第五章水泥_建筑材料

1、l 第一節(jié)第一節(jié) 通用水泥通用水泥l(xiāng) 第二節(jié)第二節(jié) 專(zhuān)用水泥專(zhuān)用水泥l(xiāng) 第三節(jié)第三節(jié) 特性水泥特性水泥l(xiāng)水泥的定義和分類(lèi)水泥是一種細(xì)磨成粉末狀，加入適量水后成為可塑性的漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂、石等材料牢固地膠結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體的水硬性膠凝材料。按用途和性能分類(lèi)用于一般土木建筑工程中的水泥，如硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等具有專(zhuān)門(mén)用途水泥 ，如中、低熱水泥，道路水泥等具有某種性能比較突出的水泥，如快硬硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥等按其化學(xué)成分類(lèi)雖然水泥品種繁多，分類(lèi)方法各異，但我國(guó)水泥產(chǎn)量的90%左右屬以硅酸鹽為主要水硬性礦物的硅酸鹽水泥。我國(guó)水泥工業(yè)現(xiàn)狀 近年來(lái)我國(guó)水泥

2、工業(yè)發(fā)展很快，無(wú)論是品種、產(chǎn)量、質(zhì)量都有很大的突破，尤其是產(chǎn)量居世界前列。但同時(shí)也存在著嚴(yán)重的不足，主要表現(xiàn)為：能耗大、污染嚴(yán)重。我們來(lái)看一組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)： 如何降低水泥能耗、減少污染物的排放量，將是今后應(yīng)該研究的主要內(nèi)容，綠色產(chǎn)業(yè)化是水泥工業(yè)的發(fā)展方向。 第一節(jié)第一節(jié) 通用水泥通用水泥一、硅酸鹽水泥 現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175-2007定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、05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(chēng)為硅酸鹽水泥（國(guó)外統(tǒng)稱(chēng)為波特蘭水泥）。 （一）硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝l生產(chǎn)原料 主要是石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料兩類(lèi)。石灰質(zhì)原料：如石灰石、白堊等，主要提供CaO粘土質(zhì)原料：如粘土、粘土

3、質(zhì)頁(yè)巖等，主要提供SiO2、 Al2O3、Fe2O3 有時(shí)兩種原料化學(xué)組成不能滿(mǎn)足要求，還要加入少量校正原料(如鐵礦粉等)調(diào)整。l生產(chǎn)工藝概述 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝可概括為三個(gè)階段：生料制備：以石灰石、粘土和鐵礦粉為主要原料（有時(shí)需加入校正原料），將其按一定比例配合、磨細(xì)，制得具有適當(dāng)化學(xué)成分、質(zhì)量均勻的生料。熟料煅燒：將生料在水泥窯內(nèi)經(jīng)1450高溫煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。水泥粉磨：將熟料加適量石膏和05的石灰石或?；郀t礦渣共同磨細(xì)得到硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝可概括為“兩磨一燒”。 石灰質(zhì)原料粘土質(zhì)原料校正原料熟料生料水泥石膏磨細(xì)按比例配合1450煅燒磨

4、細(xì)水泥生產(chǎn)流程圖（二）硅酸鹽水泥熟料的礦物組成 生料生料SiO2CaO化合反應(yīng)化合反應(yīng)8001450800左右左右分解反應(yīng)分解反應(yīng)Al2O3Fe2O32CaOSiO23CaOSiO23 CaO Al2O34 CaOAl2O3Fe2O3硅酸鹽水泥熟料的礦物組成 硅酸鹽水泥熟料礦物的特性礦物名稱(chēng)礦物名稱(chēng)化學(xué)成分化學(xué)成分 縮寫(xiě)符號(hào)縮寫(xiě)符號(hào) 含量含量硅酸三鈣3CaOSiO2 C3S3660硅酸二鈣2CaOSiO2 C2S 1537鋁酸三鈣3CaOAl2O3 C3A 715鐵鋁酸四鈣4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF 1018礦物名稱(chēng)礦物名稱(chēng)硅酸三鈣硅酸三鈣硅酸二鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣

5、鐵鋁酸四鈣與水反應(yīng)速度快慢最快快水化放熱量大小最大中強(qiáng)度高早期低后期高 低低礦物組成對(duì)水泥性能的影響 以上是單個(gè)礦物組成的性能，水泥是幾種熟料礦物的混合物，改變熟料礦物成分間的比例，水泥的性質(zhì)即發(fā)生相應(yīng)的變化。硅酸三鈣高強(qiáng)水泥鋁酸三鈣、硅酸三鈣 硅酸二鈣 水化熱大壩水泥（三）硅酸鹽水泥的水化和凝結(jié)硬化l水化 水泥加水拌和后，水泥顆粒立即分散于水中并與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成各種水化物。 硅酸三鈣 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 硅酸二鈣 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 鋁酸三鈣 水化鋁酸鈣 鐵鋁酸四鈣 水化鋁酸鈣 水化鐵酸鈣22222)(3336)3(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO22222)(33234

6、)2(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaOOHOAlCaOOHOAlCaO2322326363OHOFeCaOOHOAlCaOOHOFeOAlCaO232232232326374 水泥中的石膏也很快與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成難溶的水化硫鋁酸鈣，也稱(chēng)為鈣礬石晶體： 水化硫鋁酸鈣（鈣礬石） 經(jīng)過(guò)上述水化反應(yīng)后，主要水化產(chǎn)物為：水化硅酸鈣(50%)、氫氧化鈣(25%)、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣及水化硫鋁酸鈣等。 OHCaSOOAlCaOOHOHOAlCaOOHCaSO243222322431331963)2(3l凝結(jié)硬化 隨著時(shí)間的推延，水泥漿逐漸失去塑性，形成具有一定強(qiáng)度的石狀體，這個(gè)過(guò)程叫水泥的凝

7、結(jié)硬化。 水泥的凝結(jié)硬化大致可劃分為以下三個(gè)階段： 潛伏期（誘導(dǎo)期）：水泥礦物的水化反應(yīng) 凝結(jié)期：1h初凝；68h終凝 硬化期：固體 水泥加水拌合后的水化反應(yīng)，一方面使水泥漿中起潤(rùn)滑作用的自由水分逐漸減少；另一方面，水化產(chǎn)物在溶液中很快達(dá)飽和或過(guò)飽和狀態(tài)而不斷析出，水泥顆粒表面的新生物厚度逐漸增大，使水泥漿中固體顆粒間的間距逐漸減小，越來(lái)越多的顆粒相互連接形成了骨架結(jié)構(gòu)。此時(shí)，水泥漿便開(kāi)始慢慢失去可塑性，表現(xiàn)為水泥的初凝。 隨著水化產(chǎn)物的不斷增加，水泥顆粒之間的毛細(xì)孔不斷被填實(shí)，加之水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣晶體、水化鋁酸鈣晶體不斷貫穿于水化硅酸鈣等凝膠體之中，逐漸形成了具有一定強(qiáng)度的水泥石，從而進(jìn)

8、入了硬化階段。水化產(chǎn)物的進(jìn)一步增加，水分的不斷喪失，使水泥石的強(qiáng)度不斷發(fā)展。水泥的硬化期可以延續(xù)至很長(zhǎng)時(shí)間，但28天基本表現(xiàn)出大部分強(qiáng)度。 實(shí)際上，水泥的水化過(guò)程很慢，較粗水泥顆粒的內(nèi)部很難完全水化。因此，硬化后的水泥石是由晶體、膠體、未完全水化顆粒、游離水及氣孔等組成的不均質(zhì)體。 （四）硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)l化學(xué)性質(zhì)氧化鎂含量三氧化硫含量燒失量不溶物l物理性質(zhì)細(xì)度 細(xì)度指水泥顆粒的粗細(xì)程度。一般情況下，水泥顆粒越細(xì)，其總表面積越大，與水反應(yīng)時(shí)接觸的面積也越大，水化反應(yīng)速度就越快，所以相同礦物組成的水泥，細(xì)度越大，凝結(jié)硬化速度越快，早期強(qiáng)度越高。一般認(rèn)為，水泥顆粒粒徑小于40m時(shí)才具有較大的活

