1、土木工程材料第3章水 泥水泥的历史、现状和发展vv1824年获得专利：波特兰水泥。vv我国1876年在塘山建立第一家洋灰公司启新洋灰公司。vv1876年钢筋混凝土诞生。vv我国目前水泥产量8亿多吨。学习目标学习目标1.熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，了解其硬化机理，熟练掌握硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥和复合水泥等通用水泥的性能特点，相应的检测方法及选用原则2.了解特性水泥和专用水泥的主要性能及使用特点 难点是硅酸盐水泥的组成、技术要求，重点是几种通用水泥的性能难点是硅酸盐水泥的组成、技术要求，重点是几种通用水泥的性能特点和选用原则。水泥品种繁多，建议学习中以硅酸盐水泥为点，
2、搞清特点和选用原则。水泥品种繁多，建议学习中以硅酸盐水泥为点，搞清楚此点后拓展至其它通用水泥，再拓展至其它特性水泥和专用水泥，采楚此点后拓展至其它通用水泥，再拓展至其它特性水泥和专用水泥，采用点面结合、对比的学习方法。用点面结合、对比的学习方法。水泥分类水泥分类铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥 水泥硅酸盐水泥 通用水泥 专用水泥 特性水泥 化学成分化学成分化学成分化学成分 性能和用途性能和用途性能和用途性能和用途用于用于般土木工程的水泥般土木工程的水泥,如普通硅酸盐水泥如普通硅酸盐水泥专门用途的水泥，如砌筑水泥专门用途的水泥，如砌筑水泥、道路水泥道路水泥某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸
3、盐水泥某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥 硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥腐蚀与防止腐蚀与防止特性应用生 产矿物组成和矿物组成和特性特性技术标准硅酸盐水泥硅酸盐水泥凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的水泥熟料，掺入适量石膏、05的石灰石或粒化高炉矿渣磨细制成的水硬性胶凝材料，就是硅酸盐硅酸盐水泥水泥(也称波特兰水泥)。当硅酸盐水泥中不掺混合材料时，称为型硅酸盐水泥，代号P.。当硅酸盐水泥中混合材料掺量不超过5%时，称为型硅酸盐水泥，代号P.。硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产 原料主要有：石灰质原料（如石灰石、白垩等，主要提供氧原料主要有：石灰质原料（如石灰石、白垩等
4、主要提供氧化钙）和黏土质原料（如黏土、页岩等，主要提供氧化硅及化钙）和黏土质原料（如黏土、页岩等，主要提供氧化硅及氧化铝与氧化铁），还有少量辅助原料，如铁矿石。煅烧所氧化铝与氧化铁），还有少量辅助原料，如铁矿石。煅烧所得的熟料还要加入作缓凝剂用的石膏磨制水泥。得的熟料还要加入作缓凝剂用的石膏磨制水泥。硅酸盐水泥的生产工艺概括起来就是硅酸盐水泥的生产工艺概括起来就是“二磨一烧二磨一烧”，如图所示，如图所示 水泥燃烧过程在窑内进行水泥燃烧过程在窑内进行,水泥窑型主要有回转窑、立窑两水泥窑型主要有回转窑、立窑两前者。产量大，质量稳定，但建厂一次投资大。烧制水泥虽前者。产量大，质量稳定，但建厂一次投
5、资大。烧制水泥虽烧成设备各异，但生料烧成设备各异，但生料 在窑内都要经历干燥、预热、分解、在窑内都要经历干燥、预热、分解、烧成和冷却等五个阶段，才能形成熟料。其中烧成带的反应烧成和冷却等五个阶段，才能形成熟料。其中烧成带的反应是煅烧水泥的关键。是煅烧水泥的关键。硅酸盐水泥的矿物组成和特性硅酸盐水泥的矿物组成和特性 一、矿物组成：一、矿物组成：硅酸三钙硅酸三钙(简称简称C C3 3S)S)其矿物组成为其矿物组成为3 3CaOSiOCaOSiO2 2，含量约含量约50%50%左左右右 硅酸二钙硅酸二钙(简称简称C C2 2S)S)其矿物组成为其矿物组成为2 2CaOSiOCaOSiO2 2，含量约
6、含量约20%20%左左右右 铝酸三钙铝酸三钙(简称简称C C3 3A)A)其矿物组成为其矿物组成为3 3CaOAlCaOAl2 2O O3 3，含量含量7%7%15%15%铁铝酸四钙铁铝酸四钙(简称简称C C4 4AF)AF)其矿物组成为其矿物组成为4 4CaOAlCaOAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3，含含量量10%10%18%18%其它矿物组成其它矿物组成硅酸盐水泥熟料中还含有少量的游离氧化钙和硅酸盐水泥熟料中还含有少量的游离氧化钙和游离氧化镁及少量的碱游离氧化镁及少量的碱(氧化钠和氧化钾氧化钠和氧化钾)。它们可能对水泥的质量。它们可能对水泥的质量及应用带来不利影响。及应用
