第2章無機膠凝材料

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凡是能在物理、化學作用下，從漿體變?yōu)閳怨痰氖癄铙w，并能膠結其他物料而具有一定機械強度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料有機膠凝材料無機膠凝材料：瀝青、各種樹脂：石灰、石膏、水玻璃、各種水泥氣硬性水硬性：石灰、石膏、水玻璃：各種水泥201:33本章主要內(nèi)容：2.1氣硬性膠凝材料2.2硅酸鹽水泥2.3摻混合料的硅酸鹽水泥2.4其它水泥301:33本章難點硅酸鹽水泥水化硬化機理，熟練掌握幾種通用水泥的性能特點及選用原則。(1)掌握石膏、石灰等氣硬性膠凝材料的硬化機理、性質(zhì)及使用特點，熟悉其主要用途。本章的學習目標：(2)熟悉硅酸鹽水泥的礦物組成，掌握其硬化機理，熟練掌握幾種通用硅酸鹽水泥的性能特點及選用原則。(3)了解特性水泥和專用水泥的主要性能和使用特點。401:331.石膏的種類2.建筑石膏的凝結硬化3.建筑石膏的性質(zhì)與技術要求4.建筑石膏的應用1.石灰的生產(chǎn)及分類2.石灰的熟化與硬化3.

石灰的性質(zhì)與技術要求4.石灰的應用2.1.2石灰2.1.1石膏（CaSO4·2H2O）礦石是生產(chǎn)石膏膠凝材料的主要原料，純二水石膏礦石呈無色透明或白色。501:33石膏是以硫酸鈣為主要成分的氣硬性膠凝材料。天然二水石膏化工石膏是指含有CaSO4·2H2O與CaSO4混合物的化工副產(chǎn)品及廢渣。例如磷石膏是制造磷酸時的廢渣。6將天然二水石膏在不同的溫度下煅燒可得到不同的石膏品種。如將天然二水石膏在107~170OC的干燥條件下加熱可得半水石膏。非密閉的窯爐中加熱脫水得到，也稱建筑石膏。晶粒較細，調(diào)制一定稠度的漿體時，需水量較大，硬化后強度較低。在0.13MPa、240OC的過飽和蒸汽中蒸煉脫水，或在某些鹽溶液中沸煮得到。晶粒較粗，需水量小，硬化后強度高，又稱為高強石膏。β型半水石膏α型半水石膏01:337半水石膏繼續(xù)脫水，生成可溶性硬石膏，與水拌合后仍能很快凝結硬化。石膏中殘留很少的水分，這種石膏凝結硬化很慢。170-200oC200-250oC01:33400-750oC大于850oC石膏完全失水，失去凝結硬化能力，成為不溶性硬石膏(死燒石膏)。部分石膏分解生成的氧化鈣具有催化作用，所得產(chǎn)品有重新具有凝膠硬化性能，高溫煅燒石膏。801:33

