《建筑材料》第三章水泥解析

凝结过后，水泥浆产生明显的强度并逐渐发 展成为坚硬的固体，这一过程称为水泥的硬化。
其化学反应式有：
水化硅酸钙胶体 （C-S-H凝胶）
氢氧化钙晶体
2 ( 3 C a O S i O 2 ) 6 H 2 O 3 C a O 2 S i O 2 3 H 2 O 3 C a ( O H ) 2
2 ( 2 C a O S i O 2 ) 4 H 2 O 3 C a O 2 S i O 2 3 H 2 O C a ( O H ) 2
水泥的分类： 按其组成成分分为硅酸盐类水泥、铝酸盐 类水泥、硫铝酸盐类水泥和铁铝酸盐类水泥等。 按其性能及用途可分为通用水泥(如硅酸盐 水泥、矿渣硅酸盐水泥等)、专用水泥(如中热、 低热水泥等)及特性水泥(如快硬硅酸盐水泥、膨 胀水泥等)三类。
《通用硅酸盐水泥》 175-2007：通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟 料和适量的石膏及混合材料制成的水硬性胶凝材料。分类：
3水 泥
本章提要
本章主要讲述了硅酸盐水泥的生产、矿物组 成、凝结硬化、技术性质、性能及适用范围等； 在硅酸盐水泥的基础上，讲述了普通水泥、矿渣 水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥的组 成、性能及选用等；概要介绍了其他品种水泥。
1824年，英国泥瓦匠偶然发现并申请专利； 命名为波特兰水泥( )。
保管
3.1 硅酸盐水泥
硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、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。
硅酸盐水泥分两种类型： I 型硅酸盐水泥（P·I）：（熟料+石膏）100% 型硅酸盐水泥（P·）：
（熟料+石膏）≥95% +（矿渣或石灰石）≤5%
1 硅酸盐水泥的生产及矿物组成 2 硅酸盐水泥的凝结硬化 3 硅酸盐水泥的主要技术性质 4 水泥石的腐蚀和防止措施 5 硅酸盐水泥的特点与应用
硅酸盐水泥（P·Ⅰ和P·Ⅱ） 普通硅酸盐水泥（P·O） 矿渣硅酸盐水泥（P·S·A和P·S·B） 火山灰质硅酸盐水泥（P·P） 粉煤灰硅酸盐水泥（P·F） 复合硅酸盐水泥（P·C）
彩色水泥 白水泥 彩色水泥
水泥
本章内容
3.1 硅酸盐水泥 3.2 掺混合材料的硅酸盐水泥 3.3 其他品种水泥及水泥的储运和
其生产工艺流程(简称为“两磨一烧”)如图 3.1所示。
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水泥库
袋装水泥出库
散装水泥车
混合材料
图3.1 硅酸盐水泥生产工艺流程示意图
矿物组成主要是： （1）硅酸三钙(3·2，简写为C3S，占3760%) （2）硅酸二钙(2·2，简写成C2S，占1537%) （3）铝酸三钙(3·2O3，简写成C3A，占 715%) （4）铁铝酸四钙(4·2O3·2O3，简写为C4， 占1018%)。
3 C a O A l2 O 3 6 H 2 O 3 (C a S O 42 H 2 O ) 1 9 H 2 O 3 C a O A l2 O 33 C a S O 43 1 H 2 O
高硫型水化硫铝酸钙针状晶体/钙矾石/AFt
综上所述，硅酸盐水泥与水作用后，水化产 物有： 凝胶类：水化硅酸钙凝胶、水化铁酸钙凝胶； 晶体类：氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙 晶体。
3 C a O A l 2 O 3 6 H 2 O 3 C a O A l 2 O 3 6 H 2 O
4 C a O A l2 O 3F e 2 O 3 7 H 2 O 3 C a O A l2 O 36 H 2 O
C a O F e 2 O 3H 2 O
水化铁酸钙胶体
水化铝酸钙晶体
为了调节水泥的凝结时间，掺入适量石膏， 这些石膏与反应最快的铝酸三钙的水化产物作用 生成难溶的水化硫铝酸钙，覆盖于未水化的铝酸 三钙周围，阻止其继续快速水化。其反应式为：
表3.1 硅酸盐水泥熟料矿物的基本特性
名称
水化反应 速度
水化 放热量
强度
耐化学侵 蚀性
干缩
硅酸三钙
快
大
较高
中
中
早期低后
硅酸二钙
慢
小
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
良
小
期高
铝酸三钙
最快
最大
低
差
大
铁铝酸四
快
中
较低
优
小
钙
2 硅酸盐水泥的凝结硬化
水泥加水拌和后，成为可塑性浆体，随后， 水泥浆逐渐变稠而失去塑性，但尚不具有强度的 过程，称为水泥的凝结。
在完全水化的水泥石中，水化硅酸钙约占70%， 氢氧化钙约占20%。
影响水泥凝结硬化的主要因素
1）水泥矿物成分的影响 水泥矿物组成及各组分的比例，是影响水泥凝 结硬化的最主要因素。如前面所述，不同矿物单 独和水反应时，所表现出来的特点是不同的。如 水泥中提高C3A的含量，将使水泥的凝结硬化加 快，同时水化热加大。一般来讲，若在水泥熟料 中掺加混合材料，将使水泥的抗侵蚀性提高，水 化热降低，早期强度降低。
1 硅酸盐水泥的生产及矿物组成
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 量的校正原料（铁矿粉等），按一定比例配合， 磨细成生料粉，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、混合材料共同磨细，即可 得到硅酸盐水泥。
2）水泥细度的影响
水泥颗粒的粗细直接影响水泥的水化、凝结硬 化、强度增长及水化热等。这是因为水泥颗粒越 细，其总表面积越大，与水的接触面积也越多， 因此水化迅速，凝结硬化也相应加快，早期强度 较高。但是，水泥颗粒如果过细，硬化时产生的 收缩也较大，而且耗能多，成本也高。
3）石膏掺量的影响 石膏掺量若少，缓凝效果不显著；掺量过多， 其本身会生成一种促凝物质，反而使水泥产生快 凝。适宜的石膏掺量，主要取决于水泥中C3A的 含量和石膏中3的含量。 石膏掺量一般为水泥重量的35%。若水泥中 石膏掺量超过规定的限量，会引起水泥强度的降 低，严重时会引起水泥体积安定性不良，使水泥 石产生膨胀性破坏。
4）养护条件的影响 养护环境有足够的温度和湿度，有利于水泥 的水化、凝结硬化和早期强度的发展。如果环境 湿度十分干燥，水泥中的水分会迅速蒸发，导致 水泥不能充分水化，同时硬化也将停止，严重时 会使水泥石发生裂缝。