7、带来不利影响。CC33SSCC22SS二、矿物特性二、矿物特性二、矿物特性二、矿物特性矿物组成和特性矿物组成和特性表3-2 硅酸盐水泥主要矿物组成及其特性特特矿物组成矿物组成性性指指标标3CaOSiO2（C3S）2CaOSiO2（C2S）3CaOAl2O3（C3A）4CaOAl2O3Fe2O3（C4AF）密度（密度（g/cm3）3.253.283.043.77水化反应速率水化反应速率快快慢慢最快最快快快水化放热量水化放热量大大小小最大最大中中强度强度早早期期高高低低低低低低后后期期高高收缩收缩中中中中大大小小抗硫酸盐侵蚀性抗硫酸盐侵蚀性中中最好最好差差好好矿物组成和特性矿物组成和特性三、矿物水
8、化三、矿物水化 硅酸三钙水化硅酸三钙水化 硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H(C-S-H凝胶凝胶)和氢氧化钙。和氢氧化钙。3CaOSiO3CaOSiO2 2+n nH H2 2O=O=x xCaOSiOCaOSiO2 2y yH2O+(3-H2O+(3-x x)Ca(OH)Ca(OH)2 2硅酸二钙的水化硅酸二钙的水化-C-C2 2S S的水化与的水化与C C3 3S S相似，只不过水化速度慢而已。相似，只不过水化速度慢而已。2CaOSiO2CaOSiO2 2+n nH2O=xCaOSiOH2O=xCaOSiO2 2y yH H2 2O
9、2-O+(2-x x)Ca(OH)Ca(OH)2 2所形成的水化硅酸钙在所形成的水化硅酸钙在C/SC/S和形貌方面与和形貌方面与C C3 3S S水化生成的都无大区别，故也称水化生成的都无大区别，故也称为为C-S-HC-S-H凝胶。但凝胶。但CHCH生成量比生成量比C C3 3S S的少，结晶却粗大些。的少，结晶却粗大些。铝酸三钙的水化铝酸三钙的水化 铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaOCaO浓度和温浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最
10、终转化为水石榴石（C C3 3AHAH6 6）。）。在有石膏的情况下，在有石膏的情况下，C C3 3A A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFtAFt表示。若石膏在表示。若石膏在C C3 3A A完全水化前耗尽，完全水化前耗尽，则钙矾石与则钙矾石与C C3 3A A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)(AFm)。铁相固溶体的水化铁相固溶体的水化 水泥熟料中铁相固溶体可用水泥熟料中铁相固溶体可用C C4 4AFAF作为代表。它的水化速率比作
11、为代表。它的水化速率比C C3 3A A略慢，水化略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C C3 3A A很相似。很相似。矿物组成和特性矿物组成和特性四、水泥的凝结硬化四、水泥的凝结硬化水泥水水泥水可塑性浆体可塑性浆体水泥颗粒表面矿物与水反应，生成水化物，水化水泥颗粒表面矿物与水反应，生成水化物，水化物析出物析出(水化硅酸钙凝胶、水化硫铝酸钙晶体、氢氧化钙晶体、水化铝酸水化硅酸钙凝胶、水化硫铝酸钙晶体、氢氧化钙晶体、水化铝酸钙晶体、水化铁酸钙凝胶等钙晶体、水化铁酸钙凝胶等)，形成水化物膜层，形成水化物膜层膜层增
12、厚，水泥颗粒接膜层增厚，水泥颗粒接近，形成凝聚结构，开始失去可塑性，达到初凝近，形成凝聚结构，开始失去可塑性，达到初凝凝聚结构加强，完全失凝聚结构加强，完全失去可塑性，达到终凝去可塑性，达到终凝凝聚和晶体长大、共生、交错，产生强度。凝聚和晶体长大、共生、交错，产生强度。随着凝胶体膜层的逐渐增厚，水泥颗粒内部的水化愈来越困难，经过长时随着凝胶体膜层的逐渐增厚，水泥颗粒内部的水化愈来越困难，经过长时间间(几个月甚至若干年几个月甚至若干年)的水化以后，除原来极细的水泥颗粒外，多数颗粒的水化以后，除原来极细的水泥颗粒外，多数颗粒仍剩余尚未水化的内核。所以，硬化后的水泥石是由凝胶体仍剩余尚未水化的内核。
13、所以，硬化后的水泥石是由凝胶体(凝胶和晶体凝胶和晶体)、末水化的水泥颗粒内核和毛细孔组成；它们在不同时期相对数量的变化，末水化的水泥颗粒内核和毛细孔组成；它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之改变。使水泥石的性质随之改变。在水泥石中，水化硅酸钙凝胶对水泥石的强度及其它主要性质起支配作用。在水泥石中，水化硅酸钙凝胶对水泥石的强度及其它主要性质起支配作用。10008006004002000C3S80706050403020100072890180360龄期（天）抗压强度（MPa）C2SC3AC4AFC3S0372890龄期（天）水化放热量（J/g）C2SC3AC4AF（a）水泥熟料矿物在
