第四章 水泥
第四章 硅酸盐水泥的水化
硅酸盐水泥的水化放热曲线与C3S的基本相同，图2-2-5-10 中出现了三个放热峰。第一个峰一般认为是由于AFt的形成，第 二个峰则是由于C3S水化形成C-S-H和CH相，第三个峰是由于石 膏消耗完后AFt向AFm相的转化。
多数研究者认为水化硅酸钙的组成随着水化反应的进程而改变，其C/S 比随龄期的增长而下降，例如从水化1天的1.9，到2,3年后可减少至1.4～1.6 左右。
C3S的水化过程的5个阶段：
I．初始水解期：加水后立即发生急剧反应，但该阶段时间 很短，在15min以内结束。又称诱导前期。 2．诱导期：这一阶段反应速率极其缓慢，又称静止期，一 般持续2～4h,是硅酸盐水泥浆体能在几小时内保持塑性的原 因。初凝时间基本上相当于诱导期的结束。 3．加速期：反应重新加快，反应速率随时间而增长，出现 第二个放热峰，在到达峰顶时本阶段即告结束（4～8h）。此 时终凝已过，开始硬化。 4．衰退期：反应速率随时间下降的阶段，又称减速期，约 持续12一24h，水化作用逐渐受扩散速率的控制。 5．稳定期：反应速率很低、基本稳定的阶段，水化作用完 全受扩散速率控制。
水化重新加速的第二放热峰，也足以说明由于石膏的 存在，水化延缓。所以，石膏的参量是决定C3A水化速率、 水化产物的类别及其数量的主要因素。但石膏的溶解速 率也很重要，如果石膏不能及时向溶液中供应足够的硫 酸根离子，就有可能在形成钙矾石之前，先生成单硫型 水化硫铝酸钙。所以，硬石膏、半水石膏等不同类型的 石膏，对于C3A水化过程的影响，就与通常所用的二水石 膏有着明显的差别。 按照一般硅酸盐水泥的石膏掺量，其最终的铝酸盐水 化物常为钙矾石与单硫型水化硫铝酸钙。同时在常用水 灰比的水泥浆体中，离子的迁移受到一定程度的限制， 较难充分地进行上述各种反应，因此钙矾石很有可能与 其它几种水化铝酸盐产物在局部区域同时并存。
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
第四章：水泥
第四章：水泥一、填空：1、水泥按其矿物组成，可分为水泥、水泥及水泥等；按水泥的特性和用途，又分为、和。
建筑工程中使用最多的水泥为类水泥，属于。
2、生产硅酸盐水泥的主要原料是和，有时为调整化学成分还需加入少量。
为调节凝结时间，熟料粉磨时还要掺入适量的。
3、硅酸盐水泥分为两种类型，未掺加混合材料的称型硅酸盐水泥，代号为；掺加不超过5%的混合材料的称型硅酸盐水泥，代号为。
4、硅酸盐水泥的生产工艺可概括为四个字，即。
5、硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成的分子式是、、及；它们相应的简写式是、、及。
6、硅酸盐水泥的主要水化产物是、、、及；它们的结构相应为体、体、体、体及体；7、水泥加水拌合后，最初是具有可塑性浆体经过一定时间，水泥逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为；随着时间的增长产生强度，强度逐渐提高并形成坚硬的石状物体，这一过程称为。
8、硅酸盐水泥熟料矿物组成中，是决定水泥早期强度的组分，是保证水泥后期强度的组分，矿物凝结硬化速度最快。
9、水泥浆越稀，水灰比，凝结硬化和强度发展，且硬化后的水泥石中毛细孔含量越多，强度。
10、生产硅酸盐水泥时，必须掺入适量石膏，其目的是，当石膏掺量过多时，会造成，同时易导致。
11、引起水泥体积安定性不良的原因，一般是由于熟料中所含的游离过多，也可能是由于熟料中含的游离过多或掺入的过多。
体积安定性不合格的水泥属于，不得使用。
12、硅酸盐水泥中矿物含量高时，水泥水化及凝结硬化快，且早期强度高，而矿物含量高时，则水化热小，但后期强度高。
13、硅酸盐水泥的水化热，主要由其和矿物产生，其中矿物的单位放热量最大。
14、硅酸盐水泥根据其强度大小分为、、、、、六个强度等级。
15、影响硅酸水泥凝结硬化的主要因素有、、、、等。
16、硅酸盐水泥的凝结硬化过程，按水化反应速度和水泥浆体结构的变化特征，可分为、、、四个阶段。
17、硅酸盐水泥硬化后的水泥石的结构是由、、等组成。
18、硅酸盐水泥的技术要求主要包括、、、、等。
第四章_钢筋混凝土工程(1)
注：表中σ值，反映我国施工单位的混凝土施工技术和管理 的平均水平，采用时可根据本单位情况作适当调整。
例：
某建筑公司具有近期混凝土强度的统计资料30组如下：31.4、30.63、 43.03、37.23、37.7、36.17、34.17、35.17、35.9、24.3、35.43、25.63、 36.37、44.73、35.37、27.67、32.13、31.57、33.03、41.43、38.53、 31、 39.6、 33.5、38.7、32.03、32.67、30.8、34.67、27.1。现要求配置C30 级混凝土，求应将配置混凝土强度提高多少？
进料与出料
出料容量
搅拌机每次从搅拌筒内可卸出的最大混凝土体积
进料容量
