第2章 膠凝與膠結(jié)材料

1、濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系第 2 章 膠凝膠結(jié)材料2.1 膠凝材料的定義和分類(lèi)膠凝材料的定義 經(jīng)過(guò)一系列的物理和化學(xué)變化，能夠產(chǎn)生凝結(jié)硬化，將塊狀或粉狀材料膠結(jié)起來(lái)，形成為一個(gè)整體的材料。膠凝材料的分類(lèi)如瀝青、聚合物等膠凝材料無(wú)機(jī)膠凝材料有機(jī)膠凝材料氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料如：石灰、石膏、水玻璃等通稱(chēng)為“水 泥”2.2 無(wú)機(jī)膠凝材料氣硬性膠凝材料 加水拌合均勻后形成的漿體，只能在空氣中凝結(jié)硬化，而不能在水中硬化的膠凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、鎂質(zhì)膠凝材料等。水硬性膠凝材料 加水拌合均勻后形成的漿體，不僅能在干燥空氣中凝結(jié)硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或發(fā)展其強(qiáng)度。通稱(chēng)為“水泥”。2.

2、2.1 石 灰一、石灰的生產(chǎn)原材料 生產(chǎn)石灰的原材料包括天然石灰石和化工副產(chǎn)品。主要成分為CaCO3。生產(chǎn)工藝煅燒 石灰生產(chǎn)過(guò)程，是石灰石煅燒過(guò)程。根據(jù)煅燒程度可分為欠火石灰、正火石灰、過(guò)火石灰。 CaCO3 = CaO + CO2MgCO3= MgO + CO2900700生石灰二、石灰的熟化硬化過(guò)程、石灰的品種生石灰的熟化熟化的過(guò)程 生石灰+水 熟石灰熟化的方式淋 灰生石灰粉（消石灰粉） 化 灰 熟石灰膏熟化過(guò)程的特點(diǎn)放出大量的熱；體積膨脹1.53.5倍。熟化過(guò)程的注意事項(xiàng) 熟石灰在使用前必須陳伏15d以上防止過(guò)火石灰的危害； 在化灰池表面保留一層水防止石灰碳化。 MgO + H2O =

3、Mg（OH）2 CaO + H2O = Ca（OH）2 + 64.83kj二、石灰的熟化硬化過(guò)程、石灰的品種石灰的硬化 Ca（OH）2從飽和溶液中析出，晶體互相交叉連生，從而提高強(qiáng)度。 Ca（OH）2空氣中的CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成CaCO3使石灰的強(qiáng)度逐漸提高。石灰的品種 按石灰中的氧化鎂含量的高低分 按成品的加工方法分塊狀生石灰、磨細(xì)生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。生石灰鈣質(zhì)石灰鎂質(zhì)石灰MgO5%MgO5%三、石灰的技術(shù)性質(zhì)石灰的質(zhì)量等級(jí) 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO的含量，可分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)。具體指標(biāo)見(jiàn)教材。石灰的特性1.可塑性好；2.

4、生石灰吸濕性強(qiáng)，保水性好；3.凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低 ；4.硬化后體積收縮大，易開(kāi)裂；5.耐水性差 。四、石灰的應(yīng)用配制石灰砂漿和石灰乳；配制三合土和灰土；制作碳化石灰板；生產(chǎn)硅酸鹽制品；生產(chǎn)無(wú)熟料水泥。石灰是吸附劑，1公斤生石灰能吸附空氣中大約0.3公斤水分?？捎貌剂匣蚵榇b生石灰后放置于室內(nèi)各處，使空氣保持干燥。 2.2.2 石 膏 世界上最大石膏生產(chǎn)國(guó)是美國(guó)。在美國(guó)，石膏礦床分布在22個(gè)州，共有69座礦山，最大產(chǎn)地在阿依華州道奇堡。其次是加拿大。法國(guó)在歐洲石膏生產(chǎn)中居領(lǐng)先地位。再次為西德、英國(guó)、西班牙。 石膏雕塑石膏雕塑 中國(guó)石膏礦資源豐富。全國(guó)23個(gè)省(區(qū))有石膏礦產(chǎn)出。探明儲(chǔ)量的礦區(qū)有

