建筑材料 第五章 水泥

3CaO Al2 O3 6H 2 O 3CaO Al2 O3 6H 2 O
4CaO Al2O3 Fe2O3 7H 2O 3CaO Al2O3 6H 2O CaO Fe2O3 H 2O
纯水泥熟料磨细后，凝结时间很短， 不便使用。为了调节水泥的凝结时ห้องสมุดไป่ตู้，掺 入适量石膏，与反应最快的铝酸三钙作用 生成难溶的水化硫铝酸钙，覆盖于未水化 的铝酸三钙周围，阻止其继续快速水化。 适量石膏起缓凝作用。
试验仪器
水泥胶砂试件制备
水泥胶砂强度试验
GB规定
水泥各等级、各龄期的强度值(GB175—2007)
品种
强度等级
42.5
抗压强度(MPa) ≥
抗折强度(MPa) ≥
3d
17.0 22.0
28d
42.5 42.5
3d
3.5 4.0
28d
6.5 6.5
硅 酸 盐 水 泥
42.5R
52.5 52.5R 62.5

硅酸三钙(C3S) 硅酸二钙(C2S)
45%～60% 15%～30%


铝酸三钙(C3A)
铁铝酸四钙(C4AF)
6%～12%
6%～8%
硅酸盐水泥熟料矿物特性
矿物名称 C3S C2S C3A C4AF 密度 (g/cm3) 3.25 3.28 3.04 3.77 水化反应 速率 快 慢 最快 快 水化放热 量 大 小 最大 中 强度 高 耐腐蚀性 差 好 最差 中 干缩性 中 小 大 小
52.5
52.5
4.0
4.5
7.0
7.0
矿渣水泥的性能及应用 凝结硬化慢，早期强度低，后期强度 发展较快 抗软水、抗腐蚀能力强 水化热低 湿热敏感性强，适合蒸汽养护



（3）火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥
①火山灰水泥 是由硅酸盐水泥熟料，加入大于20%且
不超过40%的火山灰质混合材料及适量石膏
62.5R
23.0 27.0 28.0
32.0
52.5 52.5 62.5
62.5
4.0 5.0 5.0
5.5
7.0 7.0 8.0
8.0
6）水化热
水泥与水发生水化反应所放出的 热量称为水化热。
对工程的影响 高水化热的水泥在大体积混凝土工 程中是非常不利的，在大体积混凝土工 程中应选择低热水泥。 在混凝土冬期施工时，水化热有利
讨论与分析
引起安定性不良的原因有哪些
GB规定
熟料中含有过多的游离CaO; 熟料中含有过多的游离MgO; 石膏掺量过多。
用沸煮法检验必须合格； 熟料中MgO含量≯5%； 熟料中SO3含量≯3.5%；
试验方法
试饼法
沸煮法 雷氏夹法（标准法）
请观看标准稠度用水量、凝 结时间、安定性试验录像
5）强度等级 强度是水泥力学性质的一项重要指标， 是确定水泥强度等级的依据。 硅酸盐水泥根据标准试件3d、28d的抗 压强度、抗折强度划分为42.5、42.5R、52.5 、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。
3CaO Al2O3 6 H 2O 3(CaSO4 2 H 2O) 19H 2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H 2 O
硬化后的水泥石 是由胶体粒子、晶体 粒子、凝胶孔、毛细 孔及未水化的水泥颗 粒所组成。其结构如 图所示。
A－－未水化水泥颗粒 B－－胶体粒子 C－－晶体粒子 D－－毛细孔（毛细孔水） E－－凝胶孔
表示。
不同的水泥品种，标准稠度用水量各
不相同，一般在24%～33%之间。 例：A水泥的标准稠度用水量为 27%，B水泥的标准稠度用水量为30%。
4）体积安定性
指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。
不良： 水泥硬化后体积发生不均匀膨胀， 导致水泥石开裂、翘曲等现象。
良好： 出厂水泥必须合格。
注意：安定性不良的 水泥为废品水泥， 严禁在工程中使用。

5.1.2 普通硅酸盐水泥
是由硅酸盐水泥熟料、大于5%且不
超过20%的活性混合材料（允许用不超
过水泥质量8%的非活性混合材料或不超
过水泥质量5%的窑灰代替）及适量石膏
共同磨细制成，简称普通水泥，代号
P〃O。
普通水泥的细度、体积安定性、氧
化镁含量、三氧化硫含量、氯离子含量 要求同硅酸盐水泥。 普通水泥初凝时间不得早于45min， 终凝时间不得迟于600min。

