水泥基础知识

影响常用水泥性能的因素
• 6、贮存条件的影响： • 水泥在运输和贮存过程中应做到 • （1）、按标明的标号、品种及出厂日期分别进行贮 运。 • （2）、防潮、防水。 • （3）、散装水泥应分库存放，袋装水泥的堆放高度 不得超过十袋(50kg/袋)。 • （4）、应先贮先用。 • （5）、一般贮存不超过一个月，即使是良好的贮存 条件（较为干燥），水泥也不宜久存。因水泥在存放的过 程中会吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，使水泥丧失胶结 能力，强度下降。超过三个月后的水泥，强度降低10%～ 20%；六个月后降低 15%～30%；一年后降低 25%～ 40%；
常用水泥的技术要求
• 5、碱含量：是指水泥中Na2O和K2O的含量。若水泥中 碱含量过高，遇到有活性的骨料，易产生碱—骨料反应， 造成工程危害。 • 国标规定：水泥中碱含量按Na2O＋0.658K2O计算值来表 示。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%或由供需双方商定。 • 6、氯离子：不大于0.06%。 • 7、袋装：水泥每袋净含量为 50Kg ，且应不少于标志质 量的 99 ％；随机抽取 20 袋总质量 ( 含包装袋 ) 应不少于 1000Kg 。 • 不合格品：对于以上六种常用水泥的主要技术质量要求， 国家标准（GB175-2007）还规定，凡烧失量、氧化镁、 三氧化硫、氯离子、安定性、凝结时间、强度中任何一项 不符合标准规定的，均为不合格品。
影响常用水泥性能的因素
• 1、水泥组成成分的影响： • C3S、C2S、C3A、C4AF的含量不同，水泥的性质变 化很大。C3S、C3A含量提高，水泥的凝结硬化速度加快， 早期强度高，同时水化热也增大，需水量增大。 • 混合材料含量增高，熟料含量将降低，水泥的抗侵蚀 性提高，水化热及早期强度将降低。
常用水泥的技术要求
• 1、细度：指水泥颗粒的粗细程度。 • 水泥颗粒越细，与水起反应的表面积愈大，水化作用的发展就越 迅速而充分，使凝结硬化的速度加快，早期强度大。但颗粒过细的水 泥硬化时产生的收缩亦越大，而且磨制水泥能耗多成本高，一般认为， 水泥颗粒3-32μm才具有较高的活性，大于100μm活性就很小了； 控 制指标：80μm方孔筛筛余≤10％，45μm方孔筛筛余≤30％。 • 2、凝结时间：a、初凝时间（t初）－水泥开始加水拌和至水泥浆开 始失去可塑性所需的时间。 b.终凝时间（t终） －水泥开始加水拌和至水泥浆完全 失去可塑性并开始产生强度所需的时间。 • 六大常用水泥初凝时间不得早于45min，硅酸盐水泥的终凝时间不得 迟于390min。其他五类水泥的终凝时间不得迟于600min。 • 由于拌合水泥浆时的用水量多少，对凝结时间有影响，因此测试水泥 凝结时间时必须采用标准稠度用水量。
熟料矿物组成
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其矿物成分及相对含量为：
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硅酸三钙：（3CaO· SiO2,简写为C3S）,含量36%～60%； 硅酸二钙：（2CaO· SiO2,简写为C2S）,含量15%～37%； 铝酸三钙：（3CaO· Al2O3,简写为C3A）,含量7%～15%； 铁铝酸四钙：（4CaO· Al2O3· Fe2O3,简写为C4AF）,含量 10%～18%。 • 其中，C3S、C2S为硅酸盐矿物，一般占总量的70%～ 80%，决定熟料强度的高低,如提高C3S的含量,可得到高强 硅酸盐水泥;提高C3S和C3A的含量,即可制得快硬硅酸盐水 泥；降低C3S和C3A的含量,提高C4AF的含量可生产低热或中 热硅酸盐水泥。
硅酸盐水泥分类
水泥生产常用原材料
• 水泥熟料烧成常用原材料：
• 石灰质原料（提供：CaO和少量的MgO）； • 粘土质原料（提供：SiO2、Al2O3和少量的 Fe2O3）； • 少量辅助材料（钢渣（Fe2O3）、铝粉 （Al2O3）、硅石粉（SiO2）等）； • 燃煤（烟煤、无烟煤）。
生料制备与煅烧
影响常用水泥性能的因素
• 4、龄期的影响： • 随着养护时间的增加，水泥的水化程度增加， 凝胶体数量增加，毛细孔减少，强度不断增加。 一般在28天之内强度发展较快，28天后显著减慢。 • 5、水灰比（W/C）的影响： • 拌和水泥浆时，水与水泥的质量比，称为水灰 比。水灰比越大，水越多，水泥将越稀，凝结硬 化和强度发展越慢，且硬化后的水泥石中的毛细 孔含量越多，强度越低。反之，凝结硬化和强度 发展越快，且强度高。因此，在保证成型质量的 前提下，应降低水灰比，以提高水泥石的硬化速 度和强度。
