河海大學(xué)材料講義 第4章 水泥課件

第4章水泥4.1概述一、水泥的定義與分類二、水泥的發(fā)展簡史三、水泥的特性與應(yīng)用四、本章學(xué)習(xí)內(nèi)容、要求一、水泥的定義與分類

（一）定義

根據(jù)GB/T4131-1997《水泥的命名、定義和術(shù)語》，水泥（Cement）是加水拌和成漿體，能膠結(jié)砂、石等適當材料并能在空氣和水中硬化粉狀水硬性膠凝材料。（二）水泥的分類

1.按礦物組成分

硅酸鹽水泥鋁酸鹽水泥氟鋁酸鹽水泥鐵鋁酸鹽水泥硅酸鹽系列水泥的分類(按性能和用途分)

硅酸鹽系列水泥專用水泥－－具有專門用途的水泥(如道路水泥、砌筑水泥等)。特性水泥－－性能較突出的水泥(如快硬水泥、白色水泥、抗硫酸鹽水泥等)。通用水泥（用于一般土木工程的水泥)硅酸鹽水泥－混合材摻量0%~5%普通水泥－混合材摻量6%~20%礦渣水泥粉煤灰水泥火山灰水泥復(fù)合水泥混合材摻量>20%各種品種水泥二、水泥的發(fā)展簡史（一）水泥的誕生

水泥是人們在長期使用氣硬性膠凝材料的基礎(chǔ)上誕生和發(fā)展起了來的。膠凝材料的發(fā)展經(jīng)歷了：天然膠凝材料（如粘土）石膏、石灰石灰-火山灰水硬性石灰、天然水泥硅酸鹽水泥不同品種水泥的各個階段。硅酸鹽水泥（波特蘭水泥）：1810

～1825年，用人工配合原料，再經(jīng)煅燒，磨細以制造水硬性膠凝材料已開始組織生產(chǎn)。因為這種膠凝材料凝結(jié)后的外觀顏色與當時建筑上常用的英國波特蘭島出產(chǎn)的石灰石相似，故稱之為波特蘭水泥（PortlandCement,我國稱為硅酸鹽水泥）。英國瓦匠Joseph.Aspdin于1824年首先取得了該項產(chǎn)品的專利權(quán)，所以一般認為水泥是那時發(fā)明的。（二）水泥工業(yè)的發(fā)展

水泥熟料最初是用間歇式的土窯燒成的，近2個世紀來水泥生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展：1877年：用回轉(zhuǎn)窯燒制水泥熟料獲得專利權(quán)；1910年：立窯實現(xiàn)機械化連續(xù)生產(chǎn)；1928年：立波爾窯誕生；50年代初：懸浮預(yù)熱器窯應(yīng)用；1971年：窯外分解技術(shù)應(yīng)用?，F(xiàn)有日產(chǎn)4000噸以上水泥熟料窯外分解干法生產(chǎn)線。

我國于1889年在河北唐山建立啟新洋灰公司，解放初全國的水泥年產(chǎn)量為286萬噸。目前能自行設(shè)計、生產(chǎn)日產(chǎn)2000噸水泥熟料的水泥生產(chǎn)設(shè)備。水泥產(chǎn)量居世界首位，1999年達6億多噸。2008年達13-14億噸?，F(xiàn)存最早的水泥窯WilliamApsdin運行于1847-1850年現(xiàn)代機立窯水泥廠新型干法水泥生產(chǎn)線江南-小野田水泥有限公司

三、水泥的特性與用途

（一）水泥的特性1.

可塑。水泥漿有很好的可塑性，與砂，石拌合后仍能使混合物具有必要的和易性，可澆筑成各種形狀尺寸的構(gòu)件，以滿足設(shè)計上的不同要求；2.

適應(yīng)性強?？捎糜诤Ｉ?，地下、深水或者嚴寒、干熱的地區(qū)，以及耐侵蝕、防輻射、核電站等特殊要求的工程；3.較高強度且可調(diào)節(jié)。硬化后可以獲得較高強度，并且改變水泥的組成，可以適當調(diào)節(jié)其性能，滿足某些工程的不同需要；4.

可容性好?？膳c纖維或者聚合物等多種無機，有機材料匹配，制成各種水泥基復(fù)合材料，有效發(fā)揮材料潛力，如鋼筋混凝土；5.

