第四章：水泥
建筑材料第4章水泥复习题及答案.
第4章水泥复习思考题参考答案一、填空题1.建筑工程中通用水泥主要包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥六大品种。
2. 硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、规定的混合材料、适量石膏经磨细制成的水硬性胶凝材料。
按是否掺入混合材料分为I型硅酸盐水泥和Ⅱ型硅酸盐水泥，代号分别为P·I和P·Ⅱ。
3. 硅酸盐水泥熟料的矿物主要有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。
其中决定水泥强度的主要矿物是硅酸三钙和硅酸二钙。
4. 国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝不早于45 min，终凝不迟于390 min。
5. 硅酸盐水泥的强度等级有42.5 、42.5R 、52.5 、52.5R 、62.5和62.5R六个级别。
其中R型为早强型，主要是其3 d强度较高。
6．硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其值应不小于300m2/kg。
7. 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的性能，国家标准规定：（1）细度：通过80µm的方孔筛，筛余量不超过10％；（2）凝结时间：初凝不早于45min ，终凝不迟于600min；（3）体积安定性：经过雷氏夹法法检验必须合格。
8．矿渣水泥与普通水泥相比，其早期强度较低，后期强度的增长较快，抗冻性较差，抗硫酸盐腐蚀性较好，水化热较低，耐热性较好。
9．普通水泥中由于掺入少量混合材料，其性质与硅酸盐水泥稍有区别，具体表现为：（1）早期强度较低；（2）水化热较大；（3）耐腐蚀性稍差；（4）耐热性较差；（5）抗冻性、抗碳化性能好。
10．混合材料按照其参与水化的程度，分为活性混合材料和和非活性混合材料。
二、选择题1. 有硫酸盐腐蚀的混凝土工程应优先选择（C）水泥A硅酸盐 B 普通 C 矿渣 D 高铝2. 有耐热要求的混凝土工程，应优先选择（B）水泥。
A硅酸盐 B 矿渣 C 火山灰 D 粉煤灰3. 有抗渗要求的混凝土工程，应优先选择（C）水泥。
第4章 水泥
➢ 凝结期：随着水化继续进行，自由水分逐渐减少， 水化产物不断增加，水泥颗粒表面的新生物厚度逐 渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小， 越来越多的颗粒相互连接形成网架结构，使水泥浆 体逐渐变稠，慢慢失去可塑性。
➢ 硬化期：水化反应进一步进行，水化产物不断生成 ，水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，使结构更加 致密，水泥浆体逐渐硬化，形成具有一定强度的水 泥石，且强度随时间不断增长。水泥的硬化期可以 延续至很长时间，但28天基本表现出大部分强度。
• 工程意义 水泥初凝时间不宜过短，终凝时间不宜过长。
水泥的初凝时间太短，则在施工前即已失去流动 性和可塑性而无法施工；水泥的终凝时间过长， 则将延长施工进度和模板周转期。
（4）体积安定性 水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积
变化的均匀程度。如果这种体积变化是轻微的均匀 的，则对建筑物的质量没什么影响，但是如果混凝 土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水 泥石内部产生了剧烈的、不均匀的体积变化，则会 在建筑物内部产生破坏应力，导致建筑物的强度降 低。若破坏应力发展到超过建筑物的强度，则会引 起建筑物开裂、崩塌等严重质量事故，这种现象称
>5且≤20
—
P·S·A ≥50且<80 >20且≤50
—
—
—
矿渣硅酸盐水泥
P·S·B ≥30且<50 >50且≤70
—
—
—
火山灰质硅酸盐 水泥
P·P ≥60且<80
—
>20且≤40
—
—
粉煤灰硅酸盐水泥 P·F ≥60且<80
—
—
>20且≤40
—
复合硅酸盐水泥 P·C ≥50且<80
第四章：水泥
第四章：水泥一、填空：1、水泥按其矿物组成，可分为水泥、水泥及水泥等；按水泥的特性和用途，又分为、和。
建筑工程中使用最多的水泥为类水泥，属于。
2、生产硅酸盐水泥的主要原料是和，有时为调整化学成分还需加入少量。
为调节凝结时间，熟料粉磨时还要掺入适量的。
3、硅酸盐水泥分为两种类型，未掺加混合材料的称型硅酸盐水泥，代号为；掺加不超过5%的混合材料的称型硅酸盐水泥，代号为。
4、硅酸盐水泥的生产工艺可概括为四个字，即。
5、硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成的分子式是、、及；它们相应的简写式是、、及。
6、硅酸盐水泥的主要水化产物是、、、及；它们的结构相应为体、体、体、体及体；7、水泥加水拌合后，最初是具有可塑性浆体经过一定时间，水泥逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为；随着时间的增长产生强度，强度逐渐提高并形成坚硬的石状物体，这一过程称为。
8、硅酸盐水泥熟料矿物组成中，是决定水泥早期强度的组分，是保证水泥后期强度的组分，矿物凝结硬化速度最快。
9、水泥浆越稀，水灰比，凝结硬化和强度发展，且硬化后的水泥石中毛细孔含量越多，强度。
10、生产硅酸盐水泥时，必须掺入适量石膏，其目的是，当石膏掺量过多时，会造成，同时易导致。