14、不同龄期的抗压强度（b）水泥熟料矿物在不同龄期的水化放热图3-2熟料矿物的水化和凝结硬化特性 矿物组成和特性矿物组成和特性五、凝结硬化的影响因素五、凝结硬化的影响因素1.1.水泥的熟料矿物组成及细度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不同，当水泥中个矿物的相水泥熟料中各种矿物的凝结硬化特点不同，当水泥中个矿物的相对含量不同时，水泥的凝结硬化特点就不同。对含量不同时，水泥的凝结硬化特点就不同。水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，凝结硬化快，早期强度就高。的接触面大，水化速度快
15、凝结硬化快，早期强度就高。2.2.水泥浆的水灰比水泥浆的水灰比 水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比。当水泥浆水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比。当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行；但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形行；但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢,且空隙多，降且空隙多，降低水泥石的强度。低水泥石的强度。矿物组成和特性矿物组成和特性3.3.石膏的掺
16、量石膏的掺量 硅酸盐水泥中加入适量的石膏会起到良好的缓凝效果，且由于钙矾硅酸盐水泥中加入适量的石膏会起到良好的缓凝效果，且由于钙矾石的生成，还能提高水泥石的强度。但是石膏掺量过多时，可能危害水石的生成，还能提高水泥石的强度。但是石膏掺量过多时，可能危害水泥石的安定性。泥石的安定性。4.4.环境温度和湿度环境温度和湿度 水泥水化反应的速度与环境的温度有关，只有处于适当温度下，水水泥水化反应的速度与环境的温度有关，只有处于适当温度下，水泥的水化、凝结和硬化才能进行。通常，温度较高时，水泥的水化、凝泥的水化、凝结和硬化才能进行。通常，温度较高时，水泥的水化、凝结和硬化速度就较快。当环境温度低于结和硬
17、化速度就较快。当环境温度低于00时水泥水化趋于停止，就难以时水泥水化趋于停止，就难以凝结硬化。凝结硬化。水泥水化是水泥与水之间的反应，必须在水泥颗粒表面保持有足够水泥水化是水泥与水之间的反应，必须在水泥颗粒表面保持有足够的水分，水泥的水化、凝结硬化才能充分进行。保持水泥浆温度和湿度的水分，水泥的水化、凝结硬化才能充分进行。保持水泥浆温度和湿度的措施，称水泥的养护。的措施，称水泥的养护。5.5.龄期龄期 水泥浆随着时间的延长水化物增多，内部结构就逐渐致密，一般来水泥浆随着时间的延长水化物增多，内部结构就逐渐致密，一般来说，强度不断增长。说，强度不断增长。硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质
18、细细 度度凝结凝结凝结凝结时间时间时间时间 体积安体积安体积安体积安定性定性定性定性 强度、强强度、强强度、强强度、强度等级度等级度等级度等级 碱碱含含量量 技术标准技术标准1.1.细度细度 细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥细度通常采用细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥细度通常采用细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥细度通常采用细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥细度通常采用筛分析法或比表面法筛分析法或比表面法筛分析法或比表面法筛分析法或比表面法(勃氏法勃氏法勃氏法勃氏法)mm)mm)mm)mm方孔筛的筛余量表方孔筛的筛余量表方孔筛的筛余量表方孔筛的筛余量表示。比表面法以示。比表面法以示。比表面法以示。
