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第三章水泥要点

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土木工程材料复习提纲

土木工程材料复习提纲

《土木工程材料》复习提纲第一章材料的基本性质1、什么是亲水性材料和憎水性材料？（P9）答：当润湿角θ≤90º时，材料表现出亲水性，当θ>90º时，材料表现出憎水性。

2、什么是耐水材料？（P10）答：工程中将软化系数K软>0.85的材料称为耐水材料。

3、当结构承受冲击、振动荷载时应考虑材料的什么性质？（P14）答：建筑工程中，对于要求承受冲击荷载和有抗折要求的结构所用的材料，均应具有较高的韧性。

第二章气硬性胶凝材料1、什么是水硬性胶凝材料？（P16）答：水硬性胶凝材料是指既能在空气中硬化，更能在水中凝结、硬化、保持和发展强度的胶凝材料。

2、工程中使用生石灰时，为什么要先陈伏？（P17）答：为了消除过火石灰后期熟化造成的危害，石灰浆体应在储灰坑中存放半个月以上，然后方可使用，这一过程叫“陈伏”。

3、石灰熟化过程有什么特点？（P17）答：石灰熟化过程中放出大量的热，并伴随着体积膨胀。

第三章水泥1、生产水泥时为什么要掺入适量石膏？（P31）答：生产水泥时掺入石膏，主要是作为缓凝剂使用，以延缓水泥的凝结硬化速度。

2、硅酸盐水泥熟料的矿物成分中水化反应速度最快、水化热最大的是什么？（P26）答：硅酸盐水泥熟料中水化反应速度最快、水化热最大的成分是铝酸三钙（C3A）。

3、常用的活性混合材料有哪些？（P26）答：常用的活性混合材料有：粒化高炉矿渣和粒化高炉矿渣粉（简称为矿渣）、火山灰质混合材料、粉煤灰。

4、什么是水泥的凝结时间，规定凝结时间的工程意义是什么？（P28）答：水泥从加水开始到失去流动性所需要的时间称为凝结时间。

凝结时间又分为初凝时间和终凝时间。

初凝时间是指从水泥加水拌和起到水泥浆开始失去流动性所需要的时间；终凝时间为从水泥加水拌和起到水泥浆完全失去流动性，并开始具有强度所需要的时间。

规定水泥的凝结时间，在施工中具有重要意义：初凝时间不宜过早是为了有足够的时间对混凝土进行搅拌、运输、浇筑和振捣等操作；终凝时间不宜过长是为了使混凝土尽快硬化，产生强度，以便尽快拆模，提高模板周转率，缩短工期。

水泥工艺学(第三章)

水泥工艺学(第三章)

(A/F≥0.64) (A/F﹤0.64)


意义：熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（C3S+C2S） 所需的氧化钙含 量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比 值，也即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。 石灰饱和系数与矿物组成的关系为：
KH C3 S 0.8838C2 S C3 S 1.3256C2 S
第三章 硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算
3.1 硅酸盐水泥熟料的矿物组成 3.2 熟料的率值 3.3 熟料矿物组成的计算 3.4 熟料矿物组成的选择 3.5 配料计算

3.1 硅酸盐水泥熟料的矿物组成

一、化学组成：
主要化学成分：CaO 62%~67% SiO2 20%~24% Al2O3 4%~ 7% Fe2O3 2.5%~6%
化学成分计算
鲍格法（代数法）
一、石灰饱和系数法 C3S=3.80(3KH-2)SiO2 C2S=8.60(1-KH) SiO2 C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3) C4AF=3.04Fe2O3 二、鲍格法 C3S=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86SO3 C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3-3.07C =2.87S-0.754C3S C3A=2.65A-1.69F C4AF=3.04F CaSO4=1.70SO3
（二）硅酸二钙（C2S） 矿物特性： （1）含量20%左右，硅酸盐水泥熟料的主要矿物之一； （2）纯C2S在1450℃ 以下存在多晶转变：
1425℃ 1160℃ 630～680℃ ﹤500℃ H L ' ' 690℃

