Transcript 第二章水泥
2. 水 泥 水泥的特点 水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形 成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化， 而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强 度，形成一种坚硬的石状体。 水泥适用范围 不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且 也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。 水泥的分类 按性能和用途分 通用水泥 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 水 泥 专用水泥 如砌筑水泥、油井水泥、 道路水泥、大坝水泥等 特性水泥 如铝酸盐水泥、膨胀水泥、 快凝快硬硅酸盐水泥等 一、硅酸盐水泥生产工艺 硅酸盐水泥的原材料 • 生产硅酸盐水泥熟料的原材料 石灰质原料 天然石灰石。也可采用白垩、石灰质 凝灰岩等。主要提供CaO. 粘土质原料 主要为粘土，其主要化学成分为SiO2， 其次为Al2O3和少量Fe2O3。 铁矿粉 采用黄铁矿渣，化学成分为Fe2O3。 •石膏 主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等 。 •混合材料 包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、 粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材 料（石灰石粉、磨细石英砂等）。 硅酸盐水泥分为： Ⅰ型硅酸盐水泥（不掺混合材 料）代号为P· Ⅰ和Ⅱ型硅酸盐水泥（掺不超过5% 的粒化高炉矿渣或石灰石）,代号为P·Ⅱ。 生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转 窑生产两种. 硅酸盐水泥生产流程示意图 石灰质原料 （CaO） 粘土质原料 （SiO2、Al2O3、 Fe2O3 ） 校正原料 （Fe2O3） 石膏 CaO 按比例混合 磨细 SiO2 生料 Al2O3 Fe2O3 煅烧 磨细 熟料 硅酸盐水泥 3CaO SiO2 2CaO SiO2 3CaO Al2O3 4CaO Al2O3 Fe2O3 石灰石或粒 化高炉矿渣 由上图，硅酸盐水泥生产工艺可以概括为：“两磨一烧” 二、熟料的矿物组成及其特性 熟料的矿物组成 硅酸三钙 3CaO•SiO2，C3S 硅酸二钙 2CaO•SiO2，C2S 铝酸三钙 3CaO•Al2O3，C3A 铁铝酸四钙 4CaO•Al2O3•Fe2O3，C4AF 水泥熟料矿物 水泥熟料主要矿物组成的性质 C3S是主要成分，含量50%左右，水化速度快，水化 热高，它对促进水泥的凝结硬化、以及水泥3-7天 的早期强度和后期强度起主要作用。 C2S含量15—37%，水化速度慢，水化热低，早期强 度低，后期强度高，耐化学侵蚀性和干缩性较好。 它不影响水泥的凝结，对水泥的后期强度起主要作 用。 C3A含量在15%以下，水化速度最快，水化热最 高，耐化学侵蚀性差，干缩性大。铝酸三钙对水 泥的凝结起主导作用，但其水化产物强度较低。 C4AF含量10—18%，水化速度较快，水化热较低， 强度较低，但对于抗折强度起重要作用，耐化学 侵蚀性好，干缩性小。 水泥熟料主要矿物组成的性质比较 C3 S 快 C2 S 慢 C3 A 最快 C4AF 中 早期低 后期高 最低 好 低 中 水化热 抗腐蚀性 早期高 后期高 高 中 最高 小 中 最好 干缩性 中 小 大 小 与水反应 速度 强度 现有甲、乙两厂生产的硅酸盐水泥熟料，其矿物成分如 下表，试估计和比较这两厂所生产的硅酸盐水泥的性能有何差 异？ 