第四章 水泥材料

２、抗压强度（一组六块） (每块强度值－强度平均值)/强度平均值 •如有一块强度值超过平均值10%，则舍去该值，用其余 五块平均做为强度代表值 •如有二块强度值超过平均值10%，则试验做废。 •如都没超过，则取六块试件平均值。
f压＝6.25×10-4Ｐ
式中
f压－－抗压强度，MPa; P－－破坏荷载，Ｎ。
２、测定目的：为检测水泥凝结时间和体积安定性提供 标准用水量。 ３、测定方法：
（三）凝结时间
１、国家标准规定：硅酸盐水泥初凝时间不早于45min， 终凝时间不迟于6h30min。
初凝时间不合格，水泥作废品。 终凝时间不合格，水泥为次品。
２、测定
（四）体积安定性
１、体积安定性不良：水泥在硬化过程中出现不均匀的 体积变化（变形、开裂）。 ２、引起水泥体积安定性不良的原因：
１）过火石灰 ２）石膏掺量过多
3、体积安定性控制
沸煮法检测（检测CaO）必须合格； MgO含量不得超出5%； 三氧化硫含量不得超出3.5%。
４、体积安定性不合格的水泥作废品，不得用于工程中。 试饼法 5、检测方法-沸煮法 雷氏法
1）、仪器及设备 （1）雷氏夹膨胀值测定仪 （2）雷氏夹 （3）沸煮箱 （4）水泥净浆搅拌机 2）试验方法 （1）成型：每种方法每个试样需成型两个试件
养护：为使水泥正常水化、凝结硬化而提供的
适当温、湿度条件。
保温防冻等措施进行养护。
自然养护：自然气候条件下，采用浇水润湿、防风防干、
℃ 标准养护：温度20±2℃，相对湿度大于 90%。
高温养护 太阳能养护
蒸气养护：温度80~100℃，相对湿度大于 90%。 蒸压养护：温度大于100℃，压力大于1atm， 相对湿度大于90%。
（五）胶砂强度与强度等级 １、胶砂强度：
水泥:标准砂＝1:3 水灰比＝0.5
成型两组试件
标准养护
测3天、28天抗压强度、抗折强度 定强度等级
称料和加砂
试体的成型
试件的养护
２、强度等级
根据3天和28天龄期的抗压强度及抗折强度确定等级。
硅酸盐水泥强度等级、各龄期强度值／MPa
强度 等级
注：Ｒ为早强型。
３、普通水泥的应用：基本同硅酸盐水泥。
（二）矿渣硅酸盐水泥（矿渣水泥）
１、定义及代号：硅酸盐水泥熟料、20%~70%粒化高炉 矿渣、适量石膏共同磨细制成的水硬性 胶凝材料。（P.S） ２、性能指标： １）细度：同普通水泥. ２）标准稠度用水量：同普通水泥。 ３）凝结时间：同普通水泥。 ４）体积安定性：沸煮法检测合格，MgO不得超出5%， 三氧化硫不得超出4%。
水化是凝结硬化的前题，凝结硬化是水化的结果。
（一）水化产物 凝胶：水化硅酸钙凝胶、水化铁酸钙凝胶
水化产物
晶体：Ca(OH)2、水化铝酸钙晶体、高硫 型水化硫铝酸钙晶体（钙矾石）。
（二）硅酸盐水泥的凝结硬化
硬化水泥石结构: 凝胶、晶体、孔、未水化水 泥颗粒内核
（三）影响凝结硬化的因素 １、矿物成分 ２、细度 ３、拌合水量 ４、温、湿度 ５、石膏掺量 ６、龄期 ７、贮存期
１、定义：为改善水泥的性能，降低水泥强度等级，提 高水泥产量而加入水泥熟料中的某些天然或 人工矿物材料。 ２、分类： １）活性混合材料：在碱的激发作用下，能发生水化、 凝结硬化、产生强度的材料。 ２）非活性混合材料：不与水泥成分发生化学反应的材料。
煤矸石
磨 细 矿 渣 颗 粒
未燃尽的碳粒
二、掺混合材料的硅酸盐水泥
第四章 水泥

硅酸盐水泥 掺混合材料的硅酸盐水泥

硅酸盐类
水泥
铝酸盐类
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥
硫铝酸盐类
生产
硅酸盐水泥
特性应用
矿物组成和 特性 腐蚀与防止
技术标准
4.1
硅酸盐水泥
一、水泥的原料、生产 １、原料：石灰石、粘土、铁矿粉。 ２、生产：两磨一烧