9、性。但水泥顆粒太細(xì)，使混凝土發(fā)生裂縫的可能性增加，此外，水泥顆粒細(xì)度提高會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。 水泥細(xì)度可用下列方法表示： 篩析法 以80m方孔篩上的篩余量百分率表示。篩析法分負(fù)壓篩法和水篩法兩種，以負(fù)壓篩法為準(zhǔn)。 水泥試樣篩余百分率按下式計(jì)算 式中：F 水泥試樣篩余百分率，%； ms水泥試樣在80m篩上篩余 質(zhì)量，g； m水泥試樣的質(zhì)量，g。 水泥負(fù)壓篩析儀100%mmFs 比表面積法 以每千克水泥所具有的總表面積（m2）表示。比表面積采用勃氏法測(cè)定。 我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)規(guī)定：硅酸鹽水泥的細(xì)度比表面積大于300/，其余四品種水泥在80m方孔篩上篩余量不大于10%。 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 在測(cè)定水泥的凝結(jié)時(shí)

10、間和安定性時(shí)，為使其測(cè)定結(jié)果具有可比性，必須采用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿進(jìn)行測(cè)定?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)( GB/T 1346-2001)規(guī)定，以標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀的試桿沉入凈漿距底板的距離為6mm1mm時(shí)的水泥漿的稠度作為標(biāo)準(zhǔn)稠度。水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)所需拌和水量稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。 不同的水泥品種，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量各不相同，一般在21%33%之間。100%水泥用量用水量水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量水泥凈漿攪拌機(jī)標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀水泥全部加入水中開(kāi)始失去可塑性完全失去可塑性初凝時(shí)間終凝時(shí)間凝結(jié)時(shí)間 水泥從加水時(shí)至水泥漿失去可塑性所需的時(shí)間。凝結(jié)時(shí)間分初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。初凝時(shí)間：從水泥加水至水泥漿開(kāi)始失去可塑性所經(jīng)歷的時(shí)間；終

11、凝時(shí)間：從水泥加水至水泥漿完全失去可塑性所經(jīng)歷的時(shí)間。凝結(jié)時(shí)間以試針沉入水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿至一定深度所需時(shí)間表示。 現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T1346-2001)規(guī)定：將標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿裝入凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀的試模中，以標(biāo)準(zhǔn)試針（分初凝用試針和終凝用試針）測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀初凝試針終凝試針當(dāng)初凝試針沉至距底板4mm1mm時(shí)，為水泥達(dá)到初凝狀態(tài)，由水泥加水時(shí)至達(dá)到初凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間作為初凝時(shí)間；完成初凝時(shí)間測(cè)定后，將試模連同漿體翻轉(zhuǎn)180，換上終凝試針（終凝針上裝有一個(gè)環(huán)形附件），當(dāng)試針沉入試體0.5mm時(shí)，即環(huán)形附件開(kāi)始不能在試體上留下痕跡時(shí)，為水泥達(dá)到終凝狀態(tài)，由水泥加水時(shí)至達(dá)到終凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)

12、間作為水泥的終凝時(shí)間。 水泥的初凝時(shí)間不宜過(guò)短，終凝時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。水泥的初凝時(shí)間太短，則在施工前即已失去流動(dòng)性和可塑性而無(wú)法施工；水泥的終凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則將延長(zhǎng)施工進(jìn)度和模板周轉(zhuǎn)期。我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)(GB175-1999)規(guī)定，硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于6.5h。普通硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于10h。 水泥的體積安定性 水泥在凝結(jié)硬化過(guò)程中體積變化的均勻程度。如果這種體積變化是輕微的均勻的，則對(duì)建筑物的質(zhì)量沒(méi)什么影響，但是如果混凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石內(nèi)部產(chǎn)生了劇烈的、不均勻的體積變化，則會(huì)在建筑物內(nèi)部產(chǎn)生破壞應(yīng)力，導(dǎo)致建筑物的強(qiáng)度降

