第四章 水泥
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第四章 硅酸盐水泥的水化
硅酸盐水泥的水化放热曲线与C3S的基本相同，图2-2-5-10 中出现了三个放热峰。第一个峰一般认为是由于AFt的形成，第 二个峰则是由于C3S水化形成C-S-H和CH相，第三个峰是由于石 膏消耗完后AFt向AFm相的转化。
多数研究者认为水化硅酸钙的组成随着水化反应的进程而改变，其C/S 比随龄期的增长而下降，例如从水化1天的1.9，到2,3年后可减少至1.4～1.6 左右。
C3S的水化过程的5个阶段：
I．初始水解期：加水后立即发生急剧反应，但该阶段时间 很短，在15min以内结束。又称诱导前期。 2．诱导期：这一阶段反应速率极其缓慢，又称静止期，一 般持续2～4h,是硅酸盐水泥浆体能在几小时内保持塑性的原 因。初凝时间基本上相当于诱导期的结束。 3．加速期：反应重新加快，反应速率随时间而增长，出现 第二个放热峰，在到达峰顶时本阶段即告结束（4～8h）。此 时终凝已过，开始硬化。 4．衰退期：反应速率随时间下降的阶段，又称减速期，约 持续12一24h，水化作用逐渐受扩散速率的控制。 5．稳定期：反应速率很低、基本稳定的阶段，水化作用完 全受扩散速率控制。
水化重新加速的第二放热峰，也足以说明由于石膏的 存在，水化延缓。所以，石膏的参量是决定C3A水化速率、 水化产物的类别及其数量的主要因素。但石膏的溶解速 率也很重要，如果石膏不能及时向溶液中供应足够的硫 酸根离子，就有可能在形成钙矾石之前，先生成单硫型 水化硫铝酸钙。所以，硬石膏、半水石膏等不同类型的 石膏，对于C3A水化过程的影响，就与通常所用的二水石 膏有着明显的差别。 按照一般硅酸盐水泥的石膏掺量，其最终的铝酸盐水 化物常为钙矾石与单硫型水化硫铝酸钙。同时在常用水 灰比的水泥浆体中，离子的迁移受到一定程度的限制， 较难充分地进行上述各种反应，因此钙矾石很有可能与 其它几种水化铝酸盐产物在局部区域同时并存。
第4章 水泥
➢ 凝结期：随着水化继续进行，自由水分逐渐减少， 水化产物不断增加，水泥颗粒表面的新生物厚度逐 渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小， 越来越多的颗粒相互连接形成网架结构，使水泥浆 体逐渐变稠，慢慢失去可塑性。
➢ 硬化期：水化反应进一步进行，水化产物不断生成 ，水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，使结构更加 致密，水泥浆体逐渐硬化，形成具有一定强度的水 泥石，且强度随时间不断增长。水泥的硬化期可以 延续至很长时间，但28天基本表现出大部分强度。
• 工程意义 水泥初凝时间不宜过短，终凝时间不宜过长。
水泥的初凝时间太短，则在施工前即已失去流动 性和可塑性而无法施工；水泥的终凝时间过长， 则将延长施工进度和模板周转期。
（4）体积安定性 水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积
变化的均匀程度。如果这种体积变化是轻微的均匀 的，则对建筑物的质量没什么影响，但是如果混凝 土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水 泥石内部产生了剧烈的、不均匀的体积变化，则会 在建筑物内部产生破坏应力，导致建筑物的强度降 低。若破坏应力发展到超过建筑物的强度，则会引 起建筑物开裂、崩塌等严重质量事故，这种现象称
>5且≤20
—
P·S·A ≥50且<80 >20且≤50
—
—
—
矿渣硅酸盐水泥
P·S·B ≥30且<50 >50且≤70
—
—
—
火山灰质硅酸盐 水泥
P·P ≥60且<80
—
>20且≤40
—
—
粉煤灰硅酸盐水泥 P·F ≥60且<80
—
—
>20且≤40
—
复合硅酸盐水泥 P·C ≥50且<80
第四章：水泥
第四章：水泥一、填空：1、水泥按其矿物组成，可分为水泥、水泥及水泥等；按水泥的特性和用途，又分为、和。
建筑工程中使用最多的水泥为类水泥，属于。
2、生产硅酸盐水泥的主要原料是和，有时为调整化学成分还需加入少量。
为调节凝结时间，熟料粉磨时还要掺入适量的。
3、硅酸盐水泥分为两种类型，未掺加混合材料的称型硅酸盐水泥，代号为；掺加不超过5%的混合材料的称型硅酸盐水泥，代号为。
4、硅酸盐水泥的生产工艺可概括为四个字，即。
5、硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成的分子式是、、及；它们相应的简写式是、、及。
6、硅酸盐水泥的主要水化产物是、、、及；它们的结构相应为体、体、体、体及体；7、水泥加水拌合后，最初是具有可塑性浆体经过一定时间，水泥逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为；随着时间的增长产生强度，强度逐渐提高并形成坚硬的石状物体，这一过程称为。
8、硅酸盐水泥熟料矿物组成中，是决定水泥早期强度的组分，是保证水泥后期强度的组分，矿物凝结硬化速度最快。
