第四章-水泥課件

第四章水泥第一節(jié)概述水泥的定義與分類水泥的發(fā)展簡史水泥的特性與應(yīng)用學(xué)習(xí)內(nèi)容與要求重點(diǎn)與難點(diǎn)一、水泥的定義與分類定義

根據(jù)GB/T4131-2007《水泥的命名、定義和術(shù)語》，水泥（Cement）是加水拌和成漿體，能膠結(jié)砂、石等適當(dāng)材料并能在空氣和水中硬化粉狀水硬性膠凝材料。水泥的分類

1按化學(xué)成分分類

硅酸鹽水泥

鋁酸鹽水泥硫鋁酸鹽水泥鐵鋁酸鹽水泥

2硅酸鹽系列水泥的分類（按性能和用途分類）硅酸鹽系列水泥專用水泥－－專門用于某些工程的水泥，如快硬水泥。特性水泥－－某種特性較突出的水泥，如快硬水泥。通用水泥（用于一般土木工程的水泥)硅酸鹽水泥－－混合材摻量0%-5%普通(硅酸鹽)水泥－－混合材摻量6%-15%礦渣水泥粉煤灰水泥火山灰水泥復(fù)合水泥混合材摻量>20%各種品種水泥二、水泥的發(fā)展簡史水泥的誕生與發(fā)展

水泥是人們在長期使用氣硬性膠凝材料的基礎(chǔ)上誕生和發(fā)展起了來的。膠凝材料的發(fā)展經(jīng)歷了：天然膠凝材料（如粘土）石灰、石膏石灰-火山灰水硬性石灰、天然水泥硅酸鹽水泥不同品種水泥的各個(gè)階段。

天然膠凝材料：新石器時(shí)代，用粘土抹砌簡易建筑物。

石灰、石膏：公元前2000～3000年：開始用石灰、石膏調(diào)制砌筑砂漿。典型建筑有古埃及金字塔、中國的萬里長城等。

石灰-火山灰：公元初，在石灰中摻加火山灰沉積物，具有一定水硬性。典型建筑有羅馬的“龐貝”城以及羅馬圣廟等。水硬性石灰、天然水泥：18世紀(jì)后葉，將粘土質(zhì)石灰石經(jīng)煅燒得水硬性石灰，后逐漸發(fā)展到用石灰石與定量粘土共同磨細(xì)混勻，經(jīng)煅燒制成由人工配料得水硬性石灰。

硅酸鹽水泥（波特蘭水泥）：1810

～1825年，用人工配合原料，再經(jīng)煅燒，磨細(xì)以制造水硬性膠凝材料已開始組織生產(chǎn)。因?yàn)檫@種膠凝材料凝結(jié)后的外觀顏色與當(dāng)時(shí)建筑上常用的英國波特蘭島出產(chǎn)的石灰石相似，故稱之為波特蘭水泥（PortlandCement，我國稱為硅酸鹽水泥）。英國瓦匠Joseph.Aspdin于1824

年首先取得了該項(xiàng)產(chǎn)品的專利權(quán)，所以一般認(rèn)為水泥是那時(shí)發(fā)明的。

不同品種水泥：為滿足工業(yè)建筑和軍事工業(yè)的需要，逐漸發(fā)展出各種不同特性、不同用途的水泥。目前水泥品種已達(dá)100余種。水泥工業(yè)的發(fā)展水泥熟料最初是用間歇式的土窯燒成的，近2個(gè)世紀(jì)來水泥生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展：1877年：用回轉(zhuǎn)窯燒制水泥熟料獲得專利權(quán)1910年：立窯實(shí)現(xiàn)機(jī)械化連續(xù)生產(chǎn)1928年：立波爾窯誕生50年代初：懸浮預(yù)熱器窯應(yīng)用1971年：窯外分解技術(shù)應(yīng)用?，F(xiàn)有日產(chǎn)4000噸以上水泥熟料窯外分解干法生產(chǎn)線

水泥工業(yè)的發(fā)展

我國于1889年在河北唐山建立啟新洋灰公司，解放初全國的水泥年產(chǎn)量為286萬噸。目前能自行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)日產(chǎn)2000噸水泥熟料的水泥生產(chǎn)設(shè)備。水泥產(chǎn)量居世界首位，1999年達(dá)6億多噸，目前達(dá)22億多噸。(全世界水泥產(chǎn)量約39億噸）新問題：產(chǎn)能過剩。

