水泥与及水泥混凝土
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水泥与及水泥混凝土
路基路面试验检测技术 桥涵工程试验检测技术
自1824年英国的阿斯普丁获得波特兰水泥专利以 来，以水硬性水泥作为胶结材料的素混凝土就与水泥 共同发展。到19世纪中叶(1850年左右)，法国首先获 得了钢筋混凝土专利，混凝土技术获得了第一次突破； 1928年，法国人Freysslent首次设计了一种张拉钢筋的 锚具，开创了预应力钢筋混凝土的应用，使混凝土技 术获得了第二次突破；20世纪60年代，日本、德国分 别研制成功了减水率达20％的高效减水剂，混凝土的 性质和功能得到了很大的改善和提高，混凝土技术获
大
小
实例
快硬水泥：3d抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。 适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。
道路水泥：抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、
干缩性小。 C4AF、C2S含量高。 适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。
大坝水泥：简称中热水泥
水化放热较低，
低热矿渣水泥：加入矿渣
混凝土原材料的选择 原则：在保证原材料质量的前提下，尽可能节省水泥，提
高混凝土的强度和耐久性。 方法：减小骨料间空隙，则填充骨料空隙的水泥浆量减少； 减小骨料的总表面积，则包裹骨料表面的水泥浆量减少。
第一节 水泥材料的技术性质和技术标准
水泥——即能在水中凝结，又 能在空气中凝结的胶凝材料。
一、 水泥分类 ⑴ 按化学成分
普 通 混 凝 土 ： 其 表 观 密 度 为 2100 ～ 2500kg/m3 ， 一 般 多 在 2400kg/m3左右。它是用普通的天然砂、石作骨料配制而成，为建 筑工程中常用的混凝土，通常简称混凝土。主要用作各种建筑的承 重结构材料。
轻混凝土：其表观密度小于1950kg/m3。它是采用轻质多孔的骨 料，或者不用骨料而掺入加气剂或泡沫剂等，造成多孔结构的混凝 土。其用途可分为结构用、保温用和结构兼保温等几种。
C2S含量高， C3A含量低
适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。
（2）石 膏
作用：缓凝剂 水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法
施工。加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还 有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。 石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。
得了第三次突破，一些工业发达国家把外加剂作为除
水泥、砂、石和水之外的第五种必不可少的组分大量
应用于混凝土工程。为了提高混凝土的耐久性，又普
遍使用混凝土矿物外加剂，矿物外加剂成为混凝土的
第六种组分。目前，全世界的混凝土用量大约在 70~80亿m3，我国混凝土的总用量也在30亿m3。
凡由胶凝材料、骨料和水(或不加水)按适当的比例配合、 拌合制成混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材，称为 混凝土(简写为“砼”) 。
C2S
3CaO·Al2O3 铝酸三钙
C3A
4CaO·Al2O3·Fe2O铁3 铝酸四钙
C4AF
注意
水泥中的其它成分： 游离CaO和MgO
原因： 石灰石质原料富含 CaCO3和MgCO 3 煅烧水泥中反应： Ca3C C OaC O2O
Mg3C M Og C O2O 危害：影响水泥体积安定性
硅酸盐水泥 ∆ 铝酸盐水泥 硫酸盐水泥 铁铝酸盐水泥
(2) 按性能和用途分类
通用水泥 ∆ 专用水泥 特性水泥
1. 硅酸盐水泥的生产工艺概述
（1）生产工艺 两磨一烧——生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程
（2）生产原料
石灰石质原料——石灰石、白垩等 粘土质原料——粘土、页岩等
按表观密度
按强度
重混凝土 普通混凝土
轻混凝土
混凝土
普通混凝土 高强混凝土
超高强混凝土
重混凝土：其表观密度大于2600kg/m3。它是采用了密度很大的 重骨料——重晶石、铁矿石、钢屑等配制而成，也可以同时采用重 水泥一钡水泥、锶水泥进行配制。重混凝土具有防射线的性能，故 又称防辐射混凝土，主要用作核能工程的屏蔽结构材料。
