土木工程材料講義

土木工程材料講義第1頁(yè)/共134頁(yè)水泥顆粒宏觀形貌※水泥顆粒的形貌水泥熟料顆粒細(xì)觀形貌水泥熟料礦物微觀結(jié)構(gòu)第2頁(yè)/共134頁(yè)水泥的種類有哪些水泥中的主要礦物硅酸鹽系水泥鋁酸鹽系水泥硫鋁酸鹽系水泥鐵鋁酸鹽系水泥硫鋁酸鈣硅酸鈣鋁酸鈣鐵鋁酸鈣

根據(jù)水泥的主要礦物成分，有：硅酸鹽系水泥、鋁酸鹽系水泥、硫鋁酸鹽系水泥、鐵鋁酸鹽系水泥等。第3頁(yè)/共134頁(yè)水泥的用途道路水泥砌筑水泥大壩水泥油井水泥

根據(jù)水泥的用途和特性分為：通用水泥、專用水泥和特性水泥。通用水泥：土木工程常用六大品種；專用水泥：有專門用途，如道路水泥、砌筑水泥、大壩水泥、油井水泥等。水泥的種類有哪些第4頁(yè)/共134頁(yè)水泥的特性膨脹水泥快硬水泥低熱水泥抗腐蝕水泥硬化時(shí)膨脹硬化速度快水化熱低耐腐蝕性好特性水泥是具有某種特殊性能的水泥，如膨脹水泥、快硬水泥、低熱水泥、抗硫酸鹽水泥等。水泥的種類有哪些第5頁(yè)/共134頁(yè)什么是水泥？

水泥是以水化活性礦物為主要成分的水硬性膠凝材料?！颯ummary水泥的種類有哪些？

△根據(jù)水泥的主要礦物成分有：硅酸鹽系水泥、鋁酸鹽系水泥、硫鋁酸鹽系水泥、鐵鋁酸鹽系水泥?！鞲鶕?jù)水泥的應(yīng)用及特性有：通用水泥、專用水泥、特性水泥。第6頁(yè)/共134頁(yè)硅酸鹽系水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥摻混合材硅酸鹽水泥專用與特性水泥

硅酸鹽水泥(P·Ⅰ、P·Ⅱ)通用水泥普通硅酸鹽水泥(P·O)

摻混合材的硅酸鹽水泥

特性水泥硅酸鹽系水泥有哪些品種專用水泥礦渣水泥(P·S·A、P·S·B)

粉煤灰水泥(P·F)

火山灰水泥(P·P)

復(fù)合水泥(P·C)第7頁(yè)/共134頁(yè)※水泥在土木工程中的重要作用建筑工業(yè)的糧食。水泥是當(dāng)今產(chǎn)量與用量最大的土木工程材料！全國(guó)水泥產(chǎn)值占全部建筑材料的近50%。水泥及其砂漿、混凝土與纖維水泥等水泥基材料普遍用于各種土木工程和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)！水泥的性能和正確選用對(duì)土木工程的功能與質(zhì)量至關(guān)重要！第8頁(yè)/共134頁(yè)埃及時(shí)代，煅燒石膏—金字塔希臘與羅馬人，煅燒石灰石—快硬石灰—磚石結(jié)構(gòu)砂漿希臘與羅馬人黏土或泥土、石灰與砂—膠凝材料羅馬人用火山灰、石灰與砂—水硬性膠凝材料(史稱羅馬砂漿)—混凝土、砌塊1824年，英國(guó)的磚瓦匠阿斯普丁發(fā)明了現(xiàn)代生產(chǎn)硅酸鹽水泥的專利技術(shù)1871年，美國(guó)賓夕法尼亞，發(fā)明世界上第一臺(tái)回轉(zhuǎn)窯，使水泥生產(chǎn)規(guī)?；鶜v史碎片……第9頁(yè)/共134頁(yè)※我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展概況

1889年在唐山建立第一座立窯廠，1906年開始回轉(zhuǎn)窯（啟新洋灰公司、即現(xiàn)啟新水泥廠）。舊中國(guó)水泥最高產(chǎn)量229.8萬(wàn)噸（1942年），1985年開始居世界排名第一，2008年13.88億噸，約占世界總產(chǎn)量的一半(2007是51%)；但人均年生產(chǎn)率800噸，國(guó)外先進(jìn)水平3000噸，日本已達(dá)到15000噸/人·年。目前能生產(chǎn)水泥品種100多種。大而不強(qiáng)。存在技術(shù)落后、標(biāo)號(hào)低、能耗高、污染嚴(yán)重等問題。第10頁(yè)/共134頁(yè)本章主要內(nèi)容3.1通用水泥

(PortlandCement/CommonPortlandCement)3.2硅酸鹽系專用與特性水泥

(SpecialCement)第11頁(yè)/共134頁(yè)本節(jié)要點(diǎn)通用水泥的分類及組成水泥的生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的組成硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素通用水泥的技術(shù)要求水泥的耐腐蝕性硅酸鹽水泥、普通水泥的特性及應(yīng)用摻混合材水泥的特性及應(yīng)用第12頁(yè)/共134頁(yè)3.1通用硅酸鹽水泥通用硅酸鹽水泥(CommonPortlandCement)定義(GB175-2007)

以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏、及規(guī)定的混合材料制成的水硬性膠凝材料，稱為通用硅酸鹽水泥。附注：通用水泥包括三個(gè)組份：①硅酸鹽水泥熟料②適量石膏③規(guī)定的混合材料硅酸鹽水泥是六大水泥的基礎(chǔ)。解剖一個(gè)麻雀，其余5種水泥就更易學(xué)習(xí)把握；故本章重點(diǎn)是硅酸鹽水泥。第13頁(yè)/共134頁(yè)硅酸鹽水泥熟料：

由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按適當(dāng)比例磨成細(xì)粉燒至部分熔融所得以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質(zhì)。其中硅酸鈣礦物不小于66%，氧化鈣和氧化硅質(zhì)量比不小于2.0。

——主要膠凝物質(zhì)，是提供強(qiáng)度的主要組份；石膏天然石膏：應(yīng)符合GB/T5483中規(guī)定的G類或M類二級(jí)（含）以上的石膏或混合石膏。

工業(yè)副產(chǎn)石膏：以硫酸鈣為主要成分的工業(yè)副產(chǎn)物。采用前應(yīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明對(duì)水泥性能無(wú)害?！{(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間（緩凝劑）通用水泥中的各組成材料作用及質(zhì)量要求第14頁(yè)/共134頁(yè)通用水泥中的各組成材料作用及質(zhì)量要求混合材

活性混合材料：符合GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847標(biāo)準(zhǔn)要求的?；郀t礦渣、粒化高爐礦渣粉、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料?；钚曰旌喜牧希夯钚灾笜?biāo)分別低于GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847標(biāo)準(zhǔn)要求的?；郀t礦渣、?；郀t礦渣粉、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料；石灰石和砂巖，其中石灰石中的三氧化二鋁含量應(yīng)不大于2.5%?！黾赢a(chǎn)量，降低成本，調(diào)節(jié)水泥的強(qiáng)度等級(jí),改善水泥性能、擴(kuò)大水泥品種。窯灰：回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣中收下的灰，要符合JC/T742的規(guī)定。

——環(huán)保、降低成本。第15頁(yè)/共134頁(yè)

3.1.1硅酸鹽水泥

一、硅酸鹽水泥定義

凡由硅酸鹽水泥熟料、適量石膏、0～5％石灰石或?；郀t礦渣共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥(PortlandCement)。其中：不摻混合材料的稱Ⅰ型硅酸鹽水泥，其代號(hào)P·Ⅰ

；摻入不超過(guò)水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱Ⅱ型硅酸鹽水泥，其代號(hào)P·Ⅱ。第16頁(yè)/共134頁(yè)二、水泥的生產(chǎn)原料石灰質(zhì)原料(CaO)：石灰石、白堊等，占2/3粘土質(zhì)原料(SiO2、Al2O3)：粘土，占1/3校正原料：補(bǔ)充兩種原料中所缺少的鐵或硅等。制造工藝原料經(jīng)粉磨混合后得到水泥生料——生料磨生料經(jīng)窯內(nèi)煅燒得到水泥熟料——回轉(zhuǎn)窯水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起經(jīng)粉磨混合后得到水泥——水泥磨“兩磨一燒”第17頁(yè)/共134頁(yè)硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法按煅燒設(shè)備回轉(zhuǎn)窯：立窯按生料制備方法干法：粉濕法：料漿半干法：料球帶旋風(fēng)預(yù)熱器、窯外分解爐的干法回轉(zhuǎn)窯第18頁(yè)/共134頁(yè)水泥制造廠全貌水泥生料煅燒回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯尾1450~1500C第19頁(yè)/共134頁(yè)硅質(zhì)(粘土)鈣質(zhì)(石灰石)1450℃校正原料(鐵礦粉)石膏水泥生料熟料混合材水泥生產(chǎn)的“兩磨一燒”工藝流程粉磨煅燒粉磨

