二. 水泥的化学成分与水化原理
2.1 硅酸盐水泥的定义：
把适当成分的“生料”如：石灰石、白玺、粘土等，在窑里煅烧至部分熔融，得以硅酸盐为主要成分的水泥“熟料”；再掺入一定比例的石膏与矿渣或火山灰、粉煤灰等混合料一起磨成细粉，即成硅酸盐水泥。随着原料种类的不同和各成分比例不同及混合料的不同种类掺入，就形成不同品种的硅酸盐水泥。在国外就叫“波特蓝”水泥。
2.2硅酸盐水泥熟料的化学成分与性能：
2.2.1 硅酸盐水泥熟料中的几种主要化学成分：
硅酸盐水泥熟料的典型化学成分含量见如下附表《1》：%
CaO(一氧化钙) SiO
2(二氧化硅) AI
2
O
3
(三氧化二
铝)
Fe
2O
3
(三氧化二铁) MgO(氧化镁) SO
3
（氧化硫）
Na
2O（氧化钠） K
2
O（氧化钾）TiO
2
（氧化钛）
Mn
2O
3
（氧化锰） P
2
O
5
（氧化磷）
另外也可能含有极少量的其他杂质。水泥熟料中各氧化物的含量对水泥的性质有很大影响：
2.2.1.1 CaO(一氧化钙)：是水泥熟料中最主要的成分。在水泥熟料煅烧过程
中与其他酸性氧化物(如：SiO
2、AI
2
O
3
、Fe
2
O
3
等)化合反应生成C
3
S、C
2
S、C
3
A、C
4
AF(见
下面第2.3条)等矿物复盐活性化合物。经煅烧未被化合的CaO称为“游离钙”。
在水泥中单独存在的“游离钙”,其水化反应不能在水泥硬化过程中完成，而是在水泥硬化后才能与水化合生成Ca(HO)
2
并在水化过程中发生体积膨胀，降低混凝土的内应力甚至破坏混凝土结构。其含量多、少是影响水泥安定性的重要原因之一。因此国家标准中要求水泥熟料内CaO含量不得超过1%。
2.2.1.2 SiO
2(二氧化硅)：也是水泥熟料所含主要成分之一。SiO
2
经过煅烧可
与CaO进行化合反应，生成C
3S和C
2
S矿物，是影响水泥强度的主要成分之一。
如果SiO
2含量低，水泥熟料中硅酸盐矿物成分少，水泥强度就低；但SiO
2
含量
高时，虽然水泥后期强度有显著提高并使其抗硫酸盐侵蚀性能增强，但水泥凝结速度和早期强度增进率都会变慢。SiO
2
含量不仅影响水泥性能，同时对水泥熟料的煅烧也有影响。其含量少时，熟料煅烧会结大块，影响操作；但其含量大时，会使熟料烧成困难，易于“粉化”。
2.2.1.3 AI
2O
3
(三氧化二铝)：在水泥熟料的煅烧过程中，它与CaO和Fe
2
O
3
可
化合生成C
3A或C
4
FA。当其含量高时可使水泥的凝结及硬化速度变快，但后期强
度增长缓慢，并使水泥的抗硫酸盐性能降低。原因是C
3
A与硫酸盐化合反应生成
硫铝酸盐(钟乳石)，易溶于水而造成水泥石的破坏。同时C
3
A含量高的水泥水化热高，放热速度也快，不适用于大体积混凝土和抗硫酸盐混凝土。
2.2.1.4 Fe
2O
3
(三氧化二铁)：经煅烧可与CaO和AI
2
O
3
化合生成C
4
AF。在水泥
生料中增加氧化铁含量，能降低水泥熟料的煅烧温度。但含量高时会使水泥的凝结过程和硬化过程变慢(缓凝)，后期强度仍能长期增长，并能增强水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。
2.2.1.5 MgO(氧化镁)：是水泥原料中的不良杂质(后述)。
2.2.1.6 SO
3(硫酐)：水泥中的SO
3
仅少部分来自水泥熟料，大部分是在水泥熟
料磨细时掺入的石膏(CaSO
4
)。适量的石膏，可有利于调节水泥凝结时间；但含量过多时，会破坏水泥的体积安定性。
2.2.1.7 K
2O、Na
2
O (碱分)：即氧化钾、氧化钠，在水泥中是有害成分，能
导致水泥凝结时间变换不定；也能引起水泥石的表面风化(起霜)。若混凝土骨料内含有碱分时，混凝土将出现“碱骨料反应”。若水泥中含有碱分，即使骨料内不含碱分，水泥中的碱分也会与骨料中的酸性物质反应，在混凝土内部引起膨胀(碱集料反应)。
2.2.1.8 TiO
2(氧化钛)：一般含量很少，不超过0.3%。少量TiO
2
可促进熟料
的很好结晶。
2.2.1.9 Mn
2O
3
(氧化锰)：一般含量很少，也未发现其对水泥有何不良影响。
2.2.1.10 P
2O
5
(磷酐)：在水泥中含量极微小，若含量能达到1～2%时，能起到
显著的缓凝作用。
2.3 水泥熟料中的矿物成分：
4.1水泥的水化机理 从化学角度来看,水泥的水化反应是一个复杂的溶解沉淀过程,在这一过程中,与单一成分的水化反应不同,各组分以不同的反应速度同时进行水化反应,而且不同的矿物组分彼此之间存在着互相影响。水泥中最多的熟料矿物是硅酸盐化合物，是制约水泥水化性质及相关性能的关键组分。水泥中的硅酸盐熟料矿物的主要成分为硅酸三钙和硅酸二钙。 （1）硅酸三钙（C3S）的水化 硅酸三钙是水泥熟料中的含量最多的组分，通常占材料总量的50%左右，有时高达60 %。硅酸钙的水化产物的化学组成成分不稳定，常随着水相中钙离子的浓度、温度、使用的添加剂、养护程度而发生变化，而且形态不固定，通常称为“C-S-H”凝胶。 C3S在常温下发生水化反应，可大致用下列方程式表述： 硅酸三钙的水化速率很快，其水化过程根据水化放热速率随时间的变化，可以将C3S的水化过程划分为五个阶段，各阶段的化学过程和动力学行为如表1.1所示。 表1.1 C3S水化各阶段的化学过程和动力学行为时期早期中期后期 反应阶段诱导前期诱导期加速期减速期稳定期 化学过程初始水解， 离子进入溶 液 继续溶解， 早期C-S-H 稳定水化产 物开始生长 水化产物继 续生长，微 结构发展 微结构组件 密实 动力学行为反应很快反应慢反应快反应变慢反应很慢（2）硅酸二钙的水化 C2S也是水泥主要熟料矿物组分之一，水化过程与C3S相似，也有诱导期、加速期，但是水化速率特别慢。C2S的水化反应可大致用下列方程表述：
（3）铝酸三钙的水化 C3A是水泥熟料矿物的重要组分之一,其水化产物的组成与结构受溶液中的氧化铝、氧化钙浓度的影响很大，它对水泥的早期水化和浆体的流变性能起着重要的作用。纯水中C3A的水化：大量的研究结果表明，C3A遇水后能够立即在表面形成一种具有六边形特征的初始胶凝物质粒子，开始时其结晶度很差也很薄，呈不规则卷层物，随着水化时间的推移，这些卷层物生长成结晶度较好的，成分为C4AH19和C2AH8济的六边形板状物。这种六边形水化物是亚稳的，并能转化成立方形稳定的晶体颗粒。常温下C3A在纯水中的水化反应可用下式表示： 有石膏存在时C3A的水化：在水泥浆体中，熟料中的C3A实际上是在和有石膏存在的环境中水化的，C3A在Ca(OH)2饱和溶液中的水化反应可以表述为C3A+CH+12H=C3AH13。当处于水泥浆体的碱性介质中时，C3AH13在室温下能稳定存在，其数量增长也很快，这是水泥浆体产生瞬时凝结的主要原因之一。（4）铁铝酸四钙的水化 铁铝酸四钙的水化与铝酸三钙的水化过程相似，只是反应速率很慢，而且产物是含铁和铝的共同产物。