建筑石膏與適量水拌合后，能形成可塑性良好的漿體，但漿體很快失去塑性并產(chǎn)生強度，這種現(xiàn)象成為石膏的凝結硬化。二水石膏在水中的溶解度為半水石膏的1/5左右，二水石膏易飽和析出，漿體中的水分因水化和蒸發(fā)而逐漸減少，漿體變稠而失去流動性，可塑性也開始下降，稱為石膏的初凝。而后隨著晶體顆粒間磨擦力和粘結力的增大，漿體的塑性很快下降，直至消失，稱為石膏的終凝。終凝時間一般不超過30min。漿體在幾分鐘內(nèi)便開始失去可塑性，30min內(nèi)完全失去可塑性而產(chǎn)生強度，大約一周左右完全硬化。為滿足施工要求，需要加入，如硼砂、檸檬酸、聚乙烯醇等緩凝劑。901:33凝結硬化快硬化時體積微膨脹孔隙率大有一定的調(diào)濕性防火性好凝結硬化初期體積微膨脹。這一性質(zhì)石膏制品的表面光滑、細膩、尺寸精確、形體飽滿、裝飾性好。建筑石膏水化的理論需水量為18.6%。實際加入石膏用量60%~80%的用水量，形成50%的孔隙率；導熱系數(shù)小，吸聲性較好，屬輕質(zhì)保溫材料。內(nèi)部大量毛細孔隙對空氣中的水蒸氣具有較強的吸附能力，所以對室內(nèi)的空氣濕度有一定的調(diào)節(jié)作用。硬化后生成的二水石膏將脫出結晶水，吸熱蒸發(fā)，并在制品表面形成蒸汽幕和脫水物隔熱層，可一定程度減少火焰對內(nèi)部結構的危害。不宜長時間用于65OC以上環(huán)境，二水石膏脫水，強度降低。耐水、抗凍性差硬化后多孔結構，吸濕性強，吸收的水分會減弱石膏晶粒間的結合力，使強度顯著降低；若長期浸水，二水石膏晶體逐漸溶解而導致破壞。飽水后抗凍性差。不宜用于潮濕部位?？蓳饺胨?、礦渣、有機防水劑等，提高耐水性。1001:33按2h的抗折強度分為3.0，2.0和1.6三個等級。建筑石膏組成中β型半水石膏的含量(質(zhì)量分數(shù))不小于60%。密度2.60~2.75g/cm3，堆積密度為800~1000kg/m3。等級細度(0.2mm方孔篩篩余)/%凝結時間/min2h強度/MPa初凝終凝抗折抗壓3.0≤10≥3≤30≥3.0≥6.02.0≥2.0≥4.01.6≥1.6≥3.0物理力學性能(《建筑石膏》GBT9776-2008)粉刷石膏粘接力高、不裂、不起鼓、表面光潔、防火、保溫，并且施工方便，可機械化施工，是一種高檔抹面材料，可用于辦公室、住宅等的墻面、頂棚等。1101:33石膏砂漿粉刷石膏建筑石膏制品制作雕塑、模型如紙面石膏板、空心石膏板、裝飾石膏線條、燈圈、羅馬柱等，主要用于分室墻，內(nèi)隔墻、吊頂及裝飾。工程實例1201:33普通紙面石膏板耐水紙面石膏板耐火紙面石膏板以建筑石膏作為主要原料，摻入適量輕集料、纖維增強材料和外加劑構成芯材，并與護面紙板牢固粘結。輕質(zhì)、抗彎和抗沖擊性高、保溫隔熱、抗震性好，并具有較好的隔聲性和可調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度等優(yōu)點。耐水性差。主要區(qū)別摻入了耐水外加劑，用于廚房、衛(wèi)生間、廁所等潮濕場合的裝飾。其表面也需進行飾面處理，以提高裝飾性。主要區(qū)別是摻入了無機耐火纖維增強材料，具有較高的遇火穩(wěn)定性，其遇火穩(wěn)定時間大于20-30min。用作防火等級要求高的建筑物的裝飾材料，如影劇院、體育館、幼兒園、展覽館、博物館等。1301:33空心石膏板裝飾石膏線條家居、賓館酒店、寫字辦公樓、商場等室內(nèi)廳、房天花的高檔裝飾。主要用于分室墻，內(nèi)隔墻等。具有輕質(zhì)和良好的隔聲效果。1401:33燈圈、燈盤1501:33賓館酒店、寫字辦公樓、商場等室內(nèi)高檔裝飾。羅馬柱②在光滑的天花板上直接貼石膏條，粘貼難以牢固，宜對表面予以打刮，以利粘貼?；蛘?，在粘結的石膏漿中摻入部分粘結性強的粘結劑。1601:33工程實例1某工人用建筑石膏粉拌水為一桶石膏漿，用以在光滑的天花板上直接粘貼，石膏飾條前后半小時完工。幾天后最后粘貼的兩條石膏飾條突然墜落，請分析原因。①建筑石膏拌水后一般于數(shù)分鐘至半小時左右凝結，后來粘貼石膏飾條的石膏漿已初凝，粘結性能差。可摻入緩凝劑，延長凝結時間；或者分多次配制石膏漿，即配即用。①普通石膏制品耐水性差，并且具有強的吸濕性和吸水性，在潮濕的環(huán)境中，晶體間的粘結力削弱，強度下降、變形，發(fā)霉。②提高其耐水性，可于建筑石膏中摻入一定量的水泥或其它含活性SiO2、Al2O3及CaO的材料，如粉煤灰、石灰。摻入有機防水劑亦可改善石膏制品的耐水性。1701:33工程實例2某住戶喜愛石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作裝飾。使用一段時間后，客廳、臥室效果相當好，但廚房、廁所、浴室的石膏制品出現(xiàn)發(fā)霉變形。請分析原因。呈白色微黃，結構疏松，體積膨脹大，產(chǎn)漿量高。呈黃褐色，內(nèi)部結構致密，CaO晶粒粗大，與水反應的速率極慢。當石灰漿中含有過燒石灰時，它將在石灰漿硬化以后才發(fā)生水化作用，會產(chǎn)生膨脹、崩裂或隆起等現(xiàn)象。1801:33

