水泥介紹課件-

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？水泥的特性膨脹水泥快硬水泥低熱水泥抗腐蝕水泥

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、磷酸鹽系水泥等。硬化時膨脹硬化速度快水化熱低耐腐蝕性好

根據(jù)水泥的特性，有：膨脹水泥、快硬水泥、低熱水泥、抗硫酸鹽水泥等。概述什么是水泥(cement)？水泥的特性膨脹水泥快1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？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特性硅酸鹽水泥

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、磷酸鹽系水泥等。

根據(jù)水泥的特性，有：膨脹水泥、快硬水泥、低熱水泥、抗硫酸鹽水泥等。硅酸鹽系水泥品種硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥；摻混合材的硅酸鹽水泥特性硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥有PⅠ和PⅡ兩類，后者含有混合材。

概述什么是水泥(cement)？硅酸鹽系水泥硅酸鹽水2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！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土木工程的功能與質(zhì)量至關(guān)重要！水泥在土木工程中的重要作用3硅酸鹽水泥的歷史埃及時代煅燒石膏—金字塔希臘與羅馬人發(fā)明了煅燒石灰石—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—混凝土、砌塊中世紀(jì)，該項技術(shù)失傳，到11世紀(jì)建材低到最低點14世紀(jì)后期，石灰技術(shù)和火山灰利用再次升起1759~1759年,英國人JohnSmeaton將石灰與火山灰混合—膠凝材料；法國的Lesage和Vicat，英國的Frost和Parke，煅燒石灰與粘土混合物—水泥1824年，英國的磚瓦匠JosephAspdin發(fā)明了現(xiàn)代生產(chǎn)硅酸鹽水泥的專利技術(shù)1871年，美國賓夕法尼亞，發(fā)明世界上第一臺回轉(zhuǎn)窯，使水泥生產(chǎn)大規(guī)模化硅酸鹽水泥的歷史埃及時代煅燒石膏—金字塔43.1常用水泥學(xué)習(xí)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(jī)理和凝結(jié)硬化過程的影響因素；應(yīng)用這些基本理論，說明水泥和混凝土的性質(zhì)，指導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)。

3.1常用水泥學(xué)習(xí)5硅酸鹽水泥什么是硅酸鹽水泥？硅酸鹽水泥是怎樣制造？硅酸鹽水泥的組成？水泥漿如何轉(zhuǎn)變成堅硬固體？水泥應(yīng)滿足哪些技術(shù)性質(zhì)？如何正確使用水泥？重點論述了硅酸鹽系水泥的礦物組成、凝結(jié)硬化機(jī)理和基本性質(zhì)、檢測方法及硅酸鹽水泥的應(yīng)用。

凡由硅酸鹽水泥熟料、0～5％石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥(即國外通稱的PortlandCement).硅酸鹽水泥什么是硅酸鹽水泥？重點論述了硅酸鹽系水泥的礦物組成6硅酸鹽水泥的生產(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。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自動化生產(chǎn)過程“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—干法工藝硅酸鹽水泥的生產(chǎn)“兩磨一燒”水泥生料可以是：7硅質(zhì)(粘土)鈣質(zhì)(石灰石)1450℃校正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(xì)原料混合反應(yīng)物＋產(chǎn)物＋中間產(chǎn)物預(yù)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℃校正石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥8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1450~1500

C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19硅酸鹽水泥的組成硅酸鹽水泥是由下列物質(zhì)混合組成的水泥硅酸鹽水泥熟料Clinkers石膏(CaSO4

2H2O)Gypsum混合材(礦渣或石灰石粉末)MineralAdditives硅酸鹽水泥熟料：以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的產(chǎn)物。各物質(zhì)的作用熟料：主要膠凝物質(zhì)，能水化硬化；石膏：調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間；混合材：增加產(chǎn)量，降低成本，調(diào)節(jié)水泥的強(qiáng)度等級,改善水泥性能、擴(kuò)大水泥品種。必要組分硅酸鹽水泥的組成硅酸鹽水泥是由下列物質(zhì)混合組成的水泥必要組分10水泥顆粒宏觀形貌水泥顆粒的結(jié)構(gòu)水泥熟料顆粒細(xì)觀形貌水泥熟料礦物微觀結(jié)構(gòu)水泥顆粒宏觀形貌水泥顆粒的結(jié)構(gòu)水泥熟料顆粒細(xì)觀形貌水泥熟料礦11硅酸鹽水泥熟料的組成一、化學(xué)組成化學(xué)組成主要成分少量雜質(zhì)CaOSiO2Al2OFe2O3MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。簡寫CSAF含量（%）62～6720～242～64～7總量（％）＞95％～5％硅酸鹽水泥熟料的組成一、化學(xué)組成化學(xué)主要成分少量雜質(zhì)CaOS12礦物名稱礦物式縮寫英文名稱含量(%)硅酸三鈣3CaO·SiO2C3SAlite37～6075硅酸鹽礦物硅酸二鈣2CaO·SiO2C2SBelite15～37鋁酸三鈣3CaO·Al2O3C3AAluminate7～1522熔劑礦物鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AFFerrite10～18二、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。礦物名稱礦物式縮寫英文名稱含量(%)硅酸三鈣3CaO·13總結(jié)（Summary）高鋁水泥的特點與應(yīng)用硅酸鈣為主要成分的產(chǎn)物。幾小時后，Ca(OH)2晶體和硅酸鈣水化物C-S-H開始填充原來由水占據(jù)、并溶解熟料礦物的空間；水泥漿如何轉(zhuǎn)變成堅硬固體？溫度低于0C時，水化反應(yīng)基本停止。水泥凝結(jié)時間的規(guī)定是為了有足夠的時間進(jìn)行施工操作和硬化的混凝土質(zhì)量；隨著水化的不斷進(jìn)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(gòu)成較疏松的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水泥漿失去流動性，可塑性降低——凝結(jié)；不溶物和燒失量不合格品校正原料：補(bǔ)充兩種原料中所缺少的鐵。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(jìn)作用；終凝時間太長，強(qiáng)度增長緩慢，也會影響施工，即為不合格品。2C2S+4HC3S2H3+CH+62cal/gC-S-H+羥鈣石受凍、耐磨、施工溫度低工程，?；郀t礦渣—煉鋼鐵的廢料孔徑＜50nm的孔隙中的水—毛細(xì)張力水C-S-H和CH快速形成水泥石受硫酸鹽侵蝕后，內(nèi)部形成膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物，還含有少量成分反應(yīng)物＋產(chǎn)物＋中間產(chǎn)物總結(jié)（Summary）14熟料各礦物的特點

