第五章水泥

1、 第一節(jié) 水泥概述 1.水泥的概念 水泥是膠凝材料中產(chǎn)量最大、最重要的一種，其定義為：凡細(xì)磨成粉末狀、加入凡細(xì)磨成粉末狀、加入適量水后可成為塑性漿體，又能在水中硬適量水后可成為塑性漿體，又能在水中硬化，并能將砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一化，并能將砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性材料，通稱為水泥。起的水硬性材料，通稱為水泥。 2水泥的分類 水泥的種類很多，目前水泥品種已100多種，并且隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展而不斷增加。常見的水泥分類方法有以下幾種。 （1）按照主要的水硬性礦物分類 ，水泥可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥以及少熟料和無熟料水泥等幾種。 （2）按用途和性質(zhì)分類 水

2、泥可分為通用水泥、專用水泥及特種水泥三大類。 1、通用水泥（一般水泥）：是指產(chǎn)量最大，使用最廣的各種以硅酸鹽成分為主的水泥。 主要品種有硅酸鹽水泥、普遍硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥等。 2專用水泥：指有專門用途的水泥，大壩水泥、油井水泥、砌筑水泥和道路水泥等。 3特性水泥：指某種性能比較突出的水泥，如快硬高強(qiáng)水泥、膨脹水泥、自應(yīng)力水泥、耐火水泥、耐酸水泥、抗硫酸鹽水泥、白色水泥等。專用水泥與特性水泥又可通稱為特種水泥特種水泥。 三、水泥命名原則 水泥按不同類別，分別以水泥的主要水硬性礦物，混合材料、用途和主要特性進(jìn)行命名。 1通用水泥：以水泥

3、的主要水硬性礦物名稱，冠以混合材料名稱或其它適當(dāng)名稱，如普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥等。 2專用水泥：以其專門用途命名，如普通油井水泥、特種油井水泥、低鈣鋁酸鹽耐火水泥等。 3，特性水泥：以水泥的主要水硬性礦物名稱，冠以水泥的主要特性命名，如快硬硅酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥、白色硅酸鹽水泥等。 4以火山灰或其它活性混合材料為主要組分的水泥（無熟料或少熟料水泥）：以主要組分的名稱冠以活性材料的名稱進(jìn)行命名，如石灰礦渣水泥、石灰火山灰水泥、石膏礦渣水泥等。 1、硅酸鹽水泥 一、定義、類型及代號(hào) 按硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥（GB1751999）規(guī)定：凡由硅酸鹽水泥熟料，再摻入05

4、石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥，又稱熟料水泥，（即國外通稱的波特蘭水泥）。 硅酸鹽水泥又分為兩種類型：不摻入混合材料的稱I型硅酸鹽水泥，代號(hào)為PI；粉磨時(shí)摻入不超過水泥重量5的石灰石或拉化高爐礦渣混合材料的稱型硅酸鹽水泥，代號(hào)為P 2、強(qiáng)度等級(jí)水泥強(qiáng)度是硬化的水泥塊能承受外力破壞的能力，是衡量水泥性能的重要指標(biāo)，是劃分水泥強(qiáng)度等級(jí)的依據(jù)。 水泥強(qiáng)度隨硬化齡期逐漸增長(zhǎng)，先快后慢，一般劃分為若干強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)（GBT17871999）依28d抗壓強(qiáng)度將硅酸鹽水泥劃分三個(gè)強(qiáng)度等級(jí)六個(gè)類型 即42.5、42.5R、52.5 、52.5R 、62.5、62

5、.5R 通常把28d以前的強(qiáng)度稱為早期強(qiáng)度， 28d及其以后稱為后期強(qiáng)度。標(biāo)號(hào)中帶“R”為早強(qiáng)型水泥。在相同標(biāo)號(hào)的水泥中，帶不帶“R”主要區(qū)別是三天強(qiáng)度不同。 3、硅酸鹽水泥的生產(chǎn) 硅酸鹽水泥是通用水泥中的一個(gè)基本品種，其生產(chǎn)過程分為制備生料、煅燒熟料、水泥磨細(xì)三個(gè)階段，簡(jiǎn)稱兩磨一燒（如圖所示）。即由石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料和適量校正質(zhì)原料，按一定比例配合，磨細(xì)成生料后，入窯中煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的熟料，冷卻后再加入適量石膏等共同磨細(xì)而成。其生產(chǎn)流程如圖11所示。 （一）原料 1石灰質(zhì) 主要為硅酸鹽水泥提供氧化鈣組分。 2粘土質(zhì)原料 主要為硅酸鹽水泥提供二氧化硅、三氧化二鋁和三