9、水泥浆越稀，水灰比，凝结硬化和强度发展，且硬化后的水泥石中毛细孔含量越多，强度。
10、生产硅酸盐水泥时，必须掺入适量石膏，其目的是，当石膏掺量过多时，会造成，同时易导致。
11、引起水泥体积安定性不良的原因，一般是由于熟料中所含的游离过多，也可能是由于熟料中含的游离过多或掺入的过多。
体积安定性不合格的水泥属于，不得使用。
12、硅酸盐水泥中矿物含量高时，水泥水化及凝结硬化快，且早期强度高，而矿物含量高时，则水化热小，但后期强度高。
13、硅酸盐水泥的水化热，主要由其和矿物产生，其中矿物的单位放热量最大。
14、硅酸盐水泥根据其强度大小分为、、、、、六个强度等级。
15、影响硅酸水泥凝结硬化的主要因素有、、、、等。
16、硅酸盐水泥的凝结硬化过程，按水化反应速度和水泥浆体结构的变化特征，可分为、、、四个阶段。
17、硅酸盐水泥硬化后的水泥石的结构是由、、等组成。
18、硅酸盐水泥的技术要求主要包括、、、、等。
第四章_钢筋混凝土工程(1)
混凝土强度等级 N/mm2 σ 低于C20 4.0 C25 ～C35 5.0 高于C35 6.0
注：表中σ值，反映我国施工单位的混凝土施工技术和管理 的平均水平，采用时可根据本单位情况作适当调整。
例：
某建筑公司具有近期混凝土强度的统计资料30组如下：31.4、30.63、 43.03、37.23、37.7、36.17、34.17、35.17、35.9、24.3、35.43、25.63、 36.37、44.73、35.37、27.67、32.13、31.57、33.03、41.43、38.53、 31、 39.6、 33.5、38.7、32.03、32.67、30.8、34.67、27.1。现要求配置C30 级混凝土，求应将配置混凝土强度提高多少？
进料与出料
出料容量
搅拌机每次从搅拌筒内可卸出的最大混凝土体积
进料容量
搅拌前搅拌筒可容纳的各种原材料的累计体积 我国规定以搅拌机的出料容量来标定其规格
出料系数
出料容量与进料容量间的比值称为出料系数，其值一般为 0.60～0.70，通常取0.67。
投料顺序
一次投料法：
将砂、石、水泥和水一起同时加入搅拌筒中进行搅拌。
工作原理
活塞泵工作时，搅拌机卸出的或由 混凝土搅拌运输车卸出的混凝土倒入料 斗4，分配阀5开启、分配阀6关闭 ，在 液压作用下通过活塞杆带动活塞2后移， 混凝土搅拌运输车 料斗内的混凝土在重力和吸力作用下进 1—水箱； 2—外加剂箱； 3—搅拌筒； 4—进料斗； 入混凝土缸1。然后，液压系统中压力油 5—固定卸料溜槽；6—活动卸料溜槽 的进出反向，活塞2向前推压，同时分配 阀5关闭，而分配阀6开启，混凝土缸中 的混凝土拌合物就通过“Y”形输送管压入输送管。由于有两个缸体交替进料和出 料，因而能连续稳定的排料。
注：表中σ值，反映我国施工单位的混凝土施工技术和管理 的平均水平，采用时可根据本单位情况作适当调整。
例：
某建筑公司具有近期混凝土强度的统计资料30组如下：31.4、30.63、 43.03、37.23、37.7、36.17、34.17、35.17、35.9、24.3、35.43、25.63、 36.37、44.73、35.37、27.67、32.13、31.57、33.03、41.43、38.53、 31、 39.6、 33.5、38.7、32.03、32.67、30.8、34.67、27.1。现要求配置C30 级混凝土，求应将配置混凝土强度提高多少？
进料与出料
出料容量
搅拌机每次从搅拌筒内可卸出的最大混凝土体积
进料容量
搅拌前搅拌筒可容纳的各种原材料的累计体积 我国规定以搅拌机的出料容量来标定其规格
出料系数
出料容量与进料容量间的比值称为出料系数，其值一般为 0.60～0.70，通常取0.67。
投料顺序
一次投料法：
将砂、石、水泥和水一起同时加入搅拌筒中进行搅拌。
工作原理
活塞泵工作时，搅拌机卸出的或由 混凝土搅拌运输车卸出的混凝土倒入料 斗4，分配阀5开启、分配阀6关闭 ，在 液压作用下通过活塞杆带动活塞2后移， 混凝土搅拌运输车 料斗内的混凝土在重力和吸力作用下进 1—水箱； 2—外加剂箱； 3—搅拌筒； 4—进料斗； 入混凝土缸1。然后，液压系统中压力油 5—固定卸料溜槽；6—活动卸料溜槽 的进出反向，活塞2向前推压，同时分配 阀5关闭，而分配阀6开启，混凝土缸中 的混凝土拌合物就通过“Y”形输送管压入输送管。由于有两个缸体交替进料和出 料，因而能连续稳定的排料。
建筑材料 第四章 水泥 教案
