水泥的作用與分類及構(gòu)造做法培訓講義

4水泥

本章主要講述了硅酸鹽水泥的生產(chǎn)、礦物組成、凝結(jié)硬化、技術(shù)性質(zhì)、性能及適用范圍等；在硅酸鹽水泥的基礎(chǔ)上，講述了普通水泥、礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥的組成、性能及選用等；概要介紹了其他品種水泥。

本章提要按其主要成分分為硅酸鹽類水泥、鋁酸鹽類水泥、硫鋁酸鹽類水泥和磷酸鹽類水泥。按水泥的用途和性能又可分為通用水泥(如硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等)、專用水泥(如中、低熱水泥等)及特性水泥(如快硬硅酸鹽水泥、膨脹水泥等)。本章內(nèi)容4.1

硅酸鹽水泥4.2

摻混合材料的硅酸鹽水泥4.3

其他品種水泥及水泥的運輸和保管4.1硅酸鹽水泥

硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料。硅酸鹽水泥分兩種類型：不摻混合材的稱Ⅰ型硅酸鹽水泥，其代號為P·Ⅰ；在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或粒化高爐礦渣混合材的稱Ⅱ型硅酸鹽水泥，其代號為P·Ⅱ。硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R等6個強度等級。

硅酸鹽水泥是以石灰質(zhì)原料(如石灰石等)與粘土質(zhì)原料(如粘土、頁巖等)為主，有時加入少量鐵礦粉等，按一定比例配合，磨細成生料粉(干法生產(chǎn))或生料漿(濕法生產(chǎn))，經(jīng)均化后送入回轉(zhuǎn)窯或立窯中煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，再與適量石膏共同磨細，即可得到P·Ⅰ型硅酸鹽水泥。其生產(chǎn)工藝流程(簡稱為“兩磨一燒”)如圖4.1所示。4.1.1硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及礦物組成

礦物組成主要是：

（1）硅酸三鈣(3CaO·SiO2，簡寫為C3S，占37%~60%)

（2）硅酸二鈣(2CaO·SiO2，簡寫成C2S，占15%~37%)

（3）鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3，簡寫成C3A，占7%~15%)

（4）鐵鋁酸四鈣(4CaO·Al2O3·Fe2O3，簡寫為C4AF，占10%~18%)。圖4.1硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝流程示意圖

水泥加水拌和后，成為可塑性漿體，隨后，水泥漿逐漸變稠而失去塑性，但尚不具有強度的過程，稱為水泥的凝結(jié)。凝結(jié)過后，水泥漿產(chǎn)生明顯的強度并逐漸發(fā)展成為堅硬的固體，這一過程稱為水泥的硬化。

其化學反應式有：

4.1.2硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化為了調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間，摻入適量石膏，這些石膏與反應最快的鋁酸三鈣的水化產(chǎn)物作用生成難溶的水化硫鋁酸鈣，覆蓋于未水化的鋁酸三鈣周圍，阻止其繼續(xù)快速水化。其反應式為：

綜上所述，硅酸鹽水泥與水作用后，主要水化產(chǎn)物有水化硅酸鈣和水化鐵酸鈣凝膠、氫氧化鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣晶體。硬化后的水泥石是由膠體粒子、晶體粒子、凝膠孔、毛細孔及未水化的水泥顆粒所組成。其結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。圖4.2硬化水泥石結(jié)構(gòu)4.1.3.1密度、堆積密度、細度硅酸鹽水泥的密度約為3.10g/cm3。其松散狀態(tài)下的堆積密度為1000~1200kg/m3，緊密堆積密度達1600kg/m3。

細度是指水泥顆粒的粗細程度，是影響水泥性能的重要指標。

國家標準GB175—99規(guī)定，硅酸鹽水泥比表面積應大于300m2/kg。4.1.3硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)為了測定水泥的凝結(jié)時間及體積安定性等性能，應該使水泥凈漿在一個規(guī)定的稠度下進行，這個規(guī)定的稠度稱為標準稠度。達到標準稠度時的用水量稱為標準稠度用水量，以水與水泥質(zhì)量之比的百分數(shù)表示，按《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》(GB1346—2001)規(guī)定的方法測定。4.1.3.2標準稠度用水量凝結(jié)時間分初凝和終凝。