耐久性好。與普通鋼鐵相比，水泥制品不會生銹，也沒有木材這類材料易于腐朽的缺點，更不會有塑料年久老化的問題，維修工作量小。6.

耗能、環(huán)境污染。生產(chǎn)過程中消耗大量能源，產(chǎn)生大量CO2及粉塵，對環(huán)境造成影響。（二）水泥的用途水泥品種與強度等級：為滿足工業(yè)建筑和軍事工業(yè)的需要，逐漸發(fā)展處各種不同特性、不同用途的水泥。目前水泥品種已達100余種。同一品種的水泥，根據(jù)膠結(jié)強度的大小，分為若干強度等級。用途：水泥是最重要的建筑材料之一，在建筑、道路、水利海洋和國防工程中應(yīng)用極廣，常用來制造各種形式的混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土和建筑物。4.2硅酸鹽水泥4.2.1硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及其礦物組成4.2.2硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化4.2.3硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)4.2.4環(huán)境水對水泥石的侵蝕4.2.1硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及其礦物組成（一）硅酸鹽水泥的定義和分類1、定義

根據(jù)GB175－2007《通用硅酸鹽水泥》的規(guī)定，凡由硅酸鹽水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料,稱為硅酸鹽水泥。

硅酸鹽水泥熟料

以適當成分生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的物料，稱為硅酸鹽水泥熟料，簡稱熟料。2、分類硅酸鹽水泥分兩種類型。

I型：不摻加混合材料的稱I型硅酸鹽水泥，代號P·I。II型：在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過水泥質(zhì)量5%石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱II型硅酸鹽水泥，代號P·II。(二)硅酸鹽水泥的生產(chǎn)

1、生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的原料和燃料

生產(chǎn)硅酸鹽水泥的原料有：(1)石灰質(zhì)原料(石灰石、白堊等)，主要提供CaO。(2)粘土質(zhì)原料(粘土、頁巖等),主要提供SiO2和Al2O3及少量Fe2O3。輔助原料如鐵礦石、砂巖等，用以校正SiO2和Fe2O3的不足。

燃料：生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的燃料一般為煤。2、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝(過程)硅酸鹽水泥的生產(chǎn)可概括為“兩磨一燒”，即：

1.生料的配料與磨細－－制備生料(磨)；

2.生料煅燒成熟料－－煅燒熟料(燒);3.熟料與適量石膏共同磨細而成水泥－－粉磨水泥(磨)。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝流程圖〔1〕原料破碎、配料與粉磨

石灰石、粘土、砂巖等水泥原料先需破碎（一般用顎式破碎機、反擊式破碎機等），然后與其它原料（如鐵粉）一起按配料計量入磨機粉磨成生料。生料粉磨一般用球磨機。顎式破碎機球磨機配料系統(tǒng)〔2〕熟料燒成懸浮預(yù)熱器系統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯

生料經(jīng)煅燒即為水泥熟料。熟料燒成用水泥窯。水泥窯可分回轉(zhuǎn)窯和立窯兩大類。新建大型水泥廠多用帶預(yù)熱、窯外分解系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯。機械化立窯

立窯在我國水泥工業(yè)中仍占很重要的地位，我國目前年產(chǎn)6億多噸水泥，主要產(chǎn)自立窯水泥廠?！?〕水泥粉磨

將水泥熟料和石膏、混合材料一起磨細即成水泥。水泥粉磨一般用管（球）磨機。加入石膏的目的是調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間,使水泥不致發(fā)生快凝或閃凝現(xiàn)象。同時在最佳石膏摻量時可得到水泥最高強度。水泥磨〔4〕裝包運輸

水泥一般用塑料編制袋或牛皮紙袋裝包（50kg/袋），以便長途運輸和保存。散裝水泥

為節(jié)省成本，也可用散裝水泥車對近距離大用戶（如混凝土攪拌站）供貨。生料煅燒過程中的物理和化學(xué)變化生料煅燒形成熟料主要包括以下幾個物理化學(xué)過程：（1）生料的干燥與脫水

