水泥及穩(wěn)定性

“九華山隧道使用的水泥被人做了手腳！”5月19日，一名中年男子急切地對記者說，“南京勝群運輸有限公司(以下簡稱勝群公司)用大量的低強度等級水泥冒充高強度等級水泥，然后直接送到中鐵十八局拌和站，而高強度等級的水泥則被另外賣掉，勝群公司賺取這兩者之間的差價。”

水泥緒言水泥是建筑工業(yè)三大基本材料之一，使用廣、用量大、素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱。生產(chǎn)水泥雖需要較多的能源，但水泥與砂、石等材料的混泥土是一種低能耗新型建筑材料。例如，在相同荷載的條件下，混泥土柱的耗能量僅為鋼柱的1/5-1/6,磚柱的1/4。根據(jù)預(yù)測，在未來的幾十年內(nèi)，水泥依舊是主要建筑材料。水泥具有較好的可塑性，與砂、石等膠合后的混和物具有較好的和易性，可澆注成多種形狀及尺寸的構(gòu)件，以滿足設(shè)計上的不同要求；水泥的適應(yīng)性較強，適用于海上、地下、深水、嚴(yán)寒、干熱、腐蝕、輻射等多種條件下；水泥還可與多種有機、無機材料制成多種用途的水泥復(fù)合材料；水泥耐久性較好，維修工作量小，不易生銹、耐腐朽。目前，水泥已廣泛用于建筑、水利、道路、國防等工程中。近年來，宇航、信息及其它新興工業(yè)中對各種具有特種性能的水泥復(fù)合材料的需求也越來越大。因此，水泥工業(yè)在整個國民經(jīng)濟中起著十分重要的作用。在目前甚至未來相當(dāng)長的時期內(nèi)，水泥仍將是人類社會的主要的建筑材料。原始水泥可追溯到5000年前，埃及的金字塔、古希臘和古羅馬時代用石灰摻砂制成的混和沙漿，曾被用于砌筑石塊和磚塊，這種用來做砌筑用的膠凝材料被稱為原始水泥。它為現(xiàn)代水泥的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。1824年，英國泥水工J．阿斯普丁發(fā)明了一種把石灰石和粘土混和后加以煅燒來制造水泥的方法，并獲得了專利權(quán)。這種水泥同英國附近波特蘭小城盛產(chǎn)的石材顏色相近，故稱為波特蘭水泥。人類最早是利用間歇式土窯（后發(fā)展成土立窯）煅燒水泥熟料。1877年回轉(zhuǎn)窯燒制水泥熟料獲得了專利權(quán)，繼而出現(xiàn)了單筒冷卻機、立式磨及單倉鋼球磨等，從而有效地提高了水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量。1905年濕法回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)。1910年土立窯得到了改進(jìn)，實現(xiàn)了立窯機械化連續(xù)生產(chǎn)。1928年德國的立列波博士和波利休斯公司在對立窯、回轉(zhuǎn)窯綜合分析研究后，創(chuàng)造了帶回轉(zhuǎn)爐箅子的回轉(zhuǎn)窯，為了紀(jì)念發(fā)明者與創(chuàng)造公司，取名為“立波爾窯”。1950年，懸浮預(yù)熱器由德國發(fā)明成功并開始應(yīng)用，大幅度降低了熟料生產(chǎn)的熱耗，極大地提高了生產(chǎn)規(guī)模。20世紀(jì)60年代初，日本將德國的懸浮預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯技術(shù)引進(jìn)后，于1971年開發(fā)了水泥窯外分解技術(shù)，從而揭開了現(xiàn)代水泥工業(yè)的新篇章，并且很快在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了各具特點的預(yù)分解窯，形成了新型干法生產(chǎn)技術(shù)。隨著原料與均化、生料均化、高功能破碎和粉磨，環(huán)境保護技術(shù)和X射線熒光分析等在線檢測方法的配套發(fā)展，加上電子計算機和自動化控制儀表等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使新型干法水泥生產(chǎn)的熟料質(zhì)量明顯提高，能耗明顯下降，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。我國從上世紀(jì)70年代初研制新型干法水泥技術(shù)裝備開始，在國家有關(guān)部門的支持和推動下，水泥行業(yè)科研創(chuàng)新與技術(shù)開發(fā)能力不斷提高，技術(shù)裝備已達(dá)到世界先進(jìn)水平。目前日產(chǎn)2000噸新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)裝備已全部國產(chǎn)化，日產(chǎn)4000噸、5000噸新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)裝備國產(chǎn)化率達(dá)到90%以上，日產(chǎn)8000噸水泥熟料生產(chǎn)線和日產(chǎn)10000噸水泥熟料生產(chǎn)線已經(jīng)投產(chǎn)。日產(chǎn)10000噸水泥熟料生產(chǎn)線全球只有7條，我國就擁有4條。新型干法水泥生產(chǎn)工藝正在逐步取代濕法、老式干法和立窯等生產(chǎn)工藝。1.特性水泥：是指某種性能較突出的一類水泥。如快硬水泥系列、膨脹水泥系列、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥等。專用特種水泥包括：快硬高強水泥、膨脹水泥、自應(yīng)力水泥、水工水泥、油井水泥、裝飾水泥、砌筑水泥、低堿水泥、道路水泥等種類。2、按其主要水硬性物質(zhì)名稱分為:硅酸鹽水泥系列、硫鋁酸鹽水泥系列、鋁酸鹽水泥系列、鐵鋁酸鹽水泥系列、氟鋁酸鹽水泥系列、其他系列六大類。