天然碳酸巖類巖石(石灰石、白云石)經(jīng)高溫煅燒，其主要成分CaCO3分解為以CaO為主要成分的生石灰。正火石灰過火石灰欠火石灰呈青灰色，不能與水反應，產(chǎn)漿量低。1901:33石灰煅燒質(zhì)量保證條件石塊重量控制在0.5~l.0kg以內(nèi)，粒徑控制在60~200mm之間，小石塊放在通風好的窯壁。大石塊放在通風差的窯中間。入窯石塊粒度適當增加接觸面采用薄煤、薄料煅燒，用粒徑25mm小顆粒煤，增加燃料與石灰的接觸，避免離燃料近的石灰石溫度過高而產(chǎn)生過燒：離燃料遠的石灰石溫度較低。造成生燒。增加入窯風量增設煙道，強化負壓抽風，提高熱利用率。窯下口出灰處，增設送風機。使入窯煤炭在高溫帶內(nèi)完全燃燒。確保三區(qū)穩(wěn)定性做到窯口與料面一定距離，保持預熱區(qū)內(nèi)一定深度，底火位置不上不下，高溫區(qū)不拉長，邊沿不下陷漏煤，窯口四周與中心出灰量平衡。原料經(jīng)煅燒后，即得到塊狀的生石灰，生石灰粉是由塊狀生石灰磨細生成。2001:33生石灰粉消石灰粉石灰膏將生石灰用適量水經(jīng)消化和干燥而成的粉末，主要成分為Ca(OH)2，稱為消石灰粉。將塊狀生石灰用過量水(約為生石灰體積的3~4倍)消化，或?qū)⑾曳酆退韬希玫囊欢ǔ矶鹊母酄钗?，主要成份為Ca(OH)2和水。

根據(jù)JC/T479-92《建筑生石灰》規(guī)定，按氧化鎂含量的多少，建筑石灰可分為鈣質(zhì)和鎂質(zhì)兩類。當石灰中MgO含量小于或等于5％時，稱鈣質(zhì)石灰；當MgO含量大于5％時，稱為鎂質(zhì)石灰。2101:33將生石灰(CaO)加水，使之消解為氫氧化鈣的過程，成為稱為石灰的熟化。石灰的熟化過程放熱速度快，體積增大1-2.5倍。

為了消除過火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰漿應在儲灰坑中放置兩周以上，此過程稱為石灰的陳伏。陳伏期間，石灰漿表面應保有一層水分，與空氣隔絕，以免碳化。陳伏時間不足容易導致石灰砂漿中過火石灰繼續(xù)水化成Ca(OH)2，產(chǎn)生體積膨脹，從而形成凸出放射狀膨脹裂紋。2201:332301:33石灰漿體在干燥過程中，游離水分蒸發(fā)，Ca(OH)2從飽和溶液中逐漸結晶析出，使石灰粒子更緊密。