5、169處，總保有儲(chǔ)量礦石576億噸。從地區(qū)分布看，以山東石膏礦最多，占全國(guó)儲(chǔ)量的65%；內(nèi)蒙古、青海、湖南次之。主要石膏礦區(qū)有山東棗莊底閣鎮(zhèn)，內(nèi)蒙古鄂托克旗、湖北應(yīng)城、吉林渾江、江蘇南京、山東大汶口、廣西欽州、山西太原、寧夏中衛(wèi)石膏礦等。石膏礦以沉積型礦床為主，儲(chǔ)量占全國(guó)90%以上，后生型及熱液交代型石膏礦不很重要。石膏礦在各地質(zhì)時(shí)代均有產(chǎn)出，以早白堊紀(jì)和第三紀(jì)沉積型石膏礦為最重要。 主要為化學(xué)沉積作用的產(chǎn)物，常形成巨大的礦層或透鏡體，賦存于石灰?guī)r、紅色頁(yè)巖和砂巖、泥灰?guī)r及粘土巖系中，常與硬石膏、石鹽等共生。硬石膏層在近地表部位，由于外部壓力的減小，受地表水作用而轉(zhuǎn)變?yōu)槭啵篊aSO4+2H2

6、O CaSO42H2O；同時(shí)體積增大約30%，引起石膏層的破壞。 石膏是單斜晶系石膏是單斜晶系礦物礦物，主要化學(xué)成分是，主要化學(xué)成分是硫酸鈣硫酸鈣（CaSO4）。石膏是一種用途廣泛的工業(yè)材料）。石膏是一種用途廣泛的工業(yè)材料和和建筑材料建筑材料?？捎糜?。可用于水泥水泥緩凝劑、石膏建筑制緩凝劑、石膏建筑制品、模型制作、醫(yī)用食品添加劑、品、模型制作、醫(yī)用食品添加劑、硫酸硫酸生產(chǎn)、生產(chǎn)、紙張紙張?zhí)盍咸盍?、油漆填料等。、油漆填料等。天然二水石膏（CaSO42H2O）又稱(chēng)為生石膏，經(jīng)過(guò)煅燒、磨細(xì)可得型半水石膏（CaSO41/2H2O），即建筑石膏，又稱(chēng)熟石膏、灰泥。若煅燒溫度為190 C可得模型石膏，其細(xì)

7、度和白度均比建筑石膏高。若將生石膏在400-500 C或高于800 C下煅燒，即得地板石膏，其凝結(jié)、硬化較慢，但硬化后強(qiáng)度、耐磨性和耐水性均較普通建筑石膏為好。 1、石膏膠凝材料的生產(chǎn) 石膏膠凝材料的生產(chǎn)通常是把二水石膏在一定的溫度和壓力下，經(jīng)過(guò)煅燒、脫水，再經(jīng)磨細(xì)而成。 在不同的煅燒溫度下，得到的產(chǎn)品是不同的。具體過(guò)程如下所示：二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4 CaSO4 CaSO4 107170加熱、脫水125 0.13MPa蒸壓鍋170360加熱、脫水400750800型建筑石膏型高強(qiáng)石膏可溶性石膏不溶性石膏高溫煅燒石膏在常溫下不存在在建筑

8、工程中常用建筑石膏；高強(qiáng)石膏用于生產(chǎn)建筑石膏制品。2、建筑石膏的凝結(jié)硬化建筑石膏加水后，與水發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下： CaSO40.5H2O + 1.5 H2O = CaSO42H2O建筑石膏的凝結(jié)硬化過(guò)程可以表示如下： 建筑石膏凝結(jié)過(guò)程，是一個(gè)溶解、反應(yīng)、沉淀、結(jié)晶的過(guò)程； 硬化過(guò)程則是二水石膏晶體之間，結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)的形成過(guò)程。晶體之間互相交叉連生，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)逐漸密實(shí)，從而使石膏晶體逐漸硬化。建筑石膏+水漿 體凝 結(jié)硬 化3、建筑石膏的等級(jí)與技術(shù)性質(zhì)建筑石膏的質(zhì)量等級(jí) 建筑石膏按其細(xì)度、強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間等指標(biāo)，劃分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個(gè)等級(jí)。具體指標(biāo)見(jiàn)下表：技

