准砂按将水泥和标准砂按1 1：3 3混合，水灰比为混合，水灰比为0.5，按，按规定方法制成规定方法制成 40404040160160mm的试件，带模在湿气的试件，带模在湿气中养护中养护24h24h后，再脱模放在标准温度（后，再脱模放在标准温度（20201 1）的）的水中养护，分别测定水中养护，分别测定3d3d和和28d28d抗压强度和抗折强度。抗压强度和抗折强度。强度等级评定依据强度等级评定依据3
18、d3d和和28d28d抗压强度和抗折强度抗压强度和抗折强度 （又分早强型和普通型）（又分早强型和普通型）4 4）强度和强度等级）强度和强度等级GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法水泥胶砂强度检验方法 （ISO法）法）影响水泥强度的因素：组成成分、细度、石膏影响水泥强度的因素：组成成分、细度、石膏掺量、龄期、养护条件及试验条件等。掺量、龄期、养护条件及试验条件等。评定水泥强度等级的试验方法评定水泥强度等级的试验方法 （软练胶砂法或称（软练胶砂法或称ISO法）法）水泥中碱含量过高，配制混凝土时遇到活性骨料，易水泥中碱含量过高，配制混凝土时遇到活性骨料，易产生碱产生碱骨料反应，造成工程膨
19、胀开裂破坏。骨料反应，造成工程膨胀开裂破坏。用户要求低碱水泥时，水泥中碱含量用户要求低碱水泥时，水泥中碱含量（按（按NaNa2 2O+0.685 KO+0.685 K2 2O O计算值）不得大于计算值）不得大于0.60%0.60%或由供需或由供需双方商定。双方商定。5 5）水化热）水化热与水泥种类、矿物组成、水灰比、细度、外加剂等与水泥种类、矿物组成、水灰比、细度、外加剂等因素有关。因素有关。大体积混凝土工程应选用低热水泥大体积混凝土工程应选用低热水泥。6 6）碱含量）碱含量（指水泥中（指水泥中NaNa2 2O O和和K K2 2O O含量含量)问题：以上水泥的技术要求中哪些指标不合格问题：以
20、上水泥的技术要求中哪些指标不合格评定为废品？哪些指标不合格评定为次品？评定为废品？哪些指标不合格评定为次品？废品废品体积安定性（沸煮安定性、体积安定性（沸煮安定性、MgOMgO、SOSO3 3含量）含量）和初凝时间任一项不符合规定，即评定为和初凝时间任一项不符合规定，即评定为 废品。废品。次品次品凡细度、终凝时间中任一项不符合规定或凡细度、终凝时间中任一项不符合规定或 混合材料掺量超过最大限量和强度低于商品混合材料掺量超过最大限量和强度低于商品 强度等级的指标，以及包装标志中水泥品种强度等级的指标，以及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都强度等级、生产者名称和出厂编号不全的都 属于次品（不合格品）。属于次品（不合格品）。
