水硬性胶凝材料-水泥特性及选用2.3

水泥依据颜色可分为黑色水泥、白色水泥和彩色水泥。黑色水泥多用于砌墙、墙面批烫、粘贴瓷砖。白色水 泥大部分用于填补砖缝等修饰性的用途。彩色水泥多用于水面或墙面具有装饰性的装修项目和一些人造地面，例 如水磨石。
特点
特点
水泥呈粉末状，与水混合后，经过物理化学过程能由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒材料胶结成 为整体，是一种良好的矿物胶凝材料。水泥不仅能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化，保持并发展强度，所 以水泥属于水硬性胶凝材料，它可以用于地上、地下、水中的工程。
主要参数
主要参数
国家于2001年4月对水泥的标号制定新的标准。通用水泥新标准是：GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐 水泥》、GB1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》、GB-1999《复合硅酸盐水 泥》。六大水泥标准实行以MPa表示的强度等级,如32.5、32.5R、42.5、42.5R等,使强度等级的数值与水泥28天 抗压强度指标的最低值相同。新标准还统一规划了我国水泥的强度等级,硅酸盐水泥分3个强度等级6个类型,即 42.5、42.5R、52.5Байду номын сангаас52.5R、62.5、62.5R。其他五大水泥也分3个等级6个类型,即32.5、32.5R、42.5、42.5R、 52.5、52.5R。
国家建材局经测试，得出新水泥标准的强度等级与老水泥标准的水泥标号之间存在如下表中对等关系： GB175-92 GB175-1999
725(R) 62.5(R) 625(R) 52.5(R) 525(R) 42.5(R) 425(R) 32.5(R) 二、沙 沙也称砂，是水泥沙浆里面的必须材料。如果水泥沙浆里面没有沙，那么水泥沙浆的凝固强度将几乎是零。

水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料是指在水的存在下通过水化反应生成硬化胶凝体的材料。

常见的水硬性胶凝材料主要包括水泥、石膏和石灰等。

其中，水泥是最常用的水硬性胶凝材料之一。

它通过将水泥与水混合，并在一段时间内进行反应，形成坚硬的胶凝体。

水泥的主要成分是石灰石和粘土，经过破碎、磨制和混合成粉末状的水泥熟料，再经过烧制和研磨加工形成水泥粉。

在水的湿润下，水泥粉与水发生水化反应，形成具有一定强度和耐久性的水泥石。

石膏是另一种常见的水硬性胶凝材料。

它通过石膏矿石的石膏石（CaSO4·2H2O）经过煅烧、研磨和筛分等工艺，得到石膏粉。

在与适量的水混合后，石膏粉与水发生水化反应，形成石膏石。

石灰也是一种常用的水硬性胶凝材料。

石灰主要包括生石灰和熟石灰两种。

生石灰是指石灰石经过石灰窑内高温煅烧后得到的产物，石灰石中的CaCO3 通过石灰窑内的煅烧反应变成CaO。

熟石灰是指将生石灰与适量的水混合，发生水化反应生成石灰石。

水硬性胶凝材料有很多应用领域。

最常见的是建筑领域，用于制作混凝土、砂浆和砌块等。

水硬性胶凝材料可以通过调整配比和工艺，调控其强度、硬化时间和耐久性等性能，满足不同工程的需求。

另外，在其他领域，如矿山填埋、地基处理、固化污染土壤、制备人造石材和艺术品等方面也有广泛的应用。

然而，水硬性胶凝材料也存在一些问题。

例如，水泥的制造过程消耗大量的能源和原材料，对环境造成一定的影响；同时，硬化后的胶凝体在长期使用过程中会产生一些老化、开裂和腐蚀等问题，需要进行维修和防护。

因此，需要在材料的选择、工艺的控制和结构的设计等方面进行综合考虑，提高水硬性胶凝材料的性能和可持续性。

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
水泥性能，和在混凝土中合理选用水泥。
五、硅酸盐水泥的技术性质
1、密度、细度
• 密度：3.05～3.20g/cm3，一般取3.1 • 堆积密度：1.3 g/cm3 • 细度－指水泥颗粒的粗细程度，用筛余
或比表面积表示（300～350 m2/kg），影响水泥的水 化速度、收缩等性质 粒径： < 3µm 水化非常迅速，需水量增大； >40 µm 水化非常缓慢，接近惰性。
以上四种矿物C3S和C2S占总含量的70%以上，因此称 为硅酸盐水泥。
2、石膏
水泥与水相遇会瞬凝，无法施工。掺入石膏可以起 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 凝效果。因此要控制好掺量。
3、混合材料
硅酸盐水泥主要矿物组成与特性
矿物组成
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙
C3S
（f-CaO）用沸煮法检验必须合格（试饼法和雷氏夹法） （f-MgO）：经压蒸安定性检验必须合格， <5%， 允许放宽到6.0%。 • 三氧化硫(SO3):<3.5%，影响体积稳定性
体积安定性不良
体积安定性检验（试饼法）
体积安定性检验（雷氏夹法）
C－A< 5mm ︱(C2－A2)－ (C1－A1) ︱< 4mm
• 按用途： 通用水泥－硅酸盐系列的六大品种 专用水泥－道路水泥、大坝水泥、 装饰水泥 特种水泥－膨胀水泥、快硬水泥
输水管
内 径 6.6m 外 径 7.5m
美 国 加 州 引 水 渠
2008-9-5
材料工程系
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正在建设中的三峡大坝
挪 威 的 海 上 石 油 钻 井 平 台

时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝 土质量； 初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用 价值，即为废品；
终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即为不合格品。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
水泥凝结时间前后变化
观察与讨论
现象：某立窑水泥厂生产的普通水泥游离氧化钙含量较高，加水拌和后初凝时间 仅40 min，本属于废品。但后放置1个月，凝结时间又恢复正常，而强度下降，请 分析原因。 讨论： ①该立窑水泥厂的普通硅酸盐水泥游离氧化钙含量较高，该氧化钙相当部分 的煅烧温度较低。加水拌和后，水与氧化钙迅速反应生成氢氧化钙，并放出水化 热，使浆体的温度升高，加速了其它熟料矿物的水化速度。从而产生了较多的水 化产物，形成了凝聚－结晶网结构，凝结时间较短。
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（二）硅酸盐水泥的凝结时间

定义
水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。 水泥全部加入水中 初凝 终凝 开始失去可塑性
完全失去可塑性
b.凝结时间的测定： （1）采用凝结时间测定仪（维卡仪）；
（2）采用水泥标准稠度净浆。
（二）硅酸盐水泥的凝结时间

讨论与分析
水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。 例如：混凝土的施工。
现行国家标准( GB/T 1346-2001)规定，以标准法维卡仪的试杆沉入净浆 距底板的距离为6mm±1mm时的水泥浆的稠度作为标准稠度。水泥净浆达到标准 稠度时所需拌和水量称为标准稠度用水量。
标准稠度用水量P(%)
按一定的方法将水泥调制成具有标准稠度的净浆所需的水量。
水泥的标准稠度用水量 用水量 100% 水泥用量
②水泥放置一段时间后，吸收了空气中的水汽，大部分氧化钙生成氢氧化钙， 或进一步与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钙。故此时加入拌和水后，不会再 出现原来的水泥浆体温度升高、水化速度过快、凝结时间过短的现象。但其它水 泥熟料矿物也会和空气中的水汽反应，部分产生结团、结块，使强度下降。