6、氧化二鐵等組分。 3校正原料 鑒于以石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料進(jìn)行配合時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)個(gè)別組分偏低的情況，為此需要引入其它原料進(jìn)行校正。 （二）制備生料 將水泥原料經(jīng)配合、磨細(xì)、混勻制成料粉、料球或料漿的過程，稱為制備生料。水泥生產(chǎn)方法也因此分為干法、半干法和濕法三種。 （三）生料煅燒 1煅燒設(shè)備 煅燒生料通常在水泥窯中進(jìn)行，水泥窯分立窯和回轉(zhuǎn)窯兩種。其中回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量大、質(zhì)量穩(wěn)定，但建廠一次性投資較大。立窯和回轉(zhuǎn)窯的形狀 2煅燒過程 燒制水泥，雖方法各異，所用煅燒設(shè)備也不盡相同，但生料在窯內(nèi)都要經(jīng)過干燥、預(yù)熱、分解、燒成和冷卻等幾個(gè)階段。其中燒成階段的反應(yīng)是煅燒水泥的關(guān)鍵。在整個(gè)煅燒過程中，生料經(jīng)過

7、一系列的物理化學(xué)變化，最后生成熟料。 （四）熟料磨細(xì) 熟料冷卻后要經(jīng)過一定時(shí)間的儲(chǔ)存，使游離的CaO和MgO先吸水被水化，有利于水泥體積的安定性。在磨細(xì)時(shí)，同時(shí)要加入26石膏，并可加入不超過5的混合材料，得到比表面積大于300m2kg細(xì)度的混合物，制成硅酸鹽水泥。 （五）水泥儲(chǔ)存、包裝及出廠 粉磨后的水泥，不能立即出廠，還要儲(chǔ)存二個(gè)星期左右的時(shí)間，在水泥廠存放這段時(shí)間，一般稱為中間儲(chǔ)存，其目的是：使水泥進(jìn)一步冷卻至常溫，以利包裝；減少游離CaO含量；調(diào)整與測(cè)試水泥質(zhì)量并完成七天的強(qiáng)度檢驗(yàn)。水泥包裝有袋裝和散裝兩種形式，其中散裝水泥的優(yōu)水泥包裝有袋裝和散裝兩種形式，其中散裝水泥的優(yōu)越性高，為當(dāng)今

8、發(fā)展趨勢(shì)。越性高，為當(dāng)今發(fā)展趨勢(shì)。 4、硅酸鹽水泥熟料中礦物組成與特性 鑒于在硅酸鹽水泥中，熟料含量占約90以上，因而，熟料的性質(zhì)基本上決定了水泥的性質(zhì)。而熟料的性質(zhì)又取決于其礦物的組成，即由各礦物的特性與含量所決定的。表所列數(shù)據(jù)是熟料的含量成分，各氧化物不是單獨(dú)存在，而是以一定化學(xué)組成構(gòu)成了不同礦物。硅酸鹽水泥熟料礦物組成的含量詳見表名稱成分簡(jiǎn)寫符號(hào)重量含量硅酸三鈣 3CaOSiOSiO2 2C3S3760硅酸二鈣 2CaOSiOSiO2 2C2S1537鋁酸三鈣 3CaOALAL2 2O O2 2C3A715鐵鋁酸四鈣4CaOALAL2 2O O2 2Fe2O3C4AF1018 熟料中四種

9、主要礦物組成的性質(zhì)是各不相同的，分述如下： （一）硅酸二鈣 它為無色結(jié)晶體，熔融溫度為2150，是硅酸鹽水泥熟料中的主要成分，也是硅酸鹽水泥獲得高強(qiáng)度的主要礦物高強(qiáng)度的主要礦物，與水反應(yīng)比較快，幾小時(shí)就凝結(jié)硬化，它的強(qiáng)度絕對(duì)值和強(qiáng)度增進(jìn)率均很快。其主要特點(diǎn)是在水化后早期強(qiáng)度（7天以前）及總強(qiáng)度（28天以后）較高，缺點(diǎn)是與水反應(yīng)后能分解出比較多的Ca(OH)2，因而耐水性和抗硫酸鹽等溶液的侵蝕性能較差，水化放熱量較大。 （二）硅酸二鈣 它為無色結(jié)晶體，熔澈溫度為2130 ，與水反應(yīng)較慢，因此，早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度增進(jìn)率高，有較高的后期強(qiáng)度，約在一年以后其強(qiáng)度可達(dá)到C3S的強(qiáng)度。水化放熱量較低。

10、它在熟料中起到早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增進(jìn)率和總強(qiáng)度較高的效果。 （三）鋁酸三鈣 它為無色結(jié)晶體，熔融溫度為1535，為硅酸鹽水泥熟料的熔劑礦物，特別是有極強(qiáng)的水化能力，遇水后很快發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，凝結(jié)時(shí)間快，水化放熱量最大，強(qiáng)度增長(zhǎng)快，總強(qiáng)度并不商。干縮變形較大，抗硫酸鹽腐蝕能力較差。 （四）鐵鋁酸四鈣 它為深色結(jié)晶體，與鋁酸三鈣構(gòu)成熟料的熔劑礦物，對(duì)熟料的生成起較好的作用，凝結(jié)硬化速度快，早期有一定的強(qiáng)度，后期強(qiáng)度發(fā)展緩慢，水化能力、水化放熱都不很強(qiáng)烈?？沽蛩猁}腐蝕性能好。密度為377，在四種礦物中為最大（C3A：3.04，C2S：3.15，C3S：3.28）。 除四種主要礦物組分外，尚存在著少量

