1、第五章 水泥,5.1水泥简介,粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。,水泥与钢材、木材、塑料统称为四大基础工程材料，由于水泥的用量大、用途广、性能稳定且耐久性好及其制成品结构性能优良，所以水泥是建筑工程和各种构筑物不可或缺的最大宗材料，而且在今后相当长的时期内，不可能会有别的材料可以完全代替它。水泥是一种粉体材料 。,5.2 教学要求,本章以硅酸盐水泥和掺混合材料的硅酸盐水泥为重点，是全书重点之一。主要掌握：硅酸盐水泥的矿物
2、组成与特性以及与水泥性能的关系、养护温度与湿度对水泥水化及凝结硬化的影响、硅酸盐水泥的强度发展规律、水泥石受腐蚀的基本原因、硅酸盐水泥的性质与应用、普通硅酸盐水泥与矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的共性与特性及其应用。着重了解：硅酸盐水化产物及水泥石的组成、凝结硬化与水泥石性能的关系、硅酸盐水泥的细度、凝结时间、体积安定性、标号的技术要求与实用意义、水化热和抗炭化性对水泥应用的影响、活性混合材料的品种及活性来源、掺混合材料硅酸盐水泥的水化特点、掺混合材料的硅酸盐水泥性质的变化及其原因、复合硅酸盐水泥的性质与应用、高铝水泥的标号评定与性质应用。一般了解：硅酸盐水泥的组成、六种
3、典型介质对水泥石的腐蚀作用、防止水泥石腐蚀的措施、,5.3 名词解释,1、 硅酸盐水泥：以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5%以 下的石灰石或粒化高炉矿渣，再加适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为硅酸盐水泥。 2、普通硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、6%-15%的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥。 3、复合硅酸盐水泥：凡有硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥。其早期强度提高，且水化热低，耐腐蚀性、抗渗性及抗冻性较好。因而其用途更为广泛，是一种很有发展前途的水泥。,4、水泥石：硬化后的水泥
4、浆体，称为水泥石，是由胶凝体、未水化的水泥颗粒内核、毛细孔等组成的非均质体。 5、活性混合材料：指具有火山灰性质或潜在水硬性的混合材料称为活性混合材料。主要有粒化高炉矿渣和火山灰质混合材料。（火山灰性，是指单独不具有水硬性，但在常温下与石灰一起和水后，能形成具有水硬性化合物的性能。） 6、体积安定性：水泥浆体在凝结硬化过程中体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。如体积变化不均匀即体积安定性不良，容易产生翘曲和开裂，降低工程质量甚至出现事故。,5.4 “两磨一烧”：生料制备、孰料煅烧、水泥粉磨,水泥的历史可追溯到古罗马人在建筑工程中使用的石灰和火山灰的混合物 。1796年英国人J.帕克用泥灰岩烧
5、制一种棕色水泥，称罗马水泥或天然水泥。1824年英国人J.阿斯普丁用石灰石和粘土烧制成水泥，硬化后的颜色与英格兰岛上波特兰地方用于建筑的石头相似，被命名为波特兰水泥，并取得了专利权。20世纪初，随着人民生活水平的提高，对建筑工程的要求日益提高，在不断改进波特兰水泥的同时，研制成功一批适用于特殊建筑工程的水泥，如高铝水泥，特种水泥等，水泥品种已发展到100多种。 水泥的生产工艺，以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，喂入水泥窑中煅烧成熟料，加入适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。,硅酸盐水泥熟料的烧成,生产原料：石灰质原料（如石灰岩）、粘土质原料 （如粘土、粘土质页岩
6、）和少量辅助原料（如铁矿粉）；,自1824年波特兰水泥问世以来，水泥和水泥基材料已成为当今世界最大宗的人造材料。至2008年，我国水泥总需求量达到了14亿吨左右，占世界水泥用量的1/3,水泥混凝土的总需求量也达到了50亿吨。,水泥的发展历程,波特兰水泥（1824年）；砂浆、混凝土钢筋混凝土（1850年）；石棉水泥（1900年）预应力混凝土（1929年）；外加剂混凝土（1935年）；聚合物水泥混凝土（20世纪50年代）；高强混凝土（20世纪70年代；高性能混凝土（20世纪90年代）。,5.5水泥窑的类型,水泥窑目前主要有两大类，一类是窑筒体卧置（略带斜度），并能作回转运动的称为回转窑（也称旋窑）