100~200oC:生料被加熱，自由水逐漸蒸發(fā)而干燥；

500~800oC:粘土質(zhì)原料脫水并分解為無定形的Al2O3和SiO2。（2）碳酸鈣分解

800~1000oC：

（3）固相反應(yīng)在碳酸鈣分解的同時，石灰質(zhì)和粘土質(zhì)組分間，通過質(zhì)點的相互擴散，進行固相反應(yīng)：~800oC：2CaO·SiO2

(C2S)開始形成；~1100oC：開始形成3CaO·Al2O3

(C3A)和4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)；~1300oC：大量形成3CaO·Al2O3

和

4CaO·Al2O3·Fe2O3，2CaO·SiO2含量達最大值。（4）熟料燒成1300~1450oC：3CaO·Al2O3

和

4CaO·Al2O3·Fe2O3

呈熔融狀態(tài)，CaO和部分2CaO·SiO2

溶解于液相，在此液相中2CaO·SiO2

吸收CaO形成3CaO·SiO2(C3S)。

2CaO·SiO2+CaO3CaO·SiO2（5）熟料冷卻快速冷卻可以阻止以下過程發(fā)生。

3CaO·SiO2

2CaO·SiO2+CaO

b-2CaO·SiO2g-2CaO·SiO2

(三)硅酸鹽水泥熟料的組成及特性

1、硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)組成

1.

化學(xué)成分CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgO百分含量(%)64～6821～235～73～5<52、硅酸鹽水泥熟料的礦物組成1.

礦物名稱礦物組成

縮寫符號

含量(%)硅酸三鈣3CaO·SiO2

C3S37～60硅酸二鈣2CaO·SiO2

C2S15～37鋁酸三鈣3CaO·Al2O3

C3A7～15鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3

C4AF10～18

3、四種熟料礦物成分的特性1.

性質(zhì)C3SC2SC3AC4AF

水化速率較快最慢極快較快

28d水化熱較大最小最大中強度大小(發(fā)展)最高(快)后高(慢)低(快)低(中)抗化學(xué)腐蝕性

中最大小大☆(MgO)，含量多，會引起水泥的安定性不良，＜5％；☆(SO3)，

＜3.5％；☆(f-CaO)，含量過高，導(dǎo)致安定性不良，1％～2％?！顗A分(K2O、Na2O)，過高時會產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)，應(yīng)加以限制。4、硅酸鹽水泥熟料礦物含量與特性的意義1.

(1)根據(jù)性能要求，改變礦物成分；

(2)根據(jù)水泥熟料礦物組成，大致了解水泥性能。4.2.2硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化

（一）縮寫：CaO=C，SiO2=S，Al2O3=A……1.

（二）硅酸鹽水泥熟料的水化水化：

水泥熟料礦物與水反應(yīng)生成水化物的過程。

1.C3S水化

2C3S+7H→C3S2H4(C-S-H)＋3CH

(反應(yīng)較快)2.C2S水化

2C2S+5H→C-S-H＋CH

(反應(yīng)較慢)1.

3.C3A水化C3A＋CSH2＋26H→C6AS3H32(反應(yīng)極快)

(鈣礬石AFt)

若石膏很少，則形成單硫型水化硫鋁酸鈣C3ASH11

(AFm)

。4.C4AF水化C4AF＋7H→C3AH6＋

CFH

(反應(yīng)較快)5.硅酸鹽水泥主要水化產(chǎn)物

水化硅酸鈣(C3S2H4)、Ca(OH)2

(CH)、水化鋁酸鈣(C3AH6)

、水化鐵酸鈣(CFH)、水化硫鋁酸鈣(AFt、AFm)。C-S-H凝膠I型纖維狀(柱狀,棒狀,管狀,卷箔狀),0.5~2mmⅡ型網(wǎng)狀(交叉狀或蜂窩狀)C-S-H凝膠Ⅲ型蠕蟲狀Ⅳ型顆粒狀，內(nèi)部水化產(chǎn)物Ca(OH)2