章节名称 第四章 水泥授课目标了解水泥的分类、矿物成分及性能教学过程设计新课教学要点第一节硅酸碱水泥和普通水泥硅酸盐水泥（波特兰水泥）定义及代号熟料 →P •Ⅰ 组成 石膏掺料 （0-5%）石灰石或粒化高炉矿渣→P •Ⅱ （6-15%）混合材料→P ·0一、硅酸盐水泥的生产石灰石 原料 粘 土 −−−−→安比例混合磨细生料−−−→煅烧熟料−−−→磨细水泥成品（二磨一烧） 铁矿石石 膏石灰石 CaO; 粘土Al 2O 3和SiO 2 ;铁矿石 Fe 2O 3 ;石膏 CaSO 4水泥性能−−−→取决熟料−−−→取决矿物成分及含量比例 二、熟料的矿物成分及特性水化 凝结 硬化 产生强度 发展强度 保护强度水化热 初凝、终凝 护养：温度、湿度 水化速度 凝结硬化速度 强度发展速度 C 3A>C 3S>C 4AF>C 2S水化热初凝、终凝早期、后期强度性质C3S C2S C3A C4AF凝结硬化速度快慢最快较快水化时放热量高低最高中高低高早期低、后期高低中强度发展快慢快较快水化速度：C3A>C4AF>C3S>C2S三、凝结硬化过程调节水泥凝结----适量石膏过少：起不到缓凝作用过多：水泥腐蚀水化产物：水化硅酸钙、水化铁酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。
凝结标志着水泥浆市区流动性而具有一定的塑性强度，硬化则表示水泥浆固化后所建立的网状结构具有一定的机械强度。
四、技术性质决定水泥能否使用的条件：合格品、不合格品、废品含义、标准、意义（为什么、目的）过细能耗大、硬化收缩大、易开裂可能性小1.细度：粗细程度--- 适中不得大于某粒径过粗能耗小、使用受影响可能性大*细:表面积↑与水基础面积↑水化反应↑早期强度↑*国标规定：硅酸盐水泥细度--比表面积大于300m2/kg;普通水泥细度---0.08mm方孔筛筛余量不得超过10.0%否则为不合格品2.标准稠度用水量--------指水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的用水量（以占水泥重量的百分数表示）。
水泥工艺学第四章原料及配料
灼烧基准：
物料去掉烧失量（结晶水、二氧化碳与挥发物质）后， 生料处于灼烧状态，以灼烧状态质量所表示的计算单位，称 为灼烧基准。
灼烧基准用于计算灼烧原料的配合比和熟料的化学 成分；如果不考虑生产损失，在采用基本上无灰分掺入的 燃料时，则灼烧原料、灼烧生料与熟料三者质量应相等， 即： 灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧校正原料=灼烧生料=熟料 如果不考虑生产损失，在采用有灰分掺入(GA)的燃料 时，则灼烧生料与掺入的灰分之和应等于熟料的质量，即： 灼烧生料+灰分=熟料
第三节
熟料组成的选择
熟料的矿物组成即为配料方案或熟料的率值。熟 料组成的选择实际上是选择合理的生料配方，也就 是对熟料三个率值的确定。 一、水泥品种 快硬性水泥可提高C3S、C3A；低热水泥降低C3S、 C3A；抗硫酸盐水泥降低C3A，提高C4FA。 二、原料的品质 从简化原料种类、简化工艺、便于生产控制角度 考虑，应根据原料性质，选择合适的熟料组成。
第四章 硅酸盐水泥的原料及配料计算
水泥的质量主要取决于熟料的质量。煅烧优质熟 料必须制备适当成分的水泥生料。而生料的化学成分 是由原料提供的。只有当原料提供的成分符合要求， 加上良好的煅烧与粉磨，才能生产出优质水泥。因此， 水泥原料的开采和合理使用，是水泥生产首先需要解 决的问题。
•
自然界中很难找到一种单一原料，能完全满 足水泥生产的要求。因此需要采取几种不同的原 料，根据所生产水泥的种类和性能，进行合理搭 配，即通过配料，组成配合原料，再把它粉磨成 一定细度，才能制得适当成分的生料。因此，生 料配料是为了确定各原料各组分的数量比例，以 保证得到成分和质量合乎要求的水泥熟料。
三、燃料品质 固、液、气三种不同类型的燃料对熟料组成有 不同影响，应加以考虑。 四、生料成分的均匀性 生料的均匀性对熟料的煅烧和质量有重要影响。 均匀性差，KH就不能太高，不然使f-CaO增加。 为保证生料的均匀性，一方面应尽量采用品种简 单、质量均匀的原料；另一方面要加强原料的预均 化和生料的均化，并以碳酸钙的滴定值波动幅度来 表示其均匀性。
硅酸盐水泥的特性介绍及应用(ppt 91页)
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2
水泥的应用
土木工程
海洋工程
能源电力 水利电力
房屋建筑、道路、桥梁、隧 道、机场。 港口、码头、水下建筑、石 油钻井平台。 石油钻井、热电站、核电站。 大坝、水电站、水工建筑。
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输 水 管
内
径 6.6 m
外
径 7.5 m
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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
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第二节 硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥生产及其矿物组成 凡由硅酸盐水泥熟料，0～5％的石灰石或
粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶 凝材料，称为硅酸盐水泥(也称波特兰水泥)。
不掺混合材料的，称为Ⅰ型硅酸盐水泥， 代号P.Ⅰ；掺入不超过水泥质量5%的混合材料 的，称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。