13、低。若破壞應(yīng)力發(fā)展到超過(guò)建筑物的強(qiáng)度，則會(huì)引起建筑物開(kāi)裂、崩塌等嚴(yán)重質(zhì)量事故，這種現(xiàn)象稱(chēng)為水泥的體積安定性不良。引起水泥體積安定性不良的原因是： 水泥中含有過(guò)多的游離CaO和MgO。熟料中所含游離CaO或MgO都是過(guò)燒的，結(jié)構(gòu)致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已經(jīng)硬化后才進(jìn)行熟化，生成六方板狀的Ca(OH)2晶體，這時(shí)體積膨脹97%以上，從而導(dǎo)致不均勻體積膨脹，使水泥石開(kāi)裂。 石膏摻量過(guò)多。 當(dāng)石膏摻量過(guò)多時(shí)，在水泥硬化后，殘余石膏與水化鋁酸鈣繼續(xù)反應(yīng)生成鈣礬石，體積增大約1.5倍，從而導(dǎo)致水泥石開(kāi)裂。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB175-1999)規(guī)定，硅酸鹽水泥的體積安定性用沸煮法檢

14、驗(yàn)必須合格。沸煮法分雷氏法（標(biāo)準(zhǔn)法）和試餅法（代用法）兩種。 雷氏法是將標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿按規(guī)定方法裝入雷氏夾的環(huán)形試模中，濕養(yǎng)24h后測(cè)定指針尖端距離。雷氏夾雷氏夾膨脹測(cè)定儀 接著將其放入沸煮箱內(nèi)，30min內(nèi)加熱至水沸騰，然后恒沸3h。 待試件冷卻后再測(cè)定指針尖端的距離，若沸煮前后指針尖端增加的距離不超過(guò)5.0mm，則認(rèn)為水泥的體積安定性合格。 沸煮箱 試餅法是用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿按規(guī)定方法制成規(guī)定的試餅，經(jīng)養(yǎng)護(hù)、沸煮后，觀察餅的外形變化，如目測(cè)試餅無(wú)裂紋，用鋼直尺檢查無(wú)彎曲，則認(rèn)為安定性合格，反之為不合格。 雷氏法為標(biāo)準(zhǔn)法，試餅法是代用法，有矛盾時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)法為準(zhǔn)。強(qiáng)度 水泥技術(shù)要求中最基本

15、的指標(biāo)，它直接反映了水泥的質(zhì)量水平和使用價(jià)值。 水泥的強(qiáng)度越高，其膠結(jié)能力也越大。硅酸鹽水泥的強(qiáng)度主要取決于熟料的礦物組成和水泥的細(xì)度，此外還與水灰比、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)條件、養(yǎng)護(hù)齡期等因素有關(guān)。 我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）（GB176711999）規(guī)定：將水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂及水按規(guī)定的比例（水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂：水1：3：0.5），用規(guī)定方法制成40mm40mm160mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（24h之內(nèi)在溫度201，相對(duì)濕度不低于90的養(yǎng)護(hù)箱或霧室內(nèi)，24h后在201的水中）下養(yǎng)護(hù)，測(cè)定其3d和28d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度 。 相對(duì)濕度：空氣中實(shí)際所含水蒸氣密度和同溫度下飽和水蒸氣密度的百分

