水泥的分類及使用培訓講義

水泥

水泥是建筑工程中最為重要的建筑材料之一，自問世以來對工程建設起了巨大的推動作用，目前世界上水泥品種已達200余種，幾乎任何種類、規(guī)模的工程都離不開水泥。概述

什么是水泥(cement)？

水泥是以水化活性礦物為主要成分的水硬性膠凝材料。水泥的種類有哪些？根據水泥的主要礦物成分：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磷酸鹽系水泥硫鋁酸鈣硅酸鈣鋁酸鈣磷酸鈣,鎂3-1通用硅酸鹽水泥

凡由硅酸鹽水泥熟料、適量石膏、0～5％石灰石或?；郀t礦渣等磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。

一、通用硅酸鹽水泥的一般規(guī)定硅酸鹽水泥熟料石膏(CaSO42H2O)活性混合材料

非活性混合料其他二、通用硅酸鹽水泥組成材料主要膠凝物質，能水化硬化；調節(jié)水泥的凝結時間；調節(jié)水泥的強度等級；硅酸鹽水泥熟料主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)，Al2O3(=A)，Fe2O3(=F)少量雜質：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等3-2硅酸鹽水泥一、硅酸鹽水泥是怎樣制造的？原料：硅質：粘土，(SiO2、Al2O3)，占1/3

鈣質：石灰石、白堊等，(CaO)，占2/3調節(jié)原料：鐵礦與砂，調節(jié)與補充Fe2O3

與SiO2制造工藝：原料經粉磨混合后得到水泥生料生料經窯內煅燒得到水泥熟料水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起經粉磨混合后得到水泥“兩磨一燒”硅質(粘土)鈣質(石灰石)1450℃調節(jié)原料石膏水泥生料熟料混合材料水泥制造的“兩磨一燒”工藝流程粉磨煅燒粉磨

水泥顆粒宏觀形貌水泥顆粒的結構水泥熟料顆粒細觀形貌水泥熟料礦物微觀結構這是燒成階段，這時的3CaO·Al2O3、4Cao·Al2O3·Fe2O3燒至部分熔融狀態(tài)，出現液相，把剩余的Cao及部分2CaO·SiO2溶解于其中，在此液相中2CaO·SiO2吸收Cao形成3CaO·SiO2（C3S）從1300℃升至1450℃，再降到1300℃有機物被燒盡，黏土分解形成無定型的SiO2、Al2O3500～800℃石灰石進行分解形成Cao，并開始與黏土中SiO2、Al2O3及Fe2O3發(fā)生固相反應。800～1000℃生料自由水分逐漸蒸發(fā)而干燥開始加熱時固相反應加速，并逐漸生成2Cao·SiO2（C2S）、3Cao·Al2O3（C3A）、4Cao·Al2O3·Fe2O3（C4AF）隨溫度的升高固相反應結束，這時在物料中仍剩余一部分Cao未與其他氧化物化合。1300℃硅酸鹽水泥熟料礦物礦物名稱縮寫礦物式硅酸三鈣C3S3CaO·SiO2硅酸二鈣C2S2CaO·SiO2鋁酸三鈣C3A3CaO·Al2O3鐵鋁酸四鈣C4AF4CaO·Al2O3·Fe2O3含量(mass%)37~6015~377~1510~18

硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物：簡寫：CaO—C，SiO2—S，Al2O3—A，Fe2O3—F，H2O—H除上述四種主要熟料礦物外，硅酸鹽水泥中還含有f-CaO、f-MgO和K2O、Na2O等次要成分。硅酸鹽水泥熟料礦物特性礦物種類硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣縮寫C3SC2SC3AC4AF水化速度快慢最快快水化熱多少最多較多強度高早低后高低低耐腐蝕性差好最差中3、硅酸鹽水泥的硬化機理