11、游離的CaO、MgO等雜質(zhì)。游離的CaO是生產(chǎn)工藝控制不當(dāng)形成的，MgO是由各種原料帶入的。二者水化均緩慢，并產(chǎn)生相應(yīng)的氫氧化物，其含量過高，使水泥及混凝土結(jié)構(gòu)造成體積局部膨脹，會(huì)使已硬化水泥石遭受破壞。 5、硅酸鹽水泥的水化和凝結(jié)硬化原理及影響因素 （一）水化原理 水泥以適量水調(diào)和后，成為可塑性漿體，同時(shí)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，即為水泥的“水化”。 水泥的水化，最初反應(yīng)較快，以后逐漸變慢，反應(yīng)一直要持續(xù)若干年。水泥中的礦物成分與水反應(yīng)后，形成了如下的水化產(chǎn)物： 1 硅酸三鈣與水反應(yīng)生成水化硅酸鈣和氫氧化鈣。 2 硅酸二鈣與水反應(yīng)生成水化硅酸鈣和氫氧化鈣。 3 鋁酸三鈣與水反應(yīng)生成水化鋁酸鈣。 4鐵鋁酸

12、四鈣與水反應(yīng)生成水化鋁酸鈣和水化鐵酸鈣。 5石膏與水化鋁酸三鈣反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣針狀晶體，也稱鈣礬石。 上述水化硅酸鈣、氫氧化鈣、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣、水化硫鉛酸鈣等產(chǎn)物生成晶體相互穿插交織，形成膠凝體的過程，稱為水化過程。 （二）凝結(jié)和硬化 隨著水化產(chǎn)物的生成，水泥漿體逐漸變稠，塑性逐漸降低。 當(dāng)水泥漿體完全失去塑性，但尚不具備強(qiáng)度時(shí)，稱為水泥 的“凝結(jié)”。 水泥漿體強(qiáng)度不斷提高，并構(gòu)成堅(jiān)硬的人造石，稱為水泥的“硬化”。 水泥的凝結(jié)、硬化可分為四個(gè)階段：初始期、誘導(dǎo)期、加速期、衰退期。 （1）初始期 水泥加適量水拌和后，顆粒表面的熟料礦物，立即與水反應(yīng)生成相應(yīng)的水化物，水化物溶解于水暴露

13、出新的表面，使水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。因此，在水泥加水初期，水化速度很快。由于各種水化物的溶解度很小，水化物生成的速度大于水化物向溶液中擴(kuò)散的速度，所以很快就在水泥顆粒周圍達(dá)到過飽和，析出以水化硅酸鈣凝膠為主體的水化物晶體，沉積在顆粒表面，形成半滲透膜層。膜層阻礙了水與未水化礦物的大面積接觸，使水化速度逐漸變得非常緩慢，此時(shí)水泥的水化反應(yīng)由初始期進(jìn)入誘導(dǎo)期。 （2）誘導(dǎo)期 在誘導(dǎo)期內(nèi)水泥的水化反應(yīng)是靠水分子通過微孔膜層向水泥顆粒內(nèi)部滲透而繼續(xù)進(jìn)行。水分子滲入膜層以內(nèi)進(jìn)行的水化反應(yīng)使膜層向內(nèi)增厚；通過膜層向外擴(kuò)散的水化物聚集在膜層外側(cè)，使膜層向外增厚；大約在誘導(dǎo)期的末期，水化硅酸鈣呈長(zhǎng)纖維狀的晶體，由

14、水泥顆粒上長(zhǎng)出，顆粒間由于針狀的水化硫鉛酸鈣晶體長(zhǎng)大，它們?cè)谀承c(diǎn)接觸，構(gòu)成比較疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使水泥漿體失去流動(dòng)性，并開始失去塑性，通常稱為初凝，即指水泥漿體開始凝結(jié)。 （3）加速期 由于水分子滲入膜層內(nèi)部的速度，大于水化物通過膜層向外擴(kuò)散的速度，因而產(chǎn)生滲透壓，即膜層內(nèi)部水化物的過飽和溶液對(duì)膜層向外施加壓力，使膜層終于破裂。這時(shí)未水化的顆粒內(nèi)核與水又迅速而廣泛地接觸，水化反應(yīng)由此進(jìn)入加速期。在加速期內(nèi)，生成大量的水化產(chǎn)物晶體和膠凝體，它們互相接觸連生，于顆粒間交錯(cuò)搭接，各質(zhì)點(diǎn)間不僅有靜電引力，而且還有不斷增大的化學(xué)鍵力，使水泥漿體呈現(xiàn)緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，完全失去塑性，成為具有一定強(qiáng)度的凝固體，