7、；另一类窑筒体是立置不转动的称为立窑。 水泥回转窑的类型即特点： 水泥工业在发展过程中出现了不同的生产方法和不同类型的回转窑，按生料制备的方法可分为干法生产和湿法生产，与生产方法相适应的回转窑分为干法回转窑和湿发回转窑两类。由于窑内窑尾热交换装置不同，又可分为不同类型的窑。,5.6 中国水泥工业的发展,中国水泥工业在各个时期的发展都与当时国内外所发生的政治事件有关。清朝末期，鸦片战争打开了中国闭关自守的大门，世界列强纷纷入侵中国，输入商品，开办工厂，恣意掠夺，其中包括输入水泥和在中国开办水泥厂。清末的“洋务运动”中，军事工业和民用工业建设需要大量水泥，促使中国民族水泥工业兴起。20世纪初的日俄
8、战争后，日本水泥资本随日本侵略势力的入侵进入中国，开办了一批日资水泥企业。第一次世界大战中，世界列强热衷于国内战争，无暇顾及对中国的进一步掠夺，中国民族水泥工业乘机获得较大发展。在计划经济体制时期国家建设了一大批水泥企业，改革开放使中国现代水泥企业纷纷诞生。,5.7 水泥分类,1、按矿物组成分：硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥 ）、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥。 2、特性和用途分：通用、专用、特性。 3、硅酸盐水泥按是否掺加混合材料分：P.I（不掺）和P.II（掺） 注：通用水泥， 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB1751999、GB13441999和GB129581999
9、规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。,5.8 GB1752007通用硅酸盐水泥,GB1752007通用硅酸盐水泥国家新标准的主要变化： 一是将全文强制改为条文强制，在技术要求、混合材品种和掺量、合格判定等方面做了较大的变动； 二是在水泥品种划分、混合材种类限定，取消P.O32.5和32.5（R）、增加了氯离子限量的要求、选择水泥组分试验方法的原则和水泥组分定期核效要求以及水泥出厂合格证等方面较原老标准都有较大的修改； 三是新标准不仅对硅酸盐水泥的制造技术和工艺做了较为详细的规定，强化了生产过程的控制，还在交货验收
10、中增加了安定性仲裁检验时间，以及在包装标准中将“且应不少于标志质量的98%”改为“且应不少于标志质量的99%”等方面的内容。,5.8.1 新标准的主要变化有如下几点,新标准的主要变化有如下几点： 将普通硅酸盐水泥中掺活性混合材料时，最大掺量不超过15% 改为 5%且20%；将火山灰质硅酸盐水泥中火山灰质混合材料掺量由20%50%改为20%且40%；助磨剂允许掺量由不超过水泥质量的1%改为不超过水泥质量的0.5%；普通水泥强度等级中取消了32.5和32.5R；增加了氯离子限量的要求，即水泥中氯离子含量不大于0.06%。,一、硅酸盐水泥熟料的矿物组成与特性,1、硅酸盐水泥的矿物组成主要有： 水化凝
11、结硬化速度 硅酸三钙（3CaOSiO2，简写为C3S），含量37%60%； 快 硅酸二钙（2CaOSiO2，简写为C2S），含量15%37%； 慢 铝酸三钙（3CaOAl2O3，简写为C3A），含量7%15%； 最快 铁铝酸四钙（4CaOAl2O3Fe2O3，简写为C4AF），含量10%18% 快,2、特性,、硅酸三钙（C3S ）在最初四个星期内强度发展迅速，它决定着硅酸盐水泥 四个星期以内的强度；水化热大。 、 硅酸二钙（C2S）在四个星期后才发挥强度作用，约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度；水化热很低。 、 铝酸三钙（C3A）强度发展较快，但强度较低，仅对硅酸盐水泥在13天的强度起到
12、一定的作用；铁铝酸四钙的强度发展也较快，但强度低，对硅酸盐水泥的强度贡献不大。水化热很大。煅烧时有助于硅酸三钙生成，属于“熔媒矿物” 、铁铝酸四钙水化反应快，水化热低，水化产物强度也低。煅烧时有助于硅酸三钙生成，属于“熔媒矿物” 、 石膏：主要起到缓凝作用。,表5-1 硅酸盐水泥熟料矿物的基本特性,3、这四种熟料中，如果提高硅酸三钙的含量，可得到高强硅酸盐水泥；提高硅酸三钙和铝酸三钙的含量，可得快硬性硅酸盐水泥；降低硅酸三钙和铝酸三钙的含量，提高硅酸二钙的含量，可得低热或中热硅酸盐水泥。,例题1 挡墙开裂与水泥的选用,某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程
