掌握常用水泥的技术性质和应用

水泥试验

讨论与分析
水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。 例如：混凝土的施工。
结论1：水泥的 初凝时间不能过 短，否则在施工 前即已失去流动 性和可塑性而无 法施工。
结论2：水泥的 终凝时间不能过 长，否则将延长 施工进度和模板 周转期。
（二）硅酸盐水泥的凝结时间

GB规定
结论1：水泥的 初凝时间不能过 初凝时间不得 短，否则在施工 早于45min 前即已失去流动 性和可塑性而无 法施工。 结论2：水泥的 终凝时间不得 终凝时间不能过 长，否则将延长 迟于6.5h。 施工进度和模板 周转期。

水泥的分类： 按照用途与性能
按主要水硬性物质
硅酸盐系列 水泥 铝酸盐系列 水泥
水泥
硫铝酸盐系 列水泥
氟铝酸盐系 列水泥 铁铝酸盐系 列水泥

高贝利特水泥研发技术——建材领域的一场革命 高贝利特水泥与通用硅酸盐水泥相比，具有很多优 势： 烧成温度降低了100度，节约煤资源 对选用的石灰石要求不高 烧成过程中产生的二氧化碳、二氧化硫的排放量大 大降低，减少环境污染 制成水泥的成本低，成本节约约为10% 低放热，建筑物不易发生裂缝 用高贝利特水泥开发的高性能混凝土、高抗裂新型 大坝混凝土在工作性能、力学性能、热学性能、抗 裂性和耐久性方面均优于通用硅酸盐水泥混凝土。 高贝利特高抗裂大坝混凝土的综合抗裂性能优于三 峡工程中所使用的中热水泥大坝混凝土，为解决大 体积混凝土的开裂问题提供了更好的技术途径。
硅酸盐水泥
三、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 水泥＋水→具有流动性、可塑性浆体→失去 可塑性——凝结 随后水泥浆体开始产生强度 →坚硬的水泥 石——硬化
水化
一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成
水泥熟料单矿物水化时特征
名称 凝结硬化速度 28d水化放热量 强度 硅酸 三钙 快 多 高 硅酸二钙 慢 少 早期低，后期高 铝酸 三钙 最快 最多 低 铁铝酸 四钙 快 中 低






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 铝酸盐水泥 第四节 其他品种水泥 第五节 水泥的运输和保管



第一节 硅酸盐水泥

已修订的最新国家标准《通用硅酸盐水泥》将代替 GB175—1999，GB1344—1999，GB12958—1999。



修订标准的原因： 水泥品种划分和强度等级不匹配，生产的普通硅酸盐 水泥中混合材料超标现象严重； 标准中没有规定混合材料掺量检测方法； 水泥中掺加混合材料种类呈现开放状态； 水泥生产中使用盐类早强剂等； 检验规则的可操作性不强等。
硅酸二钙
铝酸三钙
2CaO· SiO2
3 CaO · Al2O3
C2 S
C3A
15～30
7～15
铁铝酸四钙
4 CaO· Al2O3· Fe2O3
C4AF
10～18
一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成

主要矿物组成


硅酸三钙(C3S)
硅酸二钙(C2S)


铝酸三钙(C3A)
铁铝酸四钙(C4AF)
第一节

GB规定

试验方法

(四)硅酸盐水泥的体积安定性

定义
水泥的体积安定性－－指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。
不良：水泥硬化后体积发生不均匀膨胀， 导致水泥石开裂、翘曲等现象。
良好： 否则，为良好。
注意：安定性不良的 水泥为废品水泥， 严禁在工程中使用。
(四)硅酸盐水泥的体积安定性

讨论与分析

二 硅酸盐水泥的水化与凝结硬化

硬化后的水泥 石是由胶体粒 子、晶体粒子、 凝胶孔、毛细 孔及未水化的 水泥颗粒所组 成。其结构如 图所示。
A－－未水化水泥颗粒 B－－胶体粒子 C－－晶体粒子 D－－毛细孔（毛细孔水） E－－凝胶孔
第一节
硅酸盐水泥
为什么生产水泥时要加入适量的石膏？
C3A 水化铝酸钙 石膏 水化硫铝酸钙 3 CaO· Al2O3+6H2O═3CaO· Al2O3· 6H2O 3 CaO· Al2O3· 6H2O+ 3(CaSO4· 2H2O)+20H2O═ 3CaO · Al2O3· 3CaSO4 · 32H2O
二 硅酸盐水泥的水化与凝结硬化

水化反应
3CaO SiO2 6H 2O 3CaO 2SiO2 3H 2 0 3Ca(OH )2
2(2CaO SiO2 ) 4H 2O 3CaO 2SiO2 3H 2O Ca(OH ) 2
3CaO Al2 O3 6H 2 O 3CaO Al2 O3 6H 2 O
为了使试验结果 具有可比性
（三）硅酸盐水泥的标准稠度用 水量

