第三章 水硬性胶凝材料——水泥
第三章水泥材料
第三章水泥主要内容：本章以硅酸盐水泥为重点，阐述了常用六大品种水泥的组成、特性、质量标准及适用范围；并概要介绍了其它品种水泥。
通过本章学习，应掌握常用水泥的基本技术性质和质量要求，并能根据工程要求合理地选用，同时，应一般了解其他品种水泥的特点。
授课时数：3课时水泥，是一种水硬性胶凝材料硅酸盐系列水泥按其性能和用途，可分为：3.1 常用水泥3.1.1 常用水泥的生产3.1.1.1水泥熟料的烧成（1）生产过程磨细水泥熟料（2）硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸三钙：C3S 硅酸二钙：C2S 铝酸三钙：C3A 铁铝酸四钙：C4AF3.1.1.2 磨细水泥成品（1）原材料：水泥熟料、石膏和混合材料（2）六大种常用水泥①硅酸盐水泥(分I型、Ⅱ型，代号为P.I、P.Ⅱ)，硅酸盐水泥熟料＋0～5％石灰石或粒化高炉矿渣＋适量石膏2I 型，代号为P.I——不掺混合材Ⅱ型，代号为P.Ⅱ——掺不超过水泥质量5％石灰石或粒化高炉矿渣混合材料②普通硅酸盐水泥(简称普通水泥，代号P.O)，硅酸盐水泥熟料＋6％～15％混合材料＋适量石膏③矿渣硅酸盐水泥(简称矿渣水泥，代号P.S)，硅酸盐水泥熟料＋20％～70％粒化高炉矿渣＋适量石膏④火山灰质硅酸盐水泥(简称火山灰水泥，代号P.P)，硅酸盐水泥熟料＋20％～50％火山灰质混合材料＋适量石膏⑤粉煤灰硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥，代号P.F)硅酸盐水泥熟料＋20％～40％粉煤灰＋适量石膏⑥复合硅酸盐水泥(简称复合水泥，代号P.C)硅酸盐水泥熟料＋16％～50％两种或两种以上混合材料＋适量石膏3.1.2 常用水泥的特性硅酸盐水泥熟料中各矿物单独与水作用，将发生如下水化反应：3.1.2.1 硅酸盐水泥（1）水化凝结硬化快，强度高，尤其早期强度——适宜配置高强砼及早强砼（2）水化热大——不宜在大体积工程中应用（3）耐腐蚀性差（为六大水泥中最差）——不宜在有腐蚀性介质的环境中使用（4）抗冻性好，干缩小（5）耐热性能差3.1.2.2 普通水泥强度等级比硅酸盐水泥多了32.5和32.5R，少了62.5和62.5R与硅酸盐水泥相比，普通水泥的早期凝结硬化速度略微慢些，3d强度稍低，其他如抗冻性及耐磨性等也稍差些。
第三章硅酸盐水泥
硫铝➢酸C4钙AF水+ 1化3H物开C4(始A,F形)H成13 。
❖ 此后➢，C水4AF化+ 3物CŜ不·H2断+26形H成C，3(A不,F)断·3C填Ŝ3·充H32孔隙或空隙。
➢ C4AF + CŜ·H2+26H C3(A,F)·CŜ3·H12
石膏的作用
❖ 避免水泥浆的闪凝和假凝现象。 ❖ 调节水泥的凝结时间。 ❖ 导致钙钒石和单硫型硫铝酸钙水化物的形成。
❖ 制➢ 造调节工原艺料：：铁矿与加干砂稍粉，多混调水合节制物与成—补湿干充球法F—工e2O半艺3湿与法Si工O2艺
➢ 原料经粉磨混合后得到水泥生料
➢ 生料经窑内煅烧得到水泥熟料
➢ 水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起经粉磨混合
后得到水泥
❖ 自动化生产过程
“两磨一烧”
硅质 (粘土)
水泥原制料造采的掘 “两磨一烧”工艺流程
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).