16、比值。水泥膠砂攪拌機(jī)水泥膠砂試模水泥膠砂振實(shí)臺(tái)電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)壓力試驗(yàn)機(jī)抗折強(qiáng)度結(jié)果評(píng)定：以一組三個(gè)棱柱體抗折強(qiáng)度結(jié)果的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)三個(gè)強(qiáng)度值中有一個(gè)超出平均值10%時(shí)，應(yīng)剔除后再取平均值作為抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。若兩個(gè)超出則試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效?？箟簭?qiáng)度結(jié)果評(píng)定：以一組三個(gè)棱柱體上得到的六個(gè)抗折強(qiáng)度測(cè)定值的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。如六測(cè)定值中有一個(gè)超出六個(gè)平均值的10%，就應(yīng)剔除這個(gè)結(jié)果，而以剩下五個(gè)的平均數(shù)為結(jié)果，如果五個(gè)測(cè)值中再有超過(guò)它們平均數(shù)10%的，則此結(jié)果作廢。水泥強(qiáng)度等級(jí) 按規(guī)定齡期抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來(lái)劃分，硅酸鹽水泥各齡期強(qiáng)度不低于課本表2-10數(shù)值。在規(guī)定各齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)

17、度均符合某一強(qiáng)度等級(jí)的最低強(qiáng)度值要求時(shí)，以28d抗壓強(qiáng)度值（MPa）作為強(qiáng)度等級(jí)，硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。 水泥型號(hào) 為提高水泥早期強(qiáng)度，我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)將水泥分為普通型和早強(qiáng)型（或稱(chēng)R型）兩個(gè)型號(hào)。早強(qiáng)型水泥3d的抗壓強(qiáng)度較同強(qiáng)度等級(jí)的普通型強(qiáng)度提高10%24%；早強(qiáng)型水泥的3d抗壓強(qiáng)度可達(dá)28d抗壓強(qiáng)度的50%。 硅酸鹽水泥強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)（GB1752007） 水泥混凝土路面用水泥，在供應(yīng)條件允許時(shí)，應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選用早強(qiáng)型水泥，以縮短混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間，提早通車(chē)。品種品種強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度(MPa) (MPa) 抗折

18、強(qiáng)度抗折強(qiáng)度(MPa) (MPa) 3d3d28d28d3d3d28d28d硅酸鹽水泥 42.5 42.5R 17.022.0 42.5 42.53.5 4.06.5 6.5 52.5 52.5R 23.027.0 52.5 52.54.0 5.07.0 7.062.562.5R 28.032.0 62.5 62.5 5.0 5.5 8.0 8.0（五）硅酸鹽水泥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 按我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥(GB175-2007)規(guī)定：硅酸鹽水泥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 注：1、如水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗(yàn)合格，則允許放寬到6.0； 2、水泥中堿含量按Na2O+0.658K2O計(jì)算值表示。若使用活性骨料，

19、 用戶(hù)要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中堿含量不得大于0.60或由供需 雙方商定。技術(shù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)度細(xì)度比表比表面積面積(m2/kg)凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間(min)安定安定性性(沸沸煮法煮法)抗壓抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度(MPa)不溶物不溶物(%)MgO含量含量(%)SO3含量含量(%)燒失量燒失量(%)堿堿含含量量(%)初凝初凝終凝終凝型型型型型型型型指標(biāo) 30045390必須合格見(jiàn)上表0.751.55.03.53.03.50.60我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB175-2007）規(guī)定：合格品：不溶物、燒失量、三氧化硫、氧化鎂、氯離子、凝結(jié)時(shí)間、安定性、強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，為合格品；不合格品：不溶物、燒失量、三氧化硫、氧化

20、鎂、氯離子、凝結(jié)時(shí)間、安定性、強(qiáng)度中的任何一項(xiàng)技術(shù)要求不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，為不合格品。（六）硅酸鹽水泥石的腐蝕與防止 硅酸鹽水泥硬化后形成的水泥石，在正常環(huán)境條件下將繼續(xù)硬化，強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)。但在某些腐蝕性液體或氣體的長(zhǎng)期作用下，水泥石就會(huì)受到不同程度的腐蝕，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使水泥石強(qiáng)度明顯降低甚至完全破壞，這種現(xiàn)象稱(chēng)為水泥石的腐蝕。l水泥石腐蝕的類(lèi)型軟水侵蝕（溶出性侵蝕） 水泥石長(zhǎng)期接觸軟水時(shí)，會(huì)使水泥石中的氫氧化鈣不斷被溶出，當(dāng)水泥石中游離的氫氧化鈣減少到一定程度時(shí)，水泥石中的其它含鈣礦物也可能分解和溶出，從而導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度降低，甚至破壞。當(dāng)水泥石處于軟水環(huán)境時(shí)，特別是處于流動(dòng)的軟水環(huán)境中時(shí)，水