9、術(shù)指標(biāo)名稱(chēng)優(yōu)等品一等品合格品強(qiáng)度抗折強(qiáng)度2.52.11.8抗壓強(qiáng)度4.93.92.9細(xì)度（0.2mm方孔篩篩余）5.010.015.0凝結(jié)時(shí)間初凝不早于6min，終凝不遲于30min4、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)表觀密度小，強(qiáng)度較低；凝結(jié)硬化快；孔隙率大，熱導(dǎo)率小；凝結(jié)時(shí)體積產(chǎn)生微膨脹；吸濕性強(qiáng)，耐水性差；具有較好的防火性能。建筑石膏的特征建筑石膏的特征 （1）凝結(jié)硬化快。 （2）硬化時(shí)體積微膨脹。石灰和水泥等膠凝材料硬化時(shí)往往產(chǎn)生收縮，而建筑石膏卻略有膨脹（膨脹率約為1%），這能使石膏制品表面光滑飽滿(mǎn)，棱角清晰，干燥時(shí)不開(kāi)裂。 （3）硬化后孔隙率較大，表觀密度和強(qiáng)度較低。 （4）隔熱吸聲性能良好。

10、（5）防火性能良好。遇火石，石膏硬化后的主要成分二水石膏中的結(jié)晶水蒸發(fā)并吸收熱量，制品表面形成蒸汽幕，能有效阻止火的蔓延。 （6）具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性 （7）耐水性和抗凍性差。 （8）加工性能好。石膏制品可鋸，可刨，可釘，可打眼。 5、建筑石膏的應(yīng)用室內(nèi)抹灰與粉刷生產(chǎn)建筑石膏制品生產(chǎn)水泥時(shí)作為緩凝劑加入水泥中紙紙面石膏板面石膏板 在建筑石膏中加入少量膠粘劑、纖維、泡沫劑等與水拌和后連續(xù)澆注在兩層護(hù)面紙之間，再經(jīng)輥壓、凝固、切割、干燥而成。板厚925毫米，干容重750850公斤/米3，板材韌性好，不燃，尺寸穩(wěn)定，表面平整，可以鋸割，便于施工。主要用于內(nèi)隔墻、內(nèi)墻貼面、天花板、吸聲板等，但耐水性差

11、，不宜用于潮濕環(huán)境中，在潮濕環(huán)境下使用容易生霉。 纖維石膏板纖維石膏板將摻有纖維和其他外加劑的建筑石膏料漿，用纏繞、壓濾或輥壓等方法成型后，經(jīng)切割、凝固、干燥而成。厚度一般為812毫米，與紙面石膏板比，其抗彎強(qiáng)度較高，不用護(hù)面紙和膠粘劑，但容重較大，用途與紙面石膏板相同。 裝飾石膏板裝飾石膏板將配制的建筑石膏料漿，澆注在底模帶有花紋的模框中，經(jīng)抹平、凝固、脫模、干燥而成，板厚為10毫米左右。為了提高其吸聲效果，還可制成帶穿孔和盲孔的板材，常用作天花板和裝飾墻面。 膏空心條板和石膏砌塊膏空心條板和石膏砌塊將建筑石膏料漿澆注入模，經(jīng)振動(dòng)成型和凝固后脫模、干燥而成?？招臈l板的厚度一般為60100毫米

12、，孔洞率3040%；砌塊尺寸一般為600600毫米，厚度60100毫米，周邊有企口，有時(shí)也可做成帶圓孔的空心砌塊。空心條板和砌塊均用專(zhuān)用的石膏砌筑，施工方便，常用作非承重內(nèi)隔墻。 5建筑石膏粉系列產(chǎn)品，用于墻面粉刷、滿(mǎn)批石膏、嵌縫石膏、粘結(jié)石膏等。 2.2.3 其他無(wú)機(jī)氣硬性膠凝材料1.菱苦土1. 鎂質(zhì)膠凝材料菱苦土菱苦土的生產(chǎn) 鎂質(zhì)膠凝材料是將菱鎂礦或白云石經(jīng)煅燒、磨細(xì)而制成。煅燒的菱苦土為白色或淺黃色粉末?？列园自剖癁榘咨勰?。菱苦土的水化硬化 一般與MgCl2溶液按一定比例混合，硬化快，強(qiáng)度高。但吸濕性強(qiáng)，耐水性差。形成的水化產(chǎn)物主要為氯氧化鎂和氫氧化鎂。菱苦土的應(yīng)用 生產(chǎn)木屑地板、木絲