水泥标准稠度用水量试验报告 6月3日星期二 试验目的水泥的凝结时间、安定性均受水泥浆稠稀的影响，为了不同水泥具有可比性，水泥必须订一个标准稠度，通过此项试验测定水泥浆达到标准稠度时的用水量，作为凝结时间和安定性试验用水量的标准。 用水量第一次取200.0ml 第二次145.0ml 水泥量500g 水灰比第一次水灰比W/C=0..40 第二次W/C=0.29 试验条件室温25℃，相对湿度大于50% 试验仪器 和工具 水泥净浆搅拌机、维卡机、装净浆用锥模、量水器、称 试验步骤(标准法) 1、称取500g水泥试样，我组第一次用量筒量取200.0ml水(精确至0.1ml)，并用湿布擦抹水泥净浆搅拌机的筒壁和叶片； 2、将拌合水倒入搅拌锅内，随后加入水泥（在5至10s内）； 3、将搅拌锅座上升至搅拌位置开动机器低速搅拌120s，停拌15s,接着再快速搅拌120s后停机； 4、搅拌完毕，立即将水泥净浆一次装入模具中，用小刀插捣并振实，刮去多余净浆，抹平后放置在维卡仪底座上，将刻度调与0刻度线处，将试杆降至净浆表面，拧紧螺钉，之后松开试杆使其自由沉入净浆中，30s后记录读数为S=45mm。试验失败 5、然后第二次量取145.0ml水，重复上述步骤，测得S=29mm，在误差允许范围内，则完成实验。 试验结果 （固定水量） 结果得出水量适宜为145ml 试验分析可能试验用的水泥不合格,有水分，导致的试验不合格。 第一小组戴宇波
砂的筛分析试验报告 6月4日星期三试验目的通过试验测定砂的颗粒级配，计算砂的细度模数，评定砂的粗细程度砂用量取两份500g的砂 试验条件室温25℃ 试验所需仪 器 标准筛、摇筛机，由于机器故障，采用手工 试验步骤1、准确称取试样500g（两份），精确到1g； 2、将标准筛按孔径由大到小的顺序叠放，加底盘后，将称好的试样倒入最上层的4.75mm筛内，加盖； 3、由于机器故障，我们采取人工摇筛，摇约10min； 4、按筛孔大小顺序再逐个用手筛，筛至每分钟通过量小于试样总量0.1%为止。通过的颗粒并入下一号筛中，并和下一号筛中的试样一起过筛，按此顺序进行，直至各号筛全部筛完为止； 5、称取筛余量 试验结果第 一 次 筛孔尺寸/mm 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 筛底筛余质量/g 18 23 26 51 275 133 13 分计筛余量 a/(%) 3.3 4.3 4.8 9.5 51.0 24.7 2.4 累计筛余量 A(%) 3.3 7.6 12.4 21.9 72.9 97.6 100 细度模数=2.03 第 二 次 筛孔尺寸/mm 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 筛底筛余质量/g 34 36 36 66 182 134 9 分计筛余量 a/(%) 6.8 7.2 7.2 13.3 36.6 27.0 1.9 累计筛余量 A(%) 6.8 14.0 21.2 34.5 71.1 98.1 100 细度模数=2.20
水泥标准稠度用水量的测定 一、目的 标准稠度用水量是指水泥净浆以标准方法测定，在达到统一规定的浆体可塑性时，所需加的用水量，水泥的凝结时间和安定性都和用水量有关，因而此测定可消除试验条件的差异，有利于比较，同时为进行凝结时间和安定性试验作好准备。 二、标准法 1、主要仪器设备 标准稠度仪（滑动部分的总重量为300±1g）（见图I-5）、装净浆用试模、净浆搅拌机 等； 2、试验方法与步骤 （1）试验前准备 试验前必须检查稠度仪的金属棒能否自由滑动，调整指至试杆接触玻璃板时，指针应对准标尺的零点，搅拌机运转正常。 （2）试验方法及步骤 ①用湿布擦抹水泥净浆搅拌机的筒壁及叶片； ②称取500g水泥试样； ③量取拌和水（按经验确定），水量精确至0.1mL，倒入搅拌锅； ④5s～10s内将水泥加入水中； ⑤将搅拌锅放到搅拌机锅座上，升至搅拌位置，开动机器，同时徐徐加入拌和水，慢速搅拌120s，停拌15s，接着快速搅拌120s后自动停机。 ⑥拌和完毕，立即将净浆一次装入玻璃板上的试模中，用小刀插捣并轻轻振动数次，刮去多余净浆，抹平后迅速将其放到稠度仪上，将试杆恰好降至净浆表面，拧紧螺丝1s ～2s后，突然放松，让试杆自由沉入净浆中，到30s时，记录试杆距玻璃板距离，整个操作过程应在搅拌后1.5min内完成。 3、试验结果的确定 调整用水量以试杆沉入净浆并距底板6mm±1mm时的水泥净浆为标准稠度净浆，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，调整水量，重做试验，直至达到6mm±1mm时为止。 三、代用法 1、主要仪器设备 标准稠度仪（滑动部分的总重量为300±2g）（见图Ⅰ-5）、装净浆用锥模（见图I-6b）、净浆搅拌机等。 2、试验方法与步骤
1、范围 本标准规定了水泥标准稠度用水量、凝结时间和由游离氧化钙造成的体积安定性检验方法的原理、仪器设备、材料、试验条件和测定方法。 本标准适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，火山灰质硅酸盐水泥，复合硅酸盐水泥以及指定采用本方法的其他品种水泥。 2、规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本试用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）试用于本文件。 JC/T 727 水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪 JC/T 729 水泥净浆搅拌机 JC/T 955 水泥安定性试验用沸煮箱 3、原理 水泥标准稠度 水泥标准稠度净浆对标准试杆（试锥）的沉入具有一定助力。通过试验不同含水量水泥净浆的穿透性，以确定水泥标准稠度净浆中所需加入的水量。