Ca(OH)2與水、空氣中的CO2反應，形成不溶于水的碳酸鈣晶體，析出的水分則逐漸被蒸發(fā)。干燥結晶硬化碳化硬化生石灰熟化為石灰漿時，能自動形成顆粒極細(直徑約為1μ)的呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣，表面吸附一層厚的水膜。石灰砂漿的可塑性好，摻入水泥砂漿中也可顯著提高可塑性。二氧化碳稀薄，碳化甚為緩慢。而且表面碳化后，形成緊密外殼，不利于碳化作用的深入，也不利于內(nèi)部水分的蒸發(fā)。硬化只能在空氣中進行，強度較低。1:3的石灰砂漿28天抗壓強度通常只有0.2~0.5MPa。石灰硬化過程中，大量游離水蒸發(fā)，從而引起體積的顯著收縮，除調(diào)成石灰乳作薄層涂刷外，不宜單獨使用。常摻入砂、各種纖維材料等減少收縮。2401:33可塑性好硬化慢、強度低硬化時體積收縮大耐水性差硬化后的石灰受潮，其中的氫氧化鈣和氧化鈣會溶解，強度更低，在水中還會潰散。所以，石灰不宜在潮濕的環(huán)境中使用。吸濕性強塊狀生石灰在放置過程中，會緩慢吸收空氣中的水分而自動熟化成消石灰粉，再與空氣中的CO2作用生成碳酸鈣，失去膠結能力。2501:33JC/T481-1992《建筑消石灰粉》(P48表3-4）建筑石灰的技術指標有細度、CaO+MgO含量、CO2含量和體積安定性等。并按技術指標分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。JC/T479-1992《建筑生石灰》（P48表3-2）JC/T480-1992《建筑生石灰粉》(P48表3-3）由消石灰粉或消石灰漿摻大量水調(diào)制而成?？捎糜诮ㄖ覂?nèi)墻面和頂棚粉刷。摻入各種色彩的耐堿材料，可獲得好的裝飾效果。摻入107膠或少量水泥、?；郀t礦渣(或粉煤灰)，可提高粉刷層的防水性；將石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分為砌筑砂漿和抹面砂漿。2601:33配制石灰乳涂料配制石灰砂漿生成硅酸鹽制品配制石灰土、三合土消石灰粉與粘土的拌合物，稱為石灰土，若再加入砂(或碎石、爐渣等)，即成三合土。在潮濕的環(huán)境中，粘土顆粒表面的少量活性氧化物與Ca(OH)2反應，生成水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，使粘土的抗?jié)B能力、抗壓強度、耐水性得到改善。主要用于建筑物基礎、路面和地面的墊層。磨細生石灰和砂(或粉煤灰、?；郀t礦渣、爐渣)等硅質(zhì)材料加水拌和，經(jīng)過成型、蒸養(yǎng)或蒸壓處理等工序而成，統(tǒng)稱為硅酸鹽制品。如灰砂磚、粉煤灰磚、粉煤灰砌塊、硅酸鹽砌塊等。工程實例2701:33工程實例1某工地急需配制石灰砂漿。當時有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供選用。因生石灰價格相對較便宜，便選用，并馬上加水配制石灰膏，再配制石灰砂漿。使用數(shù)日后，石灰砂漿出現(xiàn)眾多凸出的膨脹性裂縫，請分析原因。該石灰的陳伏時間不夠。數(shù)日后部分過火石灰在已硬化的石灰砂漿中熟化，體積膨脹，以致產(chǎn)生膨脹性裂紋。2801:33其它氣硬性膠凝材料水玻璃——組成、生產(chǎn)、硬化、特性、應用菱苦土——組成、生產(chǎn)、硬化、特性、應用2901:33水玻璃由堿金屬氧化物和二氧化硅組成，可溶解于水和堿溶液，屬可溶性的硅酸鹽類，俗稱泡花堿。

