第4章-水泥与石灰分析
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建筑材料第4章水泥复习题及答案.
第4章水泥复习思考题参考答案一、填空题1.建筑工程中通用水泥主要包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥六大品种。
2. 硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、规定的混合材料、适量石膏经磨细制成的水硬性胶凝材料。
按是否掺入混合材料分为I型硅酸盐水泥和Ⅱ型硅酸盐水泥，代号分别为P·I和P·Ⅱ。
3. 硅酸盐水泥熟料的矿物主要有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。
其中决定水泥强度的主要矿物是硅酸三钙和硅酸二钙。
4. 国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝不早于45 min，终凝不迟于390 min。
5. 硅酸盐水泥的强度等级有42.5 、42.5R 、52.5 、52.5R 、62.5和62.5R六个级别。
其中R型为早强型，主要是其3 d强度较高。
6．硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其值应不小于300m2/kg。
7. 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的性能，国家标准规定：（1）细度：通过80µm的方孔筛，筛余量不超过10％；（2）凝结时间：初凝不早于45min ，终凝不迟于600min；（3）体积安定性：经过雷氏夹法法检验必须合格。
8．矿渣水泥与普通水泥相比，其早期强度较低，后期强度的增长较快，抗冻性较差，抗硫酸盐腐蚀性较好，水化热较低，耐热性较好。
9．普通水泥中由于掺入少量混合材料，其性质与硅酸盐水泥稍有区别，具体表现为：（1）早期强度较低；（2）水化热较大；（3）耐腐蚀性稍差；（4）耐热性较差；（5）抗冻性、抗碳化性能好。
10．混合材料按照其参与水化的程度，分为活性混合材料和和非活性混合材料。
二、选择题1. 有硫酸盐腐蚀的混凝土工程应优先选择（C）水泥A硅酸盐 B 普通 C 矿渣 D 高铝2. 有耐热要求的混凝土工程，应优先选择（B）水泥。
A硅酸盐 B 矿渣 C 火山灰 D 粉煤灰3. 有抗渗要求的混凝土工程，应优先选择（C）水泥。
第4章 石膏与石灰
石灰的技术标准
建筑生石灰
产品标准：《建筑生石灰》（JC/T 479-92） 钙质生石灰（MgO≤5%），镁质生石灰（MgO＞5%） 。
建筑生石灰的技术指标
项目 CaO+MgO含量≥（%） CO2含量≤（%） 未消解残渣含量（5mm 圆孔筛余） ≤ （%） 产浆量≥ （L/kg） 钙质生石灰 优等品 90 5 5 2.8 一等品 85 7 10 2.3 合格品 80 9 15 2.0 优等品 85 6 5 2.8 镁质生石灰 一等品 80 8 10 2.3 合格品 75 10 15 2.0
CaO+MgO含量≥（%） 游离水（%） 体积安定性 细 0.90mm筛的筛余≤(%) 度 0.125mm筛的筛余≤(%)
3 石灰的应用
（1）石灰乳和石灰砂浆
将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成
为石灰乳，主要用于内墙和天棚刷白。石灰乳可加入各种 耐碱颜料获得各种装饰色彩。加入水硬性胶凝材料（如水 泥、粉煤灰等），可提高其耐水性和粘结力。 石灰砂浆是将石灰膏单独或与水泥一起加砂、水拌制而成，
（3）硅酸盐制品 石灰与天然砂、粉煤或压制，形成硅酸盐制品。如灰砂砖、硅酸盐砖、
硅酸盐混凝土制品等，可用以替代烧结粘土砖。
（4）石灰桩
将生石灰灌入地基的桩孔并捣实，石灰消化时体积膨胀 产生巨大膨胀压力，挤压土壤使得地基获得加固效果。 （5）碳化石灰制品 碳化石灰制品是利用石灰碳酸化形成的强度制成的块体 材料。用于墙体砌筑、内隔墙、天花板。
建筑消石灰粉 产品标准：《建筑消石灰粉》（JC/T 481-92）； 分类：钙质消石灰粉（MgO＜4%），镁质消石灰粉（4%≤ MgO＜24%），白云石消石灰粉（24%≤MgO＜30%）。
第4章 水泥
➢ 凝结期：随着水化继续进行，自由水分逐渐减少， 水化产物不断增加，水泥颗粒表面的新生物厚度逐 渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小， 越来越多的颗粒相互连接形成网架结构，使水泥浆 体逐渐变稠，慢慢失去可塑性。
➢ 硬化期：水化反应进一步进行，水化产物不断生成 ，水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，使结构更加 致密，水泥浆体逐渐硬化，形成具有一定强度的水 泥石，且强度随时间不断增长。水泥的硬化期可以 延续至很长时间，但28天基本表现出大部分强度。
• 工程意义 水泥初凝时间不宜过短，终凝时间不宜过长。
水泥的初凝时间太短，则在施工前即已失去流动 性和可塑性而无法施工；水泥的终凝时间过长， 则将延长施工进度和模板周转期。
（4）体积安定性 水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积
变化的均匀程度。如果这种体积变化是轻微的均匀 的，则对建筑物的质量没什么影响，但是如果混凝 土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水 泥石内部产生了剧烈的、不均匀的体积变化，则会 在建筑物内部产生破坏应力，导致建筑物的强度降 低。若破坏应力发展到超过建筑物的强度，则会引 起建筑物开裂、崩塌等严重质量事故，这种现象称
