第11章 胶凝材料——水硬性胶凝材料

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1、内容提要：内容提要：主要介绍硅酸盐水泥的熟料矿物组成、主要介绍硅酸盐水泥的熟料矿物组成、水化硬化机理、影响水化的因素；硅酸盐水水化硬化机理、影响水化的因素；硅酸盐水泥主要技术性质；水泥石的腐蚀和防止；泥主要技术性质；水泥石的腐蚀和防止；同时介绍了其它掺混合材的水泥和装饰水同时介绍了其它掺混合材的水泥和装饰水泥的特性及应用，达到正确选择和使用水泥的特性及应用，达到正确选择和使用水泥的目的。泥的目的。重点重点:水泥的性能和使用水泥的性能和使用11.2 水硬性胶凝材料 水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料系指既能在空气中硬化系指既能在空气中硬化,又又能在潮湿介质或水中继续硬化能在潮湿介质或水中继续硬化,并不

2、断增进其并不断增进其强度的一类材料，如硅酸盐水泥、铝酸盐水强度的一类材料，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。泥、硫铝酸盐水泥等。水泥水泥:凡细磨材料与水混合凡细磨材料与水混合后成为塑性浆体，经一系列物后成为塑性浆体，经一系列物理化学作用凝结硬化变成坚硬理化学作用凝结硬化变成坚硬的石状体，并能将砂石的石状体，并能将砂石等散状等散状材料胶结成为整体的水硬性胶材料胶结成为整体的水硬性胶凝材料，通称为水泥。凝材料，通称为水泥。装饰工程中常用的水泥主要装饰工程中常用的水泥主要有白有白色水泥和彩色水泥色水泥和彩色水泥，可以用他们配置，可以用他们配置装饰砂浆和装饰混凝土，或制水磨石、装饰砂浆和装饰混

3、凝土，或制水磨石、水刷石等。水刷石等。水泥的分类水泥的分类 按矿物组成按矿物组成：硅酸盐水泥硅酸盐水泥铝酸盐水泥铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥 按用途：按用途：通用水泥通用水泥硅酸盐系列的六大品种硅酸盐系列的六大品种专用水泥道路水泥、大坝水泥、专用水泥道路水泥、大坝水泥、装饰水泥装饰水泥特种水泥膨胀水泥、快硬水泥特种水泥膨胀水泥、快硬水泥输水管水管内内径径6.6m6.6m外外径径7.5m7.5m2008-9-5材料工程系9美国加州引水渠正在建设中的三峡大坝挪威的海上石油钻井平台一、硅酸盐水泥生产原材料一、硅酸盐水泥生产原材料1、原料：、原料：）石灰质原料）石灰质原料

4、）粘土质原料）粘土质原料主要提供主要提供CaO，主要提供主要提供SiO2、Al2O3以及以及Fe2O3。3）校正原料）校正原料补充两种原料中所缺少的铁或硅补充两种原料中所缺少的铁或硅。材料材料:铁矿石、黄铁矿渣、砂岩等。铁矿石、黄铁矿渣、砂岩等。11.2.1 11.2.1 硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产.硅酸盐水泥生产工艺概述硅酸盐水泥生产工艺概述1)1)把几种原材料按适当比例配合，在磨机中磨成生料；把几种原材料按适当比例配合，在磨机中磨成生料；2)2)将制备好的生料入窑进行煅烧，烧至将制备好的生料入窑进行煅烧，烧至14501450左右生成左右生成以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥以硅酸钙为主要

5、成分的硅酸盐水泥“熟料熟料”；3)3)为调节水泥的凝结速度，在烧成的熟料中加入适量的为调节水泥的凝结速度，在烧成的熟料中加入适量的石膏共同磨细，即为硅酸盐水泥。石膏共同磨细，即为硅酸盐水泥。因此，硅酸盐水泥生产工艺概括起来为因此，硅酸盐水泥生产工艺概括起来为“两磨一烧两磨一烧”。熟熟 料料型水型水 泥泥生生 料料粘粘 土土 石石 膏膏石灰石石灰石煅烧煅烧1450配料配料 磨细磨细磨细磨细铁矿粉铁矿粉硅酸盐水泥生产工艺示意图硅酸盐水泥生产工艺示意图CaOSiO2,Al2O3,Fe2O3水泥厂照片二、硅酸盐水泥的二、硅酸盐水泥的组成材料组成材料硅酸盐水泥熟料的硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成主要矿物组

