水硬性膠凝材料課件

甘肅農(nóng)業(yè)大學工學院土木工程系第4章水硬性膠凝材料甘肅農(nóng)業(yè)大學工學院第4章水硬性膠凝材料學習目標

掌握硅酸鹽水泥熟料的礦物組成及其特性，掌握硅酸鹽水泥的組成材料、凝結(jié)硬化過程、技術性質(zhì)、質(zhì)量鑒定方法及其應用。了解其他水泥的特性及其應用。學習目標硅酸鹽水泥興起于19世紀。它已經(jīng)成為現(xiàn)在最為重要的一種建筑材料。它的化學成成分復雜，但主要的膠結(jié)成分是水化硅酸鈣。普通硅酸鹽水泥強度高、能抗硫酸鹽腐蝕、水化熱，也可用于制備砂漿。為了建筑需要，水泥可做成白色、黑色或其他各種顏色。簡介硅酸鹽水泥興起于19世紀。簡介水泥的概念、特點和適用范圍什么是水泥(cement)？

水泥是以水化活性礦物為主要成分的水硬性膠凝材料。水泥的特點水泥是一種粉末狀材料，加水后拌合均勻形成的漿體，不僅能夠在干燥環(huán)境中凝結(jié)硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或發(fā)展其強度，形成具有堆聚結(jié)構的人造石材。水泥適用范圍不僅適合用于干燥環(huán)境中的工程部位，而且也適合用于潮濕環(huán)境及水中的工程部位。水泥的概念、特點和適用范圍什么是水泥(cement)？水泥具有以下優(yōu)點，因此，在土木工程領域得到廣泛的應用。多樣性低成本可塑性工藝簡單耐久性與鋼筋粘結(jié)性好水硬性水泥的優(yōu)點水泥具有以下優(yōu)點，因此，在土木工程領域得到廣泛的應用。多樣性水泥的分類水泥按化學成分可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和硫酸鹽水泥。硅酸鹽水泥一般工程鋁酸鹽水泥快硬、早強。主要用于緊急搶修工程、早強工程、冬季施工、抗蝕、抗凍等工程。硫酸鹽水泥早強、膨脹。適用于搶修工程、錨固和地下工程等。

水泥的分類水泥按化學成分可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和硫酸鹽水泥的分類按性能和用途分類水泥通用水泥專用水泥特性水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水水泥粉煤灰硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥復合硅酸鹽水泥石灰石硅酸鹽水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大壩水泥等如白色硅酸鹽水泥、快凝快硬硅酸鹽水泥等水泥的分類按性能和用途分類水泥通用水泥專用水泥特性水水泥的分類按主要水硬性物質(zhì)分水泥種類主要水硬性物質(zhì)主要品種硅酸鹽水泥硅酸鈣絕大多數(shù)通用水泥、專用水泥和特性水泥鋁酸鹽水泥鋁酸鈣高鋁水泥、自應力鋁酸鹽水泥、快硬高強鋁酸鹽水泥等。硫鋁酸鹽水泥無水硫鋁酸鈣硅酸二鈣有自應力硫鋁酸鹽水泥、低堿度硫鋁酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥等鐵鋁酸鹽水泥鐵相、無水硫鋁酸鈣、硅酸二鈣有自應力鐵鋁酸鹽水泥、膨脹鐵鋁酸鹽水泥、快硬鐵鋁酸鹽水泥等氟鋁酸鹽水泥氟鋁酸鈣、硅酸二鈣氟鋁酸鹽水泥等以火山灰或潛在水硬性材料以及其他活性材料為主要組分的水泥活性二氧化硅活性氧化鋁石灰火山灰水泥、石膏礦渣水泥、低熱鋼渣礦渣水泥等水泥的分類按主要水硬性物質(zhì)分水泥種類主要水硬性物質(zhì)主要水泥在土木工程中的重要作用水泥是當今產(chǎn)量與用量最大的土木工程材料！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！水泥的性能和正確選用對土木工程的功能與質(zhì)量至關重要！水泥在土木工程中的重要作用水泥是當今產(chǎn)量與用量最大的土木工程

盡管水泥的品種很多，但是，工程中90%以上使用的是硅酸鹽水泥。所以，在學習這一章的內(nèi)容時，以硅酸鹽水泥的內(nèi)容為基礎，主要學習硅酸鹽水泥的組成、技術性質(zhì)及應用等知識。在此基礎上，再學習其它摻混合材料的硅酸鹽水泥等內(nèi)容。盡管水泥的品種很多，但是，工程中90%以上使用的是硅酸第一節(jié)硅酸鹽水泥第一節(jié)硅酸鹽水泥第一節(jié)硅酸鹽水泥第一節(jié)硅酸鹽水泥學習目的學習硅酸鹽水泥的礦物組成，及其與其他水泥的差別；水泥的生產(chǎn)過程及其對性質(zhì)的影響。

掌握水泥凝結(jié)硬化機理和凝結(jié)硬化過程的影響因素；應用這些基本理論，說明水泥和混凝土的性質(zhì)，指導合理選擇與使用水泥，改善水泥基材料的性能。熟悉水泥各種性質(zhì)的含義和工程意義；水泥性質(zhì)的影響因素及其規(guī)律；水泥性質(zhì)的檢驗方法和評定標準。

學習目的學習一、硅酸鹽水泥的原材料和生產(chǎn)工藝硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料(即國外通稱的PortlandCement)。硅酸鹽水泥分兩種類型：不摻混合材的稱Ⅰ型硅酸鹽水泥，其代號為P·Ⅰ；在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或粒化高爐礦渣混合材的稱Ⅱ型硅酸鹽水泥，其代號為P·Ⅱ。一、硅酸鹽水泥的原材料和生產(chǎn)工藝硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥的原材料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的原材料石灰質(zhì)原料天然石灰石。也可采用與天然石灰石化學成分相似的材料如白堊、石灰等。粘土質(zhì)原料主要為粘土，其主要化學成分為SiO2，其次為Al2O3和少量Fe2O3。鐵礦粉采用赤鐵礦，化學成分為Fe2O3。石膏主要為天然石膏礦、無水硫酸鈣等?；旌喜牧习ɑ钚曰旌喜牧希；郀t礦渣、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨細石英砂等）。一、硅酸鹽水泥的原材料和生產(chǎn)工藝硅酸鹽水泥的原材料一、硅酸鹽水泥的原材料和生產(chǎn)工藝

硅酸鹽水泥是以石灰質(zhì)原料(如石灰石等)與粘土質(zhì)原料(如粘土、頁巖等)為主，有時加入少量鐵礦粉等，按一定比例配合，磨細成生料粉(干法生產(chǎn))或生料漿(濕法生產(chǎn))，經(jīng)均化后送入回轉(zhuǎn)窯或立窯中煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，再與適量石膏共同磨細，即可得到P·Ⅰ型硅酸鹽水泥。一、硅酸鹽水泥的原材料和生產(chǎn)工藝硅酸鹽水泥是以石灰質(zhì)原料(如石灰石等)與粘土質(zhì)原料(如粘一、硅酸鹽水泥是怎樣制造的？原料：硅質(zhì)：粘土，(SiO2、Al2O3)，占1/3鈣質(zhì)：石灰石、白堊等，(CaO)，占2/3調(diào)節(jié)原料：鐵礦與砂，調(diào)節(jié)與補充Fe2O3

與SiO2制造工藝：原料經(jīng)粉磨混合后得到水泥生料生料經(jīng)窯內(nèi)煅燒得到水泥熟料水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起經(jīng)粉磨混合后得到水泥“兩磨一燒”水泥生料可以是：與水混合成漿體—濕法工藝加少量水制成料球—半干法工藝加稍多水制成濕球—半濕法工藝干粉混合物—干法工藝一、硅酸鹽水泥是怎樣制造的？原料：“兩磨一燒”水泥生料硅質(zhì)(粘土)鈣質(zhì)(石灰石)1450℃調(diào)節(jié)原料石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥制造的“兩磨一燒”工藝流程粉磨煅燒粉磨