凝结时间 试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需的时间。 安定性 雷氏夹是通过测定水泥标准稠度净浆至雷氏夹中煮沸后试针的相对位移表征其体积膨胀的程度。 试饼法是通过观测水泥标准稠度净浆试饼煮沸后的外形变化情况表征其体积安定性。 4、仪器设备 水泥净浆搅拌机 符合JC/T 729的要求。 注：通过减小搅拌机和搅拌锅之间间隙，可以制备更加均匀的净浆。标准法维卡仪 代用维卡仪 符合JC/T 727的要求。 雷氏夹 由铜质材料制成，其结构如图2.当一根指针的根部先悬挂在一根金属丝或尼龙丝上，另一根指针的根部再挂上300g质量砝码时，两根指针针尖的距离增加应在±范围内，
即2x=±,当去掉砝码后针尖的距离能恢复至挂砝码前的状态。 煮沸箱 符合JC/T 955的要求。 雷氏夹膨胀测定仪 量筒或滴定管 精度±. 天平 最大称量不小于1000g，分度值不大于1g。 5、材料 试验用水应是洁净的饮用水，如有争议时应以蒸馏水为准。 6、试验条件 试验室温度为20℃±2℃，相对湿度应不低于50%；水泥试样、拌和水、仪器和用具的温度应与实验室一致； 湿气养护箱的温度为20℃±1℃，相对湿度应不低于90%. 7水泥标准稠度用水量测定方法（标准法）
水泥原料无水 C3S——硅酸三钙3(CaO·SiO2) C2S——硅酸二钙2(2CaO·SiO2) C3A——铝酸三钙3CaO·Al2O3 C4AF——铁相固溶体4CaO·Al2O3·Fe2O3 水化作用后产物 C-S-H——水化硅酸钙3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) CH ——氢氧化钙Ca(OH)2(晶体) C3AH6——水石榴石 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） AFt ——三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26 H2O AFm——单硫型水化硫铝酸钙Ca4Al2(OH)12 SO4 ·6H2O 水泥在干态时主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙以及少量的硫酸化物（钾盐、钠盐）、石膏（二水硫酸钙）组成。在水泥水化过程中，C3A C3S和C2S与水泥中其它组分发生复杂的水化反应，生成钙矾石即三硫型水化硫酸铝钙型AFt，单硫型水化硫酸铝钙AFm，氢氧化钙CH和硅酸钙C－S－H凝胶。 硅酸盐水泥的水化是一个非常复杂的、非均质的多相化学反应过程。自加水开始，水泥的水化反应就会一直进行，水泥基材料的结构会随着水泥水化反应逐渐演变，由流动状态逐渐变为塑性状态，最后到凝结硬化状态。 通过水泥的水化反应，使得松散的水泥粉体颗粒变成了具有胶结性的水泥浆体，进而粘结各种不同粒径的粗细骨料，形成了混凝土这种水泥基体材料。 水泥的水化作用就是它们之间的复杂化学反应，生成结晶性较好的水化晶体：AFt AFm CH 还有结晶性不好的无定形C—S－H AFt AFm CH 呈针状、棒状、无序态，这是造成水泥脆性的根本原因 水泥混凝土水化过程的化学反应式： 3(CaO·SiO2)+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) +3 Ca(OH)2(晶体) 2(2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体) 3CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） 4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O(胶体) 硅酸盐水泥4种熟料矿物成分中，主要的强度贡献者是C3S和C2S，它们在水泥中含量最多，占水泥重量的75%，因此它们的水化进程对水化物组成以及水泥石结构产生决定性影响，它们生成的水化产物主要是：水化硅酸钙和氢氧化钙（游离的对强度有害）。 氢氧化钙CH是一种六方板状晶体，其强度很低，稳定性极差，在侵蚀条件下是首先遭到侵蚀的组成，而且它们多在水泥石和集料的界面处富集，并组晶成粗大晶粒，因此界面的黏结力下降，成为水泥基材料中的最薄弱环节。因此，CH是水泥耐久性差的主要根源，也是水泥裂缝的发源地。（CH是对水泥强度有害的）
水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性的测定 一、实验目的 1.熟悉并掌握各种测试仪器的构造和使用方法。 2.掌握水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性测定方法和影响因 素的关系。 二、实验设备 实验设备主要包括：水泥净浆搅拌机、净浆标准稠度与凝结时间测定仪、沸煮箱、雷氏夹。水泥净浆搅拌机的主要由搅拌锅、搅拌叶、传动机构和控制系统组成。水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪构造如图1所示。它由铁座1与可以自由滑动的金属圆棒2构成。松紧螺丝3可以调节金属棒的高低。金属棒上附有指针4，利用量程0~75mm的标尺5指示金属棒下降距离。沸煮箱要求能在30min±5min内将箱内的试验用水由室温升至沸腾并可保持沸腾状态3h以上，整个实验过程中不需补充水量。雷氏夹由铜质材料构成，其结构如图2所示。当一根指针的根部先悬挂在一根金属丝或尼龙丝上，另一根指针的根部再挂上300g 质量的砝码时，两根指针的针尖距离增加应在17.5mm±2.5mm范围以内，计2x=17.5±2.5mm，当去掉砝码后针尖的距离能恢复至挂砝码前的状态。 图1 标准稠度与时间测定仪图2 雷氏夹 三、实验方法 实验前必须保证以下条件：水泥试样应充分拌匀，通过0.9mm 方孔筛并记录筛余物情况，但要防止过筛时混进其他水泥。试验用水必须是洁净的淡水，有争议时可采用蒸馏水。试验时温度应在17~25℃，相对湿度大于50%。水泥试样、拌和水、仪器和用具的温度应与试验室