6、成 硅酸三钙硅酸三钙 3CaO SiO2，简式为简式为C3S，37%60;硅酸二钙硅酸二钙 2CaO SiO2，简式为简式为C2S，15%37;铝酸三钙铝酸三钙 3CaO Al2O3，简式为简式为C3A，7%15;铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaO Al2O3 Fe2O3，简式为简式为C4AF，10%18。以上四种矿物以上四种矿物C3S和和C2S占总含量的占总含量的70%以上，因此以上，因此称为硅酸盐水泥。称为硅酸盐水泥。2、石膏、石膏水泥与水相遇会瞬凝，无法施工。掺入石膏可以起水泥与水相遇会瞬凝，无法施工。掺入石膏可以起缓凝作用。缓凝作用。石膏掺量过少起不到缓凝作用，掺量过多又会有促石膏掺量过少起

7、不到缓凝作用，掺量过多又会有促凝效果。因此要控制好掺量。凝效果。因此要控制好掺量。3、混合材料、混合材料矿物组成矿物组成硅酸三钙硅酸三钙C3S硅酸二钙硅酸二钙C2S铝酸三钙铝酸三钙C3A铁铝酸四钙铁铝酸四钙C4AF与水反应速度与水反应速度中中慢慢快快中中水化热水化热中中低低高高中中对强度对强度的作用的作用早期早期高高低低高高高高后期后期高高高高低低低低耐化学侵蚀耐化学侵蚀中中良良差差优优干缩性干缩性中中小小大大小小硅酸盐水泥主要矿物组成与特性硅酸盐水泥主要矿物组成与特性三、水泥的水化、凝结、硬化三、水泥的水化、凝结、硬化 1 1、水化水化水泥加水拌合后，水泥颗粒立即分散于水泥加水拌合后，水泥颗

8、粒立即分散于水中并与水发生化学反应，生成水化产物并放出水中并与水发生化学反应，生成水化产物并放出热量。热量。2 2、凝结凝结水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。3 3、硬化硬化此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。水泥水水泥水（流体）（流体）可塑性浆体可塑性浆体（塑性体）塑性体）水泥石水泥石(固体固体)水泥的水化示意图1水泥凝结硬化的水泥凝结硬化的过程就是过程就是：水

9、泥的水化示意图2水泥的水化示意图3水化产物不断生成，各种颗粒连接成网，使水化产物不断生成，各种颗粒连接成网，使水泥凝结水泥凝结水泥的水化示意图4随着水化的进行，水化产物数量不断增加，随着水化的进行，水化产物数量不断增加，结构更加致密，强度不断提高。结构更加致密，强度不断提高。水泥水化产物水泥水化产物 晶体氢氧化钙晶体氢氧化钙 2025水化铝酸钙水化铝酸钙水化硫铝酸钙（石膏水化硫铝酸钙（石膏作用下生成）作用下生成）胶体水化硅酸钙（胶体水化硅酸钙（C-S-H）50水化铁酸钙水化铁酸钙水泥石结构：未水化的水泥颗粒+水泥凝胶+毛细孔（含水）已水化的水泥浆里留下的孔隙未水化水泥颗粒四、影响硅酸盐水泥凝结

10、硬化的因素四、影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素1 1、水泥孰料的矿物组成、水泥孰料的矿物组成2 2、水泥细度、水泥细度越细反应速度越快越细反应速度越快3 3、用水量（水灰比）、用水量（水灰比）越大，反应速度越快越大，反应速度越快4 4、龄期（养护时间）、龄期（养护时间）5 5、环境温湿度（养护条件）、环境温湿度（养护条件）6 6、石膏掺量、石膏掺量起缓凝作用，掺过少不起作用，会导致起缓凝作用，掺过少不起作用，会导致速凝。速凝。研究水泥凝结硬化的影响因素目的是为了能更好的调节研究水泥凝结硬化的影响因素目的是为了能更好的调节水泥性能，和在混凝土中合理选用水泥。水泥性能，和在混凝土中合理选用水泥。五、五

11、、硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质1、密度、细度、密度、细度 密度：密度：3.053.053.20g/cm3.20g/cm3 3，一般取，一般取3.13.1 堆积密度：堆积密度：1.3 g/cm1.3 g/cm3 3 细度指水泥颗粒的粗细程度，用筛余细度指水泥颗粒的粗细程度，用筛余或比表面积表示（或比表面积表示（300300350 m350 m2 2/kg/kg），影响水泥的水化），影响水泥的水化速度、收缩等性质速度、收缩等性质粒粒径：径：340 40 m m 水化非常缓慢，接近惰性。水化非常缓慢，接近惰性。水泥标准筛(80mm方孔筛)体积安定性不良体积安定性不良体积安定性检验（试饼体

