4水泥26

硅酸盐水泥的特性及应用
凝结硬化快、强度高——特别适合早期强度要求高的工程、 高强混凝土结构和预应力混凝土工程。 抗冻性好——适用于严寒地区、经受反复冻融作用的混凝 土工程。 碱度高、抗碳化能力强——适用于重要的钢筋混凝土结构、 预应力混凝土工程以及二氧化碳浓度高的环境。 干缩小——可用于干燥环境的混凝土工程。 耐磨性好——可用于路面与地面工程。 水化热高 耐腐蚀性差 耐热性差——硅酸盐水泥不宜单独用于耐热程
快硬硫铝酸盐水泥

以适当的生料烧至部分熔融，得到以无水硫酸 钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适
量的石膏磨细的具有早期强度高特性的水硬性
胶凝材料，称为快硬硫铝酸盐水泥(《快硬硫 铝酸盐水泥》(JC714—1996))。
快硬硫铝酸盐水泥特点与应用

无水硫铝酸钙与石膏迅速反应生成钙矾石晶体和大量的铝 胶。早期强度高。 C2S水化的水化产物Ca(OH)2 晶体和水化硅酸钙胶体不断 填充水泥石的孔隙。硬化后水泥石的结构致密，孔隙率小， 抗渗性高，水化产物中Ca(OH)2的含量少，抗硫酸盐腐蚀 能力强。 主要用于配制早强、抗渗、抗硫酸盐腐蚀的混凝土工程。 可用于冬季施工、浆锚、喷锚支护、节点、抢修、堵漏等 工程。此外，由于硫铝酸盐的碱度低，可用于生产各种玻 璃纤维制品。
１. 普通硅酸盐水泥：简称普通水泥，代号 P.O。

２. 矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，代号P.S。 ３. 火山灰质硅酸盐水泥：简称火山灰水泥， 代号P.P。


４. 粉煤灰硅酸盐水泥：简称粉煤灰水泥，代 号P.F。
５. 复合硅酸盐水泥：代号P.C：
三.

其它品种水泥
其它品种水泥是以硅酸盐水泥以及铝酸盐、
快硬硅酸盐水泥

以适当的生料烧至部分熔融，所得的以硅酸钙为 主要成分的熟料，加入适量的石膏，磨细制成的 具有早期强度增长率快的水硬性胶凝材料，称为 快硬硅酸盐水泥，简称快硬水泥。 快硬水泥的生产同硅酸盐水泥基本一致，只是在 生产时提高了硅酸三钙(50％-60％)、铝酸三钙(8 ％-15％)的含量，两者的总量不少于65％。同时 增加了石膏的掺量(8％)，提高了粉磨细度(比表面 积达450m2／kg)。
特性及应用 耐腐蚀性好 水化热小， 抗渗性好， 早强。
硅酸盐水泥生料的配制


原料 –石灰质原料（如石灰石、贝壳等，提供CaO） –粘土质原料（如粘土、页岩等，主要提供SiO2、 Al2O3、Fe2O3） –校正原料（如铁矿粉、砂岩，前者是补充原料中不足 的氧化铁，后者是补充原料中不足的SiO2） –矿化剂 工艺 –干法 –湿法
第三节 水硬性胶凝材料
主讲人：鲁薇薇
西南交大宏图培训中心
一 . 硅酸盐水泥

水硬性：粉末状水泥与水泥混合后，经过一系 列复杂的物理化学反应，可由可塑性浆体变成 坚硬的石状体，将散粒材料胶结成整体，这一 过程是水化在水环境下完成的，同时可以在水 中更好的保持石状体的概念。所以，水泥是一 种水硬性胶凝材料。

③：主要是由于过量的石膏与C3A（3CaO*Al2O3，铝酸三钙） 的水化物水化铝酸钙反应，生成高硫型水化硫酸钙，体积膨胀 1.5倍，也引起水泥石开裂。 安定性测试：①饼法②雷化法。主要是促使f-CaO熟化

6)．强度与水泥标号 强度是材料在外力荷载作用下，材料抵抗破坏
的能力。（水泥硬化以后石的强度） 硅酸盐水泥的强度等级有6个：42.5、 42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。

7）．水化热 ①产生的原因：水化放热反应。 ②矿物组分放热速度不同：C3A>C3S>C4AF>C2S。 ③影响水化热的因素：总的放热量一样，但可以控 制放热速度。 ④大体积禁用硅酸盐水泥，普硅也应控制使用。 ⑤水化热利用——自养护温度： 消除水化热不利影响措施：低热水泥、冷却导流浇 注温度、养护等。
特性及应用 –干缩小，抗裂 。 –凝结硬化慢，早期强度低。 –色深。 –抗碳化性能差。
复合硅酸盐水泥

复合硅酸盐水泥定义：“凡由硅酸盐水泥熟料、 两种或两种以上规定的混合材料(混合材的总 掺量按质量的百分比为15％~50％ )、适量石 膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸 盐水泥（简称复合水泥），代号P.C。”(据 GB12958-1999《复合硅酸盐水泥 》)
2、硅酸盐水泥熟料矿物组分

矿物名称 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙
化学成分 3CaO· 2 SiO
缩写符号 C3S
含量 44％～62％ 18％～30％ 5％～12％ 10％～18％
2CaO· 2 SiO C2S 3CaO· 2O3 Al C3A 4CaO· 2O3· 2O3 C4AF Al Fe