初凝時間是指從水泥全部加入水中到水泥開始失去可塑性所需的時間；終凝時間是指從水泥全部加入水中到水泥完全失去可塑性開始產(chǎn)生強度所需的時間(圖4.3)。水泥的凝結(jié)時間是按《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》(GB1346—2001)規(guī)定的方法測定的。4.1.3.3凝結(jié)時間圖4.3水泥凝結(jié)時間示意圖

水泥體積安定性簡稱水泥安定性，是指水泥漿硬化后體積變化是否均勻的性質(zhì)。當水泥漿體在硬化過程中或硬化后發(fā)生不均勻的體積膨脹，會導致水泥石開裂、翹曲等現(xiàn)象，稱為體積安定性不良。

引起水泥體積安定性不良的原因主要有熟料中含有過量的游離氧化鈣(f－CaO)、游離氧化鎂(f－MgO)或摻入的石膏過多。4.1.3.4體積安定性

水泥強度是表示水泥力學性能的一項重要指標，是評定水泥強度等級的依據(jù)。

根據(jù)GB/T175—99規(guī)定，硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R等6個強度等級，各強度等級水泥在各齡期的強度值不得低于表4.1中的數(shù)值。4.1.3.5強度與強度等級表4.1硅酸鹽水泥的強度指標（依據(jù)GB175—99）

強度等級抗壓強度（MPa）抗折強度（MPa）3d283d2842.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.52352.54.07.052.5R2752.55.07.062.52862.55.08.062.5R3262.55.58.0

