第一章常用的建筑材料水泥和其他膠凝材料

1.3.2水泥和其他膠凝材料水泥的定義和分類定義：水泥是一種細(xì)磨成粉末狀，加入適量水后成為可塑性的漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂、石等材料牢固地膠結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體的水硬性膠凝材料。主要內(nèi)容重點(diǎn)論述了硅酸鹽系水泥的礦物組成、基本性質(zhì)及其檢測(cè)方法，以及硅酸鹽水泥的應(yīng)用。

第一節(jié)

硅酸鹽水泥1、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及礦物組成

現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175-2007定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、0～5％的石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為硅酸鹽水泥（國(guó)外統(tǒng)稱為波特蘭水泥）。

硅酸鹽水泥Ⅰ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P·Ⅰ不摻加混合材料Ⅱ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P·Ⅱ摻加不超過水泥質(zhì)量5%石灰石或?；郀t礦渣混合材料硅酸鹽水泥熟料的礦物組成

硅酸鹽水泥熟料礦物的特性礦物名稱化學(xué)成分縮寫符號(hào)含量硅酸三鈣3CaO·SiO2

C3S37％～60％硅酸二鈣2CaO·SiO2

C2S15％～37％鋁酸三鈣3CaO·Al2O3

C3A7％～15％鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3

C4AF10％～18％礦物名稱硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣與水反應(yīng)速度快慢最快快水化放熱量大小最大中強(qiáng)度高早期低后期高低低硅酸鹽水泥熟料礦物的水化特性分析：硅酸鹽水泥熟料礦物特性：

C3S

C2S

C3A

C4AF

A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早期強(qiáng)度及水化熱都較高，故A硅酸鹽水泥的早期強(qiáng)度與水化熱高于B水泥。

三、硅酸鹽水泥應(yīng)滿足哪些技術(shù)性質(zhì)細(xì)度凝結(jié)時(shí)間體積安定性強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)耐腐蝕性軟水侵蝕鹽類侵蝕酸類腐蝕防腐措施1.細(xì)度定義

細(xì)度是指水泥粉體的粗細(xì)程度。測(cè)量方法篩分析法：普通水泥80m方孔篩的篩余量不得超過10%比表面積法：1kg硅酸鹽水泥的比表面積應(yīng)大于300m2/kg。細(xì)度不符合要求的水泥為不合格品！

問題：為什么需要規(guī)定水泥的細(xì)度？解答：水泥顆粒細(xì)度影響水化活性和凝結(jié)硬化速度，水泥顆粒太粗，水化活性越低，不利于凝結(jié)硬化；雖然水泥越細(xì)，凝結(jié)硬化越快，早期強(qiáng)度會(huì)越高，但是水化放熱速度也快，水泥收縮也越大，對(duì)水泥石性能不利；水泥越細(xì)，生產(chǎn)能耗越高，成本增加；水泥越細(xì)，對(duì)水泥的儲(chǔ)存也不利，容易受潮結(jié)塊，反而降低強(qiáng)度。2.凝結(jié)時(shí)間概念：初凝時(shí)間：從水泥加水拌和到水泥漿開始失去可塑性所需的時(shí)間，初凝時(shí)間≥45min終凝時(shí)間：從水泥加水拌和到水泥漿完全失去可塑性，并開始具有強(qiáng)度所需的時(shí)間，終凝時(shí)間＜390min

國(guó)標(biāo)規(guī)定：凡初凝時(shí)間不符合規(guī)定的水泥為廢品；終凝時(shí)間不符合規(guī)定的水泥為不合格品。為什么？

答：初凝時(shí)間太短，來不及施工，水泥石結(jié)構(gòu)疏松、性能差，水泥無使用價(jià)值，即為廢品；終凝時(shí)間太長(zhǎng)，強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，也會(huì)影響施工，即為不合格品。3.體積安定性