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A礦，抗硫酸鹽侵蝕性好，抗水性好，水化熱低，煅燒較容易（800℃）。熟料各礦物的特點C3S：為主要強(qiáng)度組分，與水作用快，硬化快15C3A

水化迅速，放熱多，凝結(jié)快，易急凝，硬化快，早強(qiáng)高，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C4AF的鐵相固溶體。水化速度早期C3S＜C4AF＜C3A，后期C4AF＜C3S。早強(qiáng)～C3A，后強(qiáng)～C2S，抗沖擊及抗硫酸鹽侵蝕性好，水化熱較低。C3A16f—CaO定義在熟料煅燒過程中，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。指標(biāo)要求：干回轉(zhuǎn)窯＜1.5%，機(jī)立窯＜3%。

f—CaO定義17f—MgO

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，部分液相來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。f—MgO18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中低高中對強(qiáng)度的作用早期良差良良后期良優(yōu)中中耐化學(xué)侵蝕中良差優(yōu)干縮性中小大小硅酸鹽水泥主要礦物組成與特性礦物組成硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣19

硅酸鹽水泥的品種及礦物含量C3S48653142C2S24114034C3A138122C4AF991215

特點：普通早強(qiáng)低熱抗硫酸鹽

ABCDCaO66676464SiO221212223Al2O37574Fe2O33345f-CaO1111SO32222硅酸鹽水泥的品種及礦物含量C3S20水泥熟料化學(xué)組成與礦物組成的確定方法水泥熟料中化學(xué)成分及其含量直接通過化學(xué)分析方法確定：

GB/T176—1996水泥化學(xué)分析方法(eqvISO680：1990)水泥熟料的4種礦物的含量不能直接通過分析方法確定，而是采用Bogue方程計算獲得：

Bogue方程:(C3S)=4.07(C)－7.60(S)－6.72(A)－1.43(F)－2.85(?)(C2S)=2.87(S)－0.754(C3S)(C3A)=2.65(A)－1.69(F)(C4AF)=3.04(F)式中：括號表示該物相的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，?=SO3水泥熟料化學(xué)組成與礦物組成的確定方法水泥熟料中化學(xué)成分及其含21硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化

水泥漿通過水泥熟料礦物的水化反應(yīng)、漿體的凝結(jié)硬化過程變成堅硬固體凝結(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(qiáng)度，此過程即為“凝結(jié)”；硬化——隨后漿體失去可塑性，強(qiáng)度逐漸增長，形成堅硬固體，這個過程即為“硬化”。

水泥漿體轉(zhuǎn)變成堅硬固體的過程是一個復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程。硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化水泥漿通過水泥熟料礦物的水化反22為什么水泥能由漿體變成固體？水泥與水能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)——水化反應(yīng)；水化反應(yīng)將結(jié)合占水泥質(zhì)量30％左右的拌和水；水化反應(yīng)的產(chǎn)物——水化物能相互凝聚成三向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；水化反應(yīng)產(chǎn)物有很大的表面能，而且相互間有很強(qiáng)的次價鍵力。為什么水泥能由漿體變成固體？水泥與水能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)——水化反23需學(xué)習(xí)與掌握的內(nèi)容：化學(xué)過程——水泥熟料礦物的水化反應(yīng)石膏的作用物理過程——水泥漿的凝結(jié)硬化硬化水泥漿的組成與結(jié)構(gòu)水泥漿凝結(jié)硬化的影響因素需學(xué)習(xí)與掌握的內(nèi)容：化學(xué)過程——水泥熟料礦物的水化反應(yīng)24一、硅酸鹽水泥的水化特征：水泥熟料顆粒中的四種主要礦物同時進(jìn)行水化反應(yīng)；其水化反應(yīng)均是放熱反應(yīng)；水化反應(yīng)是固－液異相反應(yīng)。反應(yīng)分類：鋁酸三鈣C3A的水化鐵鋁酸四鈣C4AF的水化硅酸三鈣C3S的水化硅酸二鈣

-C2S的水化一、硅酸鹽水泥的水化特征：25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+6H

C3S2H3+3CH+120cal/g

硅酸二鈣：2C2S+4H

C3S2H3+CH+62cal/g

(C-S-H)+羥鈣石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)2

nH2O

(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。水化機(jī)理固相顆粒表面的局部反應(yīng)。溶液中反應(yīng)水化度％水化時間（天）硅酸鈣C3S與-C2S的水化硅酸鈣水化生成水化硅酸鈣C326溶液中的反應(yīng)機(jī)理：溶解擴(kuò)散沉淀離子在水中的擴(kuò)散C3S表面離子水化弱化晶體中的化學(xué)鍵，增加pH值水化產(chǎn)物成核CSH析出、凝聚、脫水離開水相，形成凝膠，CH結(jié)晶生長溶液中的反應(yīng)機(jī)理：溶解擴(kuò)散沉淀離子在水中的擴(kuò)散C327結(jié)晶性差的纖維～網(wǎng)狀，膠體尺寸顆粒的聚集體。2．抗凍性及耐磨性較好，干縮性較小水泥水化反應(yīng)所結(jié)合到水化物中的水，只有加熱到900~1000C才會失去。硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物，還含有少量成分水泥是一種膠凝材料，是主要的結(jié)構(gòu)材料之一，因此，它必須具有強(qiáng)度和體積安定性；快硬水泥：快硬水泥熟料＋石膏純C3A與水反應(yīng)迅速，生產(chǎn)水化鋁酸鈣：（4）放熱減速期—放熱達(dá)到峰值后，放熱速度逐漸減慢，表明反應(yīng)逐漸減速。(2)Ca(OH)2——羥鈣石(portlandite)細(xì)度(比表面積)對C3S漿體(水/固比＝1.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、磷酸鹽系水泥等。隨著水化的不斷進(jìn)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(gòu)成較疏松的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水泥漿失去流動性，可塑性降低——凝結(jié)；C3A+3C?·H2+26HC3A·3C?3·H32+300cal/gⅠ型硅酸鹽水泥≯0.二、白色及彩色硅酸鹽水泥C4AF的水化反應(yīng)對整個水泥的行為影響較小。隨著水化的不斷進(jìn)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(gòu)成較疏松的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水泥漿失去流動性，可塑性降低——凝結(jié)；其它品種水泥硅酸鈣礦物顆粒的電鏡照片試從應(yīng)用的角度，分析水泥的技術(shù)性質(zhì)及其要求？C－S－H凝膠體結(jié)構(gòu)水化硅酸鈣的形成重新排列和凝聚后的凝膠體結(jié)構(gòu)結(jié)晶性差的纖維～網(wǎng)狀，膠體尺寸顆粒的聚集體。C－S－H凝膠體28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)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29鋁酸三鈣C3A的水化鋁酸鈣C3A的水化行為在水泥水化早期特別重要純C3A與水反應(yīng)迅速，生產(chǎn)水化鋁酸鈣：C3A+18H2O