>5且≤20
—
P·S·A ≥50且<80 >20且≤50
—
—
—
矿渣硅酸盐水泥
P·S·B ≥30且<50 >50且≤70
—
—
—
火山灰质硅酸盐 水泥
P·P ≥60且<80
—
>20且≤40
—
—
粉煤灰硅酸盐水泥 P·F ≥60且<80
—
—
>20且≤40
—
复合硅酸盐水泥 P·C ≥50且<80
《路基路面工程》复习思考题
第一章总论一、名词解释1.公路自然区划2.路基临界高度3.平均稠度4.路拱5.柔性路面6.刚性路面二、思考题1.简述路面结构层的特点、作用及材料。
2.路基和路面在公路中各起什么作用？有哪些基本要求？3.判断土基干湿类型的分界稠度法和临界高度法各自的依据条件和资料有哪些？4.路基干湿类型有那些划分方法，干湿类型对路基有哪些影响？5.试述新建公路土基干湿类型的确定方法。
6.为何要进行公路目然区划，制定自然区划的原则又是什么?试述公路自然区划的意义。
7.影响路基路面的水有哪些？水对路基有哪些影响？8.试述地下水对路基的影响和气温对路面的影响。
9.对路基填料有什么要求，对不同性质的土，填筑路堤时要注意哪些问题？10.为什么路面要划分结构层次，如何进行划分？11.试述面层的作用及对其基本要求。
12.试述基层和垫层的作用及对各自的基本要求。
13.试从材料，物理力学特性，行车性能和设计控制指标各方面讲述柔性路面与刚性路面的区别。
14.我国现行路面是怎样分类与分级的？简述其意义。
三、计算题：1 已知某市属于Ⅳ4区，有一段粘土路基，路面底面高出地面0.3m，地下水位距地面0.8m，请确定该路基的干湿类型和平均湿度。
第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质一、名词解释1.双圆荷载图式2.劲度模量3.累计当量轴次4.路基工作区5. 土基回弹模量6.加州承载比CBR7.疲劳破坏8.滑坡9.地基反应模量 10.Miner定律11.沉陷二、思考题1.车辆的车轮对路面的作用由哪些？在沥青路面厚度设计计算中，主要考虑哪些力？为什么？2.在路面设计中，如何进行交通量轴载换算，依据是什么？3.什么是标准轴载的当量轴次，它与哪些因素有关？4.车轮的接触压力、接触面面积应怎样计算?单圆和双圆图式对路面的设计起什么作用？5.说明轴载等效换算的意义；怎样计算设计年限内标准轴载的累计作用次数？6.简述路基的病害及防治措施。
7.土基在重复荷载作用下产生的塑性变形累积的破坏程度取决于何种因素？8.在重复荷载作用下，路基路面材料的变形有何规律性?9.我国路面设计的标准轴载是什么？为何如此设定？其参数有哪些？10.简述单圆荷载图示、双圆荷载图式有什么区别？11.什么叫劲度？沥青混合料的劲度主要同哪些因素有关?12.简述路面材料的累积变形与疲劳特性，并举例说明。
土木工程材料课后习题(附答案)
第1章土木工程材料的基本性（1）当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变？答：当材料的孔隙率增大时，各性质变化如下表：（2）答：（3）材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？答：P指材料体积内，孔隙体积所占的百分比：P′指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比：了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。
（4）亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料；材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。
例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。
例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。
（5）普通粘土砖进行搞压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位？答：（6）塑性材料和塑性材料在外国作用下，其变形性能有何改变？答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。
（7）材料的耐久性应包括哪些内容？答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。
（8）建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质？答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。
第2章天然石材（1）岩石按成因可分为哪几类？举例说明。
答：可分为三大类：1)岩浆岩，也称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层理。
例如花岗岩、辉绿岩、火山首凝灰岩等。
2018道路工程17-第四章 第四节原材料试验第五节无机结合料试验
公路水运工程试验检测师道路工程教材精讲班主讲老师：董开亮第四章路面基层与底基层材料第四节原材料试验方法一、石灰有效氧化钙和氧化镁简易测定方法滴定法基本原理：用于分析物质中某种化学成分的含量。
即用已知浓度的标准溶液滴入装有该物质的玻璃瓶中，与其发生化学反应，根据指示剂的颜色变化确定滴入标准溶液的量，由此计算分析得到该物质中某种化学成分的含量。
第四节原材料试验方法1.适用范围本方法适用于氧化镁含量在5%以下的低镁石灰。
因为氧化镁分解作用缓慢，如果氧化镁含量高，达到滴定的终点时间长，增加了空气中二氧化碳的作用时间，影响测定结果。