水泥與適量的水拌合后，最初形成具有可塑性的漿體，隨著水化反應的進行，水泥漿體逐漸變稠失去可塑性，但尚不具有強度，這一過程稱為水泥的“凝結”。

隨后凝結了的水泥漿體開始產生強度，并逐漸發(fā)展成為堅硬的水泥石，這一過程稱為“硬化”。

水泥的水化貫穿凝結、硬化過程的始終。水泥的水化反應2（3CaO·SiO2）+6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)22(2CaO·SiO2)+4H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)23CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O水泥的水化硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣水泥漿掃描電鏡照片（7d齡期）C-S-H鈣礬石C-S-H氫氧化鈣晶體石膏調節(jié)凝結時間的原理石膏與水化鋁酸鈣反應生成水化硫鋁酸鈣針狀晶體（鈣礬石）。該晶體難溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保護膜，阻礙水分進入水泥內部，使水化反應延緩下來，從而避免了純水泥熟料水化產生閃凝現象。所以，石膏在水泥中起調節(jié)凝結時間的作用。CaSO4·2H2O+3CaO·Al2O3+H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O高硫型水化硫鋁酸鈣晶體但如果摻入過多石膏,會造成水泥的體積安定性不良。硅酸鹽水泥的凝結硬化凝結:

水泥加水拌和形成具有一定流動性和可塑性的漿體，經過自身的物理化學變化逐漸變稠失去可塑性的過程。硬化:

失去可塑性的漿體隨著時間的增長產生明顯的強度，并逐漸發(fā)展成為堅硬的水泥石的過程。硅酸鹽水泥的凝結硬化

初始的溶解和水化

流動性、可塑性好，凝膠體膜層圍繞水泥顆粒成長。

凝膠膜破裂、長大并連接、水泥顆粒進一步水化。多孔的空間網絡—凝聚結構，失去可塑性。

凝膠體填充毛細管，硬化成密實空間網。水泥石結構未水化水泥顆粒水化產物－晶體、膠體毛細孔、毛細孔水凝膠孔毛細孔－未被水化產物所填充的原充水空間凝膠孔－C-S-H內部的結構孔水泥石是多相（固、液、氣）多孔體系，水泥石的工程性質取決于水泥石的結構組成，即決定于水化物的類型和相對含量、內部孔的大小、形狀和分布狀態(tài)。未水化水泥顆粒水鈣礬石氫氧化鈣(三)影響水泥水化硬化的因素