（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。
用雷氏法时，先测量指针之间的距离（精确至0.5mm）， 将试件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。
80%以上
20%
铁铝酸四钙
C4AF
C3S及C2S
水泥XRD图谱
三、熟料矿物单独与水作用所表现的特性
水化速度 凝结硬化速度 水化放热量
C3A>C3S >C4AF >C2S
强度发展：早期强度高、后期强度高
早期强度高、后期强度低 早期强度低、后期强度高
C3S C3A C2S
ห้องสมุดไป่ตู้
四、硅酸盐水泥的水化、凝结硬化
蒸气及蒸压养护预制构件。 一般地下及水工建筑。 大体积混凝土工程。 耐腐蚀作用的工程。
矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥强度等级、 各龄期强度值／MPa 强度 等级 32.5 32.5R 42.5 42.5R 52.5 52.5R 抗压强度 3d 10.0 15.0 15.0 19.0 21.0 23.0 28d 32.5 32.5 42.5 42.5 52.5 52.5 抗折强度 3d 2.5 3.5 3.5 4.0 4.0 4.5 28d 5.5 5.5 6.5 6.5 7.0 7.0
第四章：作业 1、52.5矿渣水泥贮存期超过3个月，取样重检，3天强度 符合原等级，28天抗折抗压破坏荷载如下： 抗折荷载：（N）2856、2890、2870。 抗压荷载：（KN）126、120、109、124、128、130。 问该水泥可否按原进场等级使用？ 2、42.5普通水泥贮存期超过3个月，取样重检，3天抗折 强度为3.8MPa，3天抗压强度为20MPa，又测得28天强度 破坏荷载如下： 抗折荷载:(KN) 2.91、3.80、3.67。 抗压荷载:(KN) 131、132.5、139、133.5、138、136。 问该水泥作何处理？
42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R
抗压强度 3d 28d 17.0 42.5 22.0 42.5 23.0 52.5 27.0 52.5 28.0 62.5 32.0 62.5
抗折强度 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
根据3天和28天龄期的抗压强度及抗折强度确定等级
普通水泥强度等级、各龄期强度值／MPa 强度 等级 32.5 32.5R 42.5 42.5R 52.5 52.5R 抗压强度 3d 11.0 16.0 16.0 21.0 22.0 26.0 28d 32.5 32.5 42.5 42.5 52.5 52.5 抗折强度 3d 2.5 3.5 3.5 4.0 4.0 5.0 28d 5.5 5.5 6.5 6.5 7.0 7.0
（一）普通硅酸盐水泥（普通水泥）
１、定义及代号：硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料、 适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝 材料。（P.O） ２、性能指标
１）细度：国家标准规定，普通水泥细度为0.08mm方孔 筛筛余量不得超过10%.细度不达标，水泥为 次品
２）标准稠度用水量：同硅酸盐水泥。 ３）凝结时间：初凝不早于45min，初凝不合格，水泥为 废品。终凝不迟于10h，终凝不合格，水 泥为次品 ４）体积安定性：同硅酸盐水泥。 ５）胶砂强度与强度等级：测定方法同硅酸盐水泥 6) 碱含量：同硅酸盐水泥
按一定比例混合
原料
磨细
生料