基本概念：水泥凝結(jié)硬化過程中，體積變化是否均勻適當(dāng)?shù)男再|(zhì)稱為體積安定性。體積安定性不良的水泥為廢品！水泥體積安定性不良的原因：水泥熟料中含有過多的游離CaO、MgO和石膏。1.水泥熟料中的游離CaO、MgO都是過燒的，水化速度很慢。在已硬化的水化石中繼續(xù)與水反應(yīng)，其固體體積增大1.98%和2.48倍。產(chǎn)生不均勻體積變化，造成水泥石開裂、翹曲。2.石膏量過多，在水泥凝結(jié)硬化后，會(huì)有鈣釩石形成，產(chǎn)生膨脹。檢測(cè)方法：試餅法雷氏夾法試餅法雷氏夾法合格標(biāo)準(zhǔn)：＜5mm。肉眼觀察表面有無裂紋用直尺檢查有無彎曲合格標(biāo)準(zhǔn)：無裂紋、無彎曲。試餅法用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿做成試餅，在水中經(jīng)恒沸3h后，用肉眼觀察沒有裂紋，用直尺檢查沒有彎曲，則體積安定合格，反之，體積安定性不合格。雷氏夾法測(cè)量雷氏夾中的水泥凈漿，經(jīng)沸煮3h后的膨脹值。該值不大于5.0mm時(shí)，則體積安定性合格，否則，為體積安定性不合格。4.強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)

檢驗(yàn)方法：分別測(cè)量抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。試件尺寸：4040160mm 棱柱體；膠砂配比：水泥:ISO標(biāo)準(zhǔn)砂:水=1:3:0.5；試件養(yǎng)護(hù)：在20C1C，相對(duì)濕度不低于90%的霧室或養(yǎng)護(hù)箱中24h，然后脫模在20C1C的水中養(yǎng)護(hù)至測(cè)試齡期；100mm160mmP抗折強(qiáng)度試驗(yàn)PP抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)強(qiáng)度測(cè)量：將試件從水中取出，先進(jìn)行抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，折斷后每截再進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。受壓面積為4040=1600mm2。結(jié)果計(jì)算：抗折強(qiáng)度以三個(gè)試件的平均值，抗壓強(qiáng)度以六個(gè)試件的平均值。強(qiáng)度等級(jí)水泥質(zhì)量的判定

技術(shù)性質(zhì)不符合要求細(xì)度不合格品凝結(jié)時(shí)間（初凝）廢品（終凝）不合格品體積安定性廢品強(qiáng)度不合格品或降低等級(jí)不溶物和燒失量不合格品水泥的耐腐蝕性

水泥石腐蝕的方式（1）軟水侵蝕（溶出性侵蝕）（2）酸的腐蝕（溶解性化學(xué)腐蝕）一般酸的腐蝕碳酸水的腐蝕（3）硫酸鹽腐蝕（膨脹性化學(xué)腐蝕）防止水泥石腐蝕的措施（1）根據(jù)工程的環(huán)境特點(diǎn)，合理選擇水泥品種。（2）提高混凝土的密實(shí)度。（3）在水泥石結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置保護(hù)層。水泥石受硫酸鹽侵蝕后，因膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物引起的開裂水泥石受酸腐蝕后，表面溶失、脫落防止水泥石腐蝕的措施

主要針對(duì)引起腐蝕破壞的內(nèi)因采取措施：根據(jù)使用環(huán)境條件，選用水泥品種，降低水泥石中不穩(wěn)定組分的含量；提高水泥石的密實(shí)度，減少腐蝕性介質(zhì)的通道，如降低水灰比、摻加外加劑等；表面防護(hù)處理，堵塞通道如：防腐涂層。

問題？降低水泥石中Ca(OH)2的含量，對(duì)水泥的耐腐蝕性有什么作用？為什么？

答：降低水泥石中Ca(OH)2的含量，可以提高水泥的抵抗化學(xué)腐蝕和軟水腐蝕的能力。因?yàn)榛瘜W(xué)和軟水腐蝕與水泥石中的氫氧化鈣密切相關(guān)。小結(jié)物理力學(xué)性能密度強(qiáng)度體積穩(wěn)定性細(xì)度水化熱耐久性能軟水腐蝕鹽類腐蝕酸類腐蝕為了滿足土木工程應(yīng)用的要求，水泥需具備三方面的性能。施工性能凝結(jié)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量摻混合材的硅酸鹽水泥品種硅酸鹽水泥熟料＋石膏＋＋＋＋＋6~15%混合材普通硅酸鹽水泥20~70%礦渣礦渣硅酸鹽水泥20~50%火山灰火山灰硅酸鹽水泥20~40%粉煤灰粉煤灰硅酸鹽水泥16~50%兩種混合材復(fù)合硅酸鹽水泥

