第2章無機(jī)膠凝材料(建筑學(xué))

第二章無機(jī)膠凝材料1氣硬性膠凝材料2硅酸鹽水泥3摻混合材料的硅酸鹽水泥4其他水泥⑴熟悉石膏、石灰等氣硬性膠凝材料的硬化機(jī)理、性質(zhì)及使用要點(diǎn)，掌握其主要用途；⑵熟悉硅酸鹽水泥的礦物組成，了解其硬化機(jī)理，熟練掌握硅酸鹽水泥等幾種通用水泥的性能特點(diǎn)，相應(yīng)的檢測方法及選用原則；⑶了解特性水泥和專用水泥的主要性能及使用特點(diǎn)。本章知識(shí)點(diǎn)及重點(diǎn)難點(diǎn)本章的難點(diǎn)是硅酸鹽水泥的組成、技術(shù)要求。重點(diǎn)是幾種通用水泥的性能特點(diǎn)和選用原則。水泥品種繁多，建議學(xué)習(xí)中以硅酸鹽水泥為點(diǎn)，搞清楚此點(diǎn)后拓展至其它通用水泥，再拓展至其它特性水泥和專用水泥，采用點(diǎn)面結(jié)合、對(duì)比的學(xué)習(xí)方法。土木工程材料中，凡是經(jīng)過一系列物理、化學(xué)作用，能將散粒狀或塊狀材料粘結(jié)成整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料膠凝材料有機(jī)膠凝材料（瀝青、樹脂等）無機(jī)膠凝材料水硬性膠凝材料（水泥）氣硬性膠凝材料（石灰、石膏）二者有何區(qū)別？？？膠凝材料的分類氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料的區(qū)別

只能在空氣中硬化、保持或繼續(xù)發(fā)展強(qiáng)度的膠凝材料稱為氣硬性凝膠材料。不僅能在空氣中，而且能更好地在水中硬化、保持或繼續(xù)發(fā)展強(qiáng)度的膠凝材料稱為水硬性膠凝材料。判斷題：氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結(jié)硬化，而水硬性膠凝材料只能在水中凝結(jié)硬化。1氣硬性膠凝材料1.1石膏1.2石灰1.3水玻璃石膏應(yīng)用的歷史9000年前，敘利亞和土耳其的小亞細(xì)亞就有古跡；5000年前，埃及人就在敞開的火爐中煅燒石膏，然后破碎磨成粉末，再與水拌和制得用于金字塔建造中石塊的粘結(jié)材料——灰漿；古羅馬人用石膏澆注了成千上萬座古希臘的雕塑。十七世紀(jì)，法國巴黎的木質(zhì)房的所有墻壁均用石膏灰漿（plaster）覆蓋，以提高防火性能，因而，法國巴黎有“石膏的首都（capitalofplaster）之稱。

plasterofparis1.1石膏石膏凝膠材料的生產(chǎn)天然二水石膏原材料化工石膏ＣaSO4·2H2O磷石膏和氟石膏石膏是以CaSO4為主要成分的氣硬性膠凝材料。天然無水石膏：ＣaSO4，結(jié)晶緊密，結(jié)構(gòu)比天然二水石膏致密，質(zhì)地較硬，難溶于水，又稱天然硬石膏，只可用于生產(chǎn)無水石膏水泥。天然二水石膏雪花石膏一般是雪白色，半透明，并能人工染色；通過熱處理它可變成不透明，外貌類似大理石

纖維石膏

由帶有絲光色澤，按規(guī)律分布的線狀結(jié)晶復(fù)合而成的纖維石膏(透石膏）石膏的生產(chǎn)：破碎加熱磨細(xì)CaSO4·2H2O非封閉窯爐中過飽和水蒸汽或某些鹽溶液建筑石膏高強(qiáng)石膏（1）建筑石膏（β-石膏）——晶體細(xì)，調(diào)制成一定稠度漿體時(shí)，需水量大，因而強(qiáng)度低（干燥狀態(tài)下脫水而成）（2）高強(qiáng)石膏——晶粒較粗，因而硬化后密實(shí)度大，強(qiáng)度高（在有蒸汽壓力的條件下脫水而成）材料晶粒特點(diǎn)標(biāo)稠需水量凝結(jié)硬化抗壓強(qiáng)度/MPa比表面積/m2·g-1β-石膏細(xì)小片狀0.70-0.80快7-1047α-石膏粗大完整連接0.40-0.45慢24-4019.3兩種半水石膏的特點(diǎn)（3）可溶性硬石膏—加熱溫度為170～200℃時(shí)，石膏繼續(xù)脫水，生成可溶性硬石膏；溫度升高到200～250℃，石膏中殘留很少的水分，但遇水后還能生成半水石膏直至二水石膏。（4）不溶性硬石膏—加熱溫度高于400℃時(shí)，石膏完全失去水分，形成不溶性硬石膏。（5）高溫煅燒石膏—加熱溫度高于800℃時(shí)，部分石膏分解出CaO，得到高溫煅燒石膏。

建筑石膏的凝結(jié)與硬化

建筑石膏的凝結(jié)硬化：建筑石膏與適量水拌合后，能形成可塑性良好的漿體，但很快就失去塑性并產(chǎn)生強(qiáng)度，逐漸發(fā)展成為堅(jiān)硬的固體。反應(yīng)式：

溶解析晶理論（溶解沉淀理論）：半水和二水石膏在20℃水中的溶解度：8.16g/L和2.05g/L在半水石膏的飽和溶液中，隨著漿體中水分的水化和蒸發(fā)，此反應(yīng)總體表現(xiàn)為向右進(jìn)行。二水石膏以膠體微粒自水中析出并自發(fā)地形成和長大，相互交叉連生而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使石膏漿體凝結(jié)硬化并具有強(qiáng)度。

這一過程中，漿體中的水分因水化和蒸發(fā)而逐漸減小，二水石膏膠體微粒數(shù)量不斷增加，漿體的稠度逐漸增大，可塑性逐漸減小，表現(xiàn)為石膏的“凝結(jié)”；其后，漿體逐漸變稠，膠體微粒逐漸凝聚成為晶體，晶體逐漸長大、共生和相互交錯(cuò)，使?jié){體產(chǎn)生強(qiáng)度并不斷增長，表現(xiàn)為石膏的“硬化”。石膏漿體的凝結(jié)和硬化，實(shí)際上是交叉進(jìn)行的。凝結(jié)硬化的物理化學(xué)過程

石膏漿體半水石膏顆粒二水石膏晶體石膏膠體石膏硬化體水孔隙水化初期：二水石膏晶體較少隨著水化反應(yīng)進(jìn)行二水石膏晶體量石膏硬化體中晶體堆積體建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)建筑石膏：白色粉末，密度為2.60～2.75g/cm3,堆積密度為800～1000kg/m3。包括天然建筑石膏、脫硫建筑石膏和磷建筑石膏。建筑石膏有強(qiáng)度、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間等方面的技術(shù)要求，見下表（GB9776-2008）：等級(jí)細(xì)度（0.2方孔篩篩余）/%凝結(jié)時(shí)間2h強(qiáng)度/MPa初凝終凝抗折抗壓3.0≤10%≥3≤30≥3.0≥6.02.0≥2.0≥4.01.0≥1.6≥3.0建筑石膏的技術(shù)指標(biāo)（GB9776-2008）