混凝土和砂浆

混凝土和砂浆

（三）混凝土的耐久性 道路与桥梁用水泥混凝土的耐久性首要为抗冻性，其次有耐磨性、 对海水污水的腐蚀性、对气体的耐蚀性、碱﹣集料反应等。 1、抗冻性 混凝土抗冻性是指混凝土在饱水作用状态下，能经受多次冻融循 环作用而不破坏的性能，一般以抗冻标号表示。 混凝土的抗冻标号为：D10、D15、D25、D50、D100、D150、 D200、D250、D300等。 2、耐磨性 耐磨性是路面和桥梁用混凝土的重要性能之一，作为高级路面的 水泥混凝土，必须具有抵抗车辆轮胎磨耗和磨光的性能。 3、碱﹣集料反应 水泥混凝土中水泥的碱与某些碱活性集料发生化学反应，可引起 混凝土产生膨胀、开裂，甚至破坏，这种化学反应称为碱 ﹣集料反 应。 我国《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204－2002） 规定对水泥混凝土耐久性的控制，主要用“最大水灰比”和“最小 水泥用量”两项指标来进行限制。
2、有害杂质含量
粗集料中常含有一些有害杂质，如粘土、淤泥、硫酸盐及 硫化物和有机物等，其含量不应超过表中的规定。
技术指标 碎石压碎值指标（%） 卵石压碎值指标（%） 针片状颗粒含量（%） 含泥量（%） 泥块含量（%） 有机物含量 ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ 技术要求
I级
10 12 5 0.5 0 合格
II级
水泥是混凝土的胶结材料，混凝土的性 能很大程度上取决于水泥的质量和数量，在 保证混凝土性能的前提下，应尽量节约水泥， 降低工程造价。 选用水泥强度等级应与要求配制的混凝 土强度等级相适应。水泥强度等级选用过高， 则混凝土中水泥用量过低，影响混凝土的易 性和耐久性；水泥强度等级选用过低，则混 凝土中水泥用量太多，影响混凝土的某些技 术品质（如收缩率增大等），且不经济。
3、砂的粗细程度和颗粒级配
砂的粗细程度和颗粒级配应使所配制混凝土达到设计强度 等级和节约水泥的目的。混凝土用砂的级配根据《建筑用砂》 （GB/T 14684－2001）规定的级配范围应符合下表。 筛孔尺寸（mm）

第三章硅酸盐水泥

第三章硅酸盐水泥

硫铝➢酸C4钙AF水+ 1化3H物开C4(始A,F形)H成13 。
❖ 此后➢，C水4AF化+ 3物CŜ不·H2断+26形H成C，3(A不,F)断·3C填Ŝ3·充H32孔隙或空隙。
➢ C4AF + CŜ·H2+26H C3(A,F)·CŜ3·H12
石膏的作用
❖ 避免水泥浆的闪凝和假凝现象。 ❖ 调节水泥的凝结时间。 ❖ 导致钙钒石和单硫型硫铝酸钙水化物的形成。
❖ 制➢ 造调节工原艺料：：铁矿与加干砂稍粉，多混调水合节制物与成—补湿干充球法F—工e2O半艺3湿与法Si工O2艺
➢ 原料经粉磨混合后得到水泥生料
➢ 生料经窑内煅烧得到水泥熟料
➢ 水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起经粉磨混合
后得到水泥
❖ 自动化生产过程
“两磨一烧”
硅质 (粘土)
水泥原制料造采的掘 “两磨一烧”工艺流程
凡由硅酸盐水泥熟料、0～5％石灰石或粒化高炉矿渣、 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥(即 国外通称的Portland Cement).
学习目的
❖ 学习
➢ 硅酸盐水泥的矿物组成，及其与其他水泥的差别； ➢ 水泥的生产过程及其对性质的影响。
❖ 掌握
➢ 水泥凝结硬化机理和凝结硬化过程的影响因素； ➢ 应用这些基本理论，说明水泥和混凝土的性质，指
普遍用于各种土木工程和钢筋混凝土结构！ ❖ 水泥的性能和正确选用对土木工程的功能与质量
至关重要！
主要内容
重点论述了硅酸盐系水泥的矿物组成、凝结硬化机理和 基本性质及其检测方法，以及硅酸盐水泥的应用。
❖ 什么是硅酸盐水泥？ ❖ 硅酸盐水泥是怎样制造？ ❖ 硅酸盐水泥的组成？ ❖ 水泥浆如何转变成坚硬固体？ ❖ 水泥应满足哪些技术性质？ ❖ 如何正确使用水泥？