原料采掘原料磨細原料混合反應物＋產(chǎn)物＋中間產(chǎn)物預熱器＋回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)物熟料冷卻熟料儲存硅酸鹽水泥熟料制造工藝流程硅質(zhì)鈣質(zhì)1450℃調(diào)節(jié)石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥水泥制造廠全貌水泥的制造工藝全貌水泥生料煅燒回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯尾1450~1500C水泥制造廠全貌水泥的制造工藝全貌水泥生料煅燒回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯尾1水泥煅燒過程排氣原料入口氣體溫度進料溫度50oC450oC600oC800oC1000oC1200oC1350oC1350oC1450oC1550oC12345671.失去自由水4.初化合物形成7.C3S初形成2.粘土分解5.C2S初形成3.石灰?guī)r分解6.熔膠形成水泥煅燒過程排氣原料入口氣體溫度進料溫度50oC450oC6二、熟料的礦物組成及其特性熟料的礦物組成水泥熟料礦物硅酸二鈣鐵鋁酸四鈣游離氧化鈣和氧化鎂鋁酸三鈣硅酸三鈣堿類及雜質(zhì)2CaO?SiO2，C2S4CaO?Al2O3?Fe2O3，C4AFf－CaO和f－MgO3CaO?Al2O3，C3A3CaO?SiO2，C3S化學式及簡寫二、熟料的礦物組成及其特性熟料的礦物組成水泥熟料礦物硅酸二鈣礦物名稱英文名稱縮寫分子式礦物式硅酸三鈣AliteC3SCa3SiO53CaO·SiO2硅酸二鈣BeliteC2SCa2SiO42CaO·SiO2鋁酸三鈣AluminateC3ACa3Al2O63CaO·Al2O3鐵鋁酸四鈣FerriteC4AFCa2(Al,Fe)2O54CaO·Al2O3·Fe2O3含量(mass%)37~6015~377~1510~18化學組成：主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)，Al2O3(=A)，F(xiàn)e2O3(=F)少量雜質(zhì)：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。礦物組成：

硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物：硅酸鹽水泥熟料的組成礦物名稱英文名稱縮寫分子式礦物式硅酸三鈣AliteC3S水泥顆粒宏觀形貌水泥顆粒的結(jié)構水泥熟料顆粒細觀形貌水泥熟料礦物微觀結(jié)構水泥顆粒宏觀形貌水泥顆粒的結(jié)構水泥熟料顆粒細觀形貌水泥熟料礦二、熟料的礦物組成及其特性水泥熟料礦物的主要特性熟料礦物磨細加水，均能單獨與水發(fā)生化學反應，其特點見上表。礦物名稱硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣含量范圍（質(zhì)量％）37～6015～377～1510～18水化反應速度快慢最快快強度高早期低，后期高低低（含量多時對抗折強度有利）水化熱較高低最高中耐腐蝕性較差好最差中二、熟料的礦物組成及其特性水泥熟料礦物的主要特性礦物名稱硅酸礦物組成對水泥性能的影響以上是單個礦物組成的性能，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)生相應的變化。硅酸三鈣↑——高強水泥鋁酸三鈣、硅酸三鈣↓硅酸二鈣↑鐵鋁酸四鈣↑——抗折強度↑——道路水泥

—水化熱↓——大壩水泥礦物組成對水泥性能的影響—水化熱↓——大壩水泥1.熟料礦物組成對早期強度及水化熱的影響

以下是A、B兩種硅酸鹽水泥熟料礦物組成百分比含量，請分析A、B兩種硅酸鹽水泥的早期強度及水化熱的差別。

討論：硅酸鹽水泥熟料礦物各具特性。

C3S在最初四個星期內(nèi)強度發(fā)展迅速，它實際上決定著硅酸鹽水泥四個星期以內(nèi)的強度；C3S的水化熱較多，其含量也最多，故它放出的熱量最多；但其耐腐蝕性較差。

C2S的硬化速度慢，在大約4個星期后才發(fā)揮其強度作用，約一年左右達到C3S四個星期的發(fā)揮程度；而其水化熱少；耐腐蝕性好。

C3A硬化速度最快，但強度低，其對硅酸鹽水泥在1～3d或稍長的時間內(nèi)的強度起到一定作用；C3A的水化熱多；耐腐蝕性最差。

C4AF的硬化速度也較快，但強度低，其對硅酸鹽水泥的強度貢獻小；其水化熱和耐腐蝕性均屬中等。

A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早期強度及水化熱都較高，故A硅酸鹽水泥的早期強度與水化熱高于B水泥。二、熟料的礦物組成及其特性觀察與討論1.熟料礦物組成對早期強度及水化熱的影響討論：硅2.擋墻開裂與水泥的選用

現(xiàn)象：某大體積的混凝土工程，澆注兩周后拆模，發(fā)現(xiàn)擋墻有多道貫穿型的縱向裂縫。該工程使用某立窯水泥廠生產(chǎn)42.5Ⅱ型硅酸鹽水泥，其熟料礦物組成如下：

C3S

61％；C2S

14％；C3A

14％；C4AF

11％。討論：由于該工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，導致該水泥的水化熱高，且在澆注混凝土中，混凝土的整體溫度高，以后混凝土溫度隨環(huán)境溫度下降，產(chǎn)生冷縮，造成貫穿型的縱向裂縫。首先，對大體積的混凝土工程宜選用低水化熱，即C3A和C3S的含量較低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需適當控制。二、熟料的礦物組成及其特性觀察與討論2.擋墻開裂與水泥的選用討論：二、熟料的礦物組成及其特性觀水化水化機理石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的原理水化產(chǎn)物凝結(jié)與硬化何為凝結(jié)、硬化？凝結(jié)硬化過程影響因素三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化水化三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化水化機理三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化水泥顆粒與水接觸時，其表面的熟料礦物立即與水發(fā)生水解或水化作用，生成新的水化產(chǎn)物并放出一定熱量的過程。硅酸三鈣水化生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體。該水化反應的速度快，形成早期強度并生成早期水化熱。

3CaO·SiO2+H2O

CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2水化機理三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化水泥顆粒與水接硅酸二鈣水化生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體。該水化反應的速度慢，對后期齡期混凝土強度的發(fā)展起關鍵作用。水化熱釋放緩慢。產(chǎn)物中氫氧化鈣的含量減少時，可以生成更多的水化產(chǎn)物。水化機理三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化

2CaO·SiO2+H2O3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2硅酸二鈣水化生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體。水化機理鋁酸三鈣水化生成水化鋁酸鈣晶體。該水化反應速度極快，并且釋放出大量的熱量。如果不控制鋁酸三鈣的反應速度，將產(chǎn)生閃凝現(xiàn)象，水泥將無法正常使用。通常通過在水泥中摻有適量石膏，可以避免上述問題的發(fā)生。

3CaO·Al2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O水泥加入石膏后，一旦鋁酸三鈣開始水化，石膏會與水化鋁酸三鈣反應生成針狀的鈣礬石。鈣礬石很難溶解于水，可以形成一層保護膜覆蓋在水泥顆粒的表面，從而阻礙了鋁酸三鈣的水化，阻止了水泥顆粒表面水化產(chǎn)物的向外擴散，降低了水泥的水化速度，使水泥的初凝時間得以延緩。水化機理三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化鋁酸三鈣水化生成水化鋁酸鈣晶體。3CaO·Al4CaO·Al2O3·Fe2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O鐵鋁酸四鈣水化生成水化鋁酸鈣晶體和水化鐵酸鈣凝膠該水化反應的速度和水化放熱量均屬中等。三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化