現(xiàn)存最早的水泥窯WilliamApsdin

運(yùn)行于1847-1850年現(xiàn)代化立窯水泥廠新型干法水泥生產(chǎn)線江南-小野田水泥有限公司三、水泥的特性與用途水泥的特性

1、水泥漿有很好的可塑性，與砂，石拌合后仍能使混合物具有必要的和易性，可澆筑成各種形狀尺寸的構(gòu)件，以滿足設(shè)計(jì)上的不同要求；

2、適應(yīng)性強(qiáng)，可用于海上，地下、深水或者嚴(yán)寒干熱的地區(qū)，以及耐侵蝕、防輻射、核電站等特殊要求的工程；3、硬化后可以獲得較高強(qiáng)度，并且改變水泥的組成，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)其性能，滿足某些工程的不同需要；4、可與纖維或者聚合物等多種無機(jī)、有機(jī)材料匹配，制成各種水泥基復(fù)合材料，有效發(fā)揮材料潛力；5、與普通鋼鐵相比，水泥制品不會(huì)生銹，也沒有木材這類材料易于腐朽的缺點(diǎn)，更不會(huì)有塑料年久老化的問題，耐久性好，維修工作量小。水泥的用途

水泥是最重要的建筑材料之一，在建筑、道路、水利海洋和國防工程中應(yīng)用極廣，常用來制造各種形式的混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土和建筑物。四、學(xué)習(xí)內(nèi)容與要求學(xué)習(xí)內(nèi)容

硅酸鹽水泥為重點(diǎn)，掌握通用五大水泥的組成、特性、質(zhì)量要求及適用范圍，并簡單了解其它品種水泥。

學(xué)習(xí)要求掌握通用水泥的基本技術(shù)性質(zhì)和質(zhì)量要求；水泥礦物成分對水泥性質(zhì)的影響；水泥的凝結(jié)硬化過程及其實(shí)際意義；硬化水泥漿結(jié)構(gòu)對水泥石性質(zhì)的影響；水泥石強(qiáng)度的發(fā)展及其影響因素；硅酸鹽水泥石侵蝕的主要類型與預(yù)防。并能根據(jù)工程要求合理地選用水泥。同時(shí)應(yīng)了解一般其它特種水泥的特性，具有這些特性的原因及應(yīng)用范圍。重點(diǎn)與難點(diǎn)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是硅酸鹽水泥的組成、特性、質(zhì)量要求及適用范圍，其中水泥組成與特性的關(guān)系是本章學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。第二節(jié)硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥的定義與分類硅酸鹽水泥的生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的組成及特性硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)環(huán)境水對水泥石的侵蝕一、硅酸鹽水泥的定義與分類硅酸鹽水泥

根據(jù)GB175－2007《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》，

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,都稱為硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥熟料

凡以適當(dāng)組成生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的物料，稱為硅酸鹽水泥熟料，簡稱熟料。硅酸鹽水泥分類（兩類）不摻加混合材料的稱I型硅酸鹽水泥，代號P·I

在硅酸鹽水泥熟料粉磨時(shí)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料的稱II型硅酸鹽水泥，代號P·II。二、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)生產(chǎn)硅酸鹽水泥的原料：石灰質(zhì)原料(石灰石、白堊等)

主要提供CaO粘土質(zhì)原料(粘土、頁巖等)

主要提供SiO2和Al2O3及少量Fe2O3輔助原料如鐵礦石、砂巖等用以校正SiO2和Fe2O3的不足生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的燃料一般為煤。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝硅酸鹽水泥的生產(chǎn)可概括為“兩磨一燒”即：生料的配合與磨細(xì)（磨）生料煅燒成熟料（燒）熟料與適量石膏共同磨細(xì)而成水泥（磨）硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝流程圖1、原料破碎、配料與粉磨

石灰石、粘土、砂巖等水泥原料先需破碎（一般用顎式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)等），然后與其它原料（如鐵粉）一起按配料計(jì)量入磨機(jī)粉磨成生料。生料粉磨一般用球磨機(jī)。

顎式破碎機(jī)球磨機(jī)配料系統(tǒng)2、熟料燒成懸浮預(yù)熱器系統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯

生料經(jīng)煅燒即為水泥熟料。熟料燒成用水泥窯。水泥窯可分回轉(zhuǎn)窯和立窯兩大類。新建大型水泥廠多用帶預(yù)熱、窯外分解系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯。機(jī)械化立窯