水化熱是指水泥與水發(fā)生水化反應時放出的熱量，通常用J/kg表示。水化熱的大小主要與水泥的細度及礦物組成有關(guān)。顆粒愈細，水化熱愈大；不同的礦物成分，其放熱量不一樣(見表4.2)，礦物中C3S、C3A含量愈多，水化熱愈大。4.1.3.6水化熱表4.繪2水泥欺熟料暑單礦臟物水岔化時疑特征名稱硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣凝結(jié)硬化速度28d水化放熱量強度快多高慢少早期低，后期高最快最多低快中低水泥嶺石在遷正常崖使用傍條件幻玉下，費具有傷較好幫的耐仇久性遞，但鎖在某菊些腐愈蝕性津介質(zhì)院作用案下，晉水泥詢石的撐結(jié)構(gòu)狐逐漸突遭到眠破壞樸，強意度下削降以躍致全配部潰奴裂，險這種貌現(xiàn)象扶叫水泥石僻的腐蝕。主要原溜因有：(1鉗)淡水敞腐蝕(2)硫酸改鹽腐含蝕(3耀)溶解貝性化贈學腐缺蝕4.惑1.技4水泥嗎石的資腐蝕屠和防碎止措潑施根據(jù)含產(chǎn)生寫腐蝕打的原盼因，可采然取如遵下防斥止措澡施：①根據(jù)工蔥程所處兵環(huán)境，峽選用適丸當品種納的水泥②增加水扮泥制品崖的密實憤度，減艷少侵蝕講介質(zhì)的也滲透。③加做保氣護層。4.章2摻混營合材束料的杯硅酸遺鹽水鎮(zhèn)泥凡在硅慚酸鹽水架泥熟料姑中，摻殼入一定睬量的混具合材料腸和適量降石膏共來同磨細暑制成的染水硬性涼膠凝材趟料，均足屬摻混奏合材料頭的硅酸賺鹽水泥潑。按所摻丸混合材挽料的品只種和數(shù)忍量可分丑為普通硅姥酸鹽水升泥、礦費渣硅酸勒鹽水泥灰、火山丈灰質(zhì)硅沾酸鹽水臣泥及粉嫁煤灰硅驕酸鹽水舞泥?；旌喜墨I料一般役為天跨然的窩礦物牧材料闖或工役業(yè)廢繭料。根據(jù)其協(xié)性能可分為活性混顏合材料和非活性劑混合材每料。4.2賽.1混合材孔料常用稈的活據(jù)性混直合材間料有?；i高爐宜礦渣、火山悅灰質(zhì)袖混合風材料和粉煤灰等。(1)粒化高議爐礦渣將煉陡鐵高熊爐中稀的熔夠融礦進渣經(jīng)雪水淬爆等方件式急央速冷狗卻而倡形成擺的松椒軟顆罰粒，熊稱為粒化高牙爐礦渣，又幻玉稱水淬改高爐燙礦渣，其握主要門的化育學成飛分是CaO、Si消O2和Al2O3，占90棕%以上。4.2史.1.須1活性圓混合幟材料(2溜)火山閱灰質(zhì)培混合職材料凡是伍天然僚的或乎人工朱的以頑活性置氧化劈燕硅和麥活性批三氧交化二儲鋁為榮主要拜成分繡，具沫有火棋山灰魂活性罷的礦謙物質(zhì)涉材料匪，都版稱為火山灰忘質(zhì)混合陷材料。(3)粉煤灰粉煤灰期是發(fā)電私廠燃煤斑鍋爐排脾出的煙金道灰，窩其顆粒營直徑一話般為0.0退01~叼0.0驕5mm，呈玻抖璃態(tài)實際心或空羨心的球討狀顆粒會，表面笑比較致各密。粉煉煤灰的扣成分主倦要是活篇性氧化慎硅和活拜性三氧慚化二鋁苗。活性歉混合離材料聞的礦痛物成錦分主隊要是杯活性克二氧氧化硅窄和活穴性三棉氧化優(yōu)二鋁妨，它重們與壯水泥萬熟料蛾的水授化產(chǎn)顏物——氫氧化銷鈣發(fā)生悼反應，襯生成水鳥化硅酸慘鈣和水壞化鋁酸許鈣，稱賀為二次習水化正反應。Ca(皆O(shè)H)2是易紫受腐否蝕的盯成分冤?；钯囆匝醴祷鑵s與活史性氧決化鋁港與Ca(推OH)2作用后藥，減少訊了水泥擇水化產(chǎn)宮物氫氧墳化鈣的掘含量，適相應提諸高了水里泥石的寄抗腐蝕法性能。這類相材料擁又稱填充材幼料，它買與水鬧泥礦潑物成安分或除水化觸產(chǎn)物欠不起打化學石反應頸。摻帆入水小泥中像主要吐起調(diào)何節(jié)水抓泥強爐度等鼻級、鹿增加販水泥勻產(chǎn)量議、降造低水但化熱舒等作兄用。常用爭的有磨細石生英砂、萬石灰石委粉、粘么土及磨球細的塊儀狀高爐拆礦渣與獲爐灰等。4.2患.1.劣2非活性搜混合材宴料4.2窗.2.愧1普通硅貼酸鹽水霧泥普通硅酷酸鹽水警泥簡稱普通雙水泥(P·沃O)，是描由硅翅酸鹽照水泥殊熟料臣、6%~諷15%混合材錦料、適根量石膏倍磨細制難成的水盯硬性膠優(yōu)凝材料毒。摻活皮性混合射材料時燈，最大陷摻量不炕得超過15哨%。普通喉水泥睛分為32.姓5、32.奏5R、42.宵5、42.倡5R、52繞.5、52甜.5速R等6個強度鵲等級。各術(shù)強度乏等級伯水泥肝在各柿齡期毅強度賀要求職見表4.3。4.2指.2摻混船合材緞料的款硅酸良鹽水半泥強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d32.51132.52.55.532.5R1632.53.55.542.51642.53.56.542.5R2142.54.06.552.52252.54.07.052.5R2652.55.07.0表4.3普通展硅酸嶄鹽水萍泥的暑強度磨要求(G情B稻17辱5—揪99畜)礦渣鏟硅酸胳鹽水乞泥簡稱礦渣水隔泥(P拜·S盜)，是由內(nèi)硅酸鹽蘋水泥熟惡料和粒奧化高爐父礦渣、籠適量石約膏磨細俯制成的孕水硬性抽膠凝材薄料。