[C2AH8+C4AH13]C3AH6

(不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物)(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CaSO4

2H2O

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)展史上的一個里程碑。鋁酸三鈣C3A的水化鋁酸鈣C3A的水化行為在水泥水化早期特別30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+26H

C3A·3C?3·H32+300cal/g(1)

(鈣釩石)反應(yīng)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+4H

C3A·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(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。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31鐵鋁酸四鈣C4AF的水化鐵鋁酸四鈣C4AF與水發(fā)生類似于C3A的水化反應(yīng)，也形成類似的產(chǎn)物鈣釩石和單硫型水化物：

C4AF+7HC3AFH6

＋CFH

C4AF

+3C?·H2+26H

C3(A,F)·3C?3·H32C4AF

+C?·H2+20H

C3(A,F)·C?3·H16C4AF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)對整個水泥的行為影響較小。鐵鋁酸四鈣C4AF的水化鐵鋁酸四鈣C4AF與水發(fā)生類似于C332總結(jié)（Summary）硅酸鈣的水化2C3S+6H

C3S2H3+3CH+120cal/g2C2S+4H

C3S2H3+CH+62cal/gC-S-H+羥鈣石鋁酸鈣的水化C3A+18H2O

C2AH8+C4AH13C3A+3C?·H2+26H

C3A·3C?3·H32+300cal/g

（鈣釩石）C3A+C3A·3C?3·H32+4H

C3A·C?3·H12鐵鋁酸鈣的水化C4AF+13HC4(A,F)H13

C4AF

+3C?·H2+26H

C3(A,F)·3C?3·H32C4AF

+C?·H2+26H

C3(A,F)·C?3·H12水泥的水化過程：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＋、SO4＋、

Al3＋、

OH－離子間反應(yīng)，形成鈣釩石；幾小時后，Ca(OH)2晶體和硅酸鈣水化物C-S-H開始填充原來由水占據(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?？偨Y(jié)（Summary）硅酸鈣的水化水泥的水化過程：33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(dǎo)致鈣釩石和單硫型硫鋁酸鈣水化物的形成。石膏的作用避免水泥漿的閃凝和假凝現(xiàn)象。34水泥水溶解沉淀水泥漿的凝結(jié)硬化過程擴(kuò)散二、水泥漿的凝結(jié)硬化過程水泥水溶解沉淀水泥漿的凝結(jié)硬化過程擴(kuò)35單一水泥顆粒在大量水中的水化過程模型新拌1小時后數(shù)小時后幾天后幾周后拌合水未水化的核水化物CSHCa(OH)2晶體單一水泥顆粒在大量水中的水化過程模型新拌1小時后數(shù)小時后幾天36普通水泥80m方孔篩的篩余量不得超過10.固相顆粒表面的局部反應(yīng)。檢驗方法——軟練膠砂法。水泥中的氧化鐵的含量低于水泥質(zhì)量的0.后期C4AF＜C3S。不定的玻璃體、f—CaO、f—MgO及含堿礦物。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；石膏：調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間；硅酸鈣的水化產(chǎn)物——C-S-H與Ca(OH)不溶物和燒失量不合格品幾分鐘內(nèi)，Ca2＋、SO4＋、Al3＋、OH－離子間反應(yīng)，形成鈣釩石；產(chǎn)生不均勻體積變化，造成水泥石開裂、翹曲。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，其組成和結(jié)構(gòu)會逐漸發(fā)生變化或受到損害，導(dǎo)致性能改變、強(qiáng)度下降等。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；（1）硅酸鈣水化物CalciumSilicateHydrate重點論述了硅酸鹽系水泥的礦物組成、凝結(jié)硬化機(jī)理和基本性質(zhì)、檢測方法及硅酸鹽水泥的應(yīng)用。C-S-H凝膠中的層間孔隙——凝膠孔gelpores適用于大體積混凝土，如大壩水利工程；1．泌水性?。w粒細(xì)），抗?jié)B性好體，主要成分為Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R2O及硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物，還含有少量成分先在固－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(jìn)一步反應(yīng)——進(jìn)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(dǎo)致水化繼續(xù)迅速進(jìn)行——進(jìn)入水化的加速期；隨著水化的不斷進(jìn)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(gòu)成較疏松的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，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(gòu)網(wǎng)中的毛細(xì)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(qiáng)，導(dǎo)致漿體完全失去可塑性，并產(chǎn)生強(qiáng)度——硬化。水泥漿凝結(jié)硬化過程普通水泥80m方孔篩的篩余量不得超過10.先在固－液界面發(fā)37熟料礦物水化物量隨時間的增長

隨著水泥的水化，水化產(chǎn)物量不斷增加，水化物固相所占據(jù)的空間越來越多，而原來由水占據(jù)的空間越來越少，固體連續(xù)相逐漸形成。熟料礦物水化物量隨時間的增長隨著水泥的水化，水化產(chǎn)38硅酸鹽水泥水化放熱曲線水化放熱速度溶解：鈣釩石形成誘導(dǎo)期：Ca2＋濃度增加C-S-H和CH快速形成初凝終凝單硫型硫鋁酸鈣形成擴(kuò)散控制反應(yīng)硅酸鹽水泥水化放熱曲線水化放熱速度溶解：鈣釩石形成誘導(dǎo)期：C39水泥漿水化放熱過程水泥熟料礦物的水化是放熱反應(yīng)，C3S和C3A放熱最大，最快；而C2S放熱最小，最慢。水泥水化放熱四階段：（1）初始放熱—水泥與水一接觸，立即放熱，放熱速度dQ/很快，表明反應(yīng)激烈。（2）放熱停滯期—放熱很慢，接近停滯，表明反應(yīng)停頓。（3）放熱加速期—放熱速度逐漸加快，達(dá)到放熱峰值，表明反應(yīng)逐漸加快。（4）放熱減速期—放熱達(dá)到峰值后，放熱速度逐漸減慢，表明反應(yīng)逐漸減速。水泥漿水化放熱過程水泥熟料礦物的水化是放熱反應(yīng)，C3S和C340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(qiáng)，產(chǎn)生的強(qiáng)度越來越高。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？41水泥漿體強(qiáng)度的增長規(guī)律是什么？