4、

粉煤灰硅酸鹽水泥：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：P.F。5、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、火山灰質(zhì)混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，代號：P.P。6、復(fù)合硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡稱復(fù)合水泥），代號P.C水泥：是一種多組分的人造礦物粉料，它與水拌和后成為塑性膠體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂石等材料膠結(jié)成具有一定強度的整體。（水泥是水硬性膠凝材料。）水泥

硅酸鹽水泥鋁酸鹽水泥系列硫鋁酸鹽水泥鐵鋁酸鹽水泥硅酸鹽水泥系列——是以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和適量石膏，經(jīng)共同磨細(xì)而成。硅酸鹽水泥系列

通用水泥硅酸鹽水泥（0~5%）普通水泥（5%~20%）礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥（>20%)

復(fù)合水泥

專用水泥——專門用于某些工程的水泥特性水泥——某種性能較突出的水泥第一節(jié)硅酸鹽水泥1.定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或?；郀t礦渣、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥[國外通稱的波特蘭水泥（Portlandcement）]。2.類型及代號硅酸鹽水泥Ⅰ型硅酸鹽水泥：不摻混合材料的，代號P·Ⅰ。

Ⅱ型硅酸鹽水泥：粉磨時摻加不超過水泥重量5%

的石灰石或?；郀t礦渣混合材料，代號P·Ⅱ。一、硅酸鹽水泥的定義、類型及代號1.原料（1）石灰質(zhì)原料：主要提供CaO。采用石灰?guī)r、凝灰?guī)r和貝殼等。（2）粘土質(zhì)原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黃土、頁巖、泥巖、粉砂巖及河泥等。主要原料二、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)（3）校正原料（輔助原料）：為滿足成分要求用。如：鐵礦粉的鐵質(zhì)原料補充氧化鐵的含量。砂巖的硅質(zhì)原料增加二氧化硅的成分等。兩磨一燒：制備生料（一磨）

煅燒熟料（一燒）粉磨水泥（二磨）2.生產(chǎn)過程石灰石粘土按比例混合—生料進(jìn)窯————熟料輔助原料

煅燒磨細(xì)磨細(xì)石膏1450℃水泥成品3.生料

CaO：62%~67%SiO2:20%~24%Al2O3:4%~7%Fe2O3：2.5%~6.0%

生料在窯內(nèi)經(jīng)歷：干燥——預(yù)熱——分解——燒成——冷卻

三、硅酸鹽水泥熟料的礦物組成1.主要成分：主要由四種礦物化學(xué)組成組成礦物名稱分子式簡稱含量（%）硅酸鹽礦物硅酸三鈣3CaO·SiO2C3S36~60硅酸二鈣2CaO·SiO2C2S15~37

熔劑礦物鋁酸三鈣3CaO·Al2O3C3A7~15鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18

次要成分游離氧化鈣CaO

游離氧化鎂MgO

含堿礦物及玻璃體

水泥主要礦物成分2.其它成分:

游離CaO、MgO及SO3。3.石膏熟料+石膏——水泥石膏：輔助作用—主要是緩解作用，含量：2~5%。四、硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化（一）硅酸鹽水泥的水化水泥+水拌合可塑性具（水泥石）水化的水泥漿凝結(jié)硬化流動性水化水泥和水拌合——表面的熟料礦物立刻與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)——各組分開始逐漸溶解——放出一定熱量——固相體積也逐漸增加。其反應(yīng)式如下：2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2

硅酸三鈣水化硅酸鈣氫氧化鈣2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

硅酸二鈣水化硅酸鈣氫氧化鈣3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O

鋁酸三鈣水化鋁酸三鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

鐵鋁酸四鈣水化鐵酸一鈣3CaO·Al2O3·6H2O+CaSO4——3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O水化鋁酸鈣石膏或3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O

