第四章水泥

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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥石腐蚀的类型 引起硅酸盐水泥石腐蚀的原因很多， 引起硅酸盐水泥石腐蚀的原因很多，下面介绍几种典型的硅 酸盐水泥石腐蚀。 酸盐水泥石腐蚀。 软水侵蚀(溶出性侵蚀 溶出性侵蚀) 软水侵蚀 溶出性侵蚀 酸类侵蚀(溶解性侵蚀 溶解性侵蚀) 酸类侵蚀 溶解性侵蚀 包括碳酸的侵蚀、一般酸的腐蚀。 包括碳酸的侵蚀、一般酸的腐蚀。 盐类腐蚀 包括硫酸盐腐蚀(膨胀性腐蚀 镁盐腐蚀(双重侵蚀 膨胀性腐蚀)、 双重侵蚀)。 包括硫酸盐腐蚀 膨胀性腐蚀 、镁盐腐蚀 双重侵蚀 。 强碱腐蚀
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第一节硅酸盐水泥
强度和强度等级。水泥作为胶凝材料， 强度和强度等级。水泥作为胶凝材料，强度是它最重要的性 质之一，也是划分强度等级的依据。 质之一，也是划分强度等级的依据。 水泥强度是指水泥胶砂强度，是评定水泥强度等级的依据。 水泥强度是指水泥胶砂强度，是评定水泥强度等级的依据。 硅酸盐水泥的强度不但与熟料的矿物成分，混合材料的品种、 硅酸盐水泥的强度不但与熟料的矿物成分，混合材料的品种、 数量及水泥的细度等有关，还与水泥的水灰比、 数量及水泥的细度等有关，还与水泥的水灰比、试件的制作 方法、养护条件等有关。 方法、养护条件等有关。 水化热。水泥与水的水化反应是放热反应， 水化热。水泥与水的水化反应是放热反应，所释放的热称为 水化热。 水化热。水化热的多少和释放速率取决于水泥熟料的矿物组 混合材料的品种和数量、水泥细度和养护条件等。 成、混合材料的品种和数量、水泥细度和养护条件等。大部 分水化热在水泥水化初期放出。 分水化热在水泥水化初期放出。
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第一节硅酸盐水泥
除上述四种侵蚀类型外，对水泥石有腐蚀作用的还有糖、 除上述四种侵蚀类型外，对水泥石有腐蚀作用的还有糖、酒 脂肪、氨盐和含环烷酸的石油产品等。 精、脂肪、氨盐和含环烷酸的石油产品等。 上述各类型侵蚀作用，可以概括为下列三种破坏形式: 上述各类型侵蚀作用，可以概括为下列三种破坏形式 第一种破坏形式是溶解浸析。 第一种破坏形式是溶解浸析。主要是介质将水泥石中的某些 组分逐渐溶解带走，造成溶失性破坏。 组分逐渐溶解带走，造成溶失性破坏。 第二种破坏形式是离子交换。 第二种破坏形式是离子交换。侵蚀性介质与水泥石的组分发 生离子交换反应，生成容易溶解或是没有胶结能力的产物， 生离子交换反应，生成容易溶解或是没有胶结能力的产物， 破坏厂原有的结构。 破坏厂原有的结构。 第三种破坏形式是形成膨胀组分。在侵蚀性介质的作用下， 第三种破坏形式是形成膨胀组分。在侵蚀性介质的作用下， 所形成的盐类结晶长大时体积增加，产生有害的内应力， 所形成的盐类结晶长大时体积增加，产生有害的内应力，导 致膨胀性破坏。 致膨胀性破坏。
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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥的技术性质及要求
硅酸盐水泥的物理力学性质 细度。水泥细度是指水泥颗粒粗细的程度，细度是影响水泥 细度。水泥细度是指水泥颗粒粗细的程度， 性能的重要指标。水泥细度通常采用筛析法或比表面积法进 性能的重要指标。 行测定。 行测定。 凝结时间。水泥从加水开始到失去流动性， 凝结时间。水泥从加水开始到失去流动性，即从可塑性状态 发展到固体状态所需要的时间称为凝结时间。 发展到固体状态所需要的时间称为凝结时间。凝结时间又分 为初凝时间和终凝时间。 为初凝时间和终凝时间。初凝时间是指从水泥加水拌和起到 水泥浆开始失去塑性所需的时间;终凝时间为从水泥加水拌和 水泥浆开始失去塑性所需的时间 终凝时间为从水泥加水拌和 时起到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度的时间。 时起到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度的时间。
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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥石腐蚀的原因 水泥石的腐蚀往往是多种腐蚀介质同时存在的一个极其复杂 的物理化学作用过程。 的物理化学作用过程。引起水泥石腐蚀的外部因素是侵蚀介 而内在因素有两个:一是水泥石中含有易引起腐蚀的组分 质。而内在因素有两个 一是水泥石中含有易引起腐蚀的组分 二是水泥石不密实。 二是水泥石不密实。 水泥石腐蚀的防护措施 针对水泥石腐蚀的原理，防止水泥石腐蚀的措施有以下几种。 针对水泥石腐蚀的原理，防止水泥石腐蚀的措施有以下几种。 合理选择水泥品种 提高水泥石密实度 表面加做保护层