搅拌前搅拌筒可容纳的各种原材料的累计体积 我国规定以搅拌机的出料容量来标定其规格
出料系数
出料容量与进料容量间的比值称为出料系数，其值一般为 0.60～0.70，通常取0.67。
投料顺序
一次投料法：
将砂、石、水泥和水一起同时加入搅拌筒中进行搅拌。
工作原理
活塞泵工作时，搅拌机卸出的或由 混凝土搅拌运输车卸出的混凝土倒入料 斗4，分配阀5开启、分配阀6关闭 ，在 液压作用下通过活塞杆带动活塞2后移， 混凝土搅拌运输车 料斗内的混凝土在重力和吸力作用下进 1—水箱； 2—外加剂箱； 3—搅拌筒； 4—进料斗； 入混凝土缸1。然后，液压系统中压力油 5—固定卸料溜槽；6—活动卸料溜槽 的进出反向，活塞2向前推压，同时分配 阀5关闭，而分配阀6开启，混凝土缸中 的混凝土拌合物就通过“Y”形输送管压入输送管。由于有两个缸体交替进料和出 料，因而能连续稳定的排料。
建筑材料 第四章 水泥 教案
章节名称 第四章 水泥授课目标了解水泥的分类、矿物成分及性能教学过程设计新课教学要点第一节硅酸碱水泥和普通水泥硅酸盐水泥（波特兰水泥）定义及代号熟料 →P •Ⅰ 组成 石膏掺料 （0-5%）石灰石或粒化高炉矿渣→P •Ⅱ （6-15%）混合材料→P ·0一、硅酸盐水泥的生产石灰石 原料 粘 土 −−−−→安比例混合磨细生料−−−→煅烧熟料−−−→磨细水泥成品（二磨一烧） 铁矿石石 膏石灰石 CaO; 粘土Al 2O 3和SiO 2 ;铁矿石 Fe 2O 3 ;石膏 CaSO 4水泥性能−−−→取决熟料−−−→取决矿物成分及含量比例 二、熟料的矿物成分及特性水化 凝结 硬化 产生强度 发展强度 保护强度水化热 初凝、终凝 护养：温度、湿度 水化速度 凝结硬化速度 强度发展速度 C 3A>C 3S>C 4AF>C 2S水化热初凝、终凝早期、后期强度性质C3S C2S C3A C4AF凝结硬化速度快慢最快较快水化时放热量高低最高中高低高早期低、后期高低中强度发展快慢快较快水化速度：C3A>C4AF>C3S>C2S三、凝结硬化过程调节水泥凝结----适量石膏过少：起不到缓凝作用过多：水泥腐蚀水化产物：水化硅酸钙、水化铁酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。
凝结标志着水泥浆市区流动性而具有一定的塑性强度，硬化则表示水泥浆固化后所建立的网状结构具有一定的机械强度。
四、技术性质决定水泥能否使用的条件：合格品、不合格品、废品含义、标准、意义（为什么、目的）过细能耗大、硬化收缩大、易开裂可能性小1.细度：粗细程度--- 适中不得大于某粒径过粗能耗小、使用受影响可能性大*细:表面积↑与水基础面积↑水化反应↑早期强度↑*国标规定：硅酸盐水泥细度--比表面积大于300m2/kg;普通水泥细度---0.08mm方孔筛筛余量不得超过10.0%否则为不合格品2.标准稠度用水量--------指水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的用水量（以占水泥重量的百分数表示）。
水泥工艺学第四章原料及配料
灼烧基准：
物料去掉烧失量（结晶水、二氧化碳与挥发物质）后， 生料处于灼烧状态，以灼烧状态质量所表示的计算单位，称 为灼烧基准。
灼烧基准用于计算灼烧原料的配合比和熟料的化学 成分；如果不考虑生产损失，在采用基本上无灰分掺入的 燃料时，则灼烧原料、灼烧生料与熟料三者质量应相等， 即： 灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧校正原料=灼烧生料=熟料 如果不考虑生产损失，在采用有灰分掺入(GA)的燃料 时，则灼烧生料与掺入的灰分之和应等于熟料的质量，即： 灼烧生料+灰分=熟料
第三节
熟料组成的选择
熟料的矿物组成即为配料方案或熟料的率值。熟 料组成的选择实际上是选择合理的生料配方，也就 是对熟料三个率值的确定。 一、水泥品种 快硬性水泥可提高C3S、C3A；低热水泥降低C3S、 C3A；抗硫酸盐水泥降低C3A，提高C4FA。 二、原料的品质 从简化原料种类、简化工艺、便于生产控制角度 考虑，应根据原料性质，选择合适的熟料组成。
第四章 硅酸盐水泥的原料及配料计算
水泥的质量主要取决于熟料的质量。煅烧优质熟 料必须制备适当成分的水泥生料。而生料的化学成分 是由原料提供的。只有当原料提供的成分符合要求， 加上良好的煅烧与粉磨，才能生产出优质水泥。因此， 水泥原料的开采和合理使用，是水泥生产首先需要解 决的问题。
•
自然界中很难找到一种单一原料，能完全满 足水泥生产的要求。因此需要采取几种不同的原 料，根据所生产水泥的种类和性能，进行合理搭 配，即通过配料，组成配合原料，再把它粉磨成 一定细度，才能制得适当成分的生料。因此，生 料配料是为了确定各原料各组分的数量比例，以 保证得到成分和质量合乎要求的水泥熟料。
三、燃料品质 固、液、气三种不同类型的燃料对熟料组成有 不同影响，应加以考虑。 四、生料成分的均匀性 生料的均匀性对熟料的煅烧和质量有重要影响。 均匀性差，KH就不能太高，不然使f-CaO增加。 为保证生料的均匀性，一方面应尽量采用品种简 单、质量均匀的原料；另一方面要加强原料的预均 化和生料的均化，并以碳酸钙的滴定值波动幅度来 表示其均匀性。