15、這時(shí)稱為終凝。此時(shí)，水化反應(yīng)仍在進(jìn)行，水化產(chǎn)物不斷充實(shí)于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。隨后，由于未水化的水泥顆粒表面，重新為水化產(chǎn)物所包裹，因而使水化反應(yīng)進(jìn)入衰退期。 （4）衰退期 此時(shí)，各種水化物仍不斷增加，水泥顆粒間孔隙愈來愈小，機(jī)械強(qiáng)度不斷提高，到一定程度后，便成為堅(jiān)硬的水泥石，這就是水泥的硬化。 水泥的凝結(jié)硬化過程，與溫度和濕度有直接關(guān)系。在始終保持溫暖、潮濕的環(huán)境下，水泥石強(qiáng)度增長(zhǎng)在28天內(nèi)較快，超過28天以后逐漸放慢，三個(gè)月后更為緩慢。但水化過程一直能繼續(xù)發(fā)展幾年、十幾年甚至幾十年。據(jù)有關(guān)單位實(shí)測(cè)的資抖，水泥混凝土20年齡期的強(qiáng)度是28天強(qiáng)度的三倍?；炷了幍沫h(huán)境始終保持溫、濕保養(yǎng)條件齡 期2

16、8天 3個(gè)月6個(gè)月 1年 2年 5年 20年平均強(qiáng)度增長(zhǎng)率1.00 1.25 1.50 1.78 2.00 2.25 3.00 若水泥石處于干燥環(huán)境中，當(dāng)水分蒸發(fā)完畢后，水化反應(yīng)將無法繼續(xù)進(jìn)行，硬化即行停止，強(qiáng)度也不再增加。使用上常以28天的強(qiáng)度作為工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。因此，混凝土工程在澆筑后23周內(nèi)，必須保持在溫、濕條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?？伤苄詽{體加水逐漸變稠失去流動(dòng)性初凝水泥漿體完全失去塑性產(chǎn)生機(jī)械強(qiáng)度終凝變成固體水泥石硬化 6、影響水化、凝結(jié)、硬化的主要因素 （1）熟料的礦物成分。隨著C3S和C3A的百分比增加，水泥的水化、凝結(jié)、硬化速度會(huì)加快，特別是適當(dāng)增加C3A的含量時(shí)，水泥的水化、凝結(jié)、硬化

17、速度會(huì)更快，尤其是硬化早期，效果特別明顯，但C3A含量超過14以后，所得效果就不如在14以內(nèi)為佳。因此，C3A最佳含量控制在14以內(nèi)為適宜。 C3S的百分比增大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生完全相反的效果，早期特別明顯。 C3S在整個(gè)水泥水化、凝結(jié)、硬化過程中起著雙重作用，對(duì)早期來說是延緩劑，對(duì)后期來說是加速劑。而C3AF的含量只要控制在適當(dāng)范圍內(nèi)（一般規(guī)定不大于18），對(duì)水泥水化、凝結(jié)、硬化均能起到有利的作用。 （2）熟料的冷卻速度。熟料從1300降至1000的過程中，要采取快冷措施，因?yàn)槔鋮s快慢對(duì)于熟料的質(zhì)量有很大關(guān)系?？炖淇梢蕴岣咚嗍褂弥械陌捕ㄐ?，防止出現(xiàn)快凝現(xiàn)象。 （3）石膏摻加量。若不加入適量石膏，

18、會(huì)發(fā)生快凝現(xiàn)象，水泥將無法使用。石膏加入量太少不能阻止水泥快凝；摻入量太多，又導(dǎo)致水泥石因硫酸鹽過多而被破壞。一般生產(chǎn)水泥時(shí)石膏摻量占水泥重量的35，具體摻量應(yīng)通過試驗(yàn)而確（4）養(yǎng)護(hù)溫度和濕度。適宜的濕度和較高的溫度能加速水泥的水化、凝結(jié)、硬化。當(dāng)溫度低于0時(shí)，水泥的水化、凝結(jié)、硬化幾乎停止；濕度不足時(shí)，會(huì)使水泥水化、凝結(jié)、硬化缺乏水分參加而停止。 （5）水灰比。水灰比是指水與水泥數(shù)量之間的比例。水灰比太大，意味著水泥顆粒間的間隙過大，會(huì)延緩水化物晶體形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的時(shí)間或可能性；水灰比太小，水泥發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)所需水的數(shù)量不足，將使水泥浪費(fèi)損失，水泥石質(zhì)量下降。 （6）水泥的細(xì)度。提高粉磨細(xì)度

19、，也能使凝結(jié)時(shí)間加快，水泥磨的越細(xì)，水化時(shí)顆粒反應(yīng)的接觸面積越大，水化反應(yīng)進(jìn)行得越快。 （7）外加劑。為使混凝土按要求改變性質(zhì)，摻入混凝土拌合物中，不超過水泥用量5（特別情況除外）的物質(zhì)，稱為混凝土外加劑。屬于這類物質(zhì)很多，如減水劑、引氣劑、早強(qiáng)劑等。 6、硅酸鹽水泥的質(zhì)量檢驗(yàn)和質(zhì)量指標(biāo) （）質(zhì)量檢驗(yàn) （1）細(xì)度檢驗(yàn) 細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度，它是檢驗(yàn)水泥質(zhì)量的主要項(xiàng)目之一。熟料加入少量石膏經(jīng)過粉磨，達(dá)到一定細(xì)度，才能成為水泥。如果水泥顆粒過粗，水化反應(yīng)只能在顆粒表面進(jìn)行，未水化部分只起填料作用。一般講在一定的細(xì)度范圍內(nèi)，水泥越細(xì)，水化和凝結(jié)硬化速度越快，水泥的早期強(qiáng)度甚至總強(qiáng)度也越高，還能