19、比表面法以 lkg lkg lkg lkg水泥所具有的总表面积水泥所具有的总表面积水泥所具有的总表面积水泥所具有的总表面积(m(m(m(m2 2 2 2kg)kg)kg)kg)表示。国家标准规定，硅酸盐水泥的细度用比表示。国家标准规定，硅酸盐水泥的细度用比表示。国家标准规定，硅酸盐水泥的细度用比表示。国家标准规定，硅酸盐水泥的细度用比表面积表示，应大于表面积表示，应大于表面积表示，应大于表面积表示，应大于300m300m300m300m2 2 2 2kgkgkgkg。普通水泥的细度。普通水泥的细度。普通水泥的细度。普通水泥的细度用筛余量表示，其筛余量不得超过。凡水泥细度用筛余量表示，其筛余量不
20、得超过。凡水泥细度用筛余量表示，其筛余量不得超过。凡水泥细度用筛余量表示，其筛余量不得超过。凡水泥细度不符合规定者为不合格品。不符合规定者为不合格品。不符合规定者为不合格品。不符合规定者为不合格品。142258521160150图-3 负压筛(单位：mm)1.筛网2.筛框24045160200654321图-4 筛座(单位：mm)1.喷气嘴2.微电机3.控制板开口4.负压表接口5.负压源及吸尘器接口6.壳体负压筛试验装置负压筛试验装置细度（筛余率）的测定n n负压筛：标准方法利用负压抽吸的原理。n n水筛：用水冲洗烘干。n n手工干筛：简单方便。n n计算：25g总量筛余量m(g)技术标准技术
21、标准2.2.凝结时间凝结时间 水泥的凝结时间有初凝与终凝之分；自加水起至水泥浆开始失去水泥的凝结时间有初凝与终凝之分；自加水起至水泥浆开始失去塑性、流动性减小所需的时间，称为初凝时间。自加水时起至水泥浆塑性、流动性减小所需的时间，称为初凝时间。自加水时起至水泥浆完全失去塑性、开始有一定结构强度所需的时问，称为终凝时间。完全失去塑性、开始有一定结构强度所需的时问，称为终凝时间。水泥凝结时间的测定，是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和水泥凝结时间的测定，是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和湿度下，用凝结时间测定仪来测定。所谓标准稠度是指水泥净浆达到湿度下，用凝结时间测定仪来测定。所谓标准稠度是指水
22、泥净浆达到规定稠度时所需的拌合水量，以占水泥重量的百分率表示。硅酸盐水规定稠度时所需的拌合水量，以占水泥重量的百分率表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水量，一般在泥的标准稠度用水量，一般在24243030之间。之间。规定水泥的凝结时间在施工中具有重要的意义。初凝不宜过快是规定水泥的凝结时间在施工中具有重要的意义。初凝不宜过快是为了保证有足够的时间在初凝之前完成混凝土成型等各工序的操作；为了保证有足够的时间在初凝之前完成混凝土成型等各工序的操作；终凝不宜过迟是为了使混凝土在浇捣完毕后能尽早完成凝结硬化，产终凝不宜过迟是为了使混凝土在浇捣完毕后能尽早完成凝结硬化，产生强度，以利于下道工序的及早进行。生强
23、度，以利于下道工序的及早进行。水泥标准稠度和凝结时间测定水泥标准稠度和凝结时间测定 标准稠度的测定406050754指针5标尺3松紧螺丝2金属圆棒1铁座图I-5标准稠度仪图-6b试锥和锥模（代用法）(单位：mm)1050图I-6a试杆和试模（标准法）(单位：mm)407565玻璃板一、标准法：一、标准法：一、标准法：一、标准法：称取称取称取称取500g500g水泥试样；水泥试样；水泥试样；水泥试样；量取拌和水（按经验确定），量取拌和水（按经验确定），量取拌和水（按经验确定），量取拌和水（按经验确定），5s10s5s10s内将水泥加入水中；内将水泥加入水中；内将水泥加入水中；内将水泥加入水中；慢
24、速搅拌慢速搅拌慢速搅拌慢速搅拌120s120s，停拌，停拌，停拌，停拌15s15s，接着快速搅拌，接着快速搅拌，接着快速搅拌，接着快速搅拌120s120s后自动停机。后自动停机。后自动停机。后自动停机。拌和完毕后拌和完毕后拌和完毕后拌和完毕后minminminmin内完成测试。内完成测试。内完成测试。内完成测试。试验结果的确定试验结果的确定试验结果的确定试验结果的确定调整用水量以试杆沉入净浆并距底板调整用水量以试杆沉入净浆并距底板调整用水量以试杆沉入净浆并距底板调整用水量以试杆沉入净浆并距底板6mm1mm6mm1mm6mm1mm6mm1mm时的水泥净浆时的水泥净浆时的水泥净浆时的水泥净浆为标准
25、稠度净浆，此拌和用水量即为水泥的标准稠度用水量为标准稠度净浆，此拌和用水量即为水泥的标准稠度用水量为标准稠度净浆，此拌和用水量即为水泥的标准稠度用水量为标准稠度净浆，此拌和用水量即为水泥的标准稠度用水量（按水泥质量的百分比计）。如超出范围，须另称试样，调整（按水泥质量的百分比计）。如超出范围，须另称试样，调整（按水泥质量的百分比计）。如超出范围，须另称试样，调整（按水泥质量的百分比计）。如超出范围，须另称试样，调整水量，重做试验，直至达到水量，重做试验，直至达到水量，重做试验，直至达到水量，重做试验，直至达到6mm1mm6mm1mm6mm1mm6mm1mm时为止。时为止。时为止。时为止。计算：