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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥石的腐蚀与防治
硅酸盐水泥石在通常使用条件下有较好的耐久性。 硅酸盐水泥石在通常使用条件下有较好的耐久性。当硅酸盐 水泥石长时间处于侵蚀性介质中时，如流动的淡水、 水泥石长时间处于侵蚀性介质中时，如流动的淡水、酸和酸 性水、硫酸盐和镁盐溶液、强碱等，会逐渐受到侵蚀， 性水、硫酸盐和镁盐溶液、强碱等，会逐渐受到侵蚀，变得 疏松，强度下降甚至破坏。 疏松，强度下降甚至破坏。 环境对硅酸盐水泥石结构的腐蚀可分为物理腐蚀与化学腐蚀。 环境对硅酸盐水泥石结构的腐蚀可分为物理腐蚀与化学腐蚀。 物理腐蚀是指各类盐溶液渗透到水泥石结构内部， 物理腐蚀是指各类盐溶液渗透到水泥石结构内部，并不与水 泥石成分发生化学反应，而是产生结晶使体积膨胀， 泥石成分发生化学反应，而是产生结晶使体积膨胀，对水泥 石产生破坏作用。在干湿交替的部位，这类腐蚀尤为严重。 石产生破坏作用。在干湿交替的部位，这类腐蚀尤为严重。 化学腐蚀是指外界各类腐蚀介质与水泥石内部的某些成分发 生化学反应， 生化学反应，并生成易溶于水的矿物和体积显著膨胀的矿物 或无胶结能力的物质，从而导致水泥石结构的解体。 或无胶结能力的物质，从而导致水泥石结构的解体。
硅酸盐水泥的水化及凝结硬化
硅酸盐水泥加水拌和后成为既有可塑性又有流动性的水泥浆， 硅酸盐水泥加水拌和后成为既有可塑性又有流动性的水泥浆， 同时产生水化反应，随着水化反应的进行， 同时产生水化反应，随着水化Байду номын сангаас应的进行，逐渐失去流动能 力达到“初凝” 待完全失去可塑性，开始产生强度时， 力达到“初凝”。待完全失去可塑性，开始产生强度时，即 终凝” 随着水化、凝结的继续， 为“终凝”。随着水化、凝结的继续，浆体逐渐转变为具有 一定强度的坚硬固体水泥石，这一过程称为水泥的硬化。 一定强度的坚硬固体水泥石，这一过程称为水泥的硬化。由 此可见，水化是水泥产生凝结硬化的前提， 此可见，水化是水泥产生凝结硬化的前提，而凝结硬化则是 水泥水化的结果。 水泥水化的结果。
第四章水泥
第一节硅酸盐水泥 第二节掺混合材料的硅酸盐水泥 第三节复合硅酸盐水泥 第四节专用水泥 第五节特性水泥
第一节硅酸盐水泥
硅酸盐类水泥的分类
硅酸盐类水泥是以硅酸钙为主要成分的各种水泥的总称。 硅酸盐类水泥是以硅酸钙为主要成分的各种水泥的总称。这 类水泥品种最多、生产量最大、应用最广。 类水泥品种最多、生产量最大、应用最广。硅酸盐类水泥的 分类见表 。 分类见表4-1。
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第一节硅酸盐水泥
体积安定性。 体积安定性。水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中 体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生不均匀变化时， 体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生不均匀变化时， 会导致膨胀开裂、翘曲，此称安定性不良。 会导致膨胀开裂、翘曲，此称安定性不良。安定性不合格的 水泥应做废品处理，不得用于建筑工程。 水泥应做废品处理，不得用于建筑工程。 标准稠度用水量。 标准稠度用水量。水泥的许多性质都与新拌制的水泥浆的稀 稠程度有关，如凝结时间、体积安定性测定等。 稠程度有关，如凝结时间、体积安定性测定等。所谓标准稠 是按规定的方法拌制的水泥净浆， 度，是按规定的方法拌制的水泥净浆，用维卜仪测定试杆沉 人净浆并距底板6± 时的水泥净浆的稠度(标准法 人净浆并距底板 ±1 mm时的水泥净浆的稠度 标准法 。或 时的水泥净浆的稠度 标准法)。 在水泥标准稠度测定仪上，试锥下沉(28± 在水泥标准稠度测定仪上，试锥下沉 ±2) mm时的水泥 时的水泥 净浆的稠度(代用法 代用法)。 净浆的稠度 代用法 。
硅酸盐水泥的生产过程
硅酸盐水泥是硅酸盐类水泥品种中最重要的一种。 硅酸盐水泥是硅酸盐类水泥品种中最重要的一种。生产硅酸 盐水泥的原料主要是石灰质原料和钻土质原料。石灰质原料， 盐水泥的原料主要是石灰质原料和钻土质原料。石灰质原料， 如石灰石、白垩等，主要提供氧化钙(CaO);黏土质原料，如 黏土质原料， 如石灰石、白垩等，主要提供氧化钙 黏土质原料 氧化铝(Al 黏土、页岩等，主要提供氧化硅(SiO2)氧化铝 2O3)与氧化 氧化铝 与氧化 黏土、页岩等，主要提供氧化硅 铁(Fe2O3)。有时为调整化学成分还需加入少量辅助原料，如 。有时为调整化学成分还需加入少量辅助原料， 铁矿石。 铁矿石。 为调整硅酸盐水泥的凝结时间， 为调整硅酸盐水泥的凝结时间，在生产的最后阶段还要加入 所示。 石膏。其工艺流程如图 所示 石膏。其工艺流程如图4-1所示。