摻混合材硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化和性能與所摻混合材的種類與摻量密切相關(guān)！第二節(jié)

摻混合材的硅酸鹽水泥

摻混合材水泥的代號(hào)

水泥品種組成特點(diǎn)代號(hào)普通水泥6％～15％的混合材P·O礦渣水泥20～70％礦渣P·S火山灰水泥20～50％火山灰P·P粉煤灰水泥20～40％粉煤灰P·F復(fù)合水泥15～50％兩種混合材P·C石灰石水泥11％～25％的石灰石P·L1）水泥混合材

定義：在水泥生產(chǎn)過程中，為改善性能、調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級(jí)所加入的天然或人工礦物材料，均稱為水泥混合材料。分為非活性混合材和活性混合材。1.非活性混合材

定義：

與水泥礦物成分或水化產(chǎn)物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)很弱的混合材，為非活性混合材。只起填充料的作用。常見的有：磨細(xì)石英砂石灰石粉廢渣慢冷礦渣2.活性混合材

定義：具有水化活性的混合材。能調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級(jí)、節(jié)省能源、降低成本、增加產(chǎn)量、降低水化熱等?；钚越M分：SiO2、Al2O3常用品種：?；郀t礦渣—煉鋼鐵的廢料火山灰質(zhì)粉末—天然巖石和人工煅燒物粉煤灰—火電廠的廢料活性混合材的作用

水化反應(yīng)：

xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaOSiO2nH2O

xCa(OH)2+Al2O3+mH2O=xCaOAl2O3nH2O稀釋作用減少水泥中熟料礦物含量，降低水化熱；減少水泥石中Ca(OH)2的含量。超細(xì)粉末的密實(shí)填充效應(yīng)活性礦物粉磨顆粒與石灰的反應(yīng)3d7d49d182d摻加粉煤灰的水泥強(qiáng)度發(fā)展

早期強(qiáng)度增長(zhǎng)減慢，但摻量小于20％時(shí)，后期強(qiáng)度也有較多增長(zhǎng)幾種通用水泥的性能特點(diǎn)及應(yīng)用

硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥特性早期強(qiáng)度高；水化熱較大；抗凍性較好；耐蝕性差；干縮較小與硅酸鹽水泥基本相同早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快；水化熱較低；耐熱性好；耐蝕性較強(qiáng)；抗凍性差；干縮性較大；泌水較多早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快；水化熱較低；耐蝕性較強(qiáng)；抗抗?jié)B性好；抗凍性差；干縮性大早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度才長(zhǎng)較快；水化熱較低；耐蝕性較強(qiáng)；干縮性較??；抗裂性較高；抗凍性差適用范圍一般土建工程中鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；受反復(fù)冰凍作用的結(jié)構(gòu)；配制高強(qiáng)混凝土與硅酸鹽水泥基本相同高溫車間和有耐熱耐火要求的混凝土結(jié)構(gòu)；大體積混凝土結(jié)構(gòu)；蒸汽養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件；有抗硫酸鹽侵蝕要求的工程地下、水中大體積混凝土結(jié)構(gòu)和有抗?jié)B要求的混凝土結(jié)構(gòu)；蒸汽養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件；有杭硫酸鹽侵蝕要求的工程地上、地下及水中大體積混凝土結(jié)構(gòu)；蒸汽養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件；抗裂性要求較高的構(gòu)件；有抗硫酸鹽侵蝕要求的工程不適用范圍大體積混凝土結(jié)構(gòu)；受化學(xué)及海水侵蝕的工程與硅酸鹽水泥基本相同早期強(qiáng)度要求高的工程；有抗凍要求的混凝土工程處在干燥環(huán)境中的混凝土工程；其他同礦渣水泥有抗碳化要求的工程；其他同礦渣水泥1.有硫酸鹽腐蝕的混凝土工程應(yīng)優(yōu)先選擇

水泥。3.有抗?jié)B要求的混凝土工程，應(yīng)優(yōu)先選擇

水泥。A、硅酸鹽B、普通C、礦渣D、白色A、硅酸鹽B、礦渣粉C、粉煤灰D、火山灰課堂練習(xí)4.對(duì)于通用水泥，下列性能中

不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為廢品。A、終凝時(shí)間B、混合材料摻量C、體積安定性D、包裝標(biāo)志5.對(duì)于大體積混凝土工程，應(yīng)選擇

水泥。A、硅酸鹽