13、使用某立窑水泥厂生产P.O 42.5型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：C3S含量61% C2S=14%、C3A=14%、C4AF=11%,分析讨论,分析讨论：由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。,例2：石膏在水泥中的主要作用？,答：石膏在水泥硬化中起缓凝剂的作用。（建筑石膏的初凝时间应不小于3 min；终凝时间应不大于30 min）纯水泥熟料磨细后，与水拌和，凝结时间很短，因此不便使用，为调节水泥的凝结时间，掺入适量（3%左右）的石膏，石膏与凝结速度最快
14、的铝酸三钙作用，生成了难溶的水化硫酸铝钙，覆盖在铝酸三钙的周围，阻止其继续快速水化，因而延缓了水泥的凝结时间。石膏的掺量主要取决于铝酸三钙和SO3的含量,例题3,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硬化速度、水化热和强度有何差异？ 生产厂家熟料矿物成分（） 生产厂家 熟料矿物成分（）C3S C2S C3A C4AF 甲 56 17 12 15 乙 42 35 7 16,分析：,答: 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、d时的强度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
15、盐水泥。,二、水泥的凝结硬化,（一）水泥水化后，生成各种水化产物，随着时间的推延，水泥浆塑性逐渐失去，而成为具有一定强度的固体，这一过程称为水泥的凝结硬化。 水化物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。,（二）、影响水泥石凝结硬化的因素有,1、水泥熟料的矿物组成和细度：水泥颗粒越细，水泥硬化越充分，早期和后期强度都较高 2、石膏掺量：掺入石膏可延缓其凝结硬化速度 3、养护时间：随着养护时间的增长，其强度不断增加 4、温度和湿度：温度升高，硬化速度和强度增长快；水泥的凝结硬化必须在水分充足的条件下进行，因此要有一定的环境湿度，如环境干燥，水分将很快蒸发，硬度停止，强度不再增长
16、。 5、水灰比：拌合水泥浆时，水与水泥的质量比，称为水灰比。水灰比愈小，其凝结硬化速度愈快，强度愈高，因此，在保证成型质量的前提下，应降低水灰比，以提高水泥的硬化速度和强度。,（三）水泥的凝结硬化过程大致分：,1、溶解期：水泥与水调和后，生成水化物；水泥浆呈塑性。 2、凝结期：经溶解后，溶液已达到饱和，不能再溶解，水泥水化加速，先后以胶体状态析出，最后发展成为网絮状结构的凝胶体，随胶体变稠，水凝浆慢慢失去塑性，表现为凝结； 3、硬化期：氢氧化钙由胶质状态转化为稳定的结晶状态，水化产物不断的增加，结晶体与胶状体的结合更加紧密，强度不断提高。,三、硅酸盐水泥的技术性质,1、 细度：水泥颗粒越细，比
17、表面积越大，水化反应越快越充分，早期和后期强度都较高。国家规定：比表面积应大于300平方米/千克，否则为不合格。国家水泥新标准GB175-2007 细度（选择性指标）硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示，不小于300m2/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示，80m方孔筛筛余不大于10%或45m方孔筛筛余不大于30%。,细度：是指水泥颗粒的粗细程度。 （1）细度对水泥的影响： 细度直接影响水泥的水化、凝结硬化、强度和水化热； 一般水泥颗粒限制在7200um范围内。 （2）细度测定的方法： 方法一：比表面积法（适合硅酸盐水泥） 以1kg水泥所具
18、有的总的表面积（m2/kg)表示；（一般硅酸盐水泥300 m2/kg） 方法二：筛析法（适合其他种类水泥） 包括负压筛析法（0.045mm筛)、水筛法(0.08mm筛)和手工干筛法(0.08mm筛),水泥的筛余量越小表示水泥越细，强度越高,当水泥磨得很细时，如0.08mm 方孔筛筛余小于1%，失去了控制意义。国外水泥普遍磨得很细，所以在国外水泥标准中几乎都取消了这一指标。 当粉磨工艺发生变化时，细度值也随之变化。如开流磨筛余值偏大，圈流磨筛余值偏小，有时很难根据细度来控制水泥强度。 细度值是指0.08mm 筛的筛余量，即水泥中80m 颗粒含量（%）。众所周知，64m 的水泥颗粒的水化活性已很低
19、了，所以用80m 颗粒含量多少进行水泥质量控制不能全面反映水泥的真实活性。,水泥的颗粒级配 研究证明，水泥颗粒级配对水泥性能有很大影响。03m 颗粒对于早强是必不可少的，对后期强度则不起作用。3-32m 颗粒对强度的增长起主要作用，其粒度分布是连续的， 1624m 的颗粒对水泥性能尤为重要，含量愈多愈好；而超过30m 的颗粒只是部分水化对强度所起作用有限;大于64m 的颗粒对强度的发展没有影响。,45m 的熟料颗粒,45m 的熟料颗粒全水化时间很长，对水泥强度贡献很小。 熟料与水作用生成的水化产物是水泥产生胶凝性的根本原因。水泥颗粒的水化程度决定水泥胶凝性的发挥。熟料的水化程度与矿物种类和颗粒