一致。 各项实验的测量方法及步骤如下： （一）、标准稠度用水量的测定 1）标准稠度用水量可用调整水量和不变水量两种方法中的任意一种测定，如发生争议时以调整水量方法为准。 2）试验前须对仪器进行检查，检查内容为：仪器金属棒应能自由滑动；试锥降至锥模顶面位置时，指针应对准标尺的零点；搅拌机运转正常等。 3）水泥净浆的拌制：水泥净浆用净浆搅拌机搅拌，搅拌锅和搅拌叶片先用湿棉布擦过，将称好的500g水泥试样倒入搅拌锅内。拌和时，先将锅放到搅拌机锅座上，升至搅拌位置，开动机器，同时徐徐加入拌和水，慢速搅拌120s后停拌15s，接着快速搅拌120s后停机。采用调整水量方法时拌和水量按经验找水，采用不变水量方法时拌和水量用142.5mL水，水量准确至0.5mL。 4）标准稠度的测定： （1）拌和结束后，立即将拌好的净浆装入锥模内，用小刀插捣、振动数次，刮去多余净浆，抹平后迅速放到试锥下面固定位置上，将试锥降至净浆表面拧紧螺丝，然后突然放松，让试锥自由沉入净浆中，到试锥停止下沉时记录试锥下沉深度。整个操作应在搅拌后 1.5min内完成。 （2）用调整水量方法测定时，以试锥下沉深度28mm±2mm时的净浆为标准稠度净浆。其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量（P），
就是水泥水化反应公式。 硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下： ①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(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ②硅酸二钙的水化 β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。 ③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CaO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（C3AH6）。在有石膏的情况下，C3A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AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 ④铁相固溶体的水化 水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A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C3A很相似。 C3S——硅酸三钙 C3A——铝酸三钙 水泥混凝土水化过程的化学反应式： 3(CaO·SiO2)+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) +3 Ca(OH)2(晶体) 2(2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体) 3CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） 4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O(胶体)
第七章硅酸盐水泥的水化与硬化 本章主要内容： 1.熟料矿物的水化 2.硅酸盐水泥的水化 3.水化速率 4.硬化水泥浆体 补充： 熟料矿物水化的原因 1.熟料矿物结构不稳定。 造成熟料矿物结构不稳定的原因是： ⑴ 熟料烧成后快速冷却，使其保留了介稳状态的高温型晶体结构； ⑵熟料中的矿物不是纯的C3S和C2S ，而是Alite 和Belite等有限固溶体； ⑶微量元素的掺杂使晶格排列的规律性受到某种程度的影响。 2.熟料矿物中钙离子的氧离子配位不规则。 水泥的水化、凝结、硬化 ? 水化－物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。 ? 凝结－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。 ? 硬化－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。 §7.1 熟料矿物的水化 一.C3S的水化 1.常温下的水化反应 3CaO.SiO2+nH2O=xCaO.SiO2.yH2O+(3-x)Ca(OH)2
简写为：C3S + nH = C-S-H + (3-x)CH 水化产物：水化硅酸钙（也称C-S-H凝胶）和氢氧化钙。 2.C3S水化过程 Ⅰ诱导前期（时间：15分钟 ） 反应：激烈—第一个放热峰，钙离子浓度迅速提高 浆体状态：是具有流动性（Ca(OH)2没有饱和） Ⅱ诱导期又称静止期（时间：2—4小时） 反应：极慢——放热底谷：钙离子浓度增高慢 浆体状态：Ca(OH)2达饱和。此间：具有流动性，结束：失去流动性，达初凝 Ⅲ加速期（时间：4~8小时） 反应：又加快——第二放热高峰 浆体状态：Ca(OH)2过饱和最高：生成Ca(OH)2、填充空隙、 中期：失去可塑性、达终凝，后期：开始硬化 Ⅳ减速期（时间：12—24小时） 反应：随时间的增长而下降 原因：在C3S表面包裹产物—阻碍水化。 Ⅴ稳定期 反应：很慢—基本稳定（只到水化结束） 原因：产物层厚：水很少—产物扩散困难。 3.诱导期的本质 ⑴保护膜理论 ⑵晶核形成延缓理论 ⑶晶格缺陷的类别和数量是决定诱导期长短的主要因素 二.C2S水化 C2S的水化过程与C3S相似，也有静止期，加速期等，但水化速率很慢约为C3S的1/20
水泥标准稠度用水量试验 1，原理 水泥标准稠度净浆对标准杆的沉入具有一定的阻力。通过试验不同含水量的水泥净浆的穿透性以确定水泥标准稠度净浆所需加入的水量。 2，仪器设备 标准维卡仪 标准稠度试杆由有效长度为50mm±1mm直径为10mm±0.05mm的圆柱形耐磨腐蚀金属制成，初凝针有效长度为50mm±1mm，终凝针为30mm±1mm直径1.13mm ±0.05mm，滑动部分的总质量为300g±1g 盛装水泥净浆的试模深为40mm±0.2mm顶内径为65±0.5mm，底内径为75mm ±0.5mm的截圆锥体。 每个试模应配备一个边长或直径为100mm厚度4mm-5mm的平板玻璃底板或金属底板。 3，试验步骤 （1）试验前的准备工作，维卡仪的滑动杆能自由滑动试模和玻璃底板用湿布擦拭，将试模放在底板上，调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点， 搅拌机正常运行。 （2）水泥净浆用水泥净浆搅拌机搅拌搅拌机先用湿布擦过，将拌合水倒入搅拌锅内然后再5-10s内将称好的500g水泥加入水中，防止水和水泥 溅出，低速搅拌120s停15s同时将叶片和锅壁上的水泥净浆刮入锅中 间，接着高速搅拌120s停机。 （3）拌合结束后立即取适量的水泥净浆一次性将其装入已置于玻璃底板上的试模中，浆体超过试模上端用宽约25mm的直边刀轻轻拍打超出试模 部分的浆体5次，以排除浆体中的孔隙，然后再试模表面约1/3处略