第四节原材料试验方法2.试剂（1）1%酚酞指示剂（2）1mol/L盐酸标准溶液（3）0.1%甲基橙指示剂第四节原材料试验方法1mol/L盐酸标准溶液的配置方法：第四节原材料试验方法1mol/L盐酸标准溶液的摩尔浓度标定方法：1.5～2.0g碳酸钠+100ml水制成碳酸钠溶液，滴入2～3滴0.1%甲基橙指示剂，碳酸钠溶液颜色为黄色。
用标准盐酸溶液滴定，碳酸钠颜色由黄色变成橙红色，如果碳酸钠溶液煮沸冷却后又变回黄色，则继续滴入标准盐酸溶液，直至碳酸钠溶液出现稳定橙红色为止，由公式计算盐酸标准溶液的摩尔浓度。
第四节原材料试验方法3.试验步骤第四节原材料试验方法4.计算第四节原材料试验方法二、粉煤灰烧失量测定方法1.适用范围本方法适用于测定粉煤灰烧失量的测定。
本方法是将试样在950～1000℃的马福炉中灼烧，驱除水分和二氧化碳，同时将存在的易氧化元素（碳为主）氧化。
粉煤灰烧失量越小越好。
第四节原材料试验方法2.仪器设备（1）马福炉：即高温炉，一种通用的加热设备，是英文Muffle furnace翻译过来的，Muffle是包裹的意思，furnace是炉子，熔炉的意思。
第四节原材料试验方法（2）瓷坩埚：主要成分：氧化铝（45-55%）、二氧化硅。
最高可耐热1200摄氏度左右高温。
第四节原材料试验方法（3）分析天平：感量为0.0001g，即万分之一天平，精读达到万分之一克。
建筑材料课后思考题答案和习题答案
第一章 建筑材料的基本性质复习思考题1、说明材枓的体积构成与各种密度概念之间的关系。
答:体积是材料占有的空间尺寸。
由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。
(1)绝对密实体积和实际密度绝对密实体积即干燥材料在绝对密实状态下的体积，即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积.材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为实际密度。
（2）表观体积和表观密度材料单位表观体积的质量称为表观密度。
表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。
其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。
因此,材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。
(3）材料的自然体积与体积密度材料的自然体积指材料在自然状态下的体积,即整体材料的外观体积（含内部孔隙和水分).体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。
（4）材料的堆积体积与堆积密度材料的堆积体积指粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积.松散堆积状态下的体积较大,密实堆积状态下的体积较小。
堆积密度是指粉状或粒状材料,在堆积状态下单位体积的质量.2、何谓材料的亲水性和憎水性?材料的耐水性如何表示？答：当润湿边角θ≤90°时，材料能被水润湿表现出亲水性，称为材料的亲水性；当θ〉90°时,材料不能被水润湿表现出憎水性，称为材料的憎水性。
材料的耐水性是指材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质. 耐水性用软化系数表示，如下式：式中:KR ——材料的软化系数fb ——材料在饱和吸水状态下的抗压强度（MPa ） fg ——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa ）3、试说明材料导热系数的物理意义及影响因素。
答：材料的导热性是指材料两侧有温差时，热量由高温侧流向低温侧传递的能力,常用导热系数表示。
材料的导热系数λ主要与以下因素有关：（1）材料的化学组成和物理结构;（2）孔隙状况；（3）环境温度。
（或λ的影响因素：组成、结构,孔隙率、孔隙特征、受潮、受冻）4、说明提高材料抗冻性的主要技术措施。
水泥_石灰_稳定土灰剂量标准曲线回归分析_丁百湛
表 1 各编号试样灰剂量标准曲线试验结果表
项目
1
2
3
4
5
6
灰剂量 /% 2. 0 4.0 6. 0 8. 0 10. 0 12.0
ED TA 耗量 /m l 12. 34 21.55 29. 60 37. 90 47. 48 56. 01
设回归方程为 y =a +bx
(1)
其中 x 为 EDTA 消耗 (m l)。 y 为水泥 或石
数据偏离正常值也可以很快查出 , 提高了检测的准
确性 。
收稿日期 : 2005 -08 - 236∧来自b0. 2298
7
∧
a
- 0. 8472
8 r 0. 9997
表 2数据按下列诸式求得 。
6
6
∑ ∑ –x =
1 n
i=1
x
i y–=
1 n
yi
i =1
(2)
6
6
∑ ∑ lxx = (xi - –x)2 lxy = xiyi - n–xy–
i =1
i =1
(3)
6
∑ lyy = (yi - y–)2
发生热传导和冰水相变作用 , 冻土中的未冻水含量
与温度之间保持着动态平衡关系 , 即温度降低 , 未 冻水含量减少 , 反之亦然 [ 8] , 鉴于 青藏高原 土体
普遍含水量不高 , 故忽略融化过程中的对流作用 、
质量迁移 、 水热蒸发和其它作用 , 仅考虑土骨架 、
介质水的热传导作用和冰水相变作用 , 土体中温度
程 , 求得各段灰剂量数据如表 3, 与该工程采用石
灰剂量为 10 %相近 。
表 3 利用回归方程计算各段灰计 量数值表
第4章石灰与水泥
第四章 石灰与水泥