水泥漿體的強(qiáng)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(qiáng)度可在相當(dāng)長的時期內(nèi)增長。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，而降低溫度就會減緩水泥的凝結(jié)硬化。為什么水泥的儲存與運輸時應(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。

水泥漿體強(qiáng)度的增長規(guī)律是什么？42三、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?nèi)?、硬化水泥漿體—水泥石的組成與結(jié)構(gòu)水泥石的組成43硬化水泥漿體—水泥石的微結(jié)構(gòu)水泥漿體凝結(jié)硬化后形成的固體稱為水泥石水泥石微結(jié)構(gòu)特點多物相固體顆粒堆聚的多孔結(jié)構(gòu)體；各種物相分布不均；各種物相的尺寸不等，形貌不一。

由水化物(膠體和晶體)顆粒、未水化的水泥顆粒內(nèi)核相互聚集形成連續(xù)固體顆粒堆聚結(jié)構(gòu)，大小不等的凝膠孔和毛細(xì)孔分布其中。水化良好的水泥石微結(jié)構(gòu)：“A”代表結(jié)晶性差、膠體尺寸(1~100nm)的C-S-H堆聚體，顆粒間隙尺寸0.5~3.0nm；“H”代表六方晶體相，尺寸為1

m；“C”代表沒有被水化物填充，原來由水占據(jù)的毛細(xì)孔隙或空隙，尺寸在10nm~

m。硬化水泥漿體—水泥石的微結(jié)構(gòu)水泥漿體凝結(jié)硬化后形成的固體稱為44水泥漿中的固體相水泥石中有四種主要固體相水化硅酸鈣氫氧化鈣水化硫鋁酸鈣未水化的水泥顆粒水泥漿中的固體相水泥石中有四種主要固體相45水泥漿中的固體相（1）硅酸鈣水化物CalciumSilicateHydrate縮寫:C-S-H體積含量:占水泥石體積的50~60%。主要特性:

高比表面積(100to700m2/g)

次價鍵（范得華力）很強(qiáng)

強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)特點：結(jié)晶性很差，呈折疊層狀結(jié)構(gòu)；組成特點：組成可變，鈣/硅(C/S)比=1.5~2.0，結(jié)構(gòu)水不等。形貌：結(jié)晶性差的纖維～網(wǎng)狀，膠體尺寸顆粒的聚集體。C-S-H形貌C-S-H的分子結(jié)構(gòu)硅酸鈣水化物——C-S-H的膠體結(jié)構(gòu)水泥漿中的固體相（1）硅酸鈣水化物CalciumSil46硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物，還含有少量成分(鈣釩石)Aft—針狀晶體；受壓面積為4040=1600mm2。水泥熟料礦物組成對強(qiáng)度的影響死燒f—CaO結(jié)構(gòu)致密，水化很慢，在混凝土硬化水泥宜在什么條件下凝結(jié)硬化？高鋁水泥，熟料礦物主要為鋁酸鈣，快硬，耐高溫等。七鋁酸十二鈣12CaO7Al2O3，C12A7快硬水泥：快硬水泥熟料＋石膏檢驗方法——軟練膠砂法。減少水泥中熟料礦物含量，降低水化熱；表面積較小、次價鍵力弱耐久性和強(qiáng)度。為了澆注成型施工，應(yīng)對凝結(jié)時間有所限制；石膏(CaSO42H2O)Gypsum表面積較小、次價鍵力弱耐久性和強(qiáng)度。C3S、C3A的含量低，要求C3S的含量低于50.硅酸鹽水泥的品種及礦物含量答:水泥礦物的水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，水泥顆粒越細(xì)，水化反應(yīng)速度越快。幾分鐘內(nèi)，Ca2＋、SO4＋、Al3＋、OH－離子間反應(yīng)，形成鈣釩石；C3A+C3A·3C?3·H32+4HC3A·C?3·H12水泥漿中的固體相(2)Ca(OH)2——羥鈣石(portlandite)縮寫：CH體積含量:

占水泥石體積的20～25%；特征：表面積較小、次價鍵力弱

耐久性和強(qiáng)度。組成特點：組成確定——Ca(OH)2。結(jié)構(gòu)特點：六方片狀晶體，與天然羥鈣石Portlandite相似。形貌：大片狀晶體的堆積體。氫氧化鈣晶體形貌生長在水泥石孔隙中的六方片狀的羥鈣石晶體硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物，還含有少量成分水泥漿中的固體47（3）水化硫鋁酸鈣CalciumSulfoaluminateHydrates縮寫：Aft、Afm含量：占水泥石體積的15～20%。組成特點：開始時，形成三硫型硫鋁酸鈣——鈣釩石ettringite(Aft)后期，轉(zhuǎn)變?yōu)閱瘟蛐土蜾X酸鈣monosulfatehydrates(Afm)結(jié)構(gòu)特點：結(jié)晶性好的晶體形貌：

Aft—針狀晶體；Afm—六方片狀晶體水泥漿中的固體相典型Afm六方片狀晶體和Aft針狀晶體的形貌水泥漿中的鈣釩石生長在水泥石孔隙中的針狀的鈣釩石晶體（3）水化硫鋁酸鈣CalciumSulfoaluminat48水泥石中的孔隙C-S-H凝膠中的層間孔隙——凝膠孔gelpores尺寸=5～25?含量：約占C-S-H凝膠的28%對強(qiáng)度和抗?jié)B性無害，對干縮和徐變有一定影響毛細(xì)孔CapillaryVoids尺寸＞50nm，與水灰比有關(guān)對強(qiáng)度和抗?jié)B性有害，對干縮和徐變有重大影響空隙AirVoids夾雜的空氣泡:~3mm引入的空氣泡:50～200

m對強(qiáng)度和抗?jié)B性非常有害黑色代表孔隙水泥石中的孔隙C-S-H凝膠中的層間孔隙——凝膠孔gel49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個水分子層，厚度1.3nm，干燥到30％的相對濕度，可失去。層間水