20、大小有关。根据研究,20m 的颗粒全部水化需要1 年多的时间，而2m 的颗粒全水化只需1.5h，45m 颗粒28d 大约水化了50%，45m 的颗粒对水泥性能的贡献也就更小了。国外优质水泥颗粒级配，332m 含量达70%，45m 含量达98%。而我国目前水泥企业水泥332m 含量绝大部分60%,45um 含量达90%几乎极少厂家达到。我国水泥总体来说是颗粒偏粗，细粉含量偏少。,例2：为什么水泥必须具有一定的细度？,分析： 在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径愈小，比表面积越大，水泥水化时与水的接触面越大，水化速度越快，水化反应越彻底。相应地水泥凝结硬化速度就越快，早期强度和后
21、期强度就越高。但其28d水化热也越大，硬化后的干燥收缩值也越大。另外要把水泥磨得更细，也需要消耗更多的能量，造成成本提高。因此水泥应具有一定的细度。,2、 凝结时间：为保证在施工时有充足的时间来完成搅拌、运输、成型等各种工艺，水泥的初凝时间不宜太短；施工完毕后，希望水泥能尽快硬化，产生强度，所以终凝时间不宜太长。 硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于390分钟。 原因：初凝时间过早，下一道工序无充足的施工时间，终凝时间过迟，会拖延整个工程的施工工期；,3、体积安定性：水泥浆体在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性称为体积安定性。如果体积变化不均匀即体积安定性不良，容易产生翘曲和开
22、裂，降低工程质量甚至出现事故。用沸煮法检验必须合格引起体积安定性不良的原因有： （1）水泥石中含有过多的游离氧化钙和游离氧化镁。它们属于过火的氧化钙和氧化镁，熟化很慢，在水泥凝结硬化后才逐渐熟化，熟化时体积膨胀，使已硬化的水泥产生开裂和翘曲。 （2）石膏掺量过多，在硬化的水泥石中，石膏继续与水化铝酸钙作用，产生很大的膨胀性，引起水泥石开裂。,水泥安定性检方法,1、测正规试验方法是雷氏法；饼法是代用法 。 2、当测定结果发生争议的时候,以雷氏法测定结果为准. 标准法 ：将标准稠度净浆装满2只雷氏夹，分别用7580g配重玻璃压上，放入湿气养护箱养(242)h后，沸煮3.5h，测定两试件煮后增加值的
23、平均值5.0mm，且两个差值不得超过4.0mm，即可判定合格。代用法 ：将标准稠度净浆做成直径7080mm、中心厚约10mm的球缺形状的试饼2块，在湿气养护箱养护(242)h后进行沸煮，沸煮方法同标准法；用目测或用钢直尺检查没有弯曲则判定安定性合格，反之为不合格,安定性不合格的部位和损坏程度,凡工程中使用了安定性不合格的水泥的，均造成了程度不同的质量问题。事故发生的部位和损坏程度如下：（1） 砌体部位：轻者砂浆达不到设计强度，重者砂浆几乎没有强度。随着砂浆中水分的析出干燥，砂灰变酥，用手指即可轻易扒下，墙体粘结强度远远达不到设计要求，甚至出现崩裂和损坏。（2）装饰工程：使用在内外墙裙、踢脚线、
24、抹灰层、场地及地面工程的混凝土砂浆，轻者装饰层无强度、起皮、开裂、掉砂、起泡等，重者抹灰层出现大面积脱落、掉皮，或因经不起风雨的冲刷而在短期内毁坏。（3）混凝土工程：用于混凝土工程的板、梁、柱及预制构件处的混凝土材料，浇筑后凝结缓慢、无强度，随后便在构件表面出现不规则的裂纹。尤其是位于承重部位的阳台、梁、挑檐板、雨篷等，拆除模板的同时就可能发生断裂或损坏,对水泥安定性的简易判定方法,判别用于混凝土工程的水泥的安定性是否合格，有以下几种简易方法： （1）合格水泥浇筑的混凝土外表坚硬刺手，而安定性不合格水泥浇灌的混凝土给人以松软、冻后融化的感觉； （2）安定性合格的水泥浇筑的混凝土多数呈青灰色且有
25、光亮，而不合格水泥浇筑的混凝土多呈白色且黯淡无光； （3）合格水泥拌制的混凝土与骨料的握裹力强、粘结牢，石子很难从构件表面剥离下来，而安定性不合格的水泥拌制的混凝土与骨料的握裹力差、粘结力小，石子容易从混凝土的表面剥离下来。,强度与标号、水化热、碱含量,4、强度与标号：硅酸盐水泥的强度主要取决于水泥熟料矿物的比例和水泥的细度。根据3天和28天的抗折强度和抗压强度将硅酸盐水泥分为硅酸盐水泥的标号有425R、525、525R、625、625R、725R共六个标号。 5、水化热：水泥与水之间化学反应放出的热量。 6、碱含量：指水泥中Na2O和K2O的含量。国家标准规定：水泥中碱含量不得大于0.60%