水化硫鋁酸鈣或單硫型水化硫鋁酸鈣主要水化產(chǎn)物（在完全水化的水泥石中）：水化硅酸鈣70%（凝膠）氫氧化鈣

20%（晶體）水化鋁酸鈣（晶體）水化硫鋁酸鈣晶體（也稱鈣礬石）7%是水泥石形成強度的最主要化合物水化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其放出的熱量稱為水化熱。其水化熱大，放熱的周期也較長，但大部分（50%以上）熱量是在3天以內(nèi)。特別是在水泥漿發(fā)生凝結(jié)、硬化的初期放出。（二）硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程分為：早、中、晚三個時期1.水化早期，初始反應(yīng)期（凝膠膜的生成期）（誘導(dǎo)期）

20℃，3h3.水化后期，硬化更長時間水化反應(yīng)減慢——水化產(chǎn)物填充由水占據(jù)的空間——晶體相互搭接——整體——水泥石——硬化硬化：漿體的強度逐漸提高并變成堅硬的石狀固體——水泥石2.水化中期，凝結(jié)

20~30h，30%的水泥已經(jīng)水化——包裹膜——增厚凝結(jié)：水泥加水拌和初期形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠并失去可塑性的過程。加水初凝終凝凝結(jié)硬化誘導(dǎo)期稠硬不流動漿體剛性固體隨時間增強塑性流動漿體初凝時間終凝時間水泥凝結(jié)時間與水泥漿體狀況的關(guān)系水泥石的組成：凝膠體（凝膠和晶體）

未水化的水泥顆粒內(nèi)核

毛細(xì)孔它們在不同時期相對數(shù)量的變化，使水泥石的性質(zhì)隨之而改變。

（三）影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的主要因素1.熟料礦物組成的影響

硅酸鹽水泥熟料礦物組成，是影響水泥的水化速度、凝結(jié)硬化過程及產(chǎn)生強度等的主要因素。硅酸三鈣（C3S）：Tricalciumsillicate；硅酸二鈣（C2S）：Dicalciumsillicate鋁酸三鈣（C3A）：Tricalciumaluminate；鐵鋁酸四鈣（C4AF）：Tetriacalciumaluminoferrie

（四種主要熟料礦物中，C3S是決定性因素。）性能指標(biāo)熟料礦物C3SC2SC3AC4AF水化速率中慢快中凝結(jié)硬化速率中慢快中28d水化熱中低高中強度早期良差良良后期良優(yōu)中中耐化學(xué)腐蝕性中良差優(yōu)干縮性中小大小硅酸鹽水泥熟料礦物的水化、凝結(jié)硬化特性2.水泥細(xì)度的影響

直接影響：水化，凝結(jié)硬化，強度，干縮及水化熱。越細(xì):凝結(jié)速度越快，早期強度越高。但過細(xì)——易與空氣中的水分及二氧化碳反應(yīng)，并且硬化時收縮也較大，且成本高。一般水泥顆粒：小于40μm時就具有較高的活性大于100μm活性較小通常水泥顆粒的粒徑在7~200μm（0.007~0.2mm）范圍內(nèi)。3.拌合加水量的影響影響硬化水泥石強度的主要因素。拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛細(xì)孔就越多。水泥石的強度隨其毛細(xì)孔隙率的增加呈線性關(guān)系下降，從而強度低。

4.養(yǎng)護濕度和溫度的影響

（1）濕度——應(yīng)該保持潮濕狀態(tài)（2）溫度——提高溫度也可以加速水化反應(yīng)5.養(yǎng)護齡期的影響

水泥水化硬化是一個較長時期不斷進(jìn)行的過程。隨著齡期的增長——水泥石的強度逐漸提高。水泥在3~14d內(nèi)強度增長較快，28d后增長緩慢。養(yǎng)護到28d。6.水泥受潮與久存的影響

水泥也不可儲存過久三個月后其強度降低約10~20%

半年后降低約15~30%

一年后降低約25~40%受潮水泥顆?！啬タ墒蛊浔┞冻鲂迈r表面而恢復(fù)部分活性。對于微結(jié)塊的水泥，強度約降低10~20%——適當(dāng)方式壓碎后用于次要工程。一般，南方，水泥放不能過雨季五、硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)國家標(biāo)準(zhǔn)GB175—92，對硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)如下要求。（一）細(xì)度（Fineness）

細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度。影響水泥性能的重要指標(biāo)——鑒定水泥品質(zhì)的主要項目之一。水泥細(xì)度通常采用篩分法或比表面積法（勃氏法）測定。（1）篩分法是以80μm方孔篩的篩余量表示。普通水泥的細(xì)度用篩余量表示，其篩余量不得超過10.0%。（2）比表面積法以1kg水泥所具有的比表面積（m2/kg）表示。硅酸鹽水泥的細(xì)度用比表面積表示，應(yīng)大于300m2/kg。