①凝結(jié)硬化快。建筑石膏水化迅速，常溫下完全水化所需時(shí)間僅為7～12min。初凝時(shí)間極短，終凝時(shí)間也不超過30min。在室內(nèi)自然干燥的條件下，一星期左右完全硬化，所以施工時(shí)根據(jù)實(shí)際需要，往往加入適量的緩凝劑。②硬化后孔隙率大、強(qiáng)度較低。由于半水石膏完全水化的理論需水量是18.6％，而實(shí)際用水量遠(yuǎn)大于此，因此，未參與水化的多余水分蒸發(fā)后在石膏硬化體內(nèi)會(huì)留下大量的孔隙，建筑石膏孔隙率可高達(dá)50％～60％。從而使其密實(shí)度和強(qiáng)度都大大降低。通常其強(qiáng)度只有7.0~10.0MPa。③具有一定保溫、吸聲性能以及調(diào)濕作用。由于石膏制品內(nèi)部孔隙率大，因而導(dǎo)熱系數(shù)小、具有保溫性能；表面大量空隙對(duì)聲音的傳導(dǎo)和反射都不好；大量毛細(xì)孔隙對(duì)空氣中水分具有較強(qiáng)的吸附能力，在干燥時(shí)又可釋放水分，可調(diào)節(jié)濕度。④凝固時(shí)體積略膨脹，裝飾性好；加工性好。石膏潔白、細(xì)膩，凝固時(shí)體積略有膨脹，膨脹率約為1%，所以制品飽滿。⑤耐水性和耐凍性差。硬化后石膏吸濕性強(qiáng)，導(dǎo)致強(qiáng)度下降，若長期浸泡在水中還會(huì)因二水石膏晶體溶解而引起潰散破壞；若吸水后受凍，還會(huì)因孔隙中水分結(jié)冰膨脹而引起破壞。因此，石膏的耐水性、抗凍性都較差。⑥防火性能良好。在于火災(zāi)或高溫時(shí)，結(jié)晶水蒸發(fā)在石膏表面形成蒸汽幕，并且不會(huì)有有害氣體產(chǎn)生，但不宜長期用于靠近65℃以上高溫的部分。建筑石膏的貯存：

建筑石膏貯存3個(gè)月應(yīng)重新進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。一般3個(gè)月后，強(qiáng)度將降低30%左右。建筑石膏的應(yīng)用

石膏在建筑中應(yīng)用十分廣泛。如石膏抹灰材料、各種墻體材料和裝飾石膏板等。⑴粉刷石膏

粉刷石膏粘接力高、不裂、不起鼓、表面光潔、防火、保溫，并且施工方便，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工，是一種高檔抹灰材料，可用于辦公室、住宅等的墻面、頂棚等。⑵建筑石膏制品

建筑石膏制品的種類很多。如紙面石膏板、空心石膏板、石膏砌塊、裝飾石膏板、石膏角線、燈圈、羅馬柱等，主要用于分室墻，內(nèi)隔墻、吊頂及裝飾。

石膏線貼金箔石膏線石膏空心板石膏空心砌塊石膏砌塊各種墻板德國一所教堂的外墻面雕飾室內(nèi)墻面和天花板的雕飾裝飾石膏板吸聲用穿孔石膏板石膏藝術(shù)制品

紙面石膏板紙面石膏板

紙面石膏板是以石膏為基材，摻入少量添加劑及增強(qiáng)纖維，并在板面、板背各粘結(jié)一層護(hù)面紙而成。紙面石膏板最初在1890年由美國發(fā)明生產(chǎn)，1917年傳入歐洲，由于其具有質(zhì)輕、保溫隔熱、防火、隔音、施工方便、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，紙面石膏板在建筑中的應(yīng)用得到迅速發(fā)展，產(chǎn)量不斷增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1997年美國紙面石膏板年產(chǎn)量已達(dá)19億米2，約有80%墻體材料應(yīng)用紙面石膏板，在美國100％的住宅建筑均采用紙面石膏板作為內(nèi)部隔墻材料，消費(fèi)量為8.1米2/人/年，而我國在2007年也僅為不到0.71米2/人/年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它國家的消費(fèi)水平。石膏板之所以能得到迅速的推廣應(yīng)用，并在一百多年的進(jìn)程中不被淘汰，與其優(yōu)越的性能分不開，總的歸納為以下十點(diǎn)：

1.生產(chǎn)能耗低，生產(chǎn)效率高：生產(chǎn)同等單位的紙面石膏板的能耗比水泥節(jié)省78％。且投資少生產(chǎn)能力大，便于大規(guī)模生產(chǎn)，國外已經(jīng)有年生產(chǎn)量可達(dá)到4000萬平方米以上的生產(chǎn)線。

2.輕質(zhì)：用紙面石膏板作隔墻，重量僅為同等厚度磚墻的1/15，砌塊墻體的1/10，有利于結(jié)構(gòu)抗震，并可有效減少基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)主體造價(jià)。

3.保溫隔熱：由于石膏板的多孔結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.16W/（M．K），與灰砂磚砌塊（1.1W（M．K））相比，其隔熱性能具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

4.防火性能好：由于石膏芯本身不燃，且遇火時(shí)在釋放化合水的過程中會(huì)吸收大量的熱，延遲周圍環(huán)境溫度的升高，因此，紙面石膏板具有良好的防火阻燃性能。經(jīng)國家防火檢測中心檢測，紙面石膏板隔墻耐火極限可達(dá)4小時(shí)。

5.隔音性能好：紙面石膏板隔墻具有獨(dú)特的空腔結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的隔聲性能。

6.裝飾功能好：紙面石膏板表面平整，板與板之間通過接縫處理形成無縫表面，表面可直接進(jìn)行裝飾。

7.可施工性好：僅需裁制刀便可隨意對(duì)紙面石膏板進(jìn)行裁切，施工非常方便，用它做裝飾，可以擺脫傳統(tǒng)的濕法作業(yè)，極大的提高施工效率。

8.舒適的居住功能：由于石膏板具有獨(dú)特的“呼吸”性能，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度，使居住舒適。9.綠色環(huán)保：紙面石膏板采用天然石膏及紙面作為原材料，決不含對(duì)人體有害的石棉（絕大多數(shù)的硅酸鈣類板材及水泥纖維板均采用石棉作為板材的增強(qiáng)材料）。

10.節(jié)省空間：采用紙面石膏板作墻體，墻體厚度最小可達(dá)74mm，且可保證墻體的隔音、防火性能。

就國內(nèi)的行情，紙面石膏板更多的使用在吊頂天花等裝修工程中，但是，紙面石膏板其實(shí)是一種非常好的輕質(zhì)墻體材料，在國外，用來做墻體的石膏板用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于做吊頂?shù)挠昧俊?.2石灰1、石灰的生產(chǎn)石灰的原料主要成分：碳酸鈣主要原料：石灰石、白云石、白堊和貝殼等。欠火石灰——溫度低、煅燒時(shí)間短或塊體過大：外部為正常石灰，內(nèi)部為未分解的碳酸鈣，降低了石灰的利用率。生石灰——正常溫度和煅燒時(shí)間所煅燒的石灰具有多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部孔隙率大，表觀密度較小，晶粒細(xì)小，與水反應(yīng)迅速，這種石灰稱為正火石灰。過火石灰——溫度過高或時(shí)間過長，石灰內(nèi)部孔隙率減少，體積收縮，晶粒變得粗大，稱為過火石灰；其結(jié)構(gòu)較致密，表面常被熔融的粘土覆蓋，與水反應(yīng)時(shí)速度很慢，往往需要很長時(shí)間才能產(chǎn)生明顯的水化效果。石灰生產(chǎn)的三種產(chǎn)品：塊狀生石灰石灰石中常含有一定量的碳酸鎂（MgCO3）：MgO：結(jié)構(gòu)致密和水化速度很慢。按氧化鎂含量的多少，建筑石灰可分為鈣質(zhì)和鎂質(zhì)兩類。當(dāng)石灰中MgO含量小于或等于5％時(shí)，稱鈣質(zhì)石灰；當(dāng)MgO含量大于5％時(shí)，稱為鎂質(zhì)石灰。石灰石塊狀生石灰生石灰粉消石灰粉石灰膏煅燒磨細(xì)加過量水進(jìn)行陳伏土木工程中常用的石灰產(chǎn)品加適量水熟化用途：拌制石灰砌筑砂漿或抹灰砂漿；用途：拌制石灰土、三合土；生石灰粉消石灰粉石灰膏石灰乳石灰乳加水稀釋石灰的熟化

