水泥工艺学第十章 硅酸盐水泥的耐久性

1、耐久性：硬化水泥石结构在一定环境条件下长期保持稳定质量和使用功能的性质称为。

耐久性的因素:抗渗性，抗冻性，对环境介质的抗蚀性，碱集料反应等。

2、什么叫硅酸盐水泥熟料：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸盐为主要成分的产物。

3、无机胶凝材料分哪几类？具体包括哪些材料？无机胶凝材料按其硬化条件的不同又可分为气硬性和水硬性两类。

只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度的称气硬性胶凝材料，如石灰、石膏和水玻璃等；既能在空气中，还能更好地在水中硬化、保持和继续发展其强度的称水硬性胶凝材料，如各种水泥。

气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。

4、水泥指凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料。

凡由硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。

硅酸盐水泥分两种类型：不掺加混合材料的称为I类硅酸盐水泥，代号·PI。

在粉磨时掺加不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材的称为II类硅酸盐水泥，代号P·II。

5、通用水泥有七大品种：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、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥。

其中硅酸盐水泥生产量大、使用面最广，是重要的建筑和工程材料。

6、硅酸盐水泥用代号P．I或代号P．1I表示，它的基本组分材料是硅酸盐水泥熟料、混合材料(石灰石或粒化高炉矿渣)、石膏。

硅酸盐水泥熟料是一种由主要含CaO、SiOz、Al203、Fe203的原料按适当比例配合磨成细粉(生料)烧至部分熔融，所得以主要矿物为C3S、C2S、C3A、C4AF，另外还有少量的游离氧化钙(CaO)、方镁石(即结晶氧化镁)、含碱矿物以及玻璃体等成分的水硬性胶凝物质。

混合材料是用以改善水泥性能、调节水泥标号、提高水泥产量的矿物质材料，如粒化高炉矿渣、石灰石等。

硅酸盐水泥水泥是建筑上用量很大的材料之一，它从诞生至今为人类社会进步及经济发展作出了巨大贡献，广泛应用于工业、农业、国防、水利及交通等基本建设中。

由于水泥具有生产原料广泛、相对成本较低及工程使用性能良好等特点，在目前乃至未来相当长的时期内水泥仍将是不可替代的建筑材料。

如今我国已经是世界上水泥产量最高、使用量最多的的国家。

我国水泥产量的90%左右属于硅酸盐系列水泥。

水泥，指加水拌和成塑性浆体后，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。

水泥按其矿物组成分为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥、铁铝酸盐类水泥及氟铝酸盐类水泥。

按性质和用途可以分为：通用水泥、专用水泥及特性水泥。

通用水泥：建筑工程中常用的水泥。

如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等。

专用水泥：有专门用途的水泥。

如中、低热水泥、道路水泥、砌筑水泥等。

特性水泥：某种性能比较突出的水泥。

如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥等。

通用硅酸盐水泥：以硅酸盐水泥熟料、适量的石膏和混合材料制成的水硬性胶凝材料。

混合材料：在硅酸盐水泥中，掺入的一些天然或人工合成的矿物材料、工业废渣（如矿渣、火山灰、粉煤灰等）称为混合材料。

混合材料分为活性混合材料和非活性混合材料。

活性混合材料：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰非活性混合材料：石英砂、石灰石、黏土、窑灰、慢冷矿渣等掺混合材料的目的是改善水泥的某些性能、调整水泥强度、增加水泥品种、扩大水泥的使用范围、综合利用工业废料、节约能源、降低水泥成本等。

硅酸盐水泥熟料：凡以适当成分的生料（主要成分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3）烧至部分熔融，所得以碳酸钙为主要成分的产物称为硅酸盐水泥熟料，简称熟料。

通用硅酸盐水泥的分类：按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、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、复合硅酸盐水泥。

硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外统称的波特兰水泥）。

河南大学土木建筑学院课题：硅酸盐水泥硅酸盐水泥胶凝材料是指在物理、化学作用下，从具有可塑性的浆体逐渐变成坚固石状体的过程，能将其他物料胶结为整体并具有一定机械强度的物质。

因其具有原料丰富、生产成本低、耐久性好、适应性强、耐火性好等众多优点而广泛应用于工业、民用建筑、水利工程等建设之中，成为在国民经济及人民生活中不可缺少的重要材料。