硅酸盐水泥的特性介绍及应用(ppt 91页)
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水泥的应用
土木工程
海洋工程
能源电力 水利电力
房屋建筑、道路、桥梁、隧 道、机场。 港口、码头、水下建筑、石 油钻井平台。 石油钻井、热电站、核电站。 大坝、水电站、水工建筑。
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输 水 管
内
径 6.6 m
外
径 7.5 m
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如砌筑水泥、油井水泥、 道路水泥、大坝水泥等
如白色硅酸盐水泥、快凝 快硬硅酸盐水泥等
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第二节 硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥生产及其矿物组成 凡由硅酸盐水泥熟料，0～5％的石灰石或
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(也称波特兰水泥)。
不掺混合材料的，称为Ⅰ型硅酸盐水泥， 代号P.Ⅰ；掺入不超过水泥质量5%的混合材料 的，称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。
氟铝酸盐水泥等
活性二氧化硅 活性氧化铝
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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按性能和用途分 通用水泥
水泥
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专用水泥 特性水泥
硅酸盐水泥(P.I、P.II) 普通硅酸盐水泥(P.O) 矿渣硅酸盐水泥(P.S) 粉煤灰硅酸盐水泥(P.F) 火山灰质硅酸盐水泥(P.P) 复合硅酸盐水泥(P.C)
CaO·Fe2O3·H2O
与C3A的水化相似，主要水化产物为水化铝酸三 钙C3AH6晶体、水化铁酸一钙。
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水泥熟料的主要水化产物有：水化硅酸钙 和水化铁酸钙胶凝、氢氧化钙、水化铝酸 钙和水化硫铝酸钙晶体。在充分水化的水 泥石中，C-S-H约占70%，CH约占20%，钙 矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占7%。
第四章 水泥
f压＝6.25×10-4Ｐ
式中
f压－－抗压强度，MPa; P－－破坏荷载，Ｎ。
（六）碱含量
Na2O＋0.658K2O＝R2O
R2O>0.6%为高碱水泥 R2O0.6%为低碱水泥
碱骨料反应：水泥中的碱和骨料中的活性二氧化硅发生
高碱水泥
化学反应，体积膨胀，造成混凝土破坏(水泥/混凝土癌症)。
碱骨料反应
试题
1.为调节水泥的硬化时间,应在熟料中加入( ). A.石灰 B.粒化高炉矿渣 C. 石膏 D.粉煤灰 2.硅酸盐水泥的初凝时间不得早于( )min. A.30 B. 45 C60 D.90 3.下列说法正确的是( ) A.水泥的初凝时间不合要求为不合格品,终凝时间 不合要求为废品 B.水泥体积安定性不合要求为不合格品 C. 水泥细度不合要求为不合格品 D.水泥抗折或抗压强度低于该品种水泥强度规定时 应报废
５）胶砂强度与强度等级：测定方法同普通水泥
６）碱含量：同普通水泥
３、特性：二次水化，早期强度低，但后期强度可赶上同 等级普通水泥。水化放热小，耐腐蚀能力好。
４、特特性：耐高温性强。保水性差，抗渗性差。 ５、矿渣水泥应用
蒸气及蒸压养护预制构件。 一般地上、地下及水工建筑。 大体积混凝土工程。 耐腐蚀作用的工程。
试题
4(多选).下列水泥的技术指标( )不合要求时,应报废. A. 初凝时间 B.终凝时间 C. 安定性 D.细度 E.强度 F. MgO含量
5(多选).水泥工业常用的活性材料是( ) A.石灰石粉 B. 硅藻土 C. 粒化高炉矿渣 D.块状高炉矿渣 E.粉砂
（五）胶砂强度与强度等级 １、胶砂强度：
（2）沸煮 用试饼法时，先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲要检 查原因、确证无外因时，试饼已属不合格品不必沸煮）， 在试饼无缺陷的情况下，将试饼放在沸煮箱的水中篦板 上，然后在(30±5）min内加热至沸，并恒沸3h±5min。
水泥知识
硅酸盐水泥的强度指标 （依据GB175—99） 依据 ）