硅酸鈉水玻璃(Na2O·nSiO2)、K2O·nSiO2、Li2O·nSiO2

n稱為水玻璃模數(shù)。n值越大，水玻璃的粘度越大，粘結能力越強，越難溶解，但較易分解、硬化。建筑工程中常用水玻璃的n值一般為2.5-2.8之間。3001:33水玻璃的生產(chǎn)是將石英砂、碳酸鈉和煤粉混合后放在溫度為1100~1350℃的反射爐內(nèi)進行熔燒。反應完畢后，將產(chǎn)物冷卻，即得玻璃狀灰色或綠色塊狀物，用水蒸氣處理得到粘稠液體，即得商品水玻璃。工業(yè)制法。濕法生產(chǎn)干法生產(chǎn)是將石英砂和NaOH溶液在壓蒸鍋內(nèi)用蒸汽加熱，直接反應生液體水玻璃。3101:33水玻璃的硬化液體水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，形成無定形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化。為加速硬化和提高防水性，常加入氟硅酸鈉(Na2SiF6)作為促硬劑，加速硅酸凝膠析出。適宜用量為水玻璃重量的12%~15%。在不改變粘度的情況下加入尿素，可提高粘結力25%左右。水玻璃硬化時析出的硅酸凝膠，具有較高的粘結強度、抗拉強度和抗壓強度。硅酸凝膠有堵塞毛細孔隙而防止水滲透的作用。水玻璃不燃燒，在高溫下硅酸凝膠干燥得更加強烈，強度并不降低，甚至有所增加。用于配置水玻璃耐熱混凝土，耐熱砂漿，耐熱膠泥等。3201:33水玻璃的性質(zhì)粘結強度較高耐熱性好耐酸性強耐堿性、耐水性差水玻璃能經(jīng)受除氫氟酸、過熱磷酸、高級脂肪酸或油酸以外的幾乎所有無機酸和有機酸的作用，用于配置水玻璃耐酸混凝土、耐酸砂漿、耐酸膠泥等。水玻璃加入氟硅酸鈉后，仍不能完全硬化，仍有少量的水玻璃。由于其可溶于堿，且溶于水，所以水玻璃硬化后不耐堿、不耐水。為了提高耐水性，可以采用中等濃度的酸對已硬化的水玻璃進行酸性處理。以水玻璃為膠凝材料，氟硅酸鈉做促凝劑，耐熱或耐酸粗細骨料按一定比例配置而成。水玻璃耐熱混凝土的極限使用溫度在1200oC以下。水玻璃耐酸混凝土一般用于儲酸槽、酸洗槽、耐酸地平及耐酸器材等。用水玻璃浸泡處理多孔材料時，可使其密度和強度提高。對硅酸鹽制品、水泥混凝土等，均有良好效果。但不能用以涂刷或浸漬石膏制品，硅酸鈉與硫酸鈣會發(fā)生化學反應生成硫酸鈉，在制品孔隙中結晶，體積顯著膨脹。四礬防水劑：藍礬(硫酸銅)、紅礬(重鉻酸鉀)、明礬（硫酸鋁鉀）、紫礬(硫酸鉻鉀)個1份，溶于60份100oC的水中，降溫至50oC，投入400份水玻璃溶液中，攪拌均勻。該防水劑凝結速度一般不超過1min。以水玻璃為基料，加入礬配制成兩礬、三礬、或四礬快凝防水劑。工程上利用它的速凝作用和粘附性，摻入水泥漿、砂漿或混凝土中，用于修補、堵漏、搶修、表面處理用。將液體水玻璃和氯化鈣溶液交替壓注到土壤中，生成的硅酸凝膠和硅酸鈣將土壤顆粒包裹并填實其孔隙。提高地基的承載力，并避免由于地下水滲透引起的土壤下沉。3301:33水玻璃的用途配制快凝防水劑配制耐熱、耐酸砼用作建筑涂料加固地基防火性好將液體水玻璃與耐火填料等調(diào)成糊狀的防火漆，涂于木材表面，可抵抗瞬間火焰，著火點升高。3401:33菱苦土是一種鎂質(zhì)膠凝材料。其主要成分是MgO。以天然菱鎂礦(MgCO3)為原料，在750~850℃溫度下煅燒而成，是一種細粉狀的氣硬性膠結材料。顏色有純白，或灰白，新鮮材料有閃爍玻璃光澤。菱苦土與水拌合后迅速水化并放出大量的熱，硬化后的主要產(chǎn)物為xMgO·yMgCl2·zH2O，其凝結硬化很慢，強度很低。3501:33可用氯化鎂(MgCl2·6H2O)、硫酸鎂(MgSO4·7H2O)、氯化鐵(FeCl3)等鹽類溶液作拌和劑。其中以氯化鎂為最好，拌和后凝結快，硬化后強度高，稱為氯鎂水泥。菱苦土制品吸濕性大，抗水性差，吸濕后容易變形。為提高其抗水性，可加入一定量的硫酸亞鐵或磷酸、磷酸鹽，或加入磨細的黏土磚粉、粉煤灰、沸石凝灰?guī)r等。3601:33菱苦土與植物纖維能很好粘接，而且堿性較弱，不腐蝕纖維。工程中常用來配制菱苦土木屑漿和菱苦土木屑砂漿。菱苦土木屑漿菱苦土木屑砂漿建筑上常用菱苦土與木屑(1:1.5~3)及氯化鎂溶液(密度為1.2~1.25g/cm2)制作菱苦土木屑地面。它具有保溫、防火、防爆(碰撞時不發(fā)火星)及一定的彈性。摻加砂可作為地坪耐磨面層。用膨脹珍珠巖代替木屑可制成輕質(zhì)、阻燃型的室內(nèi)裝飾板材。以菱苦土為膠結料，以玻璃纖維為增強材料，添加改性劑，可制成管材產(chǎn)品。3701:332.2.1水泥的簡介2.2.2硅酸鹽水泥1.硅酸鹽水泥的生產(chǎn)和基本組成2.硅酸鹽水泥的水化硬化3.硅酸鹽水泥的技術性質(zhì)4.水泥石的腐蝕與防止5.水泥的存放與應用3801:331824年，英國人阿斯普丁用石灰石和粘土為原料，按一定比例配合后，在類似于燒石灰的立窯內(nèi)煅燒成熟料，再經(jīng)磨細。它具有優(yōu)良的建筑性能，在水泥史上具有劃時代意義，取得了波特蘭水泥的專利權。3901:331871年，日本開始建造水泥廠。