11、引起水泥体积安定性不良的原因，一般是由于熟料中所含的游离过多，也可能是由于熟料中含的游离过多或掺入的过多。
体积安定性不合格的水泥属于，不得使用。
12、硅酸盐水泥中矿物含量高时，水泥水化及凝结硬化快，且早期强度高，而矿物含量高时，则水化热小，但后期强度高。
13、硅酸盐水泥的水化热，主要由其和矿物产生，其中矿物的单位放热量最大。
14、硅酸盐水泥根据其强度大小分为、、、、、六个强度等级。
15、影响硅酸水泥凝结硬化的主要因素有、、、、等。
16、硅酸盐水泥的凝结硬化过程，按水化反应速度和水泥浆体结构的变化特征，可分为、、、四个阶段。
17、硅酸盐水泥硬化后的水泥石的结构是由、、等组成。
18、硅酸盐水泥的技术要求主要包括、、、、等。
第四章水泥
铝酸三钙
水化铝酸三钙
3CaO·Al2O3·6H2O + CaSO4(石膏)—— 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O(水化硫铝酸钙)
•主要水化产物（在完全水化的水泥石中 ）：
水化硅酸钙 70%（凝胶） 氢氧化钙 20%（晶体） 水化铝酸钙（晶体）
是水泥石形成 强度的最主要 化合物
水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7%
硅酸盐水泥的水化与凝结硬化
拌合 流动性
水化
水泥+水
具
的水泥浆
可塑性
凝结 硬化 （水泥石）
（一）硅酸盐水泥的水化
•水泥和水拌合——表面的熟料矿物立刻与水 发生化学反应——各组分开始逐渐溶解——放 出一定热量——固相体积也逐渐增加。其反应 式如下：
2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2
2. 水泥细度的影响 直接影响：水化，凝结硬化，强度，干
缩及水化热。
越细:凝结速度越快，早期强度越高。但过 细——易与空气中的水分及二氧化碳反应，并且硬 化时收缩也较大，且成本高。
3. 拌合加水量的影响 影响硬化水泥石强度的主要因素。
拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛细孔就越多。 水泥石的强度随其毛细孔隙率的增加呈线性关系下 降，从而强度低。
1.密度、堆积密度
•密度主 要决定 于其熟 料矿物 组成 ， 一般为3.10 ~ 3.20g/cm3。 •受潮水泥的密度有所降低。 •在进行混凝土配合比计算时，通常采用3.10g/cm3。 •堆积密度：疏松堆积时约为1000 ~ 1100kg/m3
紧密堆积时可达1600kg/m3 （1400~1700 kg/m3 ） 。 •在混凝土配合比计算中，通常采用1300kg/m3。
建筑材料 第四章 水泥 教案
章节名称 第四章 水泥授课目标了解水泥的分类、矿物成分及性能教学过程设计新课教学要点第一节硅酸碱水泥和普通水泥硅酸盐水泥（波特兰水泥）定义及代号熟料 →P •Ⅰ 组成 石膏掺料 （0-5%）石灰石或粒化高炉矿渣→P •Ⅱ （6-15%）混合材料→P ·0一、硅酸盐水泥的生产石灰石 原料 粘 土 −−−−→安比例混合磨细生料−−−→煅烧熟料−−−→磨细水泥成品（二磨一烧） 铁矿石石 膏石灰石 CaO; 粘土Al 2O 3和SiO 2 ;铁矿石 Fe 2O 3 ;石膏 CaSO 4水泥性能−−−→取决熟料−−−→取决矿物成分及含量比例 二、熟料的矿物成分及特性水化 凝结 硬化 产生强度 发展强度 保护强度水化热 初凝、终凝 护养：温度、湿度 水化速度 凝结硬化速度 强度发展速度 C 3A>C 3S>C 4AF>C 2S水化热初凝、终凝早期、后期强度性质C3S C2S C3A C4AF凝结硬化速度快慢最快较快水化时放热量高低最高中高低高早期低、后期高低中强度发展快慢快较快水化速度：C3A>C4AF>C3S>C2S三、凝结硬化过程调节水泥凝结----适量石膏过少：起不到缓凝作用过多：水泥腐蚀水化产物：水化硅酸钙、水化铁酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。
凝结标志着水泥浆市区流动性而具有一定的塑性强度，硬化则表示水泥浆固化后所建立的网状结构具有一定的机械强度。
四、技术性质决定水泥能否使用的条件：合格品、不合格品、废品含义、标准、意义（为什么、目的）过细能耗大、硬化收缩大、易开裂可能性小1.细度：粗细程度--- 适中不得大于某粒径过粗能耗小、使用受影响可能性大*细:表面积↑与水基础面积↑水化反应↑早期强度↑*国标规定：硅酸盐水泥细度--比表面积大于300m2/kg;普通水泥细度---0.08mm方孔筛筛余量不得超过10.0%否则为不合格品2.标准稠度用水量--------指水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的用水量（以占水泥重量的百分数表示）。
水泥PPT课件
堆积密度：1.3 g/cm3 2.细度－指水泥颗粒的粗细程度，用筛余或
比表面积表示（300～350 m2/kg），影响水泥
的水化速度、收缩等性质 3.粒径：
< 3µm 水化非常迅速，需水量增大； >40 µm 水化非常缓慢，接近惰性
水泥 回到首页 上一页用 1756年发现水硬性石灰;史密顿使用新发现的砂浆建造了举世闻
名的普利茅斯港的漩岩(Eddystone)大灯塔。 1796年发明“罗马水泥”,英国人派克(J.Parker)将称之为
SepaTria的黏土质石灰岩,磨细后制成料球,在高于烧石灰的温度 下煅烧,然后进行磨细制成水泥。法国产生类似的天然水泥; 1822年出现“英国水泥”;英国人福斯特(J.Foster) 将两份重量 白垩和一份重量黏土烧成水泥 1824年10月21日,英国利兹(Leeds)城的泥水匠阿斯普丁 (J.Aspdin)获得英国第5022号的“波特兰水泥”专利证书