第一节 硅酸盐水泥
三、硅酸盐水泥的主要技术性质
4.1硅酸盐水泥 4.2混合材料及掺 混合材料的硅酸盐 水泥 4.3其它品种水泥 4.4水泥的选用、 验收及保管
（六）水化热
水化热：水泥与水发生水化反应时放出的热量，通常用J/kg表示。 水化热 水化热既有有利的影响，也有不利的影响。 有利：冬天施工工程中水泥的正常水化和防冻； 不利：对大体积混凝土工程。 水化热的大小主要与水泥细度及矿物组成有关。颗粒愈细，水化热 愈大；不同的矿物成分，其放热量不一样，矿物中C3S、C3A含量愈 多，水化热愈大。
按其主要 按其主要 成分分为 成分分为
4.1硅酸盐水泥 4.2混合材料及掺 混合材料的硅酸盐 水泥 4.3其它品种水泥 4.4水泥的选用、 验收及保管
第四章 水泥
常用的硅酸盐水泥品种及组成表
在硅酸盐系列的水泥中，有二种组分是必不可少的： 硅酸盐水泥熟料； 适量石膏。 一是硅酸盐水泥熟料；二是适量石膏。 硅酸盐水泥熟料 适量石膏 这二者组成硅酸盐水泥（P.I）
一、 硅酸盐水泥的生产及矿物组成 二、硅酸盐水泥的凝结硬化 三、硅酸盐水泥的主要技术性质 四、水泥石的腐蚀和防止措施
第一节 硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥的生产及矿物组成
4.1硅酸盐水泥 4.2混合材料及掺 混合材料的硅酸盐 水泥 4.3其它品种水泥 4.4水泥的选用、 验收及保管
硅酸盐水泥是以石灰质原料（如石灰石等）与粘土质原料（如粘土、 页岩等）为主，有时加入少量铁矿粉等，按一定比例配合，磨细成 生料粉（干法生产）或生料浆（湿法生产），经均化后送入回转窑 或立窑中煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料， 再与适量石膏共同磨细，即可得到P·Ⅰ型硅酸盐水泥。
第四章 水泥生产工艺流程
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谢谢 再见
五、硅酸盐水泥生产的工序
1、原料、燃料、材料的选择及入厂
2、原料、燃料、材料的加工处理与准备
3、原材料的配合 4、生料粉磨
5、生料的调配、均化与储存
6、熟料在回转窑或立窑中煅烧 7、熟料、石膏、混合材料的储存、准备
8、熟料、石膏、混合材料的配合及粉磨
9、水泥储存、包装及发运
把来自矿山开采下来的石灰石、粘土经过两级破 碎分别储存于石灰石库和粘土库中，将石灰石和 粘土及少量校正原料按照一定的比例均化成均匀 的原料送往生料磨中进行烘干和粉磨，粉磨后的 生料用气力提升泵送入空气均化库，进一步用空 气搅拌均化生料和储存生料。均化库中的生料经 卸料、计量、提升、定量喂料后送至窑尾悬浮预 热器和分解炉，经过预热和分解后的物料进入回 转窑煅烧熟料。
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工艺流程简图
硅质原料 破碎 石灰石 锤式破碎机 预均化堆场 配料站 立式生料磨 化均库 预热器 分解炉 回转窑 冷却机 熟料库 水泥磨 水泥库 包装机 成品库 商品熟料出厂 水泥散装库 储库 储库 烘干 校正原料 储库 煤 破碎 均化堆场 煤磨 煤粉仓 破碎 破碎 石膏 混合材
袋装水泥出厂
散装水泥出厂
第四章 水泥生产工艺流程
新型干法水泥生产线全景
新型干法水泥生产线全景
一、硅酸盐水泥的生产方法简介 （新型干法生产技术）
新型干法水泥技术是以悬浮预热和预分解技术为核心，把 现代科学技术和工业生产的最新成果广泛地应用于水泥生 产的全过程，形成一套具有现代高科技特征和符合优质、 高产、节能、环保以及大型化、自动化的现代水泥生产方 法。
四、硅酸盐水泥生产工原煤经过烘干兼 粉磨后。制成煤粉并储存于煤粉仓中供给。熟料 经过蓖式冷却机后，由输送机、计量称、提升机 送入熟料库内储存。熟料、石膏经过定量喂料机 送入水泥磨中粉磨，粉磨时也可 根据产品要求加 入适量的混合材料与熟料、石膏一起粉磨，粉磨 后的水泥经过空气输送泵送至水泥库储存，一部 分水泥经包装机包装为袋装水泥，另一部分水泥 由散装专用车散装出厂。
第四章-水泥PPT课件
所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。 为什么石膏用量不能过多？这个问题将通过水泥石
腐蚀的学习得到答案。
3CaO·Al2O3·6H2O+ 19H2O+3(CaSO4·2H2O ) 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O
何为硬化？
➢失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明 显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石 的过程。
➢水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组 成。