学习目的
❖ 学习
➢ 硅酸盐水泥的矿物组成，及其与其他水泥的差别； ➢ 水泥的生产过程及其对性质的影响。
❖ 掌握
➢ 水泥凝结硬化机理和凝结硬化过程的影响因素； ➢ 应用这些基本理论，说明水泥和混凝土的性质，指
普遍用于各种土木工程和钢筋混凝土结构！ ❖ 水泥的性能和正确选用对土木工程的功能与质量
至关重要！
主要内容
重点论述了硅酸盐系水泥的矿物组成、凝结硬化机理和 基本性质及其检测方法，以及硅酸盐水泥的应用。
❖ 什么是硅酸盐水泥？ ❖ 硅酸盐水泥是怎样制造？ ❖ 硅酸盐水泥的组成？ ❖ 水泥浆如何转变成坚硬固体？ ❖ 水泥应满足哪些技术性质？ ❖ 如何正确使用水泥？
土木工程材料3 水硬性胶凝材料
ettringite，AFt)。后期转变为单硫型硫铝酸钙（monosulfate
hydrates, Afm)。AFt—针状晶体；Afm—六方片状晶体。
13
2）水泥的硬化(hardening)
第一阶段：拌水起至初凝时，C3S迅速反应 生成Ca(OH)2。石膏和C3A反应生成AFt。 水泥浆呈塑性状态。 第二阶段：从初凝起至 24h ，水化加速，生 成较多的Ca(OH)2、AFt、C-S-H凝胶，水 泥凝结。 第三阶段： 24h 以后直到水化结束。所有水 化产物生成，数量不断增加，结构更加致 密，强度不断提高。
3 水硬性胶凝材料( cement )
水硬性胶凝材料是指能与水发生化学反应凝结和硬化， 且在水下也能够凝结和硬化并保持和发展其强度的胶凝材 料。水泥是一种典型的水硬性胶凝材料。 常用的是通用硅酸盐水泥,主要品种有：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 酸盐水泥等。 此外,还有铝酸盐水泥等其他系列水泥。
3
3.1 硅酸盐水泥
3.1.1 硅酸盐水泥的生产和矿物组成
1）原材料与生产简介
石灰石质—石灰石、白垩
CaO SiO2、Al2O3、Fe2O3 Fe2O3
粘土质—粘土、页岩
校正原料（少量）——铁粉
4
工艺：“二磨一烧”
水泥生产工艺流程示意图
5
某新型干法旋窑水泥生产线
6
2）硅酸盐水泥熟料的矿物组成
石膏耗尽时，钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物所胀破，C3A等矿物
再次快速水化，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。水泥浆
的塑性逐渐消失，直到终凝。
17
水硬性胶凝材料
水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料是指在水的存在下通过水化反应生成硬化胶凝体的材料。
常见的水硬性胶凝材料主要包括水泥、石膏和石灰等。
其中，水泥是最常用的水硬性胶凝材料之一。
它通过将水泥与水混合，并在一段时间内进行反应，形成坚硬的胶凝体。
水泥的主要成分是石灰石和粘土，经过破碎、磨制和混合成粉末状的水泥熟料，再经过烧制和研磨加工形成水泥粉。
在水的湿润下，水泥粉与水发生水化反应，形成具有一定强度和耐久性的水泥石。
石膏是另一种常见的水硬性胶凝材料。
它通过石膏矿石的石膏石（CaSO4·2H2O）经过煅烧、研磨和筛分等工艺，得到石膏粉。
在与适量的水混合后，石膏粉与水发生水化反应，形成石膏石。
石灰也是一种常用的水硬性胶凝材料。
石灰主要包括生石灰和熟石灰两种。
生石灰是指石灰石经过石灰窑内高温煅烧后得到的产物，石灰石中的CaCO3 通过石灰窑内的煅烧反应变成CaO。
熟石灰是指将生石灰与适量的水混合，发生水化反应生成石灰石。
水硬性胶凝材料有很多应用领域。
最常见的是建筑领域，用于制作混凝土、砂浆和砌块等。
水硬性胶凝材料可以通过调整配比和工艺，调控其强度、硬化时间和耐久性等性能，满足不同工程的需求。
另外，在其他领域，如矿山填埋、地基处理、固化污染土壤、制备人造石材和艺术品等方面也有广泛的应用。
然而，水硬性胶凝材料也存在一些问题。
例如，水泥的制造过程消耗大量的能源和原材料，对环境造成一定的影响；同时，硬化后的胶凝体在长期使用过程中会产生一些老化、开裂和腐蚀等问题，需要进行维修和防护。
因此，需要在材料的选择、工艺的控制和结构的设计等方面进行综合考虑，提高水硬性胶凝材料的性能和可持续性。
水硬性胶凝材料
火山灰质混合材料
凡是天然的或人工的以活性氧化硅 和活性三氧化二铝为主要成分，具有火山 灰活性的矿物质材料，都称为火山灰质混 合材料。
粉煤灰
粉煤灰是发电厂燃煤锅炉排出的烟道
灰，其颗粒直径一般为 0.001~0.05mm ，呈 玻璃态实心或空心的球状颗粒，表面比较 致密。粉煤灰的成分主要是活性氧化硅和 活性三氧化二铝。
Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。
水泥生产