帶旋風(fēng)預(yù)熱器的窯外分解的干法回轉(zhuǎn)窯第20頁(yè)/共134頁(yè)第21頁(yè)/共134頁(yè)三、硅酸鹽水泥熟料的組成1、化學(xué)組成化學(xué)組成主要成分少量雜質(zhì)CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。簡(jiǎn)寫CSAF含量（%）62～6720～242～64～7總量（％）＞95％＜5％第22頁(yè)/共134頁(yè)礦物名稱礦物式縮寫含量(%)附注作用硅酸三鈣3CaO·SiO2C3S37～6075硅酸鹽礦物提供強(qiáng)度硅酸二鈣2CaO·SiO2C2S15～37鋁酸三鈣3CaO·Al2O3C3A7～1522熔劑礦物助熔鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10～182、礦物組成

硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物，還含有少量成分不定的玻璃體、f—CaO、f—MgO及含堿礦物。第23頁(yè)/共134頁(yè)熟料中水化活性礦物含量第24頁(yè)/共134頁(yè)3、熟料中主要礦物的特點(diǎn)

C3S

為主要強(qiáng)度組分，與水作用快，硬化快，強(qiáng)度最高，凝結(jié)時(shí)間正常；但水化熱高，抗水性差，煅燒困難（1450℃）。C2S

常以β--C2S形式存在。水化較慢，凝結(jié)硬化慢，早強(qiáng)低，后強(qiáng)高，一年后可趕上C3S

（A礦），抗硫酸鹽侵蝕性好，抗水性好，水化熱低，煅燒較容易（800℃）。C3A

水化迅速，放熱多，凝結(jié)快，易急凝，硬化快，早強(qiáng)發(fā)揮快，但強(qiáng)度值不高，后期甚至倒縮，干縮變形大，抗硫酸鹽性能差。C4AF

是一平均成分為為C4AF的鐵相固溶體。水化速度：早期C3S＜C4AF＜C3A，后期C4AF＜C3S，強(qiáng)度：早期～C3A，后期～C2S，強(qiáng)度值不高，抗沖擊及抗硫酸鹽侵蝕性好，水化熱較低。第25頁(yè)/共134頁(yè)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與水反應(yīng)速度中慢快中水化熱較高低高中對(duì)強(qiáng)度的作用早期優(yōu)差良良后期優(yōu)優(yōu)低低耐化學(xué)侵蝕中良差優(yōu)干縮性中中大小第26頁(yè)/共134頁(yè)※例：由礦物含量判斷硅酸鹽水泥的特點(diǎn)C3S48653142C2S24114034C3A138122C4AF991215

特點(diǎn)：

ABCDCaO66676464SiO221212223Al2O37574Fe2O33345f-CaO1111SO32222水泥化學(xué)組成礦物組成普通早強(qiáng)低熱抗硫酸鹽第27頁(yè)/共134頁(yè)f—CaO（游離氧化鈣）定義：在熟料煅燒過(guò)程中，沒被吸收的呈游離狀態(tài)存在的氧化鈣。危害：f—CaO+H2OCH

死燒f—CaO結(jié)構(gòu)致密，水化很慢，在混凝土硬化后水化，體積膨脹97.9%，使制品脹裂，造成安定性不良。來(lái)源：配料不當(dāng)——組成出現(xiàn)偏差。生料過(guò)粗煅燒不良指標(biāo)要求：干回轉(zhuǎn)窯＜1.5%。4、熟料中其它礦物成份的特點(diǎn)

——CaO沒有被充分地吸收生成C3S第28頁(yè)/共134頁(yè)f—MgO（游離氧化鎂）以方鎂石晶體形式存在，結(jié)構(gòu)更致密，水化更慢（幾年、幾月才明顯），體積脹大148%，危害更大。玻璃體高溫熟料急冷時(shí)，部分液相來(lái)不及析晶成為玻璃體，主要成分為Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R2O及f—CaO、f—MgO等。第29頁(yè)/共134頁(yè)四、硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化水泥漿通過(guò)水泥熟料礦物的水化反應(yīng)、漿體的凝結(jié)硬化過(guò)程變成堅(jiān)硬固體。三個(gè)階段：水化－凝結(jié)－硬化。水化是基礎(chǔ)，凝結(jié)是關(guān)鍵，硬化是結(jié)果。水化——水泥中各礦物與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成各種水化物；凝結(jié)——隨著水化進(jìn)程的推移，水化物能相互凝聚成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。水泥與水混合形成可塑漿體可塑性下降，但還不具備強(qiáng)度，此過(guò)程即為“凝結(jié)”；硬化——隨后漿體失去可塑性，強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)，形成堅(jiān)硬固體，這個(gè)過(guò)程即為“硬化”。第30頁(yè)/共134頁(yè)1、硅酸鹽水泥的水化特征：四種礦物遇水進(jìn)行水化反應(yīng)(水化速度有快慢)；均是放熱反應(yīng)；水化反應(yīng)是固－液異相反應(yīng)。水化反應(yīng)將結(jié)合占水泥質(zhì)量30％左右的拌和水；反應(yīng)速度序列：鋁酸三鈣C3A的水化硅酸三鈣C3S、鐵鋁酸四鈣C4AF的水化硅酸二鈣-C2S的水化第31頁(yè)/共134頁(yè)⑴硅酸鈣C3S與C2S的水化硅酸鈣水化生成水化硅酸鈣C3S2H3（C-S-H凝膠）和Ca(OH)2（羥鈣石），并放出熱：

硅酸三鈣：2C3S+6HC3S2H3+3CH+120cal/g

硅酸二鈣：2C2S+4HC3S2H3+CH+62cal/g

(C-S-H)羥鈣石

水化硅酸鈣

特征形成相同的水化物

組成不確定的C-S-H凝膠CaxH6-2xSi2O7.zCa(OH)2nH2O

(x,z與溫度、水灰比等有關(guān))，其中鈣硅比(C/S)：CaO/SiO2=(x＋z)/2C3S反應(yīng)速度比C2S快，其放熱量比C2S大。

第32頁(yè)/共134頁(yè)硅酸鈣礦物顆粒的電鏡照片硅酸鈣礦物水化后的電鏡照片※硅酸鈣礦物水化物的特征硅酸鈣的水化產(chǎn)物——C-S-H與Ca(OH)2第33頁(yè)/共134頁(yè)⑵鋁酸三鈣C3A的水化純C3A與水的反應(yīng)水化反應(yīng)極其迅速，生成水化鋁酸鈣：

C3A+18H2OC3AH6

(穩(wěn)定產(chǎn)物)

這一反應(yīng)導(dǎo)致水泥漿閃凝或假凝，必須避免！避免閃凝的有效途徑——加入石膏CaSO42H2O作為緩凝劑。

這就是硅酸鹽水泥生產(chǎn)中，必須加入石膏與水泥熟料一起粉磨的根本原因！這一發(fā)明是硅酸鹽水泥發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。第34頁(yè)/共134頁(yè)鋁酸三鈣C3A在石膏存在下的水化反應(yīng)C3A與石膏反應(yīng)首先形成三硫型硫鋁酸鈣(鈣礬石)晶體，并放出大量熱：

C3A+3C?·H2+26HC3A·3C?·H32+300cal/g(1)

(鈣釩石)反應(yīng)后期，石膏量不足時(shí)，水化生成單硫型硫鋁酸鈣水化物：

C3A+C3A·3C?·H32+4HC3A·C?·H12

(2)石膏消耗完后，C3A直接水化形成C3AH6：C3A+18H2O

C3AH6(3)石膏緩凝機(jī)理：鈣釩石的形成反應(yīng)(1)速度比純C3A的反應(yīng)(3)慢；在水泥顆粒表面析出鈣礬石晶體構(gòu)成阻礙層，延緩了水泥顆粒的水化，避免閃凝或假凝。?：SO3C?=CaO·SO3=CaSO4第35頁(yè)/共134頁(yè)⑶鐵鋁酸四鈣C4AF的水化鐵鋁酸四鈣C4AF的水化反應(yīng)：