软水腐蚀 （溶出性侵蚀）


酸性腐蚀
盐类的腐蚀 强碱腐蚀
水泥石腐蚀的防止措施：
根据工程所处环境，选用适当品种 的水泥；
增加水泥制品的密实度，减少侵蚀
介质的渗透；
设臵保护层。
(6)硅酸盐水泥的性质与应用
快凝快硬高强 抗冻性好 抗腐蚀性差 碱度高、抗碳化能力强 耐热性差 耐磨性好 水化热大
1)三种水泥的技术指标
细度、凝结时间、体积安定性、强度
等级、氯离子含量要求与矿渣水泥相同。
三氧化硫含量要求不大于3.5%，氧化
镁含量要求不大于6.0%，如含量大于6.0% 时，需进行压蒸安定性试验并合格。
2)三种水泥的性能及应用
三种水泥的共性包括：早期强度发展
慢，后期强度增长快；水化热低；耐腐蚀
早期低 后期高
低 低
（3）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化
1）水化反应
2(3CaO SiO2 ) 6H 2O 3CaO 2SiO2 3H 2 0 3Ca(OH ) 2
2(2CaO SiO2 ) 4H 2O 3CaO 2SiO2 3H 2O Ca(OH ) 2
(4)硅酸盐水泥的技术要求
1）细度 细度－－指水泥颗粒的粗细程度。
讨论与分析
？
水泥越细
总表面积越大，与水发生水化 优点：反应的速度越快，水泥石的早 期强度越高。 缺点: 硬化收缩越大；易受潮而降低 活性；成本越高。
GB规定 硅酸盐水泥的比表面积应大于 300m2/kg。
同时规定凡细度不符合规定者为不
存在的条件下活性才能激发出来，通
常将石灰与石膏称为活性混合材料的
“激发剂”。
氢氧化钙称为碱性激发剂；石膏
为硫酸盐激发剂。
xCa(OH )2 SiO2 mH2O xCaO SiO2 nH2O
yCa(OH )2 Al2O3 mH2O yCaO Al2O3 nH2O
2)非活性混合材料 掺入的目的主要是为了提高水泥产 量，调节水泥强度等级，减小水化热等。 磨细的石英砂、石灰石、黏土、慢 冷矿渣及多种废渣等都属于非活性混合
5.1
硅酸盐水泥和普通 硅酸盐水泥
通用硅酸盐水泥：
是以硅酸盐水泥熟料、适量石膏 和规定的混合材料制成的水硬性胶凝材 料。
4.1.1 硅酸盐水泥
定义 硅酸盐水泥熟料 （0～5%混合材料） 适量石膏
磨细
硅酸盐水泥
PⅠ型
（PⅡ型）
（1）硅酸盐水泥的生产
生产工艺流程(简称为“两磨一烧”)
（2）熟料矿物组成及特性
（1）混合材料
掺混合材料是为了调整水泥强度 等级，扩大使用范围，改善水泥的某 些性能，增加品种和产量，降低成本 并充分利用工业废料，减轻对环境的
负担。
1)活性混合材料
①粒化高炉矿渣
炼铁高炉中的熔融矿渣经水淬等急
冷方式而成的颗粒，又称水淬矿渣，
一般CaO和Al2O3含量较高者，活性较
大，质量较好，在有激发剂的情况下， 具有水硬性。
磨细制成的，简称火山灰水泥，代号P〃P。
②粉煤灰水泥
是由硅酸盐水泥熟料，加入大于
20%且不超过40%的粉煤灰混合材料及
适量石膏磨细制成，简称粉煤灰水泥， 代号P〃F。
③复合硅酸盐水泥
是由硅酸盐水泥熟料，加入两种以上
大于20%且不超过50%的活性混合材料（允
许用不超过水泥质量8%的窑灰代替部分混 合材料）及石膏磨细制成，简称复合水泥， 代号P 〃 C。
于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。
7）碱含量 若水泥中碱含量过高，而混凝土 使用了活性骨料，活性骨料会与水泥所 含的碱性氧化物发生化学反应，生成具 有膨胀性的碱硅酸凝胶物质，导致混凝 土产生膨胀破坏。
若使用活性骨料，用户要求提供 低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于 0.60%或由供需双方商定。
8）不溶物、烧失量 Ⅰ型硅酸盐水泥不溶物不得超过
5 水 泥
水泥浆体不仅能在空气中凝结硬化，
还能更好地在水中凝结硬化，保持并发
展其强度，故水泥属于典型的水硬性胶 凝材料。
分类：按矿物组成分
硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥
分类：按用途和特性
通用水泥: 硅酸盐水泥 普通水泥 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥 专用水泥：砌筑水泥 道路水泥等 特性水泥：快硬水泥 抗硫酸盐水泥 低热水泥 膨胀水泥等
合格品。 请观看测定比表面积试验录像
2）凝结时间 水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。
水泥全部加入水中 初凝 终凝 开始失去可塑性
完全失去可塑性
讨论与分析 水泥的凝结时间对工程有重要意义。
结论1：水泥的 初凝时间不能过 短，否则在施工 前即已失去流动 性和可塑性而无 法施工。
结论2：水泥的 终凝时间不能过 长，否则将延长 施工进度和模板 周转期。
0.75%；Ⅱ型硅酸盐水泥不溶物不得超
过1.50%。
Ⅰ型硅酸盐水泥烧失量不得超过
3.0%；Ⅱ型硅酸盐水泥烧失量不得超过
3.5%。
9）氯离子含量
硅酸盐水泥氯离子含量应不大于 0.06%，氯离子含量不满足要求的为不 合格品。
（5）水泥石的腐蚀与防止