立窯在我國水泥工業(yè)中仍占很重要的地位，我國目前年產(chǎn)22億多噸水泥，主要產(chǎn)自立窯水泥廠。生料煅燒過程中的物理和化學(xué)變化生料煅燒形成熟料主要包括以下幾個(gè)物理化學(xué)過程：（1）生料的干燥與脫水

100~200oC:生料被加熱，自由水逐漸蒸發(fā)而干燥；

500~800oC:粘土質(zhì)原料脫水并分解為無定形的Al2O3和SiO2。（2）碳酸鹽分解

600~1200oC：

（3）固相反應(yīng)

在碳酸鈣分解的同時(shí)，石灰質(zhì)和粘土質(zhì)組分間，通過質(zhì)點(diǎn)的相互擴(kuò)散，進(jìn)行固相反應(yīng)：

~800℃：CaO·Al2O3

、CaO·Fe2O3和

2CaO·SiO2

開始形成；

800~900℃：開始形成12CaO·7Al2O3

；900~1100℃：2CaO·Al2O3·SiO2形成后又分解，開始形成3CaO·Al2O3

和4CaO·Al2O3·Fe2O3

；1100~1200℃：大量形成3CaO·Al2O3

和

4CaO·Al2O3·Fe2O3，2CaO·SiO2含量達(dá)最大值。（4）熟料燒成

1300~1450oC：3CaO·Al2O3

和

4CaO·Al2O3·Fe2O3

呈熔融狀態(tài)，CaO和部分2CaO·SiO2

溶解于液相，在此液相中2CaO·SiO2

吸收CaO形成3CaO·SiO2

。

2CaO·SiO2+CaO

3CaO·SiO2（5）熟料冷卻

快速冷卻可以阻止以下過程發(fā)生。

3CaO·SiO2

2CaO·SiO2+CaO

b-2CaO·SiO2g-2CaO·SiO23、水泥粉磨

將水泥熟料和石膏、混合材料一起磨細(xì)即成水泥。水泥粉磨一般用管（球）磨機(jī)。加入石膏的目的是調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間,使水泥不致發(fā)生快凝或閃凝現(xiàn)象。同時(shí)在最佳石膏摻量時(shí)可得到水泥最高強(qiáng)度。水泥磨4、裝包

水泥一般用塑料編制袋或牛皮紙袋裝（50kg/袋），以便長途運(yùn)輸和保存。散裝水泥

為節(jié)省成本，也可用散裝水泥車對近距離大用戶（如混凝土攪拌站）供貨。三、硅酸鹽水泥熟料的組成及特性礦物名稱礦物組成縮寫符號含量/%硅酸三鈣3CaO·SiO2C3S37～60硅酸二鈣2CaO·SiO2C2S15～37鋁酸三鈣3CaO·Al2O3C3A7～15鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10～18還有少量對水泥性能影響較大的礦物有:⑴游離氧化鈣(f-CaO)⑵方鎂石(MgO)(3)三氧化硫（SO3）（三）各種熟料礦物單獨(dú)與水作用的性質(zhì)性質(zhì)C3SC2SC3AC4AF

凝結(jié)、硬化速度快慢最快較快28d水化放熱量大小最大中強(qiáng)度大小(發(fā)展)高(快)高(慢)低(最快)低(中)抗化學(xué)腐蝕性中最大小大游離氧化鈣(f-CaO)含量過高，導(dǎo)致安定性不良。方鎂石(MgO)含量多，會(huì)引起水泥的安定性不良。MgO含量不符合規(guī)定者,為廢品（五）掌握硅酸鹽水泥熟料礦物含量與特性的意義

可以根據(jù)水泥熟料礦物組成，大致了解水泥性能；或根據(jù)需要，生產(chǎn)或選擇具有特定礦物組成的水泥熟料。四、硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化

（一）硅酸鹽水泥熟料的水化

水化：水泥熟料礦物與水反應(yīng)生成水化物的過程。

1C3S水化

2C3S＋7H→C3S2H4+3CH

水化硅酸鈣氫氧化鈣

2C2S水化

2C2S+5H→C3S2H4＋

CH

3.C3A水化

C3A+3CSH2+26H

→C6AS3H32簡稱AFt

石膏鈣礬石如果C3A還有剩余，則：

C3A+AFt→AFm

使得C3A再次暴露在水中。

C3A水化在水中的反應(yīng)