倾斜于试模分别向外轻轻锯掉多余净浆，再从试模边沿轻抹顶部一次，使净浆表面光滑，在锯掉多余净浆和抹平的操作过程中注意不要压实净浆，抹平后将试模和底板移到维卡仪上，并将其中心定在试杆下，降低试杆直至与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝1-2s后突然放松，使试杆垂直自由的沉入水泥净浆中。在试杆停止沉入或释放30s时记录试杆距离底板之间的距离升起试杆后立即擦净。整个操作过程应在搅拌后1.5min内完成以试杆沉入水泥净浆并距底板6mm±1mm的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌合水量为水泥标准稠度用水量。按水泥质量的百分比计。
5.1.4 凝结硬化机理 水泥凝结硬化流程图，见动画演示 凝结：水泥浆→完全失去浆体塑性 硬化：水泥浆从完全失去塑性→强度增长 一、水泥的水化反应 2(3CaO.SiO2)+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)2 2(2CaO.SiO2)+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)2 3CaO.Al2O3+6H2O→3CaO.Al2O3.6H2O 4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O→3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O 部分水化铝酸钙与石膏作用产生如下反应： 3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O→3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O 主要水化产物： 水化硅酸钙凝胶 70% 水化铁酸钙凝胶 水化铝酸钙晶体 氢氧化钙晶体 20% 水化硫铝酸钙晶体 7% 石膏的缓凝作用在于： 水泥的矿物组成中铝酸三钙水化速度最快，铝酸三钙在饱和的石灰——石膏溶液中生成溶解
度极低的水化硫铝酸钙晶体，包围在水泥颗粒的表面形成一层薄膜，阻止了水分子向未水化的水泥粒子内部进行扩散，延缓了水泥熟料颗粒，特别是铝酸三钙的继续水化，从而达到缓凝的目的。 二、水泥凝结硬化的物理化学过程 水泥与水拌合后，熟料颗粒表面迅速与水发生反应，因为水化物生成速度大于水化物向溶液扩散的速度，于是生成的水化产物在水泥颗粒表面堆积，这层水化物称为凝胶膜层，这就构成了最初的凝胶结构。 动画演示 1、由于Ca2+的渗透，凝胶膜层破裂，使得 2、由于颗粒表面暴露出来，又与水发生化学反应，由于水化物生成速度大于其扩散速度，故在颗粒表面又堆积了大量的凝胶，这个反应不断进行下去，就生成了外面包裹着厚厚一层凝胶膜的新凝胶结构。 3、随着反应的继续进行，水份逐渐减少，凝胶结构分子间距离减少，吸引力越来越大，粘结力增大，使浆体失去塑性，开始凝结。 4、水份越来越少，浆体稠度增大，微粒之间距离越来越小，由于分子间相互作用力—粘结力，互相结合，破坏了无规则排列，变为有规则排列，晶体产生。 5、晶体、胶体相互交错成网状，晶体起主要的承力骨架作用，胶体起胶结作用，二者共同生长，紧密结合，形成坚固致密的水泥石。 6、强度不断增大。 三、水泥石的组成 硬化后的水泥 石 凝胶体（凝胶和晶体） 未水化水泥颗粒内核 毛细孔 四、影响硅酸盐水泥的凝结硬化的因素
水泥标准稠度用水量测定操作指导书一．试验原理及方法. 水泥净浆对标准试杆的沉入具有一定的阻力，通过试验含有不同水量的水泥净浆对试杆阻力的不同，可确定水泥净浆达到标准稠度时所需要的水量。 二．试验目的 通过试验测定水泥净浆达到标准稠度的需水量，作为水泥凝结时间，安定性试验的用水量标准。 三．主要试验仪器 标准稠度仪、水泥净浆搅拌机、天平、量筒、插刀 四．实验步骤及注意事项 （1）.仪器设备的检查。 维卡仪的金属滑杆能自由滑动 将试杆旋转接在金属滑杆下部，调整滑杆式锥尖接触锥模顶面式指针对准零点 搅拌机运转正常 （2）.水泥净浆拌制 采用调整水量法，水量按经验确定；采用不变水量法，拌和水量
用142.5mL。用湿抹布润湿水泥浆浆接触的仪器表面及用具，将拌和水倒入搅拌锅中，在5~10s内将称好的500g水泥加人水中，放置在搅拌机锅座上，升至搅拌位置，启动搅拌机，低速搅120s，停15s，高速搅120s停机。 （3）.标准稠度用水量的测定。 将拌制好的试样装入锥模中，用小刀插捣，轻轻振动数次，刮去多余的净浆；抹平后迅速放到维卡仪上的固定位置上。将试杆降至锥尖与净浆表面接触，拧紧螺丝1~2s后，突然放松，使试杆自由沉入净浆。到试杆停止下沉或释放试杆30s时记录试杆到底板的距离S（mm），S为6±1mm时的水泥砂浆为标准稠度净浆。 注：a.整个操作过程应在搅拌后1.5min内完成 b.用调整水量法，以试杆下沉深度（28±2）mm时的净 浆为标准稠度净浆 c.用不变水量法则规定时，按时（12.9）计算标准稠度 用水量，若试杆下沉深度小于13mm，应改用调整水量 法测定。 五．试验数据计算与评定。 用标准法和调整水量法测定时，水泥的标准稠度用水量P以水泥质量的百分数计。按式（12.8）计算： P=M1/M2*100% (M1——————水泥净浆达到标准稠度时的拌和用水量；M2—————水