C4AF+7HC3AH6

＋CFH

鐵鋁酸四鈣水化鋁酸三鈣水化鐵酸鈣C4AF水化物的組成可變，是鋁酸鹽與鐵酸鹽的固溶體，并由鐵相凝膠產(chǎn)生。C4AF的水化反應(yīng)對(duì)整個(gè)水泥的行為影響較小。第36頁(yè)/共134頁(yè)⑷水化反應(yīng)產(chǎn)物

水泥漿中不斷增加的水化產(chǎn)物主要有：水化硅酸鈣C3S2H3（C-S-H凝膠），約占70%氫氧化鈣Ca(OH)2（羥鈣石晶體）水化鐵酸鈣CFH水化硫鋁酸鈣：三硫型C3A·3C?·H32(鈣釩石晶體)單硫型C3A·C?·H12水化鋁酸鈣C3AH6約占20%約占7%第37頁(yè)/共134頁(yè)⑸水化過(guò)程回放零時(shí)：當(dāng)水泥顆粒分散在水中，石膏和熟料礦物溶解進(jìn)入溶液中，液相被各種離子飽和；幾分鐘內(nèi)：Ca2＋、SO42－、

Al3＋、

OH－離子間反應(yīng)，形成鈣釩石；幾小時(shí)后：Ca(OH)2晶體和硅酸鈣水化物C-S-H開始填充原來(lái)由水占據(jù)、并溶解熟料礦物的空間；幾天后：因石膏量不足，鈣釩石開始分解，單硫型硫鋁酸鈣水化物開始形成。此后：水化物不斷形成，不斷填充孔隙或空隙。第38頁(yè)/共134頁(yè)單一水泥顆粒在大量水中的水化過(guò)程模型新拌1小時(shí)后數(shù)小時(shí)后幾天后幾周后拌合水未水化的核水化物CSHCa(OH)2晶體第39頁(yè)/共134頁(yè)水泥水溶解沉淀水泥漿的凝結(jié)硬化示意圖擴(kuò)散2、水泥漿的凝結(jié)硬化第40頁(yè)/共134頁(yè)先在固－液界面發(fā)生劇烈水化反應(yīng)，自由水分減少，同時(shí)水化物圍繞水泥顆粒未水化的內(nèi)核區(qū)域沉積；隨著水化的不斷進(jìn)行，水占據(jù)的空間越來(lái)越少，水化物越來(lái)越多，水化物顆粒逐漸接近，構(gòu)成較疏松的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水泥漿可塑性開始降低——初凝；由于C3A水化會(huì)導(dǎo)致閃凝，加入緩凝劑石膏可與C3A反應(yīng)生成針狀鈣礬石晶體，形成保護(hù)膜阻礙了進(jìn)一步反應(yīng)，使初凝時(shí)間得以延緩；當(dāng)石膏耗盡，鈣礬石覆蓋層破裂，導(dǎo)致水化再次迅速進(jìn)行，水化物顆粒更加接近，相互作用增強(qiáng)，直至完全失去可塑性，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度——終凝；隨著水化進(jìn)一步進(jìn)行，水化物不斷填充結(jié)構(gòu)網(wǎng)中的毛細(xì)孔隙，使之越來(lái)越致密，水化物顆粒間作用增強(qiáng)，強(qiáng)度逐漸提高，形成堅(jiān)硬的水泥石——硬化。硬化后的水泥石是由晶體（羥鈣石、鈣礬石等）、膠體（C-S-H）、未完全水化顆粒、游離水及氣孔組成的不均質(zhì)體。※水泥漿凝結(jié)硬化過(guò)程第41頁(yè)/共134頁(yè)硬化水泥漿體—水泥石的組成與結(jié)構(gòu)水泥石的組成固相—水泥水化物與未水化的水泥顆粒膠體相：水化硅酸鈣C-S-H凝膠和鐵相凝膠等；晶體相：硫鋁酸鈣水化物、水化鋁酸鈣與氫氧化鈣晶體等；氣相—各種尺寸的孔隙與空隙凝膠孔毛細(xì)孔工藝空隙液相—水或孔溶液自由水吸附水凝膠水水泥石的組成隨水泥水化度而變第42頁(yè)/共134頁(yè)水泥石中的水水蒸氣大的孔隙部分被水填充，剩余空間是與環(huán)境溫、濕度和壓力平衡的水蒸氣。毛細(xì)孔水—毛細(xì)孔和大的凝膠孔中的水孔徑＞50nm的孔隙中的水—自由水孔徑＜50nm的孔隙中的水—毛細(xì)張力水吸附水

固體表面吸附的水，5個(gè)水分子層，厚度1.3nm，干燥到30％的相對(duì)濕度，可失去。層間水

小于2.6nm的凝膠孔中的水，強(qiáng)干燥到10％相對(duì)濕度時(shí)，可失去?；瘜W(xué)結(jié)合水

水泥水化反應(yīng)所結(jié)合到水化物中的水，只有加熱到900~1000C才會(huì)失去?；瘜W(xué)結(jié)合水量可用于測(cè)定水泥水化度。

(105C)可蒸發(fā)水(105C)不可蒸發(fā)水第43頁(yè)/共134頁(yè)水泥礦物組成石膏摻量水泥細(xì)度養(yǎng)護(hù)條件（溫度、濕度）與時(shí)間拌合用水量水泥外加劑3.影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素

水泥漿的凝結(jié)硬化主要取決于水泥的水化速度，水泥水化速度是礦物組成及其含量、粉磨細(xì)度、養(yǎng)護(hù)條件和水灰比的函數(shù)。第44頁(yè)/共134頁(yè)（1）水泥熟料礦物組成的影響水泥熟料礦物的水化速度：

C3A＞C3A＋CaSO42H2O＞C3S~C4AF＞C2S水泥的C3A和C3S含量越高，凝結(jié)硬化速度越快；水泥的C3A和C3S含量越低，凝結(jié)硬化速度越慢；（2）石膏摻量的影響石膏主要降低C3A的水化速度，起緩凝作用；摻量太少，凝結(jié)過(guò)快；摻量過(guò)多，對(duì)凝結(jié)硬化影響不大，反而對(duì)硬化水泥的體積安定性有副作用。第45頁(yè)/共134頁(yè)（3）水泥顆粒細(xì)度的影響水泥顆粒越細(xì)，比表面積越大，水化時(shí)與水的接觸面就越大，因此水化速度越快，相應(yīng)凝結(jié)硬化就快，早期強(qiáng)度高。如果水泥過(guò)細(xì)，盡管有利于水化加快，但需水量大大增加，硬化后孔隙增多，強(qiáng)度下降。另外水泥生產(chǎn)能耗增大。（4）溫度與濕度的影響溫度升高，水化反應(yīng)加快，凝結(jié)硬化加速。保持一定濕度，有利于水泥水化的充分進(jìn)行，強(qiáng)度正常增長(zhǎng)。溫度與濕度決定了養(yǎng)護(hù)條件。第46頁(yè)/共134頁(yè)（5）拌和用水量的影響重要概念：水灰比(W/C)

——水泥漿體中拌和水量與水泥質(zhì)量之比；水泥熟料礦物完全水化的理論水灰比＝0.23；水灰比越大，需要水化物固相填充的孔隙越多，凝結(jié)硬化所需時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度越低。水灰比過(guò)小，水化反應(yīng)難以充分進(jìn)行。第47頁(yè)/共134頁(yè)（6）養(yǎng)護(hù)時(shí)間（齡期）水泥漿體的強(qiáng)度隨齡期而逐漸增長(zhǎng)，早期（3～14d）增長(zhǎng)快，后期（28d后）增長(zhǎng)較慢，但是只要維持一定的溫度和濕度，水泥水化將不斷進(jìn)行，其強(qiáng)度可在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)（甚至幾十年）增長(zhǎng)。（7）儲(chǔ)存條件水泥受潮，因表面水化結(jié)塊，喪失凝膠能力，強(qiáng)度大為降低。第48頁(yè)/共134頁(yè)小結(jié)——影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素C3S、C3A含量多，凝結(jié)硬化快。細(xì)度越小，水化反應(yīng)越快，凝結(jié)硬化越快。