小于2.6nm的凝膠孔中的水，強(qiáng)干燥到10％相對濕度時，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900~1000

C才會失去。化學(xué)結(jié)合水量可用于測定水泥水化度。

(105

C)可蒸發(fā)水(105

C)不可蒸發(fā)水水泥石中的水水蒸氣(105C)可蒸發(fā)水(105C)50（1）水泥礦物組成（2）水泥細(xì)度（3）養(yǎng)護(hù)條件（溫度、濕度）與時間（4）拌合用水量（5）水泥中的混合材（6）水泥外加劑四、影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素

水泥漿的凝結(jié)硬化取決于水泥的水化，水泥水化速度是礦物組成及其含量、粉磨細(xì)度、溫度和水灰比的函數(shù)：

R(t)=f(C3S)·f(細(xì)度)·f(T)·f(W/C)（1）水泥礦物組成四、影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素水泥51水泥熟料中單一礦物的水化速度水化度(％)時間(天)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；水泥熟料中單一礦物的水化速度水化度(％)時間(天)水泥熟料礦52石膏摻量的影響石膏主要降低C3A的水化速度；摻量太少，凝結(jié)較快；過多，凝結(jié)硬化影響不大。石膏摻量對C3A漿體(水/固比＝1.0)水化速度(放熱量)的影響放熱速度(W/kg)試時間(h)石膏摻量增加：放熱速度減慢放熱峰延后石膏摻量的影響石膏主要降低C3A的水化速度；石膏摻量對C3A53水泥顆粒細(xì)度的影響水泥顆粒越細(xì)，水化速度越快，為什么？

答：水泥的水化反應(yīng)是液－固異相反應(yīng)，反應(yīng)首先發(fā)生在液－固界面上；水泥顆粒越細(xì)，比表面積越大，界面區(qū)越大，反應(yīng)點越多，因此水化速度越快。比表面積m2/kg放熱速度時間/小時細(xì)度(比表面積)對C3S漿體(水/固比＝1.0)水化速度(放熱量)的影響水化度(%)比表面積(m2/cm3)水泥顆粒細(xì)度的影響水泥顆粒越細(xì)，水化速度越快，為什么？54水泥細(xì)度FinenessofCement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。水泥細(xì)度粒徑：<3μm水化非常迅速，需水量增大；55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，為什么？溫度升高10

C，速度加快一倍。溫度低于0

C時，水化反應(yīng)基本停止。保持一定濕度，有利于水泥的水化。溫度升高，放熱速度加快，誘導(dǎo)期時間縮短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，為什么56未水化水泥毛細(xì)孔水泥凝膠體積比水灰比長時間放置在水中的水泥漿體水化最終生成物未水化毛細(xì)孔水泥凝膠體積比水灰比長時間放置在水中的水泥漿體水57C3A＞C3A＋CaSO42H2O＞C3S~C4AF＞C2S不溶物和燒失量不合格品SO32222后期，轉(zhuǎn)變?yōu)閱瘟蛐土蜾X酸鈣monosulfatehydrates(Afm)C2S：常以β--C2S形式存在。C-S-H+羥鈣石為了澆注成型施工，應(yīng)對凝結(jié)時間有所限制；水化物的分解、溶失，造成水泥石密實度下降，孔縫增多、強(qiáng)度降低，直至整體破壞。純C3A與水反應(yīng)迅速，生產(chǎn)水化鋁酸鈣：含有在水泥的凝結(jié)硬化過程中能產(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、石膏等。隨著水泥的水化，水化產(chǎn)物量不斷增加，水化物固相所占據(jù)的空間越來越多，而原來由水占據(jù)的空間越來越少，固體連續(xù)相逐漸形成。與水泥礦物成分或水化產(chǎn)物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起經(jīng)粉磨混合后得到水泥毛細(xì)孔CapillaryVoids各種物相的尺寸不等，形貌不一。隨著水泥的水化，水化產(chǎn)物量不斷增加，水化物固相所占據(jù)的空間越來越多，而原來由水占據(jù)的空間越來越少，固體連續(xù)相逐漸形成。粒徑：<3μm水化非常迅速，需水量增大；固相—水泥水化物與未水化的水泥顆粒答：不溶物是指水泥經(jīng)酸和堿處理后，不能被溶解的殘余物；結(jié)晶性差的纖維～網(wǎng)狀，膠體尺寸顆粒的聚集體。溶失性破壞，組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生很大改變。體積比未水化水泥水泥凝膠毛細(xì)孔長時間密封放置的水泥漿體水化最終生成物水灰比C3A＞C3A＋CaSO42H2O＞C3S~C4AF58拌和用水量的影響重要概念：水灰比—水泥漿體中拌和水量與水泥質(zhì)量之比(W/C)；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)硬化所需時間越長；水灰比越大，水泥石中孔隙越多，強(qiáng)度越低。拌和用水量的影響重要概念：水灰比—水泥漿體中拌和水量與水泥質(zhì)59水灰比對水泥漿體中水化物與孔隙體積的影響水灰比對水泥漿體中水化物與孔隙體積的影響60總結(jié)（Summary）C3S、C3A含量多，凝結(jié)硬化快，反之亦然。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。

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，加快水泥的凝結(jié)硬化；保持足夠的水分有利于水泥的凝結(jié)硬化

總結(jié)（Summary）C3S、C3A含量多，凝結(jié)硬化快，反之61各種物相的尺寸不等，形貌不一。C-S-H凝膠中的層間孔隙——凝膠孔gelpores總結(jié)（Summary）夾雜的空氣泡:~3mm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(qiáng)度所需的時間。燒失量是指水泥經(jīng)高溫灼燒后的質(zhì)量損失率。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。硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物，還含有少量成分硅酸鈣水化物——C-S-H的膠體結(jié)構(gòu)長時間密封放置的水泥漿體水化最終生成物細(xì)度(比表面積)對C3S漿體(水/固比＝1.水化物的分解、溶失，造成水泥石密實度下降，孔縫增多、強(qiáng)度降低，直至整體破壞。水泥中堿含量按Na2O＋0.硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物，還含有少量成分水泥在土木工程中的重要作用Al2O37574硅酸鹽水泥主要礦物組成與特性當(dāng)介質(zhì)中強(qiáng)堿濃度較高是，會造成水泥石的嚴(yán)重破壞。后水化，體積膨脹97.混合材：增加產(chǎn)量，降低成本，調(diào)節(jié)水泥的強(qiáng)度等級,改善水泥性能、擴(kuò)大水泥品種。4．養(yǎng)護(hù)期較長，對養(yǎng)護(hù)溫度敏感問題？水泥凝結(jié)硬化速度快，好嗎？