硅酸盐水泥是以石灰质原料 ( 如石灰 石等)与粘土质原料(如粘土、页岩等)为主， 有时加入少量铁矿粉等，按一定比例配合， 磨细成生料粉(干法生产)或生料浆(湿法生 产)，经均化后送入回转窑或立窑中煅烧至 部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的水 泥熟料，再与适量石膏共同磨细，即可得 到P· Ⅰ型硅酸盐水泥。
四、铁铝酸四钙
1、水化速度：早期介于C3A、C3S间，后期的 发展不如C3S； 2、早期强度似C3A，后期能增长，似C2S 3、水化热较C3A低，抗冲击性能和抗硫酸盐性 能较好。
28d内绝对强度：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S 水 化 速 度：C3A＞ C4AF＞ C3S＞C2S 水 化 热： C3A＞ C3S＞ C4AF＞ C2S
熟料的矿物组成及其特性
水泥熟料矿物的主要特性
矿物名称 含量范围（质 量％）
水化反应速度 强 度
硅酸三钙 37～67
快 高 较高
硅酸二钙 15～30
慢 早期低， 后期高 低
铝酸三钙 7～15
最快 低 最高
铁铝酸四钙 10～18
快 低（含量多时对 抗折强度有利） 中
水 化 热
熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应， 其特点见上表。
教师引导，学生探索
水硬性胶凝材料名词解释
水硬性胶凝材料名词解释水硬性胶凝材料是指在水的作用下发生化学反应，产生结晶、凝固和硬化的材料。
它通常由水泥、石灰、石膏等主要成分组成，通过加水后能够形成坚固的固体状物质。
以下是对水硬性胶凝材料常见的名词进行解释。
1. 水泥：水泥是一种常用的水硬性胶凝材料，主要由石灰、硅酸盐等矿物质熟料经磨碎和炉烧制而成。
水泥通过与水反应，产生水化产物，形成硬化固体。
常用的水泥有普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥等。
2. 石灰：石灰是水硬性胶凝材料中的一种，主要由石灰石经焙烧得到。
石灰可通过吸湿而形成石灰浆，与二氧化碳反应形成碳酸钙，产生硬化效果。
石灰主要有生石灰和熟石灰两种形式，常用于砌筑、装饰等工程中。
3. 石膏：石膏是一种硫酸盐类水硬性胶凝材料，主要由石膏矿石经煅烧得到。
石膏与水反应生成硬化石膏，可以用于建筑物内部的板材、装饰品、造型等。
常见的石膏产品有天然石膏、熟石膏等。
4. 凝结剂：凝结剂是水硬性胶凝材料中的一种，通常用于加速水泥等物料的凝结硬化过程。
常用的凝结剂有蓝剂、钠硅酸盐等，可以改变水泥颗粒之间的作用力，促使其更快地凝结和硬化。
5. 混凝土：混凝土是由水泥、骨料、掺合料等组成的复合材料。
混凝土在加水后，水泥与骨料反应形成水化产物，使混凝土逐渐凝结硬化。
混凝土具有一定的强度和抗压能力，常用于建筑物的结构和基础等各类工程中。
6. 水化反应：水化反应是指水硬性胶凝材料在水的作用下，水泥或石灰等成分与水发生化学反应，产生水化产物并逐渐形成坚硬的固体。
水化反应是水硬性胶凝材料凝结硬化的关键过程，其速度和产物的结构将直接影响材料的性能。
总之，水硬性胶凝材料是广泛应用于建筑、装饰和工程等领域的材料，其通过与水发生化学反应，产生凝固和硬化的效果。
熟悉这些材料的名称和特点，可以更好地理解和应用水硬性胶凝材料。
硅酸盐水泥的强度等级划分为
可降等级使用。
五、水泥石的腐蚀与防止
(一) 水泥石腐蚀的种类
1. 软水侵蚀(溶出型侵蚀)
当水泥石受到蒸馏水、天然的雨水、雪水以及含重碳酸 盐很少的河水、湖水等软水作用时，水泥石中的氢氧化钙不 断溶解流失，特别是处于流水或有压力的水中时，氢氧化钙 的溶解使得水泥石的密实度下降，强度和耐久性也降低；而 且由于氢氧化钙浓度的下降，还引起了水泥石中的其它水化 产物的分解。
CO2+CaCO3+H2OCa(HCO3)2
4. 强碱腐蚀
硅酸盐水泥基本是耐碱的，碱类溶液浓度不高对水泥石是 无害的。但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱 (NaOH 、 KOH) 时，强碱会与水泥进行如下反应： 3CaO· Al2O3 +6NaOH→3Na2O· Al2O3+3Ca(OH)2 铝酸钠是易溶于水的，从而造成水泥石的腐蚀。 当水泥石被NaOH浸透后又在空气中干燥，与空气中的CO2
CaSO4· 2H2O+3CaO· Al2O3+H2O→3CaO· Al2O3· 3CaSO4· 31H2O
高硫型水化硫铝酸钙晶体
当石膏消耗完后 ，部分高硫型水化硫铝酸 钙 ( 又称钙矾石 AFt) 转变为低硫型水化硫铝酸钙晶体 AFm(3CaO· Al2O3· CaSO4· 12H2O ，即 )。 C 3AS H12
强度
高
早低后高
低
低
三、硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化
(一) 熟料矿物的水化反应
硅酸三钙