水泥制成
• 1、活性混合材料：指与石灰、石膏一起，加水拌和后能 形成水硬性胶凝材料的混合材料。其主要成分是活性氧化 硅、活性氧化铝。 • 2、非活性混合材料：指不具有活性或活性甚低的人工或 天然的矿物质材料。它们掺入水泥中仅起调节水泥性质， 降低水化热，降低标号，和增加产量的作用， • 掺入目的： a.改善水泥的性能 b.增加品种 c.提高产量 d.节约熟料， e.降低成本 • 助磨剂：水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量应不大于 水泥质量的 0.5 ％，助磨剂应符合 JC/T667 的规定。
常用水泥的技术要求
• 4、强度及强度等级：水泥强度发展的一般规律是： 3～7天内强度增长最快，28天内强度增长较快，超过28 天后强度将继续发展但增长较慢，以28天抗压强度为判断 水泥强度等级的依据。 • 水泥强度是选用水泥时的主要技术指标，也是划分水泥强 度等级的依据。 • GB175-2007国标规定：硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、 52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级；普通硅酸盐水 泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级；复合硅 酸盐水泥分为32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R五个强 度等级。其中有代号R者为早强型水泥。各强度等级的六 大水泥的3d和28d的强度不得低于规范规定的值。
常用水泥
• • 六大常用水泥的定义如下： （1）、硅酸盐水泥：凡以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，5%以下的 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统称为硅酸盐 水泥，又称波特兰水泥。包括：Ⅰ型（P· Ⅰ）硅酸盐水泥：P· Ⅰ：熟料 + 石 膏，未掺混合材料的硅酸盐水泥。 Ⅱ型（P· Ⅱ）硅酸盐水泥：P· Ⅱ：熟料 + 石膏+＜5%的石灰石或粒化高炉矿 渣，掺不超过水泥质量5%混合材料的硅酸盐水泥。 （2）、普通硅酸盐水泥（P· O）：由硅酸盐水泥熟料，5%～20%混合材料 （活性混合材料的最大掺量不得超过20%，其中允许用不超过水泥质量5%的 窑灰或不超过水泥质量8%的非活性混合材料；掺非活性混合材料时，最大掺 量不超过水泥质量的8%），及适量石膏组成。 （3）、矿渣硅酸盐水泥（P· S）：由硅酸盐水泥熟料，20%～70%的粒化高 炉矿渣和适量石膏组成。 （4）、火山灰质硅酸盐水泥（P· P）：由硅酸盐水泥熟料，20%～40%的火 山灰质混合材料和适量石膏组成。 （5）、粉煤灰质硅酸盐水泥（P· F）：由硅酸盐水泥熟料，20%～40%的粉 煤灰和适量石膏组成。 （6）、复合硅酸盐水泥（P· C）：由硅酸盐水泥熟料，20%～50%的两种或 两种以上混合材料和适量石膏组成。
福建安溪三元集发水泥有限公司
水泥基础知识
质量控制部 谢为民
水泥基础知识
• 水泥：和水拌和后，既能在空气中硬化又能在水 中硬化，并能凝结砂、石等物质的水硬性胶凝材 料。用于民用建筑、道路桥梁、水利和国防工程 中。 • 分类：硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫酸盐水泥， 硫铝酸盐水泥，磷酸盐水泥等，其中以硅酸盐水 泥应用最广。 • 现执行的国家标准是GB175-2007《通用硅酸盐 水泥》标准，于2007年11月9日发布，2008年6月 1日开始实施；2009年6月12日发布第1号修改单， 2009年9月1日起实施，主要内容是氯离子的检验 方法标准JC/T420修改为GB/T176；2014年12月 2日发布第2号修改单，2015年12月1日起实施， 重点是取消P· C32.5级水泥等级。