但是混凝土也存在—些缺点，如：
１.抗拉强度小，属于一种脆性材料，很多情况下．必须配制钢筋才能使 用。
２.自重大，不利于提高有效承载能力，也给施工安装带来一定困难。 ３.需要较长时间的养护，从而延长了施工期。
普通混凝土的基本组成材料
水泥
石子
水
砂wk.baidu.com
混凝土组成材料的作用
在混凝土组成材料中，水泥和水组成水泥浆，它包裹在所有 骨料的表面并填充在骨料空隙中。在混凝土硬化前，水泥浆 起润滑作用，赋于混凝土拌合物流动性，便于施工；在混凝 土硬化后起胶结作用，把砂、石骨料胶结成为整体，使混凝 土产生强度，成为坚硬的人造石材砂、石是骨料，对混凝土 起骨架作用，其中小颗粒的骨料填充大颗粒的空隙。粗、细 骨料的总体积要占混凝土体积的70％～80％，因此骨料质量 的优劣，对混凝土各项性质的影响很大。
CaO SiO2、Al2O3、Fe2O3
校正原料（少量）——铁粉
Fe2O3
2. 硅酸盐水泥的组成材料
（1）硅酸盐水泥熟料 （2）石膏 （3）混合材料
（1）硅酸盐水泥熟料（简称为熟料）
1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成
主要矿物组成
分子式
名 称 分子简式
3CaO·SiO2 硅酸三钙
C3S
2CaO·SiO2 硅酸二钙
潜在危害非常严重
2）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 矿物组成
C3S
C2S
含量 /% 37～60 最多 15～37次之
水化速度
较快
慢
水化热
中
低
强度
高
早期低后期高
耐化学侵蚀
中
良
干缩性
中
小
C3A
C4AF
7～15 少 10～18 少
快
中
高
中
低
中（抗折强度）
差
优
混凝土作为一种建筑材料，具有许多优点，如：
１.抗压强度高． ２.可根据不同要求配制各种不同性质的混凝土，在一定范围内，通过调
整混凝土的配合比，可以很方便地配制出具有不同强度、流动性、抗 渗性等性能的混凝土。 ３.在凝结前具有良好的可塑性，可以浇注成各种形状和尺寸的构件或结 构物，与现代施工机械及施工工艺具有较好的适应性。 ４.由于水泥混凝土与钢筋有牢固的粘结力，能制成坚固耐久的钢筋混凝 土构件和预应力钢筋棍凝土构件，进一步扩大了水泥混凝土的使用范 围。 ５.水泥混凝土组成材科中，砂、石等地方材料占80％左右，符合就地取 树和经济性原则。
路基路面试验检测技术 桥涵工程试验检测技术
自1824年英国的阿斯普丁获得波特兰水泥专利以 来，以水硬性水泥作为胶结材料的素混凝土就与水泥 共同发展。到19世纪中叶(1850年左右)，法国首先获 得了钢筋混凝土专利，混凝土技术获得了第一次突破； 1928年，法国人Freysslent首次设计了一种张拉钢筋的 锚具，开创了预应力钢筋混凝土的应用，使混凝土技 术获得了第二次突破；20世纪60年代，日本、德国分 别研制成功了减水率达20％的高效减水剂，混凝土的 性质和功能得到了很大的改善和提高，混凝土技术获
大
小
实例
快硬水泥：3d抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。 适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。
道路水泥：抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、
干缩性小。 C4AF、C2S含量高。 适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。
大坝水泥：简称中热水泥
水化放热较低，
低热矿渣水泥：加入矿渣
混凝土原材料的选择 原则：在保证原材料质量的前提下，尽可能节省水泥，提
高混凝土的强度和耐久性。 方法：减小骨料间空隙，则填充骨料空隙的水泥浆量减少； 减小骨料的总表面积，则包裹骨料表面的水泥浆量减少。
第一节 水泥材料的技术性质和技术标准
水泥——即能在水中凝结，又 能在空气中凝结的胶凝材料。
一、 水泥分类 ⑴ 按化学成分
普 通 混 凝 土 ： 其 表 观 密 度 为 2100 ～ 2500kg/m3 ， 一 般 多 在 2400kg/m3左右。它是用普通的天然砂、石作骨料配制而成，为建 筑工程中常用的混凝土，通常简称混凝土。主要用作各种建筑的承 重结构材料。
轻混凝土：其表观密度小于1950kg/m3。它是采用轻质多孔的骨 料，或者不用骨料而掺入加气剂或泡沫剂等，造成多孔结构的混凝 土。其用途可分为结构用、保温用和结构兼保温等几种。
C2S含量高， C3A含量低
适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。