三方晶系，層狀結(jié)構(gòu)，六角板狀，寬約幾十微米AFt

三方晶系，柱狀結(jié)構(gòu)，針狀A(yù)Fm

三方晶系，層狀結(jié)構(gòu)，花朵狀或六方板狀，比Ca(OH)2薄。C2AH8,C4AH13,C3AH6C2AH8,C4AH13

六方層狀結(jié)構(gòu)C3AH6

立方晶系，立方體（三）水泥漿體凝結(jié)硬化●

水泥加水形成的漿體,起初具有可塑性和流動性.隨著水化反應(yīng)的不斷進行,漿體逐漸失去流動能力,轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢◤姸鹊墓腆w,這一過程即為水泥的凝結(jié)和硬化.●水化是水泥產(chǎn)生凝結(jié)硬化的前提,而凝結(jié)硬化則是水泥水化的結(jié)果。從整體看,凝結(jié)與硬化是同一過程的不同階段,凝結(jié)標志著水泥漿失去流動性而具有一定的塑性強度.硬化則表示水泥漿固化后所建立的結(jié)構(gòu)具有一定的機械強度.●

水泥的凝結(jié)和硬化過程是人為劃分的,實際上這是一個連續(xù)的復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程，是不能截然分開的.分散在水中未水化的水泥顆粒在水泥顆粒表面形成水化物膜層膜層長大并互相連接）凝結(jié)水化物進一步發(fā)展，填充毛細孔1.水泥漿體凝結(jié)硬化過程硬化水泥漿體(水泥石）的組成---不均質(zhì)結(jié)構(gòu)體水泥水化產(chǎn)物(主要水化硅酸鈣凝膠)；未水化水泥顆粒；各類孔（孔溶液）。2.影響硅酸鹽水泥水化與硬化的因素(1)水泥熟料礦物組成與細度；(2)水灰比---水化程度；(3)齡期；(4)環(huán)境溫度與濕度；4.2.3硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)

（一）密度與堆積密度密度：一般在3.1～3.2g/cm3之間。松散堆積密度：一般在900～1300kg/m3之間。緊密堆積密度：可達1400～1700kg/m3

（二）細度

細度是指水泥顆粒的粗細程度。1.水泥細度與性能關(guān)系

水泥顆粒的粗細直接影響水泥的需水量、凝結(jié)硬化及強度,水泥顆粒越細,水化反應(yīng)的發(fā)展就越迅速而充分,凝結(jié)硬化的速度加快,早期強度也就越高.但水泥磨得越細,消耗的粉磨能量就越多,成本越高;而且水泥顆粒越小,越易與空氣中的水分及二氧化碳起反應(yīng),因此不宜久置。

2.細度表示方法與要求

比表面積法和篩析法國家標準規(guī)定，硅酸鹽水泥的細度用用透氣式比表面積儀測定，要求其比表面積大于300m2/kg。硅酸鹽系列其它五類水泥水泥的細度用篩析法，要求在和

80mm方孔篩上的篩余量不大于10%。細度不符合規(guī)定的,為不合格品。

比表面積：單位質(zhì)量水泥粉末所具有的表面積，m2/kg。比表面積測定水泥標準篩(80mm方孔篩)（三）標準稠度用水量標準稠度加水量影響凝結(jié)時間、體積安定性等性能。為使性能統(tǒng)一可比，必須在一個規(guī)定的漿體稠度下進行，這個規(guī)定的漿體稠度稱為標準稠度。標準稠度用水量水泥漿體達到規(guī)定稀稠程度時的用水量占水泥用量的百分比。測定方法GB/T1346－2001，水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法，有標準法和代用法，有矛盾時以標準法為準。

一般硅酸鹽水泥的標準稠度用水量一般為24～30%。凈漿攪拌先加拌和水：120-150ml;水泥：500g（5-10s內(nèi)加完）攪拌：低速120s

停：15s

高速:120s標準稠度用水量測定（標準法）釋放試桿30s時讀數(shù)：試桿離底板5～7mm的水泥漿為標準稠度水泥漿標準稠度用水量測定（代用法）釋放試桿30s時讀數(shù)：調(diào)整水量法：26～30mm固定水量法：P＝33.4－0.185S（四）凝結(jié)時間

水泥從加水開始到失去流動性,即從可塑狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需的時間叫凝結(jié)時間。初凝時間從水泥加水拌合起至水泥漿開始失去可塑性所需的時間為水泥的初凝時間。

2.終凝時間從加水拌合至水泥漿完全失去塑性的時間為水泥的終凝時間。水泥凝結(jié)時間測定：按GB/T1346－2001，水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法。初凝時間測定釋放試針30s時讀數(shù)。試針沉到距底板3～5mm，時，為水泥達到初凝狀態(tài)。T初凝時間＝t1－t0到達初凝狀態(tài)時刻－加水時刻終凝時間測定試針沉入試體0.5mm時，為水泥達到終凝狀態(tài)。T終凝時間＝t2－t0到達終凝狀態(tài)時刻－加水時刻3.水泥的凝結(jié)時間對施工的影響

