第5章 水泥2资料
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终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即为不 合格品。
（3） 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 是否均匀的性质。若水泥石的体积变化均匀适当，则体 积安定性良好；若水泥石发生不均匀体积变化：翘曲、 开裂等，则水泥的体积安定性不良。 国家标准（GB/T1346）规定： 游离CaO － 雷氏法（平均膨胀值不大于5.0mm)
问题：为什么需要规定水泥的细度？
• 水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒 太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；
• 虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是 水化放热速度快，水泥收缩大，对水泥石性能不利；
• 水泥越细，生产能耗越高，成本增加； • 水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而
• 冬季混凝土施工－水化热有利于水泥的水化和混凝土 早期强度的发展。
水泥质量的判定
技术性质 细度 凝结时间
体积安定性 强度
不符合要求 不合格品 （初凝）废品 （终凝）不合格品
废品 不合格品或降低等级
9 硅酸盐水泥的腐蚀与防腐蚀
水泥的腐蚀是指水泥石在外界侵蚀性介质作用下，结构受 到破坏、强度降低的现象。
结果：24.4 ℃和30.1 ℃。
水化热对工程的影响
• 水化热积聚在内部不易散发出去，内部温度常升高到 50～60℃以上，内部和外部的温度差所引起的应力， 可使混凝土产生裂缝，因此水化热对大体积混凝土是 有害因素。在大体积混凝土工程中，不宜采用硅酸盐 水泥，应采用低热水泥。若使用水化热较高的水泥施 工时，应采取必要的降温措施。
试饼沸煮法（合格） 游离MgO － 压蒸法引起的（MgO含量不超过5.0%） 石膏－长期浸水法 (SO3含量不超过3.5%）
水泥体积安定性不良的原因： 水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。 因为水泥熟料中的游离CaO、MgO都是过烧的。水化 速度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体 体积增大1.98%和2.48倍，造成水泥石开裂、翘曲。 石膏量过多，在水泥凝结硬化后，石膏继续与固态的水 化铝酸钙反应，生成钙钒石，产生膨胀，体积增大1.5 倍。
（5） 水化热 水化热是指水泥水化时放出的热量。以kJ/kg来表示。 主要指标：放热总量与放热速度。 影响因素：熟料的矿物组成、水泥的细度（越细放热速度 越快），混合材料和外加剂的品种及数量。
例：PO42.5水泥1d水化热为188 kJ/kg，3d水化热为231 kJ/kg，假设每立方米混凝土用300Kg水泥，混凝土的密度 为2400kg/m3，比热容为0.96kJ/(kg·℃)。求混凝土1d和3d 的绝热升温。
水泥石腐蚀性破坏外因： 环境中腐蚀性介质，如：软水；酸、碱、盐的水溶液等
水泥石腐蚀性破坏内因： ➢ 水泥石内存在原始裂缝和孔隙，为腐蚀性介质侵入提供
了通道； ➢ 水泥石内有在某些腐蚀性介质下不稳定的组分，如：
Ca(OH)2，水化铝酸钙等；
（1） 软水侵蚀（溶出性侵蚀）
侵蚀机理：软水能使水泥石中的Ca(OH)2溶解，并溶出 水泥石，留下孔隙。在流动水或压力水作用下，氢氧化 钙不断溶解流失，一方面产生大量孔隙，另一方面降低 了水泥石的碱度。由于水泥水化物需要在一定的碱性环 境下才能保持稳定， 氢氧化钙的溶出导致其他水化物的 分解溶蚀，最终致使水泥石破坏。
的振实台上成型。振动时间120s。 ➢ 试件养护：在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾室
或养护箱中24h，然后脱模在20C 1 C的水中养护至 测试龄期。
硅酸盐水泥各龄期强度要求(GB175-2007)
强度等级
42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R
抗压强度(MPa)
（4） 强度
水泥强度是指水泥胶结能力的大小，用硬化一段龄期的水 泥胶砂强度来表示。 GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》： ➢ 试件尺寸：4040160mm 棱柱体； ➢ 胶砂配比：水泥 : ISO标准砂 : 水= 1 : 3 : 0.5； ➢ 振动成型： 在频率为2800~3000次/min，振幅0.75mm