工地上使用生石灰前要進(jìn)行熟化。熟化是指生石灰（氧化鈣）與水作用生成氫氧化鈣（熟石灰，又稱消石灰）的過程，又稱消解或消化。反應(yīng)如下：

CaO＋H2O→Ca(OH)2＋64.9×103J

煅燒良好、氧化鈣含量高的石灰熟化較快，放熱量和體積增大也較多。消石灰粉：將生石灰用適量水經(jīng)消化和干燥而成的粉末，主要成分為Ca(OH)2,稱為消石灰粉。熟化過程中體積增大1-2.5倍，迅速放出大量熱

過火石灰結(jié)構(gòu)較致密，與水反應(yīng)時(shí)速度很慢，往往需要很長時(shí)間才能產(chǎn)生明顯的水化效果。為了消除過火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰漿應(yīng)在儲(chǔ)灰坑中放置兩周以上，這一過程稱為石灰的“陳伏”。“陳伏”期間，石灰漿表面應(yīng)保有一層水分，與空氣隔絕，以免碳化。生石灰石灰漿除去水分石灰膏熟化化灰池沉淀儲(chǔ)灰坑石灰膏：2.石灰的硬化石灰漿體在空氣中逐漸凝結(jié)硬化，主要由下面兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程完成：①結(jié)晶作用

失水結(jié)晶析出漿體硬化干燥漿體緊縮產(chǎn)生強(qiáng)度Ca(OH)2空氣中的CO2和水反應(yīng)，形成不溶于水的碳酸鈣晶體，析出的水分則逐漸被蒸發(fā)。由于碳化作用主要發(fā)生在與空氣接觸的表層，且生成的CaCO3膜層較致密，阻礙了空氣中CO2的滲入，也阻礙了內(nèi)部水分向外蒸發(fā)，因此硬化緩慢。②碳化過程

一般純石灰漿不能單獨(dú)應(yīng)用到工程中，為什么？石灰的硬化很緩慢，這是由于空氣中二氧化碳?xì)怏w非常稀薄，同時(shí)表面的石灰一旦碳化后，所生成的碳酸鈣的堅(jiān)硬外殼，又阻礙二氧化碳的進(jìn)一步透入，而內(nèi)部水分析出困難，結(jié)晶作用無法較快進(jìn)行。所以純石灰漿不能單獨(dú)使用，必須摻入砂子等填充料使用，這樣石灰漿內(nèi)形成連通的毛細(xì)孔道，使內(nèi)部水分蒸發(fā)并進(jìn)一步碳化和結(jié)晶，以加速硬化，并可防止石灰在硬化過程中產(chǎn)生過大收縮或裂縫。3.石灰的技術(shù)性質(zhì)與要求

石灰的性質(zhì)①可塑性和保水性好生石灰熟化為石灰漿時(shí)，能自動(dòng)形成顆粒極細(xì)（直徑約為1μm）的呈膠體分散狀態(tài)的Ca(OH)2

，表面吸附一層厚的水膜。②硬化較慢、強(qiáng)度低碳化緩慢且表面碳化后不利于碳化作用的深入和內(nèi)部水分的蒸發(fā)。硬化后的強(qiáng)度也不高（硬化層太薄），1:3的石灰砂漿28天抗壓強(qiáng)度通常只有0.2～0.5MPa。③耐水性差石灰不宜在潮濕的環(huán)境中使用，也不宜單獨(dú)用于建筑物基礎(chǔ)。④硬化時(shí)體積收縮大

除調(diào)成石灰乳做薄層涂刷外，不宜單獨(dú)使用。工程上常在其中摻入砂、紙筋等減少收縮。⑤生石灰吸濕性強(qiáng)

塊狀生石灰在放置過程中，會(huì)緩慢吸收空氣中的水分而自動(dòng)熟化成消石灰粉，再與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣，失去膠結(jié)能力。石灰的技術(shù)要求

建筑工程中所用的石灰常分三個(gè)品種：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。我國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JC/T479-92《建筑生石灰》JC/T480-92《建筑生石灰粉》JC/T481-92《建筑消石灰粉》JC/T479-92《建筑生石灰》和JC/T480-92《建筑生石灰粉》規(guī)定：MgO含量≤5%為鈣質(zhì)生石灰，MgO含量＞5%為鎂質(zhì)生石灰。(1)生石灰

按現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T479-92《建筑生石灰》的規(guī)定，根據(jù)氧化鎂的含量分為鈣質(zhì)生石灰、鎂質(zhì)生石灰，包括優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)，技術(shù)指標(biāo)見表：項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品(CaO+MgO)含量/%，不小于908580858075未消化殘?jiān)?5mm圓孔篩篩余量)/%,不大于5101551015CO2/％，不大于5796810產(chǎn)漿量/(L/kg),不小于2.82.32.02.82.32.0建筑生石灰技術(shù)指標(biāo)

產(chǎn)漿量是單位質(zhì)量的生石灰經(jīng)消化后,所產(chǎn)石灰漿體的體積(L)。未消化殘?jiān)渴侵干蚁螅茨芟媪粼?mm圓孔篩上的殘?jiān)荚嚇拥陌俜致省?/p>

(2)生石灰粉

按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T480-92《建筑生石灰粉》的規(guī)定，根據(jù)氧化鎂的含量分為鈣質(zhì)生石灰、鎂質(zhì)生石灰，包括優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)，技術(shù)指標(biāo)見表：

項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰粉鎂質(zhì)生石灰粉優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品(CaO+MgO)含量，%，不小于858075807570CO2／％，不大于791181012細(xì)度0.90mm篩的篩余，％，不大于0.20.51.50.20.51.50.125mm篩的篩余，％，不大于7.012.018.07.012.018.0建筑生石灰粉的技術(shù)指標(biāo)

(3)建筑消石灰粉

建筑消石灰粉按氧化鎂含量分為鈣質(zhì)消石灰粉、鎂質(zhì)消石灰粉、白云石消石灰粉等，每種又有優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)。

建筑消石灰粉按氧化鎂含量的分類界限

品種名稱鈣質(zhì)消石灰粉鎂質(zhì)消石灰粉白云石消石灰粉氧化鎂含量/％≤44≤MgO<2424≤MgO<30建筑消石灰粉的技術(shù)指標(biāo)

項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰粉鎂質(zhì)生石灰粉白云石消石灰粉優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品(CaO+MgO)含量/％，≮706560656055656055游離水/％0.4～20.4～20.4～20.4～20.4～20.4～20.4～20.4～20.4～2體積安定性合格合格-合格合格-合格合格-細(xì)度0.9mm篩余％，≯000.5000.5000.50.125mm篩余/％，≯3101531015310154石灰在土木工程中的應(yīng)用

品種名稱適用范圍生石灰配制石灰膏；磨細(xì)成生石灰粉石灰膏用于調(diào)制石灰砌筑砂漿或抹面砂漿稀釋成石灰乳(石灰水)涂料，用于內(nèi)墻和平頂刷白生石灰粉(磨細(xì)生石灰粉)用于調(diào)制石灰砌筑砂漿或抹面砂漿配制無熟料水泥(石灰礦渣水泥、石灰粉煤灰水泥、石灰火山灰水泥等)制作硅酸鹽制品(如灰砂磚等)制作碳化制品(如碳化石灰空心板)用于石灰土(灰土)和三合土消石灰粉制作硅酸鹽制品用于石灰土(石灰+粘土)和三合土（1）制作石灰乳涂料、配制砂漿石灰乳由消石灰粉或石灰膏摻大量水調(diào)制而成?？捎糜诮ㄖ覂?nèi)墻面和頂棚粉刷。摻入少量磨細(xì)粒化高爐礦渣(或粉煤灰)，可提高粉刷層的防水性；摻入各種色彩的耐堿材料，可獲得更好的裝飾效果。石灰漿和消石灰粉可以單獨(dú)或與水泥一起配制成砂漿，前者稱石灰砂漿，后者稱混合砂漿，用于墻體的砌筑和抹面。為了克服石灰漿收縮性大的缺點(diǎn)，配制時(shí)常要加入紙筋等纖維質(zhì)材料。（2）拌制石灰土和石灰三合土