12、积安定性检验（试饼法）法）体积安定性检验（雷氏夹法）体积安定性检验（雷氏夹法）CA 5mm(C2A2)(C1A1)4mm2.2.标准稠度及其用水量标准稠度及其用水量 国家标准规定检验水泥的凝结时间和体积安定国家标准规定检验水泥的凝结时间和体积安定性时需用性时需用“标准稠度标准稠度”的水泥净浆。的水泥净浆。标准稠度用水量标准稠度用水量不同水泥达到标准稠度时不同水泥达到标准稠度时所需的加水量。用水泥标准稠度测定仪测定。通常所需的加水量。用水泥标准稠度测定仪测定。通常用水与水泥质量比（水灰比）表示，一般在用水与水泥质量比（水灰比）表示，一般在21212828 。影响因素矿物成分、细度、混合材及掺量。

13、影响因素矿物成分、细度、混合材及掺量。净浆搅拌先加先加拌和水：拌和水：120-150ml;水泥：水泥：500g（5-10s内加完）内加完）搅拌：低速搅拌：低速120s 停：停：15s 高速高速:120s标准稠度用水量测定（标准法）标准稠度用水量测定（标准法）释放试杆释放试杆30s30s时读数：时读数：试杆离底板试杆离底板5 57mm7mm的水泥的水泥浆为标准稠度水泥浆浆为标准稠度水泥浆3.3.凝结时间凝结时间 初凝时间（初凝时间（t t初）水泥开始加水拌和初）水泥开始加水拌和至水泥浆至水泥浆开始失去可塑性开始失去可塑性所需的时间。所需的时间。终凝时间（终凝时间（t t终）终）水泥开始加水拌和水

14、泥开始加水拌和至水泥浆至水泥浆完全失去可塑性完全失去可塑性并开始产生并开始产生强度所需的时间。强度所需的时间。GB1346 GB1346规定：规定：t t初初45min45mint t终终6.5h6.5h4.4.体积安定性体积安定性 定义是水泥硬化后因体积膨胀而产生不均匀变形定义是水泥硬化后因体积膨胀而产生不均匀变形的性质。体积安定性不良的水泥应作废品处理。的性质。体积安定性不良的水泥应作废品处理。原因：原因：熟料中含游离氧化钙（熟料中含游离氧化钙（f-CaOf-CaO）过多）过多熟料中含游离氧化钙（熟料中含游离氧化钙（f-MgOf-MgO）过多）过多掺入石膏过多掺入石膏过多（f-CaOf-C

15、aO）用沸煮法检验必须合格（试饼法和雷氏夹法）用沸煮法检验必须合格（试饼法和雷氏夹法）（f-MgOf-MgO）：经压蒸安定性检验必须合格，）：经压蒸安定性检验必须合格，5%5%，允许放宽到允许放宽到6.0%6.0%。三氧化硫三氧化硫(SO(SO3 3):3.5%):3.5%，影响体积稳定性，影响体积稳定性体积安定性不良体积安定性不良体积安定性检验（试饼体积安定性检验（试饼法）法）体积安定性检验（雷氏夹法）体积安定性检验（雷氏夹法）CA 5mm(C2A2)(C1A1)4mm5.5.水泥的强度与强度等级水泥的强度与强度等级 水泥强度是表征水泥力学性能的重要指标。水泥水泥强度是表征水泥力学性能的重要

16、指标。水泥强度一般是指水泥胶砂试件单位面积上所能承受强度一般是指水泥胶砂试件单位面积上所能承受的最大外力。的最大外力。国标规定国标规定 ：将水泥、标准砂及水按比例：将水泥、标准砂及水按比例1:3:0.5,1:3:0.5,用用规定方法制成规定方法制成40mm40mm40mm40mm160mm160mm标准试件，标准试件，在标准条件下养护，测得在标准条件下养护，测得3 3天和天和2828天强度，根据天强度，根据2828天抗压和抗折强度将硅酸盐水泥分为天抗压和抗折强度将硅酸盐水泥分为:42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.5R52.5R、62.562.5、62.5R62.5

17、R六个强度等级六个强度等级(ISO(ISO法法)。影响强度的因素主要有水泥的矿物组成、水泥细影响强度的因素主要有水泥的矿物组成、水泥细度、水灰比、龄期、环境温度等。度、水灰比、龄期、环境温度等。标号抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.538.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0硅酸盐水泥各龄期强度要求(GB175-1999)6.6.水化热水化热 定义水泥水化时放出的热量。以定义水泥水化时放出的热量。