13、板、刨花板等。 菱苦土板材用于機(jī)械包裝材料，可以節(jié)約大量木材。 只能用于干燥狀態(tài)下，而不能受潮、遇水或酸性介質(zhì)侵蝕的部位。2、水玻璃 水玻璃又稱(chēng)泡花堿，是由堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成。是一種能夠溶解于水的硅酸鹽材料。水玻璃的硬化 液體水玻璃吸收空氣中的二氧化碳，形成無(wú)定型硅酸凝膠，并逐漸干燥硬化，具體反應(yīng)式如下： Na2OnSiO2+ CO2+mH2ONa2CO3 + nSiO2mH20 為了加速水玻璃的硬化，可加熱或摻入12%15%的促硬劑氟硅酸鈉。水玻璃的性質(zhì) 1.粘結(jié)力強(qiáng) 2.耐酸性好 3. 耐熱性好2、水玻璃的應(yīng)用涂刷或浸漬材料；加固地基；修補(bǔ)裂縫、堵漏；配制耐酸砂漿和耐酸混凝土；

14、配制耐熱砂漿和耐熱混凝土。2.3 無(wú)機(jī)水硬性膠凝材料水泥的特點(diǎn)和適用范圍水泥的特點(diǎn)水泥是一種粉末狀材料，加水后拌合均勻形成的漿體，不僅能夠在干燥環(huán)境中凝結(jié)硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或發(fā)展其強(qiáng)度，形成具有堆聚結(jié)構(gòu)的人造石材。水泥適用范圍不僅適合用于干燥環(huán)境中的工程部位，而且也適合用于潮濕環(huán)境及水中的工程部位。水泥的分類(lèi)按性能和用途分水 泥通用水泥專(zhuān)用水泥特性水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥石灰石硅酸鹽水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大壩水泥等如白色硅酸鹽水泥、快凝快硬硅酸鹽水泥等水泥的分類(lèi)按主要水硬性物質(zhì)分水泥種類(lèi)主要水硬性物

15、質(zhì)主 要 品 種硅酸鹽水泥硅酸鈣絕大多數(shù)通用水泥、專(zhuān)用水泥和特性水泥鋁酸鹽水泥鋁酸鈣高鋁水泥、自應(yīng)力鋁酸鹽水泥、快硬高強(qiáng)鋁酸鹽水泥等。硫鋁酸鹽水泥無(wú)水硫鋁酸鈣硅酸二鈣有自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、低堿度硫鋁酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥等鐵鋁酸鹽水泥鐵相、無(wú)水硫鋁酸鈣、硅酸二鈣有自應(yīng)力鐵鋁酸鹽水泥、膨脹鐵鋁酸鹽水泥、快硬鐵鋁酸鹽水泥等氟鋁酸鹽水泥氟鋁酸鈣、硅酸二鈣氟鋁酸鹽水泥等以火山灰或潛在水硬性材料以及其他活性材料為主要組分的水泥活性二氧化硅活性氧化鋁石灰火山灰水泥、石膏礦渣水泥、低熱鋼渣礦渣水泥等2.3.1 硅酸鹽水泥一、硅酸鹽水泥的原材料和生產(chǎn)工藝硅酸鹽水泥的原材料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的原材料 石灰質(zhì)

16、原料 天然石灰石。也可采用與天然石灰石化學(xué)成分相似的材料如白堊、石灰華等。 粘土質(zhì)原料 主要為粘土，其主要化學(xué)成分為SiO2，其次為Al2O3和少量Fe2O3。 鐵礦粉 采用赤鐵礦，化學(xué)成分為Fe2O3。 石膏主要為天然石膏礦、無(wú)水硫酸鈣等 ?；旌喜牧?包括活性混合材料（粒化高爐礦渣、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨細(xì)石英砂等）。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝“兩磨一燒”工藝生產(chǎn)水泥的方法主要有干法立窯生產(chǎn)和濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)兩種 ；硅酸鹽水泥分為：型硅酸鹽水泥（不摻混合材料）和型硅酸鹽水泥（摻不超過(guò)5%混合材料）。1、硅酸鹽水泥的原材料和生產(chǎn)工藝石灰石粘 土鐵礦粉生 料石 膏硅酸