3CaO· SiO2+H2O→3CaO· 2SiO2· 3H2O+Ca(OH)2
水化硅酸钙凝胶C3S2H3
氢氧化钙晶体CH
硅酸二钙 铝酸三钙
2CaO· SiO2+H2O→3CaO·2SiO2· 3H2O+Ca(OH)2 3CaO· Al2O3+H2O→3CaO· Al2O3· 6H2O
3-无机胶凝材料(水硬性)
由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很
快凝结，为使工程使用时有足够的操 作时间，水泥中加入了适量的石膏。 水泥加入石膏后，一旦铝酸三钙开始 水化，石膏会与水化铝酸三钙反应生 成针状的钙矾石。钙矾石很难溶解于 水，可以形成一层保护膜覆盖在水泥 颗粒的表面，从而阻碍了铝酸三钙的 水化，阻止了水泥颗粒表面水化产物 的向外扩散，降低了水泥的水化速度， 使水泥的初凝时间得以延缓。
（２）硅酸二钙 硅酸二钙的化学成分为 2ＣaＯ· ＳiＯ 2 ，其简写为C2S， 约占水泥熟料总量的15％～37％。 硅酸二钙遇水后反应较慢，水化 热也较低。它不影响水泥的凝结， 对水泥的后期强度起主要作用。
（３）铝酸三钙
铝酸三钙的化学成分是３CaO· 2O3 ， Al 其简写为C3Ａ，约占水泥熟料总量的7～ 15％。铝酸三钙遇水后反应极快，产生的 热量大而且很集中。铝酸三钙对水泥的凝 结起主导作用，但其水化产物强度较低， 主要对水泥的早期强度有所贡献。
（４）体积安定性 水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为
水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能 保持一定形状，不开裂，不变形，不溃 散的性质。体积安定性不良的水泥应作 废品处理，不得应用于工程中，否则将 导致严重后果。
导致水泥安定性不良的主要原因一般是由于熟料 中的游离氧化钙、游离氧化镁或掺入石膏过多等 原因造成的，其中游离氧化钙是一种最为常见， 影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙 或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加 之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经 硬化后才进行熟化，生成六方板状的 Ca（OH） 2 晶体，这时体积膨胀９７％以上， 从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。 当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石 膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大 约1.5倍，从而导致水泥石开裂。 国家标准规定．水泥的体积安定性用雷氏法或试 饼沸煮法检验。
第三章 水硬性胶凝材料(水泥)
（4）激发剂
Ca(OH)2和石膏起着激发水化（使活性混合材料的潜在活性 得以发挥），促进凝结硬化的作用，故称为激发剂。
常用的激发剂有碱性激发剂和硫酸盐激发剂两类。
碱性激发剂：石灰，硅酸盐水泥熟料。
硫酸盐激发剂：二水石膏、半水石膏和各种化学石膏。 硫酸盐激发剂的激发作用必须在有碱性激发剂的条件下， 才能充分发挥。
土木工程材料 水泥
3.水泥
3.1 常用水泥（通用硅酸盐水泥） 3.2 其它品种水泥
3.1 常用水泥（通用硅酸盐水泥）
概述 常用水泥的生产 常用水泥的水化、凝结、硬化 影响常用水泥性能的因素 常用水泥的技术要求 常用水泥的品种及特性
常用水泥的的选用
概述 1. 按《水泥的命名、定义和术语》（GB/T 4131-1997）：水 泥是指加水拌合成塑性浆体，能胶结砂石等适当材料并能在空 气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。
4CaO Al2O3 Fe2O3 7 H 2O 3CaO Al2O3 6H 2O CaO Fe2O3 6H 2O
水化铁酸钙
3CaO Al2O3 6H 2O 3CaO Al2O3 6H 2O
水化铝酸钙
2.硅酸盐水泥熟料矿物水化、凝结硬化特性
性能指标 水化凝结硬化速度 28d水化热 强度 早期
熟料中MgO≤5.0%，若压蒸安定性 试验合格，则≤6.0% 4.0% / 10.0% / 10.0% 3.5% / 10.0% / 10.0%
52.5
52.5R 62.5 62.5R
23.0
27.0 28.0 32.0
52.5
52.5 62.5 62.5
4.0
5.0 5.0 5.5
注意与旧标准的标号对比！
土木工程材料第三章水泥
水泥的品种很多，按化学成分可分为硅酸盐、 铝酸盐、硫铝酸盐等多种系列水泥，本章主要介 绍应用最广的硅酸盐系列水泥。硅酸盐系列水泥 按其性能和用途.