水灰比越大，漿體需填充的孔隙越多，凝結(jié)硬化速度越慢。提高溫度，保持足夠的水分，均有利于水泥的凝結(jié)硬化。摻加混合材，熟料減少，凝結(jié)硬化速度減慢。有些化合物——外加劑可以使水泥漿體促凝或緩凝。第49頁(yè)/共134頁(yè)應(yīng)用水泥凝結(jié)硬化機(jī)理分析與解答問題水泥生產(chǎn)中為什么摻加石膏？C3A在水中溶解度大，反應(yīng)很快，引起水泥漿閃凝；水泥的凝結(jié)速度取決于水泥漿體中水化物凝膠微粒的聚集，Al3＋對(duì)凝膠微粒聚集有促進(jìn)作用；石膏與C3A反應(yīng)形成難溶的硫鋁酸鈣水化物，反應(yīng)速度減緩，并減少了溶液中的Al3＋濃度，延緩了水泥漿的凝結(jié)速度。為什么水泥硬化后能產(chǎn)生強(qiáng)度？水泥漿體硬化后轉(zhuǎn)變?yōu)樵絹?lái)越致密的固體；在漿體硬化過(guò)程中，隨著水泥礦物的水化，比表面較大的水化物顆粒不斷增多，顆粒間相互作用力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)生的強(qiáng)度越來(lái)越高。第50頁(yè)/共134頁(yè)水泥漿體強(qiáng)度的增長(zhǎng)規(guī)律是什么？

水泥漿體的強(qiáng)度隨齡期而逐漸增長(zhǎng)，早期增長(zhǎng)快，后期增長(zhǎng)較慢，但是只要維持一定的溫度和濕度，其強(qiáng)度可在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)增長(zhǎng)。這與水泥礦物的水化反應(yīng)規(guī)律是一致的。為什么強(qiáng)度發(fā)展與環(huán)境溫、濕度有關(guān)？

水泥的水化需要水，如果沒有水，水泥的水化就將停止；提高溫度可加快水泥的凝結(jié)硬化，而降低溫度就會(huì)減緩水泥的凝結(jié)硬化。為什么水泥的儲(chǔ)存與運(yùn)輸時(shí)應(yīng)防止受潮？

水泥受潮，因表面水化結(jié)塊，喪失凝膠能力，強(qiáng)度大為降低。

第51頁(yè)/共134頁(yè)五、通用水泥的技術(shù)要求7.1化學(xué)指標(biāo)包括：不溶物燒失量三氧化硫氧化鎂氯離子7.2堿含量（選擇性指標(biāo)）7.3物理指標(biāo)

7.3.1凝結(jié)時(shí)間

7.3.2安定性

7.3.3強(qiáng)度

7.3.4細(xì)度（選擇性指標(biāo)）要點(diǎn)（依據(jù)GB175-2007通用硅酸鹽水泥）：第52頁(yè)/共134頁(yè)1、物理指標(biāo)

（1）細(xì)度（選擇性指標(biāo)）

定義：細(xì)度是指水泥粉體的粗細(xì)程度。測(cè)量方法比表面積法：用于硅酸鹽水泥、普通水泥；篩分析法：用于其它通用水泥。國(guó)標(biāo)要求

硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥以比表面積表示，不小于300m2/kg；礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥以篩余表示，80μm方孔篩篩余不大于10%或45μm方孔篩篩余不大于30%。第53頁(yè)/共134頁(yè)問題：為什么需要規(guī)定水泥的細(xì)度？解答：水泥顆粒細(xì)度影響水化活性和凝結(jié)硬化速度，水泥顆粒太粗，水化活性越低，不利于凝結(jié)硬化；雖然水泥越細(xì)，凝結(jié)硬化越快，早期強(qiáng)度會(huì)越高，但是水化放熱速度也快，水泥收縮也越大，對(duì)水泥石性能不利；且過(guò)細(xì)水泥需水量大，后強(qiáng)下降；水泥越細(xì)，生產(chǎn)能耗越高，成本增加；水泥越細(xì)，對(duì)水泥的儲(chǔ)存也不利，容易受潮結(jié)塊，反而降低強(qiáng)度。第54頁(yè)/共134頁(yè)（２）凝結(jié)時(shí)間

定義水泥加水開始到水泥漿失去流動(dòng)性，即從可塑性發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時(shí)間叫凝結(jié)時(shí)間。初凝時(shí)間從水泥加水拌和到水泥漿開始失去可塑性所需的時(shí)間；終凝時(shí)間從水泥加水拌和到水泥漿完全失去可塑性，并開始具有強(qiáng)度所需的時(shí)間。測(cè)定方法用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定的溫濕度下，用凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀來(lái)測(cè)定。國(guó)標(biāo)要求硅酸鹽水泥：初凝時(shí)間≥45min；終凝時(shí)間＜390min。其它通用水泥：初凝時(shí)間≥45min；終凝時(shí)間＜600min。第55頁(yè)/共134頁(yè)※水泥凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥漿離底1～2mm為初凝園弧形壓痕終凝第56頁(yè)/共134頁(yè)

國(guó)標(biāo)規(guī)定：凡初凝時(shí)間或終凝時(shí)間不符合規(guī)定的水泥為不合格品。為什么？

答：水泥凝結(jié)時(shí)間的規(guī)定是為了有足夠的時(shí)間進(jìn)行施工操作和硬化的混凝土質(zhì)量；初凝時(shí)間太短，來(lái)不及施工，水泥石結(jié)構(gòu)疏松、性能差，水泥無(wú)使用價(jià)值；終凝時(shí)間太長(zhǎng)，強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，也會(huì)影響施工。第57頁(yè)/共134頁(yè)※標(biāo)準(zhǔn)稠度及標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量

標(biāo)準(zhǔn)稠度：

按規(guī)定的方法拌制的水泥凈漿，在水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀上，試錐下沉（282）mm時(shí)的水泥凈漿的稠度。

標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：

是指水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)所需要的水量，用水與水泥質(zhì)量的比來(lái)表示。硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量一般在21%~28%。

凝結(jié)時(shí)間、安定性等技術(shù)指標(biāo)均涉及到標(biāo)準(zhǔn)稠度的概念，有必要對(duì)其有所了解。第58頁(yè)/共134頁(yè)試錐下降高度，標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)28mm水泥漿試錐標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀第59頁(yè)/共134頁(yè)（3）體積安定性

基本概念水泥凝結(jié)硬化后體積變化是否均勻適當(dāng)?shù)男再|(zhì)稱為體積安定性。若水泥石的體積變化均勻適當(dāng)，則水泥的體積安定性良好；若水泥石發(fā)生不均勻體積變化：翹曲、開裂等，則水泥的體積安定性不良。檢測(cè)方法：

沸煮法。包括試餅法和雷氏夾法。國(guó)標(biāo)要求：用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。第60頁(yè)/共134頁(yè)試餅法雷氏夾法合格標(biāo)準(zhǔn)：＜5mm。肉眼觀察表面有無(wú)裂紋用直尺檢查有無(wú)彎曲合格標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)裂紋、無(wú)彎曲。試餅法用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿做成試餅，在水中經(jīng)恒沸3h后，用肉眼觀察沒有裂紋，用直尺檢查沒有彎曲，則體積安定合格，反之，體積安定性不合格。雷氏夾法測(cè)量雷氏夾中的水泥凈漿，經(jīng)沸煮3h后的膨脹值。該值不大于5.0mm時(shí)，則體積安定性合格，否則，為體積安定性不合格?！w積安定性檢測(cè)方法——沸煮法

第61頁(yè)/共134頁(yè)水泥熟料中含有過(guò)多的游離CaO、MgO和石膏。因?yàn)樗嗍炝现械挠坞xCaO、MgO都是過(guò)燒的。水化速度很慢。在已硬化的水化石中繼續(xù)與水反應(yīng)，其固體體積增大1.98和2.48倍。產(chǎn)生不均勻體積變化，造成水泥石開裂、翹曲。石膏量過(guò)多，在水泥凝結(jié)硬化后，會(huì)有鈣釩石形成，產(chǎn)生膨脹?！囿w積安定性不良的原因第62頁(yè)/共134頁(yè)（4）強(qiáng)度

檢驗(yàn)方法——軟練膠砂法。測(cè)量規(guī)定齡期（3d、28d）的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。試件尺寸：4040160mm棱柱體；膠砂配比：水泥:ISO標(biāo)準(zhǔn)砂:水=1:3:0.5；振動(dòng)成型：在頻率為2800~3000次/min，振幅0.75mm的振實(shí)臺(tái)上成型。振動(dòng)時(shí)間120s。試件養(yǎng)護(hù)：在20C1C，相對(duì)濕度不低于90%的霧室或養(yǎng)護(hù)箱中24h，然后脫模在20C1C的水中養(yǎng)護(hù)至測(cè)試齡期；第63頁(yè)/共134頁(yè)100mm160mmP抗折強(qiáng)度試驗(yàn)PP抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)強(qiáng)度測(cè)量將試件從水中取出，先進(jìn)行抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，折斷后每截再進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。受壓面積為4040=1600mm2。結(jié)果計(jì)算抗折強(qiáng)度以三個(gè)試件的平均值，抗壓強(qiáng)度以六個(gè)試件的平均值。第64頁(yè)/共134頁(yè)強(qiáng)度等級(jí)：用28天抗壓強(qiáng)度的MPa值表示。硅酸鹽水泥六個(gè)等級(jí)：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。