氟铝酸盐水泥等
活性二氧化硅 活性氧化铝
石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、 低热钢渣矿渣水泥等
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按性能和用途分 通用水泥
水泥
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专用水泥 特性水泥
硅酸盐水泥(P.I、P.II) 普通硅酸盐水泥(P.O) 矿渣硅酸盐水泥(P.S) 粉煤灰硅酸盐水泥(P.F) 火山灰质硅酸盐水泥(P.P) 复合硅酸盐水泥(P.C)
CaO·Fe2O3·H2O
与C3A的水化相似，主要水化产物为水化铝酸三 钙C3AH6晶体、水化铁酸一钙。
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水泥熟料的主要水化产物有：水化硅酸钙 和水化铁酸钙胶凝、氢氧化钙、水化铝酸 钙和水化硫铝酸钙晶体。在充分水化的水 泥石中，C-S-H约占70%，CH约占20%，钙 矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占7%。
第四章 水泥
f压＝6.25×10-4Ｐ
式中
f压－－抗压强度，MPa; P－－破坏荷载，Ｎ。
（六）碱含量
Na2O＋0.658K2O＝R2O
R2O>0.6%为高碱水泥 R2O0.6%为低碱水泥
碱骨料反应：水泥中的碱和骨料中的活性二氧化硅发生
高碱水泥
化学反应，体积膨胀，造成混凝土破坏(水泥/混凝土癌症)。
碱骨料反应
试题
1.为调节水泥的硬化时间,应在熟料中加入( ). A.石灰 B.粒化高炉矿渣 C. 石膏 D.粉煤灰 2.硅酸盐水泥的初凝时间不得早于( )min. A.30 B. 45 C60 D.90 3.下列说法正确的是( ) A.水泥的初凝时间不合要求为不合格品,终凝时间 不合要求为废品 B.水泥体积安定性不合要求为不合格品 C. 水泥细度不合要求为不合格品 D.水泥抗折或抗压强度低于该品种水泥强度规定时 应报废
５）胶砂强度与强度等级：测定方法同普通水泥
６）碱含量：同普通水泥
３、特性：二次水化，早期强度低，但后期强度可赶上同 等级普通水泥。水化放热小，耐腐蚀能力好。
４、特特性：耐高温性强。保水性差，抗渗性差。 ５、矿渣水泥应用
蒸气及蒸压养护预制构件。 一般地上、地下及水工建筑。 大体积混凝土工程。 耐腐蚀作用的工程。
试题
4(多选).下列水泥的技术指标( )不合要求时,应报废. A. 初凝时间 B.终凝时间 C. 安定性 D.细度 E.强度 F. MgO含量
5(多选).水泥工业常用的活性材料是( ) A.石灰石粉 B. 硅藻土 C. 粒化高炉矿渣 D.块状高炉矿渣 E.粉砂
（五）胶砂强度与强度等级 １、胶砂强度：
（2）沸煮 用试饼法时，先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲要检 查原因、确证无外因时，试饼已属不合格品不必沸煮）， 在试饼无缺陷的情况下，将试饼放在沸煮箱的水中篦板 上，然后在(30±5）min内加热至沸，并恒沸3h±5min。
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衢州学院 2012年9月
第四章 水泥
主要授课内容
初凝时间测定步骤
（1）制备标准稠度水泥净浆，记录开始加入水 时间； （2）将净浆一次性装入圆模，振动数次后刮平，标准养 护箱养护；
（3）养护至30分钟时，首次测定试针插入净浆的深度； 拧紧螺丝1～2s后，突然放松，试针垂直自由沉入净浆， 观察试针停止下降或释放试杆30s时指针的读数。 当试针沉入净浆中距底板4±1mm时，为水泥达到初凝状 态，从水泥全部加入水中至水泥净浆达到初凝状态所 需时间为初凝时间。
第一节 硅酸盐水泥
3.标准稠度及其用水量
标准稠度：以标准方法测试所达到统一规定的浆体可塑性程 度。 标准稠度用水量：达到标准稠度时的用水质量占水泥质量百分 比。 计算公式如下：
mw ——水泥达到标准稠度时的用水量（g）
mc ——水泥（cement）质量（g）
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
3CaO.Al2O3. 3CaSO4.31H2O
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
硅酸盐水泥的水化产物
（1）3CaO2.2SiO2.3H2O （2）Ca（OH）2 50﹪以上 25﹪左右
（3）3CaO.Al2O3.6H2O
（4）CaO.Fe2O3.H2O
（5） 3CaO.Al2O3. 3CaSO4.31H2O 钙矾石
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
4．凝结时间