第三章油井水泥

第三章油井水泥
石灰石中CaO的质量分数应高于 45％，粘土矿物按质量分数 60％～70％ SiO2 ，1O％～20％Al2O3，4％～9％Fe2O3。如果粘土矿物中SiO2不足时可加 入硅石、火山灰、硅藻土等。粘土和页岩中含铁、铝不够时，尚需加入一 定量的铁矿石和含铝高的原材料。
在硅酸盐水泥中，氧化物的简写方式 C－CaO；S－SiO2；A－Al2 O3； F－Fe2 O3；M－MgO；H－H2 O；
通过测 定在一 定的水 中，硅 酸钙矿 物分解 出的氧 化钙数 量，可 以看出
CS在一般条件下不能进行水化反应。 γ-C2S具有很小的水化能力。 β-C2S具有较明显的水化能力但是水化速度较慢。 C3S具有较强的水化能力。
第三章 油井水泥及其外加剂
在1000℃为放热带，主要是固相反应
CaO + Al2O3
1000℃
CaO Al2O3 + QP （放热） （CA） 2CaO Fe2O3 + QP （放热） （C2F） 5CaO 3Al2O3 + QP（放热） （C5A3） 3(4CaO Al2O3 Fe2O3) + QP （C4AF） 3(CaO Al2O3) + QP （C3A） C2S + QP （放热）
以上两类研究都表明水泥熟料矿物的不稳定性，而且它们不稳定顺序 是：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。
第三章 油井水泥及其外加剂
3、水泥水化反应及其机理
第三章 油井水泥及其外加剂
前面从晶体化学和热力学两方面讨论了水泥熟料结构的不稳定性和水化
的能力。能生成水化物并不一定能形成胶凝的网状结构。这就要求水化
1）硅酸三钙 (C3S)
第三章 油井水泥及其外加剂
C3S相对密度为3.25，稳定温度为1250～2150℃，在高于2150℃ 物理性质 时分解为CaO和液相，在低于1250℃时分解为C3S和 CaO，在低温 下其分解很弱。C3S是水泥产生强度的主要化合物。

土木工程材料第三章水泥

土木工程材料第三章水泥

水泥的品种很多，按化学成分可分为硅酸盐、 铝酸盐、硫铝酸盐等多种系列水泥，本章主要介 绍应用最广的硅酸盐系列水泥。硅酸盐系列水泥 按其性能和用途.
常用水泥
硅酸盐系列水泥 特种水泥
硅酸盐水泥 普通水泥 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥
3.1 常用水泥 3.1.1 常用水泥的生产 3.1.1.1 水泥熟料的烧成 烧制硅酸盐水泥熟料的原材料主要是提供CaO 的石灰质原料，如石灰石、白垩等，及提供Si02、 Al2O3和少量Fe2O3的粘土质原料，如粘土、页岩等。 此外，有时还配入铁矿粉等辅助原料。将上述几 种原材料按适当比例混合后在磨机中磨细，制成 生料，再将生料入窑进行煅烧，便烧制成黑色球 状的水泥熟料。
(2)水化热大 水泥的水化反应为放热反应，水化过程放出的 热量称为水泥的水化热。硅酸盐水泥的C3S和C3A含 量高，水化热大，放热周期长，一般水化3d的放 热量约为总水化热的50％，7d为75％，3个月达90 ％。硅酸盐水泥不宜在大体积工程中应用。
(3)耐腐蚀性差 硅酸盐水泥硬化后，在一般使用条件下有较 高的耐久性。可是，在淡水、酸与酸性水和硫酸 盐溶液等有害的环境介质中，则会发生各种物理 化学作用，导致性能改变，强度降低，甚至破坏。 引起整个工程结构的破坏。
(4)火山灰质硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟 料，20％～50％火山灰质混合材料和适量石膏组 成。
(5)粉煤灰硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料， 20％～40％粉煤灰和适量石膏组成。
(6)复合硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料， 15％～50％的两种或两种以上混合材料和适量石 膏组成。
3.1.2 常用水泥的特性 3.1.2.1硅酸盐水泥
水泥熟料颗粒水化，接着矿渣受熟料水化时析出的 Ca(OH)2及外掺石膏的激发，其玻璃体中的活性氧化 硅和活性氧化铝进入溶液，与Ca(OH)2反应生成新的 水化硅酸钙和水化铝酸钙，因为石膏存在，还生成 水化硫铝酸钙。

