硅酸盐水泥
六大水泥的特性及使用范围
六大水泥的特性及使用范围一、硅酸盐水泥优点：①凝结硬化快；②早期强度高；③水泥强度等级高；④抗冻性好；⑤耐磨性好；⑥干缩性较小。
缺点：①水化热较高；②耐酸碱和硫酸盐类的化学侵蚀差。
适用于：①一般地上工程和不受侵蚀的地下工程；②在低温条件下需要强度发展要求较高的工程；③早期强度要求较高的工程；④配制高强度等级混凝土；⑤无腐蚀水中的受冻工程。
不适用于：①大体积混凝土工程；②受化学侵蚀的工程。
二、普通硅酸盐水泥优点：①早期强度高；②凝结硬化快；③抗冻性好。
缺点：①水化热较高；②抗水性差；③耐酸碱和硫酸盐类的化学侵蚀差。
适用于：①一般地上工程和不受侵蚀作用的地下工程，以及不受水压作用的工程；②无腐蚀水中的受冻工程；③早期强度要求较高的工程；④在低温条件下需要强度发展较快的工程，但每日平均气温在4。
（:以下或最低气温在-3。
C 以下时，应按冬季施工规定办理。
不适用于：①水利工程的水中部分；②大体积混凝土工程；③受化学侵蚀的工程。
三、火山灰质硅酸盐水泥优点：①对硫酸盐类侵蚀的抵抗能力强；②抗水性好；③水化热较低；④在湿润环境中后期强度的增进率较大；⑤在蒸汽养护中强度发展较快。
缺点：①早期强度低，凝结较慢，在低温环境中尤甚；②耐冻性差；③吸水性大；④干缩性较大。
适用于：①地下、水中工程及经常受较高水压的工程；②受海水及含硫酸盐类溶液侵蚀的工程；③大体积混凝土工程；④蒸汽养护的工程；⑤远距离运输的砂浆和混凝土。
不适用于：①气候干热地区或难于维持20-30d内经常湿润的工程；②早期强度要求高的工程；③受冻工程。
四、矿渣硅酸盐水泥优点：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。
缺点：①早期强度低，凝结较慢，在低温环境中尤甚；②耐冻性较差；③干缩性大，有泌水现象。
适用于：①地下、水中和海水中的工程，以及经常受高水压的工程；②大体积的混凝土工程；③蒸汽养护的工程；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。
土木工程材料 水泥
三、硅酸盐水泥的主要技术性能
1. 密度
2. 细度(分散度) 3. 需水量 4. 泌水性和保水性 5. 凝结时间(★) 6. 体积安定性(★) 7. 强度等级(★) 8. 水化热 9. 碱含量 10. 氯离子含量
1．密度 (Density)
一般在3.05~3.2间，其测试注意介质。与密度有关的因素：①
C-S-H（水化硅酸钙）
CH（氢氧化钙）
2. C3A的水化
C3A的水化反应能力最强，早期水化快，放热
量大。对水泥的早期凝结硬化有重大的影响。 水化产物：水化铝酸钙
3. C4AF的水化
水化速度快于C2S，但慢于C3S和C3A
水化产物：水化铝酸钙和水化铁酸钙
（二）石膏对水泥水化作用的影响
采用软练法定水泥标号的测定方法与塑性混凝土的相关 性较好。根据我国的国情，又通过大量的试验，制定了 一套软练标准的试验方法（GB175－92）。为了使我国 在加入世界贸易组织后，水泥强度检验方法能与国际标 准接轨，参考ENV 197-1：1995欧洲水泥试行标准，我国 于1999年7月30日批准发布了第5次修订的的水泥标准， 即：《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999）， 并已于2001年4月1日正式实施，原GB175-92已于2000年 12月1日起废止。
9.