水泥初凝不宜過早,以便在初凝之前有足夠的時間來完成混凝土或砂漿的攪拌、運輸、澆搗和砌筑等操作；水泥終凝不宜過遲,以便使混凝土能盡快地硬化,達到一定的強度,以利于下道工序的進行。4.對水泥凝結(jié)時間的要求國家標準中規(guī)定:硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于45min,終凝時間不得遲于6.5h.。

凡初凝時間不符合規(guī)定的,為廢品；終凝時間不符合規(guī)定的為不合格品。（五）體積安定性

水泥的體積安定性是指水泥漿體在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性.水泥安定性不良的，為廢品。1.水泥安定性不良的危害已硬化水泥石中產(chǎn)生不均勻膨脹，破壞水泥石結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)龜裂、彎曲、松脆或崩潰現(xiàn)象。2.安定性不良的原因①

游離氧化鈣(f-CaO)含量過高，導(dǎo)致安定性不良。②

方鎂石(MgO)含量多，會引起水泥的安定性不良。

MgO含量不符合規(guī)定者,為廢品。③

三氧化硫(SO3)含量過高。硅酸鹽水泥中SO3的含量不得超過3.5%,SO3含量不符合規(guī)定者,為廢品。3.檢驗水泥安定性的方法

f－CaO：按GB/T1346－2001：水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法。有試餅法及雷氏夾法，有爭議時以雷氏法為準。

MgO：必須用壓蒸法。

SO3：用浸水法。4.安定性不合格水泥的處置體積安定性不合格的水泥應(yīng)作廢品處理，嚴禁用于工程中。沸煮箱30min從室溫加熱到100oC，保溫3h。體積安定性檢驗（試餅法）體積安定性檢驗（雷氏夾法）C－A<5mm︱(C2－A2)－(C1－A1)︱<4mm（六）強度

水泥的強度是指水泥膠砂硬化一定齡期后，其膠結(jié)能力的大小。檢驗方法

GB/T17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)(1)標準砂:1.0~2.0mm,0.50~1.0mm，0.08~0.50mm

三級，每級各占1/3。

(2)配合比（質(zhì)量比）：水泥：標準砂：水

1：3：0.5450±2g:1350±5g:225±1ml

(3)成型方法：標準振實臺或振動臺(4)試件尺寸：40mm×40mm×160mm(5)養(yǎng)護溫度:201oC(6)齡期：3d,28d(7)強度試驗：抗折、抗壓2.

強度等級(GB/175-2007)按規(guī)定齡期的抗壓強度和抗折強度劃分。不同強度等級的水泥在各齡期的強度值不得低于表中對應(yīng)值。(表4－1，

P44)試件成型試件尺寸：40mm×40mm×160mm先加拌和水：225ml;加水泥：450g攪拌：低速30s，在第二個

30s開始時同時均勻加砂，再高速攪拌30；停：90s

高速:60s3、強度測定與計算L=100mm保留一位小數(shù)。

抗折強度＝0.00234F(MPa)夾具施壓面積40mm×40mm＝0.625F

(MPa)保留一位小數(shù)。

抗壓強度4、強度試驗結(jié)果數(shù)據(jù)處理〔P279〕抗折強度：以三條棱柱體試件抗折強度的算術(shù)平均值作為試驗結(jié)果。當三個強度值中僅有一個超出平均值的±10％時，應(yīng)剔除這個結(jié)果，再以剩下的兩個測定值的平均值作為試驗結(jié)果；如三個測定值中有兩個超過平均值的±10％時，則該組結(jié)果作廢?？箟簭姸龋阂匀龡l棱柱體試件得到的六個抗壓強度的算術(shù)平均值作為試驗結(jié)果。當六個強度值中僅有一個超出平均值的±10％時，應(yīng)剔除這個結(jié)果，以剩下的五個測定值的平均值作為試驗結(jié)果；如五個測定值中再有超過它們平均值的±10％時，該組結(jié)果作廢；有兩個測定值超過平均值的±10％時，作廢。強度等級：根據(jù)抗折、抗壓強度結(jié)果，按相應(yīng)的水泥標準確定其水泥強度等級。例題