26、或由供需双方商定.国家标准中还规定：凡氧化镁（MgO）、三氧化硫(SO3)、安定性、初凝时间中任一项不符合标准规定时，均为废品。凡细度、终凝时间、强度低于规定指标时称为不合格品。废品水泥在工程中严禁使用。若水泥仅强度低于规定指标时，可以降级使用。,新标准,新标准还统一规划了我国水泥的强度等级，硅酸盐水泥分为三个等级6个类型，42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R，其他五大水泥也分3个等级6个类型即32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R 强度龄期与各龄期强度指标设置六大水泥新标准规定的水泥强度龄期均为3天、28天两个龄期，每个龄期均有抗折与抗压
27、强度指标要求。,（四）硅酸盐水泥的应用, 强度 硅酸盐水泥标号高，早强较高。如最低标号的42.5硅酸盐水泥3d抗压强度为17.0MPa。硅酸盐水泥主要用于地上、地下和水中重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工程，还适于早强要求较高及冬季施工的混凝土工程。 抗冻性 硅酸盐水泥的抗冻性好。水泥石的抗冻性主要取决于其孔隙率及孔隙特征。这两类水泥有较好的抗冻性，适用于严寒地区遭受反复冻融的混凝土工程。 耐腐蚀性差 硅酸盐水泥中含较多的氢氧化钙，故不宜于流动淡水及压力水作用下的混凝土工程，也不宜用于受海水等腐蚀性作用的工程。 耐热性 硅酸盐水泥石在高温下发生脱水和分解，结构破坏250300强度已开始下降
28、，400以上强度会明显下降。故此，硅酸盐水泥不宜用于耐热要求高的工程。 水化热较高 硅酸盐水泥中的熟料矿物C3S及C3A相对较多，水化热较高，尚不宜用于大体积混凝土工程。大体积混凝土：混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温度差过大而导致裂缝的混凝土称为大体积混凝土。 抗碳化性能好。 碳化通常是一个缓慢的反应过程 ,碳化速度取决于许多因素的影响。混凝土水灰比、水泥品种及用量、外加剂和掺合料、混凝土施工质量等。,五、水泥石的腐蚀与防止,5.1水泥石受腐蚀的基本原因,1、水泥石受腐蚀的基本原因：（1）水泥石中含有易受腐蚀的成分，即氢氧化钙和水化铝酸钙等； （2）
29、水泥石不密实，内部含有大量的毛细孔隙。 2、防止腐蚀的措施： （1）合理选用水泥的品种 当水泥石遭受软水侵蚀时，可用水化产物中氢氧化钙含量少的水泥。如水泥石处于 硫酸盐腐蚀环境中，可用铝酸三钙少的抗硫酸盐水泥。掺入活性混合材料也可提高水泥的耐腐蚀性。 （2）减少水泥石的孔隙率，提高水泥的密实度。 （3）设置隔热层或保护层。一般可采用花岗岩板材、塑料、玻璃等。,5.2 易造成水泥石腐蚀的介质,3、易造成水泥石腐蚀的介质： （1）软水侵蚀 不含或仅含少量重碳酸盐的水称为软水，如雨水、雪水、及部分江水、湖水。由于水泥石中的氢氧化钙微溶于水，当水泥石与静止或无压力的软水接触时，水泥石周围的软水迅速被溶
30、出的氢氧化钙所饱和，溶出作用很快停止。因溶出量不大或溶出仅限于表面，所以对水泥石的影响不大。但在流动或有压力的软水中，水流不断将氢氧化钙溶出并带走，降低了水泥石内部氢氧化钙的浓度，且水泥石的孔隙率增加，随着氢氧化钙的不断溶出，水泥石的孔隙率进一步增加，且水泥石内部氢氧化钙的浓度进一步降低，会引起部分水化产物发生分解，从而造成水泥石结构破坏，强度降低。 （2）硫酸盐腐蚀 （3）镁盐腐蚀 （4）碳酸腐蚀 （5）一般酸腐蚀 （6）强碱腐蚀,六、硅酸盐水泥的特性,1、早期及后期强度均高：适用于预制和现浇的混凝土工程、冬季施工的混凝土工程、预应力混凝土工程等。 2、抗冻性好：适用于严寒地区和抗冻性要求高
31、的混凝土工程。 3、耐腐蚀性差：不宜用于受流动软水和压力水作用的工程，也不宜用于受海水和其它腐蚀性介质作用的工程。 4、水化热高：不宜用于大体积混凝土工程。 5、抗炭化性好：适合用于二氧化碳浓度较高的环境，如翻砂、铸造车间等。 6、耐热性差：不得用于耐热混凝土工程。 7、干缩小：可用于干燥环境。 8、耐磨性好：可用于道路与地面工程。混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温度差过大而导致裂缝的混凝土称为大体积混凝土。,七、硅酸盐水泥的运输和储存,1、袋装水泥的堆放高度不超过10袋。 2、水泥一般存放3个月后，强度降低10%-20%；6个月后降低15%-30%；
32、1年后降低25%-40%。 3、超过三个月的水泥须重新试验，确定新标号。,水泥的包装,水泥可以散装或袋装，袋装水泥每袋净含量为50kg（旧规范），且应不少于标志质量的99%；随机抽取20袋总质量（含包装袋）应不少于1000kg。其它包装形式由供需双方协商确定，但有关袋装质量要求，应符合上述规定。水泥包装袋应符合GB9774的规定。,一、新标准取消了缝底纸袋袋型，规定用于包装水泥的纸袋全部为糊底袋。 二、从职业安全健康的角度考虑，新标准规定除公斤规格包装袋外，还可使用其他小规格包装袋，并给出了公斤水泥包装袋的建议尺寸。此外，还规定了覆膜塑编袋及复合袋的塑编布的单位面积质量、拉伸负荷、剥离力等物理
