水泥-建筑材料

第1章水泥

水泥是一种粉末状的水硬性胶凝材料。它与水拌合成塑性浆体后，能胶结砂石等适当材料，并能在空气中或水中硬化成具有强度的石状固体，水泥是无机水硬性胶凝材料。

水硬性胶凝材料——指即能在空气中硬化也能更好的在水中硬化，并长久的保持或提高强度的胶凝材料。

由于水泥具有这么好的性能，所以应用广泛，用于工业、农业、国防、交通、城市建设、水利及海洋开发等。

按用途性能分有通用水泥专用水泥特性水泥

按主要水硬性物质名称分有硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥磷酸盐水泥

第1节通用水泥

一、硅酸盐水泥

（一）硅酸盐水泥的概念及生产简述

1、概念：凡由硅酸盐水泥熟料、0-5%的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（波特兰水泥）。

硅酸盐水泥可分为两种类型：Ⅰ型硅酸盐水泥是不掺混合材料的水泥，其代号为P.Ⅰ，Ⅱ型硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥熟料中拌合磨时掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的水泥。其代号为P.Ⅱ。

（二）生产工艺流程简介

1、生产工艺：两磨一烧P22图2-1

2、硅酸盐水泥熟料的矿物组成

生料通过煅烧形成具有一定矿物组成的熟料这是生产水泥的关键。因为所形成的矿物组成不同，它的水泥性质就不同。

（三）硅酸盐水泥的水化特性

（四）硅酸盐水泥的凝结与硬化

A、硅酸盐水泥的凝结与硬化的概念

1、凝结——水泥加入适量的水调成水泥浆后经过一段时间由于本身的物理化学变化逐渐变稠失去塑性称为凝结。

2、硬化——凝结后，强度逐渐提升后并变成坚固的石状物质即水泥石这一过程称为硬化。

凝结硬化总称为硬化过程，这一过程实际是一个连续复杂的物理化学变化过程。是不能分开的。

B、硅酸盐水泥的凝结硬化原理

水泥加水后，由于自身的物理化学变化，其矿物成分很快与水发生水化和水解作用，并在水泥颗粒表面形成一系列的水化产物氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙、含水铁酸钙及含水硫铝酸钙五种主要水化产物。在水泥硬化过程中由于新生成物的生成溶解，形成凝胶，凝胶转为结晶，以及表面炭化等过程相互交错进行，使水泥变成了坚硬的水泥石。

这个过程主要有三个期：溶解期、胶凝期、结晶期

C、影响水泥凝结硬化的因素

1、矿物组成：如硅酸三钙、铝酸三钙含量过多凝结硬化就快，产生的水化热也高，硅酸二钙含量多，水化热低，适用于大体积工程。

2、细度的影响：粗的影响，总表面积小，与水接触就相对少些，水化就慢，水化热低，凝结慢，细的影响与上相反，另外凝结后易产生收缩裂缝。

3、温度和湿度的影响：温度低水化凝结慢，自然养护条件4-40度自然养护条件连续10天以上，温度在5度。按冬季施工，冬季施工要加外加剂。前7天要达到设计强度的70%所以一天要洗几次水进行养护。

4、石膏的影响：多了影响安定性

D、水泥石的结构（略）

（五）硅酸盐水泥主要技术性质

A、实际密度与堆积密度

硅酸盐水泥的实际密度主要取决于其熟料矿物的组成，一般为3.10-3.20g/cm³。也和储存时间和条件等有关。受潮水泥的密度有所降低，在进行砼配合比计算时，通常用3.10g/cm³。

堆积密度，除与矿物组成及细度外，主要取决于水泥堆积时的紧密程度，疏松堆积约为1000-1100kg/m³, 紧密堆积时达到1600kg/m³.在砼配合比计算中通常用1300kg/m³

B、不溶物：

水泥溶于水后有一部分不溶的物质铁粉，矿物质、坚硬的杂物质。

Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%，Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。

C、有害矿物质的含量：

1、氧化镁含量不得超过5.0%，如经蒸压安定性实验合格，则水泥中氧化镁含量允许放宽到6.0%。

2、三氧化硫不超过3.5%。

D、烧失量

1定义烧失量是指水泥在一定的温度和灼烧时间内失去的质量所占的百分数

Ⅰ型不得大于3.0%，Ⅱ型不得大于3.5%

E、细度

定义：指水泥颗粒粗细的程度。

标准：细度是以每千克水泥所具有的总比表面积表示的，按国家标准规定比表面积不应小于300m²/kg

3、测定方法：比表面积仪测定指定硅酸盐水泥

4、影响：粗细都不行，细度对水泥的凝结硬化程度、强度、需水性、及硬化收缩均有影响。成分相同的水泥颗粒越细，与水接触的表面积越大，所以水化速度快、早期强度高。但颗粒过细，粉磨过程中能耗大，使成本提高，而且在硬化时易产生裂缝，所以细度应适宜。

F、需水性（标准稠度用水量）

1、定义：使水泥净浆达到一定的可塑性时需要的水量

2、目的：为测定水泥的凝结时间、安全性、强度提供一个标准

的用水量的问题。

3、标准：占水泥质量的24-30% P-表示标准稠度用水量

4、测定方法

①固定水位法142.5ml水经验公式P=33.4-0.1855

②调整水位法此种方法比较精确，一点一点的加水直到24-28%或S=28±2mm

G、凝结时间

1、定义：水泥从加水开始到失去流动性即可塑状态发展到固体状态所需的时间，叫凝结时间。

2、标准：初凝大于45mim，如时间太快对搅拌、运输、浇注等都来不及，终凝小于390mim，时间过长影响施工进度。

凝结时间达不到国家标准要求按不合格水泥处理

3、测定方法：就是用标准稠度用水量的水量拌合水泥，45分以前测一次如已到初凝，则水泥不合格。45分以后接近初凝时，每5分测一次，接近终凝每15分测一次。

4、快凝现象

①假凝：假装凝固，水泥加水调制过程中无放热现象产生，拌合物很干燥，此时不加水继续搅拌可使用，对强度无影响。有粘结能力。

②瞬凝：加水后快凝，水化热很大，无粘结现象。此种水泥不能使用。

产生原因：假凝——水泥过细、太热，水化产物氢氧化钙易产生碳酸钙沉淀，另外石膏与熟料工磨时脱水，水化速度比铝酸三钙要快，