定义：水泥从加水到失去可塑性所需 的时间 。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6.5h。
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
5．体积安定性
定义：反映水泥浆在凝结、硬化过程中，体积变化的均匀 程度。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。 产生原因：f-CaO、f-mgO及石膏掺量过多。
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第四章 水泥
主要授课内容
终凝时间测定步骤
（4）为准确观察试针沉入的情况，在试针上安装一 个环形附件； （5）完成初凝时间测定后，将试模连同浆体以平移 方式从玻璃板上取下，翻转180°，直径大端向上， 小端向下置于玻璃板上，临近终凝时间时，每隔 15min测定一次，当试针沉入试体0.5mm，即环形 附件开始不能在试件上留下痕迹时，为水泥达到 终凝状态。从水泥全部加入水中至水泥净浆达到 终凝状态所需时间为初凝时间
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第四章 水泥
前 言
硅酸盐水泥
水 泥 分 类 主要 水硬性 矿物 名称
铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥
本章重点 硅酸盐水泥 掺混合材料的硅 酸盐水泥 也是全书重点之一
鉄铝酸盐
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
第一节
硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥的生产过程
石 灰 石（CaO）
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第四章 水泥
水泥石强度 （1）水化程度 （2）水灰比
第一节 硅酸盐水泥
工程实践意义
（1）水泥石强度随时间增长而增长，早期快、后期慢（3-7天最快，28天后渐 慢。28天龄期）
（2）水泥强度增长与环境条件（温度和湿度）有关：
（3）加适量石膏起调节凝结硬化作用。 （4）运输、存放 水泥在运输过程中，须防潮与防水。散装水泥须分库储存，袋装水泥的 堆放高度不得超过十袋；水泥不宜久存，一般不超过三个月，超过6个月水泥 须重新试验，确定其强度等级才能用。水泥进场之后，应立即进行验收，严 格贯彻先验收后使用的原则。 衢州学院 2012年9月
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第四章 水泥 2．硅酸盐水泥的水化的凝结及硬化
第一节 硅酸盐水泥
凝结：水泥加水后成为可塑的水泥浆体，由于水泥的水作用，水泥逐渐变稠失去流动 性和可塑性和未具强度的过程，称为水泥的凝结。 硬化：水泥凝结后产生强度，逐渐发展成为坚硬人造石的过程称为水泥的“硬化” 凝结硬化过程 （1）初始反应期：5-15min （3）凝结期：6h 水泥石的结构 （1）凝胶体：胶体粒子、凝胶孔、晶体粒子 （3）毛细孔 （2）未水化的水泥颗粒 （2）潜伏期：1-3h （4）硬化期：6h-若干年
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
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fV
3Fp L 2bh2
0.00234 FP
第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
抗折强度测定：加荷速度为（50±10）N/s 抗折强度测定结果取三块试样的平均值并取整数，当 三个强度值中有超过平均值的±10％，应予剔除后 再取平均值作为抗折强度实验结果。 抗压强度实验：在整个加荷过程中以（2400±200） N/s的速率均匀地加荷直至破坏。
测定：沸煮法（试饼法、雷氏夹法）。
养护24h±2h,30min±5min内加热至沸，恒温3h±5min
MgO＜5﹪,
SO3 ＜3.5﹪。
MgO、SO3、初凝时间、安定性中的任一项不合格，均为废品。细 度、终凝时间、不溶物、烧失量不符合要求，不合格品。
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
第四章 水泥
主要授课内容
第四章 水泥（cement）
主要授课内容：
硅酸盐水泥
掺混合材料的硅酸盐水泥
其它品种水泥
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第四章 水泥
前 言
通用 水泥 水 泥 分 类 用途 性能
专用 水泥
特性 水泥