20、改善水泥的泌水性、和易性和粘結(jié)力等。 但是水泥粉磨過細(xì)，強(qiáng)度反而可能下降。 水泥細(xì)度通常采用篩析法或比表面積法測(cè)定。篩析法是用邊長(zhǎng)為80m的方孔篩在規(guī)定條件下篩分，不通過篩孔的篩余應(yīng)不大于一定百分值。比表面積法是采用勃氏透氣儀來測(cè)定水泥的細(xì)度。水泥的比表面積是指單位質(zhì)量的水泥粉末所具有的總表面積，以m2kg來表示。顯然，水泥越細(xì)，則每kg水泥所具有的表面積越大。 （2）凝結(jié)時(shí)間檢驗(yàn) 水泥的凝結(jié)過程分為初凝和終凝初凝和終凝兩個(gè)階段。這兩個(gè)階段是用凝結(jié)時(shí)間來反映的，因此，凝結(jié)時(shí)間又有初凝時(shí)間和終初凝時(shí)間和終凝時(shí)間凝時(shí)間之分。國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水泥的凝結(jié)時(shí)間作出了初凝不宜過快，終凝不宜過遲的規(guī)定，這對(duì)實(shí)際施

21、工具有重要意義。初凝不宜過快是為了保證有足夠的時(shí)間在初凝之前完成混凝土成型等各工序的操作；終凝不宜過遲是為了使混凝土在澆搗完畢后能盡早完成凝結(jié)硬化、產(chǎn)生強(qiáng)度，以利于下一道工序的及早進(jìn)行。 水泥凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定，是以標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定溫度和濕度下，用凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀來測(cè)定。 水泥漿逐漸凝結(jié)的結(jié)果，水泥漿就得越來越稠，稠度變到一定程度稱做初凝，繼續(xù)變稠到一定程度稱做終凝。因此，測(cè)定水泥漿變剄一定稠度的時(shí)間，就測(cè)定了初凝及終凝時(shí)間。落下試針，沉入泥漿中距底0.51.0mm為初凝時(shí)問，至試針沉入泥漿中不超過1.0mm的時(shí)間為終凝時(shí)問。 （3）安定性檢驗(yàn)安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性

22、，安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性，也稱為體積安定性。也稱為體積安定性。 因此，它也是國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的必須達(dá)到的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。安定性不合格的水泥只能作廢品處理。 引起水泥安定性不良的主要原因是熟料中含有過多的游離氧化鈣游離氧化鈣或游離氧化鎂游離氧化鎂，以及水泥粉磨時(shí)石膏石膏摻量過多。 熟料中所含的游離氧化鈣或游離氧化鎂都是在高溫下生成的，屬過燒石灰，水化很慢，它們要在水泥凝結(jié)硬化后才慢慢開始水化，水化時(shí)產(chǎn)生體積膨脹，從而引起不均勻的體積變化而使硬化水泥石開裂。 當(dāng)水泥中石膏摻量過多時(shí)，多余的石膏將與已固化的水化鋁酸鈣作用生成水化硫鋁酸鈣晶體，產(chǎn)生體積膨脹，從而造成硬化水泥石開

23、裂破壞。 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，由游離氧化鈣引起的水泥安定性不良采用沸煮法進(jìn)行檢驗(yàn)?？捎迷囷灧?，也可用雷氏法，當(dāng)有爭(zhēng)議時(shí)，以雷氏法為準(zhǔn)。試餅法是將標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿做成試餅經(jīng)沸煮后，用肉眼觀察未發(fā)現(xiàn)裂紋，用直尺檢查也沒有彎曲現(xiàn)象，則為安定性合格，反之為不合格。雷氏法是測(cè)定水泥漿在雷氏夾中硬化沸煮后的膨脹值，當(dāng)兩個(gè)試件沸煮后膨脹值的平均值不大于50mm時(shí)，即認(rèn)為該水泥安定性合格，反之為不合格。 由于游離氧化鎂的水化作用比游離氧化鈣更加緩慢，而石膏的危害作用需長(zhǎng)期用溫水養(yǎng)護(hù)才能發(fā)現(xiàn)，兩者均不便于快速檢驗(yàn)，因此，國家標(biāo)準(zhǔn)用限制它們含量的辦法來保證安定性合格。 （3）、安定性檢驗(yàn) 采用如圖213的設(shè)備直徑70