水泥的碱含量 (alkali content) ——碱—集料反应问题
若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，
水泥中的碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表
示不得大于0.6％ 。
10. 氯离子含量 (Chloride content)
Cl-的危害 Cl-含量: 要求不大于0.06%
建筑工程广泛使用的五种水泥及其代号
建筑工程广泛使用的五种水泥及其代号硅酸盐水泥代号P·Ⅰ，P·Ⅱ普通硅酸盐水泥、代号P·O矿渣硅酸盐水泥、代号P·S火山灰质硅酸盐水泥、代号P·P粉煤灰硅酸盐水泥、代号P·F硅酸盐水泥和普通硅酸盐硅酸盐水水泥在硅酸盐系水泥品种中，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的组成相差较小，性能较为接近。
一、硅酸盐水泥的定义按《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999）规定：凡由硅酸盐水泥熟料、0～5%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（即国外通称的波特兰水泥）。
硅酸盐水泥分两种类型，不掺加石灰石和粒化高炉矿渣的称I 型硅酸盐水泥，代号P·I；在粉磨时掺加不超过水泥重量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称II型硅酸盐水泥，代号P·II。
二、硅酸盐水泥的水化和凝结硬化水泥加水拌合后，最初形成具有可塑性的浆体（称为水泥净浆），随着水泥水化反应的进行逐渐变稠失去塑性，这一过程称为凝结。
此后，随着水化反应的继续，浆体逐渐变为具有一定强度的坚硬的固体水泥石，这一过程称为硬化。
可见，水化是水泥产生凝结硬化的前提，而凝结硬化则是水泥水化的必然结果。
（一）硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥与水拌合后，其熟料颗粒表面的四种矿物立即与水发生水化反应，生成水化产物。
各矿物的水化反应如下：2（3CaOSiO2）+6H2O=3CaO2SiO23H2O（水化硅酸钙凝胶）+3Ca（OH）2（氢氧化钙晶体）2（2CaOSiO2）+4H2O=3CaO2SiO23H2O+Ca（OH）23CaOAl2O3+6H2O=3CaOAl2O36H2O （水化铝酸钙晶体）4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O=3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O （水化铁酸钙凝胶）上述反应中，硅酸三钙的水化反应速度快，水化放热量大，生成的水化硅酸钙（简写成C-S-H）几乎不溶于水，而以胶体微粒析出，并逐渐凝聚成为凝胶。
硅酸盐水泥熟料
硅酸盐水泥熟料
硅酸盐水泥熟料，作为一种重要的建筑材料，在建筑行业中扮演着关键的角色。
本文将介绍硅酸盐水泥熟料的基本特性、生产工艺以及应用领域。
硅酸盐水泥熟料特性
硅酸盐水泥熟料是一种无机胶凝材料，主要成分包括氧化硅、氧化铝、氧化铁等。
其特点包括化学稳定性高、抗腐蚀性能强、初凝和终凝时间适中等。
硅酸盐水泥熟料在水中反应生成水化硅酸钙胶凝物质，可以有效提高混凝土的强度和耐久性。
硅酸盐水泥熟料的生产工艺
硅酸盐水泥熟料的生产过程通常包括原料的研磨混合、烧成和磨研等步骤。
其中，石灰石、粘土、铁矿石等是硅酸盐水泥熟料的主要原料，经过物理混合、烧成和磨研后，最终得到成品硅酸盐水泥熟料。
硅酸盐水泥熟料的应用领域
硅酸盐水泥熟料广泛应用于建筑行业中，主要用于混凝土搅拌站、道路建设、
水泥制品生产等领域。
硅酸盐水泥熟料作为一种高强度、高耐久性的建筑材料，被广泛应用于各类工程中，为建筑结构的稳定性和耐久性提供了重要保障。
综上所述，硅酸盐水泥熟料作为一种重要的建筑材料，具有优异的性能和广泛
的应用领域。
随着建筑行业的不断发展，硅酸盐水泥熟料在市场中的地位将更加重要，为建筑工程的发展提供强有力的支持。
水泥
CaO
3CaO· 2 SiO
生料
800℃左右 分解反应
SiO2
Al2O3
800～1450℃ 化合反O3 Al
Fe2O3
4 CaO· 2O3· 2O3 Al Fe
硅酸盐水泥熟料矿物组成及特性
名 称 代号 含量范围 凝结硬化速度 水化放热量 强度
硅酸三钙 C3S 37％～60％ 快 多 早期强度高
细度 2、标准稠度 3、凝结时间 4、体积安定性 5、强度 碱含量
体积安定性：水泥浆在硬化过程中，体积变 化的均匀性能。 原因：1）熟料中CaO，MgO 过多，CaO，MgO 过 烧，结构致密，熟化慢，硬化后才熟化，体积膨 胀开裂。 2）石膏过量，硬化后，仍有CaSO4存 在，则C3A、水化铝酸钙与之反应，形成钙矾石， 膨胀开裂。 测定方法：沸煮法(雷氏法、试饼法）。 规定: MgO≯ 5% ；SO3含量矿渣水泥≯4%， 其他水泥≯3.5% 体积安定性不良的水泥应作废品处理