17、鹽水泥混合材料熟 料按比例混合磨細(xì)13501450煅燒磨細(xì)2、熟料的礦物組成及其特性熟料的礦物組成水泥熟料礦物硅酸二鈣鐵鋁酸四鈣游離氧化鈣和氧化鎂鋁酸三鈣硅酸三鈣堿類(lèi)及雜質(zhì)2CaOSiO2，C2S4CaOAl2O3Fe2O3，C4AFfCaO和fMgO3CaOAl2O3，C3A3CaOSiO2，C3S化學(xué)式及簡(jiǎn)寫(xiě)二、熟料的礦物組成及其特性水泥熟料礦物的主要特性 熟料礦物磨細(xì)加水，均能單獨(dú)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其特點(diǎn)見(jiàn)上表。礦物名稱(chēng)硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣含量范圍（質(zhì)量）376715307151018水化反應(yīng)速度快慢最快快強(qiáng) 度高早期低，后期高低低（含量多時(shí)對(duì)抗折強(qiáng)度有利）水 化 熱較高低

18、最高中三、硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化凝結(jié)硬化的概念凝結(jié)：水泥加水拌合而成的漿體，經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)變化，漿體逐漸變稠失去可塑性而成為水泥石的過(guò)程；硬化：水泥石強(qiáng)度逐漸發(fā)展的過(guò)程稱(chēng)為硬化。水泥的凝結(jié)過(guò)程和硬化過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行的。凝結(jié)過(guò)程較短暫，一般幾個(gè)小時(shí)即可完成；硬化過(guò)程是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，在一定溫度和濕度下可持續(xù)幾十年。三、硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化熟料礦物的水化反應(yīng)硅酸三鈣2（3CaOSiO2）6H2O = 3CaO2SiO23H2O3Ca（OH）2硅酸二鈣2（2CaOSiO2）4H2O = 3CaO2SiO23H2OCa（OH）2 鋁酸三鈣3CaOAl2O3H2O = 3CaOAl2O36H2O3C

19、aOAl2O36H2O3（CaSO42H2O）19H2O = 3CaOAl2O33CaSO431H2O 鐵鋁酸四鈣4CaOAl2O3Fe2O37H2O = 3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O三、硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化熟料礦物的水化反應(yīng)過(guò)程水化初期 熟料礦物與水反應(yīng)的速度較快，使水化產(chǎn)物不斷地從液相中析出并聚集在水泥顆粒表面，形成以水化硅酸鈣凝膠為主體的凝膠薄膜，大約在1h左右即在凝膠薄膜外側(cè)及液相中形成粗短的針狀鈣礬石晶體。 水化中期 以水化硅酸鈣（CSH）和氫氧化鈣的快速形成為特征。水化后期 由于新生成的水化產(chǎn)物的壓力，水泥顆粒薄膜的凝膠薄膜破裂，使水進(jìn)入未水化水泥顆粒的表面，

20、水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。水化產(chǎn)物之間互相交叉連生，不斷密實(shí)，固體之間的空隙不斷減小，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng)，結(jié)構(gòu)逐漸緊密。 三、硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化A凝膠體（CSH凝膠，水化硅酸鈣凝膠）；B晶體（氫氧化鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣）；C孔隙（毛細(xì)孔、凝膠孔、氣孔等）；D未水化的水泥顆粒水泥石的結(jié)構(gòu) 水泥石主要由凝膠體、晶體、孔隙、水、空氣和未水化的水泥顆粒等組成，存在固相、液相和氣相。因此硬化后的水泥石是一種多相多孔體系。 水泥石的結(jié)構(gòu)（水化產(chǎn)物的種類(lèi)及相對(duì)含量、孔的結(jié)構(gòu)）對(duì)其性能影響最大。 DABC四、硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)1.密度、堆積密度和各成分含量技術(shù)性質(zhì)質(zhì) 量 標(biāo) 準(zhǔn)密度，kg/m33100

21、3200堆積密度，kg/m313001600不溶物型：不溶物不得超過(guò)0.75；型：不溶物不得超過(guò)1.50燒失量型：燒失量不得大于3.0；型：燒失量不得大于3.5氧化鎂水泥中氧化鎂含量不宜超過(guò)5.0。如果水泥經(jīng)壓蒸法檢驗(yàn)安定性合格，則水泥中氧化鎂含量可放寬至6.0三氧化硫3.5堿含量水泥中堿含量按Na2O0.658K2O計(jì)算值來(lái)表示。若使用活性集料，用戶(hù)要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中堿含量不得大于0.60或由供需雙方商定注：表中百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。四、硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)2.細(xì)度細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度。水泥顆粒的粗細(xì)，直接影響其水化反應(yīng)速度、活性和強(qiáng)度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，水泥的細(xì)度用篩析法和