24、80mm的水泥試餅 （4）強(qiáng)度檢驗(yàn) 水泥強(qiáng)度是水泥具有使用價(jià)值的最重要性質(zhì)，因此，國家標(biāo)準(zhǔn)將水泥強(qiáng)度作為評(píng)定其質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，并作為劃分水泥標(biāo)號(hào)的依據(jù)。 水泥強(qiáng)度采用軟煉膠砂法測(cè)定，該法是將水泥和標(biāo)準(zhǔn)秒按1：25混合，加入規(guī)定數(shù)量的水，并按規(guī)定的方法制成一定尺寸的試件，在標(biāo)準(zhǔn)溫度（202）的水中養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定其規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。根據(jù)測(cè)定結(jié)果，將水泥分為不同標(biāo)號(hào)。 （二）質(zhì)量指標(biāo) 根據(jù)硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥（GB17-1999）規(guī)定，硅酸鹽水泥的主要質(zhì)量指標(biāo)如下： （1）化學(xué)成分 熟料中氧化鎂含量不得超過50； 水泥中三氧化硫含量不得超過3 5。 （2）細(xì)度 硅酸鹽水泥的細(xì)度

25、用比表面積表示，應(yīng)大于300m2kg。 （3）凝結(jié)時(shí)間 初凝不早于45分鐘；終凝不遲于65小時(shí)。 （4）安定性 用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。 （5）強(qiáng)度與標(biāo)號(hào) 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，要分別測(cè)定硅酸鹽水泥3天和28天的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。根據(jù)測(cè)定結(jié)果，將其分為42.5、52.5、62.5、72.5等四個(gè)標(biāo)號(hào)。各標(biāo)號(hào)、各齡期的強(qiáng)度不得低于表所列數(shù)值。表中所列標(biāo)號(hào)中有代號(hào)“R”者為早強(qiáng)型水泥。標(biāo)號(hào)抗壓強(qiáng)度（MPa）抗折強(qiáng)度（MPa）3天28天3天28天425R22.042.54.06.5525525R23.027.052.552.54.05.07.07.0625625R28.032.062.562.55.05.5

26、8.08.0725R37.o72.56.o8.5硅酸鹽水泥各齡期強(qiáng)度值 6、硅酸鹽水泥的性能與應(yīng)用 （一）硅酸鹽水泥的性能 1凝結(jié)硬化快，標(biāo)號(hào)高，早期強(qiáng)度高 與摻混合材料水泥相比，其凝結(jié)硬化速度和早期強(qiáng)度都高。一般3天的抗壓強(qiáng)度可達(dá)28天的5057，7天可達(dá)7378。 抗凍性好。 3水化熱較大，并且放熱量較集中。 4抗淡水和化學(xué)介質(zhì)（如酸類、硫酸鹽等）腐蝕能力差。 5耐熱性較差。 （二）硅酸鹽水泥的應(yīng)用 1適用于配制高強(qiáng)度混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土。 2適用于早期強(qiáng)度要求高的工程、冬季施工的工程及遭受反復(fù)凍融的工程。 3不適用于大體積混凝土工程。 4不適用于海水和有侵蝕性介質(zhì)存在的工程。 5不適用于

27、高溫環(huán)境的工程。 摻混合材料的硅酸鹽水泥是指在硅酸鹽水泥熟料中,摻入適當(dāng)成分與數(shù)量的混合材料后，再與石膏共同磨細(xì)所制成的水硬性膠凝材料。 1、普通硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱普通水泥） （）定義及代號(hào) 凡由硅酸鹽水泥熟料，再加入615混合材料及適量石膏，經(jīng)磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥，代號(hào)為PO。活性混合材料的最大摻量不得超過15，其中允許用不超過水泥重量5的窯灰或不超過10的非活性混合材料來代替。 （二）性能和應(yīng)用 1性能 與硅酸鹽水泥相似，但密度略有降低（3.1gcm3）。 早期強(qiáng)度較高。 水化放熱量較高。 抗凍性較好，耐腐蝕性較差。 耐熱性較差。 2應(yīng)用 適用于地上、地下、水中的不受

28、侵蝕性水作用的混凝土工程。 配制高標(biāo)號(hào)混凝土及早強(qiáng)工程。 不適用于大體積混凝土工程、冬季施工工程及高溫環(huán)境的工程。 2、礦渣硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱礦渣水泥） （一）定義及代號(hào) 按照GB134492規(guī)定：凡由硅酸鹽水泥熟料、?；郀t礦渣和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為礦渣硅酸鹽水泥，代號(hào)PS。水泥中?；郀t礦渣摻加量按重量百分比計(jì)為2070，允許用火山灰質(zhì)混合材料、石灰石、窯灰中的一種來代替部分?；郀t礦渣，代替數(shù)量不得超過水泥重量的8，替代后水泥中?；郀t礦渣不得少于20。 （二）性能和應(yīng)用 （1）性能 礦渣水泥與硅酸鹽水泥相比較，因摻入了較多的混合材料，熟料含量減少較多，因此，其性能與硅酸

