第二讲1 水 泥

注：R型为早强型，主要是3d强度较高。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
6.水化热
水泥的水化热是指在水化过程中的放热量，单位为 kJ/kg。 水化热的高低与熟料矿物的相对含量有关。铝酸三 钙、硅酸三钙的水化热高，而铁铝酸四钙、硅酸二 钙的水化热较低。因此要降低水化热，可适当减少 铝酸三钙和硅酸三钙的含量。
防止水泥石腐蚀的措施
（1）根据工程的环境特点，合理选择水泥品种。 （2）提高混凝土的密实度。 （3）在水泥石结构的表面设臵保护层。
六、硅酸盐水泥的特性及应用
凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强要求的工程。
抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。
耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。 水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄 热法施工。 抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不 易降低，对钢筋的保护作用强。适用于空气中二氧化碳浓度高 的环境。
（2）称取试样25g，置于负压筛中。筛析2min，
筛毕后用天平称量筛余物质量（g）。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
3.凝结时间
凝结时间 分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从 加水至水泥浆开始失去塑性的时间；终凝时间是从 加水至水泥浆完全失去塑性的时间。
水泥初凝时间不宜过早，终凝时间不宜过迟。
一、铝酸盐水泥
铝酸盐水泥的水化与硬化
当温度低于30℃时，水化生成水化铝酸钙（CAH10）、水化铝 酸二钙（C2AH8）、氢氧化铝凝胶（AH3）。铝酸盐水泥的硬 化过程与硅酸盐水泥基本相似。CAH10、C2AH8都属六方晶系， 其晶体呈片状或针状，互相交错攀附，重叠结合，可形成坚强 的结晶共生体，使水泥获得很高的强度。氢氧化铝凝胶又填充 于晶体骨架的空隙，所以能形成比较致密的结构。
特性水泥
硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺
硅酸盐水泥的原材料
生产硅酸盐水泥熟料的原材料
• 石灰质原料 天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成 分相似的材料如白垩、石灰华等。 • 粘土质原料 主要为粘土，其主要化学成分为SiO2，其次 为Al2O3和少量Fe2O3。 • 铁矿粉 采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。
注：表中百分数均为质量百分数。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
水泥密度的测定
李氏瓶
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
水泥密度的测定原理：适用于（水硬性水泥）
将水泥倒入装有一定量液体介质的李氏瓶内，并使液体 介质充分地浸透水泥颗粒。根据 阿基米德定律，水泥
的体积等于它所排开的液体体积，从而算出水泥单位体
积的质量即为密度，为使测定的水泥不产生水化反应， 液体介质采用无水煤油。
二、通用水泥的保管
不同品种和不同强度等级的水泥要分别存放， 不得混杂。 防水防潮，做到“上盖下垫”。
堆垛不宜过高，一般不超过10袋，场地狭窄时
最多不超过15袋。 储存期不能过长，通用水泥不超过三个月。水 泥储存期超过三个月，水泥会受潮结块，强度 大幅度降低，会影响水泥的使用 。
§3－4 其它品种水泥
煅烧
熟 料
混合材料
硅酸盐水泥
磨细
生产水泥的传统方法主要有干法立窑生产和湿法回 转窑生产两种 ；最新生产方法为干法回转窑生产。
硅酸盐水泥分为：Ⅰ型硅酸盐水泥（不掺混合材料） 和Ⅱ型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合材料）。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
1.密度、堆积密度和各成分含量
技术性质 密度，kg/m3 堆积密度，kg/m3 质 量 标 准 3100～3200 1300～1600
20%～40%粉煤 灰 20%～50%火山 灰质混合材料
技术性质要求（与普通水泥相比）
相同点
• MgO含量、细度、凝结时间、安定性的技术要求相同。
不同点
二、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥
• 三氧化硫含量：矿渣水泥不超过4.0％；火山灰质水泥、粉 煤灰水泥不得超过3.5％。 • 强度等级：强度等级划分为32.5，32.5R，42.5，42.5R， 52.5，52.5R共六个等级。各龄期的强度要求见下表。 • 密度：水泥的密度为2800～3000kg/m3。
耐热性差。因水化后氢氧化钙含量高。不适用于承受高温作用 的混凝土工程。
耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。
二、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥
定义
20%～70%粒化 高炉矿渣
磨细 磨细 磨细
矿渣水泥 （P· O）
粉煤灰水泥 （P· S） 火山灰水泥 （P· P）
熟料
＋ 适量石膏 ＋
一、铝酸盐水泥
定义
以石灰岩和矾土为主要原料，配制成适当成分的生料，烧至 全部或部分熔融所得以铝酸钙为主要矿物的熟料，经磨细而成的 水硬性胶凝材料，代号CA。