胶凝材料一般可分为有机和无机两类。

有机胶凝材料是指各种树脂和沥青等；无机胶凝材料又可分为水硬性和非水硬性。

水硬性胶凝材料在拌水后技能在空气中硬化一，又能在水中硬化并具有强度，通常称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫酸盐水泥等；非水硬性胶凝材料是指不能在水中硬化，但能在空气中或其他条件下硬化，如石灰、石膏、镁质胶凝材料等等。

在众多的胶凝材料中，水泥占有尤为突出的，它是基本建设的主要原料之一，广泛应用于工业、农业、国防、交通、城市建设、水利及海洋开发等工程建设。

水泥工业的发展对保证国家建设和提高生活水平具有十分重要的意义。

水泥按其主要矿物组成可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、少熟料或无熟料水泥。

水泥的主要技术特征是：水硬性（分为快硬和特快硬两类）；水化热（分为中热和低热两类）；抗硫酸盐性（分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀）；膨胀性（分为膨胀和自应力）；耐高温性（铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级）。

在水泥诸多品种中，硅酸盐水泥是应用最广泛和研究最多的。

在此从硅酸盐水泥的分类、生产、技术要求、性能及应用等方面对硅酸盐水泥进行简单的研究分析。

所谓硅酸盐水泥是指从黏土和石灰石为原料，经高温煅烧得到以硅酸盐钙为主要成分的熟料，加入0—5％的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，国际上统称为波特兰水泥。

硅酸盐水泥的分类硅酸盐水泥包括纯熟料硅酸盐水泥和掺混合材料硅酸盐水泥两类，我国按其混合材料的掺加情况，共分为如下五类：纯熟料硅酸盐水泥、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。

硅酸盐水泥是一种常用的水泥类型，它具有以下特性：
高抗腐蚀性：硅酸盐水泥具有高的耐酸碱性，能有效抵抗空气中的二氧化硫和氧化物的侵蚀。

高抗温性：硅酸盐水泥具有高的耐火性，可以承受高温环境下的变形和破坏。

耐久性：硅酸盐水泥具有很高的耐久性，能够经受长期的湿润和干燥环境的变化。

优良的力学性能：硅酸盐水泥具有优良的抗折性、抗压性、抗弯性等力学性能。

早强性：硅酸盐水泥具有较高的早强性，能够在短时间内获得较高的强度。

结构性能：硅酸盐水泥主要用于制造混凝土结构和混凝土建筑物，具有良好的抗压性，抗折性和抗弯性。

环保性：硅酸盐水泥制造过程经过环保处理，对环境影响较小。

需要注意的是，硅酸盐水泥的使用需要与其它材料配合使用，如骨料、砂、水等，才能发挥其优良性能。

此外，不同品种的硅酸盐水泥可能会有所不同，使用时需要根据具体应用场景进行选择。

水泥工艺学知识点1.胶凝材料：凡在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质。

有机胶凝材料：沥青、各种树脂。

无机胶凝材料分为气硬性（石灰、石膏）和水硬性。

2.水泥：加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空气中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料。

3.硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

4.通用硅酸盐水泥的六大类5.水泥生产工艺流程（从湿法转向新型干法，标志为预热器、分解炉）6.硅酸盐水泥熟料：由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当比例配合磨细成粉，烧至部分熔融，所得以硅酸盐为主要成分的水硬性胶凝材料。

化学组成：CaO：62~67%、SiO2：20~24%、Al2O3：4~7%、Fe2O3：2.5~6%；主要熟料矿物组成：C3S、C2S硅酸盐矿物（75%）以及C3A、C4AF溶剂矿物（22%）；C3S、C2S、C3A、C4AF水化特性；熟料粉化及预防措施；7.中间相游离氧化钙：配料不当，生料过粗或煅烧不良时，熟料中会出现没被吸收的以游离状态存在的氧化钙，结构致密，水化很慢，通常3天后才明显水化，生成CH，体积膨胀97.9%。

方镁石：游离的氧化镁晶体，水化速度很慢，半年后才明显水化，生成氢氧化镁，体积膨胀148%；玻璃体：8.石灰饱和系数（KH）：实际生产的熟料KH介于0.86~0.92之间。