1877年，英國的克蘭普頓發(fā)明了回轉(zhuǎn)爐，并于1885年經(jīng)蘭薩姆改革成更好的回轉(zhuǎn)爐。

1889年，中國河北唐山開平煤礦附近，設立了用立窯生產(chǎn)的唐山“細綿土”廠。1906年在該廠的基礎上建立了啟新洋灰公司，年產(chǎn)水泥4萬噸。

世界第一袋商業(yè)水泥是由法國“拉法基”所生產(chǎn)。4001:334101:33水泥按用途可分為通用水泥專用水泥特性水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥復合水泥砌筑水泥油井水泥快硬水泥膨脹水泥抗硫酸鹽水泥中熱水泥4201:33水泥按化學成分可分為硅酸鹽水泥鋁酸鹽水泥硫酸鹽水泥一般民用建筑、工業(yè)建筑。快硬、早強。主要用于緊急搶修工程、早強工程、冬季施工、抗蝕、抗凍等工程。早強、膨脹。適用于搶修工程、錨固和地下工程。4301:33當硅酸鹽水泥中不摻混合材料時，稱為I型硅酸鹽水泥(P·I)。當硅酸鹽水泥中摻加石灰石或?；郀t礦渣混合材料，摻量不超過5%時，稱為Ⅱ型硅酸鹽水泥(P·Ⅱ)。P·I，P·Ⅱ國外通稱的波特蘭水泥以硅酸鈣為主的水泥熟料，摻入適量石膏、0～5％的石灰石或?；郀t礦渣磨細制成的水硬性膠凝材料。4401:33主要原料有：石灰質(zhì)原料(提供CaO)+黏土質(zhì)原料(提供SiO2及Al2O3與Fe2O3)+少量輔助原料(如鐵礦石)+石膏(緩凝劑)。4501:33原材料倉庫4601:33窯筒體臥置(略帶斜度，約為3%)，并能作回轉(zhuǎn)運動。分煅燒生料粉的干法窯和煅燒料漿(含水量通常為35％左右)的濕法窯。4701:33干法一般采用閉路操作系統(tǒng)，原料經(jīng)磨機磨細后，進入選粉機分選，粗粉回流入磨再行粉磨，一般設有窯外預分解爐。濕法生產(chǎn)是將生料制成含水為32%~40%的料漿。由于制備成具有流動性的泥漿，所以各原料之間混合好，生料成分均勻，使燒成的熟料質(zhì)量高。4801:33水泥的包裝4901:335001:33

硅酸鹽水泥的礦物組成其它礦物組成——少量的游離CaO和游離MgO及少量堿。硅酸三鈣3CaO·SiO2，(C3S)，含量約37-60%左右。硅酸二鈣2CaO·SiO2

，(C2S)，含量約15-37%左右。鋁酸三鈣3CaO·Al2O3，(C3A)，含量7%-15%。鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3，(C4AF)，含量10%-18%。C3S與水反應迅速，對水泥3~7d內(nèi)早期強度以及后期強度起主要作用。C3S決定硅酸鹽水泥28d以內(nèi)的強度；C3S含量最多，并且水化熱較多；但其耐腐蝕性好。5101:33硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣C2S與水反應慢，約28d后發(fā)揮其強度作用，一年左右的強度與C3S28d的強度相當；而其水化熱少；耐腐蝕性好。C3A與水反應極快，放熱量大而且很集中，但強度低，

其對水泥的凝結起主導作用，耐腐蝕性最差。C4AF與水反應較快，水化熱較低，水化產(chǎn)物的強度不高，對水泥石的抗壓強度貢獻不大，主要對抗折強度貢獻較大；耐腐蝕性均屬中等。5201:33礦物種類硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣縮寫C3SC2SC3AC4AF含量37-60%

15-37%7-15%10-18%水化速度快慢最快快水化熱多少最多中強度高早低后高低低抗腐蝕性好好差中收縮中較大大小5301:33礦物組成C3S/％C2S/％C3A/％C4AF/％A水泥6015169B水泥47281015以下是A、B兩種硅酸鹽水泥熟料礦物組成百分比含量，請分析A、B兩種硅酸鹽水泥的早期強度及水化熱的差別。

A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S與C3A的水化熱較高，C3S的早期強度較高，故A水泥的早期強度與水化熱高于B水泥。5401:33某大體積的混凝土工程，澆注兩周后拆模，發(fā)現(xiàn)擋墻有多道貫穿型的縱向裂縫。該工程使用某立窯水泥廠生產(chǎn)42.5Ⅱ型硅酸鹽水泥，其熟料礦物組成如下：C3S-61%，C2S-14%，C3A-14%，C4AF-11%

由于該工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，導致該水泥的水化熱高，且在澆注混凝土中，混凝土的整體溫度高，以后混凝土溫度隨環(huán)境溫度下降，混凝土產(chǎn)生冷縮，造成混凝土貫穿型的縱向裂縫。首先，對大體積混凝土工程宜選用低水化熱，即C3A和C3S的含量較低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需適當控制，采取必要的冷卻和養(yǎng)護措施。