1、凝结和硬化 水泥与水拌和后，熟料矿物水化
反应，形成各种水化生成物，随着时
间的推移，水泥浆体经凝结硬化而成 为具有一定强度的石状体。
石膏的缓凝作用：在水泥颗粒的
表面形成一层水化硫铝酸钙保护膜， 阻碍水分移动的结果。
第四章 石灰与水泥
2、硬化水泥石的腐蚀 水泥石腐蚀情况有以下几种：
选用C3A含量低的水泥，降低硅酸盐类的腐蚀作用。
第四章 石灰与水泥
2、硬化水泥石的腐蚀 水泥石腐蚀情况有以下几种：
(3)水泥石腐蚀的防止
根据以上分析可知，引起水泥石腐蚀的主要内因包括 两个方面：
b、提高水泥石的密实程度，降低水泥石的孔隙率
改善施工工艺，降低水泥混凝土的拌和用水，提高水 泥的密实度。在水泥混凝土表面敷设一层耐腐蚀性强
强度的稳定发展。
为保证混凝土施工中有足够的操作时间，在水泥标准中规定， 水泥的初凝时间，由加水时起不得早于45分钟。为尽快开始下一步
工作，不至于拖延工期，又规定水泥的终凝时间不得迟于12小时。
我国生产的普通水泥，一般初凝为1～3小时，终凝为5～8小时。
第四章 石灰与水泥
三 、硅酸盐水泥的技术要求 （4）安定性（soundness）
CaO（C） SiO2（S）
第四章 石灰与水泥
其中： 水化反应速度 C3A＞C3S＞C4AF＞C2S
水化释热量
C3A＞C3S＞C4AF＞C2S
耐化学腐蚀性 C3A最差，C4AF最优 干缩性 C3A最大C3S居中C4AF,C2S最小
强度：抗压强度主要来源C3S、C2S，
C3S早期后期都高，C2S早期一般后期高。 抗折强度：C4AF起主要作用。
42.5、42.5R、52.5、52.5R六种。
石灰和水泥试验
石灰和水泥试验2.1 石灰有效氧化钙含量测定2.1.1 试验目的测定石灰中CaO质量分数,用于判定石灰质量,确定石灰技术等级。
2.1.2 试验设备(1)筛子(2 mm和0.15 mm各一个)。
(2)烘箱,干燥器,分析天平(感量0.000 1 g)。
(3)具塞三角瓶。
(4)量筒。
(5)酸式滴定管、滴定架。
(6)蔗糖、酚酞指示剂、盐酸标准溶液。
(7)玻璃珠等。
2.1.3 试验步骤(1)试样制备①生石灰试样:将生石灰打碎使颗粒不大于2 mm。
拌和均匀,用四分法缩减至200 g左右,放入研钵内研细,再缩分至20 g左右。
研磨后将石灰通过0.10 mm 筛筛分,置于烘箱烘干1 h(100℃),贮于干燥器内供试验用。
②消石灰试样:用四分法将消石灰样品缩减至10 g左右。
置于烘箱内烘干1 h,贮于干燥器中供试验用。
(2)称取消石灰试样0.5 g(精确至0.000 5 g),置于干燥洁净的250 mL具塞三角瓶中,取5 g蔗糖覆盖其上,投入干玻璃珠15粒。
迅速加入新制洁净水50 mL,立即加塞振荡15 min。
(3)打开瓶塞,加入2~3滴酚酞指示剂,溶液即呈粉红色,然后置于滴定架上,用盐酸滴定。
(4)滴定时先记下滴管内盐酸初读数V1,以2~3滴/s的速度滴定,至溶液的粉红色显著消失并在30 s内不再出现即止。
(5)读取中和后滴定管内盐酸终读数V2,计算盐酸消耗量V,即V=V2-V1。
2.1.4 试验数据整理有效氧化钙的含量(质量分数)计算:式中:V——滴定时消耗盐酸标准溶液的体积,mL;N——盐酸标准溶液当量浓度,mol/L;G——试样质量,g。
0.028——氧化钙毫克当量。
对同一石灰样品应取两个试样分别进行平行测定,并取两次结果的平均值作为测定值。
2.1.5 注意事项(1)试样加洁净水振荡时,振荡力适度,勿让试样黏于瓶壁。
(2)滴定时控制好滴定速度,以免盐酸过量。
(3)试验完冲洗三角瓶时,要先用稀盐酸冲洗一次,再用洁净水冲洗干净,以免影响下一次试验结果。
《土木工程材料》第4章无机胶凝材
01
02
03
原料准备
将石灰石、白云石或贝壳 等原料进行破碎、筛分， 以备后续的煅烧。
煅烧
将破碎、筛分后的原料放 入石灰窑中，在高温下进 行煅烧。
冷却与粉磨
煅烧后的石灰块进行自然 冷却或机械冷却，然后进 行粉磨，以得到生石灰粉 或熟石灰粉。
石灰的性质与应用
性质
石灰具有较高的气硬性，凝固时间长，硬化速度慢，体积收缩较大等性质。
Hale Waihona Puke 水玻璃水玻璃是一种以硅酸钠为主要 成分的无机胶凝材料，具有较
好的耐酸性和耐水性。
水玻璃在土木工程中常用于防 腐工程、防水工程和地坪工程
等。
水玻璃的制备工艺主要包括硅 酸钠溶液的配制和固化等过程 ，其性能受到硅酸钠浓度、固 化条件和添加剂的影响。
水玻璃的优点包括较好的耐酸 性和耐水性、较低的成本和较 好的施工性能等，但同时也存 在固化时释放出有害气体的缺 点。
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05
其他无机胶凝材料
镁质胶凝材料
镁质胶凝材料是一种以氧化镁为主要 成分的无机胶凝材料，具有较高的耐 火性和耐腐蚀性。
镁质胶凝材料的制备工艺主要包括烧 结、熔融和凝结等过程，其性能受到 原材料和工艺条件的影响。
镁质胶凝材料在土木工程中常用于制 作耐火材料、保温材料和装饰材料等。
镁质胶凝材料的优点包括高强度、高 耐火性和低成本等，但同时也存在脆 性较大、易吸湿等缺点。
分类
根据生产工艺的不同，石膏可以分为天然石膏和人工石膏两大类。其中，天然石膏又可以分为生石膏和熟石膏两 种。
石膏的生产工艺
天然石膏的生产工艺
天然石膏经过破碎、磨细、选矿、脱水等工序后，即可得到一定规格的天然石膏粉。
第四章 水泥
一、水泥的品种：
硅酸盐水泥（P） 普通硅酸盐水泥（P·O）
掺混合材的硅酸盐水泥（ P·S, P·P, P·F ）
特性硅酸盐水泥 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)。 又根据混合料的掺量分为 P· Ⅰ和P· Ⅱ两类。
C4AF 快 中 小 低 低
抗硫酸盐腐蚀性
中
最好
差
好