矿渣
火山灰
粉煤灰
两个概念： （一）活性混合材料： 常温下能与氢氧化钙和水发生水化反应，生成水硬性的 水化产物，并能逐步凝结硬化产生强度的混合材料。其主要 作用是改善水泥的某些性能，还具有调节水泥强度标号、降 低水化热、增加产量和降低成本的作用。如粒化高炉矿渣、 粉煤灰等（硅、铝、铁、钙、镁的氧化物）。
5）养护龄期的影响 随着养护时间的增加，水泥的水化程度增加，凝胶体数量增 加，毛细孔减少，强度不断增加。一般在28天之内强度发展较快， 28天后显著减慢。
6)外加剂的影响 7）水泥受潮与久存 水泥在存放的过程中会吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，使 水泥丧失胶结能力，强度下降。超过三个月后的水泥，强度降低 10%～20%；六个月后降低 15%～30%；一年后降低 25%～40%；此 时需重新试验，确定其标号。
建筑工程常用的水泥
建筑工程常用的水泥
1. 硅酸盐水泥（Ordinary Portland Cement, OPC）：由硅酸盐水泥熟料、石膏以及其他少量添加物制成，分为不同强度等级，如425、525、625、725等，特点是早期强度高，耐冻性强，耐磨性优良，适用于多种建筑工程和高标号混凝土。
2. 普通硅酸盐水泥（Normal Portland Cement, NPC）：在硅酸盐水泥的基础上允许加入一定比例的混合材料，性能较稳定，适用范围广，是建筑工程中最常用的水泥之一。
3. 矿渣硅酸盐水泥（Slag Portland Cement）：主要原料除了硅酸盐水泥熟料外，还加入了大量的粒化高炉矿渣，具有较好的耐热性和抗硫酸盐侵蚀能力，适用于湿度较高环境和水下施工。
4. 火山灰质硅酸盐水泥（Pozzolanic Portland Cement）：添加火山灰质材料，具有良好的后期强度增长和耐久性，适用于湿热环境下或对耐久性要求较高的工程。
5. 粉煤灰硅酸盐水泥（Fly Ash Portland Cement）：以粉煤灰为主要混合材料，具有较好的体积稳定性，适用于大体积混凝土结构和地下工程。
6. 复合硅酸盐水泥（Composite Portland Cement）：包含多种活性混合材料，性能介于上述几种水泥之间。
水利工程建筑材料4水泥
石膏过量安定性不良
石膏的掺量一定要适量，如果掺量过多，在水泥硬化后 还会继续生成水化硫铝酸钙，因水化硫铝酸钙自身含有 大量的结晶水，生成时体积膨胀约2.5倍，会导致硬化后 的水泥石开裂而破坏。
（5）硅酸盐水泥的技术性质
1）细度
定义
细度－－指水泥颗粒的粗细程度。通常水泥颗粒的粒径 为7~200um。 讨论与分析
铁相、无水硫铝 有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝 酸钙、硅酸二钙 酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等 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
（2）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
水 泥
专用水泥
讨论与分析
定义
试验方法
2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量
讨论与分析
为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时， 要将水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的 稠度呢？
为了使试验结果 具有可比性
2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量
定义
标准稠度用水量指水泥浆达到规定的标准稠 度时，所需要的用水量，是对水泥性质检验的准 备性指标。由于用水量的多少，能直接影响凝结 时间和体积安定性等性质的测定，因此，必须在 规定的稠度下进行试验。按国家标准GB/T13462001的规定试验。
3）硅酸盐水泥的凝结时间
GB规定
初凝时间不得 早于45min 终凝时间不得 迟于6.5h。
同时规定:凝结时间不符合规定者为不合格品。
3）硅酸盐水泥的凝结时间 试验方法 水泥的凝结时间的测定，是以标准稠度 用水量拌制的水泥净浆，在规定的温度 和湿度条件下，用凝结时间测定仪来测 定。
水泥_常见问题解答
水泥常见问题解答1．简述硅酸盐水泥的生产过程。
答：生产硅酸盐水泥时，第一步先生产出水泥熟料。
将石灰石、粘土和校正原料（常为铁矿石粉）按比例混合磨细，再煅烧而形成水泥熟料。
然后将水泥熟料与适量石膏、混合材料按比例混合磨细而制成水泥成品。