，分子是形成硅酸钙（C3S+C2S）的CaO的量，分母是理论上SiO2全部形成C3S所需的CaO的含量。

因此，KH是熟料中全部SiO2生成硅酸钙（C3S+C2S）所需的CaO含量与全部SiO2理论上全部生成硅酸三钙的CaO含量的比值，表示熟料中SiO2被CaO饱和形成C3S的程度。

9.硅率SM：硅酸盐水泥熟料的硅率通常在1.7~2.7之间。

，除了表示熟料的SiO2与Al2O3和Fe2O3的质量比外，还表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系，相应地反应了熟料的质量和易烧性。

硅酸盐水泥的主要特征
硅酸盐水泥（Portland cement）是一种常用的水泥，其主要特
征包括：
1. 高强度：硅酸盐水泥具有较高的强度，可以用于各种建筑结构的建设和修复。

2. 耐久性：硅酸盐水泥可以长时间保持其强度和稳定性，具有较好的耐久性，适用于长期使用的建筑物。

3. 硬化快：硅酸盐水泥在水中反应形成胶凝体的过程较快，可以更快地形成坚实的结构。

4. 可塑性好：硅酸盐水泥在刚性和柔性之间具有一定的可塑性，可以用于各种形状的构造。

5. 抗徐变性：硅酸盐水泥可以在不同温度和湿度条件下保持其形状不变，具有一定的抗徐变性能。

6. 耐硫酸盐腐蚀：硅酸盐水泥对硫酸盐的腐蚀性较低，能够在一定程度上抵御硫酸盐侵蚀，适用于含硫酸盐的环境。

7. 与其他材料的粘接性好：硅酸盐水泥与其他材料（如石灰石、砂、石膏等）的粘接性好，可以与它们良好地结合，形成坚固的结构。

总的来说，硅酸盐水泥的主要特征包括高强度、耐久性、硬化
快、可塑性好、抗徐变性、耐硫酸盐腐蚀以及与其他材料良好的粘接性。

（1）硅酸三钙(C3S) 反光显微镜下呈黑色六角板状或柱状C3S是硅酸盐水泥熟料中最主要的矿物,含量最多，性能最优。

●形成：SiO2+2CaO→C2S(800-1250℃)C2S+CaO →C3S(＞1250 ℃①强度最高，强度增进快；②水化较快，凝结正常；③水化热高，抗水性差；（2）硅酸二钙(C2S)•生产中防止熟料粉化的措施：①急冷；②加稳定剂。

●早期强度低，但后期强度能不断增长，一年后可赶上A矿；●水化速度慢，凝结硬化慢；●水化热低，抗水性好；●易磨性差。

（3）铝酸三钙（C3A）晶型：立方或斜方形成：3CaO+Al2O3=C3A（900-1100℃）①水化快，凝结快，硬化快；②早期强度较高，强度发挥快，但后期不增长，甚至倒缩；③水化热高，干缩变形大，抗酸盐腐蚀性差。

（4）铁铝酸四钙(C4AF)●形成：4CaO+Al2O3+Fe2O3=C4AF (900-1200℃)实际熟产中的矿物为C6A2F-C6AF2之间的一系列固溶体，称为C矿（Celite）。

①强度：早期类似于C3A，后期类似于C2S；②水化速度、水化热低于C3A ，接近C3S；③抗冲击性好，抗腐蚀性好。

（5）玻璃体●形成：高温熔体在平衡条件下冷却，全部析晶，无玻璃体，生产中冷却较快，部分液相来不及析晶而为玻璃体。

●组成：主要为熔剂组分①近程有序，远程无序；②介稳状态，自由能大，水化热高；③稳定β-C2S，防止MgO、C3A结晶长大，有利于熟料质量；④易磨性差。

（6）游离氧化钙（f-CaO）●定义：没有被酸性氧化物吸收而呈游离态存在的CaO。

①一次f-CaO：没有被酸性氧化物吸收的CaO。

②二次f-CaO：矿物分解或被转换出的CaO。

形成一次f-CaO形成是由于配料不当，生料过粗，或煅烧不良引起。

二次f-CaO是由于熟料慢冷，还原气氛严重，或碱过多引起。

●质：一次f-CaO通常经过高温死烧，结构致密，水化很慢，通常在三天后才明显水化，生成Ca（OH）2，体积膨胀97%，导致水泥石开裂，称为水泥安定性不良。