水泥水化 目录 强度 水泥水化热会产生什么影响？ 水泥水化反应公式 水泥水化过程,分为化学反应和物理化学反应. 编辑本段强度 初期强度取决于3CaO.SIO2后期强度为2CaO.SIO2,含量在75--82% 编辑本段水泥水化热会产生什么影响？ 对于一般建筑、小体积工程来说，可以不考虑水泥的水化热，甚至可以加快水泥的水化硬化！ 但是对于大体积工程来说，比如大坝，桥梁等，水化热来不及释放越积越多会造成膨胀开裂等毁灭性后果！所以有专用的大坝水泥、低水化热水泥！有的还要使用其他冷却方法！编辑本段水泥水化反应公式 硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下： ①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(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ②硅酸二钙的水化 β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H 凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。 ③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CaO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（C3AH6）。 在有石膏的情况下，C3A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AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 ④铁相固溶体的水化 水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A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C3A很相似。 水泥水化深度 熟料矿物或水泥的水化速率常以单位时间内的水化程度或水化深度来表示。水化程度是指在一定时间内发生水化作用的量和完全水化量的比值；而水化深度是指已水化层的厚度。水化速率必须在颗粒粗细、水灰比以及水化温度等条件基本一致的情况下才能加以比较。右图为一球形颗粒(平均直径dm)的水化深度示意图。其中阴影表示已经水化部分。根据上述水化程度的定义，并假定在水化过程中能始终保持球形．且密度不变，即可导出水化深度h和水化程度a之间的关系: ?? ??
水泥标准稠度用水量检验细则 一、依据标准：《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB／T 1346—2011)。 二、原理：水泥净浆对标准试杆的沉入有一定的阻力，通过试验不同含水量水泥净浆的穿透性，以确定水泥标准稠度净浆中所需加入的水量。 三、试验步骤：1、检查锥卡仪的金属棒能否自由滑动，调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点，检查搅拌机运行是否正常。2、水泥浆的拌制：用水泥净浆搅拌机搅拌，搅拌锅和搅拌口十片先用湿布擦过，将拌和水倒入搅拌锅内，然后在5～10s内小心将称好的500g水泥加入水中，防止水和水泥溅出，拌和时，先将锅放在锅座上，升至搅拌位置，启动搅拌机，低速搅拌120s，停15s，同时将叶片和锅壁上的水泥刮入锅中间，接着高速搅拌120s，停机。3、标准稠度用水量的测量：拌合结束后，立即取适量水泥浆一次性将其装入已置于玻璃底板上的试模中，浆体超过试模上端，用宽约25mm的直边刀轻轻拍打超出试模部分的浆体5次以排除
浆体中的空隙，然后在试模上表面约1/3处，略倾斜于试模分别向外轻轻锯掉多余净浆，再从试模边沿轻抹顶部一次，使净浆表面光滑。在锯掉多余净浆和抹平的操作过程中，注意不要压实净浆；抹平后迅速将试模和底板放到维卡仪上，并将其中心敲在试杆下，降低试杆直到与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝1s-2s后，突然放松，使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中，在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离，升起试杆后，立即擦净，整个操作过程应在搅拌后的1.5min完成，以试杆沉入净浆并距底板6mm±1mm 的水泥净浆为标准稠度净浆。 四、结果计算：标准稠度净浆拌合水量为该水泥的标准稠度用水量(P)， 按水泥质量的百分比计算。
二. 水泥的化学成分与水化原理 2.1 硅酸盐水泥的定义： 把适当成分的“生料”如：石灰石、白玺、粘土等，在窑里煅烧至部分熔融，得以硅酸盐为主要成分的水泥“熟料”；再掺入一定比例的石膏与矿渣或火山灰、粉煤灰等混合料一起磨成细粉，即成硅酸盐水泥。随着原料种类的不同和各成分比例不同及混合料的不同种类掺入，就形成不同品种的硅酸盐水泥。在国外就叫“波特蓝”水泥。 2.2硅酸盐水泥熟料的化学成分与性能： 2.2.1 硅酸盐水泥熟料中的几种主要化学成分： 硅酸盐水泥熟料的典型化学成分含量见如下附表《1》：% CaO(一氧化钙) SiO 2(二氧化硅) AI 2 O 3 (三氧化二 铝) Fe 2O 3 (三氧化二铁) MgO(氧化镁) SO 3 （氧化硫） Na 2O（氧化钠） K 2 O（氧化钾）TiO 2 （氧化钛） Mn 2O 3 （氧化锰） P 2 O 5 （氧化磷） 另外也可能含有极少量的其他杂质。水泥熟料中各氧化物的含量对水泥的性质有很大影响： 2.2.1.1 CaO(一氧化钙)：是水泥熟料中最主要的成分。在水泥熟料煅烧过程 中与其他酸性氧化物(如：SiO 2、AI 2 O 3 、Fe 2 O 3 等)化合反应生成C 3 S、C 2 S、C 3 A、C 4 AF(见 下面第2.3条)等矿物复盐活性化合物。经煅烧未被化合的CaO称为“游离钙”。