33、性能指标。 三、将水泥包装袋适用温度和牢固度指标结合在一起进行考核，并按制袋材料的不同分别规定包装袋适用温度类型，取消按包装袋跌落不破次数划分包装袋等级的规定。 四、增加了水泥包装袋工艺适应性的要求。即水泥厂整个包装系统处于稳定状态下，水泥包装袋应能满足正常包装要求且其出包装机后袋装水泥破包率应不超过。 五、对出厂检验、型式检验项目和判定规则分别作出规定。新标准规定出厂检验项目不符合要求时，判批不合格，不允许复检；而型式检验除外观以外其他任何一项目不符合要求时，允许扩大一倍取组样品进行检验，全部符合要求时判为型式检验合格，否则为不合格。 六、制袋材料对水泥强度的影响和防潮性能试验方法进行了调整
34、。,水泥的标志,水泥包装袋上应清楚标明：执行标准、水泥品种、代号、强度等级、生产者名称、生产许可证标志（QS）及编号、出厂编号、包装日期、净含量。包装袋两侧应根据水泥的品种采用不同的颜色印刷水泥名称和强度等级，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣硅酸盐水泥采用绿色；火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥采用黑色或蓝色。散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。,散装水泥,散装水泥，人们对它的印象主要是节约了包装，降低了水泥成本，而它对环境保护方面的贡献更大，水泥是细度很高的粉末状物体，袋装水泥在包装、搬运、储存的过程中，容易漏出水泥而扬起灰尘，到过水泥厂的人都可以看到，许多水
35、泥厂的水泥包装地点粉尘弥漫，工人们都需要戴着防尘口罩作业，几个小时下来，一个个都成了“灰菩萨”，在这样的环境下工作，对工人的健康危害极大，有的水泥包装工人还因此而得了矽肺病。跟袋装水泥相比，散装水泥在工厂几乎没有什么污染，这是因为散装水泥的仓储和出厂方式跟袋装水泥完全不同，散装水泥平时储存在水泥圆库里，出厂时，通过散装卸料机直接把水泥卸入汽车或火车的装料罐中，密封对口交接，整个过程都是机械化操作，不用人力搬运。散装发放系统配有收尘器，少量渗出的粉尘能够收集起来，不会跑出来污染空气。在水泥厂里，我们可以看到，散装水泥的装车地点干干净净，空气清晰，几乎没有多少粉尘污染。,散装水泥的发展,水泥散装化
36、是我国从上世纪50年代起就实行的一项重要方针。经过多年的推动与发展，我国散装水泥工作取得了显著成绩。目前，专业化的散装水泥产、运、储、用等环节构成的产业和技术链已初具规模，散装水泥、预拌混凝土、预拌砂浆“三位一体”的散装水泥发展格局已逐步形成，发展模式也更符合科学发展观要求，为构建资源节约型、环境友好型社会提供了有利条件。,水泥罐,八、水泥混合材料,在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥标号，而加到水泥中去的人工的和天然的矿物材料，称为水泥混合材料。 水泥混合材料通常分为活性混合材料和非活性混合材料两大类。1、活性的有：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰；它们与水调和后，本身不会硬化或硬化
37、极为缓慢，强度很低。但在氢氧化钙溶液中，就会发生显著的水化，而且在饱和氢氧化钙溶液中水化更快。主要作用是改善水泥的某种性能，此外也能起到调节水泥标号、降低水化热和成本、增加水泥产量的作用。,粒化高炉矿渣：凡在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，简称矿渣。 粉煤灰：从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。 火山灰质混合材料：凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性的石灰混合后，再加水拌和，则不单能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化的，称为火山灰混合材料。,2、 非活性混合材料有：磨细的古英砂