18、以J/kgJ/kg示。示。主要集中在水化初期（主要集中在水化初期（7d7d）主要考虑：主要考虑：放热总量与放热速度放热总量与放热速度 影响因素影响因素：熟料的矿物组成如熟料的矿物组成如C C3 3A A水泥的细度越细，放热速度越快水泥的细度越细，放热速度越快水泥的标号越高，放热速度越快、越大水泥的标号越高，放热速度越快、越大外加剂掺加缓凝剂可降低早期水化热外加剂掺加缓凝剂可降低早期水化热水化热对工程的影响水化热对工程的影响 对大体积混凝土（高层基础、大坝等），对大体积混凝土（高层基础、大坝等），由于混凝土是热的不良导体，水化热在混由于混凝土是热的不良导体，水化热在混凝土内的聚集造成内外温差过大

19、（可达凝土内的聚集造成内外温差过大（可达50507070），内胀外缩的结果在混凝土产），内胀外缩的结果在混凝土产生拉应力使混凝土产生热裂缝；生拉应力使混凝土产生热裂缝；冬季混凝土施工水化热有利于水泥的水冬季混凝土施工水化热有利于水泥的水化和混凝土早期强度的发展。化和混凝土早期强度的发展。桥梁的热裂缝洞庭湖大桥7、碱含量碱含量 碱碱(Na(Na2 2O O、K K2 2O):0.6%O):0.6%，以以NaNa2 2O O0.658K0.658K2 2O O计，超量造成碱骨料反计，超量造成碱骨料反应破坏。应破坏。主要在用于混凝土时，水泥中的碱与骨料中的主要在用于混凝土时，水泥中的碱与骨料中的活性

20、成分在潮湿环境下缓慢反应，生成膨胀性活性成分在潮湿环境下缓慢反应，生成膨胀性物质，使混凝土开裂破坏。该反应非常缓慢，物质，使混凝土开裂破坏。该反应非常缓慢，可持续几年，几十年。可持续几年，几十年。碱骨料反应碱碱骨骨料料反反应应引引起起的的错错位位六、六、水泥石的腐蚀与防止水泥石的腐蚀与防止 定义水泥石在外界侵蚀性介质（软定义水泥石在外界侵蚀性介质（软水、含酸、含盐、含碱等）的作用下水、含酸、含盐、含碱等）的作用下结构受到破坏结构受到破坏，强度降低强度降低的现象称为的现象称为水泥石的腐蚀。水泥石的腐蚀。表现形式：表现形式：体积膨胀体积膨胀膨胀型腐蚀膨胀型腐蚀体积收缩体积收缩溶出型腐蚀溶出型腐蚀1

21、.1.软水的腐蚀软水的腐蚀软水重碳酸盐软水重碳酸盐(HCO(HCO3 3)-含量比较低的水（如雨水、雪水、含量比较低的水（如雨水、雪水、内陆河水、湖水）内陆河水、湖水）腐蚀机理：腐蚀机理：氢氧化钙及其他水化物的分解、溶解，导致水泥石孔隙氢氧化钙及其他水化物的分解、溶解，导致水泥石孔隙增大，强度下降，以致全部溃裂增大，强度下降，以致全部溃裂防止措施：防止措施：事先在空气中硬化成碳酸钙外壳，可防止溶出性侵蚀。事先在空气中硬化成碳酸钙外壳，可防止溶出性侵蚀。2.2.酸类腐蚀酸类腐蚀 碳酸腐蚀工业污水、地下水碳酸腐蚀工业污水、地下水 一般酸的腐蚀工业建筑一般酸的腐蚀工业建筑腐蚀机理：腐蚀机理：氢氧化钙

22、与酸反应生成易溶于水的产物，加速氢氧化钙与酸反应生成易溶于水的产物，加速氢氧化钙的溶蚀。碱度降低，强度下降。氢氧化钙的溶蚀。碱度降低，强度下降。酸性水对水泥石腐蚀的强弱取决于水中氢离酸性水对水泥石腐蚀的强弱取决于水中氢离子浓度，子浓度，PHPH值越小，腐蚀就越强烈。值越小，腐蚀就越强烈。3.3.盐类的腐蚀盐类的腐蚀 硫酸盐腐硫酸盐腐蚀膨胀腐蚀蚀膨胀腐蚀 二水石膏二水石膏和和钙钒石钙钒石 镁盐腐蚀镁盐腐蚀Mg(OH)2松软无胶结能力。松软无胶结能力。MgSO4+Ca(OH)2CaSO4.2H2O+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2CaCl2+Mg(OH)24.4.强碱腐蚀强碱腐蚀 硅酸盐水