• 将各种原材料按适当比例混合后磨细制成生料， 再将生料入窑进行煅烧，烧至部分熔融所得以硅 酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质，黑色球 状、快状颗粒即为硅酸盐水泥熟料， • 主要生料成分：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO， 以KH、n、p三个率值控制配料方案， • 煅烧的过程中，生料脱水分解出的CaO、SiO2、 Al2O3、Fe2O3在1350～1450℃的高温下相互之间 产生化学反应，生成一些以硅酸钙为主的新的化 合物，称为水泥熟料矿物。
水泥生产工艺流程
• 硅酸盐系水泥的生产过程是两磨一烧的过程，煅 烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类。 • 生产工艺流程为：
水泥制成
1、为调整水泥的凝结时间（缓凝），在生产的最后阶段还 要加入适量石膏，一般使用天然二水石膏或工业副产石膏 （脱硫石膏等）。石膏掺量适量： • 过少：起不到缓凝作用 • 过多：水泥石腐蚀→产生体积安定性不良现象。 2、为得到不同性质、不同品种的水泥，还须加入一定量的 混合材料。 • 在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥标号，扩 大使用范围而掺入的天然或人工的矿质原料称为混合材。 • 活性混合材－具有火山灰性或潜在水硬性的材料，如矿渣、 粉煤灰等。 • 非活性混合材－不具有潜在水硬性的材料，如石灰石粉、 慢冷矿渣等。
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普通硅酸盐水泥
• 普通水泥（P· O）：
• 普通水泥中混合材料的掺加量较少，其矿物组成的比例与 硅酸盐水泥相似，因此，其性能、应用范围等与同强度等 级的硅酸盐水泥相近。掺入混合材料的目的是调节水泥的 强度等级，增加水泥的品种，这种水泥的适应性比较强， 被广泛应用在各种混凝土和钢筋混凝土工程，是我公司的 高强度水泥主导品种。 • 其特性与硅酸盐水泥相比，略有差异，具体如下： • 1）、早期强度略低； • 2）、耐腐蚀性稍好； • 3）、水化热略低； • 4）、耐热性稍好。
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影响常用水泥性能的因素
• 3、养护条件（温、湿度）的影响： • 水泥的水化反应及凝结硬化必须在水分充足的条件下 进行，环境湿度大，水分不宜蒸发，水泥浆中保持有水化 所需的足够水分。如环境干燥，水分将很快蒸发，水化不 能正常进行，甚至停止水化，强度不再增长，同时还可能 使水泥石制品表面产生干缩裂纹。 • 温度升高，水泥水化反应加速，其硬化速度及强度增 长也快；温度降低，则水化作用减慢，硬化速度及强度增 长也缓慢，负温下水化停止。上述影响主要表现在水化初 期，对后期影响不大。 • 水泥的标准养护条件为：养护温度为20±1℃，相对 湿度RH＞90%的环境中。
复合硅酸盐水泥
• 复合水泥（P· C）：
• 由于掺入了两种以上的混合材料，起到了互相取 长补短的作用，其效果大大优于只掺一种混合材 料。其早期强度高于矿渣（或火山灰，粉煤灰） 水泥，接近于普通硅酸盐水泥，并且水化热低， 耐腐蚀性、抗渗性及抗冻性好。因而复合水泥的 用途较普通水泥、矿渣水泥等更为广泛，是一种 很有发展前途的水泥品种，是我公司主要的水泥 品种。
常用水泥的技术要求
• 3、体积安定性：指水泥在凝结硬化过程中体积变化的 均匀性。 • 体积安定性不良：指水泥硬化后产生不均匀的体积变化， 使水泥混凝土构筑物产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量， 甚至引起严重事故。 • 引起体积安定性不良的原因： • 1）、过多的游离氧化钙、游离氧化镁：它们是在高温 下生成的，处于过烧状态，水化很慢，在水泥硬化后还在 慢慢水化并产生体积膨胀，从而导致硬化水泥石开裂。 • 2）、过量石膏：石膏的掺入可延缓水泥的凝结硬化速 率，有试验表明，当水泥中石膏掺入量（以SO3%计）小 于1.3%时，并不能阻止水泥快凝，但在掺量（以SO3%计） 大于2.5%以后，过量的石膏毁誉已经硬化的水化铝酸钙 反映生成大量的水化硫铝酸钙针状晶体,体积膨胀造成硬 化水泥石开裂。另外剩余的石膏迅速凝结硬化，致使水泥 凝结时间加快。
• 2、水泥细度的影响： • 水泥颗粒越细，其比表面积越大，水化反应越快越充 分，早期强度和后期强度都较高。但水泥太细，粉磨能耗 大，水泥成本高，而且硬化时的干燥收缩大，易产生微细 裂纹。国家标准规定：普通硅酸盐水泥的细度采用比表面 积测定仪检验其比表面积应大于300m2/kg，复合硅酸盐水 泥的细度按80μm方孔筛筛余≤10％，45μm方孔筛筛余 ≤30％控制。