在水泥中单独存在的“游离钙”,其水化反应不能在水泥硬化过程中完成，而是在水泥硬化后才能与水化合生成Ca(HO) 2 并在水化过程中发生体积膨胀，降低混凝土的内应力甚至破坏混凝土结构。其含量多、少是影响水泥安定性的重要原因之一。因此国家标准中要求水泥熟料内CaO含量不得超过1%。 2.2.1.2 SiO 2(二氧化硅)：也是水泥熟料所含主要成分之一。SiO 2 经过煅烧可 与CaO进行化合反应，生成C 3S和C 2 S矿物，是影响水泥强度的主要成分之一。 如果SiO 2含量低，水泥熟料中硅酸盐矿物成分少，水泥强度就低；但SiO 2 含量 高时，虽然水泥后期强度有显著提高并使其抗硫酸盐侵蚀性能增强，但水泥凝结速度和早期强度增进率都会变慢。SiO 2 含量不仅影响水泥性能，同时对水泥熟料的煅烧也有影响。其含量少时，熟料煅烧会结大块，影响操作；但其含量大时，会使熟料烧成困难，易于“粉化”。 2.2.1.3 AI 2O 3 (三氧化二铝)：在水泥熟料的煅烧过程中，它与CaO和Fe 2 O 3 可 化合生成C 3A或C 4 FA。当其含量高时可使水泥的凝结及硬化速度变快，但后期强 度增长缓慢，并使水泥的抗硫酸盐性能降低。原因是C 3 A与硫酸盐化合反应生成 硫铝酸盐(钟乳石)，易溶于水而造成水泥石的破坏。同时C 3 A含量高的水泥水化热高，放热速度也快，不适用于大体积混凝土和抗硫酸盐混凝土。 2.2.1.4 Fe 2O 3 (三氧化二铁)：经煅烧可与CaO和AI 2 O 3 化合生成C 4 AF。在水泥 生料中增加氧化铁含量，能降低水泥熟料的煅烧温度。但含量高时会使水泥的凝结过程和硬化过程变慢(缓凝)，后期强度仍能长期增长，并能增强水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。 2.2.1.5 MgO(氧化镁)：是水泥原料中的不良杂质(后述)。 2.2.1.6 SO 3(硫酐)：水泥中的SO 3 仅少部分来自水泥熟料，大部分是在水泥熟 料磨细时掺入的石膏(CaSO 4 )。适量的石膏，可有利于调节水泥凝结时间；但含量过多时，会破坏水泥的体积安定性。 2.2.1.7 K 2O、Na 2 O (碱分)：即氧化钾、氧化钠，在水泥中是有害成分，能 导致水泥凝结时间变换不定；也能引起水泥石的表面风化(起霜)。若混凝土骨料内含有碱分时，混凝土将出现“碱骨料反应”。若水泥中含有碱分，即使骨料内不含碱分，水泥中的碱分也会与骨料中的酸性物质反应，在混凝土内部引起膨胀(碱集料反应)。 2.2.1.8 TiO 2(氧化钛)：一般含量很少，不超过0.3%。少量TiO 2 可促进熟料 的很好结晶。 2.2.1.9 Mn 2O 3 (氧化锰)：一般含量很少，也未发现其对水泥有何不良影响。 2.2.1.10 P 2O 5 (磷酐)：在水泥中含量极微小，若含量能达到1～2%时，能起到 显著的缓凝作用。 2.3 水泥熟料中的矿物成分：
第45卷第8期2017年8月 硅酸盐学报Vol. 45，No. 8 August，2017 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.doczj.com/doc/8e15085560.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2017.08.03 复合胶凝材料的水化硬化机理 阎培渝，张增起 (清华大学土木工程系，北京 100084) 摘要：近年来，有关复合胶凝材料的水化硬化机理的研究取得了较大进展。硅酸盐水泥在不同水化阶段的反应机理被广泛深入地探讨，建立了一些水泥基材料水化动力学和浆体微结构形成的预测模型。越来越多的矿物掺合料用于混凝土的制备。本文重点总结了硅酸盐水泥早龄期水化机理、矿物掺合料对硅酸盐水泥水化的影响以及复合胶凝材料反应过程模拟的研究进展。 关键词：复合胶凝材料；硅酸盐水泥；水化机理；矿物掺合料 中图分类号：TU528.44 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2017)08–1066–07 网络出版时间：2017–07–23 17:55:04 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/8e15085560.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20170723.1755.015.html Review on Hydration of Composite Cementitious Materials YAN Peiyu, ZHANG Zengqi (Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Abstract: In recent years, the hydration mechanism of composite cementitious materials was intensively studied. The mechanisms governing different hydration periods of Portland cement have been widely discussed. Some kinetics models were issued to describe the hydration process of cementitious materials and the formation of paste microstructure. More and more mineral admixture were used during the production of cement and preparation of concrete to improve its workability, mechanical property and durability. In this article, the early hydration mechanisms of the Portland cement, the influence of mineral admixture on the hydration of Portland cement and the simulation of hydration process of composite cementitious materials were reviewed. Keywords: composite cementitious materials; Portland cement; hydration mechanism; mineral admixture 混凝土是现代建筑中使用量最大和应用面最广的人工建筑材料。