熟料礦物組成細度石膏摻量水灰比溫度和濕度養(yǎng)護時間372856

齡期d強度硅酸鹽親水泥的技術淚要求（1）物未理指詳標凝結眼時間安定幼性強度及飲強度等李級細度（2）化學踢指標燒失量不溶油物堿含掘量初凝：從忍水泥言加水挑拌和購起至昏標準康稠度籮凈漿搶開始廳失去辟可塑摔性所芒需的雁時間潛。國標璃規(guī)定：初未凝時閃間≥4櫻5m菠in，國產年水泥一谷般為1-濫3h。工程意汽義：水泥纏的初凝病時間不劃宜過早燦，以便庸施工時悼有充分戰(zhàn)的時間潑攪拌、該運輸、音澆搗和絹砌筑等昌操作。終凝：從水榆泥加水甲拌和起后至標準她稠度凈迫漿完全詢失去可泊塑性并軌開始產矛生強度檔所需的懇時間。國標規(guī)論定：終溜凝時茄間≥6衰.5煤h，國產跑水泥一菊般為5-財6h。工程意聲義：終酷凝時曉間不炊宜過來遲，昆以便導施工蔥完畢序后更南快硬獲化，僅達到多一定接的強碌度，譽以利壘于下旬一步扛施工藝工藝任的進日行。影響忙水泥烏凝結真時間幅的因錫素：御熟料潑的礦蛛物組鋤成、中石膏慌摻量化、混貪合材冠的品養(yǎng)種與死摻量建、水交泥細尚度、飾溫度畜、水薪灰比緞等。1、凝勒結時駱間2、體積沫安定性定義：是指鞏水泥約在凝稅結硬俱化過團程中阻體積番變化火的均咐勻程腎度。體積安暴定性不家良：水泥池在凝拾結硬柳化過腎程中侵產生例不均搬勻的刷體積文變化展。安定性姑不良的弦原因：熟料赴中含玩有過董多的f-Ca隆O熟料窮中含書有過火多的f-M譽gO石膏摻顯量過多生成鈣荷礬石過燒體積疊安定烏性不繪良的松水泥這應作買廢品垮處理棗，禁亡止用態(tài)于任陽何工桌程中旅。沸煮姨法只騾能檢焦測f-C借aO所造成旁的體積社安定性健不良。對于f-Mg感O和石邁膏造貿成的良體積肝安定碧性不燒良則陽需分貌別采懂用壓果蒸法競、長貓時間奏在溫誘水中談浸泡判法之。水泥的任強度是緣瑞評價和縱選用水航泥的重計要技術丸指標，疤也是劃痛分水泥害強度等灘級的重勢要依據水。國家灘標準規(guī)旺定采用惱膠砂法倚來測定寺水泥3d和28天抗壓件強度和鍋抗折強助度，根馳據測皮定結閣果來召確定腿水泥猴強度處等級竹。3、強度經及強度縫等級燒失量不溶宿物堿含呈量水泥事在一殃定溫樹度，蒸一定哪時間慢內加勝熱后頑燒失業(yè)的數茄量。驗水泥雅煅燒標不佳億或受拖潮后剪均會梯導致久燒失壓量增住加。不溶物鄙指水泥笨在濃鹽柱酸中溶小解保留奇下來的蕉不溶性手殘留物資。不溶羽物越多棉，水泥提活性本下降。屬于選綿擇性指簽標，水日泥中堿濕含量以Na2O+0笑.65掠8K2O計算值鏈表示。思水泥中哪的堿含跨量高時淹，如果薪配置混班凝土的堂骨料具滅有堿活需性，可爽能產生堿骨寄料反鋼應，時導致棟混凝玩土因煙不均川勻膨務脹而飼破壞齡。（2）化男學指緒標水泥啄在出誼廠和許使用微前必榜須檢念驗的閑技術饞指標更有四壤項：化學指仗標、凝腔結時間屬、強度陣和體積拐安定性職（其中瓜細度作菠為選擇芳性指標設）。這四北項指舟標中廟，除強篇度外邪，其師它任際何一柜項指沖標不究合格獸，則凈水泥嗚不能雹使用級；反之失，若拋僅強燭度一姑項指溉標不早合格惑，而跡其它擠三項婆指標誦合格秩，則輸水泥姨可降躁等級網使用仇。五、喪水泥翅石的民腐蝕拿與防倚止(一)水泥招石腐筑蝕的推種類1.軟水侵雪蝕(溶出型獸侵蝕)當水脊泥石貌受到霞蒸餾房誠水、犧天然積的雨健水、遮雪水青以及回含重齡碳酸悉鹽很困少的膨河水便、湖章水等掃軟水號作用透時，廚水泥致石中孟的氫咽氧化技鈣不匯斷溶盒解流僑失，鮮特別君是處讓于流唯水或柄有壓益力的閥水中嘉時，責氫氧獻化鈣魄的溶顏解使禍得水沒泥石炕的密礎實度也下降令，強館度和膨耐久唇性也略降低剛；而略且由軟于氫陽氧化礙鈣濃綠度的姑下降猾，還你引起仇了水球泥石責中的彎其它塊水化蒜產物追的分到解。Ca(悉OH)2+C丟a(伴HC倒O3)2→C鄰aC隆O3+H2O2.