經(jīng)過上述水化反應后，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。4CaO·Al2O3·Fe2O3+H2O熟料礦物的水化反應硅酸三鈣2（3CaO·SiO2）＋6H2O==3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca（OH）2硅酸二鈣2（2CaO·SiO2）＋4H2O==3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca（OH）2

鋁酸三鈣3CaO·Al2O3＋H2O==3CaO·Al2O3·6H2O3CaO·Al2O3·6H2O＋3（CaSO4·2H2O）＋19H2O==3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3＋7H2O==3CaO·Al2O3·6H2O＋CaO·Fe2O3·H2O三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化熟料礦物的水化反應三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化凝結(jié)硬化的概念凝結(jié)：水泥與水混合形成可塑漿體，隨著時間推移、可塑性下降，但還不具備強度，此過程即為“凝結(jié)”；硬化：隨后漿體失去可塑性，強度逐漸增長，形成堅硬固體，這個過程即為“硬化”。水泥的凝結(jié)過程和硬化過程是連續(xù)進行的。凝結(jié)過程較短暫，一般幾個小時即可完成；硬化過程是一個長期的過程，在一定溫度和濕度下可持續(xù)幾十年。三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化凝結(jié)硬化的概念先在固－液界面發(fā)生，水化物圍繞每顆水泥顆粒未水化的內(nèi)核區(qū)域沉積；早期水化物在顆粒上形成表面膜層，阻礙了進一步反應——進入潛伏期；因滲透壓或Ca(OH)2的結(jié)晶或二者，水化物膜層破裂，導致水化繼續(xù)迅速進行——進入水化的加速期；隨著水化的不斷進行，水占據(jù)的空間越來越少，水化物越來越多，水化物顆粒逐漸接近，構成較疏松的空間網(wǎng)狀結(jié)構，水泥漿失去流動性，可塑性降低——凝結(jié)；由于水泥內(nèi)核的繼續(xù)水化，水化物不斷填充結(jié)構網(wǎng)中的毛細孔隙，使之越來越致密，空隙越來越少，水化物顆粒間作用增強，導致漿體完全失去可塑性，并產(chǎn)生強度——硬化。水泥漿凝結(jié)硬化的物理過程先在固－液界面發(fā)生，水化物圍繞每顆水泥顆粒未水化的內(nèi)核區(qū)域沉水泥水化過程1.初拌水泥漿2.7天3.28天4.90天未水化顆粒充滿水的毛細孔C-S-H膠體氫氧化鈣日期水泥水化過程1.初拌水泥漿2.7天3.28天4.903、硬化水泥漿體—水泥石的組成與結(jié)構水泥石的組成固相—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

實際上，水泥的水化過程很慢，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。3、硬化水泥漿體—水泥石的組成與結(jié)構水泥石的組成水化硅酸鈣凝膠(70%)氫氧化鈣晶體(20%)水化鋁酸鈣晶體水化鐵酸鈣凝膠水化硫鋁酸鈣晶體水泥熟料水化后的主要水化產(chǎn)物有：圖3.2.2水化程度與水泥石組成水化產(chǎn)物水泥石的結(jié)構水泥石主要由凝膠體、晶體、孔隙、水、空氣和未水化的水泥顆粒等組成，存在固相、液相和氣相。因此硬化后的水泥石是一種多相多孔體系。水泥石的結(jié)構（水化產(chǎn)物的種類及相對含量、孔的結(jié)構）對其性能影響最大。3、硬化水泥漿體—水泥石的組成與結(jié)構水化硅酸鈣凝膠(70%)水泥熟料水化后的主要水化產(chǎn)物有：圖背散射掃描電鏡照片未水化水泥顆粒C-S-H氫氧化鈣單硫型硫鋁酸鹽背散射掃描電鏡照片未水化水泥顆粒C-S-H氫氧化鈣單硫型硫鋁水泥漿掃描電鏡照片(7d齡期)C-S-H鈣礬石水泥漿掃描電鏡照片(7d齡期)C-S-H鈣礬石未水化的水泥內(nèi)核未水化的水泥顆粒內(nèi)核，處于水化物包裹中水灰比越小，其含量越多。水泥石中未水化的水泥內(nèi)核未水化的水泥內(nèi)核未水化的水泥顆粒內(nèi)核，處于水化物包裹中水灰比凝膠孔毛細孔凝膠水泥石的孔結(jié)構模型水泥石中孔分布與水灰比水泥石中孔分布與水化齡期凝膠孔毛細孔凝膠水泥石的孔結(jié)構模型水泥石中孔分布與水灰比水泥石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的原理三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化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(nèi)部，使水化反應延緩下來，從而避免了純水泥熟料水化產(chǎn)生閃凝現(xiàn)象。所以，石膏在水泥中起調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的作用。為什么石膏用量不能過多？這個問題將通過水泥石腐蝕的學習得到答案。

3CaO·Al2O3·6H2O+H2O+CaSO4·2H2O3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的原理三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化石膏與鋁酸三鈣C3A在石膏存在下的水化反應C3A與石膏反應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?3·H32+300cal/g(1)

(鈣釩石)反應后期，石膏量不足時，水化生成單硫型硫鋁酸鈣水化物：

C3A+C3A·3C?3·H32+4HC3A·C?3·H12

(2)石膏消耗完后，C3A直接水化形成C3AH6：

C3A+18H2O

C3AH6(3)石膏緩凝機理：鈣釩石的形成反應(1)速度比純C3A的反應(3)慢；在水泥顆粒表面析出鈣礬石晶體構成阻礙層，延緩了水泥顆粒的水化，避免閃凝或假凝。石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的原理鋁酸三鈣C3A在石膏存在下的水化反應C3A與石膏反應首先形成石膏的作用避免水泥漿的閃凝和假凝現(xiàn)象。調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間。導致鈣釩石和單硫型硫鋁酸鈣水化物的形成。石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的原理石膏的作用避免水泥漿的閃凝和假凝現(xiàn)象。石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的原理生長在水泥石孔隙中的針狀的鈣釩石晶體石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的原理生長在水泥石孔隙中的針狀的鈣釩石晶體石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的原理影響水泥凝結(jié)硬化的因素AgeBlendofGypsumHumidityTemperatureTypesFinenessFactors

影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素有：水泥的種類和細度、石膏摻合料、齡期、溫度和濕度等。三、硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化圖3.2.3影響水泥凝結(jié)硬化的因素影響水泥凝結(jié)硬化的因素AgeBlendofHumidit應用水泥凝結(jié)硬化機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＋對凝膠微粒聚集有促進作用；石膏與C3A反應形成難溶的硫鋁酸鈣水化物，反應速度減緩，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)生強度？水泥漿體硬化后轉(zhuǎn)變?yōu)樵絹碓街旅艿墓腆w；在漿體硬化過程中，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，產(chǎn)生的強度越來越高。

應用水泥凝結(jié)硬化機理分析與解答問題水泥生產(chǎn)中為什么摻加石膏？水泥漿體強度的增長規(guī)律是什么？

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

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，而降低溫度就會減緩水泥的凝結(jié)硬化。為什么水泥的儲存與運輸時應防止受潮？