常用水泥
硅酸盐系列水泥 特种水泥
硅酸盐水泥 普通水泥 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥
3.1 常用水泥 3.1.1 常用水泥的生产 3.1.1.1 水泥熟料的烧成 烧制硅酸盐水泥熟料的原材料主要是提供CaO 的石灰质原料，如石灰石、白垩等，及提供Si02、 Al2O3和少量Fe2O3的粘土质原料，如粘土、页岩等。 此外，有时还配入铁矿粉等辅助原料。将上述几 种原材料按适当比例混合后在磨机中磨细，制成 生料，再将生料入窑进行煅烧，便烧制成黑色球 状的水泥熟料。
(2)水化热大 水泥的水化反应为放热反应，水化过程放出的 热量称为水泥的水化热。硅酸盐水泥的C3S和C3A含 量高，水化热大，放热周期长，一般水化3d的放 热量约为总水化热的50％，7d为75％，3个月达90 ％。硅酸盐水泥不宜在大体积工程中应用。
(3)耐腐蚀性差 硅酸盐水泥硬化后，在一般使用条件下有较 高的耐久性。可是，在淡水、酸与酸性水和硫酸 盐溶液等有害的环境介质中，则会发生各种物理 化学作用，导致性能改变，强度降低，甚至破坏。 引起整个工程结构的破坏。
(4)火山灰质硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟 料，20％～50％火山灰质混合材料和适量石膏组 成。
(5)粉煤灰硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料， 20％～40％粉煤灰和适量石膏组成。
(6)复合硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料， 15％～50％的两种或两种以上混合材料和适量石 膏组成。
3.1.2 常用水泥的特性 3.1.2.1硅酸盐水泥
水泥熟料颗粒水化，接着矿渣受熟料水化时析出的 Ca(OH)2及外掺石膏的激发，其玻璃体中的活性氧化 硅和活性氧化铝进入溶液，与Ca(OH)2反应生成新的 水化硅酸钙和水化铝酸钙，因为石膏存在，还生成 水化硫铝酸钙。
第三章-硅酸盐水泥
试饼法
雷氏夹法 检测方法：
6. 强 度
检验方法——软练胶砂法，分别测量抗压强度 和抗折强度。
试件尺寸：4040160mm 胶砂配比：
棱柱体；
水泥 : ISO标准砂 : 水= 1 : 3 : 0.5； 振动成型： 在频率为2800~3000次/min，振幅0.75mm的振实台 上成型。振动时间120s。 试件养护： 在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护 箱中24h，然后脱模在20C 1 C的水中养护至测试 龄期；
水泥强度发展规律
强度 早期增长快，随后逐渐减慢； （MPa） 28天，基本达到极限强度的80％以上； 在合适的温湿度条件下，强度增长可以持续 几十天 乃至几十年。
时间（d） 3d 28d
水泥石强度的影响因素
影响孔隙率的因素均影响水泥石的强度
水灰比 水灰比越大，孔隙率越大，强度越低
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§3.2.3 硅酸盐水泥的技术性质
密度与堆积密度 细度 标准稠度用水量 凝结时间 体积安定性 强度 水化热 不溶物和烧失量 碱含量
1.密度与堆积密度
密度
3.05~3.20，混凝土配合比计算时，一般取3.10。
堆积密度
1000~1600kg/m3，在工地计算水泥仓库时，一般取 1300 kg/m3 。
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A B C D
A——凝胶体（C－S－H凝胶，水化 硅酸钙凝胶）； B——晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、 水化硫铝酸钙）； C——孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔 等）； D——未水化的水泥颗粒
水泥石的结构
水化产物＋未水化熟料颗粒＋孔隙
① 水化产物组成(充分水化时) C-S-H＋Ca(OH)2＋水化(硫)铝酸钙 70% 20% 7％ ② 孔隙组成 ＝ 凝胶孔＋毛细孔＋气孔
土木工程材料：第3章 水泥(cement)
第一节.通用硅酸盐水泥
A. 技术标准
2008年6月1日国家实施《通用硅酸盐水泥》GB175—2007新国标。 我国已逐步淘汰了立窑工艺生产水泥，目前采用更环保、高效、节能的 旋窑（回转窑）工艺。
B. 生产方式
硅酸盐水泥熟料 + 混合材料 + 石膏 C. 生产过程 两磨一烧
磨细为成品
水泥净浆搅拌机
先加水：120-150ml; 再加水泥：500g（5-10s内） 搅拌：低速120s；停：15s
高速: 120s
标准稠度用水量 测定（代用法）
释放试杆30s 时读数： 调整水量法： 26～30mm 固定水量法： P＝33.4－
0.185S
3. 凝结时间—分初凝和终凝
初凝—水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性所需的时间 终凝—水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度
介质的温度、流速、压力等
水泥石的腐蚀是一个极为复杂的物理化学过程 水泥石的腐蚀很少仅是单一的侵蚀作用，而是几种侵蚀同时存在，互
相影响，共同作用。
合理选择水泥品种
提高耐腐蚀的措施 提高水泥石的密实度
做保护层—石料、玻璃、陶瓷、沥青等
六. 通用硅酸盐水泥的储存、运输与保管
1.一般储存条件下,水泥的保质期为________个月. 2.即使在良好储存条件下也不能储存过久,因为水泥会吸收空气中________和
试饼法 雷 氏 法
5. 强度等级—采用水泥胶砂法测定
水泥胶砂配合比：水泥:标准砂:水= 1:3:0.5 标准试件： 4040160mm,一组3块 振动成型： 在频率2800~3000次/min，振幅0.75mm振实台上成型，
振动时间120s 试件养护： 在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护箱中24h，
第三章-水泥PPT课件
产生强度。
.