消石灰粉或生石灰粉與黏土拌合物，稱為石灰土（或灰土），若再加入砂石（或碎石、爐渣等）即成三合土。灰土和三合土在夯實(shí)或壓實(shí)下，密實(shí)度大大提高，而且在潮濕的環(huán)境中，黏土顆粒表面的少量活性氧化硅和氧化鋁與Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，使黏土的抗?jié)B能力、抗壓強(qiáng)度、耐水性得到改善。三合土和灰土主要用于墻體、建筑物基礎(chǔ)、路面和地面的墊層。三合土用作鋪筑步道磚的墊層三合土樁灰土樁（3）生產(chǎn)硅酸鹽制品

磨細(xì)生石灰(或消石灰粉)和硅質(zhì)材料(砂、粉煤灰、?；郀t礦渣、浮石等)加水拌和，必要時(shí)加入少量石膏，經(jīng)過成型、蒸養(yǎng)或蒸壓養(yǎng)護(hù)等工序而成的建筑材料，統(tǒng)稱為硅酸鹽制品。如灰砂磚、粉煤灰磚、粉煤灰砌塊、硅酸鹽砌塊等?；疑按u5.石灰的貯存

生石灰應(yīng)貯存在干燥的環(huán)境中，要注意防雨防潮，并不宜久存。最好運(yùn)到工地（或熟化工廠）后立即熟化成石灰漿，將儲(chǔ)存期變?yōu)殛惙凇Ｓ捎谏沂艹笔旎瘯r(shí)放出大量的熱，而且體積膨脹，所以，儲(chǔ)存和運(yùn)輸生石灰時(shí)，還要注意安全。消石灰貯存時(shí)應(yīng)包裝密封，以隔絕空氣，防止碳化；對(duì)石灰膏，應(yīng)在其上層始終保留2cm以上的水層，以防止其碳化而失效。石灰砂漿A為凸出放射性裂紋，這是由于石灰漿的陳伏時(shí)間不足，制使其中部分過火石灰在石灰砂漿制作時(shí)尚未水化，導(dǎo)致在硬化的石灰砂漿中繼續(xù)熟化成Ca(OH)2，產(chǎn)生體積膨脹，從而形成膨脹性裂紋。石灰砂漿B為網(wǎng)狀干縮性裂紋，是因石灰砂漿在硬化過程中干燥收縮所致。尤其是水灰比過大，易產(chǎn)生此類裂紋。石灰砂漿A石灰砂漿B請(qǐng)觀察與對(duì)比經(jīng)過半小時(shí)后的建筑石膏與石灰的凝結(jié)錄像，并分析兩者凝結(jié)硬化的差別。石膏凝結(jié)硬化石灰凝結(jié)硬化從錄像可見:建筑石膏凝結(jié)過程很快，終凝時(shí)間不超過30min；而石灰凝結(jié)慢。此外，石灰硬化后體積收縮，而石膏則略有膨脹，膨脹率為0.05％～0.15％，此性質(zhì)使石膏制品干燥時(shí)不開裂，光滑飽滿。石膏硬化后多孔，故強(qiáng)度較低。石灰水化形成Ca(OH)2，強(qiáng)度也不高，碳化后強(qiáng)度才能提高，但這是一個(gè)緩慢的過程。建筑石膏及石灰均為耐水性差的氣硬性膠凝材料，且石膏吸濕、吸水性大。

黑龍貴地處鄂爾多斯和烏海市交界處，該處石灰窯有一千多孔，主要生產(chǎn)石灰，為電石廠、煉鋼廠提供原料。石灰窯分布在幾十公里的山溝里。這里常年灰塵滿天、一股股刺鼻的的臭味不斷地向周圍飄散，污染嚴(yán)重。塵土滿身的白灰窯民工

白灰窯冒出滾滾濃煙，連成一片，根本看不到藍(lán)天地上落滿了厚厚的石灰，一但刮風(fēng)，石灰漫天飛舞，這個(gè)地區(qū)變得白茫茫一片

2硅酸鹽水泥2.1硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及礦物組成2.2硅酸鹽水泥的水化及凝結(jié)硬化2.3硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)2.4水泥石的腐蝕與防止掌握水泥的基本概念和性能特點(diǎn)；熟悉水泥的生產(chǎn)工藝和基本礦物組成；熟悉解水泥凝結(jié)硬化作用機(jī)理；掌握不同品種水泥的性能與工程應(yīng)用；教學(xué)目標(biāo)與要求：重點(diǎn)：掌握水泥技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用民用建筑工業(yè)建筑海港大壩大橋國防設(shè)施公路核電站這些建筑能離開水泥嗎？

這些建筑所用水泥一樣嗎？

水泥是如何生產(chǎn)出來的？有那些品種？如何選擇？看圖思考

1824年，英國人阿斯普丁(JosephAspdin)發(fā)明了一種把石灰石和粘土混合后加以煅燒來制造水泥的方法，并獲得了專利權(quán)。這種水泥同英國倫敦附近波特蘭(Portland)小城盛產(chǎn)的石材顏色相近。

1870年以后，水泥作為一種新型工業(yè)在世界許多國家和地區(qū)得以發(fā)展和應(yīng)用。我國的水泥工業(yè)解放前十分落后，1876年只是在河北唐山成立了啟新洋灰公司，以后又相繼建立了大連、上海、廣州等水泥廠。歷史上最高年產(chǎn)量(1942年)只有229萬t。我國水泥工業(yè)真正的發(fā)展是在解放以后。50年代，我國按照前蘇聯(lián)模式，在部分高校中設(shè)立了水泥?？坪椭械葘I(yè)學(xué)校，注重培養(yǎng)水泥方向的專業(yè)技術(shù)人才，與此同時(shí)，國家成立了建材研究機(jī)構(gòu)，一部分專業(yè)人員潛心研究水泥技術(shù)，并建成了一批水泥廠。經(jīng)過50年的發(fā)展，我國水泥工業(yè)在世界上舉足輕重，1998年我國水泥產(chǎn)量已達(dá)5．36億t，連續(xù)多年居世界第一。在提高水泥產(chǎn)量的同時(shí)，水泥質(zhì)量也不斷提高。產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)不斷更新，并逐步向國際化接軌。90年代以來已開始在水泥行業(yè)廣泛使用了產(chǎn)品質(zhì)量國際認(rèn)證體系。我國水泥的發(fā)展

水泥：水泥是與水混合后，經(jīng)過物理化學(xué)反應(yīng)過程能由可塑性漿體變成堅(jiān)硬的石狀體，并能將散粒狀材料膠結(jié)成為整體的一種粉末狀水硬性膠凝材料。

屬水硬性凝膠材料，不僅能在空氣中硬化，還能在水中硬化、保持并發(fā)展其強(qiáng)度。分類：按組成：硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥；按性能和用途：通用水泥、專用水泥和特性水泥。硅酸鹽水泥的定義凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主的

水泥熟料，摻入0～5％的石灰石或?；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(也稱波特蘭水泥，Portlandcement)。2.1硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及礦物組成當(dāng)硅酸鹽水泥中不摻混合材料時(shí)，稱為Ⅰ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P·Ⅰ。在硅酸鹽水泥熟料粉磨時(shí)摻加不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的，稱為Ⅱ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P·Ⅱ。（1）硅酸鹽水泥的生產(chǎn)原料：