1450 ℃
适量石膏
熟料
磨细
水泥
３、 Ⅰ型硅酸盐水泥及Ⅱ型硅酸盐水泥
Ⅰ型硅酸盐水泥（ P.Ⅰ）：硅酸盐水泥熟料、适量石膏
共同磨细。 Ⅱ型硅酸盐水泥（ P.Ⅱ）：硅酸盐水泥熟料、５％混合 材料、适量石膏共同磨细。
二、水泥主要熟料矿物
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 C3S C2S C3A
蒸气及蒸压养护预制构件。 一般地下及水工建筑。 大体积混凝土工程。 耐腐蚀作用的工程。 有抗渗要求的工程。
（四）粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰水泥）
１、定义及代号：硅酸盐水泥熟料、20%~40%粉煤灰、 适量石膏共同磨细制成的水硬性 胶凝材料。（P.F）
２、性能指标：同普通水泥。
３、特性：同矿渣水泥。 ４、特特性：保水性好，干缩最小。不宜用于干燥环境 的工程 ５、应用：
试饼的成型方法：将制好的净浆取出一部分分成两 等份，使之成球形，放在准备好的玻片上，将其做 成直径70-80mm、中心厚约10mm，边缘渐薄、表 面光滑的试饼，将试饼放入养护箱内养护（24±2h)。 雷氏夹试件的制备方法：将制好的净浆装满试模， 装模时一只手轻轻扶持试模，另一只手用宽约10mm 的小刀插捣15次左右然后抹平，盖上涂油的玻璃板， 移到养护箱内养护（24±2h）.
预应力混凝土工程；配制高强混凝土。 水化热大，抗冻性好，适用于冬季施工工程，但不宜用 于大体积混凝土工程。 干缩小，耐磨性好，可用于道路工程中。 抗碳化能力好，对钢筋的保护能力强。 耐腐蚀性能差，不宜用于软水、酸性水及硫酸盐腐蚀作 用的工程。 不耐高温。
4.2
掺混合材料的硅酸盐水泥
一、混合材料
３）试验结果 试饼法：沸煮后目测未发现裂缝，用直尺检查也没有 弯曲的试饼为安定性合格，反之为不合格。 当两个试饼判定有矛盾时，该水泥的安定性 为不合格。 雷氏法：测量试件指针尖端间的距离，准确至0.5mm， 当两个试件煮后增加的距离的平均值不大于 5.0mm时，即认为水泥安定性合格。当两个 试件煮后增加的距离值相差超过4mm时，应 用同一样品立即重做一次试验。
注：Ｒ为早强型。
强度评定
１、抗折强度（一组三块） (每块强度值－强度平均值)/强度平均值 •如有一块强度值超过平均值10%，则舍去该值，用其余 两块平均做为强度代表值 •如有二块强度值超过平均值10%，则试验做废。 •如都没超过，则取三块试件平均值。
f折＝2.34×10-3Ｐ
式中
f折－－抗折强度，MPa; P－－破坏荷载，Ｎ。
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。
（三）火山灰硅酸盐水泥（火山灰水泥）
１、定义及代号：硅酸盐水泥熟料、20%~50%火山灰、 适量石膏共同磨细制成的水硬性 胶凝材料。（P.P）
２、性能指标：同普通水泥。
３、特性：同矿渣水泥。 ４、特特性：保水性好，抗渗性好。在干燥环境中易起 粉、强度低。不宜用于干燥环境的工程。
４、火山灰水泥应用：
（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
化学反应，体积膨胀，造成混凝土破坏。 高碱水泥
碱骨料反应
活性骨料
水
六、硅酸盐水泥的特性及应用
早期强度和后期强度高，可用于早期强度要求高的工程；
五、硅酸盐水泥的技术性质与指标 细 度 碱 含 量
强度、强 度等级 凝结 时间
体积安 定性
（一）水泥细度
国家标准规定：硅酸盐水泥细度用比表积法测定。 比表面积300m2/kg。 细度不达标，为次品
（二）标准稠度用水量
１、定义：试杆插入水泥浆距底板6±1mm，该水泥浆为 标准稠度水泥浆，此时的用水量为标准稠度 用水量。