酸類診腐蝕碳酸水么腐蝕在某些西工業(yè)廢爽水和地啊下水中逃，常溶賺有一定聾量的CO2及其鹽紹類，天線然水中喂也溶有CO2，它沿們會猶與水火泥石儀中的Ca泥(O妖H)2反應錫：CO2+H2O+祥Ca近(O芳H)2→Ca格CO3+2貞H2OCO2+Ca誦CO3+H2OCa擴(H視CO3)2一般酸復腐蝕在一些誘工業(yè)廢互水、地狂下水和襲沼澤水悲中，經爆常含有暮各種不井同濃度賓的無機大酸或有刊機酸，稅而水泥貧石由于劍含有Ca樹(O但H)2呈堿性爭，這些箱酸與堿宅會發(fā)生美反應：H++O火H－→H2O酸的伯濃度久越高怕，侵擱蝕越猛劇烈周。3.覺鹽類腐鉗蝕硫酸鹽跑腐蝕在海獎水、峽湖泊蝦水、煌地下畫水及另某些始工業(yè)餓廢水根中，生常含問有不金同程琴度的良鉀、快鈉、簡氨的歷硫酸阿鹽，暈硫酸才鹽侵將蝕的穴特征諒是某遠些鹽墊類的餐結晶睬體逐旨漸在倉水泥濾石的匯毛細猶管中給積累危并長傭大，強水泥弟石由漁于內諸應力群而遭鄉(xiāng)豐到嚴抄重破逃壞。當硫酸幼鹽濃度略不高時成，生成的含有大瞇量結晶職水的鈣便釩石，諷體積增警大1.懷5倍以潛上，產墓生極大煙的膨脹狂應力而芳破壞。栗當硫酸竄鹽濃度反較高時討，產生秤二水石通膏結晶際，也會啦導致水氧泥石開軋裂破壞展。Na2SO4+C窗a(O湖H)2+2際H2O→C灶aSO4·2H2O+災2Na拾OH鎂鹽腐暖蝕海水向和某反些鹽段沼水江、地身下水股中常被含有悅大量埋的鎂斯鹽，火主要除是硫獲酸鎂洞和氯春化鎂招，它砌們與慨水泥黨石接歲觸后婆，會已發(fā)生直如下寸反應充：Mg價SO4+C絡a(O同H)2+2繩H2O→C碑aSO4·2H2O+泄Mg腦(O冤H)2Mg奏Cl2+疤Ca方(O間H)2+H2O→C班aCl2+M喂g(訓OH郊)2+H2O生成頌的M漿g(修OH串)2松軟毀而無里膠結憤能力費，C拌aC秩l2則易溶劑于水，歪會使C招a(O屈H)2不斷蒸被消冊耗；花二水位石膏宗則會深進一汗步引喪起硫項酸鹽葛腐蝕罵。因此，烏硫酸鎂桂對水泥隙石的腐貌蝕是雙平重腐蝕逗。4.垃強被堿腐兩蝕硅酸肅鹽水繁泥基沿本是衡耐堿販的，向堿類構溶液注濃度購不高安對水焦泥石刮是無躬害的餐。但以鋁酸剛鹽含魄量較組高的陵硅酸劣鹽水思泥遇派到強米堿(巡壽Na森OH況、K陪OH春)槳時，恰強堿織會與煎水泥合進行陵如下殿反應復：3Ca怎O·A車l2O3+6NaO較H→3Na2O·線Al2O3+3C涂a(O磨H)2鋁酸鈉伏是易溶改于水的喘，從而版造成水除泥石的織腐蝕。當水糧泥石定被N壞aO容H浸饒透后皆又在予空氣廣中干穩(wěn)燥，秀與空雀氣中弱的C州O2作用葉生成晨碳酸冊鈉，沈碳酸照鈉在糾毛細登孔中隆結晶并而使盞水泥商石脹高裂。2Na型OH+紛CO2+9口H2O→Na2CO3·10請H2O(二破)野防止此腐蝕狂的措茄施水泥石皆易受腐極蝕的原循因水泥嗽石內四存在隸容易奶受腐蜘蝕的設成分水泥喂石本酬身存莊在孔根隙2.加速圍腐蝕吵的因氏素液態(tài)的夫腐蝕介污質較高的贏溫度、炮壓力較快箭的流健速適宜迎的濕邀度干濕交削替3.防止腐株蝕的措老施根據窯侵蝕績環(huán)境酸特點趨，合炎理選睛擇水卷泥品卡種提高水嬸泥石的友密實度簡，降低浩孔隙率在水費泥石烈表面緩設置邪保護伴層當水煉泥石中處于碑多種必介質飯同時稈侵蝕匪時，株應分貍清對草水泥病石侵迎蝕最瓜嚴重洗的介吉質，錦采取斗相應邀的措挑施，甚提高屢水泥躺石的帽耐腐泉蝕性談。六、太硅酸販鹽水使泥的松性質套、應津用及拒存放(一)性質寸與應頭用1.強度游高適用于讀高強混創(chuàng)凝土和扯預應力覽鋼筋混線凝土工猾程。2.米硬化快適用于押要求凝拆結快、純早強高抹以及冬刑季施工飯等工程憐。3.想抗詠凍性呆好適用后于冬神季施緣瑞工及腥嚴寒份地區(qū)皮遭受啄反復赤凍融湖的工饞程4.醒耐蝕性敞差不適蹦用于煤與淡哄水及至海水丟等腐販蝕性永介質聲接觸別的工也程。5.芳抗碳化肥性好對鋼擋筋的充保護迅作用桃強，秀適合CO2濃度溫高的炎環(huán)境品。6.福水直化熱殊大不適機用于址大體份積混俊凝土白工程爹，但啟有利河于冬收季施始工。7.豈耐熱性鹿差不適用助于有耐邀熱要求屆的混凝晃土工程表。8.晚耐宿磨性份好適用于詞公路、罵地面工丙程。其他硅酸鹽斃水泥1、普通潤硅酸鹽材水泥物理群指標安定性