石灰質(zhì)原料：主要提供ＣaＯ；黏土質(zhì)原料：主要提供SiO2、Ａl２O３以及Ｆe２O３。校正原料鐵質(zhì)校正原料：主要補(bǔ)充Ｆe２O３硅質(zhì)校正原料：主要補(bǔ)充SiO2硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝:將原料按一定比例配料并磨細(xì)成符合成分要求的生料：將生料煅燒使之部分熔融形成熟料；將熟料與適量的石膏共同磨細(xì)成為硅酸鹽類水泥。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝概括起來就是“二磨一燒”，如下圖所示：校正原料圖水泥生產(chǎn)工藝流程示意圖生產(chǎn)過程水泥回轉(zhuǎn)窯

(2)硅酸鹽水泥熟料礦物組成硅酸三鈣——其礦物組成為3CaO·SiO2(簡稱C3S)，含量約37-60%；硅酸二鈣——其礦物組成為2CaO·SiO2(簡稱C2S)，含量約15-37%。鋁酸三鈣

——其礦物組成為3CaO·Al2O3(簡稱C3A)，含量7%～15%。鐵鋁酸四鈣

——其礦物組成為4CaO·Al2O3·Fe2O3(簡稱C4AF)，含量10%～18%。⑤其它礦物組成——硅酸鹽水泥熟料中還含有少量的游離氧化鈣和游離氧化鎂及少量的堿(氧化鈉和氧化鉀)。其總含量一般不超過水泥量的10%。2.2硅酸鹽水泥的水化及凝結(jié)硬化（1）硅酸鹽水泥的水化

硅酸鹽水泥熟料與水發(fā)生的水解或水化作用統(tǒng)稱為水化。水化硅酸鈣，C-S-H凝膠；六方晶體硅酸三鈣水化硅酸鈣，C-S-H凝膠；六方晶體硅酸二鈣水化鋁酸三鈣，立方晶體鋁酸三鈣水化鋁酸三鈣，立方晶體；鐵鋁酸四鈣水化鐵酸鈣，膠體C-F-H加入石膏時(shí)（主要為調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間）：高硫型水化硫鋁酸鈣，針狀晶體，鈣礬石在石膏消耗完后，部分鈣礬石轉(zhuǎn)化為單硫型水化硫鋁酸鈣凝膠體

晶體硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物:水化硅酸鈣(C-S-H凝膠70%)水化鐵酸鈣氫氧化鈣(Ca(OH)220%)水化鋁酸鈣水化硫鋁酸鈣(7%)電鏡下的水泥水化產(chǎn)物圖CHCrystal氫氧化鈣晶體C-S-H水化硅酸鈣凝膠水化硫鋁酸鈣圖各熟料礦物的強(qiáng)度增長硅酸鹽水泥主要礦物組成與特性礦物組成硅酸三鈣C3S硅酸二鈣C2S鋁酸三鈣C3A鐵鋁酸四鈣C4AF水化速度快慢最快快水化熱多少最多中對(duì)強(qiáng)度的作用高早低后高低低提問：（1）由上表可知硅酸鹽水泥應(yīng)有什么特點(diǎn)？（2）如果制備高強(qiáng)水泥、快硬高強(qiáng)水泥或低熱水泥，在熟料礦物組成上應(yīng)分別進(jìn)行怎樣的調(diào)節(jié)？硅酸鹽水泥各礦物組成性能比較

(2)硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化水泥的凝結(jié)：水泥加水拌合后，成為可塑性的水泥漿，水泥漿逐漸變稠失去塑性，但尚不具有強(qiáng)度的過程，成為水泥的“凝結(jié)”。初凝：水泥顆粒表面水化物膜層增厚，包有凝膠體的水泥顆粒逐漸接近，以致相互接觸凝結(jié)成多孔的空間網(wǎng)絡(luò)，形成凝聚結(jié)構(gòu)，水泥漿開始失去塑性，這種結(jié)構(gòu)在振動(dòng)作用下開始破壞。終凝：固態(tài)水化物不斷增多，顆粒間的接觸點(diǎn)數(shù)目不斷增加，結(jié)晶體和凝膠體互相貫穿形成的凝聚—結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不斷增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)逐漸緊密。水泥漿體完全失去可塑性。水泥的硬化：水泥漿凝結(jié)之后，產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸發(fā)展成為堅(jiān)硬的人造石——水泥石，這一過程成為水泥的“硬化”。水泥進(jìn)入硬化期后，水化速度逐漸減慢，水化物隨時(shí)間的增長而逐漸增加，擴(kuò)展到毛細(xì)孔，結(jié)構(gòu)更趨致密，強(qiáng)度相應(yīng)提高。凝結(jié)和硬化實(shí)際上是一個(gè)連續(xù)的復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程。

硬化后的水泥石是由凝膠體、結(jié)晶體、未水化的水泥顆粒、水、凝膠孔、毛細(xì)孔所組成。其結(jié)構(gòu)如圖所示。A－－未水化水泥顆粒B－－凝膠體粒子C－－結(jié)晶體粒子D－－毛細(xì)孔（毛細(xì)孔水）E－－凝膠孔（3）影響水泥凝結(jié)硬化的因素影響凝結(jié)硬化的因素有：水泥的熟料礦物組成及細(xì)度，用水量，養(yǎng)護(hù)時(shí)間，環(huán)境溫度和濕度以及石膏的摻量。①水泥的熟料礦物組成及細(xì)度

水泥熟料中各種礦物的凝結(jié)硬化特點(diǎn)不同，當(dāng)水泥中各種礦物的相對(duì)含量不同時(shí)，水泥的凝結(jié)硬化特點(diǎn)就不同。

水泥磨得愈細(xì)，水泥顆粒平均粒徑小，比表面積大，水化時(shí)與水的接觸面大，水化速度快，凝結(jié)硬化快，早期強(qiáng)度就高。

②用水量當(dāng)水泥漿中加水較多時(shí)，水泥的初期水化反應(yīng)得以充分進(jìn)行；但是水泥顆粒間原來被水隔開的距離較遠(yuǎn)，顆粒間相互連接形成骨架結(jié)構(gòu)所需的凝結(jié)時(shí)間長，所以水泥漿凝結(jié)較慢,且空隙多，水泥石的強(qiáng)度降低。③養(yǎng)護(hù)時(shí)間

水泥加水拌合后的前4周水化速度較快，強(qiáng)度發(fā)展也較快。4周之后，只要維持適當(dāng)?shù)臏囟扰c濕度，水泥漿隨著時(shí)間的延長水化物增多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)就逐漸致密，一般來說，強(qiáng)度不斷增長，在幾個(gè)月、幾年、甚至幾十年后還會(huì)繼續(xù)增長。④環(huán)境溫度和濕度

只有處于適當(dāng)溫度下，水泥的水化、凝結(jié)和硬化才能進(jìn)行。通常，溫度較高時(shí)，水泥的水化、凝結(jié)和硬化速度就較快。當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)水泥水化趨于停止，就難以凝結(jié)硬化。

水泥水化是水泥與水之間的反應(yīng)，必須在水泥顆粒表面保持有足夠的水分，水泥的水化、凝結(jié)硬化才能充分進(jìn)行，生成的水化物進(jìn)一步填充毛細(xì)孔，促進(jìn)強(qiáng)度發(fā)展。保持環(huán)境的溫度和濕度，使水泥石強(qiáng)度不斷增長的措施，稱為水泥的養(yǎng)護(hù)。⑤石膏的摻量

在熟料磨細(xì)時(shí)，摻有適量（3%左右的）會(huì)起到良好的緩凝效果。但是石膏摻量過多時(shí)，可能危害水泥石的安定性。

2.3硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)１.技術(shù)性質(zhì)按照我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》（ＧＢ175一2007）規(guī)定，對(duì)硅酸鹽水泥有9項(xiàng)技術(shù)要求。不溶物、燒失量氧化鎂、三氧化硫含量細(xì)度凝結(jié)時(shí)間體積安定性強(qiáng)度堿含量等①細(xì)度