熟料矿物成分，% 生产 厂 Ｃ 3S C2S 甲 56 18 14 12 乙 42 35 7 16 C3Ａ Ｃ4AF 由甲厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强度发展 速度、水化热均高于由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐 水泥．但耐腐蚀性则低于由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅 酸盐水泥。 矿物组成对水泥性能的影响 以上是单个矿物组成的性能，水泥是几种熟料 矿物的混合物，改变熟料矿物成分间的比例，水泥 的性质即发生相应的变化。例如提高硅酸三钙的含 量，可以制得高强水泥；又如降低铝酸三钙和硅酸 三钙含量，提高硅酸二钙含量，可制得水化热低的 水泥，如大坝用水泥；提高铁铝酸四钙含量，可获 得抗折强度较高的水泥，如道路水泥。 三、水泥的凝结和硬化 水泥＋水 水化反应 可塑性浆体 凝结硬化 水泥石 凝结硬化的概念 凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理 化学变化，浆体逐渐变稠失去流动性和可塑性而未 具有强度的过程； 硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。 1.硅酸盐水泥的水化 2(3CaO SiO2 ) 6 H 2O 3CaO SiO2 3H 2O 3Ca(OH )2 硅酸三钙 水 水化硅酸钙 氢氧化钙 2(2CaO SiO2 ) 4 H 2O 3CaO 2 SiO2 3 H 2O 3Ca(OH )2 硅酸二钙 水 水化硅酸钙 氢氧化钙 3CaO Al 2O3 6H 2O 3CaO Al 2O3 6H 2O 铝酸三钙 水 水化铝酸钙 4CaO Al2O3 Fe2O3 7H2O 3CaO Al2O3 6H2O CaO Fe2O3 H2O 铁铝酸四钙 水 水化铝酸钙 水化铁酸钙 序号 水化产物名称 常用缩写 含量 1 水化硅酸钙 （凝胶体） C-S-H 70% 2 氢氧化钙 （晶体） CH 20% 3 三硫型水化硫铝酸钙（钙矾石） C A3CS·H （或AFt） 3 32 (晶体) 4 单硫型水化硫铝酸钙（单硫盐） C3ACSH12 （或AFm） (晶体) 5 三硫型水化铁铝酸钙 C3（AF）3CSH32 6 单硫型水化铁铝酸钙 C3（AF）CSH12 7% 小于3% 水泥加水拌合后的剧烈水化反应，一方面使 水泥浆中起润滑作用的自由水分逐渐减少；另一方 面，水化产物在溶液中很快达饱和或过饱和状态而 不断析出，水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大， 使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，越来越多 的颗粒相互连接形成了骨架结构。此时，水泥浆便 开始慢慢失去可塑性，表现为水泥的初凝。 由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很快凝结， 为使工程使用时有足够的操作时间，水泥中加入了 适量的石膏。水泥加入石膏后，一旦铝酸三钙开始 水化，石膏会与水化铝酸三钙反应生成针状的钙矾 石。钙矾石很难溶解于水，可以形成一层保护膜覆 盖在水泥颗粒的表面，从而阻碍了铝酸三钙的水化， 阻止了水泥颗粒表面水化产物的向外扩散，降低了 水泥的水化速度，使水泥的初凝时间得以延缓。 当掺入水泥的石膏消耗殆尽时，水泥颗粒表 面的钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物的积聚物所 胀破，铝酸三钙等矿物的再次快速水化得以继续 进行，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成 骨架。水泥浆的塑性逐渐消失，直到终凝。 