2C3A＋21H→C4AH13+C4AH8（閃凝）

C4AH13+C4AH8→2C3AH6+9H+QC3A在有石膏存在的條件下的反應(yīng)：石膏適量時(shí)：

AFt在C3A周圍形成包覆層石膏不足量時(shí)：

AFt+C3A→AFm

實(shí)際參加反應(yīng)的石膏/C3Amol比水化產(chǎn)物3.03.0~1.01.0<1.00AFtAFt+AFmAFmAFm固溶體[C3A(CaSO4,Ca(OH)2)H12]水石榴石C3AH6

一般硅酸鹽水泥的石膏摻量，其最終鋁酸鹽水化產(chǎn)物為AFt和AFm.C3A水化產(chǎn)物

4.鐵相固溶體水化

C4AF+7H→C3AH6+CFH

水化鋁酸鈣水化鐵酸鈣5.硅酸鹽水泥主要水化產(chǎn)物

水化硅酸鈣，水化鋁酸鈣和水化鐵酸鈣；

Ca(OH)2

、AFt,AFm

晶體。（二）水泥漿體凝結(jié)硬化●

水泥加水形成的漿體,起初具有可塑性和流動(dòng)性。隨著水化反應(yīng)的不斷進(jìn)行,漿體逐漸失去流動(dòng)能力轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢◤?qiáng)度的固體,這一過程即為水泥的凝結(jié)和硬化?！?/p>

水化是水泥產(chǎn)生凝結(jié)硬化的前提,而凝結(jié)硬化則是水泥水化的結(jié)果。從整體看,凝結(jié)與硬化是同一過程的不同階段,凝結(jié)標(biāo)志著水泥漿失去流動(dòng)性而具有一定的塑性強(qiáng)度。硬化則表示水泥漿固化后所建立的結(jié)構(gòu)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。●水泥的凝結(jié)和硬化過程是人為劃分的,實(shí)際上這是一個(gè)連續(xù)的復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程，是不能截然分開的。

分散在水中未水化的水泥顆粒在水泥顆粒表面形成水化物膜層膜層長大并互相連接凝結(jié)水化物進(jìn)一步發(fā)展，填充毛細(xì)孔1.水泥漿體凝結(jié)硬化過程2.影響硅酸鹽水泥水化與硬化的因素

(1)水泥熟料礦物組成(2)水泥細(xì)度石膏摻量水泥漿的水灰比(5)養(yǎng)護(hù)條件（溫度與濕度）(6)齡期（三）硬化水泥漿體(水泥石）的組成水泥水化產(chǎn)物未水化水泥顆粒各類孔（孔溶液）五硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)（一）密度與堆積密度

密度：一般在3.1～3.2g/cm3之間松散堆積密度：一般在900～1300kg/m3之間緊密堆積密度：可達(dá)1400～1700kg/m3（二）細(xì)度

細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度。1.水泥細(xì)度與性能關(guān)系

水泥顆粒的粗細(xì)直接影響水泥的需水量、凝結(jié)硬化及強(qiáng)度，水泥顆粒越細(xì)，水化反應(yīng)的發(fā)展就越迅速而充分，凝結(jié)硬化的速度加快，早期強(qiáng)度也就越高。但水泥磨得越細(xì)，消耗的粉磨能量就越多，成本越高；而且水泥顆粒越小，越易與空氣中的水分及二氧化碳起反應(yīng)，因此不宜久置。

2.細(xì)度表示方法與要求

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，硅酸鹽水泥的細(xì)度用用透氣式比表面積儀測定，要求其比表面積(SpecificSurfaceArea)大于300m2/kg。硅酸鹽系列其它五類水泥的細(xì)度用篩析法，要求在和80?方孔篩上的篩余量(Residueonsieve)

不大于10%。細(xì)度不符合規(guī)定的，為不合格品。水泥標(biāo)準(zhǔn)篩(80?方孔篩)（三）標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度

為測定凝結(jié)時(shí)間、體積安定性等性能，使其具有正確的可比性，水泥凈漿以標(biāo)準(zhǔn)方法測試所達(dá)到統(tǒng)一規(guī)定的漿體可塑性程度。水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量