某硅酸鹽水泥標準膠砂試件強度試驗結(jié)果如下，試評定該水泥的強度等級。

齡期試件編號抗折破壞荷載(N)抗壓破壞荷載(kN)1191039.042.03d2196040.041.03200042.043.01301084.083.028d2340082.080.03360095.087.0(1)求3天強度①抗折強度抗折破壞荷載平均值（1910＋1960＋2000)/3=1956.7(N)

誤差判斷：1956.7的±10％為1761.0～2152.4，因三個讀數(shù)均未超出這一范圍，則抗折強度：

f折3＝0.00234×1956.7≈4.8MPa②抗壓強度抗壓破壞荷載平均值（39.0+42.0+40.0+41.0+42.0+43.0)/6=41.2(kN)

誤差判斷：41.2的±10％為37.1～45.3，因六個讀數(shù)均未超出這一范圍，則抗壓強度：

f壓3＝0.625×41.2≈25.8MPa(2)求28天強度：①抗折強度抗折破壞荷載平均值（2950＋3400＋3600)/3=3316.7(N)

誤差判斷：3316.7的±10％為2985.0～3648.4，因三個讀數(shù)中2950不在這一范圍，則取3400和3600的平均值3500計算抗折強度：

f折28＝0.00234×3500≈8.2MPa②抗壓強度抗壓破壞荷載平均值（84.0+83.0+82.0+80.0+95.0+87.0)/6=85.2(kN)

誤差判斷：85.2的±10％為76.7～93.7，因六個讀數(shù)中95.0超出這一范圍，則取其余5個讀數(shù)的平均值計算抗壓強度：

f壓28＝0.625×83.2≈52.0(MPa)(3)強度等級評定強度等級齡42.5452.5R52.5測定值期強度指標(MPa)(MPa)抗折抗壓抗折抗壓抗折抗壓抗折抗壓3d3.517.04.022.04.023.04.825.828d6.542.56.542.87.052.58.252.0

測定結(jié)果3天抗折、抗壓強度均達到52.5級硅酸鹽水泥技術(shù)指標，28天抗折強度達到52.5級水泥指標，但抗壓強度間于42.5和52.5MPa之間，故評定該水泥強度等級為42.5R。（七）水化熱

水泥在水化過程中放出的熱量稱為水泥的水化熱.1.水泥水化放熱特點

水泥的水化熱,大部分是在水化初期(7d)內(nèi)放出的,以后逐漸減少.

放熱的大小和放熱速度因水泥的種類、礦物組成、細度和養(yǎng)護條件等而不同。

2.水泥水化熱過大的危害

大型基礎(chǔ)、水壩、橋墩等大體積混凝土建筑物,由于水化熱積聚在內(nèi)部不易散發(fā)出去,內(nèi)部溫度常升高到50～60℃以上,內(nèi)部和外部的溫度差所引起的應(yīng)力,可使混凝土產(chǎn)生裂縫,因此水化熱對大體積混凝土是有害因素.在大體積混凝土工程中,不宜采用硅酸鹽水泥,應(yīng)采用低熱水泥.若使用水化熱較高的水泥施工時,應(yīng)采取必要的降溫措施.。（八）硅酸鹽水泥的特點及其應(yīng)用強度高，主要用于重要工程的高強度混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程。凝結(jié)硬化快，抗凍性和耐磨性好。適用于早強要求高，冬季施工和嚴寒地帶施工。耐侵蝕性差。水化產(chǎn)物中含有較多氫氧化鈣，抗軟水侵蝕和抗化學(xué)侵蝕性差。耐熱性差，不能用于耐熱要求很高的工程。水化熱大，不能用于大體積工程。4.2.4環(huán)境水對水泥石的侵蝕

水泥混凝土或砂漿有時會受到環(huán)境水的物理化學(xué)作用，使已硬化的水泥石結(jié)構(gòu)遭到破壞，強度降低，最終甚至造成建筑物的破壞，這種現(xiàn)象稱為環(huán)境水對水泥石的侵蝕。