20
五、水泥石的构成与强度影响因素
一）构成 水化产物；未水化水泥颗粒；毛细孔与气孔
二）强度影响因素
1、水灰比
W//C大，硬化慢，毛细孔多，强度低。
2、龄期
适宜条件下，龄期长，水化程度高，强度高
3、养护条件
1）温度高，水化快，强度发展快，强度低
3、国标的要求与调整方法
初凝时间≥45min；终凝时间≤ 硅水 6h 30min
普水 10h
掺入石膏调整凝结时间（过量与过少）
.
23
4、凝结时间影响因素 1）C3A多，石膏少，凝结快； 2）细度大，凝结快； 3）水灰比小，凝结速度快； 4）温度高，凝结速度快； 5）混合材料掺量高，凝结速度。
（三）体积安定性
水泥硬化后，水泥浆发生不均匀体积变形，即体积安 定性不良。这会使水泥石产生膨胀性裂缝，降低结构物 的质量，甚至引起严重的事故。
1、引起体积安定性不良的原因
水泥熟料中f – CaO、 f – MgO或石膏掺量过高。
.
24
2、评定方法
饼 法：水泥净浆试饼沸煮3h后，观察外观（裂缝、弯 曲、崩裂）。
雷氏法：水泥净浆在雷氏夹沸煮3h后，测量其膨胀值。 3、国家标准规定
== 3 C3A. CS. H12 + 3C3A. CS. H12 + 4CH + 40H 5、综合水化特征
Cement + H2O —— C3A立即反应 C3S、C4AF迅速反应
.
17
C2S反应较慢 ——————————
开始水化 几分钟后即生成
AFt, C-S-H, CH, C4AH13 6、水化产物形态
《建筑材料》第五次课(第三章)
预加任何外加剂的粉状胶凝材料。
建筑石膏
3.1.2、建筑石膏的凝结与硬化 水化：半水石膏和水反应生成二水石膏的过程。
1 3 CaSO4 H 2O H 2O CaSO4 2 H 2 O 2 2 由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（约四 倍），所以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶 液中析晶，水解反应不断右移，直至半水石膏全 部转变成二水石膏。 速度很快，大约7~12min。
建筑石膏产品标记顺序为：产品名称，抗折强度值， 标准号。例如，抗折强度为2.5Mpa的建筑石膏标记 为：建筑石膏2.5GB9776。
3.建筑石膏的应用
绿色节能循环利用
石膏建材是一种节能、节材、可回收利用、不污染环境、
性能价格比优越的绿色建材。
建筑石膏是由二水石膏烧制而成的，水化后又变成二水 石膏。废弃的石膏建材，经破碎、筛选、再煅烧后又可 作为生产石膏建材的原料，不产生建筑垃圾。 建筑石膏的烧成过程是将二水硫酸钙脱去3/4的水，变成
①
胶凝材料：能通过物理化学作用将散粒材料或块 状材料胶结成为一个整体，并产生强度的材料。
② 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，保持并发 展其强度的材料。 ③ 水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又能更好 的在水中硬化，保持并发展其强度的材料。
3.1 石膏
本节的学习目标 1）掌握建筑石膏的化学组成，了解 其生产工艺。 2）理解石膏的凝结硬化机理。 3）重点掌握石膏的特性及应用。
性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结 力削弱，强度下降、变形，且还会发 霉。建筑石膏一般不宜在潮湿和温度 过高的环境中使用。
3.请观察建筑石膏粉，并分析是否宜用
此石膏粉作粘结或制作石膏制品。 从图可见该建筑石膏粉已吸潮结
水硬性无机凝胶材料—水泥
水硬性无机凝胶材料—水泥水泥是工程中用量最大的建筑材料之一，是制造混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土的最基本的胶凝材料，在这我们先介绍一种现代建筑当中常用的清水混凝土，清水混凝土是现代建筑常用的一种材料，因其极具装饰效果也称装饰混凝土。
基本的做法是在混凝土浇置后，不再有任何涂装、贴磁砖、贴石材等，表现混凝土的一种素颜的手法。
但由于担心会被雨水浸透或劣化，可能会喷上一层防水保护膜，清水混凝土是日本建筑大师安藤忠雄的标志性材料，混凝土的质地粗犷、颜色模糊，有着沉静内敛气质的灰调传达着自然纯粹的传统美学的理念，混凝土因其浇筑的特质具有了极强的可塑性，这一材质也是安藤绝大多数作品的选用材料，如安藤忠雄的光之教堂、水之教堂及中国的良渚文化艺术中心等作品，在国内，本土建筑师也在其作品中大量应用了清水混凝土，如刘家琨的鹿野苑石刻博物馆，为结合当地的施工工艺，主体部分清水混凝土外壁采用凸凹窄条模板，形成明确的肌理，增加外墙的质感和可读性，同时，粗犷而较细小的分格可以掩饰由于浇筑工艺生疏而可能带来的瑕疵，在王澍的宁波博物馆的墙体当中，则采用竹条模板混凝土，竹的韧性与弹度和对自然的敏感，都使原本僵硬的混凝土发生了艺术质变，展现了毛竹纹理的自然效果。
接下来我们开始学习建筑工程当中常用的胶凝材料-水泥。
水泥属于水硬性胶凝材料，品种很多，按其用途和性能可分为通用水泥、专用水泥与特种水泥三大类。
用于一般建筑工程的水泥为通用水泥，如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等；适应专门用途的水泥称为专用水泥，如道路水泥、砌筑水泥、大坝水泥等；具有比较突出的某种性能的水泥称为特种水泥，如快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥等。