2(2CaO·SiO2)+4H2O→3CaO·2SiO2.3H2O+ Ca(OH)2
3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO.Al2O3·6H2O (水化铝酸三钙晶体)
4CaO.AlO3·Fe2O3+7H2O→3CaO.Al2O3·6H2O+CaO.Fe2O3·H2O (水化铁酸钙凝胶)
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硅酸盐水泥。
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土木工程材料 教案(西南) 水泥
土木工程材料教案（西南）水泥教学目标：1. 了解水泥的定义、分类和生产过程。
2. 掌握水泥的主要技术性质，包括凝结时间、强度、稳定性等。
3. 了解水泥在土木工程中的应用及注意事项。
教学准备：1. 教材或教学资源：《土木工程材料》、《水泥生产工艺》等。
2. 教学工具：投影仪、幻灯片、视频资料等。
教学内容：第一章：水泥的定义及分类1.1 水泥的定义1.2 水泥的分类1.3 水泥的命名和编号第二章：水泥的生产过程2.1 原料准备2.2 破碎和磨粉2.3 水泥熟料的2.4 水泥的磨制第三章：水泥的主要技术性质3.1 凝结时间3.2 强度3.3 稳定性3.4 其他性质第四章：水泥在土木工程中的应用4.1 混凝土4.2 砂浆4.3 路面铺装4.4 钢筋混凝土第五章：水泥的应用注意事项5.1 水泥的选择5.2 水泥的储存5.3 水泥的运输5.4 水泥的使用教学方法：1. 采用讲授法，讲解水泥的相关概念、性质和应用。
2. 使用幻灯片和视频资料，展示水泥的生产过程和实际应用案例。
3. 进行小组讨论，分享水泥在土木工程中的经验和技术。
教学评估：1. 课堂问答，检查学生对水泥基本概念的理解。
2. 课后作业，巩固学生对水泥技术性质和应用的掌握。
3. 小组讨论，评估学生在实际应用中的问题分析和解决能力。
教学延伸：1. 深入了解其他类型的水泥，如矿渣水泥、火山灰水泥等。
2. 研究水泥在环境友好型混凝土中的应用。
3. 探讨水泥产业的技术创新和发展趋势。
第六章：水泥的凝结时间和强度发展6.1 水泥凝结时间的定义和测定6.2 水泥强度的发展规律6.3 影响水泥凝结和强度的因素第七章：水泥的稳定性及其他性质7.1 水泥的体积稳定性7.2 水泥的耐久性7.3 水泥的环保性能7.4 水泥的燃烧性能第八章：水泥在西南地区气候下的应用8.1 西南地区气候对水泥性能的影响8.2 水泥在高温多湿环境中的应用8.3 水泥在寒冷地区中的应用8.4 水泥在盐雾环境中的应用第九章：水泥混凝土的设计与施工9.1 水泥混凝土的设计原则9.2 水泥混凝土的配合比设计9.3 水泥混凝土的施工工艺9.4 水泥混凝土的质量控制第十章：水泥混凝土的养护与维修10.1 水泥混凝土的养护原理10.2 水泥混凝土的养护方法10.3 水泥混凝土的常见病害及预防10.4 水泥混凝土的维修与加固技术这些章节涵盖了水泥的基本概念、生产过程、技术性质、应用领域以及在特定环境下的使用注意事项。
第四章 水泥
f压＝6.25×10-4Ｐ
式中
f压－－抗压强度，MPa; P－－破坏荷载，Ｎ。
（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
高碱水泥
化学反应，体积膨胀，造成混凝土破坏(水泥/混凝土癌症)。
碱骨料反应
试题
1.为调节水泥的硬化时间,应在熟料中加入( ). A.石灰 B.粒化高炉矿渣 C. 石膏 D.粉煤灰 2.硅酸盐水泥的初凝时间不得早于( )min. A.30 B. 45 C60 D.90 3.下列说法正确的是( ) A.水泥的初凝时间不合要求为不合格品,终凝时间 不合要求为废品 B.水泥体积安定性不合要求为不合格品 C. 水泥细度不合要求为不合格品 D.水泥抗折或抗压强度低于该品种水泥强度规定时 应报废
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。
试题
4(多选).下列水泥的技术指标( )不合要求时,应报废. A. 初凝时间 B.终凝时间 C. 安定性 D.细度 E.强度 F. MgO含量
5(多选).水泥工业常用的活性材料是( ) A.石灰石粉 B. 硅藻土 C. 粒化高炉矿渣 D.块状高炉矿渣 E.粉砂
（五）胶砂强度与强度等级 １、胶砂强度：
（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。
第4章石灰与水泥
第四章 石灰与水泥
1、凝结和硬化 水泥与水拌和后，熟料矿物水化
反应，形成各种水化生成物，随着时
间的推移，水泥浆体经凝结硬化而成 为具有一定强度的石状体。
石膏的缓凝作用：在水泥颗粒的
表面形成一层水化硫铝酸钙保护膜， 阻碍水分移动的结果。
第四章 石灰与水泥
2、硬化水泥石的腐蚀 水泥石腐蚀情况有以下几种：
选用C3A含量低的水泥，降低硅酸盐类的腐蚀作用。
第四章 石灰与水泥
2、硬化水泥石的腐蚀 水泥石腐蚀情况有以下几种：
(3)水泥石腐蚀的防止
根据以上分析可知，引起水泥石腐蚀的主要内因包括 两个方面：
b、提高水泥石的密实程度，降低水泥石的孔隙率
改善施工工艺，降低水泥混凝土的拌和用水，提高水 泥的密实度。在水泥混凝土表面敷设一层耐腐蚀性强
强度的稳定发展。
为保证混凝土施工中有足够的操作时间，在水泥标准中规定， 水泥的初凝时间，由加水时起不得早于45分钟。为尽快开始下一步
工作，不至于拖延工期，又规定水泥的终凝时间不得迟于12小时。
我国生产的普通水泥，一般初凝为1～3小时，终凝为5～8小时。
第四章 石灰与水泥
三 、硅酸盐水泥的技术要求 （4）安定性（soundness）