答：水化加快，放熱速率加速，升溫并膨脹，凝結(jié)硬化形成的微結(jié)構(gòu)體積較疏松，且在隨后的降溫期間，或受干燥環(huán)境作用收縮變形時產(chǎn)生大量微裂縫，致使結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度與滲透性（耐久性）受到嚴(yán)重影響。水泥宜在什么條件下凝結(jié)硬化？

答：水泥宜在常溫(20±10

C)與相對濕度較高的條件下，凝結(jié)硬化。即水泥水化速度適宜的溫度，水化所需水分供應(yīng)充足的條件。各種物相的尺寸不等，形貌不一。問題？水泥凝結(jié)硬化速度快，好嗎62硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)密度與堆積密度細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量凝結(jié)時間體積安定性強(qiáng)度水化熱不溶物和燒失量堿含量耐腐蝕性軟水侵蝕鹽類侵蝕酸類腐蝕強(qiáng)堿腐蝕防腐措施硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)密度與堆積密度耐腐蝕性63一、密度與堆積密度密度

3.05~3.20，混凝土配合比計算時，一般取3.10。堆積密度

1000~1600kg/m3，在工地計算水泥倉庫時，一般取1300kg/m3

。密度的測量方法

排液法，用煤油作為測量液體。

一、密度與堆積密度密度64二、細(xì)度定義

細(xì)度是指水泥粉體的粗細(xì)程度。測量方法篩分析法以80

m方孔篩的篩余量表示；比表面積法以1kg水泥顆粒所具有的總表面積來表示。國標(biāo)要求硅酸鹽水泥的比表面積應(yīng)大于300m2/kg。普通水泥80

m方孔篩的篩余量不得超過10.0%。細(xì)度不符合要求的水泥為不合格品！

二、細(xì)度定義65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(xì)，生產(chǎn)能耗越高，成本增加；水泥越細(xì)，對水泥的儲存也不利，容易受潮結(jié)塊，反而降低強(qiáng)度。問題：為什么需要規(guī)定水泥的細(xì)度？解答：66三、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)稠度測定儀上，試錐下沉（28

2）mm時的水泥凈漿的稠度。

標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：

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

三、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量標(biāo)準(zhǔn)稠度：67試錐下降高度水泥漿試錐試錐下降高度水泥漿試錐68問題：標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與什么因素有關(guān)？

為什么？

解答：

與水泥細(xì)度、水泥礦物組成、混合材摻量等有關(guān)。因為水泥顆粒越細(xì)，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(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與什么因素有關(guān)？

為什么？解答：69活性組分：SiO2、Al2O33nm，干燥到30％的相對濕度，可失去。早期增長快，隨后逐漸減慢；為了澆注成型施工，應(yīng)對凝結(jié)時間有所限制；C-S-H+羥鈣石后水化，體積膨脹97.主要用于受硫酸鹽腐蝕的海港、水利、地下、隧道、引水、道路和橋梁基礎(chǔ)等工程。f—CaO、f—MgO等。初凝時間≥45min；水化熱低，凝結(jié)時間較長，中熱水泥抗凍性和耐磨性較好。硫酸鈣再與水泥石中未水化的鋁酸鈣反應(yīng)，生成鈣礬石，其體積增加2.重要概念：水灰比—水泥漿體中拌和水量與水泥質(zhì)量之比(W/C)；6nm的凝膠孔中的水，強(qiáng)干燥到10％相對濕度時，可失去。C3A+C3A·3C?3·H32+4HC3A·C?3·H12水泥凝結(jié)硬化過程中，體積變化是否均勻適當(dāng)?shù)男再|(zhì)稱為體積安定性。長時間密封放置的水泥漿體水化最終生成物初凝時間≥45min；四、影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素四、凝結(jié)時間

概念

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(qiáng)度所需的時間。測定方法用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定的溫濕度下，用凝結(jié)時間測定儀來測定。國標(biāo)要求：硅酸鹽水泥初凝時間≥45min；終凝時間＜390min?；钚越M分：SiO2、Al2O3四、凝結(jié)時間概念70水泥凝結(jié)時間的測定標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥漿離底1～2mm為初凝園弧形壓痕終凝水泥凝結(jié)時間的測定標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥漿離底1～2mm為初凝園弧形壓71

國標(biāo)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(jìn)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(gòu)疏松、性能差，水泥無使用價值，即為廢品；終凝時間太長，強(qiáng)度增長緩慢，也會影響施工，即為不合格品。國標(biāo)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72五、體積安定性

基本概念水泥凝結(jié)硬化過程中，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。體積安定性不良的水泥為廢品！為什么？五、體積安定性基本概念為什么？73水泥熟料中含有過多的游離CaO、MgO和石膏。因為水泥熟料中的游離CaO、MgO都是過燒的。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。石膏量過多，在水泥凝結(jié)硬化后，會有鈣釩石形成，產(chǎn)生膨脹。水泥體積安定性不良的原因水泥熟料中含有過多的游離CaO、MgO和石膏。水泥體積安定性74試餅法雷氏夾法合格標(biāo)準(zhǔn)：＜5mm。肉眼觀察表面有無裂紋用直尺檢查有無彎曲合格標(biāo)準(zhǔn)：無裂紋、無彎曲。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，則體積安定性合格，否則，為體積安定性不合格。體積安定性檢測方法

試餅法雷氏夾法合格標(biāo)準(zhǔn)：＜5mm。肉眼觀察表面有無裂紋用直尺75六、強(qiáng)度

檢驗方法——軟練膠砂法。測量規(guī)定齡期（3d、28d）的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。試件尺寸：40