其信中?；鸶郀t礦閉渣摻量挺按質(zhì)量擴百分比索計為20芬%~線70大%。允濕許用稿石灰數(shù)石、往窯灰理、火剩山灰掛質(zhì)混壇合材趣料中蛛的一即種代樂替礦遭渣，喝但代汽替量挎不得徹超過泉水泥逮質(zhì)量敗的8%。4.2巡壽.2.餓2礦渣硅爺酸鹽水未泥火山狼灰質(zhì)駱硅酸白鹽水揉泥簡稱火山灰哄水泥(P·疤P)，是私由硅糞酸鹽遲水泥扔熟料究和火繭山灰剪質(zhì)混胃合材淚料、頭適量伙石膏漠磨細烘制成覺的水或硬性吳膠凝吐材料猛。其們中火數(shù)山灰匹質(zhì)混廢合材縱料摻蹲量按免質(zhì)量捎百分僚比計洗為20%渴~50太%。4.2殼.2.異3火山晉灰質(zhì)買硅酸夠鹽水閣泥粉煤掏灰硅班酸鹽述水泥簡稱粉煤灰瓶水泥(P掌·F星)，是盤由硅文酸鹽里水泥冤熟料炊、粉蘋煤灰腹、適磚量石糞膏磨擇細制恰成的囑水硬專性膠倘凝材飼料。育其中跪粉煤逐灰摻肯量按冤質(zhì)量串百分貓比計饒為20煙%~世40覽%。礦渣水菠泥、火鐵山灰水撤泥、粉貍煤灰水臣泥分為32.干5、32暢.5活R、42惑.5、42.化5R、52潮.5、52折.5括R等6個強處度等盲級。猾各齡車期強就度要播求見表4.4。4.肥2.復2.遷4粉煤秩灰硅盟酸鹽度水泥強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0表4.4礦渣水及泥、火綠山灰水共泥及粉暴煤灰水家泥的強蟲度要求(GB語13話44—終99)復合溪硅酸陣鹽水炸泥簡稱復合湯水泥，是由皂硅酸鹽蜂水泥熟川料、兩顛種或兩長種以上剪規(guī)定的雖混合材設(shè)料、適虹量石膏到磨細制捆成的水廟硬性膠張凝材料綿。復合刪水泥問的細冊度、灰凝結(jié)偉時間補和體構(gòu)積安掌定性次要求脾與普蓮通水屢泥相鋸同，徒按規(guī)莖定齡全期的剖抗壓給強度令和抗僵折強蔬度分站為32點.5、32研.5容R、42.望5、42.曾5R、52勸.5、52.輛5R等6個強度鳥等級，閑各強度西等級水頁泥在各律齡期強取度要求來見表4.云5。4.授2.群2.稿5復合攻硅酸墨鹽水尊泥表4.5復合硅毀酸鹽水可泥的強工度要求(G肺B汗12制95陡8—電19延99綿)強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.04.2純.3常用鈴水泥獄的選完用硅酸鹽泳水泥、想普通水脾泥、礦蛙渣水泥暴、火山霜灰水泥恩、粉煤視灰水泥依及復合出水泥是舊工程中黨常用的頭通用水暮泥，其語技術(shù)性鹿質(zhì)的比閱較見表4.忍6(詳見P34址)，特蚊性及挪適用逢范圍見表4.7（詳見P3幣5）。4.晝3其他況品種喝水泥觀及水券泥的賞運輸臨和保辭管凡以硅害酸鹽水宜泥熟料梢和適量慕石膏磨苦細制成悉的，以3d抗壓強梳度表示探強度等任級的水稀硬性膠針凝材料蒜稱為快硬硅胞酸鹽水年泥(簡稱快硬容水泥)。快硬該水泥格分32過.5、37柏.5、42.譯5等強度凡等級，武不同強倘度等級輸水泥各勤齡期強衛(wèi)度不得激低于表4.窮8數(shù)值悶。4.己3.經(jīng)1其他品峰種水泥4.3霜.1.襖1快硬硅卻酸鹽水隱泥強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)1d3d28d1d3d28d32.515.032.552.53.55.07.237.517.037.557.54.06.07.642.519.042.562.54.56.48.0表4.均8快硬姜水泥肅各齡聾期強哀度(G這B術(shù)19桃9—粱90蒸)由白澆色硅沉酸鹽贈水泥啄熟料抗加入淚適量它石膏難，磨禽細制載成的啊水硬壤性膠縮慧凝材猜料，卷稱為白色硅隱酸鹽水以泥(簡稱白水泥)。白水每泥按腳其強傲度分撞為32.概5、42揭.5、52.盟5、62虹.5四個暮強度兇等級盆。各匆齡期狂強度邊值見表4.生9。白度是遮白水泥毫的一個膚重要指浸標。我局國白水擔泥的白耀度分為4個等課級。業(yè)根據(jù)窯白度秤及強覺度等權(quán)級，氏又分諷為優(yōu)落等品依、一雀等品食和合習格品(詳見表4.奧10)。4.茂3.興1.誕2白色腸硅酸恥鹽水格泥表4.9白水幫泥各惹齡期廁強度(G罰B熊20改15覽—9納1)強度等級抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d7d28d3d7d28d32.514.020.532.52.53.55.542.518.026.542.53.54.56.552.523.033.552.54.05.57.062.528.042.062.55.06.08.0白水泥產(chǎn)品等級白度等級白度(%)白水泥強度等級優(yōu)等品特級8662.5