凡水泥細(xì)度不符合規(guī)定者為不合格品。

（二）凝結(jié)時間（Settingtime）凝結(jié)時間：是指水泥從開始加水到失去塑性，即從可塑狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需的時間。分為初凝和終凝。1.初凝時間（Initialsettingtime）自開始加水拌和起，至水泥漿開始失去可塑性與流動性所需的時間，稱為初凝時間。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于45min。2.終凝時間（Finalsettingtime）自加水時起至水泥漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度所需的時間稱為終凝時間。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了硅酸鹽水泥的終凝時間不得遲于6.5h。凡初凝時間不符合規(guī)定者為廢品，終凝時間不符合規(guī)定者為不合格品。水泥凝結(jié)時間的測定要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法《水泥稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》（GB1346）進(jìn)行。它是以標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定溫度和濕度下，用凝結(jié)時間測定儀來測定。

水泥凈漿：水泥+水3.標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：是指水泥凈漿達(dá)到規(guī)定稠度時所需的拌合水量，以占水泥重量的百分率表示。硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，一般在24%~30%之間。水泥熟料礦物成分不同時，其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量亦有所差別，磨得越細(xì)的水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越大。標(biāo)準(zhǔn)稠度：為測定水泥的凝結(jié)時間、體積安定性等性能，使其具有準(zhǔn)確的可比性，水泥凈漿以標(biāo)準(zhǔn)方法測試所達(dá)到統(tǒng)一規(guī)定的漿體可塑性程度。標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：拌制水泥凈漿時為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度所需的加水量。凝結(jié)時間測定方法水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：在試桿停止沉人或釋放試桿30s時記錄試桿距底板之間的距離，以試桿沉入凈漿并距底板6mm士1mm的水泥凈漿為標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿。其拌和水量為該水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量（P)，按水泥質(zhì)量的百分比計。初凝時間：試針距底板4mm±1mm終凝時間：試針沉入底板0.5mm（三）體積安定性（Soundness）1.水泥的體積安定性：是指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性。2.產(chǎn)生安定性的原因熟料礦物中含有過多的游離氧化鈣或游離氧化鎂，以及水泥粉磨時所摻石膏超量——水化反應(yīng)——反應(yīng)物體積膨脹而使水泥石開裂。

CaO+H2O=Ca(OH)2MgO+H2O=Mg(OH)2

水化鋁酸鈣+石膏水化硫鋁酸鈣體積安全性不合格的水泥應(yīng)作廢品處理。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥中游離氧化鎂含量不得超過5.0%，三氧化硫含量不得超過3.5%。3.檢驗

由游離氧化鈣引起的水泥安定性不良可以采用試餅法或雷氏法檢驗。安定性不良對工程的影響

工程事故實例二則1、1884年，法國一座橋梁由于使用了氧化鎂含量較高的立窯水泥，在建成兩年后，因混凝土膨脹而破壞。

2、上海市普陀區(qū)某大廈11-14層主體結(jié)構(gòu)用安徽某水泥，經(jīng)多次檢驗其安定性不合格，其F—CaO含量高達(dá)6.85%，用蒸煮法加速試驗，結(jié)果混凝土劈拉強度下降達(dá)25%以上，抗壓強度下降也達(dá)15%，且存在進(jìn)一步下降的可能。上海市建委決定推倒重建，于1995年逐層爆破拆除。這起事故引起的直接經(jīng)濟損失為211.8萬元。

某發(fā)電總廠大型冷卻水塔混凝土構(gòu)件堿—集料反應(yīng)破壞

（1）試餅法：將標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿做成試餅經(jīng)煮沸3h后，用肉眼觀察未發(fā)現(xiàn)裂紋，用直尺檢查沒有彎曲現(xiàn)象，則稱為安定性合格，反之為不合格。（2）雷氏法：測定水泥漿在雷氏夾中硬化沸煮后的膨脹值，當(dāng)兩個試件沸煮后的膨脹值的平均值不大于5mm時，即判為該水泥安定性合格，反之為不合格。（四）強度（Strength）1、水泥的強度是劃分水泥強度等級的依據(jù)。水泥強度應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥膠沙強度試驗方法》（GB177）的規(guī)定制作試塊，養(yǎng)護并測定其抗壓和抗折強度值。具體方法為軟練膠砂法。2、軟練膠砂法：將水泥和標(biāo)準(zhǔn)砂（0.25~0.65mm）按1：3.0混合，加入規(guī)定數(shù)量的水（水灰比0.5），并按規(guī)定的方法制成40mm40mm160mm的試件，在標(biāo)準(zhǔn)溫度（202℃）的水中養(yǎng)護，分別測定其3d和28d的抗壓和抗折強度。3、強度等級：用28d的抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（Mpa）來命名。通常每差10MPa為一級。硅酸鹽水泥分為42.5、52.5、62.5、42.5R、52.5R、62.5R六個強度等級。普通硅酸鹽水泥為32.5、42.5、52.5、32.5R、42.5R、52.5六個強度等級。水泥按3d強度又分為普通型和早強型兩種類型，其中有代號R者為早強型。各強度等級、各類型硅酸鹽和普通硅酸鹽水泥的各齡期強度不得低于規(guī)范規(guī)定數(shù)值。（如28d的抗壓強度值不低于42.5MPa，而低于52.5MPa者稱為42.5）硅酸鹽水泥的強度指標(biāo)（依據(jù)GB175—2007）