40

160mm 棱柱體；膠砂配比：水泥:ISO標(biāo)準(zhǔn)砂:水=1:3:0.5；振動成型：在頻率為2800~3000次/min，振幅0.75mm的振實臺上成型。振動時間120s。試件養(yǎng)護(hù)：在20

C

1

C，相對濕度不低于90%的霧室或養(yǎng)護(hù)箱中24h，然后脫模在20

C

1

C的水中養(yǎng)護(hù)至測試齡期；六、強(qiáng)度檢驗方法——軟練膠砂法。76100mm160mmP抗折強(qiáng)度試驗PP抗壓強(qiáng)度試驗強(qiáng)度測量將試件從水中取出，先進(jìn)行抗折強(qiáng)度試驗，折斷后每截再進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗。受壓面積為40

40=1600mm2。結(jié)果計算抗折強(qiáng)度以三個試件的平均值，抗壓強(qiáng)度以六個試件的平均值。100mm160mmP抗折強(qiáng)度試驗PP抗壓強(qiáng)度試驗強(qiáng)度測量77強(qiáng)度等級：硅酸鹽水泥用28天抗壓強(qiáng)度的MPa值表示。

R為早強(qiáng)型：3天強(qiáng)度有較高要求

注意：各強(qiáng)度等級水泥任一齡期、任一強(qiáng)度≮國標(biāo)規(guī)定數(shù)值。強(qiáng)度等級：硅酸鹽水泥用28天抗壓強(qiáng)度的MPa值表示。

R為早783d28d時間（d）強(qiáng)度（MPa）水泥強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律早期增長快，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)度增長可以持續(xù)幾十天乃至幾十年。3d28d時間（d）強(qiáng)度（MPa）水泥強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律早期增長快79問題：為什么水泥強(qiáng)度檢驗方法要規(guī)定試件尺寸、試件配比、養(yǎng)護(hù)條件、養(yǎng)護(hù)時間等？

解答：水泥膠砂試件的強(qiáng)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(guān)，而水泥的水化程度與養(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)時間有關(guān)；水泥強(qiáng)度檢驗?zāi)康氖菣z驗具有確定組成的水泥的強(qiáng)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。問題：為什么水泥強(qiáng)度檢驗方法要規(guī)定試件尺寸、試件配比、養(yǎng)護(hù)條80水泥石強(qiáng)度的影響因素水泥石強(qiáng)度來自水化物顆粒間的相互作用力——次價鍵力在整個表面積上的積分和；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：

Powers’s公式：＝k(1-P3)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)展越快水泥石強(qiáng)度與孔隙率的關(guān)系水泥熟料礦物組成對強(qiáng)度的影響水泥品種對強(qiáng)度的影響水泥細(xì)度對強(qiáng)度的影響水泥石強(qiáng)度的影響因素水泥石強(qiáng)度來自水化物顆粒間的相互作用力—81七、水化熱

概念

水泥的水化是放熱反應(yīng)，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(xì)度

七、水化熱概念82

八、不溶物不溶物是指經(jīng)鹽酸處理后的殘渣，再以氫氧化鈉溶液處理，經(jīng)鹽酸中和過濾后所得的殘渣經(jīng)高溫灼燒所剩的物質(zhì)。不溶物含量高對水泥質(zhì)量有不良影響。

Ⅰ型硅酸鹽水泥≯0.75%，Ⅱ型硅酸鹽水泥≯1.5%。九、堿含量水泥中堿含量按Na2O＋0.658K2O計算值來表示。水泥中堿含量高，使用活性骨料時易發(fā)生堿集料反應(yīng)，使制品漲裂。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。

八、不溶物83廢品凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中任一項不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時，均為廢品。不合格品凡細(xì)度、終凝時間中的任一項不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或混合材料摻加量超過最大限量和強(qiáng)度低于商品強(qiáng)度等級的指標(biāo)時為不合格品。水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、強(qiáng)度等級、生產(chǎn)者名稱和出廠編號不全的也屬于不合格品。廢品84問題？為什么水泥顆粒越細(xì)，水化放熱越快？

答:水泥礦物的水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，水泥顆粒越細(xì)，水化反應(yīng)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(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。問題？為什么水泥顆粒越細(xì)，水化放熱越快？85問題？試從應(yīng)用的角度，分析水泥的技術(shù)性質(zhì)及其要求？答：水泥是一種膠凝材料，是主要的結(jié)構(gòu)材料之一，因此，它必須具有強(qiáng)度和體積安定性；細(xì)度和標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是相互關(guān)聯(lián)的，用水量大將影響強(qiáng)度；為了澆注成型施工，應(yīng)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(gòu)物自重的計算，必須知道水泥的密度。問題？試從應(yīng)用的角度，分析水泥的技術(shù)性質(zhì)及其要求？86水泥質(zhì)量的判定

技術(shù)性質(zhì)不符合要求細(xì)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(qiáng)度不合格品或降低等級不溶物和燒失量不合格品水泥質(zhì)量的判定技術(shù)性質(zhì)不符合87十、水泥的耐腐蝕性

基本概念在使用環(huán)境中，硅酸鹽水泥石受某些腐蝕性介質(zhì)的作用，其組成和結(jié)構(gòu)會逐漸發(fā)生變化或受到損害，導(dǎo)致性能改變、強(qiáng)度下降等。水泥石抵抗這種作用、而保持不變的能力稱為其耐腐蝕性。十、水泥的耐腐蝕性基本概念88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。

導(dǎo)致水泥石腐蝕性破壞的原因外因89軟水侵蝕（溶出性侵蝕）

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；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(dǎo)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(qiáng)度降低，直至整體破壞。

軟水侵蝕（溶出性侵蝕）機(jī)理90鹽類腐蝕

硫酸鹽的腐蝕腐蝕機(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，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，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(jī)理：主要是硫酸鎂和氯化鎂，他們與氫氧化鈣反應(yīng)，生成氫氧化鎂和硫酸鈣或氯化鈣.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)物引起的開裂鹽類腐蝕硫酸鹽的腐蝕鈣礬石水泥石受硫酸鹽侵蝕后，內(nèi)部形成膨91酸類腐蝕

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、醋酸、蟻酸等酸反應(yīng)生成可溶性鹽。另一方面，氫氧化鈣濃度的降低，會導(dǎo)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(gòu)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(jī)理：水泥石受酸腐蝕后，表面溶失、脫落92強(qiáng)堿腐蝕