26、计算：计算：计算：P P P PW/500W/500W/500W/500 n n二、代用法：二、代用法：n n1.1.调整水量法调整水量法n n2.2.固定水量法：固定水量法：500gmL500gmL水水n n计算：计算：计算：计算：407565501.1351.13500.530初凝试针 终凝试针 试模 图-7(单位：mm)凝结时间测试装置技术标准技术标准3.3.体积安定性体积安定性 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。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。水泥体积安定性不良会使水泥制品、混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低水泥体积安定性不良会使水泥制品、
27、混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低建筑物质量建筑物质量 ，甚至引起严重工程事故。因此体积安定性不合格的水泥，甚至引起严重工程事故。因此体积安定性不合格的水泥作废品处理。作废品处理。水泥安定性不良的原因是由于其熟料矿物组成中含有过多的游离氧水泥安定性不良的原因是由于其熟料矿物组成中含有过多的游离氧化钙或游离氧化镁，以及水泥粉磨时所掺石膏超量等所致。熟料中所含化钙或游离氧化镁，以及水泥粉磨时所掺石膏超量等所致。熟料中所含的游离氧化钙或游离氧化镁都是在高温下生成的，属过烧石灰，水化很的游离氧化钙或游离氧化镁都是在高温下生成的，属过烧石灰，水化很慢，它要在水泥凝结硬化后才慢慢开始水化，水化时产生体积膨胀，
28、从慢，它要在水泥凝结硬化后才慢慢开始水化，水化时产生体积膨胀，从而引起不均匀的体积变化而使硬化水泥石开裂。而引起不均匀的体积变化而使硬化水泥石开裂。国家标准规定，由游离氧化钙引起的水泥安定性不良可采用试饼法国家标准规定，由游离氧化钙引起的水泥安定性不良可采用试饼法或雷氏法检验。在有争议时以雷氏法为准。或雷氏法检验。在有争议时以雷氏法为准。雷氏法测定水泥的安定性的动画演示雷氏法测定水泥的安定性的动画演示 用标准稠度用水量拌制成水泥净浆，然后制作试件。用标准稠度用水量拌制成水泥净浆，然后制作试件。（1）雷雷氏氏夹夹法法：先先测测量量试试件件指指针针头头端端间间的的距距离离（A），精精确确到到mm，
29、恒恒沸沸180min5min。测测量量试试件件指指针针头头端端间间的的距距离离C，精精确确至至mm。当当两两个个试试件件煮煮后后增增加加距距离离（C-A）的的平平均均值值不不大大于于mm时时，即即安安定定性性合合格格，反反之之为为不不合合格格。当当两两个个试试件件的（的（C-A）值相差超过）值相差超过4mm时，应用同一样品立即重做一次试验。时，应用同一样品立即重做一次试验。AC（2 2）试饼法：）试饼法：）试饼法：）试饼法：制成直径为制成直径为制成直径为制成直径为707080mm80mm，中心厚约，中心厚约，中心厚约，中心厚约10mm10mm，边缘渐薄，边缘渐薄，边缘渐薄，边缘渐薄，表面光滑的
30、试饼。恒沸表面光滑的试饼。恒沸表面光滑的试饼。恒沸表面光滑的试饼。恒沸180min180min5min5min。目测试饼，若未发现裂缝，。目测试饼，若未发现裂缝，。目测试饼，若未发现裂缝，。目测试饼，若未发现裂缝，再用钢直尺检查也没有弯曲时，则水泥安定性合格，反之为不合格。再用钢直尺检查也没有弯曲时，则水泥安定性合格，反之为不合格。再用钢直尺检查也没有弯曲时，则水泥安定性合格，反之为不合格。再用钢直尺检查也没有弯曲时，则水泥安定性合格，反之为不合格。当两个试饼判别结果有矛盾时，为安定性不合格。当两个试饼判别结果有矛盾时，为安定性不合格。当两个试饼判别结果有矛盾时，为安定性不合格。当两个试饼判别
31、结果有矛盾时，为安定性不合格。无变形无变形无裂缝无裂缝变形变形变形变形开裂开裂4.4.强度及强度等级强度及强度等级 技术标准技术标准 水泥的强度是评定其质量的重要指标，也是划分水泥强水泥的强度是评定其质量的重要指标，也是划分水泥强度等级的依据。国家标准规定，采用软练胶砂法测定水泥强度等级的依据。国家标准规定，采用软练胶砂法测定水泥强度，该法是将水泥和标准砂按混合，加入规定数量的水度，该法是将水泥和标准砂按混合，加入规定数量的水(水灰水灰比比0.50),0.50),并按规定的方法制成并按规定的方法制成40mm40mm160mm40mm40mm160mm的试件，在的试件，在标准温度标准温度(20(