21、泥被軟水侵蝕的速度更快。一般酸的腐蝕 工程結(jié)構(gòu)處于各種酸性介質(zhì)中時(shí)，酸性介質(zhì)易與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物可能溶于水中而流失，或發(fā)生體積膨脹造成結(jié)構(gòu)物的局部被脹裂，破壞了水泥石的結(jié)構(gòu)。其基本化學(xué)反應(yīng)式為： 2HCl + Ca(OH)2=CaCl2 +2H2O H2SO4 + Ca(OH)2=CaSO42H2O 碳酸的腐蝕 雨水及地下水中常溶有較多的二氧化碳，形成了碳酸。碳酸水先與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，中和后使水泥石碳化，形成了碳酸鈣，碳酸鈣再與碳酸反應(yīng)生成可溶性的碳酸氫鈣，并隨水流失，從而破壞了水泥石的結(jié)構(gòu)。其腐蝕反應(yīng)過(guò)程為： Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2O Ca

22、CO3+CO2+H2OCa(HCO3)2硫酸鹽的腐蝕（膨脹性侵蝕） 當(dāng)環(huán)境中含有硫酸鹽的水滲入到水泥石結(jié)構(gòu)中時(shí)，會(huì)與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)生成石膏，石膏再與水泥石中的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣礬石，產(chǎn)生1.5倍的體積膨脹，這種膨脹必然導(dǎo)致脆性水泥石結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂，甚至崩潰。由于鈣礬石為微觀針狀晶體，人們常稱(chēng)其為水泥桿菌。 4CaOAl2O312H2O +3CaSO4 +20H2O =3CaOAl2O33CaSO431H2O +Ca(OH)2 當(dāng)水中硫酸鹽濃度較高時(shí)，硫酸鈣還會(huì)在孔隙中直接結(jié)晶成二水石膏，體積膨脹，引起膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致水泥石破壞。 鎂鹽的腐蝕 海水及地下水中，常含有大量的鎂鹽，主要是硫酸鎂和

23、氯化鎂。它們與水泥石中的氫氧化鈣起復(fù)分解反應(yīng)： MgCl2 + Ca(OH)2+2H2O=CaCl2 +Mg(OH)2 MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO42H2O+Mg(OH)2 硫酸鎂對(duì)水泥石起鎂鹽和硫酸鹽的雙重腐蝕作用。強(qiáng)堿的腐蝕 堿類(lèi)溶液如濃度不大時(shí)一般是無(wú)害的.但鋁酸鹽含量較高的硅酸鹽水泥遇到強(qiáng)堿（如氫氧化鈉）作用后也會(huì)破壞。氫氧化鈉與水泥熟料中未水化的鋁酸鹽作用，生成易溶的鋁酸鈉： 3CaOAl2O3+6NaOH=3Na2OAl2O3+3Ca(OH)2 當(dāng)水泥石被氫氧化鈉浸透后又在空氣中干燥，與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈉，碳酸鈉在水泥石毛細(xì)孔中結(jié)晶沉積，會(huì)使水泥石脹