第三章 水泥分析

第三章 水泥分析

2、水泥终凝时间是指从水泥加水至水泥浆完全失
去可塑性并开始产生强度为止所需要的时间。
3、生产水泥的最后阶段还要加入石膏，主要
是为调整水泥的凝结时间。
4、水泥在加水后的3～7d内，水化速度很快， 强度增长较快，大致到了28d，水化过程全
部结束。
5、影响水泥石强度的主要因素是水泥熟料的 矿物组成与水泥的细度，而与拌和加水量 的多少关系不大。 6、硅酸盐水泥因其耐腐蚀性好，水化热高故 适宜建造混凝土桥墩。
)。
B． 化学腐蚀 D．软水腐蚀
23、制作水泥胶砂试件，其配合比为：水泥: B．1∶2∶0.5 D． 1∶2∶0.6
24、一般情况，水泥凝结硬化后，其体积 ( )。 A．膨胀 B．不变 C．收缩 D．不一定
25、硅酸盐水泥熟料的矿物组成中，以下哪 种熟料矿物不是主要成分？ A.硅酸二钙 B.硅酸三钙
9、国家标准规定，普通硅酸盐水泥的初凝时 间为（ ） 。
A．不早于30分钟 B．不迟于30分钟 C．不早于45分钟 D．不迟于45分钟
10、硅酸盐水泥的体积安定性用 （ 必须合格。 A．蒸压法
C．回弹法
） 检验
B．沸煮法
D．筛分析法
11、掺大量混合材料的硅酸盐水泥适合于 （ ）。 A．自然养护
C．标准养护
第三章 水泥
1.了解硅酸盐水泥的矿物组成及各组分对水泥
性质的影响；理解硅酸盐水泥的性能特点及影
响性质的因素。
2.掌握硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的技术性
能；了解水泥石的腐蚀及防止措施。
3.掌握常用水泥品种及其应用与储运；了解其
它品种水泥的应用。
名词解释 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅
酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰

第三章-硅酸盐水泥

第三章-硅酸盐水泥

试饼法
雷氏夹法 检测方法：
6. 强 度

检验方法——软练胶砂法，分别测量抗压强度 和抗折强度。
试件尺寸：4040160mm 胶砂配比：
棱柱体；
水泥 : ISO标准砂 : 水= 1 : 3 : 0.5； 振动成型： 在频率为2800~3000次/min，振幅0.75mm的振实台 上成型。振动时间120s。 试件养护： 在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护 箱中24h，然后脱模在20C 1 C的水中养护至测试 龄期；
水泥强度发展规律
强度 早期增长快，随后逐渐减慢； （MPa） 28天，基本达到极限强度的80％以上； 在合适的温湿度条件下，强度增长可以持续 几十天 乃至几十年。

时间（d） 3d 28d
水泥石强度的影响因素

影响孔隙率的因素均影响水泥石的强度
水灰比 水灰比越大，孔隙率越大，强度越低
返回
§3.2.3 硅酸盐水泥的技术性质



密度与堆积密度 细度 标准稠度用水量 凝结时间 体积安定性 强度 水化热 不溶物和烧失量 碱含量
1.密度与堆积密度

密度
3.05~3.20，混凝土配合比计算时，一般取3.10。

堆积密度
1000~1600kg/m3，在工地计算水泥仓库时，一般取 1300 kg/m3 。
返回
A B C D
A——凝胶体（C－S－H凝胶，水化 硅酸钙凝胶）； B——晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、 水化硫铝酸钙）； C——孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔 等）； D——未水化的水泥颗粒

水泥石的结构
水化产物＋未水化熟料颗粒＋孔隙
① 水化产物组成(充分水化时) C-S-H＋Ca(OH)2＋水化(硫)铝酸钙 70% 20% 7％ ② 孔隙组成 ＝ 凝胶孔＋毛细孔＋气孔

第三章 水硬性胶凝材料——水泥

第三章 水硬性胶凝材料——水泥

复合水泥的技术要求，现行国家标准GB12958—91作了规定。
复合水泥各龄期强度见表3-6。
表3-6 复合水泥强度(GB 12958—91)
标
号
抗压强度，MPa 3d 7d 28d
抗折强度，MPa 3d 7d 28d
325 — 18.5 32.5 — 3.5 5.5
425 — 24.5 42.5 — 4.5 6.5
安定性
用沸煮法检验，必须合格
化学成分
熟料中氧化镁含量不得超过6%，水泥中三氧 化硫含量不得超过4%
强度类别及 抗压强度
抗折强度
强度
龄期
7d
28d
7d
28d
MPa 125
5.5(56
175 (kgf/cm2)
7.6(78) 17.2(175) 1.6(16) 3.4(35)
硅酸525 230(22.6) 340(33.3)525(51.5) 42(4.1) 54(5.3)72(7.1)
盐 525R 275(27.0) —
525(51.5) 50(4.9) — 72(7.1)
水泥625625R
290(28.4) 326(32.0)
430(42.2) —
625(61.3) 625(61.3)
50(4.9) 56(5.5)
62(6.1) —
80(7.8) 80(7.8)
725R 377(37.0) —
725(71.1) 63(6.2) — 88(8.6)
二、普通硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料、少量混合材料、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(简称普通水泥)。
水泥中混合材料掺加量按重量百分比计：
25.0(255) 41.7(425) 4.5(46) 6.3(64)

土木工程材料：第3章 水泥(cement)