混凝土所用胶凝材料的水化硬化过程直接关系到硬化胶凝材料浆体微结构的形成，从而影响混凝土的力学性能和耐久性能。硅酸盐水泥是胶凝材料最主要的组分，矿物掺合料则是改善混凝土性能不可缺少的组分。矿物掺合料的合理使用是水泥混凝土行业绿色、可持续 发展的重要手段。现代混凝土已不再单独使用硅酸盐水泥，而是使用硅酸盐水泥与多种矿物掺合料组成的复合胶凝材料。在符合胶凝材料的水化硬化过程中，硅酸盐水泥与矿物掺合料的水化过程相互影响，其反应机理与两者单独存在时不同。由于复合胶凝材料的水化反应很复杂，对于复合胶凝材料中各组分的反应速率与反应程度的准确表征尤为困难。近年来，有关硅酸盐水泥的水化机理的研究成果不断出现，相关基础理论持续深化；矿物掺合料在复合胶凝材料中的作用机理也被广泛研究。本文重点总结了复合胶凝材料的水化硬化机理研究的新进展，包括最新的硅酸盐水泥水化机理、矿物掺合料在复合胶凝材料的水化硬化过程中的作用机理、对于复合胶凝材料反应过程的模拟等。 收稿日期：2017–05–20。修订日期：2017–06–10。基金项目：国家自然科学基金项目(No. 51678344)。第一作者：阎培渝(1955—)，男，博士，教授。Received date: 2017–05–20. Revised date: 2017–06–10. First author: YAN Peiyu (1955–), male, Ph.D., Professor. E-mail: yanpy@https://www.doczj.com/doc/8e15085560.html,
水泥标准稠度用水量对混凝土用水量的影响 1 水泥标准稠度用水量的含义 水泥净浆在某一用水量和特定测试方法下达到的稠度，称为水泥的标准稠度；这一用水量即称为水泥的标准稠度用水量，它是水泥净浆需水性的一种反应，用l00克水泥需用水的毫升数(％)表示。 根据文献,水泥标准稠度用水量由以下三部分组成： (1)在诱导期开始前被新生成的水化物结合的结晶水(不足l0％)； (2)湿润新生成水化物表面和填充其空隙的水； (3)填充原始水泥颗粒间的空隙和在水泥颗粒表面形成足够厚度的水膜，从而使水泥浆体达到标准稠度的用水量。 前两部分的用水量较小，最大用水量是第3部分的用水量。按此论述，第3部分的用水量主要决定于水泥颗粒空隙和水泥颗粒表面积的多少，以及水膜厚度的大小。 2 水泥标准稠度用水量与混凝土用水量的关系 当其它条件不变时，为达到一定的流动性(坍落度)，混凝土用水量将随水泥标准稠度用水量的增大而增大。对普通混凝土，水泥标准稠度用水量每增减1％，要维持混凝土坍落度不变，则每方混凝土用水量相应约增减6～8千克水。 匡楚胜以水泥标准稠度用水量25％作为标准值，得出混凝土用水量随水泥标准稠度用水量增减而变化的经验公式： △w=C(N～0.25)×0.8 式中：△w——每立方米混凝土用水量变化值，kg／m3； C——每立方米混凝土水泥用量，kg／m3； N——水泥标准稠度用水量，％。 由以上讨论可知：欲降低混凝土用水量，必须降低水泥标准稠度用水量。
3 水泥标准稠度用水量对混凝土用水量的影响 若标准稠度用水量越大，则水泥净浆达到标准稠度的用水量、水泥砂浆达到规定流动度的用水量，以及水泥混凝土达到一定坍落度的用水量也都越大，使其净浆、砂浆、混凝土的水灰比越大、其问孔隙越多、密实度越小，从而使水泥及其混凝土的施工性能、力学性能和耐久性能变差。 直观地看，混凝土的配方设计的三个基本参数：水灰比、用水量、砂率。三个参数中，有两个涉及到水，足见水泥标准稠度用水量问题在混凝土中的重要性。 混凝土强度同用水量成反比，故为了提高混凝土强度必须减少用水量。另一方面，理论上要保持混凝土的强度不变，当混凝土的用水量发生变化时，应保持水灰比不变，相应调整水泥用量，但这在实际生产操作中很难做到。由于实验条件和工艺设备的限制，预拌混凝土厂很难根据每批水泥的需水性变化而调整水泥用量。大多数情况下的做法反而是保持水泥用量及砂石等材料用量不变，而根据坍落度值来调整用水量。这样混凝土实际水灰比将随水泥需水性的变化而变化，相应地影响混凝土的强度。故为了稳定混凝土的强度，必须稳定水泥的标准稠度用水量。 4 结束语 (1)对于标准稠度用水量的合适控制范围，文献指出：考虑水泥熟料在比表面积350m2／kg时，标准稠度在24％～25％，即使普通硅酸盐水泥允许有不超过15％的混合材掺入，也必须严格控制水泥的标准稠度用水量≤26％。 (2)降低水泥的标准稠度需水量对降低混凝土单立方用水量，进而提高其强度，降低水泥用量以节约混凝土生产成本具有十分重要的意义。从以上讨论可知：这是一个系统的问题，需要从所涉及到的方面具体分析，找出主要原因并针对性地采取措施方能见效。
水泥主要水化产物种类及其对水泥石或混凝土性能的影响 （1）水化过程分析水化产物： 第一阶段：从水泥拌水到初凝为止, C3S与水迅速反应生成饱和CH溶液, 并析出晶体, 与此同时石膏也进入溶液与C3A反应生成细小的钙矾石晶体。第二阶段：初凝到24小时，水泥水化加速，生成较多CH、AFt，同时水泥颗粒上长出纤维状CSH凝胶体。第三阶段：24小时以后，石膏耗尽，AFt转化成AFm，还形成C4(A,F)H13。CSH、CH、AFm、 C4(A,F)H13数量不断增加。 （2）水化产物对水泥石或混凝土性能的影响： A：C-S-H凝胶 纤维状体系，是水泥石强度主要来源。C-S-H凝胶的凝胶孔结构影响对水的吸收，对水泥石干燥收缩产生影响。水化开始时，C-S-H凝胶形成的覆盖层会减缓水泥的水化作用，一定程度上影响凝结时间。 B：CH晶体 结晶完好、六方板状、层状晶体，水泥石中最易受侵蚀物质。对水泥石强度贡献很少。其层间较弱的联结，可能是水泥石受力时裂缝的发源地和侵蚀离子的快速通道。CH的有利作用：是水泥石的主要组成，是维持水泥石碱度的重要组成，是其他水泥水化产物稳定存在的重要前提。CH的不利作用：易于产生层状解理，大量存在于集料与水泥石的界面，影响混凝土的强度和耐侵蚀性能(抗钢筋锈蚀性能、抗碳化性能、抗溶蚀性能、体积变形性能等密切相关)，被视为混凝土中的“薄弱环节”。 C：水化硫铝酸盐（AFt、AFm） AFt晶体为六方棱柱状、针棒状晶体、棱面清晰，主要出现在水化早期。AFm晶体为六方板状、片状晶体，成簇或呈花朵状生成，水化后期。AFt对水泥石早期强度贡献很大，过量会使后期强度降低。生成时产生体积膨胀，易形成内应力，使结构破坏。AFt、AFm形成会影响新拌混凝土的流动性。