随着水化产物的不断增加，水泥颗粒之间的毛 细孔不断被填实，加之水化产物中的氢氧化钙晶体、 水化铝酸钙晶体不断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体之 中，逐渐形成了具有一定强度的水泥石，从而进入 了硬化阶段。水化产物的进一步增加，水分的不断 丧失，使水泥石的强度不断发展。 A B C D A——凝胶体（C－S－H凝胶， 水化铁酸钙凝胶）； B——晶体（氢氧化钙、水化铝酸 钙、水化硫铝酸钙）； C——孔隙（毛细孔、凝胶孔、气 孔等）； D——未水化的水泥颗粒 水泥石的结构 • 水泥石主要由凝胶体、 晶体、孔隙、水、空 气和未水化的水泥颗 粒等组成，存在固相、 液相和气相。因此硬 化后的水泥石是一种 多相多孔体系。 • 水泥石的结构（水化 产物的种类及相对含 量、孔的结构）对其 性能影响最大。 2.影响水泥凝结硬化的主要因素 （１）孰料矿物组成 不同矿物成分和水起反应时所表现出来的特点是不同的， 如C3A水化速率最快，放热量最大而强度不高；C2S水化速率最 慢，放热量最少，早期强度低，后期强度增长迅速等。因此， 改变水泥的矿物组成，其凝结硬化情况将产生明显变化。 （２）水泥的细度 在矿物组成相同的条件下，水泥的细度越细，则水化越 快越完全。凝结硬化快，水化产物较多，强度高。 （3）石膏掺量 石膏起缓凝作用：阻碍铝酸三钙的水化反应，控制了水 泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。 （4）环境温度和湿度 环境温度高，水泥水化快，温度低，则水化反应减慢， 强度增长变缓，当降到零度以下，水泥的水化反应停止。水 的存在是水泥水化的必备条件，只有在潮湿环境中，水泥才 能正常地凝结硬化。因此，在施工过程中，应十分注意保温 保湿养护。 （5）时间（龄期） 水泥的强度随龄期增长而逐渐增长。硅酸盐水泥加水后 3-7天内强度增长较快，约28天后显著放慢，保持适当的温度 和湿度，水泥强度随龄期的增长而继续提高。 （6）加水量 加水量多，使得水泥的初期水化反应得以充分进行，但 凝结时间变长，多余的水分蒸发后形成的孔隙较多，强度下 降，干燥时收缩。若加水量太小，无法满足施工成型工艺要 求。掺入减水剂可提高水泥强度。 （7）外加剂的影响 选择适当外加剂，如减水剂、早强剂、引气剂、膨胀剂 等，可改善水泥的性能。 例1.试说明生产硅酸盐水泥时为什么必须掺入适量石膏？ •水泥熟料中的铝酸三钙遇水后，水化反应的速度最快，会使水 泥发生瞬凝或急凝。为了延长凝结时间，方便施工，必须掺入适 量石膏。 •在有石膏存在的条件下，水泥水化时，石膏能很快与水化铝酸 钙作用生成钙矾石，钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表 面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥 的水化反应速度，延缓了凝结时间。 •当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继 续反应生成钙矾石，体积增大约1.5倍，也导致水泥石开裂。 例2.影响硅酸盐水泥水化热的因素有那些？水化热的 大小对水泥的应用有何影响？ 影响硅酸盐水泥水化热的因素主要有硅酸三钙Ｃ3S、铝酸 三钙C3Ａ的含量及水泥的细度。硅酸三钙Ｃ3S、铝酸三钙C3Ａ的 含量越高，水泥的水化热越高；水泥的细度越细，水化放热速 度越快。 水化热大的水泥不得在大体积混凝土工程中使用。在大体 积混凝土工程中由于水化热积聚在内部不易散发而使混凝土的 内部温度急剧升高，混凝土内外温差过大，以致造成明显的温 度应力，使混凝土产生裂缝。严重降低混凝土的强度和其它性 能。但水化热对冬季施工的混凝土工程较为有利，能加快早期 强度增长，使抵御初期受冻的能力提高。 四、硅酸盐水泥的技术性质和技术标准 化学性质 1.技术性质 物理性质 化学性质 质 量 标 准 不溶物 Ⅰ型：不溶物不得超过0.75％；Ⅱ型：不溶物不得超过 1.50％ 烧失量 Ⅰ型：烧失量不得大于3.0％；Ⅱ型：烧失量不得大于 3.5％ 氧化镁含量 水泥中氧化镁含量不宜超过5.0％。