• 国标要求：硅酸盐水泥 ➢ 初凝时间≥45min； ➢ 终凝时间＜390min。
国标规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品；终凝 时间不符合规定的水泥为不合格品。为什么？
水泥凝结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；
降低强度。
（2） 凝结时间
• 定义： 凝结时间—水泥加水开始到水泥浆失去流动性， 即从可塑性发展到固体状态所需要的时间。 ➢ 初凝时间：从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑 性所需的时间； ➢ 终凝时间：从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑 性，并开始具有强度所需的时间。
• 测定方法：用标准稠度的水泥净浆，在规定的温度和 湿度下，用凝结时间测定仪来测定。
水泥的原材料与生产
石灰石、粘土及其他
水泥的化学组成 水泥的水化和产物 水泥的凝结硬化 水泥石的微观结构 固相组成，孔组成，水
四种主要成分 水化方程 四个阶段 影响因素
C3S C3A
C2S C4AF
初始反应期 潜伏期 凝结期 硬化期
熟料组成、细度、石膏掺量、 水灰比、养护时间、温度与湿度
硅酸盐水泥的基本特性
8 硅酸盐水泥的技术要求
国家标准GB175-2007《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》 （1）细度
• 定义： 细度是指水泥粉体的粗细程度。 • 测量方法
➢ 筛分析法： 80m方孔筛的筛余量百分数； ➢ 比表面积法 ：1kg水泥颗粒所具有的总表面积。 • 国标要求 ➢ 硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。 ➢ 普通水泥80m方孔筛的筛余量不得超过10.0%。 • 细度不符合要求的水泥为不合格品！
3d
28d
≥17.0
≥ 42.5
Fra Baidu bibliotek≥ 22.0
≥ 42.5
≥ 23.0
≥ 52.5
≥ 27.0
≥ 52.5
≥ 28.0
≥ 62.5
≥ 32.0
≥ 62.5
抗折强度(MPa)
3d
28d
≥ 3.5
≥ 6.5
≥ 4.0
≥ 6.5
≥ 4.0
≥ 7.0
≥ 5.0
≥ 7.0
≥ 5.0
≥ 8.0
≥ 5.5
≥ 8.0
（3） 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 是否均匀的性质。若水泥石的体积变化均匀适当，则体 积安定性良好；若水泥石发生不均匀体积变化：翘曲、 开裂等，则水泥的体积安定性不良。 国家标准（GB/T1346）规定： 游离CaO － 雷氏法（平均膨胀值不大于5.0mm)
问题：为什么需要规定水泥的细度？
• 水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒 太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；
• 虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是 水化放热速度快，水泥收缩大，对水泥石性能不利；
• 水泥越细，生产能耗越高，成本增加； • 水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而
• 冬季混凝土施工－水化热有利于水泥的水化和混凝土 早期强度的发展。
水泥质量的判定
技术性质 细度 凝结时间
体积安定性 强度
不符合要求 不合格品 （初凝）废品 （终凝）不合格品
废品 不合格品或降低等级
9 硅酸盐水泥的腐蚀与防腐蚀
水泥的腐蚀是指水泥石在外界侵蚀性介质作用下，结构受 到破坏、强度降低的现象。
结果：24.4 ℃和30.1 ℃。
水化热对工程的影响
• 水化热积聚在内部不易散发出去，内部温度常升高到 50～60℃以上，内部和外部的温度差所引起的应力， 可使混凝土产生裂缝，因此水化热对大体积混凝土是 有害因素。在大体积混凝土工程中，不宜采用硅酸盐 水泥，应采用低热水泥。若使用水化热较高的水泥施 工时，应采取必要的降温措施。
试饼沸煮法（合格） 游离MgO － 压蒸法引起的（MgO含量不超过5.0%） 石膏－长期浸水法 (SO3含量不超过3.5%）
水泥体积安定性不良的原因： 水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。 因为水泥熟料中的游离CaO、MgO都是过烧的。水化 速度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体 体积增大1.98%和2.48倍，造成水泥石开裂、翘曲。 石膏量过多，在水泥凝结硬化后，石膏继续与固态的水 化铝酸钙反应，生成钙钒石，产生膨胀，体积增大1.5 倍。