普通水泥四個(gè)等級(jí)：42.5、42.5R、52.5、52.5R。

其它水泥六個(gè)等級(jí)：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。代號(hào)R：指早強(qiáng)型。3天強(qiáng)度有較高要求。注意：各強(qiáng)度等級(jí)水泥任一齡期、任一強(qiáng)度

國(guó)標(biāo)規(guī)定數(shù)值。國(guó)標(biāo)要求：不同品種不同強(qiáng)度等級(jí)的通用硅酸鹽水泥，其不同各齡期的強(qiáng)度應(yīng)符合下表的規(guī)定：≮第65頁(yè)/共134頁(yè)品種強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度/MPa抗折強(qiáng)度/MPa3d28d3d28d硅酸鹽水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.062.5≥28.0≥62.5≥5.0≥8.062.5R≥32.0≥5.5普通硅酸鹽水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.0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)合硅酸鹽水泥32.5≥10.0≥32.5≥2.5≥5.532.5R≥15.0≥3.542.5≥15.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥19.0≥4.052.5≥21.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥23.0≥4.5第66頁(yè)/共134頁(yè)3d28d時(shí)間（d）強(qiáng)度（MPa）※水泥強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律早期增長(zhǎng)快，隨后逐漸減慢；28天，基本達(dá)到極限強(qiáng)度的80％以上；在合適的溫濕度條件下，強(qiáng)度增長(zhǎng)可以持續(xù)幾十天乃至幾十年。第67頁(yè)/共134頁(yè)※水泥石強(qiáng)度的影響因素水泥石強(qiáng)度來(lái)自水化物顆粒間的相互作用力；水泥石內(nèi)部水化物顆粒的表面積很大，因此，理論強(qiáng)度大于600MPa；影響水泥石強(qiáng)度的關(guān)鍵因素是孔隙率P。影響孔隙率的因素均影響水泥石的強(qiáng)度。水灰比水灰比越大，孔隙率越大，強(qiáng)度越低水泥組成：熟料礦物、混合材養(yǎng)護(hù)條件：溫度、濕度、齡期水泥細(xì)度：水泥顆粒越細(xì)，強(qiáng)度發(fā)展越快第68頁(yè)/共134頁(yè)2、化學(xué)指標(biāo)（1）水泥中氧化鎂含量

a.硅酸鹽水泥、普通水泥中氧化鎂含量不大于5.0%。如果水泥壓蒸試驗(yàn)合格，則水泥中氧化鎂的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))允許放寬至6.0%。

b.除P·S·B沒有規(guī)定，混合材水泥中氧化鎂含量不大于6.0%

。如果水泥中氧化鎂的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))大于6.0%時(shí)，需進(jìn)行水泥壓蒸安定性試驗(yàn)并合格。（2）三氧化硫含量

a.兩類礦渣水泥P·S·A和P·S·B中，均SO3≯4.0%，

b.其它水泥中，SO3≯3.5%?！锶趸蛑饕菑氖嘀袔氲?，三氧化硫含量超標(biāo)會(huì)嚴(yán)重影響水泥及水泥制品的安定性，產(chǎn)生膨脹、開裂等不良后果。第69頁(yè)/共134頁(yè)（3）氯離子含量

國(guó)標(biāo)要求：水泥中氯離子含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))不大于0.06%。當(dāng)有更低要求時(shí)，該指標(biāo)由買賣雙方確定。氯離子危害：使水泥混凝土內(nèi)部發(fā)生“電化學(xué)反應(yīng)”，導(dǎo)致鋼筋銹蝕、造成水泥混凝土結(jié)構(gòu)危害。此外，也會(huì)誘導(dǎo)水泥混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生“堿骨料反應(yīng)”、“酸堿腐蝕反應(yīng)”等，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)劣化。氯離子來(lái)源：混合材：水泥助磨劑：過(guò)去大量使用氯鹽作為助磨劑。第70頁(yè)/共134頁(yè)（4）不溶物與燒失量不溶物指水泥經(jīng)酸和堿處理后，不能被溶解的殘余物。燒失量指水泥經(jīng)高溫灼燒后的質(zhì)量損失率。這兩項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)表示水泥中不能水化的雜質(zhì)含量大，影響水泥硬化后的性能。國(guó)標(biāo)要求：不溶物(質(zhì)量分?jǐn)?shù))：P·I≤0.75，P·Ⅱ≤1.50；其他水泥沒有要求。燒失量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))：P·I≤3.0，P·Ⅱ≤3.5；P·O≤5.0；其他水泥沒有要求。第71頁(yè)/共134頁(yè)品種代號(hào)不溶物(質(zhì)量分?jǐn)?shù))燒失量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))三氧化硫(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氧化鎂(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氯離子(質(zhì)量分?jǐn)?shù))硅酸鹽水泥P·I≤0.75≤3.0≤3.5≤5.0a

≤0.06cP·Ⅱ≤1.50≤3.5普通水泥P·O-≤5.0礦渣水泥P·S·A--≤4.0≤6.0bP·S·B---火山灰水泥P·P--≤3.5

≤6.0b粉煤灰水泥P·F--復(fù)合水泥P·C--a如果水泥壓蒸試驗(yàn)合格，則水泥中氧化鎂的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）允許放寬至6.0%。

b如果水泥中氧化鎂的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）大于6.0%時(shí)，需進(jìn)行水泥壓蒸安定性試驗(yàn)并合格。

c當(dāng)有更低要求時(shí)，該指標(biāo)由買賣雙方協(xié)商確定。通用水泥的化學(xué)指標(biāo)規(guī)定

第72頁(yè)/共134頁(yè)3、堿含量（選擇性指標(biāo)）

國(guó)標(biāo)要求：水泥中堿含量按Na2O+0.658K2O計(jì)算值表示。若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中的堿含量應(yīng)不大于0.60%或由買賣雙方協(xié)商確定。堿含量超標(biāo)的危害：堿含量能起到早強(qiáng)劑的作用。但超標(biāo)會(huì)使水泥發(fā)生快凝、結(jié)塊及需水量增加；還容易發(fā)生堿骨料反應(yīng)，產(chǎn)生局部膨脹，引起構(gòu)筑物開裂變形，甚至崩潰。堿還能使混凝土表面起霜（白斑）。第73頁(yè)/共134頁(yè)不合格品凡化學(xué)指標(biāo)、凝結(jié)時(shí)間、安定性、強(qiáng)度中任一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，均為不合格品?；瘜W(xué)指標(biāo)包括不溶物、燒失量、三氧化硫、氧化鎂、氯離子5項(xiàng)指標(biāo)。注意：國(guó)標(biāo)中沒有廢品的規(guī)定。

※水泥質(zhì)量的判定第74頁(yè)/共134頁(yè)水泥的水化熱水化熱水泥在水化凝結(jié)硬化過(guò)程中所放出的熱量。影響水泥水化熱的因素熟料礦物組成混合材種類品種水泥細(xì)度養(yǎng)護(hù)條件外加劑構(gòu)件尺寸危害

水化熱高水泥在大體積工程（大壩、橋墩等）中因散熱速度不同，可造成內(nèi)外溫差可高達(dá)50℃～60℃，內(nèi)部可產(chǎn)生熱應(yīng)力使制品脹裂。第75頁(yè)/共134頁(yè)六、水泥的耐腐蝕性

水泥的耐腐蝕性

水泥石抵抗環(huán)境破壞作用而保持性能不變的能力稱為耐腐蝕性。水泥石腐蝕原因水泥石的各種水化產(chǎn)物必須在一定的Ca(OH)2濃度(PH＝12.5～13.5)下才能穩(wěn)定存在。

在使用環(huán)境中，硅酸鹽水泥石受某些腐蝕性介質(zhì)的作用，會(huì)使水泥石堿度降低，其組成和結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸發(fā)生變化或受到損害，導(dǎo)致性能改變、強(qiáng)度下降等。