24、裂。 2NaOH+CO2=Na2CO3 +H2O l水泥石腐蝕的基本原因內(nèi)因：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；水泥石本身不密實(shí)，有很多毛細(xì)孔通道，侵蝕性介質(zhì)易進(jìn)入其內(nèi)部； 外因 ：外界存在腐蝕性介質(zhì)和條件。 l水泥石腐蝕的防止根據(jù)環(huán)境特點(diǎn)，合理選擇水泥品種。如處于軟水環(huán)境的工程，常選用摻混合材料的礦渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，因?yàn)檫@些水泥的水泥石中氫氧化鈣含量低，對(duì)軟水侵蝕的抵抗能力強(qiáng)。提高水泥石的致密度，降低水泥石的孔隙率。通過(guò)減小水灰比，摻加外加劑，采用機(jī)械攪拌和機(jī)械振搗，可以提高水泥石的密實(shí)度。在水泥石的表面涂抹或鋪設(shè)保護(hù)層，隔斷水泥石和外界的腐蝕性介質(zhì)的接觸。

25、例如，可在水泥石表面涂抹耐腐蝕的涂料，如：水玻璃、瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂等；或在水泥石的表面鋪建筑陶瓷、致密的天然石材等。（七）硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用l凝結(jié)硬化快，早期及后期強(qiáng)度均高。適用于有早強(qiáng)要求的工程（如冬季施工、預(yù)制、現(xiàn)澆等工程），高強(qiáng)度混凝土工程（如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，大壩溢流面部位混凝土）。l抗凍性好。適用于抗凍性要求高的工程。l水化熱高。不宜用于大體積混凝土工程。但有利于低溫季節(jié)蓄熱法施工。l耐腐蝕性差。因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含量較多。不宜用于流動(dòng)的淡水接觸及有水壓作用的工程，也不適用于受海水、礦物水等作用的工程。l抗碳化性好。因水化后氫氧化鈣含量較多，故水泥石的堿度不易降低，對(duì)鋼

26、筋的保護(hù)作用較強(qiáng)。適用于空氣中二氧化碳濃度高的環(huán)境。l耐熱性差。因水化后氫氧化鈣含量高。不適用于承受高溫作用的混凝土工程。l耐磨性好。適用于高速公路、道路和地面工程。（八）硅酸鹽水泥的儲(chǔ)存與運(yùn)輸l硅酸鹽水泥在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)按不同品種、不同強(qiáng)度等級(jí)及出廠日期分別儲(chǔ)運(yùn)，不得混雜。l要注意防潮、防水。 l水泥的有效儲(chǔ)存期是3個(gè)月。一般水泥在儲(chǔ)存3個(gè)月后，強(qiáng)度降低約1020，6個(gè)月后降低1530。存放超過(guò)6個(gè)月的水泥必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)后才能使用。二、摻混合材料的硅酸鹽水泥 為改善硅酸鹽水泥的某些性能，同時(shí)達(dá)到增加產(chǎn)量和降低成本的目的，在硅酸鹽水泥熟料中，摻入一定數(shù)量的混合材料和適量石膏共同磨細(xì)的水硬性

27、膠凝材料，稱(chēng)為摻混合材料的硅酸鹽水泥 ?？煞譃槠胀ü杷猁}水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥及復(fù)合硅酸鹽水泥。（一）混合材料l活性混合材料 活性混合材料是具有較高的火山灰性或潛在的水硬性或兩者兼有，性能符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的礦物材料。 火山灰性：指一種材料磨成細(xì)粉，單獨(dú)不具有水硬性，但在常溫下與石灰一起和水拌合后，能生成具有水硬性化合物的性能。潛在的水硬性：指將磨細(xì)的材料與水拌合后，在有少量激發(fā)劑的情況下，具有水硬性的性能。常用的活性混合材料：?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料和粉煤灰。?；郀t礦渣 ?；郀t礦渣是煉鐵高爐的熔融礦渣經(jīng)急速冷卻而成的松軟顆粒，其粒徑一般為0.55m