32、20士士1)1)的水中养护，分别测定其的水中养护，分别测定其3d3d和和28d28d的抗压的抗压强度和抗折强度。根据测定结果强度和抗折强度。根据测定结果,将硅酸盐水泥分为将硅酸盐水泥分为R R等六个等六个强度等级。水泥按强度等级。水泥按3d3d强度又分为普通型和早强型两种类型，强度又分为普通型和早强型两种类型，其中有代号其中有代号R R者为早强型水泥。者为早强型水泥。试验方法：水泥与标准砂的质量比为1：3，水灰比为。每成型三条试件需称量水泥4502g，标准砂13505g。拌合用水量为2251ml。一组三个试件，两个龄期，共6个试件。抗折强度：抗折强度：3个强度求平均值，当3个强度值中有一个超过
33、平均值的10%时，应予剔除，取其余两个的平均值；如有2个强度值超过平均值的10%时，应重做试验。bhLP抗压强度n n抗抗抗抗折折折折试试试试验验验验后后后后的的的的6 6个个个个断断断断块块块块，采采采采用用用用抗抗抗抗压压压压夹夹夹夹具具具具测测测测试试试试抗抗抗抗压压压压强强强强度度度度，试试试试体体体体受受受受压压压压断断断断面面面面为为为为40mm40mm40mm40mm，试试试试验验验验时时时时，以以以以试试试试体体体体的的的的侧侧侧侧面作为受压面，并使夹具对准压力机压板中心。面作为受压面，并使夹具对准压力机压板中心。面作为受压面，并使夹具对准压力机压板中心。面作为受压面，并使夹具
34、对准压力机压板中心。n n式中：式中：式中：式中：A A为受压面积，即为受压面积，即为受压面积，即为受压面积，即40mm40mm40mm40mm。n n抗压强度结果的确定是取一组抗压强度结果的确定是取一组抗压强度结果的确定是取一组抗压强度结果的确定是取一组6 6个抗压强度测定值的算个抗压强度测定值的算个抗压强度测定值的算个抗压强度测定值的算术平均值；如术平均值；如术平均值；如术平均值；如6 6个测定值中有一个超出个测定值中有一个超出个测定值中有一个超出个测定值中有一个超出6 6个平均值的个平均值的个平均值的个平均值的10%10%，就应剔除这个结果，而以剩下，就应剔除这个结果，而以剩下，就应剔除
35、这个结果，而以剩下，就应剔除这个结果，而以剩下5 5个的平均值作个的平均值作个的平均值作个的平均值作为结果；如果为结果；如果为结果；如果为结果；如果5 5个测定值中再有超过它们平均数个测定值中再有超过它们平均数个测定值中再有超过它们平均数个测定值中再有超过它们平均数10%10%的，则此组结果作废。的，则此组结果作废。的，则此组结果作废。的，则此组结果作废。表2-4 硅酸盐水泥各强度等级、各龄期的强度值（GB175-1999）强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.05
36、2.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0技术标准技术标准5.5.5.5.碱含量碱含量碱含量碱含量 水泥中碱含量按水泥中碱含量按NaNa2222O O计算值来表示。若使用活性骨料，用计算值来表示。若使用活性骨料，用户要求提供低水泥时，水泥中碱含量不得大于户要求提供低水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%0.60%或由供需或由供需双方商定。双方商定。国家标准国家标准GB 175-1999GB 175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥还规定：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥还规定：a.a.氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符
37、合本标准规氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合本标准规定时，均为废品定时，均为废品。b.b.凡细度、终凝时间中的任一项不符合本标准规定或混合材料掺加凡细度、终凝时间中的任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。硅酸盐水泥的腐蚀与防止硅酸盐水泥的腐蚀与防止1.软水腐蚀软水腐蚀-溶出性侵蚀溶出性侵蚀离子交换腐蚀离子交换腐蚀a.a.碳酸腐蚀碳酸腐蚀b.b.一般酸性腐蚀一般酸性腐蚀 硫酸盐硫酸盐碳酸盐碳酸盐镁盐镁盐4.4.强碱腐蚀强碱腐蚀3CaOAl2O3+6Na(OH)=3Na2OA
38、l2O3+3Ca(OH)2 水泥石腐蚀的防止水泥石腐蚀的防止:根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种 提高水泥石的密实度提高水泥石的密实度表面加保护层表面加保护层当侵蚀作用较强时，可在混凝土或砂浆表面加做耐腐蚀性高当侵蚀作用较强时，可在混凝土或砂浆表面加做耐腐蚀性高且不透水的保护层，保护层的材料可为耐酸石料、耐酸陶瓷、玻且不透水的保护层，保护层的材料可为耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料、璃、塑料、沥青等。对具有特殊要求的抗侵蚀混凝土，还可采沥青等。对具有特殊要求的抗侵蚀混凝土，还可采用聚合物混凝土用聚合物混凝土掺化学外加剂或矿物外加剂掺化学外加剂或矿物外加剂 硅酸盐