拌制水泥漿體時(shí)為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度所需加的水量占水泥重量的百分率。測定方法（水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法，GB/T1346－2001）：有標(biāo)準(zhǔn)法和代用法，有矛盾時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)法為準(zhǔn)。一般硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量一般為24～30%。凈漿攪拌先加拌和水：120-150ml;水泥：500g（5-10s內(nèi)加完）攪拌：低速120s

停：15s

高速:120s標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量測定（標(biāo)準(zhǔn)法）釋放試桿30s時(shí)讀數(shù)：試桿離底板5～7mm的水泥漿為標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥漿標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量測定（代用法）釋放試桿30s時(shí)讀數(shù)：調(diào)整水量法：26～30mm固定水量法：P＝33.4－0.185S（四）凝結(jié)時(shí)間

水泥從加水開始到失去流動(dòng)性,即從可塑狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需的時(shí)間叫凝結(jié)時(shí)間。初凝時(shí)間

從水泥加水拌合起至水泥漿開始失去可塑性所需的時(shí)間為水泥的初凝時(shí)間。

終凝時(shí)間

從加水拌合至水泥漿完全失去塑性的時(shí)間為水泥的終凝時(shí)間。

水泥的凝結(jié)時(shí)間對施工的影響

水泥凝結(jié)不宜過早，以便在初凝之前有足夠的時(shí)間來完成混凝土或砂漿的攪拌、運(yùn)輸、澆搗和砌筑等操作；水泥終凝不宜過遲，以便使混凝土能盡快地硬化，達(dá)到一定的強(qiáng)度，以利于下道工序的進(jìn)行。

水泥凝結(jié)時(shí)間測定方法按GB/T1346－2001：水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法。

對水泥凝結(jié)時(shí)間的要求

國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間不得早于45min,終凝時(shí)間不得遲于6.5h.。凡初凝時(shí)間不符合規(guī)定的,為廢品；終凝時(shí)間不符合規(guī)定的為不合格品。影響水泥凝結(jié)時(shí)間的因素

熟料礦物組成石膏摻量水泥細(xì)度初凝時(shí)間測定釋放試針30s時(shí)讀數(shù)。試針沉到距底板3～5mm，時(shí)，為水泥達(dá)到初凝狀態(tài)。初凝時(shí)間＝到達(dá)初凝狀態(tài)時(shí)刻－加水時(shí)刻終凝時(shí)間測定試針沉入試體0.5mm時(shí)，為水泥達(dá)到終凝狀態(tài)。終凝時(shí)間＝到達(dá)終凝狀態(tài)時(shí)刻－加水時(shí)刻（五）體積安定性

水泥的體積安定性是指水泥漿體在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性。1.水泥安定性不良的危害已硬化水泥石中產(chǎn)生不均勻膨脹，破壞水泥石結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)龜裂、彎曲、松脆或崩潰現(xiàn)象。2.安定性不良的原因①游離氧化鈣(f-CaO)含量過高，導(dǎo)致安定性不良。②方鎂石(MgO)含量多，會(huì)引起水泥的安定性不良。

MgO含量不符合規(guī)定者,為廢品。③三氧化硫(SO3)含量過高。硅酸鹽水泥中SO3的含量不得超過3.5%,SO3含量不符合規(guī)定者,為廢品。3.檢驗(yàn)水泥安定性的方法

f－CaO：按GB/T1346－2001：水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法。有試餅法及雷氏夾法，有爭議時(shí)以雷氏法為準(zhǔn)。

MgO：用壓蒸法。

SO3：必須用水浸法。4.安定性不合格水泥的處置體積安定性不合格的水泥應(yīng)作廢品處理，嚴(yán)禁用于工程中。沸煮箱30min從室溫加熱到100℃

，保溫3h。體積安定性檢驗(yàn)（試餅法）體積安定性檢驗(yàn)（雷氏夾法）C－A<5mm（六）強(qiáng)度

水泥的強(qiáng)度是指水泥膠砂硬化一定齡期后，其膠結(jié)能力的大小。

檢驗(yàn)方法

GB/T17671-1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）（1）標(biāo)準(zhǔn)砂：1.0~2.0mm，0.50~1.0mm，

0.08~0.50mm三級，每級各占1/3。（2）配合比（質(zhì)量比）：水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂：水

1：3：0.5450±2g:1350±5g:225±1mL（3）

成型方法：標(biāo)準(zhǔn)振實(shí)臺或振動(dòng)臺（4）試件尺寸：40mm×40mm×160mm（5）養(yǎng)護(hù)溫度:20

1℃

（6）齡期：3d，28d（7）強(qiáng)度試驗(yàn)：抗折、抗壓2.

