第三章-水泥

硫铝酸盐水泥
铁铝酸盐水泥
无水硫铝酸钙 硅酸二钙
铁相、无水硫铝酸 钙、硅酸二钙
有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝 酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥等
有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸 盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等
氟铝酸盐水泥
以火山灰或潜在水硬性 材料以及其他活性材料 为主要组分的水泥
氟铝酸钙、硅酸二 钙
活性二氧化硅 活性氧化铝
矿物组成 A水泥 B水泥
C3S/％ 60 47
C2S/％ 15 28
C3A/％ 16 10
C4AF/％ 9 15
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硅酸盐水泥熟料矿物各具特性。 C3S在最初四个星期内强度发展迅速，它实际上决定着硅酸盐水泥四个 星期以内的强度；C3S的水化热较多，其含量也最多，故它放出的热量最 多；但其耐腐蚀性较差。 C2S的硬化速度慢，在大约4个星期后才发挥其强度作用，约一年左右 达到C3S四个星期的发挥程度；而其水化热少；耐腐蚀性好。 C3A硬化速度最快，但强度低，其对硅酸盐水泥在1～3 d或稍长的时间 内的强度起到一定作用；C3A的水化热多；耐腐蚀性最差。 C4AF的硬化速度也较快，但强度低，其对硅酸盐水泥的强度贡献小； 其水化热和耐腐蚀性均属中等。 A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早期强度及水化热都较高，故A 硅酸盐水泥的早期强度与水化热高于B水泥。
三、硅酸盐水泥的凝结和硬化
A B C D
A——凝胶体（C－S－H凝胶，水化硅 酸钙凝胶）；
水泥石的结构
水泥石主要由凝胶体、晶 体、孔隙、水、空气和未 水化的水泥颗粒等组成， 存在固相、液相和气相。 因此硬化后的水泥石是一 种多相多孔体系。
水泥石的结构（水化产物 的种类及相对含量、孔的 结构）对其性能影响最大。
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四、硅酸盐水泥的主要技术性质
3.标准稠度与标准稠度用水量
标准稠度：指水泥净浆以标准方法搅拌、测试并达 到规定的可塑性程度时的稠度。
不溶物 烧失量
氧化镁
Ⅰ型：不溶物不得超过0.75％；Ⅱ型：不溶物不得超过1.50％ Ⅰ型：烧失量不得大于3.0％；Ⅱ型：烧失量不得大于3.5％
水泥中氧化镁含量不宜超过5.0％。如果水泥经压蒸法检验安定 性合格，则水泥中氧化镁含量可放宽至6.0％
三氧化硫
碱含量
3.5％
水泥中碱含量按Na2O＋0.658K2O计算值来表示。若使用活性集 料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60％或 由供需双方商定
氟铝酸盐水泥等
石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、低 热钢渣矿渣水泥等
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§3.5.2 硅酸盐水泥
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一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺
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三、硅酸盐水泥的凝结和硬化
熟料矿物的水化反应过程
水化初期
• 熟料矿物与水反应的速度较快，使水化产物不断地从液相 中析出并聚集在水泥颗粒表面，形成以水化硅酸钙凝胶为 主体的凝胶薄膜，大约在1h左右即在凝胶薄膜外侧及液相 中形成粗短的针状钙矾石晶体。
三、硅酸盐水泥的凝结和硬化
凝结硬化的概念
凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理 化学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石 的过程； 硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。
水泥的凝结过程和硬化过程是连续、复杂的物理化 学变化过程。凝结过程较短暂，一般几个小时即可 完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和 湿度下可持续几十年。
3.5 水
泥
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水泥的特点和适用范围
水泥的特点
水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆 体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好 地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚 结构的人造石材。
水泥适用范围 不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合 用于潮湿环境及水中的工程部位。
热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境 温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。 措施:首先，对大体积的混凝土工程宜选用低水化热，即C3A和C3S的含量 较低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需适当控制。
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注：表中百分数均为质量百分数。
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四、硅酸盐水泥的主要技术性质
2.细度
细度是指水泥颗粒的粗细程度。
水泥颗粒的粗细，直接影响其水化反应速度、活性 和强度。
国家标准中规定，水泥的细度用筛析法和比表面积 法来测定。硅酸盐水泥的细度为其比表面积大于 300m2/kg。
按比例混合
石 膏
磨细
粘 土 铁矿粉
生 料
1350℃～ 1450℃
煅烧熟Βιβλιοθήκη 料混合材料硅酸盐水泥
磨细
生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑 生产两种 ； 硅酸盐水泥分为：Ⅰ型硅酸盐水泥（不掺混合材料） 和Ⅱ型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合材料）。
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特性水泥
3.5.1 水泥的分类
按主要水硬性物质分
水泥种类 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 主要水硬性物质 硅酸钙 铝酸钙 主 要 品 种
绝大多数通用水泥、专用水泥和特性 水泥 高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬 高强铝酸盐水泥等。
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现象分析: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。该工程使用某立窑水泥厂生产42.5Ⅱ型硅酸盐水泥，其 熟料矿物组成如下： C3S 61％ C2S 14％ C3A 14％ C4AF 11％ 原因分析:由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化
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
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四、硅酸盐水泥的主要技术性质
1.密度、堆积密度和各成分含量
技术性质 密度，kg/m3 堆积密度，kg/m3 质 量 标 准 3100～3200 1300～1600
二、熟料的矿物组成及其特性
熟料的矿物组成
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 3CaO•SiO2，C3S 2CaO•SiO2，C2S 3CaO•Al2O3，C3A
4CaO•Al2O3•Fe2O3，C4AF
水泥熟料矿物
铁铝酸四钙
游离氧化钙和氧化镁 碱类及杂质
f－CaO和f－MgO 化学式及简写
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硅酸盐水泥的原材料
生产硅酸盐水泥熟料的原材料
• 石灰质原料 天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成 分相似的材料如白垩、石灰华等。 • 粘土质原料 主要为粘土，其主要化学成分为SiO2，其次 为Al2O3和少量Fe2O3。 • 铁矿粉 采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。
石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等 。
铝酸三钙
3CaO· 2O3＋H2O == 3CaO· 2O3· 2O Al Al 6H 3CaO· 2O3· 2O＋3（CaSO4· 2O）＋19H2O == Al 6H 2H 3CaO· 2O3· Al 3CaSO4· 2O 31H
铁铝酸四钙
4CaO· 2O3· 2O3＋7H2O == 3CaO· 2O3· 2O＋CaO· 2O3· 2O Al Fe Al 6H Fe H
水泥中的其它成分：
游离CaO和MgO
原因：石灰石质原料富含
煅烧水泥中反应：
CaCO3和MgCO3
CaCO3 CaO CO2
MgCO3 MgO CO2
危害：影响水泥体积安定性
含碱矿物:
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三、硅酸盐水泥的凝结和硬化
熟料矿物的水化反应
硅酸三钙
2（3CaO· 2）＋6H2O == 3CaO· SiO 2SiO2· 2O＋3Ca（OH）2 3H
硅酸二钙
2（2CaO· 2）＋4H2O == 3CaO·SiO2· 2O＋Ca（OH）2 SiO 3H 2
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