如果水泥经压蒸法检 验安定性合格，则水泥中氧化镁含量可放宽至6.0％ 三氧化硫含量 不大于3.5％ 氯离子 不大于0.06% 碱含量 水泥中碱含量按Na2O＋0.658K2O计算值来表示。若使 用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不 得大于0.60％或由供需双方商定 物理性质 1.细度 细度是指水泥颗粒的粗细程度。 一般，水泥颗粒越细，其总表面积越大，与水反应时接 触的面积也越大，水化反应速度就越快，所以相同矿物 组成的水泥，细度越大，凝结硬化速度越快，早期强度 越高。但水泥颗粒太细，在空气中的硬化收缩也较大， 使混凝土发生裂缝的可能性增加。 为充分发挥水泥熟料的活性，改善水泥性能，同时考虑 能耗的节约，要合理控制水泥细度。 水筛法 筛析法 测定方法 负压筛法 比表面积法(勃氏透气法) 标准规定： 硅酸盐水泥的细度为：其比表面积大于300m2/kg。 普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水 泥在80μm方孔筛筛余量百分率不得超过10.0% 2.水泥净浆标准稠度 为使水泥的凝结时间和体积安定性的测定结果具有可比 性，必须用标准稠度的水泥净浆。 国家标准规定，以标准试杆沉入净浆并距底板6mm 1mm（标准法）或以水泥净浆稠度仪的试锥沉入深度为 28mm 2mm（代用法）时的净浆为“标准稠度”，此 时所需的拌合用水量为该水泥标准稠度用水量。 调整水量法 代用法（试锥法） 测定方法 固定水量法 标准法（试杆法） 水泥的标准稠度用水量受水泥的细度、水泥矿物组成等 因素影响，水泥越细，标准稠度用水量越大。矿物组成中， C3A需水量最大，C3S最小。 水泥净浆搅拌机 水泥标准稠度及凝结时间测定仪 3.凝结时间 凝结时间：分为初凝时间和终凝时间。 初凝时间是从加水至水泥浆开始失去塑性的时间； 终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性的时间。 水泥的凝结时间是在规定温度及湿度环境下用水泥净 浆凝结时间测定仪以试针沉入标准稠度的水泥净浆至 一定深度所需的时间表示。 • 初凝时间 试针沉入距底板：4mm±1mm • 终凝时间 试针沉入试样：0.5mm 国家标准GB175－2007规定：硅酸盐水泥初凝不得早于45min， 终凝不得迟于6.5h；普通硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终 凝不得迟于10h。 水泥混凝土的拌和、运输、浇灌、振捣等一系列工 艺均要在水泥的初凝之前完成，故水泥初凝不能过早。 混凝土成型后，为了不拖延工期，要求尽快硬化，产生 结构强度，以利下一工序尽早进行，所以终凝时间不能 太迟。 4.体积安定性 • 体积安定性是指水泥浆凝结硬化后体积变化的均匀程度。 水泥在硬化过程中体积变化不均匀，即为体积安定性不良。 • 水泥安定性不良的原因： 熟料中含有过量的游离氧化钙（f－CaO），或含有过量 的游离氧化镁（f－MgO）； 生产水泥时掺入的石膏过量； 水泥中三氧化硫含量超标。 • 体积安定性不良的水泥是废品，严禁用于工程中。 国家标准规定，硅酸盐水泥的安定性测定 雷氏夹法（标准法） 测定方法 试饼法（代用法） 当用雷氏法检验时，标准稠度水泥净浆试件沸煮至规定 时间后膨胀值不超过5mm为体积安定性合格；当用试饼煮沸 法检验时，标准稠度净浆试饼沸煮至规定时间后，经肉眼观 察未发现裂纹，用直尺检查试饼底面没有弯曲安定性合格， 反之为不合格。当用两种方法检验结果相矛盾时，以雷氏夹 法结论为准。 雷氏夹 水泥沸煮箱 国家标准规定，水泥熟料中游离氧化镁含量不得超 过5.0%。水泥中三氧化硫含量不得超过3.5%，以控制水 泥的体积安定性。 ﹖ 问：某水泥经检测表明安定性不合格， 该水泥存放一段时间再进行检测时，安定性 合格了，试解释这一现象？ 这样的水泥在重新检验并确认体积安定性合格后 也必须重新标定水泥的标号，按标定的标号值使用。 5.