強(qiáng)度等級按規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度劃分。不同強(qiáng)度等級的水泥在各齡期的強(qiáng)度值不得低于表中對應(yīng)值。試件成型試件尺寸：40mm×40mm×160mm先加拌和水：225ml加水泥：450g攪拌：低速30s，在第二個(gè)

30s開始時(shí)同時(shí)均勻加砂，再高速攪拌30;

停：90s

高速:60s強(qiáng)度測定與計(jì)算保留一位小數(shù)。

抗折強(qiáng)度＝0.00234F(MPa)強(qiáng)度測定與計(jì)算夾具施壓面積40mm×40mm＝0.625F（MPa）抗壓強(qiáng)度保留一位小數(shù)。

強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果與強(qiáng)度等級的確定抗折強(qiáng)度：以三條棱柱體試件抗折強(qiáng)度的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)三個(gè)強(qiáng)度值中僅有一個(gè)超出平均值的±10％時(shí)，應(yīng)剔除這個(gè)結(jié)果，再以剩下的兩個(gè)測定值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果；如三個(gè)測定值中有兩個(gè)超過平均值的±10％時(shí)，則該組結(jié)果作廢?？箟簭?qiáng)度：以三條棱柱體試件得到的六個(gè)抗壓強(qiáng)度的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)六個(gè)強(qiáng)度值中僅有一個(gè)超出平均值的±10％時(shí)，應(yīng)剔除這個(gè)結(jié)果，再以剩下的五個(gè)測定值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果；如五個(gè)測定值中再有超過它們平均值的±10％時(shí)，則該組結(jié)果作廢。強(qiáng)度等級：根據(jù)抗折、抗壓強(qiáng)度結(jié)果，按相應(yīng)的水泥標(biāo)準(zhǔn)確定其水泥強(qiáng)度等級。例題

某硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)膠砂試件強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如下，試評定該水泥的強(qiáng)度等級。

齡期試件編號抗折破壞荷載（N）抗壓破壞荷載（kN）1191039.042.03d2196040.041.03200042.043.01301084.083.028d2340082.080.03360095.087.0強(qiáng)度等級評定強(qiáng)度等級齡42.542.5R52.5測定值期強(qiáng)度指標(biāo)(MPa)(MPa)抗折抗壓抗折抗壓抗折抗壓抗折抗壓3d3.517.04.022.04.023.04.5825.7328d6.542.56.542.87.052.58.1952.0

測定結(jié)果3天抗折、抗壓強(qiáng)度均達(dá)到52.5級硅酸鹽水泥技術(shù)指標(biāo)，28天抗折強(qiáng)度達(dá)到52.5級水泥指標(biāo)，但抗折強(qiáng)度間于42.5和52.5MPa之間，故評定該水泥強(qiáng)度等級為42.5R。（七）水化熱水泥在水化過程中放出的熱量稱為水泥的水化熱。水泥水化放熱特點(diǎn)

水泥的水化熱,大部分是在水化初期(7d)內(nèi)放出的,以后逐漸減少，其量的大小和放熱速度因水泥的種類、礦物組成、水灰比、細(xì)度和養(yǎng)護(hù)條件等而不同。

水泥水化熱過大的危害

大型基礎(chǔ)、水壩、橋墩等大體積混凝土建筑物，由于水化熱積聚在內(nèi)部不易散發(fā)出去，內(nèi)部溫度常升高到50～60℃以上，內(nèi)部和外部的溫度差所引起的應(yīng)力，可使混凝土產(chǎn)生裂縫，因此水化熱對大體積混凝土是有害因素。在大體積混凝土工程中，不宜采用硅酸鹽水泥，應(yīng)采用低熱水泥。若使用水化熱較高的水泥施工時(shí)，應(yīng)采取必要的降溫措施。水泥水化熱過大的危害水泥水化熱過大的危害（八）硅酸鹽水泥的特點(diǎn)及其應(yīng)用強(qiáng)度高。主要用于重要工程的高強(qiáng)度混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程。凝結(jié)硬化快，抗凍性和耐磨性好。適用于早強(qiáng)要求高，冬季施工和嚴(yán)寒地帶施工。耐侵蝕性差。水化產(chǎn)物中含有較多氫氧化鈣，抗軟水侵蝕和抗化學(xué)侵蝕性差。耐熱性差，不能用于耐熱要求很高的工程。水化熱大，不能用于大體積工程。六、環(huán)境水對水泥石的侵蝕