強度等級抗壓強度（MPa）抗折強度（MPa）3d283d2842.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.52352.54.07.052.5R2752.55.07.062.52862.55.08.062.5R3262.55.58.0（五）密度、堆積密度密度主要決定于其熟料礦物組成，一般為3.10~3.20g/cm3。受潮水泥的密度有所降低。在進(jìn)行混凝土配合比計算時，通常采用3.10g/cm3。堆積密度：疏松堆積時約為1000~1100kg/m3

緊密堆積時可達(dá)1600kg/m3（1400~1700kg/m3）。在混凝土配合比計算中，通常采用1300kg/m3。凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中的任一項不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，均為廢品。凡細(xì)度、終凝時間中的任一項不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，或混合摻量超過最大限量，或強度低于商品標(biāo)號規(guī)定的指標(biāo)時，稱為不合格品。廢品水泥在工程中嚴(yán)禁使用。六、水泥石的腐蝕與防止

水泥石的腐蝕：在某些環(huán)境條件（如受到某些侵蝕性液體或氣體的作用）下，引起水泥石的結(jié)構(gòu)逐漸破壞，強度降低，以致全部潰裂的現(xiàn)象稱為水泥石的腐蝕。水泥石的抗腐蝕性能可用耐蝕系數(shù)表示。耐蝕系數(shù)：以同一齡期的分別浸在侵蝕性溶液中的水泥石試件強度與在淡水中養(yǎng)護的試件強度的比值來表示。耐腐蝕系數(shù)越大，水泥石的抗腐蝕性能也就越好。水泥石腐蝕的原因很多，作用也很復(fù)雜，主要有軟水腐蝕、鹽類腐蝕、酸類腐蝕、強堿腐蝕等。水泥中堿性物質(zhì)：Ca(OH)2、水化鋁酸鈣。（一）水泥石的幾種主要侵蝕作用水泥石腐蝕的基本原因是：水泥石中存在有易被腐蝕的氫氧化鈣和水化鋁酸鈣；水泥石本身不密實而使侵蝕性介質(zhì)易于進(jìn)入其內(nèi)部；外界因素的影響，如腐蝕介質(zhì)的存在，環(huán)境溫度、濕度、介質(zhì)濃度的影響等。1.軟水腐蝕（溶出性侵蝕） 雨水、雪水、蒸餾水、工業(yè)冷凝水及含碳酸鹽甚少的河水與湖水等都屬于軟水。水泥與軟水接觸——水化產(chǎn)物氫氧化鈣被溶出——不斷溶解流失——孔隙增大，堿度下降——并促使硬化水泥石的其它產(chǎn)物分解——使水泥石結(jié)構(gòu)遭受破壞。2.鹽類腐蝕（1）硫酸鹽腐蝕當(dāng)海水、沼澤水、工業(yè)污水等中含有堿性硫酸鹽（如Na2SO4、K2SO4等）時，其中的水泥石還會受到的侵蝕。Ca(OH)2+硫酸鹽——CaSO4硫酸鈣亦能與水泥石中的固態(tài)水化鋁酸鈣作用，生成高硫型水化硫鋁酸鈣晶體。4CaO·Al2O3·12H2O+3CaSO4+20H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H20+Ca(OH)2反應(yīng)是在固相中進(jìn)行的——高硫型水化硫鋁酸鈣結(jié)合著大量結(jié)晶水——其體積膨脹為原來的水化鋁酸鈣體積的2.5倍——水泥石產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力——水泥石開裂、強度降低和造成破壞。（2）鎂鹽腐蝕

海水、地下水中常含有大量鎂鹽硫酸鎂(MgSO4)

氯化鎂(MgCl2)MgSO4十Ca(0H)2十2H20→CaSO4·2H20十Mg(0H)2(3CaO·Al203·6H20十3（CaSO4·2H20）十19H20→3CaO·Al203·3CaSO4·31H20)MgCl2十Ca(0H)2→CaCl2十Mg(0H)2反應(yīng)的結(jié)果：