土木工程材料：第3章 水泥(cement)
铁铝酸盐系水泥等
第一节.通用硅酸盐水泥
A. 技术标准
2008年6月1日国家实施《通用硅酸盐水泥》GB175—2007新国标。 我国已逐步淘汰了立窑工艺生产水泥，目前采用更环保、高效、节能的 旋窑（回转窑）工艺。
B. 生产方式
硅酸盐水泥熟料 + 混合材料 + 石膏 C. 生产过程 两磨一烧
磨细为成品
水泥净浆搅拌机
先加水：120-150ml; 再加水泥：500g（5-10s内） 搅拌：低速120s；停：15s
高速: 120s
标准稠度用水量 测定（代用法）
释放试杆30s 时读数： 调整水量法： 26～30mm 固定水量法： P＝33.4－
0.185S
3. 凝结时间—分初凝和终凝
初凝—水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性所需的时间 终凝—水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度
介质的温度、流速、压力等
水泥石的腐蚀是一个极为复杂的物理化学过程 水泥石的腐蚀很少仅是单一的侵蚀作用，而是几种侵蚀同时存在，互
相影响，共同作用。
合理选择水泥品种
提高耐腐蚀的措施 提高水泥石的密实度
做保护层—石料、玻璃、陶瓷、沥青等
六. 通用硅酸盐水泥的储存、运输与保管
1.一般储存条件下,水泥的保质期为________个月. 2.即使在良好储存条件下也不能储存过久,因为水泥会吸收空气中________和
试饼法 雷 氏 法
5. 强度等级—采用水泥胶砂法测定
水泥胶砂配合比：水泥:标准砂:水= 1:3:0.5 标准试件： 4040160mm,一组3块 振动成型： 在频率2800~3000次/min，振幅0.75mm振实台上成型，
振动时间120s 试件养护： 在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护箱中24h，

第三章-水泥PPT课件

第三章-水泥PPT课件
4）硬化期 水化产物填充颗粒间空隙，毛细孔减少，浆体密实，
产生强度。
.
20
五、水泥石的构成与强度影响因素
一）构成 水化产物；未水化水泥颗粒；毛细孔与气孔
二）强度影响因素
1、水灰比
W//C大，硬化慢，毛细孔多，强度低。
2、龄期
适宜条件下，龄期长，水化程度高，强度高
3、养护条件
1）温度高，水化快，强度发展快，强度低
3、国标的要求与调整方法
初凝时间≥45min；终凝时间≤ 硅水 6h 30min
普水 10h
掺入石膏调整凝结时间（过量与过少）
.
23
4、凝结时间影响因素 1）C3A多，石膏少，凝结快； 2）细度大，凝结快； 3）水灰比小，凝结速度快； 4）温度高，凝结速度快； 5）混合材料掺量高，凝结速度。
（三）体积安定性
水泥硬化后，水泥浆发生不均匀体积变形，即体积安 定性不良。这会使水泥石产生膨胀性裂缝，降低结构物 的质量，甚至引起严重的事故。
1、引起体积安定性不良的原因
水泥熟料中f – CaO、 f – MgO或石膏掺量过高。
.
24
2、评定方法
饼 法：水泥净浆试饼沸煮3h后，观察外观（裂缝、弯 曲、崩裂）。
雷氏法：水泥净浆在雷氏夹沸煮3h后，测量其膨胀值。 3、国家标准规定
== 3 C3A. CS. H12 + 3C3A. CS. H12 + 4CH + 40H 5、综合水化特征
Cement + H2O —— C3A立即反应 C3S、C4AF迅速反应
.
17
C2S反应较慢 ——————————
开始水化 几分钟后即生成
AFt, C-S-H, CH, C4AH13 6、水化产物形态

第三章 第三节 玻璃、陶瓷和水泥

第三章 第三节 玻璃、陶瓷和水泥

6．特种玻璃 种类 石英玻璃或 硼酸盐玻璃 制作方法 提高SiO2的 含量，或加 入 B2O3 性能和用途 提高化学稳定性，降低热膨胀系 数，使其更耐高温和抗化学腐蚀， 可用于制造高级的化学反应容器。 折光率高，可用来制造眼镜片、
光学玻璃
加入
PbO
照相机、望远镜和显微镜中的透
镜等。
种类
制作方法 加入
B．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料 C．新型无机非金属材料包括半导体材料、光导纤维、氧 化铝陶瓷等 D．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，也属于高温 结构材料
[例4]
)
[名师解析]
[答案] A
硅酸盐材料属于传统非金属材料。A项错误。
[名师点睛]
材料一般分为三类：金属材料、无机
非金属材料和高分子材料。其中无机非金属材料又分为 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料。而玻璃、 陶瓷、水泥是传统无机非金属材料。
解析：钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大，抗震裂、不易 破碎，碎块没有尖锐的棱角，不易伤人，常用于制造汽车 或火车的车窗等；提高SiO2的含量或加入B2O3能提高玻璃 的化学稳定性和降低它的热膨胀系数，从而使其更耐高温
和抗化学腐蚀，可用于制造高级的化学反应容器；加入
PbO后制得的光学玻璃折光率高，可用来制造光学仪器。 答案：a d b c
范围内软化
玻璃窑
高温条件下发生复杂的物理变化、化学变化，冷却后成为
硅酸盐改写成氧化物形式的方法 硅酸盐种类繁多，结构复杂，但硅酸盐可以看成碱性 氧化物和酸性氧化物所组成复杂化合物。因此，可以改写 为aMxOy· bSiO2· cH2O的方式。 (1)氧化物书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧
化物→二氧化硅→水。