細度強度凝結時間

初凝時間不小于45min，終凝時間不大于600min用沸煮法檢驗合格42.5,42.5R，52.5,52.5R四個級別

比表面積表示，不少于300m2/kg化學指告標普通部硅酸由鹽水晚泥的索性質葛與應率用在早強繭、強度朝等級、性水化熱濾、抗凍邀性、抗冒碳化能平力上略色有降低腦，耐熱慮性和耐敗腐蝕性酬略有提玩高化學閉指標（見那上表玩）三種硅捎酸鹽水鉤泥的性冒質與應街用共同性質早期強岸度低后澆期強度劉高抗腐艱蝕性隙強抗碳遞化能勢力差水化熱得低水泥強糧度發(fā)展無較快，完后期強豎度可趕卻上甚至估超過同證強度等絲式級的普綿通硅酸構鹽水泥適宜用咬于水工型、海港鄉(xiāng)豐工程及莊受侵蝕蛾性作用竿的工程不宜用查于二氧嗽化碳濃跟度高的宋環(huán)境適用鳥于大蒸體積鎖混凝瓦土工紀程濕熱敏賀感性強適用于麥蒸汽養(yǎng)修護生產買的預制涼構件耐磨、略抗凍差不適用砍嚴寒地甲區(qū)各自性質礦渣水泥粉煤灰水泥耐熱性好，適用于高溫車間、高爐基礎及熱氣體通道等耐熱工程。拌制混凝土時泌水性大，易形成粗大孔隙，硬化時易產生較大干縮，保水性差、泌水性及干縮性大火山灰水泥具有良好的保水性，火山灰水泥的水泥石結構密實，具有較高的抗?jié)B性。干縮大、干燥環(huán)境中表面易“起毛”，對于處在干熱環(huán)境中施工的工程，不宜使用火山灰水泥比表面積小，吸附水的能力小，不易水化，干縮性小，抗裂性高，保水性差，易泌水，且活性主要在后期發(fā)揮。因此，粉煤灰水泥早期強度、水化熱比礦渣水泥和火山灰水泥還要低，因此特別適用于大體積混凝土工程包裝標志驗收核對水泥包裝上所注明的水泥品種、代號、凈含量、強度等級，生產許可證標志（QS），出廠編號，執(zhí)行標準號，包裝年月日等。包裝袋兩側應印有水泥名稱和強度等級，硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥為紅色，礦渣水泥為綠色，火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥為黑或藍。數量驗收袋裝水泥每袋凈含量為50kg,且應不少于標志質量的99%。隨機抽取20袋，總質量（含包裝袋）不得少于1000kg。散裝水泥平均堆積密度為1450kg/m3,袋裝壓實的水泥為16