在水泥中的相对含量改变时，水泥的技术性
质也随之改变。
2. 石膏的加入 为调节水泥的凝结速度，需掺入适量的石膏，因 此石膏也称作水泥的缓凝剂。水泥中石膏掺量主要
决定于 C A 的含量，也与混合材料的种类和数量有关
3
若不掺石膏或石膏掺量不足时，水泥会发生 瞬凝现象。这是由于铝酸三钙在溶液中电离出 （Al3+），它与硅酸钙凝胶的电荷相反，促使 胶体凝聚。加入石膏后，会使水泥颗粒表面上 形成保护膜，阻碍水化延缓了水泥的凝结。当 掺量超过一定的范围时，还会在后期引起水泥 石的膨胀而开裂破坏。
七. 硅酸盐水泥的腐蚀与及防治方法 （1）水泥石的腐蚀类型 淡水侵蚀（溶析性侵蚀） 盐类侵蚀 酸类侵蚀 碱类侵蚀 （2）水泥石腐蚀的原因 外因：腐蚀介质种类及浓度、水压、流 速水位、水温、干湿交替 内因：水泥石不密实，腐蚀物渗入
水泥石受硫酸盐（盐类） 侵蚀后，内部形成膨胀性 结晶产物
水泥石受硫酸盐侵蚀后，因 膨胀性结晶产物引起的开裂
养护条件： 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； 龄 期：
3d和28d；
强度等级划分
根据水泥胶砂的3天和28天强度测试结果划分的级别称为
第4章 水泥(2)
（1）普通硅酸盐水泥的技术指标
普通硅酸盐水泥的细度、体积安定性、氧化镁含 量、三氧化硫含量、氯离子含量要求与硅酸盐水泥 完全相同，凝结时间和强度等级技术指标要求不同。
① 凝结时间。要求初凝时间不小于45min，终凝
时间不大于600min。 ② 强度等级。根据3d和28d的抗折强度、抗压强 度，将普通硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、 52.5R四个强度等级。各龄期的强度应满足表4-3的 要求。
复合硅酸盐水泥（composite Portland cement） 代号为P•C。其中加入了两种（含）以上大于 20%且不超过50%的混合材料，并允许用不 超过水泥质量8％的窑灰代替部分混合材料， 所用混合材材料为矿渣时，其掺加量不得与 矿渣硅酸盐水泥重复。
（1）三种水泥的技术指标 这三种水泥的细度、凝结时间、体积安定性、强 度等级、氯离子含量要求与矿渣硅酸盐水泥相同。三 氧化硫含量要求不大于4.0％。氧化镁的含量要求不 大于6.0％，如果含量大于6.0％时，需进行压蒸安定 性试验并合格。
（2）三种水泥的性能及应用 这三种水泥与矿渣硅酸盐水泥的性质和应用有以 上很多共同点，如早期强度发展慢，后期强度增长快； 水化热小；耐腐蚀性好；温湿度敏感性强；抗碳化能 力差；抗冻性差等。但由于每种水泥所加入混合材材 料的种类和量不同，因此也各有其特点：
①火山灰质硅酸盐水泥抗渗性好。
因为火山灰颗粒较细，比表面积大，可使水泥 石结构密实，又因在潮湿环境下使用时，水 化中产生较多的水化硅酸钙可增加结构致密 程度，因此火山灰质硅酸盐水泥适用于有抗 渗要求的混凝土工程。 但在干燥、高温的环境中，与空气中的二氧化 碳反应使水化硅酸钙分解成碳酸钙和氧化硅， 易产生“起粉”现象，不宜用于干燥环境的 工程，也不宜用于有抗冻和耐磨要求的混凝 土工程。
石灰石粉对P·O42.5R水泥性能的影响
水泥强度的影响
用标准试验小磨按表3配比研磨以熟料为主的 物料A、B,然后分别掺配8%石灰石粉混合均匀配 制成P • O42.5R水泥，与相同配比试验小磨共同粉
磨的P ■ O42.5R水泥（见表4）进行强度对比。 从表5中可以看出，在水泥配方相同的情况
下，单独掺配石灰石粉的P ■ O42.5R水泥强度高于 共同粉磨石灰石的P - O42.5R水泥。结合表3、表4 水泥配方A与C、B与D的小磨研磨时间，掺配石灰 石的水泥更快达到目标比表面积，表明石灰石易磨 性好，共同粉磨时会影响熟料的磨细，对水泥强度 发挥不利。
8.9
抗压强度/MPa
3d
28 d
33.3
49.4
30.7
46.7
33.1
50.0
28.3
45.2
59
2021年第4期 No.4 2021
新橙紀水泥导报 Cement Guide for New Epoch
務磨猛术
表6不同掺量的石灰石粉对PQ42.5R水泥性能的影响
序号
P ■ O42.5R①
P - O42.5R②
数
表2水泥物理性能 抗折强度/MPa
/min
3d
28 d
157
6.4
9.2
抗压强度/MPa
3d
28 d
31.2
57.2
标准稠度 用水量 /%
雷氏夹 安定性
/mm
23.0
1.0
石灰石粉由标准试验小磨（$500 mm x 500 mm, 48 r/min ）研磨而成，比表面积4 300 cm2/g, 45|JLm 筛余37.6%；矿渣粉也由标准试验小磨研磨而成， 比表面积3 870 cm2/go
31 minlO s
用标准试验小磨按表3配比研磨以熟料为主的 物料A、B,然后分别掺配8%石灰石粉混合均匀配 制成P • O42.5R水泥，与相同配比试验小磨共同粉
磨的P ■ O42.5R水泥（见表4）进行强度对比。 从表5中可以看出，在水泥配方相同的情况
下，单独掺配石灰石粉的P ■ O42.5R水泥强度高于 共同粉磨石灰石的P - O42.5R水泥。结合表3、表4 水泥配方A与C、B与D的小磨研磨时间，掺配石灰 石的水泥更快达到目标比表面积，表明石灰石易磨 性好，共同粉磨时会影响熟料的磨细，对水泥强度 发挥不利。
8.9
抗压强度/MPa
3d
28 d
33.3
49.4
30.7
46.7
33.1
50.0
28.3
45.2
59
2021年第4期 No.4 2021
新橙紀水泥导报 Cement Guide for New Epoch
務磨猛术
表6不同掺量的石灰石粉对PQ42.5R水泥性能的影响
序号
P ■ O42.5R①
P - O42.5R②
数
表2水泥物理性能 抗折强度/MPa
/min
3d
