硅酸盐水泥

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。这 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4-1。
硅酸盐水泥的生产过程
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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，
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 水泥的性质发生相应变化。
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， 同时产生水化反应，随着水化反应的进行，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，即 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。由 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。
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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， 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。
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。所谓标准稠 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±1 mm时的水泥净浆的稠度(标准法)。或 在水泥标准稠度测定仪上，试锥下沉(28±2) mm时的水泥 净浆的稠度(代用法)。
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 石膏。其工艺流程如图4-1所示。
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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;
铝酸三钙、铁铝酸四钙占总量的25%左右。硅酸盐水泥熟料 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。
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5%。如果
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 Mg(OH)2体积膨胀达1.5倍，过量会引起水泥安定性不良。
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三氧化硫(SO3)含量。水泥中三氧化硫的含量不得超过 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。
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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。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、酸和酸 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。
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，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，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。 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，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。
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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。
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、 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。
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源自文库
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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
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 行测定。 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。凝结时间又分 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 时起到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度的时间。
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， 如石灰石、白垩等，主要提供氧化钙(CaO);黏土质原料，如 黏铁铁土(矿Fe、石2O页。3岩)。等有，时主为要调提整供化氧学化成硅分(还SiO需2加)氧入化少铝量(A辅l2助O3原)与料氧，化如
碱含量。水泥中碱含量按Na2O3+0.635K2O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，易产生 碱--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% 或由供需双方商定。
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1.500。不 溶物含量高对水泥质量有不良影响。
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。水化热的多少和释放速率取决于水泥熟料的矿物组 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。
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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。 在进行混凝土配合比计算时，通常采用3.10g/cm3。
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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。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，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