硅酸盐水泥的生产过程可简称为“两磨一烧”。
２．国家标准对硅酸盐水泥定义是什么？硅酸盐水泥分为哪两种类型？答：国家标准对硅酸盐水泥定义为：凡由硅酸盐水泥熟料、0～5%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（即国外通称的波特兰水泥）。
硅酸盐水泥分为两种类型，不掺加混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，其代号为P•Ⅰ。
在硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥，其代号为P•Ⅱ。
３．水泥熟料的矿物组成有哪些？各种矿物单独与水作用时，表现出哪些不同的性能？答：水泥熟料的矿物组成有：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。
各种矿物单独与水作用时，表现出不同的性能，见下才表。
水泥熟料矿物的组成、含量及特性能矿物名称硅酸三钙C3S 硅酸二钙C2S 铝酸三钙C3A 铁铝酸四钙C4AF矿物含量37%～60% 15%～37% 7%～15% 10%～18%矿物特性水化速度快慢最快快水化热大小最大中硬化速度早期强度后期强度抗干缩性耐腐蚀性快高高中差慢低高良好最快低低差最差快中低优中水泥中各熟料矿物的含量，决定着水泥某一方面的性能。
４．经水化反应后生成的主要水化产物有哪些？答：经水化反应后生成的主要水化产物有：水化硅酸钙和水化铁酸钙为凝胶体(它是水泥具有胶结性能的主要物质)，氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙为晶体。
在完全水化的水泥石中，凝胶体约为70%，氢氧化钙约占20% 。
5．影响硅酸盐系水泥凝结硬化的主要因素有哪些？答：影响硅酸盐系水泥凝结硬化的主要因素（1）水泥的熟料矿物组成及细度水泥熟料中各种矿物的凝结硬化特点是不同的，不同种类的硅酸盐水泥中各矿物的相对含量不同，上述两方面的原因决定了不同种类的硅酸盐水泥硬化特点差异很大。
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第一节硅酸盐水泥
密度与堆积密度。硅酸盐水泥的密度与其矿物组成、储存时 间和条件以及熟料的锻烧程度有关，一般为3.05~3.20g/cm3。 在进行混凝土配合比计算时，通常采用3.10g/cm3。
为调整硅酸盐水泥的凝结时间，在生产的最后阶段还要加入 石膏。其工艺流程如图4-1所示。
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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥熟料的矿物组成、含量及特性
硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸盐水泥中，硅酸三钙、硅酸二钙一般占总量的75%以上;
铝酸三钙、铁铝酸四钙占总量的25%左右。硅酸盐水泥熟料 除上述主要组成外，尚含有少量以下成分: 游离氧化钙。其含量过高将造成水泥安定性不良，危害很大。 游离氧化镁。若其含量高、晶粒大时也会导致水泥安定性不 良。 含碱矿物以及玻璃体等。
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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥的凝结硬化 硅酸盐水泥的凝结硬化过程是一个连续的复杂的物理化学变
化过程。当前常把硅酸盐水泥凝结硬化看作是由如下几个过 程来完成的，见图4-2。
影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素
水泥的熟料矿物组成及细度 养护龄期 石膏的掺量 水灰比 外加剂的影响
碱含量。水泥中碱含量按Na2O3+0.635K2O计算值来表示。 水泥中碱含量过高，则在混凝土中遇到活性骨料，易产生 碱--骨料反应，对工程质量造成危害。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。
不溶物含量。丁型硅酸盐水泥中不溶物含量不得超过 0.75%; Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物含量不得超过1.500。不 溶物含量高对水泥质量有不良影响。
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第一节硅酸盐水泥
体积安定性。水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中 体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生不均匀变化时， 会导致膨胀开裂、翘曲，此称安定性不良。安定性不合格的 水泥应做废品处理，不得用于建筑工程。