23、泥水化产物呈碱性，一般碱类溶液浓度硅酸盐水泥水化产物呈碱性，一般碱类溶液浓度不大时不会造成明显损害。但铝酸盐含量较高时不大时不会造成明显损害。但铝酸盐含量较高时遇到强碱会发生反应，生成的遇到强碱会发生反应，生成的铝酸钠易溶于水。铝酸钠易溶于水。3CaO 3CaOAlAl2 2O O3 3+6NaOH+6NaOH3Na3Na2 2O OAlAl2 2O O3 3+3Ca(OH)+3Ca(OH)2 2 当水泥石被氢氧化钠浸透后又在空气中干燥，则当水泥石被氢氧化钠浸透后又在空气中干燥，则溶于水的铝酸钠会与空气中的溶于水的铝酸钠会与空气中的COCO2 2反应生成碳酸反应生成碳酸钠。钠。碳酸钠在水泥石毛

24、细管中碳酸钠在水泥石毛细管中结晶膨胀结晶膨胀，引起水，引起水泥石疏松、开裂。泥石疏松、开裂。膨胀裂缝v硅酸盐水泥石腐蚀的原因硅酸盐水泥石腐蚀的原因1 1、水泥石内含有易引起腐蚀的成分、水泥石内含有易引起腐蚀的成分2 2、水泥石本身不密实、水泥石本身不密实3 3、外界有腐蚀的介质存在、外界有腐蚀的介质存在v硅酸盐水泥石腐蚀的防止硅酸盐水泥石腐蚀的防止1 1、根据环境，合理选择水泥品种。、根据环境，合理选择水泥品种。2 2、提高水泥石的密实度。、提高水泥石的密实度。3 3、加做保护层，加不透水的沥青层、涂料、加做保护层，加不透水的沥青层、涂料、塑料等。塑料等。1、强度高，尤其是早期强度高、强度高，

25、尤其是早期强度高2、抗冻性好、抗冻性好3、碱度高、抗、碱度高、抗碳化能力强碳化能力强4、干缩小、干缩小5、耐磨性好、耐磨性好6、水化热高、水化热高7、耐腐蚀性差、耐腐蚀性差8、耐热性差、耐热性差9、湿热养护效、湿热养护效果差果差七、七、硅酸盐水泥的性能及应用硅酸盐水泥的性能及应用性能性能：硅酸盐水泥的硅酸盐水泥的应用应用常用于：常用于：重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程 要求凝结快的现场浇注的混凝土工程要求凝结快的现场浇注的混凝土工程 冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程不宜用于不宜用于：受流动的软水和有水压作用的工

26、程受流动的软水和有水压作用的工程 受海水和矿物水作用的工程受海水和矿物水作用的工程 大体积工程大体积工程 耐热、耐酸工程耐热、耐酸工程八、八、硅酸盐水泥的储存硅酸盐水泥的储存 存放地点：防潮、防水存放地点：防潮、防水 堆放高度：袋装一般不超过堆放高度：袋装一般不超过10袋袋 存放时间：存放时间：一般不超过三个月一般不超过三个月超过六个月必须进行检验超过六个月必须进行检验先到先用，后到后用先到先用，后到后用九、九、水泥质量的仲裁水泥质量的仲裁 国家标准依据水泥各项质量指标控制的难易国家标准依据水泥各项质量指标控制的难易程度和对工程的危害程度，将水泥划分为废品、程度和对工程的危害程度，将水泥划分为

27、废品、不合格品、合格品。不合格品、合格品。凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不合格，均称的任一项不合格，均称废品废品。凡细度、终凝时间、烧失量、混合材料掺加凡细度、终凝时间、烧失量、混合材料掺加量和强度任一项不符合要求，称为量和强度任一项不符合要求，称为不合格品不合格品。水泥包装标志不全的也属水泥包装标志不全的也属不合格品不合格品。定义凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量定义凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量的石膏共同磨细制成的水硬的混合材料和适量的石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，均属掺混合材的硅酸盐水泥。性胶凝材料，均属掺混合材的