水泥受潮，因表面水化結(jié)塊，喪失凝膠能力，強度大為降低。

應用水泥凝結(jié)硬化機理分析與解答問題水泥漿體強度的增長規(guī)律是什么？應用水泥凝結(jié)硬化機理分析與解答四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)1.密度、堆積密度和各成分含量技術性質(zhì)質(zhì)量標準密度，kg/m33100～3200堆積密度，kg/m31300～1600不溶物Ⅰ型：不溶物不得超過0.75％；Ⅱ型：不溶物不得超過1.50％燒失量Ⅰ型：燒失量不得大于3.0％；Ⅱ型：燒失量不得大于3.5％氧化鎂水泥中氧化鎂含量不宜超過5.0％。如果水泥經(jīng)壓蒸法檢驗安定性合格，則水泥中氧化鎂含量可放寬至6.0％三氧化硫3.5％堿含量水泥中堿含量按Na2O＋0.658K2O計算值來表示。若使用活性集料，用戶要求提供低堿水泥時，水泥中堿含量不得大于0.60％或由供需雙方商定注：表中百分數(shù)均為質(zhì)量百分數(shù)。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)1.密度、堆積密度和各成分含量技四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)2.細度(FinenessofCement)細度是指水泥顆粒的粗細程度。國家標準GB175-1999規(guī)定，水泥的細度可用比表面積或0.08mm方孔篩的篩余量（未通過部分占試樣總量的百分率）來表示。其篩余量不得超過規(guī)定的限值。比表面積是指單位質(zhì)量的水泥粉末所具有的表面積的總和（cm2/g或m2/kg）。一般常為317～350m2/kg。國標要求硅酸鹽水泥的比表面積應大于300m2/kg。普通水泥80m方孔篩的篩余量不得超過10.0%。細度不符合要求的水泥為不合格品！四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)2.細度(Finenessof測量方法篩分析法以80m方孔篩的篩余量表示；

水泥試樣篩余百分率按下式計算:

式中：F—水泥試樣篩余百分率，%；

ms—水泥試樣在80μm篩上篩余質(zhì)量，g；

m—水泥試樣的質(zhì)量，g。比表面積法以1kg水泥顆粒所具有的總表面積來表示。比表面積采用勃氏法測定。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)測量方法四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)比表面積硅酸鹽水泥的細度用比表面積表示按照GB175-1999的規(guī)定硅酸鹽水泥的比表面積>300m2/kg比表面積可采用比表面積儀測定（圖3.2.4）用比表面積測定儀測試顆粒粒徑分布情況。測量一定量空氣通過水泥石時，流速變化.圖3.2.4比表面積測定儀細度四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)細度比表面積硅酸鹽水泥的細度用比表面積表示圖3.2.4比表面四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)比表面積細度四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)比表面積細度問題：為什么需要規(guī)定水泥的細度？解答：水泥顆粒細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；粒徑：<3μm水化非常迅速，需水量增大；

<40μm水化較慢，內(nèi)芯難以水化。

>90μm幾乎接近惰性。一般認為，水泥顆粒粒徑小于40μm時才具有較大的活性。雖然水泥越細，凝結(jié)硬化越快，早期強度會越高，但是水化放熱速度也快，水泥收縮也越大，對水泥石性能不利；水泥越細，生產(chǎn)能耗越高，成本增加；水泥越細，對水泥的儲存也不利，容易受潮結(jié)塊，反而降低強度。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)問題：為什么需要規(guī)定水泥的細度？解答：四、硅酸鹽水泥的主要技

根據(jù)GB/T1345-2005《水泥細度檢驗方法》，水泥細度測定方法有負壓篩法、水篩法及干篩法。當實驗結(jié)果有爭議，以負壓篩法為準。

1．負壓篩析法(GB1345—1991)

試驗篩：試驗篩由圓形篩框和篩網(wǎng)組成(篩網(wǎng)孔邊長為80m)負壓篩析法測定水泥細度。

(1)篩析試驗前，應把負壓篩放在篩座上，蓋上篩蓋，接通電源，檢查控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)負壓至4000～6000Pa范圍內(nèi)。

(2)稱取試樣25g，置于潔凈的負壓篩中，蓋上篩蓋，放在篩座上，開動篩析儀連續(xù)篩析2min；在此期間如有試樣附著在篩蓋上，可輕輕地敲擊，使試樣落下。篩畢，用天平稱量篩余物。

(3)當工作負壓小于4000Pa時，應清理吸塵器內(nèi)水泥，使負壓恢復正常。以兩次篩余平均值作為篩分結(jié)果，若兩次篩余誤差大于0.5%（篩余值大于5%可放寬至1%），應重做，取兩次相近結(jié)果算術平均值作為實驗結(jié)果點擊圖標觀看水泥負壓篩析法測定細度實驗四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)細度根據(jù)GB/T1345-2005《水泥細度檢驗方法》，水2．干篩法在沒有負壓篩儀和水篩的情況下，允許用手工干篩法測定。

(1)稱取水泥試樣25g（精確至0.01g）倒入符合GB33507要求的干篩內(nèi)（0.08mm方空篩，篩框有效直徑150mm，高50mm，并附有篩蓋）。

(2)用一只手執(zhí)篩往復搖動，另一只手輕輕拍打，拍打速度每分鐘約120次，每40次向同一方向轉(zhuǎn)動60o，使試樣均勻分布在篩網(wǎng)上，直至每分鐘通過的試樣量不超過0.05g為止。用天平稱量篩余物，稱準至0.01g。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)細度2．干篩法四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)細度標準稠度

在測定水泥的凝結(jié)時間和安定性時，為使其測定結(jié)果具有可比性，必須采用標準稠度的水泥凈漿進行測定。水泥標準稠度用水量以水泥凈漿達到規(guī)定稀稠程度時的用水量占水泥用量的百分數(shù)表示。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》，標準稠度用水量可用標準法或代用法測定，代用法又有調(diào)整用水量和固定用水量法兩種，當發(fā)生爭議時以標準法為主。

現(xiàn)行國家標準(GB/T1346-2001)規(guī)定，以標準法維卡儀的試桿沉入凈漿距底板的距離為6mm±1mm時的水泥漿的稠度作為標準稠度。水泥凈漿達到標準稠度時所需拌和水量稱為標準稠度用水量。標準稠度用水量P(%)按一定的方法將水泥調(diào)制成具有標準稠度的凈漿所需的水量。3.標準稠度及標準稠度用水量四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)標準稠度用水量

硅酸鹽水泥的標準稠度用水量一般在２１％～２８％之間。標準稠度3.標準稠度及標準稠度用水量四、硅酸鹽水泥的主要技術

標準法測定水泥標準稠度用水量實驗

(1)水泥標準稠度用水量試驗①試驗前的準備

A.試驗前必須檢查維卡儀的金屬棒能否自由滑動。

B.調(diào)整至試桿接觸玻璃板時指針對準零點。

C.攪拌機運轉(zhuǎn)正常。

D.水泥凈漿攪拌機的筒壁及葉片先用濕布擦抹干凈。

(2)水泥凈漿的拌和

用水泥凈漿攪拌機攪拌，攪拌鍋和攪拌葉片先用濕布擦過，將拌和水倒入攪拌鍋內(nèi)，在5～10s內(nèi)將稱好的500g水泥全部加入水中，防止水和水泥濺出；拌和時，先將鍋放在攪拌機的鍋座上，升至攪拌位置，旋緊定位螺釘，連接好時間控制器，將凈漿攪拌機右側(cè)的快→停→慢扭撥到“?！?；手動→停→自動撥到“自動”一側(cè)，啟動控制器上的按鈕，攪拌機將自動低速攪拌120s，停15s，接著高速攪拌120s停機。

四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)標準稠度用水量標準法測定水泥標準稠度用水量實驗四、硅酸鹽水泥的主要技術拌和結(jié)束后，立即將拌制好的水泥凈漿裝入已置于玻璃底板上的試模中，用小刀插搗，輕輕振動數(shù)次，刮去多余的凈漿；抹平后速將試模和底板移到維卡儀上，并將其中心定在標準稠度試桿下，降低試桿直至與水泥凈漿表面接觸。