29、鹽水泥有較大差異。 （1）密度較?。s為263。0克厘米3）。 （2）凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增進(jìn)快。 （3）水化熱低，抗凍性差。 （4）抗硫酸鹽侵蝕性能好。 （5）較普通水泥有較高的耐熱性。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)有較好的施工效果。 （6）保水性差，干縮性較大。 （2）應(yīng)用 （1）礦渣水泥適用于地上、地下、水中及大體積混凝土工程。 （2）耐熱溫度250、蒸汽養(yǎng)護(hù)及有硫酸鹽侵蝕的工程可優(yōu)先選用。 （3）不宜用于早強(qiáng)工程及受反復(fù)凍融作用的工程。 3、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（筒稱火山灰質(zhì)水泥） （一）定義和代號(hào) 根據(jù)GB1344 92規(guī)定，凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠

30、凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，代號(hào)為PP。水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻入量按重量百分比計(jì)為2050。允許摻入不超過混合材料總摻量13的?；郀t礦渣代替部分火山灰質(zhì)混合材料，代替后水泥中的火山灰質(zhì)混合材料不得少于20。 （二）性能和應(yīng)用 （1）性能 火山灰水泥密度在2.73.1gcm3之間。 凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增進(jìn)快。 水化放熱低，抗凍性差，耐熱性較差。 抗硫酸鹽侵蝕能力較強(qiáng)。 需水量多，干縮性大。 保水性及抗?jié)B性好。 （2）應(yīng)用 適用于大體積工程以及地下、水中工程。 抗?jié)B性及有蒸汽養(yǎng)護(hù)的工程。 不宜用于受反復(fù)凍融及干濕循環(huán)作用的工程。 4、粉煤灰硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱粉煤灰水泥） （一）定

31、義及代號(hào) 根據(jù)GB134492規(guī)定，凡由硅酸鹽水泥熟料、粉煤灰和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為粉煤灰硅酸鹽水泥，代號(hào)為PF。水泥中粉煤灰摻加按重迭百分比計(jì)為2040。允許摻人不超過混合材料總摻113的?；郀t礦渣代替之，此時(shí)混合材料總摻量可達(dá)50，而粉煤灰扮入量仍不得低于20或超過40。 （三）性能和應(yīng)用 1性能 凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增進(jìn)較快。 粉煤灰呈球型顆粒，比表面積小，結(jié)構(gòu)致密，不易水化，致使其早期強(qiáng)度增加較慢，比?；郀t礦渣和火山灰更僅，但后期強(qiáng)度增進(jìn)快。 水化放熱低，抗凍性差，耐熱性較差。 干縮性較小，抗裂性較好，耐水性好。 抗硫酸鹽侵蝕性較好，僅次于礦渣水泥，而

32、比火山灰水泥強(qiáng)。 配制的混凝土拌合物有流動(dòng)性e 2應(yīng)用 適用于大體積工程及水中、地下工程。 有蒸汽養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件、有抗硫酸鹽侵蝕要求的一般工程。 不宜用于早期強(qiáng)度要求較高的工程及有抗碳化要求的工程。 5、復(fù)合硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱復(fù)臺(tái)水泥） （）定義：根據(jù)GB1295891規(guī)定，凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱復(fù)含水泥）。水泥中混合材料總摻加量按重量百分比應(yīng)大于15，但不超過5o，允許用不超過8的窯灰代替部分混合材料，摻礦渣時(shí)，混合材料摻量不得與礦渣水泥重復(fù)。 （三）性能和應(yīng)用 1性能 復(fù)含水泥三天齡期的強(qiáng)度高于礦渣水泥，其它性能

33、同礦渣水泥。 2 應(yīng)用 適用于大體積工程以及地下、水中工程；受侵蝕性介質(zhì)作用的工程。不適于快硬高強(qiáng)工程和反復(fù)凍融作用的工程。 一、快硬硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱快硬水泥） （一）定義：根據(jù)GB19990標(biāo)準(zhǔn)定義，快硬硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱快硬水泥）是由硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的以三天抗壓強(qiáng)度表示其標(biāo)號(hào)的水泥。快硬水泥通常使C3S含量達(dá)到5060、C3A含量達(dá)到814、 C3S 和C3A的總量不少于6065。 （二）性能和應(yīng)用 1.性能 快硬水泥因硅酸三鈣與鋁酸三鈣含量較高，所以快硬早強(qiáng)，水化放熱且較大。 抗腐蝕能力較差。 團(tuán)粒度較細(xì)，易受潮變質(zhì)，保管期較短。 2.應(yīng)用 要求早強(qiáng)及緊急搶修工程；