按主要水硬性物质名称，水泥又可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等，建筑工程常用的主要是通用水泥。
通用水泥中的硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉炉渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
为使水泥的性能满足使用要求，常在水泥中掺混合材料，如普通硅酸盐水泥简称普通水泥，是由硅酸盐水泥熟料、6%-20%混合材料、活量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
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复合水泥的技术要求，现行国家标准GB12958—91作了规定。
复合水泥各龄期强度见表3-6。
表3-6 复合水泥强度(GB 12958—91)
标
号
抗压强度，MPa 3d 7d 28d
抗折强度，MPa 3d 7d 28d
325 — 18.5 32.5 — 3.5 5.5
425 — 24.5 42.5 — 4.5 6.5
安定性
用沸煮法检验，必须合格
化学成分
熟料中氧化镁含量不得超过6%，水泥中三氧 化硫含量不得超过4%
强度类别及 抗压强度
抗折强度
强度
龄期
7d
28d
7d
28d
MPa 125
5.5(56
175 (kgf/cm2)
7.6(78) 17.2(175) 1.6(16) 3.4(35)
硅酸525 230(22.6) 340(33.3)525(51.5) 42(4.1) 54(5.3)72(7.1)
盐 525R 275(27.0) —
525(51.5) 50(4.9) — 72(7.1)
水泥625625R
290(28.4) 326(32.0)
430(42.2) —
625(61.3) 625(61.3)
50(4.9) 56(5.5)
62(6.1) —
80(7.8) 80(7.8)
725R 377(37.0) —
725(71.1) 63(6.2) — 88(8.6)
二、普通硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料、少量混合材料、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)。
水泥中混合材料掺加量按重量百分比计：
25.0(255) 41.7(425) 4.5(46) 6.3(64)
氧化镁 三氧化硫
熟料中氧化镁含量不得超过5% 水泥中三氧化硫含量不得超过3.5%
第二节 专用水泥
专用水泥系专门用途的水泥，主要有砌筑水泥。
凡由活性混合材料或具有水硬性的工业废料为主要原料，加入少量硅 酸盐水泥熟料和石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料，称为砌筑水泥。 此种水泥分为125、175、225三个标号。
725(71.1) 63(6.2) — 88(8.6)
三、矿渣硅酸盐水泥
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)。水泥中粒化高炉矿渣掺加量 按质量百分比计为20～70%。
矿渣水泥分为275、325、425、525、625五个标号。
矿渣硅酸盐水泥技术要求如下：
各标号、各类型水泥的各龄期强度见表3-2。
表3-2 普通水泥强度指标(GB 175—85)
标 号 抗压强度，kgf/cm2(MPa)
3d
7d
28d
抗折强度，kgf/cm2(MPa)
3d
7d 28d
275 —
160(15.7)275(27.0) —
33(3.2)50(4.9)
325 120(11.8) 190(18.6)325(31.9) 25(2.5) 37(3.6)55(5.4)
熟料中氧化镁的含量不得超过5.0%。如水泥经压蒸安定性试验合 格，则熟料中氧化镁的含量允许放宽到6.0%;
三氧化硫的含量不得超过4.0%;烧失量：旋窑厂不得超过5.0%，立 窑厂不得超过 7.0%;
细度：0.080mm方孔筛筛余不得超过12%;
初凝不得早于45min，终凝不得迟于12h。
425、525水泥按早期强度分两种类型。各标号、各类型水泥的各龄 期强度见表3-3。
掺活性混合材料时，不得超过15%(其中允许用不超过5%的窑灰或不 超过10%的非活性混合材料来代替);掺非活性混合材料时，不得超过 10%。
普通硅酸盐水泥的标号和品质指标，现行国家标准GB175—85规定如 下：
普通硅酸盐水泥分275，325，425，525，625，725六个标号。
其品质指标如下：氧化镁：熟料中氧化镁的含量不得超过5.0%。如 水泥经压蒸安定性试验合格，则熟料中氧化镁的含量允许放宽到 6.0%。
425R 21.0 — 42.5 4.0 — 6.5 525 — 31.5 52.5 — 5.5 7.0
525R 26.0 — 52.5 5.0 — 7.0
七、混合硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料和非活性混合材料，加入适量石膏磨细制成的水 硬性胶凝材料称为混合硅酸盐水泥(简称混合水泥)。水泥中非活性混合 材料掺加量按质量百分比计大于10%，不超过50%。