氫氧化鎂（Mg(0H)2）松軟而無膠凝能力鎂鹽二水硫酸鈣（CaSO4·2H20）又將引起硫酸鹽的破壞作用硫酸鹽氯化鈣（CaC12）易溶解于水均能使水泥石強度降低或破壞。硫酸鎂對水泥石起著和的雙重腐蝕作用。侵蝕3.酸類腐蝕（1）碳酸腐蝕在工業(yè)污水、地下水中常溶解有較多的二氧化碳二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)——生成碳酸鈣——繼續(xù)與含碳酸的水作用——變成易溶于水的碳酸氫鈣（Ca（HCO3）2），由于碳酸氫鈣的溶解使Ca（0H）2濃度降低，導(dǎo)致水泥石中其它產(chǎn)物的分解，而使水泥石結(jié)構(gòu)破壞。開始：Ca（0H）2十C02十H20→CaC03十2H20然后：CaC03十C02十H20Ca（HCO3）2可逆的，當(dāng)碳酸超過平衡濃度（溶液中的pH＜7）時，則上式反應(yīng)向右進(jìn)行，形成碳酸腐蝕。（2）一般酸的腐蝕（HCl、H2SO4）在工業(yè)廢水、地下水、沼澤水中常含無機酸和有機酸工業(yè)窯爐中的煙氣常含有二氧化硫，遇水后生成亞硫酸。各種酸類與水泥石中的氫氧化鈣作用——生成化合物——或者易溶于水，或者體積膨脹而導(dǎo)致水泥石破壞。對水泥石腐蝕作用最快的是無機酸中的鹽酸、氫氟酸、硝酸、硫酸和有機酸中的醋酸、蟻酸和乳酸等。例如，鹽酸和硫酸分別與水泥石中氫氧化鈣作用，其反應(yīng)式如下：2HCl十Ca(0H)2→CaCl2十2H20

氯化鈣易溶于水而導(dǎo)致化學(xué)腐蝕型破壞H2SO4十Ca(0H)2→CaSO4·2H20

石膏對水泥石產(chǎn)生硫酸鹽膨脹型破壞。4.強堿腐蝕

堿類溶液如濃度不大時一般是無害的，但鋁酸鹽含量較高的硅酸鹽水泥遇到強堿作用后也會破壞。（1）如氫氧化鈉可與水泥熟料中未水化的鋁酸鹽作用，生成易溶的鋁酸鈉，其反應(yīng)式為：3CaO·Al2O3十6NaOH→3Na2O·Al2O3十3Ca(0H)2（2）當(dāng)水泥石被氫氧化鈉溶液浸透后又在空氣中干燥，與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈉

2NaOH＋CO2→Na2CO3＋H20碳酸鈉在水泥石毛細(xì)孔中結(jié)晶沉淀，可使水泥石脹裂。（二）防止水泥石腐蝕的措施1.根據(jù)侵蝕環(huán)境特點，合理選用水泥品種。2.提高水泥石的密實度。3.表面加保護層。七、硅酸鹽水泥和普通水泥的特性與應(yīng)用

（一）特性

1.凝結(jié)硬化快，強度高，尤其早期強度高。

2.抗凍性好。

3.水化熱大。

4.不耐腐蝕。

5.不耐高溫。（二）應(yīng)用1.

適用于重要結(jié)構(gòu)的高強混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土工程；2.適用于早期強度要求高的工程及冬季施工的工程；3.適用于嚴(yán)寒地區(qū)，遭受反復(fù)凍融的工程及干濕交替的部位；4.不宜用于受流動的軟水和水壓作用工程，也不宜用于受海水和礦物水作用的工程；5.不宜用于大體積混凝土；6.不宜用于高溫的工程。

第二節(jié)摻混合材料的硅酸鹽水泥一、混合材料（一）定義：磨細(xì)水泥時摻入的人工的或天然的礦物材料稱為混合材料。（二）種類：按性質(zhì)不同分：活性混合材料（用量最大）非活性混合材料1.活性混合材料：

加水拌和本身并不硬化，但與石灰、石膏或硅酸巖水泥一起，加水拌和后能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成有一定膠凝性的物質(zhì)，且具有水硬性，這種混合材料稱為活性混合材料。其主要成分為SiO2、

Al2O3等。常用：?；郀t礦渣：CaO、SiO2和Al2O3

火山灰混合材：SiO2和Al2O3

天然：火山灰、凝灰?guī)r、浮石等

人工：煤矸石渣、燒頁巖、燒粘土等粉煤灰等：SiO2和Al2O32、非活性混合材料不具活性或活性甚低的人工或天然的礦物質(zhì)材料，經(jīng)磨細(xì)，摻入水泥中不起化學(xué)作用，僅起調(diào)節(jié)水泥性質(zhì)、降低水化熱、降低標(biāo)號、提高產(chǎn)量等作用的混合材料，稱為非活性混合材料（又稱填充性混合材料）。主要有：磨細(xì)的石英砂、石灰石、粘土、慢冷礦渣、爐渣等不符合技術(shù)要求的活性混合材可作為非活性材料。（三）應(yīng)用