混合材料掺量0～5％ 硅酸盐水泥 混合材料掺量6％～15％ 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 混合材料掺量 20％ 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 混合材料掺量20％，50％ 复合硅酸盐水泥 砌筑水泥 道路水泥 本章重点 油井水泥 硅酸盐水泥 掺混合材料的硅 快硬硅酸盐水泥 酸盐水泥 白色硅酸盐水泥 也是全书重点之一 硅酸盐膨胀水泥 中热、低热矿渣硅酸盐水泥 低碱水泥
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
提高C3S含量------快硬高强水泥
减少C3S、C3A含量,提高C2S ------低热水泥 减少C4AF含量------浅色水泥 提高C4AF、C3A含量------道路水泥
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
三、硅酸盐水泥的凝结与硬化
行配合比计算时，通常取3.10g/cm2。堆 积密度松散时约为1000～1100kg/m3，紧 时可达到1600kg/m3，计算时通常采用 1300 kg/m3。
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
2．细度
细度：指水泥颗粒的粗细程度。水泥颗粒越细，
比表面积越大，水化反应越快越充分，早期和后期强
测定方法：试杆法，试杆沉至距底板 6mm ± 1mm
水泥标准稠度及凝结时间测定仪
（6±1）mm
40（33-35）mm
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第四章 水泥 水泥净浆搅拌机
第一节 硅酸盐水泥
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
（6±1）mm 40（33-35）mm
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1．硅酸盐水泥的水化 2．硅酸盐水泥的凝结及硬化
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
1．硅酸盐水泥的水化
各矿物的水化反应如下：
（1）2（3CaO.SiO2）+6H2O=3CaO2.2SiO2.3H2O+3Ca（OH）2
（2）2（2CaO.SiO2）+4H2O=3CaO2.2SiO2.3H2O+Ca（OH）2 （3）3CaO.Al2O3+6H2O=3CaO.Al2O3.6H2O （4）4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O=3CaO.Al2O3.6H2O +CaO.Fe2O3.H2O （5） 3CaO.Al2O3.6H2O + 3（CaSO4.2H2O） +19H2O=
第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
试杆法： 1.称500克水泥，并按经验确定加水量，量水； 2.搅拌。先加水，再加水泥，开动搅拌机，慢搅 120s， 停15s，快搅120s； 3.测定试杆沉入后距离玻璃板的高度。将净浆一次性 装入圆模，小刀插捣，振动数次，小刀刮平，置新 标准稠凝测定仪上测出试杆沉入后距离玻璃板的高 度h； 4. 若h≠6±1mm，则适当增、减水量，重新搅拌，测定 h，直至h＝6±1mm；(33～35mm) 假设h=6±1mm时的加水量为A，则该水泥的标准稠度 用水量为P=A/500*100%。
C-A≤5.0mm，安定性合格。
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
5.水泥安定性试验 soundness 用沸煮法鉴定游离氧化钙对水泥安定性的影响。 5.1主要仪器设备 沸煮箱 雷氏夹 雷氏夹膨胀测定仪: 标尺的最小刻度为0.5mm. 净浆搅拌机、天平、标准养护箱 5.2试验步骤 试饼法/标准稠度的水泥净浆150g，分二份，一组/已涂油玻 璃板/Φ70-80×10mm试饼/（24±2）h标养，3h沸煮/无裂缝，无异 常等，安定性合格。 雷氏法/一组二个试件/已涂油玻璃板4块，75-80g/标准稠度的 水泥净浆装满雷氏夹圆模，用小刀插捣15次左右后抹平/（24±2） h标养，测量雷氏夹指针尖端的初始距离A，3h沸煮/测量雷氏夹指 针尖端的距离C，取平均值/C-A≤5.0mm，安定性合格。
第四章 水泥
主要授课内容
初凝时间测定步骤
（1）制备标准稠度水泥净浆，记录开始加入水 时间； （2）将净浆一次性装入圆模，振动数次后刮平，标准养 护箱养护；
（3）养护至30分钟时，首次测定试针插入净浆的深度； 拧紧螺丝1～2s后，突然放松，试针垂直自由沉入净浆， 观察试针停止下降或释放试杆30s时指针的读数。 当试针沉入净浆中距底板4±1mm时，为水泥达到初凝状 态，从水泥全部加入水中至水泥净浆达到初凝状态所 需时间为初凝时间。
第一节 硅酸盐水泥
3.标准稠度及其用水量
标准稠度：以标准方法测试所达到统一规定的浆体可塑性程 度。 标准稠度用水量：达到标准稠度时的用水质量占水泥质量百分 比。 计算公式如下：