CaO（C） SiO2（S）
第四章 石灰与水泥
其中： 水化反应速度 C3A＞C3S＞C4AF＞C2S
水化释热量
C3A＞C3S＞C4AF＞C2S
耐化学腐蚀性 C3A最差，C4AF最优 干缩性 C3A最大C3S居中C4AF,C2S最小
强度：抗压强度主要来源C3S、C2S，
C3S早期后期都高，C2S早期一般后期高。 抗折强度：C4AF起主要作用。
42.5、42.5R、52.5、52.5R六种。
第四章 水泥生产工艺流程
10
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谢谢 再见
五、硅酸盐水泥生产的工序
1、原料、燃料、材料的选择及入厂
2、原料、燃料、材料的加工处理与准备
3、原材料的配合 4、生料粉磨
5、生料的调配、均化与储存
6、熟料在回转窑或立窑中煅烧 7、熟料、石膏、混合材料的储存、准备
8、熟料、石膏、混合材料的配合及粉磨
9、水泥储存、包装及发运
把来自矿山开采下来的石灰石、粘土经过两级破 碎分别储存于石灰石库和粘土库中，将石灰石和 粘土及少量校正原料按照一定的比例均化成均匀 的原料送往生料磨中进行烘干和粉磨，粉磨后的 生料用气力提升泵送入空气均化库，进一步用空 气搅拌均化生料和储存生料。均化库中的生料经 卸料、计量、提升、定量喂料后送至窑尾悬浮预 热器和分解炉，经过预热和分解后的物料进入回 转窑煅烧熟料。
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工艺流程简图
硅质原料 破碎 石灰石 锤式破碎机 预均化堆场 配料站 立式生料磨 化均库 预热器 分解炉 回转窑 冷却机 熟料库 水泥磨 水泥库 包装机 成品库 商品熟料出厂 水泥散装库 储库 储库 烘干 校正原料 储库 煤 破碎 均化堆场 煤磨 煤粉仓 破碎 破碎 石膏 混合材
袋装水泥出厂
散装水泥出厂
第四章 水泥生产工艺流程
新型干法水泥生产线全景
新型干法水泥生产线全景
一、硅酸盐水泥的生产方法简介 （新型干法生产技术）
新型干法水泥技术是以悬浮预热和预分解技术为核心，把 现代科学技术和工业生产的最新成果广泛地应用于水泥生 产的全过程，形成一套具有现代高科技特征和符合优质、 高产、节能、环保以及大型化、自动化的现代水泥生产方 法。
四、硅酸盐水泥生产工原煤经过烘干兼 粉磨后。制成煤粉并储存于煤粉仓中供给。熟料 经过蓖式冷却机后，由输送机、计量称、提升机 送入熟料库内储存。熟料、石膏经过定量喂料机 送入水泥磨中粉磨，粉磨时也可 根据产品要求加 入适量的混合材料与熟料、石膏一起粉磨，粉磨 后的水泥经过空气输送泵送至水泥库储存，一部 分水泥经包装机包装为袋装水泥，另一部分水泥 由散装专用车散装出厂。
第四章-水泥PPT课件
所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。 为什么石膏用量不能过多？这个问题将通过水泥石
腐蚀的学习得到答案。
3CaO·Al2O3·6H2O+ 19H2O+3(CaSO4·2H2O ) 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O
何为硬化？
➢失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明 显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石 的过程。
➢水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组 成。
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初始反应期 潜伏期
凝结期
硬化期
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凝结硬化过程
初始的溶解和水化，约持续5-10分 钟。
流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水 泥颗粒成长，1h
C－－晶体粒子
“两磨一烧”
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• 二、硅酸盐水泥熟料矿物组成
生料
800℃左右 分解反应
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CaO
3CaO·SiO2
SiO2 Al2O3
800～1450℃ 化合反应
Fe2O
3
2CaO·SiO2 3 CaO ·Al2O3 4 CaO·Al2O3·Fe2O3
产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成 更多的水化产物。
2（2CaO·SiO2)+6H2O 3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
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铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。 该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。 如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象， 水泥将无法正常使用。 通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问 题的发生。
第四章 水泥
一、水泥的品种：