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初始反应期 潜伏期
凝结期
硬化期
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凝结硬化过程
初始的溶解和水化，约持续5-10分 钟。
流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水 泥颗粒成长，1h
C－－晶体粒子
“两磨一烧”
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• 二、硅酸盐水泥熟料矿物组成
生料
800℃左右 分解反应
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CaO
3CaO·SiO2
SiO2 Al2O3
800～1450℃ 化合反应
Fe2O
3
2CaO·SiO2 3 CaO ·Al2O3 4 CaO·Al2O3·Fe2O3
产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成 更多的水化产物。
2（2CaO·SiO2)+6H2O 3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
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铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。 该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。 如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象， 水泥将无法正常使用。 通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问 题的发生。
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
5 第四章 水硬性较能材料——水泥
第四章 水硬性胶凝材料——水泥
第一节 通用硅酸盐水泥
细度
比表面积仪
负压筛析仪
第四章 水硬性胶凝材料——水泥
第一节 通用硅酸盐水泥
细度
比表面积法原理
第四章 水硬性胶凝材料——水泥
第一节 通用硅酸盐水泥
凝结时间
初凝 终凝 从水泥加水拌和起到水泥浆开始失去塑性所需时间。 从水泥加水拌和起到水泥浆完全失去塑性，并开始 具有强度的时间。
施工操作 初凝
工期 终凝
第四章 水硬性胶凝材料——水泥
第一节 通用硅酸盐水泥
凝结时间
加多少水拌制水泥浆？ 怎样评定水泥浆达到了初凝或者终凝？
这两个时间在多少限制内水泥才算合格？
第四章 水硬性胶凝材料——水泥
第一节 通用硅酸盐水泥
凝结时间
加多少水拌制水泥浆？ 寻找标准稠度
标准稠度 是采用按规定的方法拌制的水泥净 浆，在水泥标准稠度测定仪(如右 图)上，当标准试杆在规定时间沉 入净浆距底板(6±1)mm时，其拌和 用水量为水泥的标准稠度用水量P。
3CaO·Al2O3+6H2O══3CaO·Al2O3·6H2O 2(3CaO·SiO 2)+6HO══3CaO·2SiO 2O══3CaO·2SiO·3H 2·3HO+Ca(OH) 2O+3Ca(OH)2 2(2CaO·SiO2)+4H 2 2 2 2
铁铝酸四钙水化生成水化铝酸钙晶体、水化铁酸钙凝胶； 该水化反应的速度和水化热均属中等。
不早于4泥
第一节 通用硅酸盐水泥
体积安定性
定义
水泥在凝结硬化过程终体积变化是否均匀的性质。
体积安定性不良
使用安定性不良的水泥，水泥制品表面将鼓包、起层、产生膨胀性
第4章 混凝土 选择题
第四章水泥混凝土及砂浆作业(选择题：14道单选题，4道多选题）点评（1～14为单选题)1。
混凝土配合比时,选择水灰比的原则是（)。
A．混凝土强度的要求B．小于最大水灰比C．混凝土强度的要求与最大水灰比的规定D．大于最大水灰比答案：C 混凝土的强度及耐久性可通过其水灰比的大小来控制。
2。
混凝土拌合物的坍落度试验只适用于粗骨料最大粒径（）mm者。
A．≤80 B．≤40 C．≤30 D．≤20答案：B 因坍落度试验筒尺寸限制,坍落度试验只适用于粗骨料最大粒径40mm者.3. 掺用引气剂后混凝土的( ）显著提高。
A．强度B．抗冲击性C．弹性模量D．抗冻性答案:D 使用引气剂的混凝土内部会形成大量密闭的小孔,从而阻止水分进入毛细孔，提高混凝土的抗冻性。
4。
对混凝土拌合物流动性起决定性作用的是（)。
A．水泥用量B．用水量C．水灰比D．水泥浆数量答案：B 单位用水量比例的增加或减少，显然会改变水泥浆的数量和稀稠,从而能改变混凝土的流动性.5。
选择混凝土骨料的粒径和级配应使其（）.A。
总表面积大，空隙率小B。
总表面积大，空隙率大C。
表面积小，空隙率大D。