水泥

水泥

各种熟料矿物单独与水作用时的特性
矿物组成 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 水化速度 早期强度 后期强度 水化热 体积收缩 抗硫酸盐性 快 高 高 大 中 中 慢 低 高 最小 中 最好 最快 低 低 最大 最大 最差 较快 中 低 中 最小 好
三、水泥的水化、凝结硬化 水泥的水化、
水化(Hydration) (Hydration)： （一）水化(Hydration)： 与水发生化学反应的过程 S+6H→C 凝胶体）+3CH 晶体） CH（ 2C3S+6H→C3S2H3（凝胶体）+3CH（晶体） 2C2S+4H → C3S2H3 + CH 晶体，稳定产物） C3A +6H → C3AH6 （晶体，稳定产物） 晶体，不稳定产物） C4AH13（晶体，不稳定产物） CFH（凝胶体） C4AF+7H → C3AH6 + CFH（凝胶体）
五、水泥的腐蚀与防止
（一）引起腐蚀的原因 1、水泥石本身存在引起腐蚀的组分； 水泥石本身存在引起腐蚀的组分； 2、水泥石外部存在着侵蚀性介质； 水泥石外部存在着侵蚀性介质； 3、水泥石本身不密实。 水泥石本身不密实。
（二）腐蚀的种类
软水腐蚀： 1、软水腐蚀： 碳酸腐蚀： 2、碳酸腐蚀： CO2 + H2O + Ca(OH)2= CaCO3↓+ 2H2O CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 一般酸腐蚀： 3、一般酸腐蚀：H- + OH = H2O 盐类腐蚀： 4、盐类腐蚀： MgSO4+Ca(OH)2+2H2O = CaSO4 · 2H2O+Mg(OH)2↓ 强碱及其他介质腐蚀： 5、强碱及其他介质腐蚀：

第三章 第三节水泥进出口

第三章 第三节水泥进出口

5．国际生产布局竞争力低 由于水泥产品的无差异化和产品运输半径短所导致的区域性特征，水泥 产业的空间布局能力也是其竞争力的表现。可以借用跨国化指数来衡量一国 水泥产业的空间布局能力。其评价方法是，水泥产业的跨国化指数=水泥产业 的(国外资产／总资产+国外销售额／总销售额+国外雇员数／总雇员数)／ 3×100％，但由于数据获取的原因，本章主要比较空间布局的国家数。 中国水泥产业的国际生产布局竞争力远远低于法国、瑞士、墨西哥等国 家。尽管中国水泥产量已占全球水泥产量的一半，并且一些水泥企业也正在 或探索走出国门到海外投资建厂，但进人世界前十强的中国水泥企业寥寥无 几，进入中国水泥市场的国际大水泥集团却已达7家。中国最大的水泥企业海 螺水泥公司，国际化的方式主要是出口贸易，尚未在海外设厂。相比之下， 法国、瑞士、墨西哥等国家的水泥企业的跨国化水平非常高，表现出极强的 竞争力。 法国拉法基水泥公司是全球最有竞争力的水泥企业，2010年，其在78个国家 拥有7．6万名员工，1963个生产基地，产能超过1亿吨，销售收入162亿欧元； 瑞士霍尔希姆公司在全球70多个国家拥有110多家水泥厂，245家集料生产厂 和639座混凝土搅拌站，雇佣员工6万多人； 墨西哥西麦斯水泥公司，是世界第三大水泥企业，2010年，在50多个国家有 60多家水泥厂，出口到100多个国家，产能9700万吨，销售收入140．69亿 美元； 德国海德堡水泥公司，2008年销售额142亿欧元，公司在约50个国家拥有 6．5万名员工。
一 国际水泥市场分析
1.水泥产量及分布 从20世纪70年代中期开始，世界水泥生产重 心开始向亚洲转移，亚洲已成为世界最大 的水泥集中生产和消费地区。
2．水泥贸易及需求 世界水泥贸易量(指出口)一直逐年增长。目前世界水泥 供给形成如下格局： 欧洲(特别是欧盟)各国在基本保证需求的同时，品种不足 部分在区域内进行调剂。 亚洲水泥贸易活跃，进出口数量相当大，其中泰国、印度 尼西亚、日本、中国有相当大的出口能力。 美国是美洲地区水泥消费大国，目前，加拿大、墨西哥对 美出口满足不了美国市场的需求，因此，美国成为世界上 缺口最大的市场，导致日本、韩国、泰国、印尼、中国的 水泥向美国出口。