水泥混凝土或砂漿有時(shí)會(huì)受到環(huán)境水的物理化學(xué)作用，使已硬化的水泥石結(jié)構(gòu)遭到破壞，強(qiáng)度降低，最終甚至造成建筑物的破壞，這種現(xiàn)象稱為環(huán)境水對水泥石的侵蝕。美術(shù)館梁鋼筋銹蝕情況美術(shù)館地下室頂板鋼筋銹蝕情況引自北京市政設(shè)計(jì)研究院的資料（一）水泥石被環(huán)境水侵蝕的原因氫氧化鈣及其它成分，能一定程度地溶解于水氫氧化鈣等水化產(chǎn)物是堿性物質(zhì)，若環(huán)境水中有酸類或某些鹽類，能與其發(fā)生反應(yīng)，若新生成的化合物，或易溶于水，或無膠結(jié)力，或因結(jié)晶膨脹而引起內(nèi)應(yīng)力，都將導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)的破壞水泥石本身不密實(shí)，有很多毛細(xì)孔通道，侵蝕性介質(zhì)易于進(jìn)入其內(nèi)部（１）軟水侵蝕水泥石長期接觸軟水時(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)，水泥被軟水侵蝕的速度更快。（二）水泥石被腐蝕的方式（２）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： （３）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)過程為：（４）硫酸鹽的腐蝕當(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)的開裂，甚至崩潰。由于鈣礬石為微觀針狀晶體，人們常稱其為水泥桿菌。此外，有些其它物質(zhì)也能腐蝕水泥石，如鎂鹽、強(qiáng)堿、糖類、脂肪等。（三）降低環(huán)境水對水泥石侵蝕的措施根據(jù)環(huán)境介質(zhì)侵蝕的特性，選擇合適品種的水泥。盡量提高混凝土的密實(shí)性，減少水的滲透作用，則可減輕環(huán)境介質(zhì)的侵蝕破壞作用必要時(shí)可在混凝土表面設(shè)置防護(hù)層，如瀝青防水層和塑料防水層及合成樹脂涂料等。

第二節(jié)混合材料及摻有混合

材料的硅酸鹽水泥一、混合材料二、普通硅酸鹽水泥三、礦渣硅酸鹽水泥四、火山灰硅酸鹽水泥五、粉煤灰硅酸鹽水泥六、復(fù)合硅酸鹽水泥一、混合材料在生產(chǎn)水泥時(shí)，為節(jié)約水泥熟料，提高水泥產(chǎn)量和擴(kuò)大水泥品種，同時(shí)也為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級而加到水泥中的礦物質(zhì)材料稱為水泥混合材料。（一）混合材料的類別

混合材料按其性能可分為活性混合材料(亦稱為水硬性混合材料)和非活性混合材料(亦稱為填充性混合材料)。

活性混合材加水拌和后在常溫下能生成具有膠凝性的水化產(chǎn)物，既能在水中，又能在空氣中硬化混合材料稱為活性混合材。非活性混合材

活性指標(biāo)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，在水泥中主要起填充作用而又不損害水泥的、性能的礦物質(zhì)材料。（二）混合材料的作用活性混合材料的作用活性混合材料中的活性SiO2和Al2O3能與水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2及石膏反應(yīng)形成水硬性的水化產(chǎn)物。

xCa(OH)2+SiO2+mH2O＝xCaO·SiO2·mH2OyCa(OH)2+Al2O3+nH2O＝y(tǒng)CaO·Al2O3·nH2O

水化鋁酸鈣進(jìn)一步與石膏反應(yīng)，形成水化硫鋁酸鈣。

非活性混合材的作用

非活性混合材料（如石英砂、石灰石等）摻入硅酸鹽水泥中起到提高水泥摻量和調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級，減小水泥水化熱的作用。（三）常用活性混合材料

1、?；郀t礦渣

（GranulatedBlastfurnaceslag）

高爐冶煉生鐵時(shí)所得以硅酸鈣和鋁硅酸鈣為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷成粒后的產(chǎn)品稱為粒化高爐礦渣。