第76頁(yè)/共134頁(yè)※導(dǎo)致水泥石腐蝕性破壞的原因外因

環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)，如：軟水；酸、堿、鹽的水溶液等。內(nèi)因水泥石內(nèi)存在原始裂縫和孔隙，為腐蝕性介質(zhì)侵入提供了通道；水泥石內(nèi)有在某些腐蝕性介質(zhì)下不穩(wěn)定的組分，如：Ca(OH)2，水化鋁酸鈣等；腐蝕與毛細(xì)孔通道的共同作用加劇水泥石結(jié)構(gòu)的破壞。

第77頁(yè)/共134頁(yè)1、軟水侵蝕（溶出性侵蝕）

定義：不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水叫做軟水，如雨水、雪水、冷凝水、含碳酸氫鹽少的河水和湖水。破壞機(jī)理：當(dāng)水泥石處在軟水中，軟水能使水泥石中的Ca(OH)2溶解、并溶出水泥石，留下孔隙；有水壓水、流動(dòng)軟水環(huán)境下侵蝕速度更快；隨著水泥石中鈣離子濃度降低，導(dǎo)致其它水化產(chǎn)物分解、溶失和轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生大量孔隙。

后果：

水化物的分解、溶失，造成水泥石密實(shí)度下降，孔縫增多、強(qiáng)度降低，直至整體破壞。第78頁(yè)/共134頁(yè)2.鹽類腐蝕

硫酸鹽的腐蝕（海水、鹽沼水、工業(yè)污水等）

腐蝕機(jī)理：硫酸鹽與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，生成硫酸鈣。硫酸鈣再與水泥石中未水化的鋁酸鈣反應(yīng)，生成鈣礬石（針狀晶體），其體積增加2.22倍，引起水泥石的破壞。當(dāng)硫酸鈣濃度高時(shí)，他們可直接以二水石膏結(jié)晶，造成膨脹壓力，引起破壞。鎂鹽的腐蝕

腐蝕機(jī)理：主要是硫酸鎂和氯化鎂，他們與氫氧化鈣反應(yīng)，生成氫氧化鎂（松軟無(wú)膠結(jié)力）和硫酸鈣（硫酸鹽腐蝕）或氯化鈣（溶于水），造成雙重腐蝕作用。

鈣礬石水泥石受硫酸鹽侵蝕后，內(nèi)部形成膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物水泥石受硫酸鹽侵蝕后，因膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物引起的開裂第79頁(yè)/共134頁(yè)3、酸類腐蝕

（工業(yè)廢水、地下水、沼澤水等）腐蝕機(jī)理：水泥石中的水化物都是堿性化合物，與碳酸、鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、醋酸、蟻酸、乳酸等酸反應(yīng)生成可溶性鹽或沉淀；其反應(yīng)產(chǎn)物或溶于水而流失，或發(fā)生體積膨脹造成結(jié)構(gòu)物的局部被漲裂；另一方面，氫氧化鈣濃度的降低，會(huì)導(dǎo)致水泥石中其它水化物的分解，使腐蝕作用加劇。

水泥石受酸腐蝕后，表面溶失、脫落第80頁(yè)/共134頁(yè)4.強(qiáng)堿腐蝕

堿類溶液濃度不高一般無(wú)害,當(dāng)介質(zhì)中強(qiáng)堿濃度較高時(shí)，會(huì)造成水泥石的嚴(yán)重破壞。腐蝕機(jī)理：

氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿可與水泥石中的鋁酸鈣礦物或水化硅酸鈣反應(yīng)，生成可溶性鹽（如鋁酸鈉），在水泥石孔中結(jié)晶長(zhǎng)大而漲裂。

如鋁酸鹽含量較高的硅酸鹽水泥遇強(qiáng)堿會(huì)破壞。

※軟水、強(qiáng)堿、酸類、鹽類（如鎂鹽和硫酸鹽）等都能使水泥石腐蝕。第81頁(yè)/共134頁(yè)※防止水泥石腐蝕的措施

根據(jù)使用環(huán)境條件，合理選用水泥品種，或適當(dāng)摻混合材，降低水泥石中不穩(wěn)定組分。如處于軟水環(huán)境的工程常選用摻大量混合材的水泥，這些水泥Ca(OH)2含量低，抗軟水侵蝕能力強(qiáng)；提高水泥石的密實(shí)度，減少腐蝕性介質(zhì)的通道，如降低水灰比、摻加外加劑等；表面防護(hù)處理，堵塞通道。如防腐涂層。

第82頁(yè)/共134頁(yè)七、硅酸鹽水泥的特性和應(yīng)用名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)用途不適于硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化快，早強(qiáng)后強(qiáng)高；抗凍耐磨；抗碳化性好；抗?jié)B性較好；干縮小。水化熱高；耐蝕性差；耐熱性差。高強(qiáng)及早強(qiáng)要求高混凝土；受凍、耐磨、施工溫度低工程，干燥環(huán)境大體積混凝土、受蝕嚴(yán)重、高溫養(yǎng)護(hù)工程第83頁(yè)/共134頁(yè)※儲(chǔ)存運(yùn)輸不同品種、強(qiáng)度等級(jí)的水泥不能隨意混用。儲(chǔ)存：干燥庫(kù)房?jī)?nèi)。防潮、防水：水化、碳化失去膠結(jié)能力儲(chǔ)存期：3個(gè)月（強(qiáng)度約降低10～20％）過(guò)期要篩去硬塊，重新檢驗(yàn)合格后才能用。第84頁(yè)/共134頁(yè)一、水泥混合材

定義

在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，為改善性能、調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級(jí)所加入的天然或人工礦物材料，均稱為水泥混合材料。種類活性非活性作用

在水泥中主要其填充作用，調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級(jí)、節(jié)省能源、降低成本、增加產(chǎn)量、降低水化熱等。3.1.2摻大量混合材的硅酸鹽水泥第85頁(yè)/共134頁(yè)⑴、非活性混合材

定義

與水泥礦物成分或水化產(chǎn)物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)很弱的混合材料，為非活性混合材。常見的有磨細(xì)石英砂石灰石粉粘土慢冷礦渣第86頁(yè)/共134頁(yè)⑵、活性混合材

定義

本身水硬性小，但與石灰混合后加水具有水化活性的混合材?；钚越M分：SiO2、Al2O3常用品種?；郀t礦渣：煉鋼鐵的廢料火山灰質(zhì)混合材：天然火山灰、浮石和燒粘土等粉煤灰：火電廠煤粉燃燒后從煙氣中收下的廢料第87頁(yè)/共134頁(yè)?；郀t礦渣鐵水熔融礦渣高爐水池水淬烘干、粉磨球磨機(jī)第88頁(yè)/共134頁(yè)粉煤灰的生產(chǎn)FlyAsh煤粉+-電收塵器鍋爐爐底灰粉煤灰煙囪第89頁(yè)/共134頁(yè)硅酸鹽水泥熟料＋石膏

＋＋＋＋＋5~20%活性混合材普通硅酸鹽水泥50~70%礦渣20~50%礦渣型礦渣水泥20~40%火山灰火山灰硅酸鹽水泥20~40%粉煤灰粉煤灰硅酸鹽水泥20~50%兩種混合材復(fù)合硅酸鹽水泥

摻混合材硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化和性能與所摻混合材的種類與摻量密切相關(guān)！二、摻大量混合材的硅酸鹽水泥品種AB第90頁(yè)/共134頁(yè)通用水泥各品種代號(hào)釋義

通用水泥（Commonportlandcement）舊稱常用水泥，俗稱六大水泥)硅酸鹽水泥：

P·Ⅰ、P·Ⅱ(PortlandCement波特蘭水泥)普通硅酸鹽水泥：

P·O（Portlandoriginalcement）A型、B型礦渣硅酸鹽水泥：

P·S·A、P·S·B(Portlandslagcement)粉煤灰硅酸鹽水泥：

P·F（Portlandfly-ashCement）火山灰硅酸鹽水泥：

P·P（Portlandpozzolanacement）復(fù)合硅酸鹽水泥：

P·C（Portlandcompositecement）第91頁(yè)/共134頁(yè)通用水泥品種及組分品種代號(hào)組分熟料+石膏粒化高爐礦渣火山灰質(zhì)混合材料粉煤灰石灰石硅酸鹽水泥P·I100----P·Ⅱ≥95≤5---≥95---≤5普通硅酸鹽水泥P·O≥80且