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物反應(yīng)，生成可溶性鋁酸鹽。當(dāng)介質(zhì)中強(qiáng)堿濃度較高是，會造成水泥石的嚴(yán)重破壞。

強(qiáng)堿腐蝕腐蝕機(jī)理：氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿可與水泥石中的鋁93防止水泥石腐蝕的措施

根據(jù)使用環(huán)境條件，選用水泥品種，降低水泥石中不穩(wěn)定組分的含量；提高水泥石的密實度，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。

防止水泥石腐蝕的措施根據(jù)使用環(huán)境條件，選用水泥品種，降低水94問題？降低水泥石中Ca(OH)2的含量，對水泥的耐腐蝕性有什么作用？為什么？

答：降低水泥石中Ca(OH)2的含量，可以提高水泥的抵抗化學(xué)腐蝕和軟水腐蝕的能力。因化學(xué)和軟水腐蝕與水泥石中的氫氧化鈣密切相關(guān)。問題？降低水泥石中Ca(OH)2的含量，對水泥的耐腐蝕性有95總結(jié)（Summary）物理力學(xué)性能密度強(qiáng)度體積穩(wěn)定性細(xì)度水化熱耐久性能軟水腐蝕鹽類腐蝕酸類腐蝕強(qiáng)堿腐蝕為了滿足土木工程應(yīng)用的要求，水泥需具備三方面的性能施工性能凝結(jié)時間標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量總結(jié)（Summary）物理力學(xué)性能耐久性能為了滿足土木工程應(yīng)96硅酸鹽水泥的特性和應(yīng)用名稱優(yōu)點缺點用途不適于硅酸鹽水泥1．凝結(jié)硬化快，強(qiáng)度高，早強(qiáng)最高2．抗凍耐磨，抗?jié)B性好，干縮?。ɑ旌喜纳伲冶刃?，水泥石致密）水化熱較高耐蝕性差（熟料多，堿度高）3．耐熱性較差（主要水化產(chǎn)物高溫會脫水分解）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)境大體積混凝土工程2．受蝕嚴(yán)重工程普通水泥早期凝結(jié)硬化速度較快，早強(qiáng)較高2．抗凍性及耐磨性較好，干縮性較小水化熱較高耐蝕性較差3．耐熱性較差一般環(huán)境、干燥環(huán)境受凍水位變動地區(qū)3．抗?jié)B、耐磨工程受蝕嚴(yán)重工程硅酸鹽水泥的特性和應(yīng)用名稱優(yōu)點缺點用途不適于硅97摻混合材的硅酸鹽水泥

一、摻混合材的硅酸鹽水泥品種硅酸鹽水泥熟料＋石膏＋＋＋＋＋6~15%混合材普通硅酸鹽水泥20~70%礦渣礦渣硅酸鹽水泥20~50%火山灰火山灰硅酸鹽水泥20~40%粉煤灰粉煤灰硅酸鹽水泥16~50%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)！摻混合材的硅酸鹽水泥

一、摻混合材的硅酸鹽水泥品種硅酸鹽水泥98二、摻混合材水泥的代號

水泥品種組成特點代號普通水泥6％～15％的混合材P·O礦渣水泥20～70％礦渣P·S火山灰水泥20～50％火山灰P·P粉煤灰水泥20～40％粉煤灰P·F復(fù)合水泥15～50％兩種混合材P·C二、摻混合材水泥的代號水泥品種99三、水泥混合材

定義

在水泥生產(chǎn)過程中，為改善性能、調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級所加入的天然或人工礦物材料，均稱為水泥混合材料。種類活性非活性兩類作用

在水泥中主要其填充作用，調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級、節(jié)省能源、降低成本、增加產(chǎn)量、降低水化熱等。三、水泥混合材定義1001.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，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1.非活性混合材定義1012.活性混合材

定義——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)粉末—天然巖石和人工煅燒物粉煤灰—火電廠的廢料2.活性混合材定義——具有水化活性的混合材。1023.活性混合材的作用

火山灰反應(yīng)

xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaO

SiO2

nH2O

xCa(OH)2+Al2O3+mH2O=xCaO

Al2O3

nH2O稀釋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。超細(xì)粉末的密實填充效應(yīng)3.活性混合材的作用火山灰反應(yīng)103二、活性混合材水泥的共性密度較小2.70～3.10。早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增長率高。對養(yǎng)護(hù)溫濕度敏感，適合蒸汽養(yǎng)護(hù)。水化熱較小。耐腐蝕性較好。抗凍性、耐磨性不及硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。二、活性混合材水泥的共性密度較小2.70～3.10。104三、活性混合材水泥的特性礦渣水泥：

保水性差，泌水性大，干縮較大，耐熱性較好?；鹕交宜啵?/p>

易吸水，易反應(yīng)，結(jié)構(gòu)較致密，抗?jié)B性和耐水性較好，體積收縮較大，抗硫酸鹽能力較差。粉煤灰水泥：

吸水能力弱，需水量較低，干縮性較小，結(jié)構(gòu)致密，抗裂性較好。復(fù)合水泥：取決于所摻的混合材種類。三、活性混合材水泥的特性礦渣水泥：105名稱優(yōu)點缺點用途不適于礦渣水泥1．水化熱較低2．耐蝕性較好（水化產(chǎn)物堿度低），但抗碳化能力較差3．耐熱性好（礦渣耐火）1．凝結(jié)硬化慢，早強(qiáng)低但后強(qiáng)高（可高于普通水泥）2．保水性差，泌水及干縮性大3．抗凍、抗?jié)B及抗干濕交替性能差4．養(yǎng)護(hù)期較長，對養(yǎng)護(hù)溫度敏感大體積混凝土工程地面地下建筑物，水中海工工程高溫車間建筑受蝕嚴(yán)重工程有凍融循環(huán)和干濕交替的工程2．抗?jié)B工程火山灰水泥1．泌水性小（顆粒細(xì)），抗?jié)B性好※其余同礦渣水泥1．需水量、干縮性更大，干燥易生裂縫※其余同礦渣水泥地下水中及潮濕環(huán)境工程抗?jié)B工程受蝕嚴(yán)重工程干燥養(yǎng)護(hù)、冬季施工受凍融循環(huán)和干濕交替早強(qiáng)高工程粉煤灰水泥干縮最小，抗裂性好，需水少，和易性好（粉煤灰致密，吸水少）※其余同