水泥顆粒粒徑一般在7～200μm，顆粒細(xì)，則水化較快且完全，強(qiáng)度較高，但在空氣中的硬化收縮性大，成本也較高。顆粒過粗不利于水泥活性的發(fā)揮，又影響其保水成漿的性能。水泥顆粒＜40μm時(shí)，具有較高的活性；水泥顆粒＞100μm時(shí)，活性很小。國家規(guī)定用篩析法和比表面積法測定水泥的細(xì)度。ＧＢ175一2007規(guī)定，硅酸鹽水泥比表面積不小于300m2/kg，否則為不合格品。負(fù)壓篩析儀負(fù)壓篩.rm

標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥凈漿為使水泥凝結(jié)時(shí)間和安定性的測定結(jié)果具有可比性，在此兩項(xiàng)測定時(shí)必須采用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿。我國國標(biāo)規(guī)定，水泥凈漿稠度是采用標(biāo)準(zhǔn)維卡儀測定的，以試桿沉入凈漿距底板６mm±1mm時(shí)的稠度為“標(biāo)準(zhǔn)稠度”，此時(shí)的用水量為標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。水泥稠度凝結(jié)時(shí)間測定儀②凝結(jié)時(shí)間初凝：水泥加水拌合時(shí)起至標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿開始失去可塑性所需的時(shí)間；

終凝：水泥加水拌和時(shí)起至標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。為使水泥混凝土和砂漿有充分的時(shí)間進(jìn)行攪拌、運(yùn)輸、澆搗和砌筑，水泥初凝時(shí)間不能過短。當(dāng)施工完成，則要求盡快硬化，具有強(qiáng)度，故終凝時(shí)間不能太長。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不得早于45min，終凝時(shí)間不得遲于6.5h（390min），否則為不合格品。

③安定性體積安定性：水泥漿體硬化以后，體積變化均勻，硬化的漿體能保持一定的形狀，不變形、不開裂、不潰散的性質(zhì)。體積安定性不良：水泥硬化后，產(chǎn)生不均勻的體積變化。會(huì)使構(gòu)件產(chǎn)生膨脹性裂縫，降低建筑物質(zhì)量，甚至引起嚴(yán)重事故。引起水泥安定性不良的原因有三個(gè)：熟料中游離CaO過多：其中部分過燒的CaO在水泥凝結(jié)硬化后，會(huì)緩慢與水生成Ca(OH)2。該反應(yīng)體積膨脹97%，使水泥石發(fā)生不均勻體積變化。熟料中游離MgO過多：水泥中的氧化鎂在水泥凝結(jié)硬化后，會(huì)與水生成Mg(OH)2。該反應(yīng)比過燒的CaO與水的反應(yīng)更加緩慢，且體積膨脹，會(huì)在水泥硬化幾個(gè)月后導(dǎo)致水泥石開裂。石膏摻量過多：水泥硬化后，石膏在有水存在的情況下，還會(huì)繼續(xù)與固態(tài)的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成高硫型水化硫鋁酸鈣（鈣礬石），體積約增大1.5倍，引起水泥石開裂。體積安定性檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：用沸煮法檢測水泥的體積安定性（餅法和雷氏法）。只能檢驗(yàn)氫氧化鈣所引起的水泥體積安定性。硅酸鹽水泥中，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%。

水泥安定性檢驗(yàn)不合格，為不合格品。體積安定性不良LD-50雷氏夾測定儀

LJ-175型雷氏夾FZ-31A型水泥雷氏沸煮箱④強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)

意義：水泥的強(qiáng)度是評(píng)定其質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是劃分水泥強(qiáng)度等級(jí)的依據(jù)。將水泥和標(biāo)準(zhǔn)砂按1：3混合，用0.50的水灰比,并按規(guī)定的方法制成試件，在標(biāo)準(zhǔn)溫度(20士1℃)的水中養(yǎng)護(hù)，分別測定其3d和28d的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。強(qiáng)度等級(jí)：硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。水泥按3d強(qiáng)度又分為普通型和早強(qiáng)型兩種類型，其中代號(hào)R表示早強(qiáng)型水泥。強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度（MPa）抗折強(qiáng)度（MPa）3d28d3d28d42.5

42.5R

52.5

52.5R

62.5

62.5R17.0

22.0

23.0

27.0

28.0

32.042.5

42.5

52.5

52.5

62.5

62.53.5

4.0

4.0

5.0

5.0

5.56.5

6.5

7.0

7.0

8.0

8.0表硅酸鹽水泥各齡期的強(qiáng)度要求（GB175-2007）水泥膠砂攪拌機(jī)水泥膠砂振實(shí)臺(tái)40×40×160mm水泥抗折試模DKZ—500型電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)全自動(dòng)水泥抗壓試驗(yàn)機(jī)⑤堿含量和氯離子含量

水泥中堿含量按Na2O＋0.658K2O計(jì)算值來表示。若使用活性骨料，堿含量過高將引起堿骨料反應(yīng)；低堿水泥，水泥中堿含量不得大于0.60%或由供需雙方商定。水泥中氯離子含量不得大于0.06%。

⑥水化熱

水化熱：水泥在水化過程中所放出的熱稱為水化熱。

大型基礎(chǔ)、水壩、橋墩等大體積混凝土構(gòu)筑物，由于水化熱積聚在內(nèi)部不易散失，內(nèi)外溫差所引起的應(yīng)力，可使混凝土產(chǎn)生裂縫。⑦密度與堆積密度硅酸鹽水泥平均可?。?.1g／cm3。堆積密度：1000～1600kg／m3。種類溶出性侵蝕鹽類侵蝕酸類侵蝕軟水侵蝕一般酸性侵蝕碳酸侵蝕鎂鹽侵蝕硫酸鹽侵蝕2.4水泥石的腐蝕與防止堿類侵蝕氫氧化鈉除了上述外因，水泥石產(chǎn)生腐蝕的內(nèi)因：1水泥石中存在有引起腐蝕的組成成分氫氧化鈣和水化鋁酸鈣；2水泥石本身不密實(shí)，有很多毛細(xì)孔通道，侵蝕性介質(zhì)易于進(jìn)入其內(nèi)部；3腐蝕與通道的相互作用。

2.腐蝕的防止

在選用水泥及施工中，可考慮以下措施：根據(jù)建筑物使用環(huán)境特點(diǎn)，合理選用水泥品種；提高水泥石的密實(shí)度：采取措施減少水泥石結(jié)構(gòu)的孔隙率，如工程實(shí)際中合理設(shè)計(jì)混凝土的配合比，降低水灰比、摻外加劑以及改善施工方法等。特別是提高表面的密實(shí)度，在混凝土或砂漿表面進(jìn)行碳化或氟硅酸處理生成碳酸鈣、氟化鈣或硅膠薄膜，阻塞腐蝕介質(zhì)滲入水泥石的通道；加做保護(hù)層：在混凝土及砂漿表面加上耐腐性高且不透水的防護(hù)層，如耐酸玻璃、耐酸陶瓷、玻璃、塑料等。2.5硅酸鹽水泥的應(yīng)用與存放硅酸鹽水泥的性質(zhì)與應(yīng)用1、強(qiáng)度等級(jí)高、強(qiáng)度發(fā)展快：適用于重要結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土、冬季施工的混凝土等。2、抗凍性好：適用于嚴(yán)寒地區(qū)和遭受反復(fù)凍融的混凝土工程。3、耐腐蝕性差：不宜用于受流動(dòng)軟水和壓力水作用的工程，也不宜用于受海水和其它腐蝕性介質(zhì)作用的工程。4、水化熱高：不宜用于大體積混凝土工程。硅酸鹽水泥的性質(zhì)與應(yīng)用5、抗碳化性能好：適用于空氣中二氧化碳濃度高的環(huán)境。6、耐熱性差：不得用于耐熱混凝土。7、干縮小：可用于干燥環(huán)境下，水化需水量小，且保水能力好。8、耐磨性好：適用于地面和道路工程。（二）硅酸鹽水泥的運(yùn)輸與存放