定义
用水量 水泥的标准稠度用水量 100% 水泥用量
不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在 24%～33%之间。 例：A水泥的标准稠度用水量为27%，B水泥的标准稠度 用水量为30%。
(四)硅酸盐水泥的体积安定性

定义 讨论与分析
同时规定: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。

试验方法
请观看凝结时间试验动画
（三）硅酸盐水泥的标准稠度用 水量

讨论与分析

定义

试验方法
（三）硅酸盐水泥的标准稠度用 水量

讨论与分析
？
为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时，要将 水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的稠度呢？
按比例 煅烧 1450℃ 磨细
石灰质原料 CaO
黏土质原料 SiO2、Al2O3、 Fe2O3
混合磨 细
生料
熟料
水泥
铁矿粉等
石膏
一、硅酸盐水泥的生产工艺
一、硅酸盐水泥的生产工艺
一、硅酸盐水泥的生产工艺
一、硅酸盐水泥的生产工艺
第一节

硅酸盐水泥
二、硅酸盐水泥熟料矿物组成
CaO
800℃左 右 分解反应
4CaO Al2O3 Fe2O3 7H 2O 3CaO Al2O3 6H 2O CaO Fe2O3 H 2O
3CaO Al2O3 6H 2O 3(CaSO4 2H 2O) 19H 2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H 2 O
3d 3.5 4.0 4.0 5.0 5.0 28d 6.5 6.5 7.0 7.0 8.0
62.5R
32.0
62.5
5.5
8.0
（六）硅酸盐水泥的水化热
定义
水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。
对工程的影响
高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利 的，在大体积混凝土中应选择低热水泥。 在混凝土冬期施工时，水化热有利于水泥的凝结、 硬化和防止混凝土受冻。
第一节 硅酸盐水泥

定义: 通用硅酸盐水泥——以硅酸盐水泥熟料、 适量石膏和混合材料制成的水硬性胶凝材料。 磨细
硅酸盐水泥
硅酸盐水泥熟料 0～5%石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏
第一节 硅酸盐水泥
一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成

一、硅酸盐水泥的生产工艺(简称为“两磨一烧”)
石灰石或粒化矿 渣
3CaO·SiO2
800～ 1450 ℃ 化合反应
SiO2
Al2O3 Fe2O3
2CaO·SiO2 3 CaO ·Al2O3
4 CaO· Al2O3· Fe2O3
生料
第一节

硅酸盐水泥
硅酸盐水泥熟料矿物组成
化合物名称 硅酸三钙 氧化物成分 3CaO· SiO2 缩写符号 C3 S 含量(%) 45～65
GB规定
引起安定性不良的原因有哪些 熟料中含有过多的游离CaO; 熟料中含有过多的游离MgO; 石膏掺量过多。 用沸煮法检验必须合格； 熟料中MgO含量≯5%； 熟料中SO3含量≯3.5%；
(五)硅酸盐水泥的强度等级
GB规定
(五)硅酸盐水泥的强度等级
强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定水泥强度等级的依据。
硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。 同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。
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（二）硅酸盐水泥的凝结时间

定义 讨论与分析

GB规定 试验方法


（二）硅酸盐水泥的凝结时间

定义
水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。 水泥全部加入水中 初凝 终凝 开始失去可塑性
完全失去可塑性
（二）硅酸盐水泥的凝结时间
GB规定
硅酸盐水泥各等级、各龄期的强度值(GB175—1999) 品种 强度等级 42.5 硅 酸 盐 水 泥 42.5R 52.5 52.5R 62.5
抗压强度(MPa)
3d 17.0 22.0 23.0 27.0 28.0 28d 42.5 42.5 52.5 52.5 62.5
抗折强度(MPa)
细 度
凝 结 时 间
标准 稠度 用 水量
来自百度文库
体 积 安 定 性
强度 与 强度 等级
水 化 热
（一）硅酸盐水泥的细度

定义
细度－－指水泥颗粒的粗细程度。
？

讨论与分析
水泥越细
优点：总表面积越大，与水发生水化反应的 速度越快，水泥石的早期强度越高。 缺点: 硬化收缩越大；易受潮而降低活性； 成本越高。

GB规定
第一节
硅酸盐水泥
为什么生产水泥时要加入适量的石膏？ 为了调节（延缓）水泥凝结时间
石膏掺量要适量
过少，起不到缓凝的作用 过多， 会引起安定性不良
第一节
硅酸盐水泥
影响水泥凝结、硬化的因素 熟料矿物的组成 水泥的细度 石膏掺量 水灰比＝水的质量/水泥的质量 养护的温、湿度 养护龄期
三、硅酸盐水泥 的技术性质
本章教学目标
掌握：常用水泥的技术性质和应用 熟悉：水泥的凝结硬化过程、运输、保管 了解：其他品种水泥的性质和应用
水泥——水硬性无机胶凝材料 我国水泥工业的优势 大量粉尘 我国水泥工业的劣势 与烟尘
约1.2t石 灰石 约169kg 标准煤
耗电 100kWh
1吨 水泥
约1tCO2
4kgNOx
约 2kgSO2