5501:33C3S和C2S水化C-S-H的化學組成是不固定的，其Ca/Si比隨液相中Ca(OH)2濃度的提高而增加。纖維粒子狀ⅠC-S-H網(wǎng)狀ⅡC-S-HCa(OH)25601:33C3A和C4AF水化有石膏存在時，水化鋁酸鈣與石膏反應，生成高硫型水化硫鋁酸鈣針狀晶體，又稱鈣礬石。石膏消耗完后，部分鈣礬石轉(zhuǎn)變?yōu)閱瘟蛐退蜾X酸鈣晶體

。5701:33

有石膏存在時，C3A水化后易與石膏反應而生成難溶于水的AFt，它沉淀在水泥顆粒表面形成保護膜，阻礙C3A的水化，從而起到延緩水泥凝結的作用。合理的石膏摻量主要取決于水泥中C3A的含量和石膏的品種及質(zhì)量，一般占水泥重量的3%~5%。石膏摻量過多，易引起水泥安定性不良。水化硅酸鈣(70%)，氫氧化鈣(20%)，其它為水化鋁酸鈣，

水化鐵酸鈣，水化硫鋁酸鈣。石膏的緩凝機理5801:33凝膠體填充毛細管，6h-若干年硬化石狀體密實空間網(wǎng)。硅酸鹽水泥的凝結硬化水泥加水拌和后，成為可塑的水泥漿，水泥漿逐漸變稠失去塑性，但還不具有強度的過程，稱為水泥的凝結。隨著水化的進一步進行，水泥漿產(chǎn)生明顯的強度并逐漸發(fā)展成為堅硬的水泥石，這一過程成為水泥的硬化。初始反應期潛伏期凝結期硬化期初始的溶解和水化，約持續(xù)5-10分鐘。流動性可塑性好，凝膠體膜層圍繞水泥顆粒成長，1h。凝膠膜破裂、長大并連接、水泥顆粒進一步水化，6h。多孔的空間網(wǎng)絡—凝聚結構，失去可塑性。水灰較大時，水泥的初期水化反應充分；但水泥顆粒間被水隔開的距離較遠，顆粒間相互連接形成骨架結構所需的凝結時間長，所以水泥漿凝結較慢。強度較低。5901:33

影響水泥凝結硬化的因素熟料的礦物組成水泥的細度水灰比環(huán)境溫度和濕度石膏的摻量C3S、C2S、C3A、C4AF在礦物組成相同的條件下，水泥磨得愈細，水泥顆粒平均粒徑愈小，比表面積愈大，水化時與水的接觸面大，水化速度快，相應的水泥凝結硬化速度就快，早期強度就高。通常，溫度較高時，水泥的水化、凝結和硬化速度就較快。當環(huán)境溫度低于0℃時水泥水化趨于停止，就難以凝結硬化。適量的石膏起良好的緩凝效果，鈣礬石的生成，能提高水泥石的早期強度。摻量過多，易引起水泥石的安定性不良。6001:33國家標準GB175-2007《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》對硅酸鹽水泥的不溶物、燒失量、氧化鎂、三氧化硫、細度、凝結時間、安定性、強度和堿9個方面提出了技術要求。指標不容物燒失量MgOSO3初凝終凝細度Ⅰ0.75%3.0%5.0%3.5%≥45min≤6.5h≥300m2/kgⅡ1.5%3.5%不溶物：是指經(jīng)鹽酸處理后的殘渣，再以氫氧化鈉溶液處理，經(jīng)鹽酸中和過濾后所得的殘渣經(jīng)高溫灼燒所剩的物質(zhì)。不溶物含量高對水泥質(zhì)量有不良影響。6101:33燒失量是用來限制石膏和混合材中雜質(zhì)的，以保證水泥質(zhì)量。MgO會與水生成Mg(OH)2，易引起水泥安定性不良。

安定性是指水泥在凝結硬化過程中體積變化的均勻性。當水泥漿體硬化過程發(fā)生了不均勻的體積變化，會導致水泥石膨脹開裂、翹曲，即安定性不良。安定性不良會降低建筑物質(zhì)量，甚至引起嚴重事故。石膏摻量過多，熟料中游離MgO、CaO過多也易引起水泥安定性不良。安定性實驗采用試餅法或雷氏夾法。6201:336301:33SO3含量：水泥中過量的SO3會與C3A形成較多的AFt，體積膨脹，危害安定性。細度：硅酸鹽水泥比表面積大于300m2/kg，采用比表面積測定儀(氣體吸附法)。其它水泥細度采用負壓篩法。6401:33初凝：水泥加水拌合時起至標準稠度凈漿開始失去可塑性所需的時間；終凝：水泥加水拌和時起至標準稠度凈漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度所需的時間。6501:33水泥和標準砂按1:3混合，用0.5的水灰比，按規(guī)定方法配制試件，在標準溫度的水中養(yǎng)護，測定3d和28d的強度，根據(jù)測定結果將硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個強度等級。普通硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R四個強度等級。礦渣、火山灰質(zhì)、粉煤灰、復合硅酸鹽水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R四個強度等級。6601:33強度等級抗壓強度（MPa）抗折強度（MPa）3d28d3d28d42.5