硅酸盐水泥（P） 普通硅酸盐水泥（P·O）
掺混合材的硅酸盐水泥（ P·S, P·P, P·F ）
特性硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、0～5％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，称为硅酸盐水泥(即 国外通称的Portland Cement)。 又根据混合料的掺量分为 P· Ⅰ和P· Ⅱ两类。
C4AF 快 中 小 低 低
抗硫酸盐腐蚀性
中
最好
差
好
在水泥中的相对含量改变时，水泥的技术性
质也随之改变。
2. 石膏的加入 为调节水泥的凝结速度，需掺入适量的石膏，因 此石膏也称作水泥的缓凝剂。水泥中石膏掺量主要
决定于 C A 的含量，也与混合材料的种类和数量有关
3
若不掺石膏或石膏掺量不足时，水泥会发生 瞬凝现象。这是由于铝酸三钙在溶液中电离出 （Al3+），它与硅酸钙凝胶的电荷相反，促使 胶体凝聚。加入石膏后，会使水泥颗粒表面上 形成保护膜，阻碍水化延缓了水泥的凝结。当 掺量超过一定的范围时，还会在后期引起水泥 石的膨胀而开裂破坏。
七. 硅酸盐水泥的腐蚀与及防治方法 （1）水泥石的腐蚀类型 淡水侵蚀（溶析性侵蚀） 盐类侵蚀 酸类侵蚀 碱类侵蚀 （2）水泥石腐蚀的原因 外因：腐蚀介质种类及浓度、水压、流 速水位、水温、干湿交替 内因：水泥石不密实，腐蚀物渗入
水泥石受硫酸盐（盐类） 侵蚀后，内部形成膨胀性 结晶产物
水泥石受硫酸盐侵蚀后，因 膨胀性结晶产物引起的开裂
养护条件： 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； 龄 期：
3d和28d；
强度等级划分
根据水泥胶砂的3天和28天强度测试结果划分的级别称为
第4章 水泥(2)
（1）普通硅酸盐水泥的技术指标
普通硅酸盐水泥的细度、体积安定性、氧化镁含 量、三氧化硫含量、氯离子含量要求与硅酸盐水泥 完全相同，凝结时间和强度等级技术指标要求不同。
① 凝结时间。要求初凝时间不小于45min，终凝
时间不大于600min。 ② 强度等级。根据3d和28d的抗折强度、抗压强 度，将普通硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、 52.5R四个强度等级。各龄期的强度应满足表4-3的 要求。
复合硅酸盐水泥（composite Portland cement） 代号为P•C。其中加入了两种（含）以上大于 20%且不超过50%的混合材料，并允许用不 超过水泥质量8％的窑灰代替部分混合材料， 所用混合材材料为矿渣时，其掺加量不得与 矿渣硅酸盐水泥重复。
（1）三种水泥的技术指标 这三种水泥的细度、凝结时间、体积安定性、强 度等级、氯离子含量要求与矿渣硅酸盐水泥相同。三 氧化硫含量要求不大于4.0％。氧化镁的含量要求不 大于6.0％，如果含量大于6.0％时，需进行压蒸安定 性试验并合格。
（2）三种水泥的性能及应用 这三种水泥与矿渣硅酸盐水泥的性质和应用有以 上很多共同点，如早期强度发展慢，后期强度增长快； 水化热小；耐腐蚀性好；温湿度敏感性强；抗碳化能 力差；抗冻性差等。但由于每种水泥所加入混合材材 料的种类和量不同，因此也各有其特点：
①火山灰质硅酸盐水泥抗渗性好。
因为火山灰颗粒较细，比表面积大，可使水泥 石结构密实，又因在潮湿环境下使用时，水 化中产生较多的水化硅酸钙可增加结构致密 程度，因此火山灰质硅酸盐水泥适用于有抗 渗要求的混凝土工程。 但在干燥、高温的环境中，与空气中的二氧化 碳反应使水化硅酸钙分解成碳酸钙和氧化硅， 易产生“起粉”现象，不宜用于干燥环境的 工程，也不宜用于有抗冻和耐磨要求的混凝 土工程。
第4章水泥__复习思考题P5
第四章水泥P581. 什么是硅酸盐水泥？生产硅酸盐水泥时，为什么要加入适量石膏？答：（1）根据GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的定义：凡由硅酸盐水泥熟料加适量的石膏、或再掺加0～5%的石灰石或粒化高炉矿渣，磨细制成的水硬性胶凝材料, 称为硅酸盐水泥。
（2）生产硅酸盐水泥时，加入适量石膏的目的是:①调节水泥的凝结时间;②使水泥不致发生急凝现象；③同时在最佳石膏掺量时可得到水泥最高强度。
2. 试分析硅酸盐水泥强度发展的规律和主要影响因素答：（1）早期（3d）强度发展较快，后期（28d）发展较慢；（2）主要影响因素：Ⅰ.内因：①水泥中各主要矿物的相对含量；②水泥的细度；③石膏掺量。
Ⅱ.外因：①水泥浆的水灰比；②养护温度（冬季施工注意防冻）；③养护湿度（夏季施工注意洒水）；④养护龄期。
3. 什么是水泥的体积安定性？体积安定性不良的原因及危害有哪些？答：（1）水泥的体积安定性是指水泥浆体在凝结硬化过程中体积变化的均匀性；（2）体积安定性不良的原因有：①游离氧化钙（f-CaO）；②氧化镁（MgO）；③三氧化硫（SO3）含量过高；④此外，碱分（K2O、Na2O）的含量也应加以控制。
（3）体积安定性不良的危害：使已硬化水泥石中产生不均匀膨胀，破坏水泥石结构，出现龟裂、弯曲、松脆或崩溃现象。
4. 影响硅酸盐水泥水化热的因素有哪些？水化热高低对水泥的使用有什么影响？答：（1）影响硅酸盐水泥水化热的因素有：水泥中（熟料）的矿物组成、水灰比、细度和养护条件等；（2）水化热高低对水泥的使用的影响有：大型基础、水坝、桥墩等大体积混凝土建筑物。
由于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。
5. 硅酸盐水泥的强度等级是如何检验的？答：是按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO）》测定其7d和28d的抗折强度及抗压强度；然后根据其强度值的大小，依据GB/T 175-2008《通用硅酸盐水泥》的强度指标要求进行评定。