强度及强度等级 强度是确定水泥强度等级的指标，也是选用水泥的主 要依据。强度高、承受荷载的能力强，水泥的胶结能 力也大。 根据我国现行标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》，以水泥3d、28d的抗折强度和抗压强度划分硅 酸盐水泥的强度等级。 水泥胶砂强度试验方法： 将水泥：ISO标准砂：水按1：3：0.5混合后，经标准 试验方法搅拌成型，制成40mm×40mm×160mm的标准试件， 在标准条件（1d温度为20±1℃，相对湿度90％以上的空气 中带模养护；1d以后拆模，放入20±1℃的水中养护）下养 护，测定3d、28d的抗折、抗压强度，且强度值不得低于规 范规定的强度指标。 硅酸盐水泥 强度等级划分为42.5，42.5R，52.5， 52.5R，62.5，62.5R共六个等级。 各等级硅酸盐水泥在不同龄期的强度指标见表2-10 两种型号：普通型和早强型(也称R型)。 早强型水泥早期强度发展较快，3d强度可达到28d强度的 50％，可用于早期强度要求高的工程中，有利于缩短水泥 的养护时间。 影响硅酸盐水泥强度的主要因素是熟料中的矿物成分和细度， 石膏的掺量、龄期、环境温度和湿度、加水量、试验条件（搅拌时 间，振捣程度等）及试验方法等均对其强度有影响。 计算水泥试样的抗折强度时， 以３个试件的强度平均值作为 测定结果（精确至0.1MPa）。当3个试件的强度值中有超过平 均值±１０％时，应删除后再取平均值作为抗折强度的测定结 果。 计算水泥试样的抗压强度时，以６个半截试件的平均值作为测 定结果（精确至0.1MPa）。如６个测定值中有１个超出平均值 的±10％，应删除，以其余５个测定值的平均值作为测定结果。 如果５个测定值中仍有再超过它们平均值±１０％的数据，则 该试验结果作废。 例：建筑材料试验室对一普通硅酸盐水泥试样进行了检 测，试验结果如下表，试确定其强度等级。 抗折强度破坏荷载（kN）抗压强度破坏荷载（kN） 3d 1.25 1.58 1.50 28d 2.90 3.05 2.75 3d 28d 23 75 29 71 29 70 28 68 26 69 27 70 2.技术标准 标准规定： 废品水泥：氧化镁、三氧化硫含量、初凝时间、体积安定性 中的任一项不符合标准规定； 不合格品水泥：初、终凝时间、不溶物、烧失量、氯离子和 混合材料掺加量中的任一项不符合规定，或强度低于商品强 度规定的指标； 水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编 号不全的也属于不合格品。 问：硅酸盐水泥的技术性质是其具体应用的依据，请判 断下列有关硅酸盐水泥性质的表述是否正确： （1）水泥的终凝时间是指从加水拌和到水泥浆达到其强 度指标所需的时间。 （2）体积安定性是指水泥在硬化过程中体积不收缩的特 性。 （3）水泥的净浆强度是评定水泥强度等级的依据。 （4）某硅酸盐水泥的初凝时间是40min，则该水泥应报 废。 （5）水泥中的碱含量越多越好。 五、硅酸盐水泥石的腐蚀和防止 硅酸盐水泥硬化后形成的水泥石，在正常环 境下强度不断增长。但在某些腐蚀性液体或气体 的长期作用下，水泥石就会受到不同程度的腐蚀， 严重时会使水泥石强度明显降低，甚至完全破坏。 这种现象称为水泥石的腐蚀。 1.水泥石的腐蚀类型及原因 2.防止水泥石腐蚀的措施 淡水侵蚀 硫酸盐侵蚀 镁盐侵蚀 碳酸盐侵蚀 （１）淡水侵蚀 又称溶析性侵蚀，是指硬化后混凝土中的水泥水化产物被 淡水溶解而带走，从而造成混凝土孔隙率增大、强度降低的一 种侵蚀现象。 水泥石中的氢氧化钙不断被溶出，当水泥石中游离的氢氧 化钙减少到一定程度时，水化硅酸钙、水化铝酸钙也可能分解 和溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，甚至破坏。在静水 或无水压的情况下，由于周围的水会被Ca(OH)2所饱和，使溶出 作用停止，因此，溶出仅限于表层，对整体水泥石影响不大。 当水泥石处于流动水环境中时，被侵蚀的速度加快。 （2）硫酸盐的腐蚀 含有硫酸盐类物质的水，能与氢氧化钙起置换作 用，生成硫酸钙，它能进一步与水泥石中的固态水化 铝酸钙作用，生成高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石）而 比原来的体积增加1.5倍以上。由于是在已经硬化的 水泥石中进行，因此对水泥石起着极大的破坏作用。 （3）镁盐侵蚀 在海水及地下水中，常含有大量的镁盐，主要是MgSO4 和MgCl2。它们与水泥石中的氢氧化钙起作用： MgSO4 Ca(O H)2 2H2O CaSO4 2H2O Mg(O H)2 MgCl2 Ca(O H)2 CaCl2 Mg(O H)2 生成的Mg(OH)2松软而无胶凝能力，氯化钙易溶于水， 二水石膏则引起硫酸盐的破坏作用。因此，硫酸镁对水泥 石起镁盐和硫酸盐的双重腐蚀作用。 （4）碳酸侵蚀 在工业污水、地下水中常溶解有较多的CO2，当其与 水泥石接触时，发生如下反应： Ca(OH )2 CO2 H 2O CaCO3 2H 2O CaCO3与含碳酸的水再次反应： CO2 H2O CaCO3 Ca(HCO3 )2 Ca(HCO3)2极易溶于水，因而导致水泥石的腐蚀。但上式 是可逆的，当水中CO2不超过平衡浓度时，反应不会向右 进行。 （5）一般酸的腐蚀 工程结构处于各种酸性介质中时，酸性介质易与水泥石中 的氢氧化钙反应，其反应产物可能溶于水中而流失，或发生体 积膨胀造成结构物的局部被胀裂，破坏了水泥石的结构。其基 本化学反应式为： 2HCl + Ca(OH)2=CaCl2 +2H2O H2SO4 + Ca(OH)2=CaSO4·2H2O 防止水泥石腐蚀的措施： （1）根据工程的环境特点，合理选择水泥品种 （2）提高水泥石的密实度 （3）在水泥石结构的表面设置保护层 根据工程的环境特点，合理选择水泥品种，或适当掺 加混合材料，减少可腐蚀物质的浓度，防止或延缓水泥的 腐蚀。 如处于淡水环境的工程，常选用掺混合材料的矿渣水 泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，因为这些水泥的水泥石中 氢氧化钙含量低，对淡水侵蚀的抵抗能力强；若水泥石遭 受硫酸盐的腐蚀，可选择C3A含量小的水泥； 采取措施减少水泥石结构的孔隙率，特别是提高表 面的密实度，阻塞腐蚀介质渗入水泥石的通道。 在施工过程中，合理选择水泥混凝土的配合比，降低 水灰比，改善集料级配，掺加外加剂等措施均可使水泥石 的密实度提高。另外，在水泥石表面进行碳化处理或采取 其他的表面密实措施，也可以提高水泥石的表面密实度， 从而减少腐蚀介质进入水泥石内部，起到防腐作用。 当侵蚀作用较强时，水泥石表面可加耐腐蚀性而且不 透水的保护层，一般用耐酸石料、塑料、沥青等，可以隔 断腐蚀介质与水泥石接触，保护水泥石不受腐蚀。 当水泥石处于多种介质同时侵蚀时，应分析清楚对水 泥石侵蚀最严重的介质，采取相应措施，提高水泥石的耐 腐蚀性。 掺混合材料的硅酸盐水泥 混合材料：为了改善水泥性能、提高水泥的产量，在生产时 掺入的天然或人工矿物质材料。 活性混合材料：将其磨成细粉掺入水泥中，起化学反应，生成具 有胶凝能力的水化产物，且既能在水中又能在空气中硬化。 粒化高炉矿渣（粉） 粉煤灰 火山灰质混合材料 非活性混合材料 不具有或只具有微弱的化学活性，在水泥水化中基本不参 加化学反应。如磨细石灰石粉、磨细石英砂等。主要起填充作 用，可调节水泥强度，降低水化热及增加水泥产量等。 名称 P·Ⅰ（Ⅰ型硅酸盐水泥） P·Ⅱ（Ⅱ型硅酸盐水泥） P·O（普通硅酸盐水泥） P·S（矿渣水泥） P·P（火山灰水泥） P·F（粉煤灰水泥） P·C（复合硅酸盐水泥） 熟料+石膏 活性混合材料 97%+3% 0％ 95% ≤5% 80%～95% 5%～20% 30%～80% 20%～70% 60%～80% 20%～40% 60%～80% 20%～40% 50%～80% 20%～50% 1.普通硅酸盐水泥（P·O） 混合材料的掺入： 活性混合材料的最大掺量不得超过水泥质量的20% ， 其中容许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量8% 的非活性混合材料来代替。 