在硅酸鹽水泥熟料中摻入適量的混合材料可制成六大品種的水泥

硅酸鹽水泥

普通硅酸鹽水泥

礦渣硅酸鹽水泥

火山灰硅酸鹽水泥

粉煤灰硅酸鹽水泥

復(fù)合水泥

二、普通硅酸鹽水泥（代號P·O）（Ordinaryportlandcement）1、定義：凡由硅酸鹽水泥熟料，再加入5%~20%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。

硅酸鹽水泥熟料+5%~20%混合材+石膏——

普通水泥

活性材料的最大摻量不超過15%

非活性材料的最大摻量不超過10%磨細(xì)2、特性

早強略低于硅酸鹽水泥

耐凍、耐磨低于硅酸鹽水泥其它特性與硅酸鹽水泥差不多

耐腐蝕略優(yōu)于硅酸鹽水泥三、礦渣硅酸鹽水泥(代號P·S)（Portlandblastfurnace-slagcement）1、定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、粒化高爐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，簡稱礦渣水泥。?；郀t礦渣摻量A型20%~50%，B型50%~70%，。2、特性（1）密度：2.8~3.1g/cm3

堆積密度：1000~1200kg/m3,較硅酸鹽略小，且顏色較淡。（2）凝結(jié)時間：初凝不得早于45min，實際為2~5h;終凝不得遲于10h，實際為5~9h。（3）早期強度低，后期強度增進(jìn)率大。

（4）硬化時對濕熱敏感性強。（5）水化熱低。

（6）具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，抗溶出性侵蝕及抗硫酸鹽侵蝕的能力較強。

（7）耐熱性較強。

（8）干縮性較大，保水性差，泌水性較大。

（9）抗凍性和耐磨性較差，且抗干濕交替循環(huán)等性能亦不如普通水泥。

（10）與鋼筋的粘結(jié)力較好，能防止鋼筋銹蝕。3、應(yīng)用（1）適用于地下或水中工程，以及經(jīng)常受較高水壓的工程。對于要求耐淡水侵蝕和耐硫酸鹽侵蝕的水工或海工建筑尤其適宜。（2）適用于大體積混凝土工程，但不適用于受凍融或干濕交替的建筑及耐磨工程。（3）最適用于蒸氣養(yǎng)護的預(yù)制構(gòu)件。（4）適用于受熱（200℃以下）的混凝土工程。四、火山灰硅酸鹽水泥（代號P·P）（Portlandpozzolanecement）1、定義：凡由硅酸鹽水泥熟料和灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，簡稱火山灰水泥。

火山灰質(zhì)混合摻量：20%~40%。

2、特點：（1）密度為2.8~3.1g/cm3,堆積密度為900~1000kg/m3。細(xì)度、凝結(jié)時間和體積安定性等技術(shù)要求同普通水泥。（2）抗凍性及耐磨性比礦渣水泥還要差。（3）干縮現(xiàn)象還要顯著。（4）泌水性較小，耐水性較高，抗?jié)B性能高，抗硫酸鹽性較好。

其它特點同礦渣水泥。3、應(yīng)用（1）最適宜用在地下或水中工程，尤其是需要抗?jié)B性、抗淡水及抗硫酸鹽侵蝕的工程中。但是火山灰水泥的抗凍性較差，不宜用于受凍部位。（2）不宜用于干燥地區(qū)或高溫車間。（3）適宜用蒸汽養(yǎng)護生產(chǎn)混凝土預(yù)制構(gòu)件。（4）宜用于大體積砼工程。五、粉煤灰硅酸鹽水泥（代號P·F）（Portlandfly-ashcement）1、定義：凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、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，簡稱粉煤灰水泥。

粉煤灰摻量：20%~40%。2、特點：（1）干縮性較小，抗裂性好。（2）配制的砼和易性較好。六、復(fù)合硅酸鹽水泥（Compositeportlandcement）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（簡稱復(fù)合水泥）。

混合材料總摻量應(yīng)>20%，但不能超過50%。七、水泥的包裝標(biāo)志及貯運

1.包裝標(biāo)志（1）袋兩側(cè)應(yīng)有水泥名稱、標(biāo)號、代號。（2）硅酸鹽水泥和普通水泥采用紅色。（3）礦渣水泥包裝袋側(cè)面印字采用綠色印刷。（4）火山灰水泥和粉煤灰水泥包裝袋側(cè)面印字采用黑色或藍(lán)色印刷。2.貯存與運輸不同品種、不同標(biāo)號，單獨、分別貯存，不得混雜，應(yīng)按序堆放。環(huán)境：干燥、防潮、不曬，不直接放在地上。時間不宜太長。注意：1）不同的水泥品種絕對不能混用；