(一)水泥石被環(huán)境水侵蝕的原因1、自身原因－－－內(nèi)因(1)氫氧化鈣及其它成分，能一定程度地溶解于水；(2)水泥水化產(chǎn)物時堿性物質(zhì)，若環(huán)境水中有酸類或某些鹽類，能與其發(fā)生反應(yīng)，若新生成的化合物，或易溶于水，或無膠結(jié)力，或因結(jié)晶膨脹而引起內(nèi)引力，都將導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)的破壞。(3)水泥石本身不密實,有很多毛細孔通道,侵蝕性介質(zhì)易于進入其內(nèi)部。2、環(huán)境中存在侵蝕性介質(zhì)－－－外因

(1)溶出性侵蝕（軟水侵蝕）

由于軟水的浸析作用，將已硬化了的水泥石中的固相組分逐漸溶解帶走，使水泥石結(jié)構(gòu)遭到破壞。在軟水中，氫氧化鈣被溶解。溶出性侵蝕的強弱程度，取決于水質(zhì)硬度。水質(zhì)越軟，侵蝕性越強。

軟水－－暫時硬度(重碳酸鹽含量)較小的水。(2)酸類侵蝕

a、碳酸性侵蝕(雨水、地下水中存有游離CO2)Ca(OH)2

＋CO2＋H2O＝CaCO3＋H2OCaCO3

＋CO2＋H2O＝Ca(HCO3)2（易溶于水）

b、一般酸性侵蝕

Ca(OH)2

＋2HCl＝CaC12（溶于水）

＋2H2OCa(OH)2

＋H2SO4＝CaSO4·2H2OCaSO4·2H2O結(jié)晶，體積膨脹，使結(jié)構(gòu)破壞，同時又會引起硫酸鹽侵蝕。

a、硫酸鹽侵蝕(海水、地下水等)

SO42-+Ca(OH)2＝CaSO4·2H2O3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+19H2O

＝3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

生成的鈣礬石中含有大量結(jié)晶水,比原有體積增加1.5倍以上,由于是在已經(jīng)硬化的水泥石中產(chǎn)生上述反應(yīng)，因此對水泥石起極大的破壞作用。鈣礬石呈針狀晶體,所以通常把這種侵蝕作用稱為“水泥桿菌“。當水中硫酸鹽濃度較高時,硫酸鈣將在孔隙中直接結(jié)晶成二水石膏,使體積膨脹,從而導(dǎo)致水泥石破壞.(3)鹽類侵蝕

b、鎂鹽侵蝕

在海水及地下水中,常含大量的鎂鹽,主要是硫酸鎂和氯化鎂.它們與水泥石中的氫氧化鈣起反應(yīng),生成的氫氧化鎂松軟而無膠結(jié)能力,氯化鈣易溶于水,二水石膏則引起硫酸鹽的破壞作用.因此,硫酸鎂對水泥石起鎂鹽和硫酸鹽的雙重腐蝕作用.Ca(OH)2

＋MgSO4＋H2O

＝CaSO4·2H2O

＋Mg(OH)2Ca(OH)2

＋MgCl2＝CaCl2＋Mg(OH)2硫酸鎂對水泥石起鎂鹽和硫酸鹽的雙重侵蝕作用。（二）降低環(huán)境水對水泥石侵蝕的措施根據(jù)環(huán)境介質(zhì)侵蝕的特性,選擇合適品種的水泥。盡量提高混凝土的密實性,減少水的滲透作用,則可減輕環(huán)境介質(zhì)的侵蝕破壞作用;

必要時可在混凝土表面設(shè)置防護層,如瀝青防水層和塑料防水層及合成樹脂涂料等.4.3混合材料及摻有混合

材料的硅酸鹽水泥4.3.1混合材料4.3.2普通硅酸鹽水泥4.3.3礦渣硅酸鹽水泥4.3.4火山灰硅酸鹽水泥4.3.5粉煤灰硅酸鹽水泥4.3.6復(fù)合硅酸鹽水泥4.3.1混合材料

在生產(chǎn)水泥時，為節(jié)約水泥熟料，提高水泥產(chǎn)量和擴大水泥品種，同時也為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強度等級而加到水泥中的礦物質(zhì)材料稱為水泥混合材料。

1.經(jīng)濟(節(jié)約)2.性能(改善)3.調(diào)節(jié)(等級)