28、硅酸盐水泥。掺入目的掺入目的：改善水泥的性能改善水泥的性能增加品种增加品种 提高产量提高产量 节约熟料，降低成本节约熟料，降低成本11.2.2 11.2.2 掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材硅酸盐水泥的品种掺混合材硅酸盐水泥的品种 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥：p.o熟料熟料(615)%混合材混合材石膏石膏 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥p.s：熟料熟料(2070)%矿渣矿渣石膏石膏 火山灰水泥火山灰水泥：p.p熟料熟料(2050)%火山灰火山灰石膏石膏 粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥 P.F熟料熟料(2040)%粉煤灰粉煤灰石膏石膏 复合硅酸盐水泥：复合硅酸盐水泥：P.C

29、熟料熟料(1650)%两种或两种以上混合两种或两种以上混合材材石膏石膏一、混合材料一、混合材料 定义定义在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥标号，扩大使用范围而掺入的天然或人工的矿质节水泥标号，扩大使用范围而掺入的天然或人工的矿质原料称为混合材。原料称为混合材。分类分类：活性混合材活性混合材具有具有火山灰性火山灰性或或潜在水硬性潜在水硬性的材料，如矿的材料，如矿渣、粉煤灰等。渣、粉煤灰等。非活性混合材非活性混合材不具有潜在水硬性的材料，仅起填充和不具有潜在水硬性的材料，仅起填充和分散作用。如石灰石粉、慢冷矿渣等分散作用。如石灰石粉、慢冷矿渣等1 1、潜

30、在水硬性、潜在水硬性 熟料水熟料水C-S-H等水化产物（水硬性）等水化产物（水硬性）火山灰水火山灰水无水化产物无水化产物但是：但是：火山灰水氢氧化钙（碱性激发剂）火山灰水氢氧化钙（碱性激发剂）石膏（硫酸盐激发剂）石膏（硫酸盐激发剂）C-S-H等水化产物（潜在水硬等水化产物（潜在水硬性）性）活性混合材料：活性混合材料：2.2.粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣定义是高炉炼铁时所排出的以硅酸钙和定义是高炉炼铁时所排出的以硅酸钙和铝酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷成粒铝酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后的产品。后的产品。主要化学成分：主要化学成分：CaO、SiO2、Al2O3活性来源：活性来源：玻璃体矿渣融体

31、在淬冷成粒时，阻玻璃体矿渣融体在淬冷成粒时，阻止了融体向结晶结构的转变而形成亚稳的止了融体向结晶结构的转变而形成亚稳的玻璃体，因此具有潜在水硬性。玻璃体，因此具有潜在水硬性。3.粉煤灰粉煤灰 定义火力发电厂煤粉燃烧后从烟道中定义火力发电厂煤粉燃烧后从烟道中收集的粉状物，又称飞灰（收集的粉状物，又称飞灰（Fly Ash）。）。粒径粒径150m，呈玻璃质的空心或空心，呈玻璃质的空心或空心球状颗粒。球状颗粒。化学成分：化学成分：SiO2、Al2O3 指标：筛余、需水量、烧失量。指标：筛余、需水量、烧失量。球状玻璃体4.火山灰质混合火山灰质混合 定义是具有火山灰性的天然的或人工定义是具有火山灰性的天然

32、的或人工的矿质物料。的矿质物料。包括：包括：天然的火山灰、凝灰岩、浮石、硅藻天然的火山灰、凝灰岩、浮石、硅藻土等；土等；人工的烧粘土、烧矸石。人工的烧粘土、烧矸石。主要化学成分：主要化学成分：SiO2、Al2O32 2、非活性混合材料、非活性混合材料 这类材料本身不具有潜在的水硬性或火这类材料本身不具有潜在的水硬性或火山灰性，与水泥矿物组成不起化学作用。山灰性，与水泥矿物组成不起化学作用。掺入目的：掺入目的：提高水泥产量，调节水泥强度等级，提高水泥产量，调节水泥强度等级，扩展水泥标号，降低水化热。扩展水泥标号，降低水化热。常用的有：常用的有：磨细的石英砂、石灰石粉磨细的石英砂、石灰石粉磨细的高

33、炉矿渣磨细的高炉矿渣掺活性混合材硅酸盐水泥的水化特点：掺活性混合材硅酸盐水泥的水化特点：掺活性混合材的硅酸盐水泥在与水拌合后，首先掺活性混合材的硅酸盐水泥在与水拌合后，首先是水泥熟料水化，水化生成是水泥熟料水化，水化生成Ca(OH)Ca(OH)2 2作为活性作为活性激发剂，与活性混合材料中的激发剂，与活性混合材料中的SiOSiO2 2和和AlAl2 2O O3 3反应，反应，既发生既发生“二次水化反应二次水化反应”。生成水化硅酸钙和。生成水化硅酸钙和水化铝酸钙。水化铝酸钙。二次水化的特点是：二次水化的特点是：速度慢，水化热小，对温度速度慢，水化热小，对温度和湿度较敏感。和湿度较敏感。二、二、掺

