建筑材料与检测 第4章 水泥
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较短暂，一般几个小时即可完成；硬化过程是一个长 期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。
（1）水化
✓ 硅酸三钙（C3S） 2（3CaO·SiO2）＋6H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋ 3Ca（OH）2
✓ 硅酸二钙（C2S） 2（2CaO·SiO2）＋4H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋ Ca（OH）2
➢4.1.4 通用硅酸盐水泥石的腐蚀及防止 方法
✓ 1. 腐蚀的种类：软水腐蚀、酸类腐蚀、镁盐腐蚀、强碱 腐蚀。
✓ 2. 引起腐蚀的原因：根本原因是水泥石中存在易被腐蚀 的氢氧化钙和水化铝酸钙，以及水泥石本身不密实，外 部环境存在侵蚀性介质。
✓ 3. 防止腐蚀的方法：合理选择水泥品种，合理设计混凝 土的配合比，采用低水胶比，优化施工方法，提高水泥 石的密实度，用耐腐蚀的石料、沥青等覆盖水泥石表面。
混合材料：活性混合材料 粒化高炉矿渣、粉煤灰和
火山灰质混合材
非活性混合材料 石英砂、石灰石、粘土等
矿物成分
硅酸盐水泥熟料的四种矿物组成
化学组成式
简写
含量（%）
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙
3CaO·SiO 2CaO·SiO 3CaO·AlO 4CaO·AlO·FeO
C3S C2S C3A C4AF
➢4.1.5 通用硅酸盐水泥的特性
品种 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 复合硅酸盐水泥
①凝结硬化快 ②早期强度高 ③水化热大 主要特性 ④抗冻性好 ⑤干缩性小 ⑥耐腐蚀性差 ⑦耐热性差
①凝结硬化较快 ②早期强度较高 ③水化热较大 ④抗冻性较好 ⑤干缩性较小 ⑥耐腐蚀性较差 ⑦耐热性较差
通用水泥
水泥
专用水泥 特性水泥
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥
砌筑水泥、油井水泥、道 路水泥、大坝水泥等
快硬水泥、膨胀水泥、白 色水泥
4.1 通用硅酸盐水泥
➢4.1.1 通用硅酸盐水泥的生产简介
石灰质原料（CaO）：石灰石、白垩 原材料 粘土质原料（SiO2 Al2O3 Fe2O3）：粘土、页岩
复合硅酸盐水泥
P•C
≥50且﹤80
组分
粒化高炉矿渣
火山灰质混合材 料
粉煤灰
—
—
—
≤5
—
—
—
＞20且≤50b ＞50且≤70b
— —
—
—
＞5且≤20a
—
—
—
＞20且≤40c
—
—
＞20且≤40d
＞20且≤50e
石灰石
— — ≤5 — — — — —
（2）组成材料
硅酸盐水泥熟料：主要由四种矿物组成
石膏：主要起缓凝作用
性质 CS
水化凝结硬化速度 快
28d水化热
大
早期
高
强度
后期
高
熟料矿物
CS
CA
慢
最快
小
最大
低
低
高
低
耐腐蚀性
中wk.baidu.com
稍大
小
干燥收缩
中
中
大
CAF 中 中 低 低
大
小
➢4.1.3 影响通用硅酸盐水泥性能的因素
✓ 1. 水泥组成成分的影响 ✓ 2. 水泥细度的影响 ✓ 3. 养护条件（温度、湿度）的影响 ✓ 4. 龄期的影响 ✓ 5. 拌和用水量的影响 ✓ 6. 贮存条件的影响
36～60 15～37 7～15 10～18
➢4.1.2 用硅酸盐水泥的水化和凝结硬化
凝结硬化的概念 ✓ 凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理化 学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石的过 程；
✓ 硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。 ✓ 水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程
分析与讨论:
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，会引起体积安定性不良
（2）凝结硬化
初凝：浆体开始失去流动性。 终凝：浆体完全失去可塑性，并开始产生强度。 硬化：水泥浆体逐渐转变为具有一定强度的水泥石。
（3）水泥四种主要矿物熟料的特性
⑧泌水性大
⑧抗渗性较好
⑦耐热性较好
一般土建工程中 钢筋混凝土及预 应力钢筋混凝土 适用范围 结构；受反复冰 冻作用的结构； 配制高强和早强 混凝土
高温和有耐热耐火要 地下、水中大体积混 地上、地下及水中 与所掺两种或两种以
求的混凝土结构；大 凝土结构和有抗渗要 大体积混凝土结构；上混合材料的种类、
与硅酸盐水泥基本相 体积混凝土结构；蒸 求的混凝土结构；蒸 蒸汽养护的构件； 掺量有关，其特性及
✓ 铝酸三钙（C3AH6） 3CaO·Al2O3＋H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O (闪凝) 3CaO·Al2O3·6H2O＋3（CaSO4·2H2O）＋19H2O == 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O ↖为何加入石膏?