主要矿物成分
铝酸一钙（CaO· 2O3简写 CA）凝结正常，硬化迅速，为铝酸 Al 盐水泥强度的主要来源。 二铝酸一钙（CaO· 2O3简写 CA2），其特点是凝结硬化慢，早 2Al 期强度较低，后期强度高。 此外还有少量水化极快、凝结迅速而强度不高的七铝酸十二钙 （Ｃ12Ａ7）以及胶凝性极差的铝方柱石（C2AS）、六铝酸一钙 （CA6）等矿物。
强度 等级 32.5 32.5R 42.5 42.5R 抗压强度，MPa） 3d 10.0 15.0 15.0 19.0 28d 32.5 32.5 42.5 42.5 抗折强度，MPa 3d 2.5 3.5 3.5 4.0 28d 5.5 5.5 6.5 6.5
52.5
52.5R
21.0
23.0
52.5
52.5
4.0
4.5
7.0
7.0
二、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥
主要特性（与硅酸盐水泥、普通水泥相比）
三种水泥的共同特性
• • • • • 凝结硬化较慢，早强强度较低，后期强度增长较快； 水化热较低，放热速度慢； 抗硫酸盐腐蚀和抗水性较好； 蒸汽养护适应性好； 抗冻性、耐磨性及抗碳化性能较差。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
2.细度
细度是指水泥颗粒的粗细程度。 水泥颗粒的粗细，直接影响其水化反应速度、活性 和强度。 国家标准中规定，水泥的细度用筛析法和比表面积 法来测定。硅酸盐水泥的细度为其比表面积大于 300m2/kg。
水泥负压筛析仪
负压法： （1） 把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，调节负 压至4000～6000Pa；
石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等 。 混合材料 包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤 灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石 灰石粉、磨细石英砂等）。
一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺
硅酸盐水泥的生产工艺——―两磨一烧”工艺
石灰石
按比例混合
石 膏
磨细
粘 土 铁矿粉
生 料
1350℃～ 1450℃
质量的验收
检查出厂合格证和试验报告 ；
复验 ；
仲裁检验 。
一、通用水泥的验收
废品及不合格品的规定
废品
凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项 不符合相应标准规定的通用水泥，均为废品。
不合格品
对于通用水泥，凡有下列情况之一者，均为不合格品。 • 硅酸盐水泥，普通水泥：凡不溶物、烧失量、细度、终凝 时间中任一项不符合标准规定者；矿渣水泥、火山灰水泥、 粉煤灰水泥、复合水泥：凡细度、终凝时间中任一项不符 合标准规定者。 • 掺混合材料硅酸盐水泥混合材料掺量超过最大限值或强度 低于商品强度等级规定的指标者。 • 水泥出厂的主要包装标志中水泥品种、强度等级、工厂名 称和出厂编号不全者。
水泥适用范围
不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合 用于潮湿环境及水中的工程部位。
水泥的分类
按性能和用途分
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥
通用水泥
粉煤灰硅酸盐水泥
火山灰质硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 石灰石硅酸盐水泥
水 泥
专用水泥
如砌筑水泥、油井水泥、 道路水泥、大坝水泥等 如白色硅酸盐水泥、快凝 快硬硅酸盐水泥等
三种水泥各自特性
• 矿渣水泥的抗渗性较差，但耐热性好，可用于温度不高于 200℃的混凝土工程中。 • 火山灰水泥的抗渗性好，但干缩较大，不适用于长期处于 干燥环境中的混凝土工程。 • 粉煤灰水泥干缩小，抗裂性好。
三、复合硅酸盐水泥和石灰石硅酸盐水泥
复合硅酸盐水泥（P· C）
与硅酸盐水泥相比，由于掺入了两种或两种以上 的混合材料，复合水泥的水化热较低；早期强度较 高，其强度要求与普通水泥的强度要求相同。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
（2）强度等级
根据水泥的胶砂强度划分的级别称为强度等级。 硅酸盐水泥的强度等级划分为42.5，42.5R，52.5， 52.5R，62.5，62.5R共六个等级。 表的 规定。
强度等级 42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R 抗压强度，MPa 3d 17.0 22.0 23.0 27.0 28.0 32.0 28d 42.5 42.5 52.5 52.5 62.5 62.5 抗折强度，MPa 3d 3.5 4.0 4.0 5.0 5.0 5.5 28d 6.5 6.5 7.0 7.0 8.0 8.0
国家标准GB175－1999规定，硅酸盐水泥的安定性用 沸煮法检验必须合格。
体积安定性不良的水泥严禁用于工程中。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
5.强度及强度等级
（1）胶砂强度 国家标准《规定，水泥和标准砂按1：3.0质量比 混合，加入规定量的水（水灰比为0.50），经标准试 验方法搅拌成型。制成40mm×40mm×160mm的标 准试件，在标准条件（1d温度为20±1℃，相对湿度 90％以上的空气中带模养护；1d以后拆模，放入 20±1℃的水中养护）下养护。根据水泥品种不同， 分别测定3d、28d的抗折强度和抗压强度，即为水泥 的胶砂强度。