28 d
157
6.4
9.2
抗压强度/MPa
3d
28 d
31.2
57.2
标准稠度 用水量 /%
雷氏夹 安定性
/mm
23.0
1.0
石灰石粉由标准试验小磨（$500 mm x 500 mm, 48 r/min ）研磨而成，比表面积4 300 cm2/g, 45|JLm 筛余37.6%；矿渣粉也由标准试验小磨研磨而成， 比表面积3 870 cm2/go
31 minlO s
第4章水泥__复习思考题P5
第四章水泥P581. 什么是硅酸盐水泥？生产硅酸盐水泥时，为什么要加入适量石膏？答：（1）根据GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的定义：凡由硅酸盐水泥熟料加适量的石膏、或再掺加0～5%的石灰石或粒化高炉矿渣，磨细制成的水硬性胶凝材料, 称为硅酸盐水泥。
（2）生产硅酸盐水泥时，加入适量石膏的目的是:①调节水泥的凝结时间;②使水泥不致发生急凝现象；③同时在最佳石膏掺量时可得到水泥最高强度。
2. 试分析硅酸盐水泥强度发展的规律和主要影响因素答：（1）早期（3d）强度发展较快，后期（28d）发展较慢；（2）主要影响因素：Ⅰ.内因：①水泥中各主要矿物的相对含量；②水泥的细度；③石膏掺量。
Ⅱ.外因：①水泥浆的水灰比；②养护温度（冬季施工注意防冻）；③养护湿度（夏季施工注意洒水）；④养护龄期。
3. 什么是水泥的体积安定性？体积安定性不良的原因及危害有哪些？答：（1）水泥的体积安定性是指水泥浆体在凝结硬化过程中体积变化的均匀性；（2）体积安定性不良的原因有：①游离氧化钙（f-CaO）；②氧化镁（MgO）；③三氧化硫（SO3）含量过高；④此外，碱分（K2O、Na2O）的含量也应加以控制。
（3）体积安定性不良的危害：使已硬化水泥石中产生不均匀膨胀，破坏水泥石结构，出现龟裂、弯曲、松脆或崩溃现象。
4. 影响硅酸盐水泥水化热的因素有哪些？水化热高低对水泥的使用有什么影响？答：（1）影响硅酸盐水泥水化热的因素有：水泥中（熟料）的矿物组成、水灰比、细度和养护条件等；（2）水化热高低对水泥的使用的影响有：大型基础、水坝、桥墩等大体积混凝土建筑物。
由于水化热积聚在内部不易散发出去，内部温度常升高到50～60℃以上，内部和外部的温度差所引起的应力，可使混凝土产生裂缝，因此水化热对大体积混凝土是有害因素。
在大体积混凝土工程中，不宜采用硅酸盐水泥，应采用低热水泥，若使用水化热较高的水泥施工时，应采取必要的降温措施。
5. 硅酸盐水泥的强度等级是如何检验的？答：是按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO）》测定其7d和28d的抗折强度及抗压强度；然后根据其强度值的大小，依据GB/T 175-2008《通用硅酸盐水泥》的强度指标要求进行评定。
4-1 硅酸盐水泥
水泥的优点： 1、可塑性好，可调成各种形状和尺寸的
泥凝土构件； 2、适应性强，可用于海上、地下或干热、
严寒地区以及耐侵蚀、防辐射等特殊要求的工 程；
3、耐久性好，水泥混凝土既没有钢材的 生锈问题，也没有木材的腐朽等缺点，更没有 塑料制品的老化、污染等问题；
4、可获得很高的强度，通过改变熟料的 矿物组成，既可调节其性能，获得高的强度， 还能与纤维等材料匹配，制成水泥基复合材料；
■ 1824年，英国J．阿斯普丁发明了一种把石灰石和粘土混和 后加以煅烧来制造水泥的方法，并获得了专利权。这种水泥 同英国附近波特兰小城盛产的石材颜色相近，故称为波特兰 水泥。人类最早是利用间歇式土窑（后发展成土立窑）煅烧 水泥熟料。
■ 1877年回转窑烧制水泥熟料获得了专利权，继而出现了单筒 冷却机、立式磨及单仓钢球磨等，从而有效地提高了水泥的 产量和质量。
生产 厂 甲
乙
熟料矿物成分，%
Ｃ3S 56
C2S 17
C3Ａ Ｃ4AF
12
15
42
35
7
16
解
由甲厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强度 发展速度、水化热、２８d时的强度均高于由乙厂硅 酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥．但耐腐蚀性则低 于由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥。
某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有 多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用42.5Ⅱ型硅酸盐水 泥，其熟料矿物组成如下：
三、硅酸盐水泥的凝结和硬化
1.凝结硬化的概念
水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、凝 结硬化过程变成坚硬固体—复杂的物理化学变 化过程。
凝结——水泥与水拌合后最初形成可塑浆体，随着时间 增长，水泥浆变稠，失去可塑性，但还不具备强度， 此过程即为“凝结”；
第四章 水泥参考答案1
水泥习题参考答案一、名词解释1、水泥体积安定性：水泥在凝结硬化的过程中体积变化的均匀性。
二、填空题1活性混合材料均含有_活性SiO2_和_活性Al2O3_成分。
它们能与水泥水化产物氢氧化钙作用，生成_水化硅酸钙_和_水化铝酸钙_ _。
2引起硅酸盐水泥腐蚀的基本内因是水泥石中存在__氢氧化钙_和__水化硅酸钙_ 以及_水化铝酸钙_ 。
3硅酸盐水泥水化产物有_凝胶体__和晶_体，一般认为它对水泥石强度及其主要性质起支配作用。
4引起硅酸盐水泥体积安定性不良的原因是_游离氧化钙_ _、__游离氧化镁及__石膏_。
5常用的六大水泥包括：__硅酸盐水泥 _、__普通硅酸盐水泥、__复合硅酸盐水泥 _、_矿渣硅酸盐水泥__、__火山灰硅酸盐水泥及_粉煤灰硅酸盐水泥_。