水泥工艺学第三章水泥熟料的组成详解

水泥工艺学第三章水泥熟料的组成详解

2、特性
C2S在熟料中的含量为20%左右；凝结慢、水化较慢、水化 热小、早期强度低、 但28天强度发展快、一年的强度可赶上甚 至超过C3S、抗水性好。
三、中间相
定义： 填充在阿利特和贝利特之间的铝酸盐、铁酸盐、组成不 定的玻璃体和含碱化合物等统称为中间相。
（一）铝酸钙
1、形成 熟料中的铝酸钙为C3A，含量在7-15%，有时还出现C12A7。 纯的C3A是等轴晶系，熟料中的是单斜晶系。
（2）一次游离氧化钙
当熟料配料不当、生料过粗或煅烧不良时， 熟料中出现的还没有和酸性氧化物化合而残留的 CaO，即游离状态存在的CaO。这种氧化钙经较高 的温度煅烧而呈“死烧状态”，结构致密、晶体 较大，一般10-20µm,且包裹在熟料矿物中，遇水 水化很慢，固相体积膨胀97.9%，在已经硬化的水 泥浆体内部造成局部膨胀应力，导致水泥安定性 不良。应控制其含量，保证水泥质量。
2、特性
C3S在熟料中的含量为50%左右；凝结时间正常、早期强度高、 水化热大、28天和一年的强度在四种矿物中最高、抗水性差。
二、硅酸二钙 1、形成
2CaO + SiO2 2CaO·SiO2
C2S有四种晶型，在1450℃ 以下会发生晶型转变。
α
α
，
β
γ
其中α 、 α ， 、β 晶型不稳定，但有活性和水硬性 ，γ 型晶型稳定，但没有活性和水硬性，体积会发生膨胀易粉化， 强度较低。 熟料中的C2S 也不是纯的，是C2S和一些氧化物形成的固溶 体，称为B矿或贝利特矿。
硅酸盐矿物， 占75%左右
熔剂矿物，
铁铝酸四钙(%左右
另外熟料中还有少量的游离氧化钙（f-CaO）、方镁 石、含碱矿物（R02）以及玻璃体等。
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4、C4AF 反应与C3A类似。 C4AF +22 H + 4CH== C4AH13 + C4FH13 C4AH13 + C4FH13 + 6CSH2 + 28H
== C3A. 3CS. H32 + C3A. 3CS. H32 + 2CH C3A. 3CS. H32 + C3A. 3CS. H32 + 4 C4AH13 == 3 C3A. CS. H12 + 3C3A. CS. H12 + 4CH + 40H 5、综合水化特征 Cement + H2O —— C3A立即反应 C3S、C4AF迅速反应
C2S反应较慢 —————————— 开始水化
几分钟后即生成 AFt, C-S-H, CH, C4AH13
6、水化产物形态 C-S-H：凝胶，针状、片状、花瓣状 AFt ：晶体，针状 C4AH13 ：晶体，六角板状 CH：晶体，六角板状
（二）凝结与硬化 1、水化产物的特征 C-S-H：凝胶，几乎不溶于水，网状高强度结构 AFt ：晶体，强度较低， C4AH13 ：晶体，难溶于水，包裹水泥颗粒 CH：可溶性晶体，强度、耐水性与耐腐蚀性差
2、凝结硬化 1）水化反应的初始反应期 5-10min后，水化产物在水泥颗粒表面形成膜，主要为 水化硫铝酸钙和水化硅酸钙
2）水化反应 水化产物在水泥颗粒表面形成膜，水化速度减慢， 浆体变干稠，流动性基本不变。 3）水化反应凝结期 潜伏期结束后，水泥浆开始凝结（初凝）， 1-6小时内,重复包裹与破裂，开始失去塑性。
对闪凝的控制：加石膏 CaSO4. 2H2O
（3）生成高硫型水化硫铝酸钙 C4AH13 + 3CSH2 + 14H == C3A. 3CS. H32 + CH 其中， C3A. 3CS. H32 ：水化硫铝酸钙，高硫型 又称钙矾石，或AFt （4）石膏耗尽，生成低硫型水化硫铝酸钙 C3A. 3CS. H32 + 2 C4AH13 == 3 C3A. CS. H12 + 2CH + 20H 其中， C3A. CS. H12 ：低硫型水化硫铝酸钙 AFm
二、硅酸盐水泥的生产 一）原料组成： SiO2、Al2O3 ———粘土 CaO —————— 石灰石 Fe2O3 ——————铁矿石 二）生产工艺 原料 —— —— 熟料 —— 水泥 条件 条件 条 件 (配料、磨细)(1450C煅烧) (加石膏、磨细)
三、硅酸盐水泥熟料
Clinker
粉煤灰硅酸盐水泥
复合硅酸盐水泥 高铝水泥 硫铝酸盐水泥
第一节 硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥
一、定义 一）硅酸盐水泥 Portland cement
定义: 熟料 + 混合材（0-5%）+ 石膏 类型：P.I：熟料 + 0 混合材+ 石膏 P.II：熟料 + 5% 混合材+ 石膏 二）普通硅酸盐水泥 定义: 熟料 + 5 - 15 % 混合材+ 石膏 类型： P.O 上述两种水泥简称为硅水与普硅水
1824年，英国人Joseph Aspdin发明。
2、重要性 （1）功能强大——水硬性，可加工性 （2） 不可替代——住宅、办公楼、道路、桥 梁、机场跑道、海港等等 （3）应用形式的多样性——混凝土，砂浆 （4）前景——地球、太空开发
3、品种
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 硅酸盐系列水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥
C-S-H或 CSH
2、C2S C2S + nH == C-S-H + (2-x) CH 3、 C3A 多种水化可能性，因此较复杂。 （1）单独水化 C3A + 6H == C3AH6 （2）在饱和CH溶液中， C3A + 12H + CH== C4AH13 实际上水泥中，按（2）进行。然而有一个后果： 瞬时凝结，闪凝 Flash set 原因：迅速增多且使水泥颗粒相互搭接。
C3S 快 快 大 高 高
C2S 慢 慢 小 低 高
C3 A 最快 最快 最大 低 低
C4AF 次快 次快 中 低 低
（五）四种矿物数量的调整———水泥性能的调整 快硬高强水泥——C3S、C3A？ 低热大坝水泥———C3S、C3A、C2S？
*思考题：熟料主要需要C3S、C2S，为何还含 有C3A、C4AF？
四、水化与凝结硬化