38、、石灰石、粘土、慢冷矿渣及各处废渣等。它们与水泥成分不起化学作用或化学作用很小，非活性混合材料掺入硅酸盐水泥中仅起提高水泥产量和降低水泥强度、减少水化热等作用。当采用高强度等级水泥拌制强度较低的砂浆或混凝土时，可掺入非活性混合材料以代替部分水泥，起到降低成本及改善砂浆或混凝土和易性的作用。主要是调节水泥标号，降低水化热，增加水泥的产量，降低成本。,九、普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料，5%且20%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料，成为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）代号PO。,1、普通硅酸盐水泥的技术要求有,1、细度 筛孔尺寸为80m的方孔筛的筛余不得超过10%，否则为不合格。 2、
39、凝结时间 初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于10小时。 3、标号 根据抗压和抗折强度，硅酸盐水泥划分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个标号,有一组试件，用电动抗折机试验测得读数为62N、65N、80N。求此组试件的抗折强度？,解：求平均值：（62+65+80）/369(N)；误差判断：69的10%为76-62（N）；可见这这组试件的三个读数中80N超过了这个范围，应舍去，取其中62和65的平均值63.5代表这组试件的平均值Q；则，抗折强度为：R折0.00234P=0.0023450Q=0.11763.5=7.4(MPa),2、普通硅酸盐水泥的基本性质
40、,普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、5%20%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。代号PO。 普通硅酸盐水泥由于混合材料掺量较少，其性质与硅酸盐水泥基本相同，略有差异，主要表现为： （1）早期强度略低 （2）耐腐蚀性稍好 （3）水化热略低 （4）抗冻性和抗渗性好 （5）抗炭化性略差 （6）耐磨性略差,十、矿渣硅酸盐水泥p.s、 火山灰质硅酸盐水泥P.P、 粉煤灰硅酸盐水泥P.F,（一）、掺混合材料的硅酸盐水泥1、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥 275、325、425、425R、525、525R、625R七个标号2、矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥：它由硅酸盐水泥熟料、2
41、0%-70%的粒化高炉矿渣及适量石膏组成。代号PS。,3、火山灰质硅酸盐水泥简称火山灰水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20%-50%的火山灰质混合材料及适量石膏组成。代号PP。4、粉煤灰硅酸盐水泥简称粉煤灰水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20%-40%的粉煤灰及适量石膏组成。代号PF。,1、三种水泥的共性,（二）、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的性质与应用 1、三种水泥的共性 （1）早期强度低、后期强度发展高。这三种水泥不适合用于早期强度要求高的混凝土工程，如冬季施工、现浇工程等。 （2）对温度敏感，适合高温养护。 （3）耐腐蚀性好。适合用于有硫酸盐、镁盐、软水等腐蚀作用的环境，如水
42、工、海港、码头等混凝土工程。 （4）水化热少。适合用于大体积混凝土。 （5）抗冻性差。 （6）抗炭化性较差。不适合用于二氧化碳含量高的工业厂房，如铸造、翻砂车间。,2、三种水泥的特性,2、三种水泥的特性 （1）矿渣硅酸盐水泥 适合用有耐热要求的混凝土工程，不适合用于有抗冻性要求的混凝土工程。 （2）火山灰质硅酸盐水泥 适合用于有抗渗性要求的混凝土工程，不适合用于干燥环境中的地上混凝土工程，也不宜用于有耐磨性要求的混凝土工程；不宜用于受冻部位。 （3）粉煤灰硅酸盐水泥 适合用于承载较晚的混凝土工程、大体积混凝土及水中结构等；不宜用于有抗渗要求的混凝土工程，也不宜用于干燥环境中的混凝土工程及有耐磨
43、性要求的混凝土工程。,矿渣硅酸盐水泥P.S的特性,（1）优点：1、对硫酸盐类侵蚀的抵抗能力及抗水性较好；2、耐热性好；3 、水化热低；4 、在蒸汽养护中强度发展较快；5 、在潮湿环境中后期强度增进率较大。 （2）缺点：1、早期强度低，凝结较慢，且在低温环境中尤甚；2 、抗冻性较差；在低温下凝结缓慢；3、耐磨、和匀性均较差；4、干缩性较大，有泌水现象。,（3）该品种水泥适用于：1、地下、水中和海水中的工程，以及 经常受较高水压的工程； 2 、大体积混凝土工程； 3 、蒸汽养护工程； 4 、受热工程； 5 、代替普通硅酸盐水泥用于地上工程，但应加强养护；亦可用于不常受冻融交替作用的受冻工程。 该品