标准稠度用水量。水泥的许多性质都与新拌制的水泥浆的稀 稠程度有关，如凝结时间、体积安定性测定等。所谓标准稠 度，是按规定的方法拌制的水泥净浆，用维卜仪测定试杆沉 人净浆并距底板6±1 mm时的水泥净浆的稠度(标准法)。或 在水泥标准稠度测定仪上，试锥下沉(28±2) mm时的水泥 净浆的稠度(代用法)。
硅酸盐水泥的化学性质 氧化镁(MgO)含量。水泥中氧化镁的含量不宜超过5%。如果
水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放 宽到60%，氧化镁结晶粗大，水化缓慢，且水化生成的 Mg(OH)2体积膨胀达1.5倍，过量会引起水泥安定性不良。
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Hale Waihona Puke 第一节硅酸盐水泥三氧化硫(SO3)含量。水泥中三氧化硫的含量不得超过 3.5%。过量的三氧化硫会与铝酸钙矿物生成较多的钙矾石 从而产生较大的体积膨胀，引起水泥安定性不良。
第四章水泥
第一节硅酸盐水泥 第二节掺混合材料的硅酸盐水泥 第三节复合硅酸盐水泥 第四节专用水泥 第五节特性水泥
第一节硅酸盐水泥
硅酸盐类水泥的分类
硅酸盐类水泥是以硅酸钙为主要成分的各种水泥的总称。这 类水泥品种最多、生产量最大、应用最广。硅酸盐类水泥的 分类见表4-1。
硅酸盐水泥的生产过程
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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥熟料的矿物含量及特性 水泥在水化过程中，四种矿物组成表现出不同的反应特性，
表4-2所示为改变熟料中的矿物成分之间的比例关系，可以使 水泥的性质发生相应变化。
硅酸盐水泥的水化及凝结硬化
硅酸盐水泥加水拌和后成为既有可塑性又有流动性的水泥浆， 同时产生水化反应，随着水化反应的进行，逐渐失去流动能 力达到“初凝”。待完全失去可塑性，开始产生强度时，即 为“终凝”。随着水化、凝结的继续，浆体逐渐转变为具有 一定强度的坚硬固体水泥石，这一过程称为水泥的硬化。由 此可见，水化是水泥产生凝结硬化的前提，而凝结硬化则是 水泥水化的结果。
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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥的技术性质及要求
硅酸盐水泥的物理力学性质 细度。水泥细度是指水泥颗粒粗细的程度，细度是影响水泥
性能的重要指标。水泥细度通常采用筛析法或比表面积法进 行测定。 凝结时间。水泥从加水开始到失去流动性，即从可塑性状态 发展到固体状态所需要的时间称为凝结时间。凝结时间又分 为初凝时间和终凝时间。初凝时间是指从水泥加水拌和起到 水泥浆开始失去塑性所需的时间;终凝时间为从水泥加水拌和 时起到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度的时间。
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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥石的腐蚀与防治
硅酸盐水泥石在通常使用条件下有较好的耐久性。当硅酸盐 水泥石长时间处于侵蚀性介质中时，如流动的淡水、酸和酸 性水、硫酸盐和镁盐溶液、强碱等，会逐渐受到侵蚀，变得 疏松，强度下降甚至破坏。
环境对硅酸盐水泥石结构的腐蚀可分为物理腐蚀与化学腐蚀。 物理腐蚀是指各类盐溶液渗透到水泥石结构内部，并不与水 泥石成分发生化学反应，而是产生结晶使体积膨胀，对水泥 石产生破坏作用。在干湿交替的部位，这类腐蚀尤为严重。 化学腐蚀是指外界各类腐蚀介质与水泥石内部的某些成分发 生化学反应，并生成易溶于水的矿物和体积显著膨胀的矿物 或无胶结能力的物质，从而导致水泥石结构的解体。
硅酸盐水泥是硅酸盐类水泥品种中最重要的一种。生产硅酸 盐水泥的原料主要是石灰质原料和钻土质原料。石灰质原料， 如石灰石、白垩等，主要提供氧化钙(CaO);黏土质原料，如 黏铁铁土(矿Fe、石2O页。3岩)。等有，时主为要调提整供化氧学化成硅分(还SiO需2加)氧入化少铝量(A辅l2助O3原)与料氧，化如
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第一节硅酸盐水泥
强度和强度等级。水泥作为胶凝材料，强度是它最重要的性 质之一，也是划分强度等级的依据。
水泥强度是指水泥胶砂强度，是评定水泥强度等级的依据。 硅酸盐水泥的强度不但与熟料的矿物成分，混合材料的品种、 数量及水泥的细度等有关，还与水泥的水灰比、试件的制作 方法、养护条件等有关。