42.5R

52.5

52.5R

62.5

62.5R17.0

22.0

23.0

27.0

28.0

32.042.5

42.5

52.5

52.5

62.5

62.53.5

4.0

4.0

5.0

5.0

5.56.5

6.5

7.0

7.0

8.0

8.0硅酸鹽水泥各齡期的強度要求GB175-2007

注：帶R的為早強型。6701:33試件制作抗折抗壓強度6801:33堿含量水泥中堿含量按Na2O＋0.653K2O計算值來表示。若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時，水泥中堿含量不得大于0.60%或由供需雙方商定?！豆饭こ碳显囼炓?guī)程JTJ58-2000》砂漿長度法《堿骨料反應試驗方法ASTMC1260-07》砂漿棒法6901:33不合格品：凡細度、終凝時間、混合材料摻加量超過最大限量、強度低于規(guī)定強度等級的任一項不符合本標準規(guī)定時為不合格品。水泥包裝標志中水泥品種、強度等級、生產(chǎn)者名稱和出廠編號不全的也屬于不合格品。廢品：凡MgO、SO3、初凝時間、安定性中任一項不符合本標準規(guī)定時，均為廢品。7001:33水泥石的腐蝕與防止軟水的侵蝕水泥石長期接觸軟水時，會使水泥石中的氫氧化鈣不斷被溶出，當水泥石中游離的氫氧化鈣減少到一定程度時，水泥石中的其它含鈣礦物也可能分解和溶出，從而導致水泥石結構的強度降低，甚至破壞。鹽類腐蝕硫酸鹽鎂鹽7101:33酸類腐蝕碳酸一般酸鹽酸、硫酸此外，強堿、糖類、脂肪等也能腐蝕水泥石。產(chǎn)生水泥石腐蝕的根本原因是：①水泥石中存在引起腐蝕的組分氫氧化鈣和水化硅酸鈣；②水泥石本身有很多毛細孔通道，侵蝕介質(zhì)易于進入其內(nèi)部；③腐蝕介質(zhì)與水化產(chǎn)物的相互作用。7201:33腐蝕的預防根據(jù)工程的環(huán)境特點，合理選擇水泥品種。提高混凝土的密實度。采取措施減少水泥石結構的孔隙率，特別是提高表面的密實度，阻塞腐蝕介質(zhì)滲入水泥石的通道。加做保護層。在水泥石結構的表面設置保護層，隔絕腐蝕介質(zhì)與水泥石的聯(lián)系。如采用涂料、貼面等致密的耐腐蝕層覆蓋水泥石，能夠有效地保護水泥石不被腐蝕。7301:33硅酸鹽水泥的性能特點與應用凝結硬化快，早期及后期強度均高，適用于有早強要求的工程，(如冬季施工、預制、現(xiàn)澆等工程)，高強度混凝土工程(如預應力鋼筋混凝土，大壩溢流面部位混凝土)。抗凍性好，適合水工混凝土和抗凍性要求高的工程。耐腐蝕性差，因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含量較多。水化熱高，不宜用于大體積混凝土工程。但有利于低溫季節(jié)蓄熱法施工。

7401:33抗碳化性好，因水化后氫氧化鈣含量較多，故水泥石的堿度不易降低，對鋼筋的保護作用強。適用于空氣中二氧化碳濃度高的環(huán)境。耐熱性差，因水化后氫氧化鈣含量高。不適用于承受高溫作用的混凝土工程。耐磨性好，適用于高速公路、道路和地面工程。7501:33其它水泥與硅酸鹽水泥的主要區(qū)別：混合材的種類和摻量。

硅酸鹽水泥：以硅酸鈣為主的水泥熟料，摻入適量石膏、0～5％的石灰石或粒化高爐礦渣磨細制成。在生產(chǎn)水泥時，為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強度等級而加到水泥中去的人工的和天然的礦物材料，稱為水泥混合材料。水泥混合材料包括活性混合材、非活性混合材和窯灰。7601:33活性混合材?；郀t礦渣：在高爐冶煉生鐵時，所得以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷成粒后，即為粒化高爐礦渣，礦渣。粉煤灰：從煤粉爐煙道氣體中收集的