6国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间应不早于__45_分钟，终凝时间应不迟于390_分钟。
7硅酸盐水泥按照__3_天和_28__天的抗折强度和_抗压_ 强度划分为_6__个强度等级。
8硅酸二钙的水化方程式是C2S十mH=C-S-H+(2—x)CH__，产物中__氢氧化钙_为晶体结构，_水化硅酸钙_为凝胶体结构。
9硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有_C3S__、_ C2S_ 、__C3A _和_C4FA。
10硅酸盐水泥的主要水化产物有_水化硅酸钙__、_氢氧化钙_、_钙矾石_和_单硫型水化硫铝酸钙_ _。
11硅酸盐水泥的主要技术性质有_细度__、凝结时间_、_安定性_和_强度___。
12硅酸盐水泥熟料中，_硅酸三钙__凝结硬化后强度最高，_铝酸三钙_水化速度最快，_铝酸三钙_水化放热量最高，铝酸三钙_干缩性最大。
13硅酸盐水泥的细度用_比表面积_表示，普通水泥的细度用_筛余量_表示，硅酸盐水泥的终凝结时间为__6.5h _，普通水泥的终凝结时间为_10h __。
14硅酸三钙的水化方程式是C3S十nH=C-S-H+(3—x)CH，产物中_氢氧化钙_为晶体结构，_水化硅酸钙_为凝胶体结构。
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2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
（1）物理性质
测试方法
测定方法有雷氏夹法和试饼法
水 试饼法 >100oC
1. 标准净浆制成6个试饼 2. 湿养24h 3. 放入蒸煮箱30min 4. 恒沸3h 5. 观察
① 裂缝 ② 弯曲 ③ 碎断
2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
（1）强度
强度是
评价水泥质量 确定水泥标号 的重要依据 砼配合比设计
拌合
运输
浇筑
振捣
饰面
凝结时间：从加水开始，到失去可塑性所需的时间
对模板周转、后期工程都有重要影响 初凝：从加水到
开始失去塑性
的时间 终凝：从加水到
完全失去塑性 的时间
2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
（1）物理性质 ③凝结时间
8:00
9:30
13:00
水泥浆初凝和终凝时间的划分
2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
硅酸盐水泥熟料的矿物组成及化学成分
矿物组成
化学组成
常用缩写
硅酸三钙
3CaO·SiO2
硅酸二钙
2CaO·SiO2
铝酸三钙
3CaO·Al2O3
铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3
C3S C2S C3A C4AF
大 致 含 量（%） 35～65 10～40 0～15 5～15
2.1.2硅酸盐水泥矿物组成及化学成分
水筛法：将试验筛放在水筛座上，用规定压力的水流，
在规定时间内使试验筛内的水泥达到筛分。
手工筛析法：将试验筛放在接料盘（底盘）上，用
手工按照规定的拍打速度和转动角度，对水泥进行 筛析试验。
细度测试方法
方法二：比表面积法
✓ 用于硅酸盐水泥 ✓ 以流体力学理论为基础 ✓ 根据空气通过水泥所受到的
阻力计算
2.1.2硅酸盐水泥矿物组成及化学成分
（3）水泥中的有害成分及其危害
性能指标
指标在使用上的意义
氧化镁 容易引起体积膨胀，水泥安定性不良的重要诱因，≤ 5.0%
三氧化硫
碱 （Na2O+
K2O）
容易引起体积膨胀，水泥安定性不良的重要诱因， ≤ 3.5% 容易产生碱—集料反应，含碱量≤ 0.6%
2.1.2硅酸盐水泥矿物组成及化学成分
2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
（1）物理性质 ②水泥净浆标准稠度
代替法试锥法
固定用水量，测定试锥下沉深度S 标准稠度= 33.4-0.185 × S
影响标准稠 度的因素
细度（细度 ，标准稠度用水量 ）
水泥矿物成分（C3A需水量最 大，C2S最小）
2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
（1）物理性质 ③凝结时间 施工顺序：加水 拆模
比表面积仪
GB规定： 硅酸盐水泥细度，比表面积
>300m2/kg 其他四大水泥，80μm筛上筛
余<10%
2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
（1）物理性质 ②水泥净浆标准稠度
为使水泥净浆的
凝结时间 具有可比性
安定性
标准法维卡仪
试杆
标准稠度=
多次调试用水量 直至，30s 6mm±1mm
水 水泥
×100%
生料：各种原料按适当比例配合，在磨机上磨细。 干法：原料先烘干后磨细； 湿法：原料加水后在磨机中磨成生料浆；
水泥生产工艺：“两磨一烧”
2.1.2硅酸盐水泥矿物组成及化学成分
石灰石 ┐ 磨细
1450℃
磨细
粘 土 ┼─── 生料───熟料┐ ————水泥成品
铁矿粉 ┘
石膏┘
（2）硅酸盐水泥熟料的矿物组成
C4AF
重要作用。耐磨性、耐化学侵蚀性好，干缩性小
2.1.2硅酸盐水泥矿物组成及化学成分
（2）硅酸盐水泥熟料的矿物组成
➢ 水化程度：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S
➢ 水化热：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S ➢ 强度