52.5一等品一級8452.5

42.5二級8052.5

42.5合格品二級8032.5三級7542.532.5表4.鑄10白水泥鋸等級劃釘分(GB黎20已15—抖91)凡以鋁迎酸鈣為邪主的鋁坊酸鹽水罵泥熟料時，磨細剖制成的請水硬性穗膠凝材夾料稱為鋁酸鹽雁水泥，代號某為CA。鋁酸鹽暫水泥按Al2O3含量駐百分放數(shù)分蹦為4類：撈CA－5050%互≤Al2O3＜60%漏CA－6060%聾≤Al2O3＜68瓶%CA－7068衣%≤譯Al2O3＜77%冰CA－8077構(gòu)%≤饑Al2O34.3兔.1.軋3鋁酸嗎鹽水腦泥鋁酸鹽惠水泥熟恒料的主沖要礦物兄成分為腥鋁酸一香鈣(C達aO該·A顏l2O3，簡寫CA)，此房誠外，艘還有按少量比硅酸雞二鈣(C2S)和其他引鋁酸鹽衣。(1抬)鋁酸窗鹽水年泥的剝技術(shù)默性質(zhì)①細度②凝結(jié)時盲間表4.劣11③強度表4.漿12(2謹)鋁酸鹽攀水泥的原主要性束能及應姿用①快硬捕早強喪，后仍期強藏度下重降②耐高知溫③抗?jié)B性命及耐腐欄蝕性強④水化熱竭高，放澇熱快表4.1嶄1鋁酸懸鹽水雜泥的恰凝結(jié)前時間(G嗽B脊20簡1—佛20孫00僚)水泥類型初凝時間不得早于(min)終凝時間不得遲于(h)CA-50、CA-70、CA-80306CA-606018表4.1逼2鋁酸鹽潮水泥膠抬砂強度(GB頁20嘴1—2輩000飯)水泥類型抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)6h1d3d28d6h1d3d28dCA-50204050－3.05.56.5－CA-60－204585－2.55.010.0CA-70－3040－－5.06.0－CA-80－2530－－4.05.0－由硅甚酸鹽葡水泥哭熟料雷與適層量石其膏和云膨脹傲劑共挺同磨期細制爽成的輩水硬蘭性膠悉凝材摧料，慕稱為膨脹撒水泥。按水性泥的食主要