34、混合材的硅酸盐水泥掺混合材的硅酸盐水泥1.1.普通硅酸盐水泥代号普通硅酸盐水泥代号P.OP.O硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料(615)%(615)%混合材石膏混合材石膏（允许用（允许用5%5%的窑灰和的窑灰和 10%10%的非活性混合材代替。）的非活性混合材代替。）技术要求：技术要求：1 1）细度）细度 80 m80 m方孔筛筛余方孔筛筛余10%10%2 2）凝结时间）凝结时间 t t初初45min 45min t t终终10h10h3 3）等级（）等级（GB175-1999GB175-1999）32.532.5、32.5R32.5R、42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、5

35、2.5R52.5R六个六个等级。等级。性质：同硅酸盐水泥相近性质：同硅酸盐水泥相近标号抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0普通硅酸盐水泥各标号、各龄期强度数值（GB175-1999）2.2.矿渣硅酸盐水泥（代号矿渣硅酸盐水泥（代号P.SP.S）定义定义：水泥熟料水泥熟料 (2070)%(2070)%粒化矿渣石膏粒化矿渣石膏（允许用（允许用8%8%的窑灰或火

36、山灰、粉煤灰代替矿渣）的窑灰或火山灰、粉煤灰代替矿渣）等级等级(GB1344-1999)(GB1344-1999)：32.532.5、32.5R32.5R、42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.5R52.5R六个六个 技术要求技术要求：SO3 4.0%SO3 4.0%，其余同普通硅酸盐水泥。其余同普通硅酸盐水泥。3.3.火山灰质硅酸盐水泥（代号火山灰质硅酸盐水泥（代号P.PP.P）定义定义：由硅酸盐水泥熟料，火山灰质混合材料和由硅酸盐水泥熟料，火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。熟料熟料 (2050)%(2050)%火

37、山灰石膏火山灰石膏 等级等级：32.532.5、32.5R32.5R、42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.5R52.5R六个强度等级。六个强度等级。技术要求技术要求：同普通硅酸盐水泥：同普通硅酸盐水泥4.4.粉煤灰硅酸盐水泥（代号粉煤灰硅酸盐水泥（代号P.FP.F）定义定义：硅酸盐熟料硅酸盐熟料(2040)%粉煤灰石膏粉煤灰石膏 等级等级：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级六个等级 技术要求技术要求：同普通硅酸盐水泥：同普通硅酸盐水泥标号抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d32.510.032.52.55.5

38、32.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0掺混合材水泥各龄期强度要求(GB13441999)矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的性质矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的性质共性：共性：1 1、凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度高；、凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度高；2 2、水化放热速度慢，放热量低；、水化放热速度慢，放热量低；3 3、湿热敏感性高，宜高温养护；、湿热敏感性高，宜高温养护；4 4、抗软水、抗腐蚀性好；（氢氧化钙含量少）、抗软水、抗腐蚀

39、性好；（氢氧化钙含量少）5 5、抗冻性、耐磨性差。（混合材需水量增加，孔隙率大。、抗冻性、耐磨性差。（混合材需水量增加，孔隙率大。）6 6、抗碳化能力差、抗碳化能力差碱含量低，抗碳化缓冲能力差碱含量低，抗碳化缓冲能力差个性：个性：矿渣水泥矿渣水泥：保：保水性差，泌水性大，抗渗性差，水性差，泌水性大，抗渗性差，但耐热性比较好。但耐热性比较好。火山灰质水泥火山灰质水泥：保水性好、抗渗性好、干缩大、保水性好、抗渗性好、干缩大、耐磨性差耐磨性差。粉煤灰水泥粉煤灰水泥：泌水性大（快）、抗裂性好。泌水性大（快）、抗裂性好。不适于抗冻、干燥地区的混凝土工程。不适于抗冻、干燥地区的混凝土工程。5 5、复合硅酸

40、盐水泥、复合硅酸盐水泥定义定义：水泥熟料水泥熟料(1550)%两种或两种以上的混合材石膏。两种或两种以上的混合材石膏。（允许用（允许用 8%的窑灰代替部分混合材。）的窑灰代替部分混合材。）性能性能：由于是两种或多种混合材互掺，可弥补一种混合材性能由于是两种或多种混合材互掺，可弥补一种混合材性能的不足。特性与前三种相似并取决于所掺混合材料的种的不足。特性与前三种相似并取决于所掺混合材料的种类及相对比例。类及相对比例。强度等级与技术要求强度等级与技术要求：同普通硅酸盐水泥：同普通硅酸盐水泥品种P.P.P.OP.SP.PP.F特特性性1 1、强度高、强度高2 2、快硬早、快硬早强强3 3、抗冻耐、抗