A．降低試桿至水泥凈漿表面后，擰緊螺絲1～2s，突然放松，使試桿垂直自由地沉入水泥凈漿中。

B．在試桿停止沉入或釋放試桿30s時記錄試桿距底板之間的距離。

C.整個操作應在攪拌后1.5min內(nèi)完成。③試驗結(jié)果以試桿沉入凈漿并距底板6±1mm的水泥凈漿為標準稠度凈漿。其拌和水量為該水泥的標準稠度用水量，按水泥質(zhì)量的百分比計。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)標準稠度用水量拌和結(jié)束后，立即將拌制好的水泥凈漿裝入已置于玻璃底板上的試模水泥凈漿攪拌機標準法維卡儀四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)水泥凈漿攪拌機標準法維卡儀四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)代用法測定水泥標準稠度用水量采用不變(固定)水量法和調(diào)整水量法2種。初學者多用前者，有爭議時以后者為準。不變(固定)水量法初學者采用有爭議時多采用此法調(diào)整水量法點擊圖標觀看代用法測定水泥標準稠度用水量（固定用水量法）四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)標準稠度用水量代用法測定水泥標準稠度用水量采用不變(固定)水量法和調(diào)整水量問題：標準稠度用水量與什么因素有關？

為什么？

解答：

與水泥細度、水泥礦物組成、混合材摻量等有關。因為水泥顆粒越細，比表面越大，表面吸附水越多；水泥礦物組成和混合材摻量不同，顆粒的表面吸附特性不同，吸附水量不同。

問題：標準稠度用水量與什么因素有關？

為什么？解答：四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)3.凝結(jié)時間

凝結(jié)時間—水泥加水開始到水泥漿失去流動性，即從可塑性發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時間。初凝時間從水泥加水拌和到水泥漿開始失去可塑性所需的時間；終凝時間從水泥加水拌和到水泥漿完全失去可塑性，并開始具有強度所需的時間。水泥全部加入水中開始失去可塑性完全失去可塑性初凝時間終凝時間四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)3.凝結(jié)時間水泥全部加入水中開始水泥初凝時間不宜過早，終凝時間不宜過遲。國家標準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。

現(xiàn)行國家標準(GB/T1346-2001)規(guī)定：將標準稠度的水泥凈漿裝入凝結(jié)時間測定儀的試模中，以標準試針（分初凝用試針和終凝用試針）測試。點擊圖標觀看水泥凝結(jié)時間的測定四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)點擊圖標觀看水泥凝結(jié)時間的測定四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)標準要求≮45min國產(chǎn)水泥一般為1-3h實驗（標準法）測試時以試針距底板4±1mm為準，由水泥加水時至達到初凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時間作為初凝時間。工程意義水泥的初凝時間不宜過早，以便施工時有充分的時間攪拌、運輸、澆搗和砌筑等操作。初始凝結(jié)時間凝結(jié)時間四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)標準要求≮45min初始凝結(jié)時間凝結(jié)時間四、硅酸鹽水泥的主要終凝時間標準要求≯390min國產(chǎn)水泥一般為5-6h實驗完成初凝時間測定后，將試模連同漿體翻轉(zhuǎn)180°，換上終凝試針（終凝針上裝有一個環(huán)形附件），當試針沉入試體0.5mm時，即環(huán)形附件開始不能在試體上留下痕跡時，為水泥達到終凝狀態(tài)由水泥加水時至達到終凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時間作為水泥的終凝時間。

工程意義終凝時間不宜過遲，以便施工完畢后更快硬化，達到一定的強度，以利于下一步施工工藝的進行。凝結(jié)時間四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)終凝時間標準要求≯390min凝結(jié)時間四、硅酸鹽水泥的主要技

國標規(guī)定：凡初凝時間不符合規(guī)定的水泥為廢品；終凝時間不符合規(guī)定的水泥為不合格品。為什么？

答：水泥凝結(jié)時間的規(guī)定是為了有足夠的時間進行施工操作和硬化的混凝土質(zhì)量；初凝時間太短，來不及施工，水泥石結(jié)構疏松、性能差，水泥無使用價值，即為廢品；終凝時間太長，強度增長緩慢，也會影響施工，即為不合格品。國標規(guī)定：凡初凝時間不符合規(guī)定的水泥為廢品；終凝時間不水泥凝結(jié)時間前后變化現(xiàn)象：某立窯水泥廠生產(chǎn)的普通水泥游離氧化鈣含量較高，加水拌和后初凝時間僅40min，本屬于廢品。但后放置1個月，凝結(jié)時間又恢復正常，而強度下降，請分析原因。

觀察與討論

討論：①該立窯水泥廠的普通硅酸鹽水泥游離氧化鈣含量較高，該氧化鈣相當部分的煅燒溫度較低。加水拌和后，水與氧化鈣迅速反應生成氫氧化鈣，并放出水化熱，使?jié){體的溫度升高，加速了其它熟料礦物的水化速度。從而產(chǎn)生了較多的水化產(chǎn)物，形成了凝聚－結(jié)晶網(wǎng)結(jié)構，凝結(jié)時間較短。②水泥放置一段時間后，吸收了空氣中的水汽，大部分氧化鈣生成氫氧化鈣，或進一步與空氣中的二氧化碳反應，生成碳酸鈣。故此時加入拌和水后，不會再出現(xiàn)原來的水泥漿體溫度升高、水化速度過快、凝結(jié)時間過短的現(xiàn)象。但其它水泥熟料礦物也會和空氣中的水汽反應，部分產(chǎn)生結(jié)團、結(jié)塊，使強度下降。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)水泥凝結(jié)時間前后變化觀察與討論討論：四、硅酸鹽水泥的主要四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)4.體積安定性體積安定性是指水泥漿體硬化后體積變化的穩(wěn)定性。水泥在硬化過程中體積變化不穩(wěn)定，即為體積安定性不良。體積安定性不良的表現(xiàn)水泥硬化后產(chǎn)生不均勻的體積變化（裂紋后彎曲）。國家標準GB175－1999規(guī)定，硅酸鹽水泥的安定性用沸煮法檢驗必須合格。體積安定性不良的水泥為廢品！用于工程使建筑質(zhì)量下降，甚至引起嚴重的建筑事故。體積安定性四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)4.體積安定性體積安定性水泥熟料中含有過多的游離CaO、MgO和石膏。水泥中的游離氧化鈣或氧化鎂都是過燒的它們的水化速度慢，在水泥硬化后才開始水化，使已經(jīng)硬化的水泥石膨脹開裂。當石膏摻量過多時，在水泥硬化后，它還能繼續(xù)與水化鋁酸鈣反應，生成高硫型水化硫鋁酸鈣，體積增大1.5倍，引起水泥石開裂。此時，水化硫鋁酸鈣被稱為水泥桿菌。體積安定性不良的原因四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)體積安定性水泥熟料中含有過多的游離CaO、MgO和石膏。體積安定性不良煮沸法-加速實驗法測量體積安定性的兩種方法：餅法觀察水泥凈試餅在沸煮后的外形變化雷氏夾法測量水泥石餅沸煮后的膨脹值雷氏法為標準法，試餅法是代用法，有矛盾時以標準法為準。

體積安定性的測定點擊圖標觀看水泥體積安定性的測定四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)體積安定性煮沸法-加速實驗法體積安定性的測定點擊圖標觀看水泥體積

四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)體積安定性雷氏夾法測定水泥體積安定性步驟示意圖四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)體積安定性雷氏夾法測定水圖3.2.9雷氏夾法體積安定性測定儀

體積穩(wěn)定性的測定圖3.2.8沸煮箱四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)圖3.2.7試餅法體積安定性不良圖3.2.10雷氏夾圖3.2.9雷氏夾法體積安定性測定儀體積穩(wěn)定性的測定圖限制上述測試方法僅能測出游離CaO是否過量。游離MgO和石膏不能通過加速實驗的方法檢測所以它們必須在生產(chǎn)工藝中嚴格控制，避免過量。