早期强度：C3S＞C3A＞C4AF＞C2S 后期强度：C3S~C2S＞C3A～C4AF 硅酸盐水泥的强度主要来自C3S、C2S， 因此取名为硅酸盐水泥
（4）熟料矿物结构
硅酸盐水泥是一种多种矿物的聚集体
显微镜下观察到的水泥熟料抛光薄片
2.1.2硅酸盐水泥矿物组成及化学成分
（4）熟料矿物结构 C3S---为光亮的棱角形晶体； C2S---为深色倒圆角的晶体； C3A---一般呈不规则的微晶体，如点滴状、矩形或 柱状，由于反光能力弱，在反光镜下呈暗灰色， 常称为黑色中间相；
2.1.1 水泥定义及分类
➢ 硅酸盐水泥定义：硅酸盐水泥熟料、0%-5%石灰 石或粒化高炉矿渣（混合材料）、适量石膏共同 磨细得到的一种水硬性胶凝材料。
不掺加混合料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，P •Ⅰ;
掺加不超过5%水泥质量的混合料的称为Ⅱ型硅酸
盐水泥，P •Ⅱ;
➢ 普通硅酸盐水泥定义：硅酸盐水泥熟料、6%15%混合材料、适量石膏共同磨细得到的一种水
保管困难
活性
细度测试方法
方法一：筛析法
水筛
干筛
筛析法
有争议时， 以负压筛为准
负压筛分仪
负压筛
细度测试方法
筛析法方法原理：采用45μm方孔标准筛和80μm方
孔标准筛对水泥试样进行筛析试验，用筛网上所得 筛余物的质量百分数来表示水泥样品的细度；
负压筛析法：用负压筛析仪，通过负压源产生的恒
定气流，在规定筛析时间内使试验筛内的水泥达到 筛分。
2.1.2硅酸盐水泥矿物组成及化学成分
（4）熟料矿物结构
③C3A结构特征
C3A在900～1100℃开始 形成，1100～1200℃时 大量生成，且只有当化学 成分Al2O3和Fe2O3的重量 比大于0.64时才能形成。
④C4AF结构特征
C4AF称为才利特或C矿。 在透射光下，呈黄褐色或
褐色的晶体，有很高的折
强度测定可将水泥制成
净浆 （不能反映对砂石的胶结力） 砂浆 （国际通用） 砼 （砂石难以统一，复杂性）
GB规定：采用ISO法评定水泥的强度等级
硬性胶凝材料，代号P•O。
2.1.2硅酸盐水泥矿物组成及化学成分（P145/P164）
（1）水泥原料与生料化学组成 原 料：石灰质原料 提供CaO-(C) （63-67%）
粘土质原料 提供SiO2 -(S) （21-24%） Al2O3 -(A) （4-7%） Fe2O3-(F) （2-4%）
生料配制：确定比例、 磨细混合（干法及湿法）
注意事项
1. T=20oC，湿度>90% 2. 不能振动 3. 贯入孔间距>1cm 4. 距孔壁>1cm
>1cm
影响凝结时 间的因素
水泥品种 水泥浆体含水量
2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
（1）物理性质 ③凝结时间
➢ 实际工程中水泥砼、砂浆比净 浆的凝结时间长得多
➢ T不同，T ，凝结时间越短
射率。
✓ 结构中的铝离子、钙离子具有 较高活性；
✓ 结构中存在较大的“空穴”， 水化速度快。
✓ 高温时形成一种固溶体，在 铝原子取代铁原子时引起晶 格稳定性降低。
2.1.2硅酸盐水泥矿物组成及化学成分
（4）熟料矿物结构 ⑤玻璃体
水泥熟料中的重要组成部分。组成不固定，主要成分有 Al2O3、Fe2O3、CaO以及少量的MgO，是熟料烧纸部分熔融 时部分液相冷却时来不及结晶的结果，具有热力学不稳定 性。
（1）物理性质 ③凝结时间
测试方法
➢ 初凝用试针 ➢ 终凝用试针
维卡仪
1. 用标准稠度用水量拌合 2. 装入试模，养护30min 3. 每隔一段时间，用标准
针刺入一次 4. 临近初凝，每隔5min刺
入一次
0.5mm 终凝时间
4mm±1mm 初凝时间
2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
（1）物理性质 ③凝结时间
子并形成固溶体，固溶程度越高， 活性越大；
✓ 结构中存在大尺寸的“空穴”， 使其具有较大的水化速度。
C2S称为贝利特或B矿， C2S以β-C2S的形式存在
✓ β-C2S结构具有热力学不稳定性； ✓ β-C2S结构中的钙离子具有较高
活性；
✓ β-C2S结构中，杂质和稳定剂的 存在提高了其结构活性；
✓ β-C2S结构中没有大的“空穴”， 水化速度较慢。
GB规定： 硅酸盐水泥 初凝时间>45min
终凝时间<390min 普通水泥 初凝时间>45min
终凝时间<600min
2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
（1）物理性质
④体积安定性
定义：反映水泥浆体硬化后体积变形的均匀程度
任何一种水泥，水化过程中体积均会发生变化
∵ C3SH2OCSH V
C3AH2O石 膏AFt V
细度对水 泥性能的 影响
强度（细度 ，强度发展 ） 需水量（细度 ，需水量 ）
和易性（细度 ，和易性 ）
研究指出：水泥颗粒d<45μm，水化充分 水泥颗粒d>75μm，水化不完全
2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
（1）物理性质
①细度：水泥颗粒的粗细程度
不经济，磨机产量
太细存在 的问题
收缩大，容易开裂，抗冻性 需水量
2.3.4硅酸盐水泥的技术性质与标准
②水泥净浆标准稠度 将制作好的试件放置于维卡仪上，并将其中心定于试 杆下，降低试杆直至与水泥净浆表面接触，突然放松， 使得试杆垂直自由的沉入水泥净浆中。在试杆停止沉 入或释放试杆30s时记录试杆距底板的距离。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。其拌合用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。