<95>5且≤20a-礦渣硅酸鹽水泥P·S·A≥50且

<80>20且≤50b---P·S·B≥30且

<50>50且≤70b---火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P·P≥60且<80->20且≤40c--粉煤灰硅酸鹽水泥P·F≥60且<80-->20且≤40d-復(fù)合硅酸鹽水泥P·C≥50且<80>20且≤50e★引自國(guó)標(biāo)：GB175-2007通用硅酸鹽水泥b:本組分材料為符合GB/T203或GB/T18046的活性混合材料，其中允許用不超過(guò)水泥質(zhì)量8%且符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.3條的活性混合材料或符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.4條的非活性混合材料或符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.5條的窯灰中的任一種材料代替。e:本組分材料為由兩種（含）以上符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.3條的活性混合材料或/和符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.4條的非活性混合材料組成，其中允許用不超過(guò)水泥質(zhì)量8%且符合本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.5條的窯灰代替。摻礦渣時(shí)混合材料摻量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù)。d:本組分材料為符合GB/T1596的活性混合材料。c:本組分材料為符合GB/T2847的活性混合材料。a:本組分材料為符合本標(biāo)準(zhǔn)5.2.3的活性混合材料，其中允許用不超過(guò)水泥質(zhì)量8%且符合本標(biāo)準(zhǔn)5.2.4的非活性混合材料或不超過(guò)水泥質(zhì)量5%且符合本標(biāo)準(zhǔn)5.2.5的窯灰代替。第92頁(yè)/共134頁(yè)三、摻活性混合材硅酸鹽水泥的水化

水化反應(yīng)

磨細(xì)活性混合材與水拌和水硬性很弱，但遇Ca(OH)2（堿性激發(fā)劑）或石膏（硫酸鹽激發(fā)劑）在常溫下會(huì)明顯水化。

⑴

xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaOSiO2nH2O

⑵

xCa(OH)2+Al2O3+mH2O=xCaOAl2O3nH2O

石膏存在時(shí)會(huì)形成水化硫鋁酸鈣。作用減少水泥中熟料礦物含量，降低水化熱；減少水泥石中Ca(OH)2的含量，提高耐蝕性；超細(xì)粉末的密實(shí)填充效應(yīng)，如火山灰混合材，顆粒非常細(xì)，填充效應(yīng)顯著。第93頁(yè)/共134頁(yè)摻活性混合材的硅酸鹽水泥的水化過(guò)程與水拌合后，首先是水泥熟料水化，之后是水泥熟料的水化產(chǎn)物Ca(OH)2與活性混合材料中的活性SiO2和活性Al2O3發(fā)生水化反應(yīng)（亦稱二次水化反應(yīng)）生成水化產(chǎn)物。摻活性混合材料的硅酸鹽系水泥的水化速度較慢，故早期強(qiáng)度較低，但后期也能形成大量水化產(chǎn)物，后強(qiáng)甚至超過(guò)硅酸鹽水泥。而由于水泥中熟料含量相對(duì)減少，故水化熱較低。第94頁(yè)/共134頁(yè)名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)用途不適于普通水泥早期凝結(jié)硬化速度較快，早強(qiáng)較高，后強(qiáng)高；抗碳化性較好；抗凍耐磨性較好；干縮性較小。水化熱較高；耐蝕性較差；耐熱性較差。一般環(huán)境、干燥環(huán)境；受凍水位變動(dòng)地區(qū)；大體積混凝土工程；受蝕嚴(yán)重工程四、摻大量混合材的硅酸鹽水泥性質(zhì)和應(yīng)用第95頁(yè)/共134頁(yè)其它摻大量混合材的硅酸鹽水泥性質(zhì)共性密度較小，2.70～3.10。凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率高。

----不宜早強(qiáng)要求高、冬季施工、現(xiàn)澆施工。對(duì)養(yǎng)護(hù)溫濕度敏感，適合蒸汽（壓）養(yǎng)護(hù)。

----硅酸鹽及普通水泥不宜蒸汽養(yǎng)護(hù)水化熱較小，放熱慢。

----適于大體積工程。耐腐蝕性較好（但用含活性氧化鋁較多混合材，抗硫酸鹽侵蝕性差）。

---水下、海港及受侵蝕工程抗凍性、耐磨性及抗碳化能力較差（需水多）。

----不宜嚴(yán)寒及水位升降區(qū)。第96頁(yè)/共134頁(yè)特性礦渣水泥耐熱性較好，保水性差，泌水性大，干縮較大，抗?jié)B性差。

——適于高溫車間、窯爐基礎(chǔ)及熱氣體通道等耐熱工程。不宜抗?jié)B、干濕交替及凍融循環(huán)工程?；鹕交宜啾Ｋ院茫ɑ鹕交壹?xì)，易吸水，易反應(yīng)），抗?jié)B性好（生成較多

C-S-H凝膠，結(jié)構(gòu)較致密），干縮大，易起粉，抗硫酸鹽能力較差（活性氧化鋁多）。

——適于抗?jié)B工程，不宜干燥、干濕交替環(huán)境及耐磨工程。粉煤灰水泥早強(qiáng)更低（結(jié)構(gòu)致密，難水化)，干縮較?。ㄐ杷枯^低），抗裂性較好(干燥養(yǎng)護(hù)易失水開裂)。泌水大，抗?jié)B性差。

——適于承載較晚、大體積工程，不宜干燥、干濕交替及抗?jié)B工程。復(fù)合水泥：取決于所摻的混合材種類。第97頁(yè)/共134頁(yè)通用水泥的性質(zhì)項(xiàng)目硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥早期強(qiáng)度高稍低低后期強(qiáng)度高高高水化熱大較大小抗碳化性好較好較差抗凍性好較好較差耐腐蝕性差稍差好耐磨性好較好差耐熱性差較差較好一般一般干縮小較小較大大較小抗?jié)B性好較好差好差第98頁(yè)/共134頁(yè)通用水泥的應(yīng)用應(yīng)用硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥優(yōu)先使用早后強(qiáng)高、耐磨、抗凍、抗碳化要求高、摻混合材混凝土水下、海港、大體積、耐腐蝕要求較高、高溫養(yǎng)護(hù)混凝土高強(qiáng)度混凝土一般及干燥環(huán)境、受干濕交替混凝土有耐熱要求混凝土有抗?jié)B要求混凝土受載較晚混凝土可以使用一般工程高強(qiáng)度、水下、高溫養(yǎng)護(hù)、耐熱混凝土普通氣候環(huán)境混凝土抗凍要求較高、有耐磨要求混凝土不宜用于大體積、耐腐蝕要求高混凝土早強(qiáng)要求高、抗凍要求高、摻混合材、低溫或冬季施工、抗碳化要求高混凝土耐熱、高溫養(yǎng)護(hù)混凝土抗?jié)B性要求高混凝土干燥環(huán)境、有耐磨要求混凝土有抗?jié)B要求混凝土第99頁(yè)/共134頁(yè)3.2硅酸鹽系特種水泥道路硅酸鹽水泥白色及彩色硅酸鹽水泥快硬硅酸鹽水泥中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥抗硫酸鹽水泥本節(jié)要點(diǎn)第100頁(yè)/共134頁(yè)一、道路硅酸鹽水泥(P.R)道路水泥定義（GB13693—2005）道路水泥熟料＋0～10%活性混合材＋石膏對(duì)道路水泥的性能要求耐磨抗凍，收縮小，抗沖擊，抗折強(qiáng)度高，耐久。道路水泥熟料組成主要礦物：硅酸鈣（耐磨）和鐵鋁酸四鈣（抗沖擊）

限制C3A（減少干縮）和f-CaO安定性）第101頁(yè)/共134頁(yè)道路硅酸鹽水泥技術(shù)要求（1）熟料組成

C4AF的含量≥16.0％，C3A≯5％，f-CaO≯1％；（2）氧化鎂≯5％，三氧化硫≯3.5％，（3）燒失量≯3％（4）比表面積：300～450m2/kg（5）凝結(jié)時(shí)間：初凝≮1.5h，終凝≯10h（6）安定性：沸煮法（7）干縮率：28d≤0.10%；（8）耐磨性：28d水泥膠砂磨損率≤3.60kg/m2（9）強(qiáng)度等級(jí)：32.5、42.5、52.5第102頁(yè)/共134頁(yè)性能特點(diǎn)初凝時(shí)間較長(zhǎng)，≥1.5h；抗折強(qiáng)度高，抗沖擊性好；耐磨性好，干縮小，抗裂性好；抗凍、抗硫酸鹽性較好。使用特點(diǎn)

用于混凝土路面工程，如機(jī)場(chǎng)跑道、高速公路。第103頁(yè)/共134頁(yè)二、白色及彩色硅酸鹽水泥（P.W）

1、白色硅酸鹽水泥（GB/T2015-2005)