22、比表面積法來(lái)測(cè)定。硅酸鹽水泥的細(xì)度為其比表面積大于300m2/kg。 四、硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)3.凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間 分為初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。初凝時(shí)間是從加水至水泥漿開(kāi)始失去塑性的時(shí)間；終凝時(shí)間是從加水至水泥漿完全失去塑性的時(shí)間。水泥初凝時(shí)間不宜過(guò)早，終凝時(shí)間不宜過(guò)遲。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1751999規(guī)定：硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于6.5h。四、硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)4.體積安定性體積安定性是指水泥漿體硬化后體積變化的穩(wěn)定性。水泥在硬化過(guò)程中體積變化不穩(wěn)定，即為體積安定性不良。 水泥安定性不良的原因： 熟料中含有過(guò)量的游離氧化鈣（fCaO），或含有過(guò)量的游離氧化鎂（fMgO

23、）； 生產(chǎn)水泥時(shí)摻入的石膏過(guò)量。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1751999規(guī)定，硅酸鹽水泥的安定性用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。體積安定性不良的水泥嚴(yán)禁用于工程中。 四、硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)5.強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)（1）膠砂強(qiáng)度 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥和標(biāo)準(zhǔn)砂按1：3.0質(zhì)量比混合，加入規(guī)定量的水（水灰比為0.50），經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法攪拌成型。制成40mm40mm160mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（1d溫度為201，相對(duì)濕度90以上的空氣中帶模養(yǎng)護(hù)；1d以后拆模，放入201的水中養(yǎng)護(hù)）下養(yǎng)護(hù)。根據(jù)水泥品種不同，分別測(cè)定3d、28d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，即為水泥的膠砂強(qiáng)度。 四、硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)（2）強(qiáng)度等級(jí) 根據(jù)水泥

24、的膠砂強(qiáng)度劃分的級(jí)別稱(chēng)為強(qiáng)度等級(jí)。硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)劃分為42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六個(gè)等級(jí)。表的 規(guī)定。強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度，MPa抗折強(qiáng)度，MPa3d28d3d28d42.542.5R52.552.5R62.562.5R17.022.023.027.028.032.042.542.552.552.562.562.53.54.04.05.05.05.56.56.57.07.08.08.0注：R型為早強(qiáng)型，主要是3d強(qiáng)度較高。四、硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)6.水化熱水泥的水化熱是指在水化過(guò)程中的放熱量，單位為kJ/kg。水化熱的高低與熟料礦物的相對(duì)含量有關(guān)。

25、鋁酸三鈣、硅酸三鈣的水化熱高，而鐵鋁酸四鈣、硅酸二鈣的水化熱較低。因此要降低水化熱，可適當(dāng)減少鋁酸三鈣和硅酸三鈣的含量。水化熱主要對(duì)大體積混凝土工程有影響。對(duì)于大體積混凝土工程，應(yīng)選擇水化熱較低的水泥，或者采取特殊措施降低水化熱的危害。 五、水泥石的腐蝕及防止水泥石腐蝕的方式（1）軟水侵蝕（溶出性侵蝕）（2）酸的腐蝕（溶解性化學(xué)腐蝕） 一般酸的腐蝕 碳酸水的腐蝕（3）硫酸鹽腐蝕（膨脹性化學(xué)腐蝕）（4）強(qiáng)堿腐蝕防止水泥石腐蝕的措施（1）根據(jù)工程的環(huán)境特點(diǎn)，合理選擇水泥品種。（2）提高混凝土的密實(shí)度。（3）在水泥石結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置保護(hù)層。六、硅酸鹽水泥的特性及應(yīng)用 凝結(jié)硬化快，早期及后期強(qiáng)度均高，適

26、用于有早強(qiáng)要求的工程。 抗凍性好，適合水工混凝土和抗凍性要求高的工程。 耐腐蝕性差，因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含量較多。 水化熱高，不宜用于大體積混凝土工程。但有利于低溫季節(jié)蓄熱法施工。 抗碳化性好。因水化后氫氧化鈣含量較多，故水泥石的堿度不易降低，對(duì)鋼筋的保護(hù)作用強(qiáng)。適用于空氣中二氧化碳濃度高的環(huán)境。 耐熱性差。因水化后氫氧化鈣含量高。不適用于承受高溫作用的混凝土工程。 耐磨性好，適用于高速公路、道路和地面工程。2.3.2 其他硅酸鹽水泥混合材料及其分類(lèi) 混合材料 為了改善水泥性能、提高水泥的產(chǎn)量，在生產(chǎn)時(shí)摻入的天然或人工礦物質(zhì)材料?；钚曰旌喜牧?具有潛在水硬性或火山灰特性，或者兼具有潛