41、冻耐磨性好磨性好4 4、水化热、水化热大大5 5、耐腐蚀、耐腐蚀性差性差6 6、耐热性、耐热性差差1 1、早期强度、早期强度较高较高2 2、抗冻性较、抗冻性较好好3 3、水化热较、水化热较大大4 4、耐腐蚀性、耐腐蚀性较差较差5 5、耐热性较、耐热性较差差1 1、强度早期低、强度早期低但后期增长快但后期增长快2 2、强度发展对、强度发展对温湿度敏感温湿度敏感3 3、水化热低、水化热低4 4、耐软水、海、耐软水、海水、硫酸盐腐蚀水、硫酸盐腐蚀性较好性较好5 5、耐热性较好、耐热性较好6 6、抗冻抗渗性、抗冻抗渗性较差较差1 1、抗渗、抗渗性较好，性较好，耐热不及耐热不及矿渣水矿渣水泥，干缩泥，干

42、缩大，耐磨大，耐磨性差性差2 2、其他、其他同矿渣水同矿渣水泥泥1 1、干缩、干缩性较小，性较小，抗裂性较抗裂性较好好2 2、其他、其他同矿渣水同矿渣水泥泥五种常用水泥的主要性能及使用冻融破坏的桥梁 白色硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥由白色硅酸盐水泥熟料由白色硅酸盐水泥熟料加入适量的石膏，磨细制成的水硬性胶凝加入适量的石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥。材料称为白色硅酸盐水泥。水泥颜色的来源：水泥颜色的来源：Fe2O3、MnO、CrO2、TiO2 如当水泥中如当水泥中Fe2O3的含量从的含量从34降低降低为为0.35-0.4%时，硅酸盐水泥的颜色将从灰时，硅酸盐水泥的颜色将从灰色变为白

43、色色变为白色11.2.3 11.2.3 白色及彩色硅酸盐水泥白色及彩色硅酸盐水泥提高水泥白度的工艺措施提高水泥白度的工艺措施原料更纯净的原料，限用铁粉；原料更纯净的原料，限用铁粉；煅烧采用重油、天然气或煤气；煅烧采用重油、天然气或煤气；粉磨采用硅质石材或白色陶瓷而不采用钢质粉磨采用硅质石材或白色陶瓷而不采用钢质衬板或研磨体；衬板或研磨体；漂白将煅烧好的熟料进行洒水漂白或加入漂白将煅烧好的熟料进行洒水漂白或加入CaClCaCl2 2还原剂，将熟料中还原剂，将熟料中FeFe2 2O O3 3还原为颜色较还原为颜色较浅的浅的FeFe3 3O O4 4或或FeOFeO。磨细适当提高粉磨细度可以提高白度

44、磨细适当提高粉磨细度可以提高白度等级特级一级二级三级白度（）86848075白水泥的技术标准 依据GB2015-91：t初45mint终12h筛余1032.5、42.5、52.5、62.5四个标号白水泥白度等级白水泥的白水泥的应用应用主要用作装饰材料主要用作装饰材料配制彩色灰浆或白色和彩色混凝土配制彩色灰浆或白色和彩色混凝土人造大理石、花岗岩人造大理石、花岗岩水磨石、水刷石、斩假石饰面水磨石、水刷石、斩假石饰面雕塑品雕塑品彩色硅酸盐水泥彩色硅酸盐水泥 彩色硅酸盐水泥简称彩色水泥彩色硅酸盐水泥简称彩色水泥 生产方式：生产方式：、彩色硅酸盐熟料适量石膏磨细制成、彩色硅酸盐熟料适量石膏磨细制成、白水泥熟料颜料石膏磨细制成、白水泥熟料颜料石膏磨细制成 对颜料的要求：对颜料的要求：耐碱颜料（金属氧化物着色剂）耐碱颜料（金属氧化物着色剂）彩色硅酸盐水泥应用：彩色硅酸盐水泥应用：建筑物内外装饰部位建筑物内外装饰部位地面、楼板、门厅等处的水磨石、水刷石饰面地面、楼板、门厅等处的水磨石、水刷石饰面雕塑雕塑本章结束！本章结束！