（2）石 膏
作用：缓凝剂 水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法
施工。加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还 有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。 石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。
得了第三次突破，一些工业发达国家把外加剂作为除
水泥、砂、石和水之外的第五种必不可少的组分大量
应用于混凝土工程。为了提高混凝土的耐久性，又普
遍使用混凝土矿物外加剂，矿物外加剂成为混凝土的
第六种组分。目前，全世界的混凝土用量大约在 70~80亿m3，我国混凝土的总用量也在30亿m3。
凡由胶凝材料、骨料和水(或不加水)按适当的比例配合、 拌合制成混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材，称为 混凝土(简写为“砼”) 。
C2S
3CaO·Al2O3 铝酸三钙
C3A
4CaO·Al2O3·Fe2O铁3 铝酸四钙
C4AF
注意
水泥中的其它成分： 游离CaO和MgO
原因： 石灰石质原料富含 CaCO3和MgCO 3 煅烧水泥中反应： Ca3C C OaC O2O
Mg3C M Og C O2O 危害：影响水泥体积安定性
硅酸盐水泥 ∆ 铝酸盐水泥 硫酸盐水泥 铁铝酸盐水泥
(2) 按性能和用途分类
通用水泥 ∆ 专用水泥 特性水泥
1. 硅酸盐水泥的生产工艺概述
（1）生产工艺 两磨一烧——生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程
（2）生产原料
石灰石质原料——石灰石、白垩等 粘土质原料——粘土、页岩等
按表观密度
按强度
重混凝土 普通混凝土
轻混凝土
混凝土
普通混凝土 高强混凝土
超高强混凝土
重混凝土：其表观密度大于2600kg/m3。它是采用了密度很大的 重骨料——重晶石、铁矿石、钢屑等配制而成，也可以同时采用重 水泥一钡水泥、锶水泥进行配制。重混凝土具有防射线的性能，故 又称防辐射混凝土，主要用作核能工程的屏蔽结构材料。
但是混凝土也存在—些缺点，如：
１.抗拉强度小，属于一种脆性材料，很多情况下．必须配制钢筋才能使 用。
２.自重大，不利于提高有效承载能力，也给施工安装带来一定困难。 ３.需要较长时间的养护，从而延长了施工期。
普通混凝土的基本组成材料
水泥
石子
水
砂wk.baidu.com
混凝土组成材料的作用
在混凝土组成材料中，水泥和水组成水泥浆，它包裹在所有 骨料的表面并填充在骨料空隙中。在混凝土硬化前，水泥浆 起润滑作用，赋于混凝土拌合物流动性，便于施工；在混凝 土硬化后起胶结作用，把砂、石骨料胶结成为整体，使混凝 土产生强度，成为坚硬的人造石材砂、石是骨料，对混凝土 起骨架作用，其中小颗粒的骨料填充大颗粒的空隙。粗、细 骨料的总体积要占混凝土体积的70％～80％，因此骨料质量 的优劣，对混凝土各项性质的影响很大。
CaO SiO2、Al2O3、Fe2O3
校正原料（少量）——铁粉
Fe2O3
2. 硅酸盐水泥的组成材料
（1）硅酸盐水泥熟料 （2）石膏 （3）混合材料
（1）硅酸盐水泥熟料（简称为熟料）
1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成
主要矿物组成
分子式
名 称 分子简式
3CaO·SiO2 硅酸三钙
C3S
2CaO·SiO2 硅酸二钙
潜在危害非常严重
2）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 矿物组成
C3S
C2S
含量 /% 37～60 最多 15～37次之
水化速度
较快
慢
水化热
中
低
强度
高
早期低后期高
耐化学侵蚀
中
良
干缩性
中
小
C3A
C4AF
7～15 少 10～18 少
快
中
高
中
低
中（抗折强度）
差
优
混凝土作为一种建筑材料，具有许多优点，如：
１.抗压强度高． ２.可根据不同要求配制各种不同性质的混凝土，在一定范围内，通过调
整混凝土的配合比，可以很方便地配制出具有不同强度、流动性、抗 渗性等性能的混凝土。 ３.在凝结前具有良好的可塑性，可以浇注成各种形状和尺寸的构件或结 构物，与现代施工机械及施工工艺具有较好的适应性。 ４.由于水泥混凝土与钢筋有牢固的粘结力，能制成坚固耐久的钢筋混凝 土构件和预应力钢筋棍凝土构件，进一步扩大了水泥混凝土的使用范 围。 ５.水泥混凝土组成材科中，砂、石等地方材料占80％左右，符合就地取 树和经济性原则。