特別注意防潮與防水。不同品種不同標(biāo)號(hào)的水泥要分別存放。散裝水泥分庫儲(chǔ)存，袋裝水泥的堆放高度不得超過十袋；做到先到先用，不宜久存，經(jīng)三個(gè)月，水泥強(qiáng)度約降低10～20%。3摻混合材料的硅酸鹽水泥3.1水泥混合材料3.2普通硅酸鹽水泥3.3礦渣硅酸鹽水泥3.4火山灰硅酸鹽水泥3.5粉煤灰硅酸鹽水泥3.6復(fù)合硅酸鹽水泥一、混合材料定義分類活性混合材料非活性混合材料3.1水泥混合材料在生產(chǎn)水泥時(shí)，為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度而加入到水泥當(dāng)中去的天然或人工的礦物材料。分類?；郀t礦渣火山灰質(zhì)混合材料粉煤灰（1）活性混合材料磨成細(xì)粉，與石灰或與石膏拌合在一起，加水后，在常溫下，能生成具有膠凝性的水化產(chǎn)物，既能在空氣中，又能在水中硬化的混合材料。它們中都含有大量活性氧化硅（SiO2）與活性氧化鋁（Al2O3）。

?；郀t礦渣形成：煉鐵高爐的熔融礦渣，經(jīng)急速冷卻而成的松軟顆粒。組成：CaOSiO2Al2O3＞90%(活性成分）(活性成分）厚達(dá)近千米的火山灰火山灰形成的云霧火山灰質(zhì)混合材料形成：火山噴發(fā)時(shí)，隨同熔巖一起噴發(fā)的大量碎屑沉積在地面或水中成為松軟狀物質(zhì)，稱為火山灰。組成：活性SiO2、活性Al2O3粉煤灰辰光電廠粉煤灰潰瀉產(chǎn)出：發(fā)電廠鍋爐以煤粉作燃料，從煤粉爐煙氣中收集下來的粉體材料。活性成分：SiO2和Al2O3活性取決于玻璃體含量

2、活性混合材料的作用

活性混合材料與水調(diào)和后，本身不會(huì)硬化或硬化極為緩慢，強(qiáng)度很低，但在氫氧化鈣的溶液就會(huì)發(fā)生顯著的水化，而在飽和的氫氧化鈣的溶液中水化更快，水化反應(yīng)一般認(rèn)為：

xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaO·SiO2·nH2O

x與混合材料的種類、氫氧化鈣和活性氧化硅的比例、環(huán)境溫度等有關(guān)，一般認(rèn)為1或稍大，n值一般為1-2.5。

石膏存在Ca(OH)2+Al2O3

水化鋁酸鈣水化硫鋁酸鈣。Ca(OH)2與SiO2作用過程：無定形的硅酸不定成分的吸附系統(tǒng)水化硅酸鈣微晶體或結(jié)晶不完善的凝膠。吸收鈣離子較長時(shí)間常用的激發(fā)劑堿性激發(fā)劑：硫酸鹽激發(fā)劑：石灰熟料石膏副產(chǎn)品石膏產(chǎn)生Ca(OH)2CaSO4※激發(fā)劑：使活性混合材料的活性得以發(fā)揮，激發(fā)水化，促進(jìn)凝結(jié)硬化的作用。分為堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑。

1、水泥混合材料的類別（2）非活性混合材料

磨細(xì)的石英砂、石灰石、慢冷礦渣和各種廢渣等屬于非活性混合材料。只起提高水泥產(chǎn)量，降低水泥強(qiáng)度，減少水化熱、降低成本等作用。定義與水泥成分不起化學(xué)作用（即無化學(xué)活性）或化學(xué)作用很小的人工或天然礦物質(zhì)材料

3.2普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥（普通水泥）

P.O(ordinaryportlandcement)

由硅酸鹽水泥熟料、、6％～20％（按質(zhì)量百分比計(jì)）混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。摻活性材料：＜20%，允許≤5%的窯灰或≤8%非活性混合材代替。

摻非活性混合材：≤10%普通硅酸鹽水泥各齡期的強(qiáng)度要求（GB175-2007）強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度(MPa)3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.04.052.523.052.54.07.052.5R27.05.0普通硅酸鹽水泥包括4個(gè)強(qiáng)度等級(jí)：42.5、42.5R、52.5和52.5R。普通硅酸鹽水泥（普通水泥）P.O性能特點(diǎn)：性能與硅酸鹽水泥相近。

1早期強(qiáng)度略低，后期強(qiáng)度高；

2水化熱低；

3抗侵蝕、抗腐蝕能力稍好；

4抗凍性、耐磨性稍差。礦渣硅酸鹽水泥(礦渣水泥)：P.S(Portlandblastfurnace-slagcement)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。A性礦渣硅酸鹽水泥，代號(hào)P.S.A：礦渣含量為20％～50％；B性礦渣硅酸鹽水泥，代號(hào)P.S.B：礦渣含量為50％～70％3.3礦渣硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥（礦渣水泥）P.S性能特點(diǎn)：

1早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高(二次水化反應(yīng)）；

2對(duì)溫度敏感，適宜于蒸汽養(yǎng)護(hù)或壓蒸養(yǎng)護(hù)；

3水化熱低（C3S、C3A含量少）；

4具有抗侵蝕、抗腐蝕能力；5具有較好的耐熱性；抗碳化能力弱；6標(biāo)稠需水量大，因此泌水性大，干縮大，抗?jié)B性和抗凍性不及普通水泥?；鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥：P.P(portlandPozzolanacement)

由硅酸鹽水泥熟料、20％～40％的火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。

3.4火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥火山灰水泥性能特點(diǎn)：

1早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高；

2水化熱低，放熱速度慢；

3具有抗侵蝕、抗腐蝕能力；

4抗凍性、耐磨性差，抗碳化能力弱。

5干燥收縮大，干條件下會(huì)氣粉。

6潮濕條件下，吸收石灰產(chǎn)生膨脹膠化作用，密實(shí)度高，抗?jié)B性好。粉煤灰硅酸鹽水泥(粉煤灰水泥)：

P.F(portlandfly-ashcement)由硅酸鹽水泥熟料、20％～40％的粉煤灰和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。3.5粉煤灰硅酸鹽水泥粉煤灰水泥性能特點(diǎn)：

1早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高；2水化熱低，放熱速度慢；

3較好的抗侵蝕、抗腐蝕能力；

4抗凍性差、抗碳化能力弱；5干縮性小，抗裂性好，拌制的混凝土和易性好。

礦渣\火山灰\粉煤灰硅酸鹽水泥

各齡期的強(qiáng)度要求（GB175-2007)強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度(MPa)3天28天3天28天32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0復(fù)合硅酸鹽水泥P.C（Compositeportlandcement）