总表面积小，空隙率小答案：D 为了保证混凝土在硬化前后的性能,骨料的粒径和级配应使其总表面积小，空隙率小。
这样可在保证施工性能、强度、变形和耐久性的同时，少用胶凝材料。
6. C30表示混凝土的（)等于30MPa。
A。
立方体抗压强度值 B.设计的立方体抗压强度值C。
立方体抗压强度标准值 D.强度等级答案：C C30是混凝土的强度等级之一。
而混凝土的强度等级是由混凝土的立方体抗压强度标准值来确定。
由混凝土的立方体抗压强度标准值表示。
混凝土立方体抗压标准强度（或称立方体抗压强度标准值）是指按标准方法制作和养护的边长为150 mm的立方体试件，在28d龄期,用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中，具有不低于95％保证率的抗压强f表示。
度值，以cu k,7. 混凝土的徐变是由于水泥石中的( ）在长期荷载作用下产生的粘性流动,并向毛细孔内迁移的结果.A。
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。
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。
水泥制作书籍教案
水泥制作书籍教案一、教学内容本节课选自《材料科学》教材第四章第三节，详细内容围绕水泥的制作工艺、原料组成、煅烧过程及其在建筑中的应用展开。
具体包括水泥的定义、分类、生产流程、性质测试以及新型水泥的研究发展。
二、教学目标1. 理解水泥的定义、分类及生产流程，掌握水泥的基本性质和测试方法。
2. 学习水泥煅烧过程的关键参数，分析其对水泥性能的影响。
3. 培养学生的实验操作能力，通过实践了解水泥制作过程，提高学生的动手能力和探究精神。
三、教学难点与重点难点：水泥煅烧过程中温度控制、原料配比以及水泥性质测试方法。
重点：水泥的分类、生产流程、性质测试以及新型水泥的研究发展。
四、教具与学具准备教具：多媒体设备、实验器材（水泥原料、烧杯、电子秤、温度计等）。
学具：实验报告册、计算器、笔。
五、教学过程1. 导入新课：通过展示一些著名的建筑工程图片，让学生了解水泥在建筑领域的重要性，引发学习兴趣。
（5分钟）2. 理论讲解：（1）水泥的定义、分类及性质。
（10分钟）（2）水泥的生产流程、煅烧过程及其影响。
（15分钟）（3）水泥性质测试方法及其应用。
（10分钟）（共计45分钟）3. 实践操作：（1）分组进行水泥原料配比实验，煅烧水泥熟料，观察不同配比对水泥性质的影响。
（30分钟）（2）进行水泥性质测试实验，如强度、凝结时间等，记录数据并分析。
（30分钟）（共计60分钟）4. 例题讲解与随堂练习：讲解一道关于水泥性质测试的例题，并进行随堂练习。
（30分钟）六、板书设计1. 水泥的定义、分类2. 水泥的生产流程3. 水泥煅烧过程的关键参数4. 水泥性质测试方法5. 实验注意事项七、作业设计1. 作业题目：分析水泥原料配比对水泥性质的影响，设计一种适用于某种特定工程的水泥配方。
2. 答案：根据实验数据，分析不同原料配比对水泥性质的影响，从而设计出满足特定要求的水泥配方。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课通过理论与实践相结合的方式，让学生深入了解了水泥的制作过程及其性质，培养了学生的实验操作能力和团队合作精神。
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第四章 水泥
主要授课内容
初凝时间测定步骤
（1）制备标准稠度水泥净浆，记录开始加入水 时间； （2）将净浆一次性装入圆模，振动数次后刮平，标准养 护箱养护；
（3）养护至30分钟时，首次测定试针插入净浆的深度； 拧紧螺丝1～2s后，突然放松，试针垂直自由沉入净浆， 观察试针停止下降或释放试杆30s时指针的读数。 当试针沉入净浆中距底板4±1mm时，为水泥达到初凝状 态，从水泥全部加入水中至水泥净浆达到初凝状态所 需时间为初凝时间。
第一节 硅酸盐水泥
3.标准稠度及其用水量
标准稠度：以标准方法测试所达到统一规定的浆体可塑性程 度。 标准稠度用水量：达到标准稠度时的用水质量占水泥质量百分 比。 计算公式如下：
mw ——水泥达到标准稠度时的用水量（g）
mc ——水泥（cement）质量（g）
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
3CaO.Al2O3. 3CaSO4.31H2O
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
硅酸盐水泥的水化产物
（1）3CaO2.2SiO2.3H2O （2）Ca（OH）2 50﹪以上 25﹪左右
（3）3CaO.Al2O3.6H2O
（4）CaO.Fe2O3.H2O
（5） 3CaO.Al2O3. 3CaSO4.31H2O 钙矾石
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