★

廢物利用、保護環(huán)境、有利可持續(xù)發(fā)展。（一）混合材料的類別

混合材料按其性能可分為活性混合材料(亦稱為水硬性混合材料)和非活性混合材料(亦稱為填充性混合材料)?；钚曰旌喜募铀韬秃笤诔叵履苌删哂心z凝性的水化產(chǎn)物，既能在水中，又能在空氣中硬化混合材料稱為活性混合材。2.非活性混合材活性指標不符合標準要求，在水泥中主要起填充作用而又不損害水泥的、性能的礦物質(zhì)材料。（二）混合材料的作用1.活性混合材料的作用活性混合材料中的活性SiO2和活性Al2O3能與水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2及石膏反應(yīng)形成水硬性的水化產(chǎn)物。

xCa(OH)2+SiO2+mH2O＝xCaO·SiO2·mH2OyCa(OH)2+Al2O3+nH2O＝

yCaO·Al2O3·nH2O

水化鋁酸鈣進一步與石膏反應(yīng)，形成水化硫鋁酸鈣。2.非活性混合材的作用

非活性混合材料（如石英砂、石灰石等）摻入硅酸鹽水泥中起到提高水泥摻量和調(diào)節(jié)水泥強度等級，減小水泥水化熱的作用。（三）常用活性混合材

1.

?；郀t礦渣

高爐冶煉生鐵時所得以硅酸鈣和鋁硅酸鈣為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷成粒后的產(chǎn)品稱為?；郀t礦渣。

經(jīng)水淬的高爐礦渣呈疏松多孔的玻璃體結(jié)構(gòu)，其中的硅酸基團和鋁酸基團具有較高的活性。主要化學(xué)成分：CaO、SiO2、Al2O3

……火山灰質(zhì)混合材料

具有火山灰性的天然或人工的礦物材料稱為火山灰質(zhì)混合材料。所謂火山灰性是指一種材料磨細后，單獨加水拌和不具有水硬性，但在常溫下與石灰一起遇水后能形成具有水硬性化合物的性質(zhì)?；鹕交屹|(zhì)混合材料中含有較多的活性

SiO2和Al2O3。

天然火山灰有：火山灰、凝灰?guī)r、浮石、沸石巖、硅藻土。

人工火山灰有：煤矸石、燒頁巖、煤渣等。3.粉煤灰

粉煤灰是從火力發(fā)電廠煤粉爐煙道氣體中收集的粉末，其主要活性組分是含活性SiO2和Al2O3的空心玻璃微珠。分為：F類----燃燒無煙煤或煙煤C類----燃燒褐煤或次煙煤級別：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級4.3.2普通硅酸鹽水泥要求掌握：1.定義及區(qū)別

2.特性

3.適用性（一）定義根據(jù)GB175－

2007《通用硅酸鹽水泥》,凡由硅酸鹽水泥熟料、

6%～20%混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥（簡稱普通水泥），代號P·O。（二）特性

基本特征與硅酸鹽水泥相近。與硅酸鹽水泥相比，早期硬化速度稍慢，3天強度稍低，抗凍、耐磨性稍差。細度：比表面積大于300m2/kg；

凝結(jié)時間：初凝不早于45min,終凝不得遲于10h;

體積安定性必須合格。（三）適用范圍

一般工程混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。最常用水泥品種，適用范圍廣泛。4.3.3礦渣硅酸鹽水泥（一）定義

根據(jù)GB175－

2007《通用硅酸鹽水泥》，凡由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t礦渣、適量石膏磨細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），代號P·S。水泥中?；郀t礦渣摻加量按重量百分比計為20%～80%。（二）特性與適用性

(細度用篩余法，安定性、凝結(jié)時間同P·O)

優(yōu)：(1)抗侵蝕能力強，適用于受溶出性或硫酸鹽侵蝕的工程，如水工、海工、地下工程；

(2)水化熱低，宜用于大體積工程；

(3)早期強度低，后期強度增進率大；

(4)環(huán)境溫度對凝結(jié)硬化的影響大，適用于蒸汽養(yǎng)護；

(5)耐熱性強。較其它品種水泥更適用于高溫環(huán)境。缺：(6)保水性差、泌水性大；

(7)干縮性大；

(8)抗凍性、耐磨性差；

(9)易碳化。

4.3.4火山灰質(zhì)硅酸鹽水