28、m。礦渣經(jīng)水淬的原因，就是要使之形成無(wú)定形的玻璃體，具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性，因此具有活性。火山灰質(zhì)混合材料 凡是天然或人工的以氧化硅、氧化鋁為主要成分，具有火山灰性的礦物材料，稱(chēng)為火山灰質(zhì)混合材料。如火山灰、凝灰?guī)r、煤矸石渣等。粉煤灰 是以煤粉為燃料的火力發(fā)電廠從其鍋爐煙氣中收集下來(lái)的粉末，又稱(chēng)飛灰。粉煤灰中含有較多的活性SiO2、Al2O3，具有較高的活性。l非活性混合材料 經(jīng)磨細(xì)后加入水泥中不具有或只具有微弱的化學(xué)活性，在水泥水化中基本上不參加化學(xué)反應(yīng)，僅起提高產(chǎn)量、降低水泥強(qiáng)度等級(jí)、節(jié)約水泥熟料的作用，因此又稱(chēng)為填充性混合材料。如石英砂、石灰石、粘土等。（二）普通硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟

29、料、6%20%混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為普通硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)普通水泥），代號(hào)PO。 水泥中混合材料摻量按質(zhì)量百分比計(jì)，摻活性混合材料時(shí)，最大摻量不得超過(guò)15%，其中允許用不超過(guò)水泥質(zhì)量5的窯灰或不超過(guò)水泥質(zhì)量8%的非活性混合材料來(lái)代替。 普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)分為42.5、42.5R、52.5、52.5R四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)（GB1752007） 品種品種強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度(MPa) (MPa) 抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度(MPa) (MPa) 3d3d28d28d3d3d28d28d普通硅酸鹽水泥 42.5 42.5R 17.022.0 42.5 4

30、2.53.5 4.06.5 6.552.552.5R 23.027.0 52.5 52.54.0 5.07.07.0 由于混合材料的摻量較少，所以普通硅酸鹽水泥的性質(zhì)與硅酸鹽水泥基本相同，略有差異，主要表現(xiàn)為：1.早期強(qiáng)度略低；2.耐腐蝕性略有提高；3.耐熱性稍好；4.水化熱略低；5.抗凍性、耐磨性、抗碳化性略有降低。（三）礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥l(xiāng)礦渣硅酸鹽水泥：簡(jiǎn)稱(chēng)礦渣水泥，由硅酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，代號(hào)PS。 水泥中粒化高爐礦渣摻加量按質(zhì)量百分比計(jì)為20%且70%，并分為A型和B型。 A型礦渣摻量20%且50%，代號(hào)PS

31、A；B型礦渣摻量50%且70%，代號(hào)PSB。l火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥：簡(jiǎn)稱(chēng)火山灰水泥，凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，代號(hào)PP。 水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻加量按質(zhì)量百分比計(jì)為2050；l粉煤灰硅酸鹽水泥：簡(jiǎn)稱(chēng)粉煤灰水泥，凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，代號(hào)PF。 水泥中粉煤灰摻加量按質(zhì)量百分比計(jì)為2040。 這三種水泥強(qiáng)度等級(jí)分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。礦渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)(GB13442007) 強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí) 抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度(MPa)(MPa)抗

32、折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度(MPa)(MPa)3d3d28d28d3d3d28d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0 這三種水泥與水拌和后，首先是水泥熟料水化，然后，水化生成的Ca(OH)2 再與活性混合材料中的活性組分發(fā)生二次水化反應(yīng)生成相應(yīng)的水化產(chǎn)物。由該水化過(guò)程和活性混合材料的水化特點(diǎn)可知，摻活性混合材料的水泥較硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化速度慢、早期強(qiáng)度低。三種水泥的共性凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高 ；對(duì)溫度敏感，適合高溫養(yǎng)護(hù)；抗軟水、海水和硫酸鹽腐蝕的能力較強(qiáng)；水化放熱量小 ；抗凍性和耐磨性較差 三種水泥的特性礦渣水泥耐熱性較好，可用于高溫環(huán)境中；保水性差，易產(chǎn)生泌水，抗?jié)B性差，干縮性大，不宜用于有抗?jié)B要求的混凝土工程中?；鹕?/p>