4．凝结时间
定义：水泥从加水到失去可塑性所需 的时间 。为保证在施工时有充足的时间来 完成搅拌、运输、成型等各种工艺，水泥 的初凝时间不宜太短；施工完毕后，希望 水泥能尽快硬化，产生强度，所以终凝时 间不宜太长。硅酸盐水泥的初凝时间不得 早于45分钟，终凝时间不得迟于6.5h。
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
5．体积安定性
定义：反映水泥浆在凝结、硬化过程中，体积变化的均匀 程度。水泥浆体在凝结硬化过程中体积变化的均匀性称为水泥 的体积安定性。如体积变化不均匀即体积安定性不良，容易产 生翘曲和开裂，降低工程质量甚至出现事故。 产生原因：f-CaO、f-mgO及石膏掺量过多。
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第四章 水泥
主要授课内容
终凝时间测定步骤
（4）为准确观察试针沉入的情况，在试针上安装一 个环形附件； （5）完成初凝时间测定后，将试模连同浆体以平移 方式从玻璃板上取下，翻转180°，直径大端向上， 小端向下置于玻璃板上，临近终凝时间时，每隔 15min测定一次，当试针沉入试体0.5mm，即环形 附件开始不能在试件上留下痕迹时，为水泥达到 终凝状态。从水泥全部加入水中至水泥净浆达到 终凝状态所需时间为初凝时间
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第四章 水泥
前 言
硅酸盐水泥
水 泥 分 类 主要 水硬性 矿物 名称
铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥
本章重点 硅酸盐水泥 掺混合材料的硅 酸盐水泥 也是全书重点之一
鉄铝酸盐
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
第一节
硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥的生产过程
石 灰 石（CaO）
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第四章 水泥
水泥石强度 （1）水化程度 （2）水灰比
第一节 硅酸盐水泥
工程实践意义
（1）水泥石强度随时间增长而增长，早期快、后期慢（3-7天最快，28天后渐 慢。28天龄期）
（2）水泥强度增长与环境条件（温度和湿度）有关：
（3）加适量石膏起调节凝结硬化作用。 （4）运输、存放 水泥在运输过程中，须防潮与防水。散装水泥须分库储存，袋装水泥的 堆放高度不得超过十袋；水泥不宜久存，一般不超过三个月，超过6个月水泥 须重新试验，确定其强度等级才能用。水泥进场之后，应立即进行验收，严 格贯彻先验收后使用的原则。 衢州学院 2012年9月
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第四章 水泥 2．硅酸盐水泥的水化的凝结及硬化
第一节 硅酸盐水泥
凝结：水泥加水后成为可塑的水泥浆体，由于水泥的水作用，水泥逐渐变稠失去流动 性和可塑性和未具强度的过程，称为水泥的凝结。 硬化：水泥凝结后产生强度，逐渐发展成为坚硬人造石的过程称为水泥的“硬化” 凝结硬化过程 （1）初始反应期：5-15min （3）凝结期：6h 水泥石的结构 （1）凝胶体：胶体粒子、凝胶孔、晶体粒子 （3）毛细孔 （2）未水化的水泥颗粒 （2）潜伏期：1-3h （4）硬化期：6h-若干年
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
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第一节 硅酸盐水泥
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
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fV
3Fp L 2bh2
0.00234 FP
第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
抗折强度测定：加荷速度为（50±10）N/s 抗折强度测定结果取三块试样的平均值并取整数，当 三个强度值中有超过平均值的±10％，应予剔除后 再取平均值作为抗折强度实验结果。 抗压强度实验：在整个加荷过程中以（2400±200） N/s的速率均匀地加荷直至破坏。
测定：沸煮法（试饼法、雷氏夹法）。
养护24h±2h,30min±5min内加热至沸，恒温3h±5min
MgO＜5﹪,
SO3 ＜3.5﹪。
MgO、SO3、初凝时间、安定性中的任一项不合格，均为废品。细 度、终凝时间、不溶物、烧失量不符合要求，不合格品。
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