標準規(guī)定：

MgO≯5%、石膏SO3≯3.5%。體積安定性的測定四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)體積安定性限制上述測試方法僅能測出游離CaO是否過量。體積安定性的測定四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)5.強度及強度等級（1）膠砂強度國家標準《規(guī)定，水泥和標準砂按1：3.0質(zhì)量比混合，加入規(guī)定量的水（水灰比為0.50），經(jīng)標準試驗方法攪拌成型。制成40mm×40mm×160mm的標準試件，在標準條件（1d溫度為20±1℃，相對濕度90％以上的空氣中帶模養(yǎng)護；1d以后拆模，放入20±1℃的水中養(yǎng)護）下養(yǎng)護。根據(jù)水泥品種不同，分別測定3d、28d的抗折強度和抗壓強度，即為水泥的膠砂強度。強度及強度等級四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)5.強度及強度等級強度及強度等級C:S:W=1:3:0.5的比例混合，制成標準尺寸的試件（40×40×160mm），在標準條件下養(yǎng)護，測試抗壓強度和抗折強度。C:S:W=1:3:0.5Standardspecimen40×40×160CompressivestrengthCuredunderthestandardconditionBendingstrengthtest強度及強度等級四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)C:S:W=1:3:0.5的比例混合，制成標準尺寸的試試件制作主要設備儀器強度及強度等級四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)試件制作主要設備儀器強度及強度等級四、硅酸鹽水泥的主要技術性強度測定儀強度及強度等級四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)強度測定儀強度及強度等級四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)100mm160mmP抗折強度試驗PP抗壓強度試驗（2）強度測量：將試件從水中取出，先進行抗折強度試驗，折斷后每截再進行抗壓強度試驗。受壓面積為4040=1600mm2。

結(jié)果計算：抗折強度以三個試件的平均值，抗壓強度以六個試件的平均值。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)100mm160mmP抗折強度試驗PP抗壓強度試驗（2）強度

（3）抗折強度結(jié)果評定：以一組三個棱柱體抗折強度結(jié)果的平均值作為試驗結(jié)果。當三個強度值中有一個超出平均值±10%時，應剔除后再取平均值作為抗折強度試驗結(jié)果。若兩個超出則試驗結(jié)果無效。抗壓強度結(jié)果評定：以一組三個棱柱體上得到的六個抗折強度測定值的算術平均值作為試驗結(jié)果。如六測定值中有一個超出六個平均值的±10%，就應剔除這個結(jié)果，而以剩下五個的平均數(shù)為結(jié)果，如果五個測值中再有超過它們平均數(shù)±10%的，則此結(jié)果作廢。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)（3）抗折強度結(jié)果評定：以一組三個棱柱體抗折強度結(jié)果的平（4）強度等級：根據(jù)3天和28天強度測試結(jié)果，將水泥強度劃分若干個強度等級

四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)注：R型為早強型，主要是3d強度較高。水泥混凝土路面用水泥，在供應條件允許時，應盡量優(yōu)先選用早強型水泥，以縮短混凝土養(yǎng)護時間，提早通車。（4）強度等級：根據(jù)3天和28天強度測試結(jié)果，將水泥強度劃分3d28d時間（d）強度（MPa）水泥強度發(fā)展規(guī)律早期增長快，隨后逐漸減慢；28天，基本達到極限強度的80％以上；在合適的溫濕度條件下，強度增長可以持續(xù)幾十天乃至幾十年。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)3d28d時間（d）強度（MPa）水泥強度發(fā)展規(guī)律早期增長快問題：為什么水泥強度檢驗方法要規(guī)定試件尺寸、試件配比、養(yǎng)護條件、養(yǎng)護時間等？

解答：水泥膠砂試件的強度與水泥的組成、試件的水灰比和砂灰比、水泥的水化程度，以及試件的大小有關，而水泥的水化程度與養(yǎng)護條件和養(yǎng)護時間有關；水泥強度檢驗目的是檢驗具有確定組成的水泥的強度，因此，為排除其它因素的影響，將這些因素統(tǒng)一規(guī)定，以便相互比較。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)問題：為什么水泥強度檢驗方法要規(guī)定試件尺寸、試件配比、養(yǎng)護條點擊圖標觀看水泥膠砂抗折強度的測定點擊圖標觀看水泥膠砂抗壓強度的測定實驗錄像強度及強度等級四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)點擊圖標觀看水泥膠砂抗折強度的測定點擊圖標觀看水泥膠砂抗壓強6.水化熱

概念：水泥的水化是放熱反應，放出的熱量就是水化熱。放熱特征：水泥放熱過程可持續(xù)很長時間，但大部分在3d內(nèi)釋放。水化熱的益處與危害：水化熱有利于水泥的快硬，尤其是在冬天施工，但如果水化熱發(fā)散不均勻，容易在混凝土中引起裂縫，尤其是大體積混凝土，更是如此。水化熱和放熱速度的影響因素：水泥礦物組成水泥細度

四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)6.水化熱概念：四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)

按我國現(xiàn)行國標《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》(GB175-2007)規(guī)定：硅酸鹽水泥的技術標準

注：1、如水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗合格，則允許放寬到6.0％；

2、水泥中堿含量按Na2O+0.658K2O計算值表示。若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時，水泥中堿含量不得大于0.60％或由供需雙方商定。技術標準細度比表面積(m2/kg)凝結(jié)時間(min)安定性(沸煮法)抗壓強度(MPa)不溶物(%)MgO含量(%)SO3含量(%)燒失量(%)堿含量(%)初凝終凝Ⅰ型Ⅱ型Ⅰ型Ⅱ型指標＞300≥45≤390必須合格見上表≤0.75≤1.55.0≤3.5≤3.0≤3.50.60細度比表面積(m2/kg)凝結(jié)時間(min)安定性(沸煮法)問題？為什么水泥顆粒越細，水化放熱越快？

答:水泥礦物的水化反應是放熱反應，水泥顆粒越細，水化反應速度越快。硅酸鹽水泥熟料的四種礦物中，哪一種水化熱最大？哪一種水化熱最小？

答：鋁酸三鈣C3A水化熱最大；硅酸三鈣C3S次之；硅酸二鈣C2S水化熱最小。為什么要限制水泥的不溶物含量和燒失量？

答：不溶物是指水泥經(jīng)酸和堿處理后，不能被溶解的殘余物；燒失量是指水泥經(jīng)高溫灼燒后的質(zhì)量損失率。這兩項指標超標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。問題？為什么水泥顆粒越細，水化放熱越快？問題？試從應用的角度，分析水泥的技術性質(zhì)及其要求？答：水泥是一種膠凝材料，是主要的結(jié)構材料之一，因此，它必須具有強度和體積安定性；細度和標準稠度用水量是相互關聯(lián)的，用水量大將影響強度；為了澆注成型施工，應對凝結(jié)時間有所限制；水化熱對水泥硬化過程和硬化后的水泥石體積穩(wěn)定性有影響；堿含量、不溶物和燒失量影響水泥的品質(zhì)；為了結(jié)構物自重的計算，必須知道水泥的密度。問題？試從應用的角度，分析水泥的技術性質(zhì)及其要求？

國家標準GB175-1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》還規(guī)定：

凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中任一項不符合本標準規(guī)定時（即前述規(guī)定），均為廢品。

氧化鎂水泥中氧化鎂的含量不宜超過5.0%。如果水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗合格，則水泥中氧化鎂的含量允許放寬到6.0%。（因氧化鎂水化生成氫氧化鎂，體積膨脹，而其水化速度慢，須以壓蒸的方法加快其水化，方可判斷其安定性。）