27、在水硬性和火山灰特性的混合材料。 粒化高爐礦渣； 粉煤灰； 火山灰質(zhì)混合材料非活性混合材料 不具有潛在水硬性或質(zhì)量活性指標(biāo)不能達(dá)到規(guī)定要求的混合材料。如磨細(xì)石灰石粉、磨細(xì)石英砂等。一、普通硅酸鹽水泥（代號(hào)PO）定義硅酸鹽水泥熟料61的混合材料適量石膏技術(shù)性質(zhì)要求（與硅酸鹽水泥相比）相同點(diǎn) MgO含量、SO3含量、初凝時(shí)間、安定性的技術(shù)要求相同。不同點(diǎn) 細(xì)度：80m方孔篩篩余量不超過(guò)10.0%； 終凝時(shí)間：不遲于10h； 燒失量：不得大于5.0%；一、普通硅酸鹽水泥 強(qiáng)度等級(jí)：普通硅酸鹽水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。各齡期的強(qiáng)度不低于下表的

28、規(guī)定。強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度，MPa抗折強(qiáng)度，MPa3d28d3d28d32.532.5R42.542.5R52.552.5R11.016.016.021.022.026.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.05.05.55.56.56.57.07.0一、普通硅酸鹽水泥主要特性（1）早期強(qiáng)度略低，后期強(qiáng)度高。（2）水化熱略低。（3）抗?jié)B性好，抗凍性好，抗碳化能力強(qiáng)。（4）抗侵蝕、抗腐蝕能力稍好。（5）耐磨性較好；耐熱性能較好。應(yīng)用普通硅酸鹽水泥的應(yīng)用范圍和硅酸鹽水泥相同。二、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥定義技術(shù)性質(zhì)要求（與普通水泥相比）相同點(diǎn) MgO含量

29、、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、安定性的技術(shù)要求相同。不同點(diǎn)熟料適量石膏20%70%粒化高爐礦渣20%40%粉煤灰20%50%火山灰質(zhì)混合材料礦渣水泥（PO）粉煤灰水泥（PS）火山灰水泥（PP）磨細(xì)磨細(xì)磨細(xì)二、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥 三氧化硫含量：礦渣水泥不超過(guò)4.0；火山灰質(zhì)水泥、粉煤灰水泥不得超過(guò)3.5。 強(qiáng)度等級(jí)：強(qiáng)度等級(jí)劃分為32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R共六個(gè)等級(jí)。各齡期的強(qiáng)度要求見(jiàn)下表。 密度：水泥的密度為28003000kg/m3。強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度，MPa）抗折強(qiáng)度，MPa3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032

30、.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0二、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥主要特性（與硅酸鹽水泥、普通水泥相比）三種水泥的共同特性 凝結(jié)硬化較慢，早強(qiáng)強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快； 水化熱較低，放熱速度慢； 抗硫酸鹽腐蝕和抗水性較好； 蒸汽養(yǎng)護(hù)適應(yīng)性好； 抗凍性、耐磨性及抗碳化性能較差。三種水泥各自特性 礦渣水泥的抗?jié)B性較差，但耐熱性好，可用于溫度不高于200的混凝土工程中。 火山灰水泥的抗?jié)B性好，但干縮較大，不適用于長(zhǎng)期處于干燥環(huán)境中的混凝土工程。 粉煤灰水泥干縮小，抗

31、裂性好。 2.3.3 裝飾水泥白色硅酸鹽水泥的組成、性質(zhì)與硅酸鹽水泥基本相同，所不同的是在配料和生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格控制著色氧化物（Fe2O3、MnO、Cr2O3、TiO2等）的含量。彩色硅酸鹽水泥簡(jiǎn)稱(chēng)彩色水泥。它是用白水泥熟料，適量石膏和耐堿礦物顏料共同磨細(xì)而制成的。白水泥和彩色水泥廣泛地應(yīng)用于建筑裝修中。如制作彩色水磨石、飾面磚、錦磚、玻璃馬賽克以及制作水刷石、斬假石、水泥花磚等。2.3.4鋁酸鹽水泥定義 以石灰?guī)r和礬土為主要原料，配制成適當(dāng)成分的生料，燒至全部或部分熔融所得以鋁酸鈣為主要礦物的熟料，經(jīng)磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，代號(hào)CA。主要礦物成分 鋁酸一鈣（CaOAl2O3簡(jiǎn)寫(xiě) CA）凝結(jié)正