由硅酸鹽水泥熟料、20%-50%兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。允許用不超過8%的窯灰代替部分混合材料3.6復(fù)合硅酸鹽水泥(復(fù)合水泥)與礦渣、粉煤灰、火山灰質(zhì)水泥的區(qū)別：1、必須摻兩種或兩種以上的混合材料2、擴(kuò)大了混合材的品種MgO含量≤6.0%。三氧化硫含量≤3.5%。強(qiáng)度等級(jí)：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六級(jí)。摻混合材料的硅酸鹽水泥共性：1.凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度增長較多，甚至可超過同強(qiáng)度等級(jí)的硅酸鹽水泥或普通水泥。故這三種水泥不宜用于有早強(qiáng)要求的工程．2.耐熱性好。氫氧化鈣含量低。3.水化放熱速度慢，放熱量低．宜用大體積混凝土工程．4.抗軟水和抗硫酸鹽腐蝕的能力較硅酸鹽水泥或普通水泥要強(qiáng),故適用于受軟水或硫酸鹽腐蝕的水利工程，海港工程及地下工程。5.抗凍性和抗碳化能力差．這三種水泥早期強(qiáng)度低．受凍易損害，且混合材料加入需水量大，又因?yàn)楸Ｋ圆睿自谒鄡?nèi)產(chǎn)生孔隙通道，抗凍性差。6.對(duì)溫度較為敏感,適合蒸汽養(yǎng)護(hù)。摻混合材水泥的特性礦渣硅酸鹽水泥：耐熱性較好—可用于耐熱砼泌水性、干縮性較大，易形成孔隙通道，抗?jié)B性差?；鹕交宜啵何帐遥a(chǎn)生膨脹膠化作用，結(jié)構(gòu)致密，密實(shí)度和抗?jié)B性好，適宜于抗?jié)B砼。耐磨性差，干燥收縮大，干熱條件下易起粉，不耐干燥，不宜用于干燥環(huán)境。粉煤灰水泥：干縮小，抗裂性好，拌制的混凝土和易性好。水化速度慢，所以強(qiáng)度發(fā)展慢。水泥名稱代號(hào)硅酸鹽水泥P·Ⅰ、P·Ⅱ普通硅酸鹽水泥P·O礦渣硅酸鹽水泥P·S粉煤灰硅酸鹽水泥P·F火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P·P復(fù)合硅酸鹽水泥P·C各種水泥的代號(hào)我國廣泛使用的六種水泥（通用水泥）：普通硅酸鹽水泥：熟料＋(6~20)%混合材＋石膏礦渣硅酸鹽水泥：熟料＋(20~70)%礦渣＋石膏火山灰水泥：熟料＋(20~40)%火山灰＋石膏粉煤灰硅酸鹽水泥熟料＋(20~40)%粉煤灰＋石膏復(fù)合硅酸鹽水泥熟料＋(20~50)%混合材料＋石膏摻混合材硅酸鹽水泥品種五種常用水泥的主要性能特性品種P.ⅠP.ⅡP.OP.SP.PP.F水化熱高低凝結(jié)時(shí)間快較快較慢，低溫下尤甚強(qiáng)度發(fā)展早期強(qiáng)度高早期強(qiáng)度較高早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度可等于同標(biāo)號(hào)硅酸鹽水泥抗硫酸腐蝕較差較強(qiáng)當(dāng)SiO2多時(shí)，抗硫酸鹽腐蝕性好，當(dāng)Al2O3多時(shí)，抗硫酸鹽腐蝕性差抗凍性好較差干縮性小較大大較小保水性較好差好差蒸養(yǎng)適應(yīng)性不宜高于60～80℃好五種常見硅酸鹽水泥性能及應(yīng)用4其他水泥4.1白色和彩色硅酸鹽水泥4.2快硬水泥4.3膨脹水泥及自應(yīng)力水泥4.4道路硅酸鹽水泥4.1白色水泥和彩色水泥白色硅酸鹽水泥(簡稱“白水泥”)P·W（whiteportlandcement）

《白色硅酸鹽水泥》GB/T2015-2005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、適量石膏和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的混合材料，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。硅酸鹽水泥的顏色主要由氧化鐵、氧化錳、氧化鈷和氧化鈦等氧化物引起，所以白色硅酸鹽水泥的生產(chǎn)要盡量避免著色物質(zhì)的混入。石灰質(zhì)原料應(yīng)選用純的石灰石，黏土可選用純凈的高嶺土。GB/T2015-2005中規(guī)定的白水泥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度等級(jí)：分為32.5、42.5和52.5三個(gè)強(qiáng)度等級(jí)；白度（Whiteness）：白度值應(yīng)不低于87。凝結(jié)時(shí)間：初凝應(yīng)不早于45min，終凝應(yīng)不遲于10h。細(xì)度、沸煮安定性、三氧化硫的含量：與普通硅酸水泥相同。

彩色硅酸鹽水泥用白色硅酸鹽水泥熟料、石膏以及耐堿礦物顏料共同磨細(xì)可制得彩色水泥。所用顏料要求對(duì)光和大氣能耐久，能耐堿而又不對(duì)水泥性能起破壞作用。常用的顏料有氧化鐵（紅、黃、褐、黑）、二氧化錳（黑、褐色）、氧化鉻（綠色）、赭石（赭色）、群青（藍(lán)色）和炭黑（黑色）。制造紅、褐、黑等較深顏色彩色水泥時(shí)，也可用一般硅酸鹽水泥熟料加入耐堿礦物原料，不一定用白色硅酸鹽水泥。

白色水泥配制白色或彩色砂漿、混凝土和涂料白色和彩色水泥應(yīng)用：白水泥直塑(牡丹仙子）壓花地坪藝術(shù)地坪彩色水泥地磚4.2快硬水泥

①快硬硅酸鹽水泥

凡以硅酸鹽水泥熟料和石膏磨細(xì)制成，以3d抗壓強(qiáng)度表示強(qiáng)度等級(jí)的水硬性膠凝材料，稱為快硬硅酸鹽水泥（簡稱快硬水泥）。

快硬硅酸鹽水泥生產(chǎn)方法與硅酸鹽水泥基本相同，只是要求C3S和C3A含量高些，并適當(dāng)提高水泥的粉磨細(xì)度。性能：水化放熱速率快，水化熱較高，早期強(qiáng)度高。用途：早期強(qiáng)度高的工程、緊急搶修工程、抗沖擊及抗震性工程、冬季施工工程等。②鋁酸鹽水泥凡以鋁酸鈣為主、氧化鋁含量大于50％的熟料，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為鋁酸鹽水泥，又稱高鋁水泥。主要礦物成分：鋁酸一鈣CaO·Al2O3及其他鋁酸鹽。水化產(chǎn)物：水化鋁酸一鈣和水化鋁酸二鈣晶體、氫氧化鋁凝膠。鋁酸鹽水泥的特性和應(yīng)用性能：1）早期強(qiáng)度發(fā)展迅速，適用與早期強(qiáng)度要求較高的緊急、搶修工程。2）水化熱大，放熱快，不適用于大體積混凝土工程。3）耐熱性能好，適合做耐熱工程。4）抗硫酸鹽侵蝕性能好，主要組成為低鈣鋁酸鹽，水化析出的氫氧化鈣較少，且水泥石孔隙率小。5）耐堿性差，長期強(qiáng)度會(huì)降低。應(yīng)用：緊急工程、冬季施工的工程；配制耐熱和耐硫酸鹽混凝土。③快硬硫鋁酸鹽水泥R·SAC(Rapidhardeningsulphoaluminatecement)

凡以適當(dāng)成分的生料，經(jīng)煅燒所得以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的熟料和少量石灰石，加入適量石膏磨細(xì)制成的早期強(qiáng)度高的水硬性膠凝材料，稱為快硬硫鋁酸鹽水泥。主要礦物為無水硫鋁酸鈣（3(CaO·Al2O3)·CaSO4）和β-C2S;水化產(chǎn)物：鈣礬石、氫氧化鋁凝膠和C-S-H凝膠。特點(diǎn)：快凝、早強(qiáng)、不收縮，抗?jié)B和抗硫酸鹽侵蝕。用途：冬季施工、緊急搶修、堵漏等；不足：堿度低，使用時(shí)應(yīng)注意鋼筋銹蝕問題；耐熱性較差。4.3膨脹和自應(yīng)力水泥

膨脹水泥和自應(yīng)力水泥

凝結(jié)硬化過程中不僅不收縮，而且有不同程度的膨脹。膨脹過程中受到限制，水泥石本身會(huì)受到壓應(yīng)力。自應(yīng)力值小于2MPa的水泥屬于膨脹水泥，自應(yīng)力值不小于2MPa的水泥屬于自應(yīng)力水泥。硅酸鹽型：硅酸鹽水泥、高鋁水泥、石膏

凝結(jié)較慢鋁酸鹽型：高鋁水泥、石膏凝結(jié)較快膨脹機(jī)理：鈣礬石的生成。膨脹水泥及自應(yīng)力水泥的應(yīng)用

膨脹水泥適用于補(bǔ)償收縮混凝土、用作防滲混凝土；填灌混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的接縫及管道接頭，