三氧化硫水泥中三氧化硫的含量不得超過3.5%。

水泥中過量的三氧化硫會與鋁酸三鈣形成較多的鈣礬石，體積膨脹，危害安定性。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量評定國家標準GB175-1999《硅酸鹽水泥、

硅酸鹽水泥初凝硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45min。初凝為水泥加水拌合時起至標準稠度凈漿開始失去可塑性所需的時間；為使水泥混凝土和砂漿有充分的時間進行攪拌、運輸、澆搗和砌筑，水泥初凝時間不能過短。

安定性用沸煮法檢驗必須合格。安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性。當水泥漿體硬化過程發(fā)生了不均勻的體積變化，會導致水泥石膨脹開裂、翹曲，即安定性不良。安定性不良的水泥會降低建筑物質(zhì)量，甚至引起嚴重事故。

凡細度、終凝時間中的任一項不符合本標準規(guī)定或混合材料摻加量超過最大限量和強度低于商品強度等級的指標時為不合格品。水泥包裝標志中水泥品種、強度等級、生產(chǎn)者名稱和出廠編號不全的也屬于不合格品。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量評定硅酸鹽水泥初凝安定性水泥質(zhì)量的判定

技術性質(zhì)不符合要求細度不合格品凝結(jié)時間（初凝）廢品（終凝）不合格品體積安定性廢品強度不合格品或降低等級不溶物和燒失量不合格品四、硅酸鹽水泥的主要技術性質(zhì)水泥質(zhì)量的判定技術性質(zhì)不符合五、水泥石的腐蝕及防止

水泥石腐蝕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，強度不斷增長。但在某些腐蝕性液體或氣體的長期作用下，水泥石就會受到不同程度的腐蝕，嚴重時會使水泥石強度明顯降低甚至完全破壞，這種現(xiàn)象稱為水泥石的腐蝕。水泥石腐蝕的方式（1）軟水侵蝕（溶出性侵蝕）（2）酸的腐蝕（溶解性化學腐蝕）一般酸的腐蝕碳酸水的腐蝕（3）鹽類腐蝕硫酸鹽腐蝕（膨脹性化學腐蝕）鎂鹽腐蝕（4）強堿腐蝕五、水泥石的腐蝕及防止導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；腐蝕與毛細孔通道的共同作用加劇水泥石結(jié)構的破壞。

五、水泥石的腐蝕及防止導致水泥石腐蝕性破壞的原因五、水泥石的腐蝕及防止軟水侵蝕（溶出性侵蝕）

機理：當水泥石處在軟水（含HCO3－少的水，如雨水、雪水和蒸餾水）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；另一方面，水泥石中游離的鈣離子的減少，使鈣離子的濃度低于水化物的溶度積，導致水化物分解、溶失和轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生大量孔隙。尤其是處于壓力水或流水條件下，腐蝕越快。

破壞形式：水化物的分解、溶失，造成水泥石密實度下降，孔縫增多、強度降低，直至整體破壞。

五、水泥石的腐蝕及防止軟水侵蝕（溶出性侵蝕）機理：五、水泥石的腐蝕及防止在硬水中會發(fā)生如下反應生碳酸鈣幾乎不溶于水，堆積在水泥石的空隙中，形成密實的保護層預防措施將與軟水接觸的混凝土，事先在空氣中碳化－人工碳化硬水侵蝕Ca(OH)2+Ca(HCO3)2CaCO3+H2O五、水泥石的腐蝕及防止軟水侵蝕在硬水中會發(fā)生如下反應硬水侵蝕Ca(OH)2+Ca(HC五、水泥石的腐蝕及防止鹽類腐蝕

硫酸鹽的腐蝕腐蝕機理：硫酸鹽與水泥石中的氫氧化鈣反應，生成硫酸鈣。硫酸鈣再與水泥石中未水化的鋁酸鈣反應，生成鈣礬石，其體積增加2.22倍，引起水泥石的破壞。當硫酸鈣濃度高時，他們可直接結(jié)晶，造成膨脹壓力，引起破壞。鎂鹽的腐蝕

腐蝕機理：主要是硫酸鎂和氯化鎂，他們與氫氧化鈣反應，生成氫氧化鎂（易溶于水或松軟無膠凝作用的產(chǎn)物，破壞水泥石）和硫酸鈣或氯化鈣，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)物引起的開裂五、水泥石的腐蝕及防止鹽類腐蝕硫酸鹽的腐蝕鈣礬石水泥石受硫硫酸鹽腐蝕特點以硫酸鹽為介質(zhì)的海水、地下水等硫酸鹽與水泥石中的成分反應生成膨脹性晶體，使水泥石破壞腐蝕過程舉例：結(jié)晶膨脹五、水泥石的腐蝕及防止硫酸鹽侵蝕硫酸鹽腐蝕特點結(jié)晶膨脹五、水泥石的腐蝕及防止硫酸鹽侵蝕五、水泥石的腐蝕及防止鎂鹽侵蝕

MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2MgSO4+Ca(OH)2+H2O=Mg(OH)2+CaSO4·2H2O

結(jié)晶膨脹易溶于水鎂鹽腐蝕

特點以鎂鹽為介質(zhì)的海水、地下水等鎂鹽與水泥石中的成分反應，生成易溶于水或松軟無膠凝作用的產(chǎn)物，破壞水泥石腐蝕過程舉例：五、水泥石的腐蝕及防止鎂鹽侵蝕MgCl2+Ca酸類腐蝕

腐蝕機理：水泥石中的水化物都是堿性化合物，與碳酸、鹽酸、硫酸、醋酸、蟻酸等酸反應生成可溶性鹽。另一方面，氫氧化鈣濃度的降低，會導致水泥石中其它水化物的分解，使腐蝕作用加劇。破壞形式：溶失性破壞，組成與結(jié)構發(fā)生很大改變。

水泥石受酸腐蝕后，表面溶失、脫落酸類腐蝕腐蝕機理：水泥石受酸腐蝕后，表面溶失、脫落碳酸鹽腐蝕Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2OCaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2

易溶于水特點以碳酸鹽為介質(zhì)的海水、地下水等碳酸鹽與水泥石中的成分反應，生成易溶于水的產(chǎn)物，破壞水泥石滲濾的壓力水作用下，上述反應將永遠達不到平衡，水泥石結(jié)構被破壞。

五、水泥石的腐蝕及防止碳酸鹽腐蝕碳酸鹽腐蝕Ca(OH)2+CO2+H2O一般酸的腐蝕易溶于水

結(jié)晶膨脹OHCaSOOHCaSOHOHCaClOHCaHCl242422222)(2)(2?++?+特點以酸性介質(zhì)為主的工業(yè)環(huán)境等酸與水泥石中的成分反應，生成易溶于水或結(jié)晶膨脹的產(chǎn)物，破壞水泥石腐蝕過程舉例：五、水泥石的腐蝕及防止酸的腐蝕一般酸的腐蝕易溶于水結(jié)堿的腐蝕

易溶于水干燥空氣

結(jié)晶膨脹

腐蝕機理：氫氧化鈉、氫氧化鉀等強堿可與水泥石中的鋁酸鈣礦物或水化物反應，生成可溶性鋁酸鹽。當介質(zhì)中強堿濃度較高是，會造成水泥石的嚴重破壞。五、水泥石的腐蝕及防止堿的腐蝕堿的腐蝕易溶于水干燥空氣水泥石腐蝕的防止根據(jù)環(huán)境特點，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，因為這些水泥的水泥石中氫氧化鈣含量低，對軟水侵蝕的抵抗能力強。提高水泥石的致密度，降低水泥石的孔隙率。通過減小水灰比，摻加外加劑，采用機械攪拌和機械振搗，可以提高水泥石的密實度。在水泥石的表面涂抹或鋪設保護層，隔斷水泥石和外界的腐蝕性介質(zhì)的接觸。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)氧樹脂等；或在水泥石的表面鋪建筑陶瓷、致密的天然石材等。五、水泥石的腐蝕及防止水泥石腐蝕的防止五、水泥石的腐蝕及防止強度高