39、水泥的特性、应用硅酸盐水泥的特性、应用 1.1.强度等级高、强度发展快强度等级高、强度发展快 硅酸盐水泥强度等级比较高，主要用于地上、地下和水中重要结硅酸盐水泥强度等级比较高，主要用于地上、地下和水中重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工程。由于这种水泥硬化较快，还构的高强度混凝土和预应力混凝土工程。由于这种水泥硬化较快，还适用于早期强度要求高和冬季施工的混凝土工程。这是由于决定水泥适用于早期强度要求高和冬季施工的混凝土工程。这是由于决定水泥石石28d28d以内强度的以内强度的C3SC3S含量高以及凝结硬化速率高，同时对水泥早期强含量高以及凝结硬化速率高，同时对水泥早期强度有利度有利C3AC3
40、A含量较高。含量较高。2.2.抗冻性好抗冻性好 水泥石的抗冻性主要取决于它的孔隙率和孔隙特征。硅酸盐水泥如水泥石的抗冻性主要取决于它的孔隙率和孔隙特征。硅酸盐水泥如 采用较小水灰比采用较小水灰比(水与水泥的重量比水与水泥的重量比)，并经充分养护，可获得密实的，并经充分养护，可获得密实的水泥石。因此这种水泥适用于严寒地区遭受反复冻融的混凝土工程。水泥石。因此这种水泥适用于严寒地区遭受反复冻融的混凝土工程。特性、应用特性、应用.耐腐蚀性差耐腐蚀性差硅酸盐水泥石中含有较多的氢氧化钙和水化铝酸钙，所以不宜用于硅酸盐水泥石中含有较多的氢氧化钙和水化铝酸钙，所以不宜用于受流动及压力水作用的混凝土工程也不宜
41、用于海水、矿物水等腐蚀受流动及压力水作用的混凝土工程也不宜用于海水、矿物水等腐蚀作用的工程。作用的工程。.耐热性较差耐热性较差 硅酸盐水泥石的主要成分在高温下发生脱水和分解，结构遭受破坏。硅酸盐水泥石的主要成分在高温下发生脱水和分解，结构遭受破坏。因而从理论上讲，硅酸盐水泥并不是理想的防火材料。因而从理论上讲，硅酸盐水泥并不是理想的防火材料。.水化热高水化热高硅酸盐水泥中硅酸盐水泥中C3SC3S及及C3AC3A含量较多，它们的放热大，因而不宜用于大含量较多，它们的放热大，因而不宜用于大体积混凝土工程。体积混凝土工程。普通硅酸盐水泥n n凡由硅酸盐水泥熟料、再加入凡由硅酸盐水泥熟料、再加入凡由硅
42、酸盐水泥熟料、再加入凡由硅酸盐水泥熟料、再加入6%6%15%15%混合材料及适混合材料及适混合材料及适混合材料及适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号盐水泥（简称普通水泥），代号盐水泥（简称普通水泥），代号盐水泥（简称普通水泥），代号POPO，活性混合材料，活性混合材料，活性混合材料，活性混合材料的最大掺量不得超过的最大掺量不得超过的最大掺量不得超过的最大掺量不得超过15%15%，其中允许用不超过水泥重，其中允许用不超过
43、水泥重，其中允许用不超过水泥重，其中允许用不超过水泥重量量量量5%5%的窑灰或不超过水泥重量的窑灰或不超过水泥重量的窑灰或不超过水泥重量的窑灰或不超过水泥重量10%10%的非活性混合材料的非活性混合材料的非活性混合材料的非活性混合材料来代替，掺非活性混合材料时最大掺入量不得超过水来代替，掺非活性混合材料时最大掺入量不得超过水来代替，掺非活性混合材料时最大掺入量不得超过水来代替，掺非活性混合材料时最大掺入量不得超过水泥重量的泥重量的泥重量的泥重量的10%10%。混合材料混合材料 在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，利废，降低成本而加到水
44、泥中去的人工的或天然的矿物材料，利废，降低成本而加到水泥中去的人工的或天然的矿物材料，称为水泥混合材料。水泥混合材料包括非活性混合材料、活称为水泥混合材料。水泥混合材料包括非活性混合材料、活性混合材料和窑灰。性混合材料和窑灰。.活性混合材活性混合材具有火山灰性或潜在水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的具有火山灰性或潜在水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物物质材料。粒化高炉材料。粒化高炉矿渣、火山灰渣、火山灰质混合材料和粉煤灰都属于活性混合材料混合材料和粉煤灰都属于活性混合材料。.非活性混合材非活性混合材活性指标低于活性指标低于GB 1596GB 1596、GB 2847GB 2847和和GB