32、常，硬化迅速，為鋁酸鹽水泥強(qiáng)度的主要來(lái)源。 二鋁酸一鈣（CaO2Al2O3簡(jiǎn)寫(xiě) CA2），其特點(diǎn)是凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度高。 此外還有少量水化極快、凝結(jié)迅速而強(qiáng)度不高的七鋁酸十二鈣（127）以及膠凝性極差的鋁方柱石（C2AS）、六鋁酸一鈣（CA6）等礦物。一、鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥的水化與硬化 當(dāng)溫度低于30時(shí)，水化生成水化鋁酸鈣（CAH10）、水化鋁酸二鈣（C2AH8）、氫氧化鋁凝膠（AH3）。鋁酸鹽水泥的硬化過(guò)程與硅酸鹽水泥基本相似。CAH10、C2AH8都屬六方晶系，其晶體呈片狀或針狀，互相交錯(cuò)攀附，重疊結(jié)合，可形成堅(jiān)強(qiáng)的結(jié)晶共生體，使水泥獲得很高的強(qiáng)度。氫氧化鋁凝膠又填充于晶

33、體骨架的空隙，所以能形成比較致密的結(jié)構(gòu)。 當(dāng)溫度高于30時(shí)，水化生成立方晶系的水化鋁酸三鈣（C3AH6）、氫氧化鋁凝膠（AH3）。此時(shí)形成的水泥石孔隙率很大，強(qiáng)度較低。因而鋁酸鹽水泥不宜在高于30的條件下養(yǎng)護(hù)。OHOAlOHOAlCaOOHOAlCaO23223223238211)( 2水化鋁酸二鈣 氫氧化鋁凝膠一、鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥的技術(shù)要求 細(xì)度 比表面積不小于300 m2/kg或0.045mm篩余不大于20%。 凝結(jié)時(shí)間 按GB201-2000規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)稠度膠砂測(cè)得的凝結(jié)時(shí)間應(yīng)符合如下要求：CA-50、CA-70、CA-80鋁酸鹽水泥的初凝時(shí)間不早于30min，終凝時(shí)間應(yīng)不遲于6；CA

34、-60鋁酸鹽水泥的初凝時(shí)間不早于60min，終凝時(shí)間應(yīng)不遲于18。 強(qiáng)度 鋁酸鹽水泥按照Al2O3含量分為四類(lèi)。各類(lèi)型鋁酸鹽水泥的不同齡期強(qiáng)度值不得低于GB201-2000的規(guī)定。 鋁酸鹽水泥受到高溫作用時(shí)，由于產(chǎn)生了固相反應(yīng)，燒結(jié)結(jié)合代替了水化結(jié)合，因而具有良好的耐高溫性能。一、鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥的特性與應(yīng)用早期強(qiáng)度很高，故適用于工期緊急的工程?？?jié)B性、抗凍性好?？沽蛩猁}腐蝕性好。水化放熱極快且放熱量大，不得應(yīng)用于大體積混凝土工程。耐熱性好。高溫下產(chǎn)生燒結(jié)作用，具有良好的耐高溫性能，較高的強(qiáng)度，故適合耐熱工程。長(zhǎng)期強(qiáng)度降低較大，不適合長(zhǎng)期承載結(jié)構(gòu)。2.3.5 其他特種水泥1、道路硅酸鹽水泥 定義 以道路硅酸鹽水泥熟料，活性混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱(chēng)為道路硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱(chēng)道路水泥。 技術(shù)要求 道路水泥中鋁酸三鈣含量不大于5.0，鐵鋁酸四鈣含量不小于16.0，游離CaO含量不大于1.0 。 特性 道路硅酸鹽水泥強(qiáng)度較高，特別是抗折強(qiáng)度高、耐磨性好、干縮率低，抗沖擊性、抗凍性和抗硫酸鹽侵蝕能力比較好。 應(yīng)用 適用于水泥