適用于重要結(jié)構的高強混凝土、鋼筋混凝土和預應力鋼筋混凝土工程硬化快

適用于要求凝結(jié)快、早強高的工程，冬季施工及嚴寒地區(qū)受反復凍融的工程抗凍性好

適用于冬季施工及嚴寒地區(qū)遭受反復凍融的工程

抗軟水侵蝕、抗化學腐蝕性蝕差因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含量較多。不宜用于經(jīng)常與流動軟水接觸及有水壓作用的工程六、硅酸鹽水泥的特性及應用強度高適用于重要結(jié)構的高強混凝土、鋼筋耐熱性差因水化后氫氧化鈣含量高。不適用于有耐熱要求的混凝土工程水化熱大

不適用于大體積混凝土工程，但有利于低溫季節(jié)畜熱法施工

耐磨性好水化硬化后含有大量水化硅酸鈣凝膠故耐磨性較好。適用于高速公路、道路和地面工程?？固蓟院靡蛩髿溲趸}含量較多，故水泥石的堿度不易降低，對鋼筋的保護作用強。適用于空氣中二氧化碳濃度高的環(huán)境。六、硅酸鹽水泥的特性及應用耐熱性差因水化后氫氧化鈣含量高。不適用于第二節(jié)摻混合材料的硅酸鹽水泥第二節(jié)摻混合材料的硅酸鹽水泥混合材料定義分類活性混合材料概述二次水化活性原理非活性混合材料混合材料及其分類混合材料定義混合材料及其分類定義生產(chǎn)水泥時加入的人工或天然礦物材料改善水泥性能調(diào)節(jié)水泥強度等級降低成本在生產(chǎn)水泥時，為了改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強度等級，降低成本，而加入的人工或天然的礦物材料?；旌喜牧霞捌浞诸惗x生產(chǎn)水泥時加入的人工或改善水泥性能調(diào)節(jié)水泥強度等級降低成混合材料及其分類活性混合材料(水硬性混合材料)

具有潛在水硬性或火山灰特性，或者兼具有潛在水硬性和火山灰特性的混合材料。它們中都含有大量活性氧化硅（SiO2）與活性氧化鋁（Al2O3），與水調(diào)和后，它們本身不會硬化或硬化極為緩慢，強度很低。但在氫氧化鈣溶液中，就會發(fā)生顯著的水化，特別是在飽和的氫氧化鈣溶液中及有石膏存在的條件下水化更快。?；郀t礦渣：煉鋼廠冶煉生鐵時的副產(chǎn)品。?；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0.5～5mm。礦渣經(jīng)水淬的原因，就是要使之形成無定形的玻璃體，具有熱力學不穩(wěn)定性，因此具有活性。分類混合材料及其分類分類粉煤灰：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的粉末，又稱飛灰。主要成分：較多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有較高的活性?；鹕交屹|(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，稱為火山灰質(zhì)混合材料。如火山灰、凝灰?guī)r、煤矸石渣等。非活性混合材料（填充性混合材料）不具有潛在水硬性或質(zhì)量活性指標不能達到規(guī)定要求的混合材料。如磨細石灰石粉、磨細石英砂等。它們與水泥成分起的化學作用很小，非活性混合材料摻入硅酸鹽水泥中起提高水泥產(chǎn)量和降低水泥強度等級，減少水化熱等作用，并起到降低成本及改善砂漿或混凝土和易性的作用。

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的粉

活性混合材料磨細后加水不水化但摻加石灰后發(fā)生二次水化反應生成水硬性膠凝產(chǎn)物火山灰活性特性混合材料及其分類活性混合材料磨細后加水不水化特性混合材料及其SiO2+mH2O+xCa(OH)2xCaO·SiO2·nH2OAl2O3+aH2O+yCa(OH)2yCaO·Al2O3·bH2O活性混合材料消耗Ca(OH)2水硬性膠凝產(chǎn)物火山灰活性混合材料及其分類SiO2+mH2O+xCa(OH)2水化反應硅酸鹽水泥中加入活性混合材料硅酸鹽水泥水化一次水化二次水化可以看出雖然活性混合材料不是水泥的組成材料.但水泥中用一定比例的活性混合材料代替可以改變各種水泥的性能二次水化反應的特性

溫度敏感性

常溫反應速度慢

高溫反應速度快

消耗Ca(OH)2

改善孔隙構造混合材料及其分類水化反應硅酸鹽水泥中加入活性混合材料硅酸鹽水泥水化一次水化二摻活性混合材料的作用（總結(jié)）提高產(chǎn)量降低成本改善水泥的性能

調(diào)節(jié)強度等級降低水化熱減少堿骨料反應的發(fā)生擴大水泥應用范圍充分利用工業(yè)廢渣保護環(huán)境摻活性混合材料的作用（總結(jié)）提高產(chǎn)量摻非活性混合材料的作用（總結(jié)）提高產(chǎn)量降低成本改善水泥的性能

降低水泥強度等級降低水化熱改善混凝土及砂漿和易性充分利用工業(yè)廢渣保護環(huán)境摻非活性混合材料的作用（總結(jié)）提高產(chǎn)量一、普通硅酸鹽水泥（代號P·O）定義硅酸鹽水泥熟料＋6％～1５％的混合材料＋適量石膏技術性質(zhì)要求（與硅酸鹽水泥相比）相同點MgO含量、SO3含量、初凝時間、安定性的技術要求相同。不同點細度：80μm方孔篩篩余量不超過10.0%；終凝時間：不遲于10h；燒失量：不得大于5.0%；一、普通硅酸鹽水泥（代號P·O）定義一、普通硅酸鹽水泥強度等級：普通硅酸鹽水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個強度等級。各齡期的強度不低于下表的規(guī)定。強度等級抗壓強度，MPa抗折強度，MPa3d28d3d28d32.532.5R42.542.5R52.552.5R11.016.016.021.022.026.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.05.05.55.56.56.57.07.0一、普通硅酸鹽水泥強度等級：普通硅酸鹽水泥分為32.5、32一、普通硅酸鹽水泥主要特性（1）早期強度較高。（2）水化熱較大。（3）抗?jié)B性好，抗凍性好，抗碳化能力強。（4）抗侵蝕、抗腐蝕能力較差。（5）耐磨性較好；耐熱性能較好。應用普通硅酸鹽水泥的應用范圍和硅酸鹽水泥相同。一、普通硅酸鹽水泥主要特性二、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥定義技術性質(zhì)要求（與普通水泥相比）相同點MgO含量、細度、凝結(jié)時間、安定性的技術要求相同。不同點熟料＋適量石膏＋20%～70%?；郀t礦渣20%～40%粉煤灰20%～50%火山灰質(zhì)混合材料礦渣水泥（P·S）粉煤灰水泥（P·F）火山灰水泥（P·P）磨細磨細磨細二、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥定義熟料＋適量石膏＋20二、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥三氧化硫含量：礦渣水泥不超過4.0％；火山灰質(zhì)水泥、粉煤灰水泥不得超過3.5％。強度等級：強度等級劃分為32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R共六個等級。各齡期的強度要求見下表。密度：水泥的密度為2800～3000kg/m3。強度等級抗壓強度，MPa）抗折強度，MPa3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0二、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥三氧化硫含量：礦渣水泥不二、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥礦渣水泥（P.S）的特點與應用與硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥相比性能與硅酸鹽水泥和普通水泥有以下區(qū)別原因：水泥中混合材料摻量多，熟料成分少