45、203GB 203标准要求的粉煤灰，火山标准要求的粉煤灰，火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣以及石灰石和砂岩灰质混合材料和粒化高炉矿渣以及石灰石和砂岩 .窑灰窑灰从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 根据国家标准根据国家标准(GB1751999)(GB1751999)，普通硅酸盐水泥的定义，普通硅酸盐水泥的定义是：凡由硅酸盐水泥熟料、是：凡由硅酸盐水泥熟料、6 61515混合材料、适量石膏混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥(简称普简称普通水泥通水泥)代号代号P.OP.O
46、掺活性混合材料时，不得超过。掺活性混合材料时，不得超过1515，其中，其中允许用不超过水泥质量允许用不超过水泥质量5 5的窑灰的窑灰(水泥回转窑窑尾废气中收水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘集下的粉尘)或不超过水泥质量或不超过水泥质量1010的非活性混合材料来代的非活性混合材料来代替；掺非活性混合材科时，最大掺量不得超过水泥质量替；掺非活性混合材科时，最大掺量不得超过水泥质量1010。其他通用水泥 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 以硅酸盐水泥熟料为主，加入以硅酸盐水泥熟料为主，加入6 61515的混合材料和适量石膏磨细制成，的混合材料和适量石膏磨细制成，称为普通硅酸盐水泥称为普通硅酸盐水泥(简称
47、普通水泥简称普通水泥)，代号，代号P.OP.O。矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料和由硅酸盐水泥熟料和20207070的粒化高炉矿渣及适量石膏混合磨细而的粒化高炉矿渣及适量石膏混合磨细而成，称为矿渣硅酸盐水泥成，称为矿渣硅酸盐水泥(简称矿渣水泥简称矿渣水泥)，代号，代号P.SP.S。火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料和由硅酸盐水泥熟料和20205050的火山灰质混合材料及适量石膏混合磨的火山灰质混合材料及适量石膏混合磨细而成，称为火山灰质硅酸盐水泥细而成，称为火山灰质硅酸盐水泥(简称火山灰水泥简称火山灰水泥)，代号，代号P.PP.P。粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐
48、水泥由硅酸盐水泥熟料和由硅酸盐水泥熟料和20204040的粉煤灰及适量石膏混合磨细而成的粉煤灰及适量石膏混合磨细而成,称为称为粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥简称粉煤灰水泥)，代号，代号P.FP.F。复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量的石膏磨细由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥(简称复合水泥简称复合水泥)，代号，代号P.CP.C。掺混合材硅酸盐水泥的共性掺混合材硅酸盐水泥的共性1.1.凝结硬化速度慢，早期强度低。凝结硬化速度慢
49、早期强度低。但后期强度增长较多甚至可超过同标号但后期强度增长较多甚至可超过同标号的硅酸盐水泥或蕾通水泥故这三种水泥不宜用于有早强要求的工程的硅酸盐水泥或蕾通水泥故这三种水泥不宜用于有早强要求的工程2.2.硬化时对湿热敏感性强。硬化时对湿热敏感性强。温度低时凝结硬化慢，但在湿热条件下温度低时凝结硬化慢，但在湿热条件下(60-70C(60-70C以上以上)，凝结硬化速度大大加快，强度发展很快，故适宜采用蒸汽养护，凝结硬化速度大大加快，强度发展很快，故适宜采用蒸汽养护3.3.水化放热速度慢，放热量低。水化放热速度慢，放热量低。宜用于大体积混凝土工程宜用于大体积混凝土工程4.4.抗软水和抗硫酸盐腐蚀
50、的能力较强。抗软水和抗硫酸盐腐蚀的能力较强。由于混合材料水化时消耗了一部分由于混合材料水化时消耗了一部分Ca(OH)Ca(OH)2 2致使水泥石中的致使水泥石中的Ca(OH)Ca(OH)2 2含量减少，并且含量减少，并且C C3 3AHAH6 6含量也大大降低含量也大大降低所以抗这两种腐蚀的能力比硅酸盐水泥或普通水泥要强故适用于受软水所以抗这两种腐蚀的能力比硅酸盐水泥或普通水泥要强故适用于受软水或硫酸盐腐蚀的水利工程，海港工程及地下工程或硫酸盐腐蚀的水利工程，海港工程及地下工程5.5.抗冻性和抗碳化能力差。抗冻性和抗碳化能力差。这三种水泥早期强度低受冻易损害，且由于这三种水泥早期强度低受冻易损