4-1 硅酸盐水泥
水泥的优点： 1、可塑性好，可调成各种形状和尺寸的
泥凝土构件； 2、适应性强，可用于海上、地下或干热、
严寒地区以及耐侵蚀、防辐射等特殊要求的工 程；
3、耐久性好，水泥混凝土既没有钢材的 生锈问题，也没有木材的腐朽等缺点，更没有 塑料制品的老化、污染等问题；
4、可获得很高的强度，通过改变熟料的 矿物组成，既可调节其性能，获得高的强度， 还能与纤维等材料匹配，制成水泥基复合材料；
■ 1824年，英国J．阿斯普丁发明了一种把石灰石和粘土混和 后加以煅烧来制造水泥的方法，并获得了专利权。这种水泥 同英国附近波特兰小城盛产的石材颜色相近，故称为波特兰 水泥。人类最早是利用间歇式土窑（后发展成土立窑）煅烧 水泥熟料。
■ 1877年回转窑烧制水泥熟料获得了专利权，继而出现了单筒 冷却机、立式磨及单仓钢球磨等，从而有效地提高了水泥的 产量和质量。
生产 厂 甲
乙
熟料矿物成分，%
Ｃ3S 56
C2S 17
C3Ａ Ｃ4AF
12
15
42
35
7
16
解
由甲厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强度 发展速度、水化热、２８d时的强度均高于由乙厂硅 酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥．但耐腐蚀性则低 于由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥。
某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有 多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用42.5Ⅱ型硅酸盐水 泥，其熟料矿物组成如下：
三、硅酸盐水泥的凝结和硬化
1.凝结硬化的概念
水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、凝 结硬化过程变成坚硬固体—复杂的物理化学变 化过程。
凝结——水泥与水拌合后最初形成可塑浆体，随着时间 增长，水泥浆变稠，失去可塑性，但还不具备强度， 此过程即为“凝结”；
第四章注水泥技术
体系。水泥浆变稠，直到失去流动性。
3)、硬化期：水泥的水化物形成晶体状态，互相紧密连接成 一个整体，强度增加，已经硬化成为水泥石。
一、油井水泥
油井水泥的分类
1、API水泥使用范围
一、油井水泥
油井水泥的分类
2、国产以温度系列为标准的油井水泥
45℃水泥：用于表层及浅层，深度小于1500米； 75℃水泥：用于井深1500－3200m。当超过3500 m时应加入缓
四、提高注水泥质量的措施
3、提高注水泥质量的措施
（1）、提高顶替效率，防止窜槽 ①、加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度； ②、注水泥时活动套管； ③、采用紊流或塞流流态注水泥； ④、采用前置液； ⑤、注水泥前调整钻井液性能； ⑥、增加紊流接触时间等。 （2）、防止油气水上窜
①、注完水泥后及时使套管内卸压，并在环空内加压； ②、使用膨胀性水泥，防止水泥石收缩； ③、采用多级注水泥技术或采用两种凝速的水泥； ④、使用刮泥器，清除井壁泥饼。
第四章、注水泥技术
主要内容
油井水泥 水泥浆的物理性能 前置液体系 注水泥工艺及设备 注水泥设计及计算 提高固井注水泥质量的措施
§4、注水泥技术
主要内容：
油井水泥
油井水泥的主要成分 油井水泥的水化作用 油井水泥的分类
水泥浆的性能与固井工程的关系
水泥浆性能与固井工程之间的关系 水泥外添加剂 特种水泥 水泥浆性能的调节
一、油井水泥
油井水泥的主要成分:
(3)、铝酸三钙3CaO·Al2O3（简称C3A）
促进水泥快速水化；
其含量是决定水泥初凝和稠化时间的主要因素；对水泥 浆的流变性及早期强度有较大影响；对硫酸盐极为敏感；对 于有较高早期强度的水泥，其含量可达15%。 (4)、铁铝酸四钙4CaO2·Al2O3·Fe2O3（简称C4AF）， 对强度影响较小，水化速度仅次于C3A， 早期强度增长较快，含量为 8%～12%。 除了以上四种主要成份之外，还有石膏、碱金属的氧化物等。
第四章 水泥参考答案1
水泥习题参考答案一、名词解释1、水泥体积安定性：水泥在凝结硬化的过程中体积变化的均匀性。
二、填空题1活性混合材料均含有_活性SiO2_和_活性Al2O3_成分。
它们能与水泥水化产物氢氧化钙作用，生成_水化硅酸钙_和_水化铝酸钙_ _。
2引起硅酸盐水泥腐蚀的基本内因是水泥石中存在__氢氧化钙_和__水化硅酸钙_ 以及_水化铝酸钙_ 。
3硅酸盐水泥水化产物有_凝胶体__和晶_体，一般认为它对水泥石强度及其主要性质起支配作用。
4引起硅酸盐水泥体积安定性不良的原因是_游离氧化钙_ _、__游离氧化镁及__石膏_。
5常用的六大水泥包括：__硅酸盐水泥 _、__普通硅酸盐水泥、__复合硅酸盐水泥 _、_矿渣硅酸盐水泥__、__火山灰硅酸盐水泥及_粉煤灰硅酸盐水泥_。
6国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间应不早于__45_分钟，终凝时间应不迟于390_分钟。
7硅酸盐水泥按照__3_天和_28__天的抗折强度和_抗压_ 强度划分为_6__个强度等级。
8硅酸二钙的水化方程式是C2S十mH=C-S-H+(2—x)CH__，产物中__氢氧化钙_为晶体结构，_水化硅酸钙_为凝胶体结构。
9硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有_C3S__、_ C2S_ 、__C3A _和_C4FA。