第四章 水泥
主要授课内容
第四章 水泥（cement）
主要授课内容：
硅酸盐水泥
掺混合材料的硅酸盐水泥
其它品种水泥
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第四章 水泥
前 言
通用 水泥 水 泥 分 类 用途 性能
专用 水泥
特性 水泥
混合材料掺量0～5％ 硅酸盐水泥 混合材料掺量6％～15％ 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 混合材料掺量 20％ 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 混合材料掺量20％，50％ 复合硅酸盐水泥 砌筑水泥 道路水泥 本章重点 油井水泥 硅酸盐水泥 掺混合材料的硅 快硬硅酸盐水泥 酸盐水泥 白色硅酸盐水泥 也是全书重点之一 硅酸盐膨胀水泥 中热、低热矿渣硅酸盐水泥 低碱水泥
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
提高C3S含量------快硬高强水泥
减少C3S、C3A含量,提高C2S ------低热水泥 减少C4AF含量------浅色水泥 提高C4AF、C3A含量------道路水泥
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
三、硅酸盐水泥的凝结与硬化
行配合比计算时，通常取3.10g/cm2。堆 积密度松散时约为1000～1100kg/m3，紧 时可达到1600kg/m3，计算时通常采用 1300 kg/m3。
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
2．细度
细度：指水泥颗粒的粗细程度。水泥颗粒越细，
比表面积越大，水化反应越快越充分，早期和后期强
测定方法：试杆法，试杆沉至距底板 6mm ± 1mm
水泥标准稠度及凝结时间测定仪
（6±1）mm
40（33-35）mm
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第四章 水泥 水泥净浆搅拌机
第一节 硅酸盐水泥
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
（6±1）mm 40（33-35）mm
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1．硅酸盐水泥的水化 2．硅酸盐水泥的凝结及硬化
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
1．硅酸盐水泥的水化
各矿物的水化反应如下：
（1）2（3CaO.SiO2）+6H2O=3CaO2.2SiO2.3H2O+3Ca（OH）2
（2）2（2CaO.SiO2）+4H2O=3CaO2.2SiO2.3H2O+Ca（OH）2 （3）3CaO.Al2O3+6H2O=3CaO.Al2O3.6H2O （4）4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O=3CaO.Al2O3.6H2O +CaO.Fe2O3.H2O （5） 3CaO.Al2O3.6H2O + 3（CaSO4.2H2O） +19H2O=
第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
试杆法： 1.称500克水泥，并按经验确定加水量，量水； 2.搅拌。先加水，再加水泥，开动搅拌机，慢搅 120s， 停15s，快搅120s； 3.测定试杆沉入后距离玻璃板的高度。将净浆一次性 装入圆模，小刀插捣，振动数次，小刀刮平，置新 标准稠凝测定仪上测出试杆沉入后距离玻璃板的高 度h； 4. 若h≠6±1mm，则适当增、减水量，重新搅拌，测定 h，直至h＝6±1mm；(33～35mm) 假设h=6±1mm时的加水量为A，则该水泥的标准稠度 用水量为P=A/500*100%。
C-A≤5.0mm，安定性合格。
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第四章 水泥
第一节 硅酸盐水泥
5.水泥安定性试验 soundness 用沸煮法鉴定游离氧化钙对水泥安定性的影响。 5.1主要仪器设备 沸煮箱 雷氏夹 雷氏夹膨胀测定仪: 标尺的最小刻度为0.5mm. 净浆搅拌机、天平、标准养护箱 5.2试验步骤 试饼法/标准稠度的水泥净浆150g，分二份，一组/已涂油玻 璃板/Φ70-80×10mm试饼/（24±2）h标养，3h沸煮/无裂缝，无异 常等，安定性合格。 雷氏法/一组二个试件/已涂油玻璃板4块，75-80g/标准稠度的 水泥净浆装满雷氏夹圆模，用小刀插捣15次左右后抹平/（24±2） h标养，测量雷氏夹指针尖端的初始距离A，3h沸煮/测量雷氏夹指 针尖端的距离C，取平均值/C-A≤5.0mm，安定性合格。