34、低溫環(huán)境下施工的工程，不能用于大體積混凝土工程。 二、高鋁水泥 （一）定義：按照GB2081標(biāo)準(zhǔn)定義，商鋁水泥（又稱礬土水泥）是以鋁酸鈣為主要成分，氧化鋁約含量50的熟料，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。 （二）性能與應(yīng)用 1性能 （1）早期強(qiáng)度增進(jìn)較快，一天可以達(dá)到三天強(qiáng)度的80以上；三天可以達(dá)到普通水泥28天強(qiáng)度，屬于早強(qiáng)型水泥。 （2）水化熱較大。 （3）耐高溫性較好，在高溫（1000以下）仍能保持較高的強(qiáng)度。 （4）耐硫酸鹽侵蝕性強(qiáng)，但耐堿性差 2應(yīng)用 （1）適用于搶建、搶修和抗硫酸鹽侵蝕以及冬季施工的工程。 （2）用作生產(chǎn)耐熱砂漿，耐熱混凝土和配制膨脹水泥和自應(yīng)力水泥的原料。 （3）不適用

35、于大體積混凝土及與堿溶液接觸的工程。 （4）不能與硅酸鹽系列水泥和能析出Ca（OH）2的膠凝材料混合使用。 （5）不能用于蒸汽養(yǎng)護(hù)構(gòu)件 水泥受潮變質(zhì)及保管 （一）水泥的受潮變質(zhì) 水泥在使用前由于水及水蒸汽的作用發(fā)生水化反應(yīng)而部分結(jié)塊或降低活性稱做受潮變質(zhì)。 水泥受潮變質(zhì)是水泥在儲(chǔ)運(yùn)過程中的一大損失，是和物資管理工作密切相關(guān)的。一般估計(jì)，水泥由于嚴(yán)重受潮而結(jié)塊變質(zhì)、輕微受潮造成的活性及標(biāo)號(hào)下降，以及受潮后引起紙袋破損等因素所造成的損失約占水泥總量的510，所以防止和減緩水泥的這一損失布重大的意義。 。 水泥受潮布兩種形式，一種是直接受潮，一種是間接受潮。 直接受潮是水泥和水直接接觸的結(jié)果；間接受

36、潮是水泥和空氣中水蒸汽及二氧化碳接觸受到聯(lián)合作用的結(jié)果。由于空氣無處無處不有。所以，即使儲(chǔ)運(yùn)條件很好，防止了水泥直接受潮，也很難防止間接受潮。水泥受潮時(shí)水化反應(yīng)類似于拌制砂漿、混凝土?xí)r的反應(yīng)，但又有以下區(qū)別： 1、水泥受潮是在不進(jìn)行任何攪拌的情況下發(fā)生的，所以，無論是直接受潮或間接受潮，水分與水泥都不可能象制取混凝土那樣充分接觸。 根據(jù)研究，水泥水化速度是較慢的，在制取混凝土?xí)r，只不過表面一層水泥參與了水化反應(yīng)。水泥受潮時(shí)，大量水不可能長(zhǎng)期和水泥接觸。所以，能參與反應(yīng)的水泥百分比就更小了。也就是說，真正損失了的水泥并不多。但是，由于化學(xué)反應(yīng)是在水泥顆粒表面進(jìn)行，而不象制取混凝土那樣是在溶液中進(jìn)

37、行，所以，少量的水化產(chǎn)物就在水泥顆粒表面結(jié)成了一層甲殼。這層甲殼在水泥使用時(shí)，阻止水泥顆粒內(nèi)部未水化部分和水接觸，從而大大降低了水泥的活性。 2、水泥受潮時(shí)，尤其是間接受潮，水泥顆粒暴露在空氣中的表面部分，隨即和空氣中二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。所以，二氧化碳的影響比制取混凝土?xí)r大得多。生成的碳酸鈣不溶于水，它阻止水份和未水化水泥接觸比其它水化產(chǎn)物更要嚴(yán)重。所以，對(duì)活性的下降有較大影響。 在一般的保管條件下，水泥經(jīng)過三個(gè)月儲(chǔ)存要損失1020左右的活性，以后的損失速度就變慢了。當(dāng)然，如果在不正常的保管條件下，水泥活性損失會(huì)更大。 水泥的受潮變質(zhì)速度和水泥種類有很大關(guān)系。在幾種一般水泥中，硅酸鹽水泥變質(zhì)速度較慢，而三種摻混合材料的水泥的混合材料都是容重較小的多孔物質(zhì)，水泥總的容重也較小，因此空隙率高，容易吸水，也容易使空氣滲入到水泥顆粒問。所以，它們比起硅膠鹽水泥更容易發(fā)生受潮變質(zhì)的現(xiàn)象。 （二）受潮水泥的處理 按一般規(guī)定，受潮水泥或儲(chǔ)存期比較長(zhǎng)的水泥，再使用到重要工程中或關(guān)鍵的工程部位時(shí)，應(yīng)重做水泥物理檢驗(yàn)，按判定的實(shí)際標(biāo)號(hào)使用。在不大重要的工程部位，受潮較輕的水泥可適當(dāng)降低標(biāo)號(hào)使用。受潮嚴(yán)重的，可用再粉碎方法處理。再粉碎是恢復(fù)水泥活性的有效方法。水泥受潮后，絕大部分（90以上）的水泥并未發(fā)生水化反應(yīng)，只不過被一層水化