10硅酸盐水泥的主要水化产物有_水化硅酸钙__、_氢氧化钙_、_钙矾石_和_单硫型水化硫铝酸钙_ _。
11硅酸盐水泥的主要技术性质有_细度__、凝结时间_、_安定性_和_强度___。
12硅酸盐水泥熟料中，_硅酸三钙__凝结硬化后强度最高，_铝酸三钙_水化速度最快，_铝酸三钙_水化放热量最高，铝酸三钙_干缩性最大。
13硅酸盐水泥的细度用_比表面积_表示，普通水泥的细度用_筛余量_表示，硅酸盐水泥的终凝结时间为__6.5h _，普通水泥的终凝结时间为_10h __。
14硅酸三钙的水化方程式是C3S十nH=C-S-H+(3—x)CH，产物中_氢氧化钙_为晶体结构，_水化硅酸钙_为凝胶体结构。
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第四章：水泥
2)粉煤灰硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰
硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥)，代号 。水泥中粉煤灰掺量的质量分数为
。
3)复合硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料2种或2种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬 性胶凝材料,称为复合硅酸盐水泥(简称复合水泥)，代号 。
第四章：水泥
二、数量验收 袋装水泥按袋计数验收，每垛质量一般采取抽样方法，即在每垛水泥每边取一迭，
计10迭共40袋过磅，以平均袋重乘以该垛的总袋数，即为该垛的总质量。
三、水泥质量的结果判定 国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）规定
合格品： 化学指标、安定性、凝结时间、强度均符合标准要求。
• 3)盐类腐蚀
• (1)硫酸盐的腐蚀
• (2)镁盐的腐蚀
第四章：水泥
4)强碱的腐蚀 5)腐蚀的防止
根据以上腐蚀原因分析,水泥石的腐蚀前提是：其外环境和内环境能引起化学反 应，腐蚀性化合物必须是一定浓度的溶液状态；较高的温度、一定的湿度、较快的 流速、钢筋的锈蚀等。所以使用水泥时，可采用下列防止腐蚀的措施：
第四章：水泥
标 准 砂
胶 砂 试 件
抗
抗
折
压
试
试
验
验
Hale Waihona Puke 后中第四章：水泥
硅酸盐水泥各龄期的强度值(GB175-2007)
R——早强型（早期强度较高）
第四章：水泥
4.6 水泥的质量鉴别 一、水泥质量的检查
• 检查标识： 查看包装标识内容是否清
晰完整
• 检查质量： 按相关国家标准及规范的
要求和规定，进行各项性 能试验。
4.2.1 普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,
称为普通硅酸盐水泥(简称普通水泥),代号P·O 。 普通水泥按照国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB 175—1999)的规
定。其强度等级分为：32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R,各强度等级水泥的 各龄期强度不得低于表4.3中的数值。普通水泥的初凝不得早于45 min，终凝不得迟 于10 h。在0.08 mm方孔筛上的筛余不得超过10%。沸煮安定性必须合格。普通水泥 中烧失量不得大于5.0% 。
4.1.7 掺混合材料的硅酸盐水泥 凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量石膏共同磨细制成的水
硬性胶凝材料,均属掺混合材料的硅酸盐水泥。 根据掺入混合材料的数量和品种不同，这类水泥有：普通硅酸盐水泥、矿渣硅
酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
第四章：水泥
4.2 掺混合材料的硅酸盐水泥
不合格品： 化学指标、安定性、凝结时间、强度任一项不符合。
第四章：水泥
4.7 水泥的储存和运输 • 防水防潮：上盖下垫、四周离墙、容器密闭 水泥是极干燥的粉末，很容易吸收空气中的水分，发生 水化反应凝结成块状，从而失去胶结能力，活性降低，强度 降低，时间越长降低越多。 • 分类储运：品种、等级、出厂日期、厂家 • 先进先出、先存先用
安定性不合格试饼
国家标准规定：用沸煮法检验必须合格。安定性不合格的水泥不能使用。
第四章：水泥
4)强度及强度等级 水泥强度是表示水泥质量的重要技术指标，也是划分水泥强度等级的依据。
国家标准《水泥胶砂强度检验方法(ISO)》(GB/T 17671—1999)规定，采用软练胶 砂法测定水泥强度。
《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB 175—1999)规定各强度等级的强度值不 得低于表4.2中的规定。
第四章：水泥
4.1.5 硅酸盐水泥的主要技术性质与标准
国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB 175—1999)对硅酸盐水泥的技术 性质要求如下：
1)细度 细度是指水泥颗粒的粗细程度，它直接影响着水泥的性能和使用。凡水泥细度不
符合规定者为不合格品。 2)凝结时间