mw ——水泥达到标准稠度时的用水量（g）
mc ——水泥（cement）质量（g）
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
3CaO.Al2O3. 3CaSO4.31H2O
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
硅酸盐水泥的水化产物
（1）3CaO2.2SiO2.3H2O （2）Ca（OH）2 50﹪以上 25﹪左右
（3）3CaO.Al2O3.6H2O
（4）CaO.Fe2O3.H2O
（5） 3CaO.Al2O3. 3CaSO4.31H2O 钙矾石
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
4．凝结时间
定义：水泥从加水到失去可塑性所需 的时间 。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6.5h。
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
5．体积安定性
定义：反映水泥浆在凝结、硬化过程中，体积变化的均匀 程度。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。 产生原因：f-CaO、f-mgO及石膏掺量过多。
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第四章 水泥
主要授课内容
终凝时间测定步骤
（4）为准确观察试针沉入的情况，在试针上安装一 个环形附件； （5）完成初凝时间测定后，将试模连同浆体以平移 方式从玻璃板上取下，翻转180°，直径大端向上， 小端向下置于玻璃板上，临近终凝时间时，每隔 15min测定一次，当试针沉入试体0.5mm，即环形 附件开始不能在试件上留下痕迹时，为水泥达到 终凝状态。从水泥全部加入水中至水泥净浆达到 终凝状态所需时间为初凝时间
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第四章 水泥
前 言
硅酸盐水泥
水 泥 分 类 主要 水硬性 矿物 名称
铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥
本章重点 硅酸盐水泥 掺混合材料的硅 酸盐水泥 也是全书重点之一
鉄铝酸盐
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
第一节
硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥的生产过程
石 灰 石（CaO）
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第四章 水泥
水泥石强度 （1）水化程度 （2）水灰比
第一节 硅酸盐水泥
工程实践意义
（1）水泥石强度随时间增长而增长，早期快、后期慢（3-7天最快，28天后渐 慢。28天龄期）
（2）水泥强度增长与环境条件（温度和湿度）有关：
（3）加适量石膏起调节凝结硬化作用。 （4）运输、存放 水泥在运输过程中，须防潮与防水。散装水泥须分库储存，袋装水泥的 堆放高度不得超过十袋；水泥不宜久存，一般不超过三个月，超过6个月水泥 须重新试验，确定其强度等级才能用。水泥进场之后，应立即进行验收，严 格贯彻先验收后使用的原则。 衢州学院 2012年9月
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第四章 水泥 2．硅酸盐水泥的水化的凝结及硬化
第一节 硅酸盐水泥
凝结：水泥加水后成为可塑的水泥浆体，由于水泥的水作用，水泥逐渐变稠失去流动 性和可塑性和未具强度的过程，称为水泥的凝结。 硬化：水泥凝结后产生强度，逐渐发展成为坚硬人造石的过程称为水泥的“硬化” 凝结硬化过程 （1）初始反应期：5-15min （3）凝结期：6h 水泥石的结构 （1）凝胶体：胶体粒子、凝胶孔、晶体粒子 （3）毛细孔 （2）未水化的水泥颗粒 （2）潜伏期：1-3h （4）硬化期：6h-若干年
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第一节 硅酸盐水泥
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第一节 硅酸盐水泥
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fV
3Fp L 2bh2
0.00234 FP
第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
抗折强度测定：加荷速度为（50±10）N/s 抗折强度测定结果取三块试样的平均值并取整数，当 三个强度值中有超过平均值的±10％，应予剔除后 再取平均值作为抗折强度实验结果。 抗压强度实验：在整个加荷过程中以（2400±200） N/s的速率均匀地加荷直至破坏。