将水泥与水拌成标准稠度状态下的加水量为水泥的 标准稠度需水量,一般在24~30%之间。


4)．凝结时间
凝结分为初凝和终凝。 初凝：水泥加水拌合时，到标准稠度净浆开始达到可塑 性所需的时间。 终凝：水泥加水拌合至标准稠度净浆完全达到可塑性并 开始产生强度所需的时间。 硅酸盐水泥标准规定，初凝不得早于45min，终凝不迟 于6h30min。 影响水泥凝结的因素：①矿物组分，C3A越高，凝结越 快。②水泥细度。③环境温、湿度。④缓凝组分：a.石 膏。b.缓凝剂及促凝剂。C.矿物掺合料。
硫铝酸盐水泥等为基础，通过掺入其它材料
或在特殊工艺下，赋予水泥特殊的性能。
（一)、快硬水泥

1. 快硬硅酸盐水泥 2. 快硬硫铝酸盐水泥 3. 氟铝酸盐快硬水泥
(二)、装饰水泥
1. 白色水泥 2. 彩色水泥

硅酸盐水泥

1. 硅酸盐水泥定义：“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（即国外通称的波特兰 水泥）。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的 称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅰ。在硅酸盐水泥粉磨时 掺加不超过水泥质量5％的石灰石或粒化高炉矿渣混合 材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。”(据GB175 －1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》)

二. 掺混合材的硅酸盐水泥
混合材：在水泥生产时，为改善水泥的性能， 如强度和耐久性等而加入到水泥中，和水泥熟 料、石膏一起粉磨的矿物材料。 混合材又分为活性混合材和非活性混合材。

(一)、混合材料的类别

1．活性混合材：在激发条件下（石灰或石膏 的作用），加水拌合后，生成具有胶凝性的水 化产物，既能在水中，又能在空气中发展并保 持强度的矿物材料。这一类材料包括有：粉煤 灰、粒化高炉矿渣、火山灰质材料等。 2. 非活性混合材：由于这类材料活性很低，即 使在有激发条件下（碱或石膏）也不与水发生 水化反应，也不具有水硬性胶凝性质的矿物材 料
其中，硅酸三钙和硅酸二钙为强度组分，铝酸三钙和铁铝 酸四钙为熔剂组分。 其他还有少部分f-CaO、f-MgO及玻璃体等
3.硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化
水化——水泥加水拌合后，水泥颗粒立即分散于水中与
水发生化学反应，生成水化产物并放出热量。 凝结硬化过程——硅酸盐水泥的水化和凝结硬化过程是 一个连续的复杂过程。
– 水泥加水拌合后，形成可塑性的浆体，随着水化反应的进行， 水泥浆体逐渐变稠失去可塑性，但还不具有强度的过程，成为 水泥的凝结； – 随着开始产生强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石，这一过程 称为硬化。 – 凝结、硬化是人为划分的，实际上它们是一个连续的、复杂的 物理化学反应过程。
4、硅酸盐水泥的主要技术性 能
2. 普通硅酸盐水泥的技术要求 – 1)细度：0.08mm方孔筛筛余量不得超过10.0％ 。 （用筛余法） – 2)凝结时间：初凝时间不得早于45min，终凝时间 不得迟于10h。 – 3)强度等级： ３2.5、３2.5R 、 42.5、42.5R、 52.5、52.5R。
3.
普通硅酸盐水泥的特性、应用 – 基本同硅酸盐水泥 区别：早期硬化速度稍慢，强度略低；水化热略有降低、 抗冻性好，抗腐蚀性稍好，耐磨性及抗碳化性稍 差。




5)．体积安定性


水泥石硬化后，产生不均匀的体积变化，即体积安定性不良。
体积稳定性的危害：引起建筑物的破坏、构件崩溃。 原因：①熟料中的f-CaO太多——控制方法：沸煮法测定。 ②熟料中的f-MgO太多——≯5.0%。 ③掺入的石膏太多≯3.5%。 ①、②：一般是由于熟料烧结时温度高于石灰烧结时的温度，熟 料中的f-CaO和f-MgO成死烧状态，而过熟的f-Ca与f-Mg熟化慢， 待水泥凝结酸化后还在熟化，导致水泥石体积安定性不良。（熟 化后体积膨胀，水泥石开裂）
1)．密度 水泥欠烧比重小，过烧比重大
表现密度：1300左右，粉磨越细，表观密度越小。
2)．细度（分散度）
水泥的细度是表示水泥磨细的程度或分泥分散度的指标。
水泥细度对水泥性能影响很大。（在一般情况下）①水 泥细度越大，强度越高，但太细时早期强度增长虽快， 但后期可能要下降，且对耐久性不利。
3)．需水量
–特性及应用 –火山灰水泥干缩大，在干燥高温下，水化 硅酸钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙 和氧化硅，产生“起粉”现象。不宜用于干 燥环境 。 –抗冻性和耐磨性比矿渣水泥还要差 。 –抗渗性高 。 –掺入粘土质的火山灰水泥不抗硫酸盐侵蚀。
粉煤灰硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥定义：“凡由硅酸盐水泥熟 料、粉煤灰(掺量按质量百分比计为20％-40％) 和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为 粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号 P.F。” (据GB1344－1999《矿渣硅酸盐水泥、 火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥》)
– 2. 硅酸盐水泥的技术性能 – 3. 硅酸盐水泥的特性、应用 –1)早期强度和后期强度高 –2)水化热大、抗冻性好 –3)干缩小、耐磨性较好 –4)抗碳化性较好 –5)耐腐蚀性差 –6)不耐高温