經(jīng)水淬的高爐礦渣呈疏松多孔的玻璃體結(jié)構(gòu)，其中的硅酸基團(tuán)和鋁酸基團(tuán)具有較高的活性。

2、火山灰質(zhì)混合材料

（Pazzolana）

具有火山灰性的天然或人工的礦物材料稱為火山灰質(zhì)混合材料。所謂火山灰性是指一種材料磨細(xì)后，單獨(dú)加水拌和不具有水硬性，但在常溫下與石灰一起遇水后能形成具有水硬性化合物的性質(zhì)?；鹕交屹|(zhì)混合材料中含有較多的活性SiO2和Al2O3。天然火山灰有：火山灰、凝灰?guī)r、浮石、沸石巖、硅藻土；人工火山灰有：煤矸石、燒頁巖、煤渣等。

3、粉煤灰

（Flyash）

粉煤灰是從火力發(fā)電廠煤粉爐煙道氣體中收集的粉末，其主要活性組分是含活性SiO2和Al2O3的空心玻璃微珠。粉煤灰外形圖

原狀灰，各種不同粒徑的微珠混雜在一起，總體含珠率較高（＞85%）。

粉煤灰中的玻璃微珠鋼渣外形圖

二、普通硅酸鹽水泥

定義

根據(jù)GB175－2007《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》凡由硅酸鹽水泥熟料、6%～15%混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥（簡稱普通水泥），代號P·O。三、礦渣硅酸鹽水泥定義

根據(jù)GB1344－1999《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》，凡由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為礦渣硅酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥），代號P·S。水泥中?；郀t礦渣摻加量按重量百分比計(jì)為20%～70%。四火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥

定義根據(jù)GB1344－1999《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》，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，稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（簡稱火山灰水泥），代號P·P。水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻量按重量百分比計(jì)為20～50%。五、粉煤灰硅酸鹽水泥

定義

根據(jù)GB1344－1999《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》，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,稱為粉煤灰硅酸鹽水泥（簡稱粉煤灰水泥），代號P·F。水泥中粉煤灰摻加量按重量百分比計(jì)為20～40%。六、復(fù)合硅酸鹽水泥定義

根據(jù)GB12958－1999《復(fù)合硅酸鹽水泥》，凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡稱復(fù)合水泥），代號P·C。水泥中混合材料總摻加量按重量百分比計(jì)為應(yīng)大于15%，但不超過50%。特性與主要混合材料的品種有關(guān)；水泥中同時(shí)摻入兩種或多種混合材料，可更好地發(fā)揮混合材料各自的優(yōu)良特性，使水泥性能得到全面改善。適用范圍

與主要混合材料的品種有關(guān)。七、摻混合材料水泥的強(qiáng)度指標(biāo)八、通用水泥的特性及應(yīng)用水泥品種硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥代號P?ⅠP?ⅡP?OP?SP?PP?F混合材摻量（%）0~56~1520~7020~5020~40強(qiáng)度f早

高較高低低低f后

高高高高高水化熱高較高低低低水化速度（凝結(jié)時(shí)間快慢）快較快較慢較慢較慢抗侵蝕性差差較好SiO2

多較好Al2O3

多差（粘土質(zhì)混合材）較好八、通用水泥的特性及應(yīng)用（續(xù)1）水泥品種硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥抗凍性、耐磨性好較好較差差較差抗?jié)B性比一、二、四差較好–干縮小小較大大更小保水性（泌水性）較好較好較差好砼和易性較好耐熱性較差較差較好差較差抗碳化較好較好較差較差較差溫、濕度影響較大較大較大八、通用水泥的特性及應(yīng)用（續(xù)2）水泥品種硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥密度（g/cm3

）3.1~3.2–2.8~3.02.7~3.1–細(xì)度≤15%>300m2/g

≤10%≤10%≤10%≤10%凝結(jié)時(shí)間45min6.5h45min10h45min10h45min10h45min10h安定性合格合格合格合格合格標(biāo)準(zhǔn)稠度（%）24~30最大八、通用水泥的特性及應(yīng)用（續(xù)3）水泥品種硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥適用范圍有f早、f高抗凍、抗沖磨要求的工程大體積砼抗侵蝕耐熱蒸汽養(yǎng)護(hù)大體積砼抗侵蝕抗?jié)B蒸汽養(yǎng)護(hù)大體積砼