（5） 水化热 水化热是指水泥水化时放出的热量。以kJ/kg来表示。 主要指标：放热总量与放热速度。 影响因素：熟料的矿物组成、水泥的细度（越细放热速度 越快），混合材料和外加剂的品种及数量。
例：PO42.5水泥1d水化热为188 kJ/kg，3d水化热为231 kJ/kg，假设每立方米混凝土用300Kg水泥，混凝土的密度 为2400kg/m3，比热容为0.96kJ/(kg·℃)。求混凝土1d和3d 的绝热升温。
水泥石腐蚀性破坏外因： 环境中腐蚀性介质，如：软水；酸、碱、盐的水溶液等
水泥石腐蚀性破坏内因： ➢ 水泥石内存在原始裂缝和孔隙，为腐蚀性介质侵入提供
了通道； ➢ 水泥石内有在某些腐蚀性介质下不稳定的组分，如：
Ca(OH)2，水化铝酸钙等；
（1） 软水侵蚀（溶出性侵蚀）
侵蚀机理：软水能使水泥石中的Ca(OH)2溶解，并溶出 水泥石，留下孔隙。在流动水或压力水作用下，氢氧化 钙不断溶解流失，一方面产生大量孔隙，另一方面降低 了水泥石的碱度。由于水泥水化物需要在一定的碱性环 境下才能保持稳定， 氢氧化钙的溶出导致其他水化物的 分解溶蚀，最终致使水泥石破坏。
的振实台上成型。振动时间120s。 ➢ 试件养护：在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾室
或养护箱中24h，然后脱模在20C 1 C的水中养护至 测试龄期。
硅酸盐水泥各龄期强度要求(GB175-2007)
强度等级
42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R
抗压强度(MPa)
（4） 强度
水泥强度是指水泥胶结能力的大小，用硬化一段龄期的水 泥胶砂强度来表示。 GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》： ➢ 试件尺寸：4040160mm 棱柱体； ➢ 胶砂配比：水泥 : ISO标准砂 : 水= 1 : 3 : 0.5； ➢ 振动成型： 在频率为2800~3000次/min，振幅0.75mm
• 国标要求：硅酸盐水泥 ➢ 初凝时间≥45min； ➢ 终凝时间＜390min。
国标规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品；终凝 时间不符合规定的水泥为不合格品。为什么？
水泥凝结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；
降低强度。
（2） 凝结时间
• 定义： 凝结时间—水泥加水开始到水泥浆失去流动性， 即从可塑性发展到固体状态所需要的时间。 ➢ 初凝时间：从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑 性所需的时间； ➢ 终凝时间：从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑 性，并开始具有强度所需的时间。
• 测定方法：用标准稠度的水泥净浆，在规定的温度和 湿度下，用凝结时间测定仪来测定。
水泥的原材料与生产
石灰石、粘土及其他
水泥的化学组成 水泥的水化和产物 水泥的凝结硬化 水泥石的微观结构 固相组成，孔组成，水
四种主要成分 水化方程 四个阶段 影响因素
C3S C3A
C2S C4AF
初始反应期 潜伏期 凝结期 硬化期
熟料组成、细度、石膏掺量、 水灰比、养护时间、温度与湿度
硅酸盐水泥的基本特性
8 硅酸盐水泥的技术要求
国家标准GB175-2007《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》 （1）细度
• 定义： 细度是指水泥粉体的粗细程度。 • 测量方法
➢ 筛分析法： 80m方孔筛的筛余量百分数； ➢ 比表面积法 ：1kg水泥颗粒所具有的总表面积。 • 国标要求 ➢ 硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。 ➢ 普通水泥80m方孔筛的筛余量不得超过10.0%。 • 细度不符合要求的水泥为不合格品！
3d
28d
≥17.0
≥ 42.5
Fra Baidu bibliotek≥ 22.0
≥ 42.5
≥ 23.0
≥ 52.5
≥ 27.0
≥ 52.5
≥ 28.0
≥ 62.5
≥ 32.0
≥ 62.5
抗折强度(MPa)
3d
28d
≥ 3.5
≥ 6.5
≥ 4.0
≥ 6.5
≥ 4.0
≥ 7.0
≥ 5.0
≥ 7.0
≥ 5.0
≥ 8.0
≥ 5.5
≥ 8.0