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第一节硅酸盐水泥
密度与堆积密度。硅酸盐水泥的密度与其矿物组成、 密度与堆积密度。硅酸盐水泥的密度与其矿物组成、储存时 间和条件以及熟料的锻烧程度有关，一般为3.05~3.20g/cm3。 间和条件以及熟料的锻烧程度有关，一般为 在进行混凝土配合比计算时，通常采用3.10g/cm3。 在进行混凝土配合比计算时，通常采用 硅酸盐水泥的化学性质 氧化镁(MgO)含量。水泥中氧化镁的含量不宜超过 。如果 含量。 氧化镁 含量 水泥中氧化镁的含量不宜超过5%。 水泥经压蒸安定性试验合格， 水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放 宽到60%，氧化镁结晶粗大，水化缓慢，且水化生成的 宽到 ，氧化镁结晶粗大，水化缓慢， Mg(OH)2体积膨胀达 倍，过量会引起水泥安定性不良。 体积膨胀达1.5倍 过量会引起水泥安定性不良。
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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥熟料的矿物含量及特性 水泥在水化过程中，四种矿物组成表现出不同的反应特性， 水泥在水化过程中，四种矿物组成表现出不同的反应特性， 所示为改变熟料中的矿物成分之间的比例关系， 表4-2所示为改变熟料中的矿物成分之间的比例关系，可以使 所示为改变熟料中的矿物成分之间的比例关系 水泥的性质发生相应变化。 水泥的性质发生相应变化。
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第一节硅酸盐水泥
三氧化硫(SO3)含量。水泥中三氧化硫的含量不得超过 含量。 三氧化硫 含量 3.5%。过量的三氧化硫会与铝酸钙矿物生成较多的钙矾石 。 从而产生较大的体积膨胀，引起水泥安定性不良。 从而产生较大的体积膨胀，引起水泥安定性不良。 碱含量。水泥中碱含量按Na 计算值来表示。 碱含量。水泥中碱含量按 2O3+0.635K2O计算值来表示。 计算值来表示 水泥中碱含量过高，则在混凝土中遇到活性骨料， 水泥中碱含量过高，则在混凝土中遇到活性骨料，易产生 骨料反应， 碱--骨料反应，对工程质量造成危害。若使用活性骨料， 骨料反应 对工程质量造成危害。若使用活性骨料， 用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60% 用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于 或由供需双方商定。 或由供需双方商定。 不溶物含量。 不溶物含量。丁型硅酸盐水泥中不溶物含量不得超过 0.75%; Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物含量不得超过 型硅酸盐水泥中不溶物含量不得超过1.500。不 。 溶物含量高对水泥质量有不良影响。 溶物含量高对水泥质量有不良影响。
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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥的凝结硬化 硅酸盐水泥的凝结硬化过程是一个连续的复杂的物理化学变 化过程。 化过程。当前常把硅酸盐水泥凝结硬化看作是由如下几个过 程来完成的， 程来完成的，见图4-2。 。
影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素
水泥的熟料矿物组成及细度 养护龄期 石膏的掺量 水灰比 外加剂的影响
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第一节硅酸盐水泥
硅酸盐水泥熟料的矿物组成、 硅酸盐水泥熟料的矿物组成、含量及特性
硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸盐水泥中，硅酸三钙、硅酸二钙一般占总量的75%以上 以上; 硅酸盐水泥中，硅酸三钙、硅酸二钙一般占总量的 以上 铝酸三钙、铁铝酸四钙占总量的25%左右。硅酸盐水泥熟料 左右。 铝酸三钙、铁铝酸四钙占总量的 左右 除上述主要组成外，尚含有少量以下成分: 除上述主要组成外，尚含有少量以下成分 游离氧化钙。其含量过高将造成水泥安定性不良，危害很大。 游离氧化钙。其含量过高将造成水泥安定性不良，危害很大。 游离氧化镁。若其含量高、 游离氧化镁。若其含量高、晶粒大时也会导致水泥安定性不 良。 含碱矿物以及玻璃体等。 含碱矿物以及玻璃体等。