技术性质要求（与硅酸盐水泥相比）不同点： 细度：80μm方孔筛筛余量不超过10.0%； 终凝时间：不迟于10h； 烧失量：不得大于5.0%； 强度：42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级 主要性能和用途 普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥基本相同。 2.矿渣硅酸盐水泥（P·S） 粒化高炉矿渣是炼铁高炉的熔融矿渣经急速冷却而 成的松软颗粒，其主要化学成分为CaO、SiO2和Al2O3， 总量一般在90%以上，自身具有一定的水硬性。 粒化高炉矿渣的掺量：允许用不得超过水泥重量的8% 的石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种材 料代替矿渣，替代后水泥中粒化高炉矿渣的含量不得少于 20%。 矿渣水泥的水化、硬化过程 1）首先是水泥熟料水化成为水化物 2）矿渣中的活性SiO2、Al2O3再与水化产物Ca（OH）2发生 化学反应，此时熟料水化产物Ca（OH）2是矿渣的碱性激 发剂。 石膏的作用: 缓凝、激发剂 3.火山灰水泥（P·P） 凡是天然或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分，具有 火山灰性的矿物材料，称为火山灰质混合材料。 由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏共同磨 细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火 山灰水泥），代号P.P。火山灰质混合材料掺量：20% ～40%。 4.粉煤灰水泥（P·F） 粉煤灰是以煤粉为燃料的火电厂从其锅炉烟气中收集 下来的粉末，又称飞灰。粉煤灰属火山灰质混合材料的一 种。其中含有较多的SiO2、Al2O3、Ca(OH)2。 粉煤灰掺量：20% ～40% “粉煤灰效应” A、活性效应：因含SiO2、Al2O3具有活性，与Ca(OH)2反应， 生成类似水泥水化产物中的水化硅酸钙和水化铝酸钙，可作 为胶凝材料的一部分而起增强作用。 B、颗粒形态效应：煤粉在高温燃烧过程中形成的煤粉炭颗粒， 绝大部分为玻璃微珠，掺入混凝土中可减小内摩擦力，从而 可减少混凝土的用水量，起减水作用。 C、微细料效应：粉煤灰中微细颗粒均匀分布在水泥浆内，充 填孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构和增大密度。 三种水泥的特性（与硅酸盐水泥、普通水泥相比） 共同特性 凝结硬化较慢，早强强度较低，后期强度增长 较快； 水化热较低，放热速度慢； 抗硫酸盐腐蚀和抗淡水侵蚀性较好； 适合高温(蒸汽)养护； 抗冻性、耐磨性及抗碳化性能较差。 各自特性： •矿渣水泥的抗渗性较差，干缩较大,但耐热性 好，可用于温度不高于200℃的混凝土工程中。 •火山灰水泥的保水性好、抗渗性好，但干缩 大、易开裂和起粉、耐磨性较差.不适用于长 期处于干燥环境中的混凝土工程。 •粉煤灰水泥干缩小，抗裂性好，保水性差。 5.复合水泥（P·C） 与硅酸盐水泥相比，由于掺入了两种或两种以上的混合材 料，复合水泥的水化热较低；早期强度较高，其强度要求 与普通水泥的强度要求相同。 混合材料的掺入量：水泥中混合材料总掺加量 按质量百分比应大于20％，不超过50％。允许用不超过水 泥质量8％的窑灰代替部分混合材料；掺矿渣时混合材料 掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥 和复合水泥的强度等级 分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、 52.5R、六个强度等级。