2）同一品種水泥不同標(biāo)號不能混用。八．水泥質(zhì)量的驗收

（一）水泥技術(shù)性能的驗收

1．合格水泥

2．不合格水泥

l

終凝時間不格

l

細(xì)度不合格

l

燒失量不合格（或混合材摻量超過最大限量）

l

強度小于商品等級，但高于該品種的最低等級以上任一項不合格，則該水泥不合格處理方法：

l

全部退回

l

可降級使用但不得低于最低等級，或用于不要求強度的地方

3．廢品水泥

l

初凝時間不合格

l

安定性（F—CaO測定不合格，

F—MgO、SO3含量不合格）

l

強度小于該品種的最低強度等級以上任一項不合格，則該水泥為廢品水泥處理方法：

廢品水泥不得使用（二）外觀與數(shù)量的驗收1．包裝袋上：工廠名稱，生產(chǎn)許可證編號，水泥品種，強度等級，代號，混合材料名稱，出廠日期，包裝標(biāo)志等字樣不全——不合格品包裝袋上字樣顏色：紅色——硅酸鹽、普通硅酸鹽水泥綠色——礦渣水泥黑色——粉煤灰、火山灰水泥2．水泥數(shù)量每袋凈重：50kg，且不少于標(biāo)志質(zhì)量的98%，同時≥1000kg/20袋石灰石粘土鐵礦粉生料石膏按比例混合磨細(xì)1450℃煅燒熟料混合材料1-5%Ⅰ型硅酸鹽水泥P?Ⅰ

Ⅱ型硅酸鹽水泥P?Ⅱ混合材料5-20%礦渣slag20-70%粉煤灰flyash20-40%火山灰Pozzolana20-40%幾種混合材20-50%2.普通硅酸鹽水泥P?O3.礦渣硅酸鹽水泥P?S4.火山灰硅酸鹽水泥P?P5.粉煤灰硅酸鹽水泥P?F6.復(fù)合硅酸鹽水泥P?C1.硅酸鹽水泥磨細(xì)磨細(xì)磨細(xì)磨細(xì)磨細(xì)磨細(xì)磨細(xì)第三節(jié)特性水泥

常用的有：白色硅酸鹽水泥快硬硅酸鹽水泥彩色硅酸鹽水泥高鋁水泥膨脹水泥等一、白色與彩色硅酸鹽水泥

（一）白色水泥1.定義

凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分、氧化鐵含量很少的白色硅酸鹽水泥熟料，再加入適量石膏，共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為白色硅酸鹽水泥，簡稱白水泥。氧化鐵含量（%）0.35～0.4白色；0.45～0.7淡綠色；3～4暗灰色。2.技術(shù)性質(zhì)

（1）強度：分為325、425、525、625四個標(biāo)號。（2）白度：分為特級、一級、二級、三級四個等級。白度（%）分別不低于86、84、80、75。（3）細(xì)度、凝結(jié)時間及體積安定性細(xì)度：0.08mm方孔篩篩余不得超過10%，初凝：不得早于45min終凝：不得遲于12h，各齡期強度：必須合格。體積安定性：用沸煮法檢驗必須合格（二）彩色硅酸鹽水泥

將硅酸鹽水泥熟料（白水泥熟料或普通水泥熟料）、適量石膏和堿性顏料共同磨細(xì)而成。（即染色法）（三）應(yīng)用白色和彩色硅酸鹽水泥用于：裝飾工程常用來配制彩色水泥漿，配制裝飾混凝土，配制各種彩色砂漿用于裝飾抹灰，以及制造各種色彩的水刷石、人造大理石及水磨石等制品。白色水泥還用于各種縫等。二、快硬硅酸鹽水泥（RapidHardingPortlandCement)

1.定義與特點

（1）定義凡以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，加入適量石膏，經(jīng)磨細(xì)制成的具有早期強度增進(jìn)率較快的水硬性膠凝材料，稱快硬硅酸鹽水泥，簡稱快硬水泥。（2）特性凝結(jié)硬化快，早期強度增進(jìn)率快。強度與標(biāo)號：快硬水泥以3d強度確定其標(biāo)號：325、375、425。成分：

C3S（硅酸三鈣）50％～60％

C3A（鋁酸三鈣）8％～14％，兩者總量應(yīng)不少于60％～65％。石膏8％細(xì)度：0.08mm方孔篩篩余不得超過10％初凝：不得早于45min終凝：不得遲于10h體積安定性：要求沸煮法合格2.應(yīng)用主要用于：配制早強混凝土，適用于緊急搶修工程和低溫施工工程以及制作預(yù)應(yīng)力鋼筋砼或高強砼預(yù)制構(gòu)件。易受潮變質(zhì)。應(yīng)及時使用，不能久存。三、高鋁水泥

(HighAluminateCement，簡稱HAC)1

、定義：以鋁酸鈣為主要成分、氧化鋁含量約50％的熟料，再磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為高鋁水泥。（又稱鋁酸鹽水泥）。2.技術(shù)要求細(xì)度：0.08mm方孔篩篩余不得超過10％初凝：不得早于40min終凝：不得遲于10h體積安定性：必須合格高鋁水泥以3d