425，525水泥按早期强度分两种类型。各标号、各类型水泥的各龄 期强度见表3-5。
表3-5 粉煤灰硅酸盐水泥强度(GB 1344—85)
抗压强度， 抗折强度，
标 号 MPa
MPa
3d 7d 28d 3d 7d 28d
275 — 12.8 27.0 — 2.7 4.9
325 — 14.7 31.9 — 3.2 5.4
表3-3 矿渣硅酸盐水泥强度(GB 1344—85)
抗压强度， 抗折强度，
标 号 MPa
MPa
3d 7d 28d 3d 7d 28d
275 — 12.8 27.0 — 2.7 4.9
325 — 14.7 31.9 — 3.2 5.1
425 — 20.6 41.7 — 4.1 6.3
425R 19.0 — 41.7 4.0 — 6.3
《新编建筑工程常用材料手册》
第三章 水硬性胶凝材料——水泥
第一节 通用水泥一、硅酸盐水泥二、普通硅酸盐水泥三、矿渣硅酸盐水泥四、火山灰质硅酸盐 水泥五、粉煤灰硅酸盐水泥六、复合硅酸盐水泥七、混合硅酸盐水泥 第二节 专用水泥 第三节 特性水泥一、快硬硅酸盐水泥二、快凝快硬硅酸盐水泥三、抗硫酸盐硅酸盐水泥四、中 热硅酸盐水泥五、低热矿渣硅酸盐水泥六、明矾石膨胀水泥七、低热微膨胀水泥八、膨胀硫铝 酸盐水泥九、膨胀铁铝酸盐水泥十、白色硅酸盐水泥十一、磷渣硅酸盐水泥十二、微集料火山 灰质硅酸盐水泥和微集料粉煤灰硅...十三、硅酸盐自应力水泥十四、特快硬调凝铝酸盐水泥十 五、快硬高强铝酸盐水泥十六、快硬铁铝酸盐水泥十七、快硬硫铝酸盐水泥十八、高铝水泥十 九、高铝水泥-65二十、无收缩快硬硅酸盐水泥... 更多 第四节 水泥的保管一、储存条件二、保管要求三、受潮水泥的处理
425、525水泥按早期强度分两种类型。各标号、各类型水泥的各龄 期强度见表3-4。
表3-4 火山灰质硅酸盐水泥强度(GB 1344—85)
抗压强度， 抗折强度，
标 号 MPa
MPa
3d 7d 28d 3d 7d 28d
275 — 12.8 27.0 — 2.7 4.9
325 — 14.7 31.9 — 3.2 5.4
表3-1 硅酸盐水泥强度(GB 175—85)
品种标 号
抗压强度，kgf/cm2(MPa)
3d
7d
28d
抗折强度，kgf/cm2(MPa)
3d
7d 28d
425 180(17.7) 270(26.5)425(41.7) 34(3.3) 46(4.5)64(6.3)
425R 224(22.0) —
425(41.7) 42(4.1) — 64(6.3)
三氧化硫：水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。
烧失量：普通水泥中的烧失量，旋窑厂的不得大于5.0%，立窑厂的 不得大于7.0%。
细度：0.080mm方孔筛筛余不得超过12%。
凝结时间：初凝不得早于45min，终凝不得迟于12h。
安定性：用沸煮法检验必须合格。
强度：425，525，625标号按早期强度分两种类型。各标号、各类型 水泥的各龄期强度见表3-1。
425 — 20.6 41.7 — 4.1 6.3
425R 19.0 — 41.7 4.0 — 6.3
525 — 28.4 51.5 — 4.9 7.1
525R 23.0 — 51.5 4.6 — 7.1
625R 28.0 — 61.3 5.2 — 7.8
六、复合硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两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)。水泥 中混合材料总掺加量按质量百分比应大于15%，不超过50%。
425 160(15.7) 250(24.5)425(41.7) 34(3.3) 46(4.5)64(6.3)
425R 214(21.0) —
425(41.7) 42(4.1) — 64(6.3)
525 210(20.6) 320(31.4)525(51.5) 42(4.1) 54(5.3)72(7.1)
425 — 20.6 41.7 — 4.1 6.3
425R 19.0 — 41.7 4.0 — 6.3
525 — 28.4 51.5 — 4.9 7.1
525R 23.0 — 51.5 4.6 — 7.1
625R 28.0 — 61.3 5.2 — 7.8
五、粉煤灰硅酸盐水泥
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)。水泥中粉煤灰掺加量按质量百 分比计为20～40%。
三氧化硫：水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。
烧失量：普通水泥中的烧失量，旋窑厂的不得大于5.0%，立窑厂的 不得大于7.0%。
细度：0.080mm方孔筛筛余不得超过12%。
凝结时间：初凝不得早于45min，终凝不得迟于12h。
安定性：用沸煮法检验必须合格。
强度：425，525，625标号按早期强度分两种类型。
砌筑水泥易和性和抗水性好，蒸汽养护中强度发展较快。适用于工业 与民用建筑的砂浆和内墙抹面砂浆;不能用于钢筋混凝土;作其他用途 时，必须通过试验。
砌筑水泥的品质指标见表3-8。