白色硅酸鹽水泥熟料（氧化鐵少）＋石膏+混合材白水泥組成材料

水泥中的氧化鐵的含量低于水泥質(zhì)量的0.5%?；旌喜模ㄊ沂蚋G灰）：水泥質(zhì)量的0～10%。技術(shù)要求（1）三氧化硫：≯3.5％，（2）細(xì)度:80μm方孔篩篩余≯10％（3）白度：水泥白度值≮87，按白度分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)（4）凝結(jié)時(shí)間：初凝≮1.5h，終凝≯10h（5）安定性：沸煮法（6）強(qiáng)度等級(jí)：32.5、42.5、52.5用途：建筑物裝飾、雕塑等。第104頁(yè)/共134頁(yè)2、彩色硅酸鹽水泥（JC/T870-2000）定義：凡由硅酸鹽水泥熟料及適量石膏(或白色硅酸鹽水泥)、混合材及著色劑磨細(xì)或混合制成的帶有色彩的水硬性膠凝材料稱為彩色硅酸鹽水泥。組成材料：質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)國(guó)標(biāo)。技術(shù)要求

（1）三氧化硫：≯4％，（2）細(xì)度:80μm方孔篩篩余≯6％（3）色差：≯3.0CIELAB（4）凝結(jié)時(shí)間：初凝≮1h，終凝≯10h（5）安定性：沸煮法（6）強(qiáng)度等級(jí)：27.5、32.5、42.5應(yīng)用配制彩色砂漿或混凝土，制造人工石材和裝飾。第105頁(yè)/共134頁(yè)三、中（低）熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥

1、定義

GB200-2003《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥》（1）中熱硅酸鹽水泥：以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料，稱為中熱硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱中熱水泥)，代號(hào)P“MH。（2）低熱硅酸鹽水泥：以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料，稱為低熱硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱低熱水泥)，代號(hào)P·LH。（3）低熱礦渣硅酸鹽水泥：以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入粒化高爐礦渣、適量石青，磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料，稱為低熱礦渣硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱低熱礦渣水泥)，代號(hào)P·SLH。第106頁(yè)/共134頁(yè)2、組成特點(diǎn)及技術(shù)要求熟料中C3S、C3A及f-CaO的含量較低。水泥品種中熱水泥低熱水泥低熱礦渣水泥C3S，%≯5540C3A，%≯668f-CaO，%≯111.2MgO，%≯5（壓蒸6）礦渣摻量，%20～60水化熱3d，7d，kj.kg-1252,293230,260197,230強(qiáng)度等級(jí)42.542.532.5堿含量，%≯0.60.61SO3，%≯3.5燒失量，%≯3比表面積，m2/kg≮250凝結(jié)時(shí)間初凝≮60min，終凝≯12h安定性沸煮法合格第107頁(yè)/共134頁(yè)3.性能特點(diǎn)及應(yīng)用

水化熱低，凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，中熱水泥抗凍性和耐磨性較好。

中熱水泥：適用于要求低水化熱、高抗凍性和耐磨性的大體積混凝土工程如大壩溢流面面層和水位變動(dòng)區(qū)水利工程。低熱水泥和低熱礦渣水泥：大壩或大體積建筑物及部分水下工程。第108頁(yè)/共134頁(yè)四、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥1、定義：GB748-2005《抗硫酸鹽硅酸鹽水泥》中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥：以特定礦物組成的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有抵抗中等濃度硫酸根離子侵蝕的水硬性膠凝材料，稱為中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥。簡(jiǎn)稱中抗硫水泥。代號(hào)P·MSR。高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥：以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有抵抗較高濃度硫酸根離子侵蝕的水硬性膠凝材料，稱為高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥。簡(jiǎn)稱高抗硫水泥。代號(hào)P·HSR。2、組成特點(diǎn)

種類C3S，%≯C3A，%≯中抗硫酸鹽水泥555高抗硫酸鹽水泥5053第109頁(yè)/共134頁(yè)3、技術(shù)要求水泥品種中抗硫水泥高抗硫水泥MgO，%≯5（壓蒸6）不溶物，%≯1.5燒失量，%≯3強(qiáng)度等級(jí)32.5，42.532.5，42.5堿含量，%≯0.6SO3，%≯2.5比表面積，m2/kg≮280凝結(jié)時(shí)間初凝≮45min，終凝≯10h安定性沸煮法合格抗硫酸鹽性14d線膨脹率，≯0.062500耐硫酸根濃度，mg/L≯0.048000第110頁(yè)/共134頁(yè)性能特點(diǎn)：具有抵抗較高濃度硫酸根離子侵蝕能力和抗凍性，抗蝕能力以抗硫酸鹽腐蝕系數(shù)F來(lái)評(píng)定。要求F≥0.8。應(yīng)用特點(diǎn)：主要用于受硫酸鹽腐蝕、凍融循環(huán)的海港、水利、地下、隧道、引水、道路和橋梁基礎(chǔ)等工程。

抗硫酸鹽腐蝕系數(shù)F：

將水泥試件在人工配制的硫酸根離子濃度分別為2500mg/L和8000mg/L的硫酸鈉溶液中，浸泡6個(gè)月后的強(qiáng)度與同時(shí)浸泡在飲用水中的試件的強(qiáng)度之比。

第111頁(yè)/共134頁(yè)五、膨脹型硅酸鹽水泥

一般硅酸鹽類水泥硬化體積收縮產(chǎn)生微裂紋，在堵漏時(shí)效果不佳，膨脹水泥在硬化過(guò)程中體積不會(huì)發(fā)生收縮，還略有膨脹，可以解決由于收縮帶來(lái)的不利后果。

組成含有在水泥的凝結(jié)硬化過(guò)程中能產(chǎn)生適量體積膨脹的成分，如氧化鈣、氧化鎂、硫鋁酸鈣、明礬石等。種類

按強(qiáng)度組分：硅酸鹽型、鋁酸鹽型、硫鋁酸鹽型。按膨脹值：膨脹水泥和自應(yīng)力水泥第112頁(yè)/共134頁(yè)1.明礬石膨脹水泥：JC/T311-2004（1）定義

明礬石膨脹水泥是以硅酸鹽水泥熟料為主，鋁質(zhì)熟料、石膏和粒化高爐礦渣（或粉煤灰），按適當(dāng)?shù)谋壤ゼ?xì)制成的具有膨脹性能的水硬性膠凝材料，代號(hào)A.EC。（2）組成材料鋁質(zhì)熟料：活性氧化鋁含量在25%以上。（3）膨脹機(jī)理鋁質(zhì)熟料中的活性氧化鋁在氫氧化鈣和石膏的激發(fā)下水化形成鈣礬石，產(chǎn)生適度膨脹。(4)應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土結(jié)構(gòu)工程、防滲抗裂混凝土工程、補(bǔ)強(qiáng)和防滲抹面工程，大口徑混凝土排水管及接縫、梁柱和管道接頭，固結(jié)機(jī)器底座和地腳螺栓。第113頁(yè)/共134頁(yè)（5）明礬石膨脹水泥技術(shù)要求項(xiàng)目指標(biāo)MgO，%≯5（壓蒸6）強(qiáng)度等級(jí)32.5，42.5，52.5堿含量，%≯0.6SO3，%≯8比表面積，m2/kg≮400凝結(jié)時(shí)間初凝≮45min，終凝≯6h不透水性3d不透水性合格限制膨脹率3d，%≮0.01528d，%≯0.1第114頁(yè)/共134頁(yè)2.低熱微膨脹水泥：GB2938-2008（1）定義

低熱微膨脹膨脹水泥是以?；郀t礦渣為主要成分，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，磨細(xì)制成的具有低水化熱和微膨脹性能的水硬性膠凝材料，代號(hào)LHEC。（2）組成材料硅酸鹽水泥熟料：硅酸鈣礦物質(zhì)量含量在66%以上，熟料強(qiáng)度等級(jí)在42.5以上，CaO/SiO2質(zhì)量比≮2，f-CaO≯1.5%，MgO≯6%(3)應(yīng)用低水化熱要求和要求補(bǔ)償收縮的混凝土工程、大體積混凝土工程、防滲抗裂混凝土工程及抗硫酸鹽混凝土工程。第115頁(yè)/共134頁(yè)（4）低熱微膨脹水泥技術(shù)要求項(xiàng)目指標(biāo)SO3，%≯4～7氯離子，%≯0.6堿含量，%≯0.6比表