44、种水泥不适用于对早期强度要求高的工程和低温环境中施工而无保温措施的工程。,矿渣硅酸盐水泥抗腐蚀性能好,首先，要了解硅酸盐水泥为什么抗腐蚀性能差！硅酸盐系列的水泥中的熟料成分主要有硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸酸三钙，铁铝酸四钙等矿物成分。硅酸钙水化后，会产生氢氧化钙。 水泥中主要是氢氧化钙和铝酸三钙导致水泥的腐蚀性。氢氧化钙在动态淡水中会发生溶出性腐蚀。在酸中也会繁盛腐蚀。 矿渣硅酸盐水泥，是在硅酸盐水泥中加入矿渣取代部分水泥熟料。从而减少易腐蚀的成分含量（氢氧化钙和铝酸三钙），另外，矿渣粉末中含有活性成分，在碱性环境中，会产生二次反应，这个过程中也降低了氢氧化钙的含量，所以提高了水泥的抗腐蚀性能。
45、,粉煤灰水泥,（1）早期强度低后期强度增进率大：粉煤灰水泥的早期强度低，随着粉煤灰掺加量的增多早期强度出现较大幅度下降。因为粉煤灰中的玻璃体极其稳定，在粉煤灰水泥水化过程中其粉煤灰颗粒被Ca(OH)2侵蚀和破坏的速度很慢，所以粉煤灰水泥的强度发育主要反映在后期，其后期强度增进率大，甚至可以超过相应硅酸盐水泥的后期强度。 （2）和易性好，干缩性小：由于粉煤灰颗粒大都呈封闭结实的球形，且内表面积和单分子吸附水小，使粉煤灰水泥的和易性好，干缩性小，具有抗拉强度高，抗裂性能好的特点。这是粉煤灰水泥的明显优点。 （3）耐腐蚀性好：粉煤灰水泥具有较高抗淡水和抗硫酸盐的腐蚀能力，由于粉煤灰中的活性SiO2与
46、Ca(OH)2结合生成的水化硅酸钙，平衡时所需的极限浓度（即液相碱度）比普通硅酸盐水泥中水化硅酸钙平衡时所需的极限浓度低得多，所以在淡水中浸析速度显著降低，从而提高了水泥耐淡水腐蚀能力和抗硫酸盐的破坏能力。 （4）水化热低：粉煤灰水泥的水化速度缓慢，水化热低，尤其是粉煤灰掺加量较大时水化热降低十分明显。,粉煤灰水泥的应用,粉煤灰水泥具有一般火山灰水泥的共性，但与表面粗糙、多孔的火山灰质混合材的水泥相比，在性质上确有更为显著的特点。它不仅结构比较致密，内比表面积较小，而且对水的吸附能力小得多，同时水泥水化的需水量又小，所以粉煤灰水泥的干缩性就小，抗裂性也好。此外，与一般掺活性混合材的水泥相似，水
47、化热低，抗腐蚀能力较强等，抗冻性也好于其它火山灰水泥。粉煤灰水泥广泛用于工业与民用建筑，尤其适用于大体积水工混凝土、水工建筑、海港工程等。但应注意，粉煤灰水泥混凝土泌水较快，容易引起失水裂缝。施工过程中，要适当增加抹面次数，在硬化早期宜加强养护，以保证粉煤灰水泥混凝土强度的正常发展。,火山灰水泥的性质,从物理性质上比较，基本与矿渣水泥相同:如比重小、水化热低、耐硫酸盐侵蚀性比较好，与矿渣水泥一样，火山灰水泥的抗冻性差，早期强度低，但后期强度增长大，需要较长时间的养护。但是，火山灰水泥的特殊点就是需水量大，这是由于混合材是多孔细颗粒物质的原因，标准稠度需水量随混合材掺加量增加而增加。此外，干缩也
48、比较大。所以应用火山灰水泥时要注意用水量的问题。,火山灰质水泥的应用,火山灰质硅酸盐水泥适合用于有抗渗性要求的混凝土工程，不适合用于干燥环境中的地上混凝土工程，也不宜用于有耐磨性要求的混凝土工程,细石混凝土不能用火山灰水泥,混凝土的组成规则，粗粒径混凝土所含水泥浆肯定比粒径小的要少的多，火山灰水泥的干缩性较大，而细石混凝土，石子粒径较小，水泥浆的用量较大！因此其干缩性相对于一般的混凝土更大，极其容易形成细微的裂缝！这应该是细石混凝土不能用火山灰水泥,复合水泥P.C,凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥）。 水泥中混
49、合材料总掺加量按质量百分比应大于15，不超过50。 复合水泥 分325、425、525三个标号。,复合水泥的应用,适用于工业和民用建筑等工程以及港航工程及地下隧道等. 产品性能稳定，后期强度增进率大，和易性好，干缩率小.水化热低，耐腐蚀性好.,十一、高铝水泥,高铝水泥和硅酸盐水泥都是属于水硬性水泥，前者的主要矿物组成是铝酸钙，后者的主要矿物组成是硅酸钙，由于矿物组成的不同，水泥的特性也不相同。 以铝酸钙为主、氧化铝含量约50%的熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为高铝水泥。,高铝水泥的特点： （1）强度发展非常迅速，24h内几乎可达到最高强度，标号以3d抗压强度来表示。该水泥分425、525、625、725四个标号。其28d强度不得低于3d强度指标。 （2）是在低温（510）也能很好硬化，而在高温（30）养护时强度剧烈下降。因此高铝水泥使用温度不得超过30，更不宜采用蒸汽养护。 高铝水泥抗硫酸盐性能好，对碳酸和稀酸（pH不小于4）也有很好的稳定性，但对浓酸和浓碱的耐蚀性不好。 目前高铝水泥主要用于配制膨胀水泥、自应力水泥和耐热混凝土。,