测定：沸煮法（试饼法、雷氏夹法）。
养护24h±2h,30min±5min内加热至沸，恒温3h±5min
MgO＜5﹪,
SO3 ＜3.5﹪。
MgO、SO3、初凝时间、安定性中的任一项不合格，均为废品。细 度、终凝时间、不溶物、烧失量不符合要求，不合格品。
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第一节 硅酸盐水泥
第四章 水泥
主要授课内容
第四章 水泥（cement）
主要授课内容：
硅酸盐水泥
掺混合材料的硅酸盐水泥
其它品种水泥
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第四章 水泥
前 言
通用 水泥 水 泥 分 类 用途 性能
专用 水泥
特性 水泥
混合材料掺量0～5％ 硅酸盐水泥 混合材料掺量6％～15％ 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 混合材料掺量 20％ 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 混合材料掺量20％，50％ 复合硅酸盐水泥 砌筑水泥 道路水泥 本章重点 油井水泥 硅酸盐水泥 掺混合材料的硅 快硬硅酸盐水泥 酸盐水泥 白色硅酸盐水泥 也是全书重点之一 硅酸盐膨胀水泥 中热、低热矿渣硅酸盐水泥 低碱水泥
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
提高C3S含量------快硬高强水泥
减少C3S、C3A含量,提高C2S ------低热水泥 减少C4AF含量------浅色水泥 提高C4AF、C3A含量------道路水泥
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三、硅酸盐水泥的凝结与硬化
行配合比计算时，通常取3.10g/cm2。堆 积密度松散时约为1000～1100kg/m3，紧 时可达到1600kg/m3，计算时通常采用 1300 kg/m3。
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第一节 硅酸盐水泥
2．细度
细度：指水泥颗粒的粗细程度。水泥颗粒越细，
比表面积越大，水化反应越快越充分，早期和后期强
测定方法：试杆法，试杆沉至距底板 6mm ± 1mm
水泥标准稠度及凝结时间测定仪
（6±1）mm
40（33-35）mm
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第四章 水泥 水泥净浆搅拌机
第一节 硅酸盐水泥
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第一节 硅酸盐水泥
1．硅酸盐水泥的水化
各矿物的水化反应如下：
（1）2（3CaO.SiO2）+6H2O=3CaO2.2SiO2.3H2O+3Ca（OH）2
（2）2（2CaO.SiO2）+4H2O=3CaO2.2SiO2.3H2O+Ca（OH）2 （3）3CaO.Al2O3+6H2O=3CaO.Al2O3.6H2O （4）4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O=3CaO.Al2O3.6H2O +CaO.Fe2O3.H2O （5） 3CaO.Al2O3.6H2O + 3（CaSO4.2H2O） +19H2O=
第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
试杆法： 1.称500克水泥，并按经验确定加水量，量水； 2.搅拌。先加水，再加水泥，开动搅拌机，慢搅 120s， 停15s，快搅120s； 3.测定试杆沉入后距离玻璃板的高度。将净浆一次性 装入圆模，小刀插捣，振动数次，小刀刮平，置新 标准稠凝测定仪上测出试杆沉入后距离玻璃板的高 度h； 4. 若h≠6±1mm，则适当增、减水量，重新搅拌，测定 h，直至h＝6±1mm；(33～35mm) 假设h=6±1mm时的加水量为A，则该水泥的标准稠度 用水量为P=A/500*100%。
C-A≤5.0mm，安定性合格。
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第一节 硅酸盐水泥
5.水泥安定性试验 soundness 用沸煮法鉴定游离氧化钙对水泥安定性的影响。 5.1主要仪器设备 沸煮箱 雷氏夹 雷氏夹膨胀测定仪: 标尺的最小刻度为0.5mm. 净浆搅拌机、天平、标准养护箱 5.2试验步骤 试饼法/标准稠度的水泥净浆150g，分二份，一组/已涂油玻 璃板/Φ70-80×10mm试饼/（24±2）h标养，3h沸煮/无裂缝，无异 常等，安定性合格。 雷氏法/一组二个试件/已涂油玻璃板4块，75-80g/标准稠度的 水泥净浆装满雷氏夹圆模，用小刀插捣15次左右后抹平/（24±2） h标养，测量雷氏夹指针尖端的初始距离A，3h沸煮/测量雷氏夹指 针尖端的距离C，取平均值/C-A≤5.0mm，安定性合格。