各等级水泥在不同龄期的 强度要求和技术指标见书中表2-14,2-15 （补充内容 ）水泥的选用、验收、储存及保管 一、水泥的选用 1.按环境条件选择水泥品种 2.按工程特点选择水泥品种 二、水泥的验收 • 包装标志的验收：包装有袋装和散装两种。 包装袋上应清楚标明产品名称、代号、净含量、 强度等级、生产许可证编号、生产地址、日期等主要 包装标志。 • 质量的验收：检查出厂合格证和试验报告 • 数量的验收 袋装水泥每袋净含量为50kg，且不得少于标志质量 的98％。 废品及不合格品的规定 • 废品 凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任 一项不符合相应标准规定的通用水泥，均为废品。 废品严禁用于工程中。 •不合格品 对于通用水泥，凡有下列情况之一者，均为不合格品。 硅酸盐水泥，普通水泥：凡不溶物、烧失量、细度、 终凝时间中任一项不符合标准规定者； 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥：凡 细度、终凝时间中任一项不符合标准规定者。 掺混合材料硅酸盐水泥混合材料掺量超过最大限值或 强度低于商品强度等级规定的指标者。 水泥出厂的主要包装标志中水泥品种、强度等级、工 厂名称和出厂编号不全者。 三、水泥的储存及保管 • （1）注意防潮：水泥在储运过程中不可避免的要吸收空 气中的水分和二氧化碳面使水泥颗粒表面水化甚至碳化， 丧失胶凝性，使强度大为降低。水泥强度越高，细度越大， 吸湿受潮越严重，活性损失越快。 • （2）储存日期：水泥储存过久，常会出现结块，凝结缓 慢，烧失量增加等现象。贮存一般不应超过三个月。在正 常储存条件下，如超过三个月，强度降低10-20%；六个月， 约降低强度15-30%，一年后约降低25-40%。 • 水泥的储存应按照到货先后依次堆放，尽量作到先到先用， 防止存放过久。 • （3）堆放：水泥应按不同品种、强度和出厂日期分别存放， 并加以标志，不得混杂。散装水泥应分库存放；袋装水泥一 般堆放高度不应超过10袋，平均每平方米堆放一吨。 水泥受潮程度的鉴别及处理 受 潮 程 度 烧失量 有松块、小球， 可以捏成粉末， 但无硬块（开始 将松块、小球压成 4%-6% （已严重受潮） 6%-8% 结块坚硬，无粉 末状（水泥活性 粉末，用时加强搅 使 用 范 围 试验后根据实际标号使用 拌 受潮） 部分结成硬块 处 理 方 法 大于8% 筛去硬块，并将松 块压成粉末 重新粉磨以用作混 合材料 1.试验后根据实际标号使用 2.用于不重要、非受力部位 3.用于砌筑砂浆 试验后根据实际标号使用 下列混凝土工程中应优先选用哪种水泥？ 1.采用湿热养护的混凝土构件； 2.厚大体积混凝土工程； 3.水下混凝土工程； 4.高强度混凝土工程； 5.高温炉或工业窑炉的混凝土基础； 6.严寒地区受反复冻融的混凝土工程； 7.混凝土地面或路面工程； 8.冬季施工混凝土工程； 9.水位变化区的混凝土工程（非受冻）； 1．硅酸盐水泥宜优先使用于： a．预应力混凝土 b．大体积混凝土 c．受海水侵蚀的混凝土工 程 2．硅酸盐水泥熟料中对早期强度影响最大的成分是： a．硅酸三钙 b．硅酸二钙 c．铝酸三钙 d．铁铝酸四钙 3．硅酸盐水泥中水化热最大的组分是： a．硅酸三钙 b．硅酸二钙 c．铝酸三钙 d．铁铝酸四钙 4．硅酸盐水泥熟料中后期强度增长快的组分是： a．硅酸三钙 b．硅酸二钙 c．铝酸三钙 d．铁铝酸四 钙 5．浇注大体积混凝土应选用： a．硅酸盐水泥 b．矿渣水泥 c．高铝水泥 6．各种水泥的标准稠度用水量是通过： a．试验测得的 b．理论计算 c．国家标准规定 7．生石灰加水消解的目的是为了使石灰具有： a．流动性 b．粘聚性 c．塑性 8．水泥中掺入石膏的目的是： a．降低成本 b．增加铝酸三钙的含量 c．调节凝结时间 9．冬季施工的混凝土结构物用水泥宜选用： a．粉煤灰水泥 b．矿渣水泥 c．硅酸盐水泥 d．普通水泥 10．在一条受硫酸盐腐蚀的河流两岸修筑混凝土泊岸，水泥 宜选用： a．低热水泥 b．粉煤灰水泥 c．矿渣水泥 d．火山灰水泥