水泥凝结时间分初凝时间和终凝时间。从加入拌和用水至水泥浆开始失去塑性所 需的时间，称为初凝时间；自加入拌和用水至水泥浆完全失去塑性，并开始有一定结 构强度所需的时间，称为终凝时间。国家标准规定硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45 min，终凝时间不得迟于6.5 h。凡初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规 定者为不合格品。
第四章：水泥
凝结时间测定仪(维卡仪)
第四章：水泥
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，水泥体积变化的均匀性。
国家标准《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T 1346— 2001)规定：由于游离氧化钙引起的水泥体积安定性不良可采用沸煮法检验。所谓 沸煮法包括试饼法和雷氏法2种。
矿物颗粒表面立即与水发生化学反应，生成了一系列新的化合物，并放出一定的热量。 其反应如下：
第四章：水泥
为了调节水泥的凝结时间，在熟料磨细时应掺加适量(3%左右)石膏，这些石膏与 部分水化硫铝酸钙的针状晶体并伴有明显的体积膨胀。
硬化后的水泥石是由晶体、胶体、未水化完的水泥熟料颗粒、游离水分和大小不 等的孔隙组成的不均质结构体,如图4.3所示。
第四章：水泥
4.2.2 矿渣硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为
矿渣硅酸盐水泥(简称矿渣水泥)，代号 。 按照国家标准《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》
(GB 1344—1999)规定，水泥熟料中氧化镁的质量分数不宜超过 。 矿渣水泥强度等级分为：32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R。各强度等级水 泥的各龄期强度不得低于表4.4中规定。
第四章：水泥
第四章：水泥
4.5、强度
测定方法：水泥胶砂法（ISO法） 1、材料配比：水泥:标准砂:水=1:3:0.5； 2、试件尺寸：40mm×40mm×160mm； 3、养护条件：20℃士1℃水中； 4、规定龄期：3d和28d； 5、测试强度：抗折强度和抗压强度。 6、强度等级划分及强度标准：见 GB175-2007
第四章：水泥
4.1.4 硅酸盐水泥的水化、凝结硬化及其影响因素
水泥用适量的水调和后，最初形成具有可塑性的浆体，随着时间的增长，失去可
塑性(但尚无强度)，这一过程称为 。由初凝到开始具有强度时的终凝过程称为水
泥的 。此后，产生明显的强度并逐渐发展成为坚硬的石状物——水泥石，这一过
程称为水泥的
。
1)水泥的水化 水泥加水后，水泥颗粒被水包围，其熟料
图4.3 水泥凝结硬化进度示意图 (a)未水化的水泥颗粒； (b)在表面形成水化物膜层；
(c)水泥凝结； (d)水泥硬化 1—水泥颗粒；2—凝胶；3—水泥颗粒未水化内核；4—毛细孔
第四章：水泥
(1)水泥组成成分的影响 (2)石膏掺量的影响石膏称为水泥的缓凝剂，主要用于调节水泥的凝结时间,是水 泥中不可缺少的组分。 (3)水泥细度的影响 (4)养护条件(温度、湿度)的影响 (5)养护龄期的影响 (6)拌和用水量的影响 (7)外加剂的影响 (8)储存条件的影响
第四章：水泥
4.1.6 水泥石的腐蚀与防止 水泥制品在一般使用条件下，具有较好的耐久性，但在某些侵蚀性介质(软水、
含酸或盐的水等)作用下，强度会降低甚至造成建筑物结构破坏，这种现象称为水泥 石的腐蚀。引起水泥石腐蚀的主要原因有：
• 1)软水腐蚀(溶出性侵蚀)
• 2)酸性腐蚀
•
(1)碳酸腐蚀
•
(2)一般酸的腐蚀
《建筑材料》
第四章：水泥
第四章：水泥
4.1 水泥的概述
“两磨一烧”
➢原料：石灰石、粘土、校正原料（铁质、硅质、铝质） ➢生料：将原料按比例混合磨细 ➢煅烧温度：1400℃左右 ➢熟料成分： C3S(硅酸三钙)、C2S(硅酸二钙)、C3A(铝酸三钙)、C4AF(铁铝酸四钙) ➢石膏作用：缓凝 ➢石膏掺量：3%左右
按照国家标准《复合硅酸盐水泥》(GB 12958—1999)的规定，水泥熟料中氧化 镁的质量分数不得超过 。
第四章：水泥
4.3、水泥的应用
1.拌制砂浆： 用于砌筑、抹面 2.拌制混凝土：用于制作混凝土构件 3.适用范围： 地上、地下、水中
第四章：水泥
4.4水泥的技术性质
一、细度 1、名词定义:水泥颗粒的粗细程度。 2、工程意义：影响水化速度和强度。 3、检测方法：勃氏法、筛分析法 4、检测指标：比表面积、筛余率 5、国标规定：硅酸盐水泥、普通水泥：比表面积＞300m2/kg 其他4种水泥：80µm方孔筛，筛余率≤10% 45µm方孔筛，筛余率≤30%
有何相同与不同 ？
硅酸盐 熟料
硅酸盐水泥
P·Ⅰ或 P·Ⅱ
第四章：水泥
硅酸盐熟料
磨细
普通硅酸盐水泥
P·O
第四章：水泥
硅酸盐熟料
磨细
矿渣硅酸盐水泥
P·S
第四章：水泥
硅酸盐熟料
磨细
火山灰硅酸盐水泥
P·P
第四章：水泥
硅酸盐熟料
磨细
粉煤灰硅酸盐水泥
P·F
第四章：水泥
硅酸盐熟料
磨细
复合硅酸盐水泥
P·C
• 储存期不宜过长：≤3个月
• 过期水泥前应重新鉴定强度等级，按鉴定后的强度等级使用。
第四章：水泥
临时存放水泥
第四章：水泥 矿渣水泥的密度通常为2.8~3.1 g/cm3,堆积密度为1 000~1 200 kg/m3
矿渣水泥中熟料的质量分数比硅酸盐水泥少，掺入的粒化高炉矿渣量比较多,与硅 酸盐水泥相比有以下几方面特点(见表4.5)：
4.2.4 火山灰、粉煤灰及复合硅酸盐水泥 1)火山灰硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材 料称为火山灰质硅酸盐水泥(简称为火山灰水泥)，代号 。水泥中火山灰质混合材料 掺量的质量分数为