思路：
加水—— 复杂过程 —— 产物—— 机理 — 影响因素 —— 技术性质 —— 腐蚀与防止
现象： 水泥颗粒 + 水 —— 塑性浆体 —— 石状物 化学反应（本质） （一）水化 Hydration
水化： 主要是熟料4种矿物水化的迭加。 1、C3S 3CaO.SiO2 + nH2O == xCaO.SiO2.yH2O + (3-x) Ca(OH)2 简写： C3S + nH == CxSHy + (3-x) CH
（三）杂质 1、游离CaO，f - CaO 类似于过火石灰 2 、 游离MgO，f - MgO 3 、 含碱矿物与玻璃体
含Na2O、K2O。
这三种杂质均对水泥不利。 水泥熟料= 四种矿物 + 三种杂质 四种矿物性能的迭加构成水泥的性能。
（四）每一种矿物单独水化的特征
矿物 性能 水化速度 凝结硬化速度 28d 水化热 强 度 3d,早期 28d,后期
第三章 水泥
水泥概述 3.1 硅酸盐水泥
Cement
3.2 掺混合材料的硅酸盐水泥
3.3 高铝水泥
3.4 其它品种水泥
水 泥 概 述
1、水泥定义 凡磨细成粉末状，与水混合后，经过物理、 化学反应，能由可塑性浆体变成坚硬石状物，既 能在空气中、又能在水中硬化，保持并增长强度
的水硬性胶凝材料。
作用通式： 水泥+水 水泥浆 石状物 水泥石 硬化水泥浆
（一）矿物组成
2CaO· SiO2 ————— C2S（ 15%-37%）
3CaO· SiO2 ————— C3S（ 36%-60 %）
3CaO· Al2O3 ————— C3A（7%-15%） 4CaO· Al2O3.Fe2O3 —— C4AF（10%-18%） 其中C3S+C2S = 75%-82%。因此称之为硅酸盐水泥 熟料。 （二）化学组成 仍为CaO、 SiO2 、 Al2O3 、 Fe2O3