✓ 铁铝酸四钙（C4AF） 4CaO·Al2O3·Fe2O3＋7H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O＋ CaO·Fe2O3·H2O
熟料库 斜拉链机 熟料库
➢通用硅酸盐水泥的组分与组成材料
（1）组分
品种
代号
熟料-石膏
P•Ⅰ
100
硅酸盐水泥
≥95
P•Ⅱ
≥95
普通硅酸盐水泥
P•O
≥80且﹤95
矿渣硅酸盐水泥
P•S•A P•S•B
≥50且﹤ 80 ≥30且﹤50
火山灰质硅酸盐水泥 P•P
≥60且﹤80
粉煤灰硅酸盐水泥 P•E
≥60且﹤80
校正原料：铁矿石
三大步骤：水泥生料的制备；水泥熟料的烧成；水 泥成品的磨制。
➢生产工艺
两磨一烧：
石灰质原料 CaO
混合材料
黏土质原料 SiO2、Al2O3、 Fe2O3
按比例
煅烧
生料
熟料
混合磨细
1450℃
磨细
水泥
校正原料
石膏
最关键的是煅烧
日产5000T熟料水泥生产线
生料磨(立磨)
烧成系统
回转窑
第4章 水泥
第4章 水泥
➢ 4.1 通用硅酸盐水泥 ➢ 4.2 其他品种水泥
➢概述
水泥的特点
➢ 水泥是一种粉状材料，与水拌合后，能胶结砂、 石等材料，并能在空气中和水中硬化的水硬性 胶凝材料。
水泥适用范围
➢ 不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也 适合用于潮湿环境及水中的工程部位。
水泥的分类
①凝结硬化慢
①凝结硬化慢
①凝结硬化慢
②早期强度低，后期 ②早期强度低，后期 ②早期强度低，后
强度增长较快
强度增长较快
期强度增长较快
③水化热较低
③水化热较低
③水化热较低
④抗冻性差
④抗冻性差
④抗冻性差
⑤干缩性大
⑤干缩性大
⑤干缩性较小，抗
⑥耐腐蚀性较好 ⑥耐腐蚀性较好 裂性较好
⑦耐热性好
⑦耐热性较好
⑥耐腐蚀性较好
（1）水化
✓ 硅酸三钙（C3S） 2（3CaO·SiO2）＋6H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋ 3Ca（OH）2
✓ 硅酸二钙（C2S） 2（2CaO·SiO2）＋4H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋ Ca（OH）2
➢4.1.4 通用硅酸盐水泥石的腐蚀及防止 方法
✓ 1. 腐蚀的种类：软水腐蚀、酸类腐蚀、镁盐腐蚀、强碱 腐蚀。
✓ 2. 引起腐蚀的原因：根本原因是水泥石中存在易被腐蚀 的氢氧化钙和水化铝酸钙，以及水泥石本身不密实，外 部环境存在侵蚀性介质。
✓ 3. 防止腐蚀的方法：合理选择水泥品种，合理设计混凝 土的配合比，采用低水胶比，优化施工方法，提高水泥 石的密实度，用耐腐蚀的石料、沥青等覆盖水泥石表面。
混合材料：活性混合材料 粒化高炉矿渣、粉煤灰和
火山灰质混合材
非活性混合材料 石英砂、石灰石、粘土等
矿物成分
硅酸盐水泥熟料的四种矿物组成
化学组成式
简写
含量（%）
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙
3CaO·SiO 2CaO·SiO 3CaO·AlO 4CaO·AlO·FeO
C3S C2S C3A C4AF
➢4.1.5 通用硅酸盐水泥的特性
品种 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 复合硅酸盐水泥
①凝结硬化快 ②早期强度高 ③水化热大 主要特性 ④抗冻性好 ⑤干缩性小 ⑥耐腐蚀性差 ⑦耐热性差
①凝结硬化较快 ②早期强度较高 ③水化热较大 ④抗冻性较好 ⑤干缩性较小 ⑥耐腐蚀性较差 ⑦耐热性较差
通用水泥
水泥
专用水泥 特性水泥
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥
砌筑水泥、油井水泥、道 路水泥、大坝水泥等
快硬水泥、膨胀水泥、白 色水泥
4.1 通用硅酸盐水泥
➢4.1.1 通用硅酸盐水泥的生产简介
石灰质原料（CaO）：石灰石、白垩 原材料 粘土质原料（SiO2 Al2O3 Fe2O3）：粘土、页岩
复合硅酸盐水泥
P•C
≥50且﹤80
组分
粒化高炉矿渣
火山灰质混合材 料
粉煤灰
—
—
—
≤5
—
—
—
＞20且≤50b ＞50且≤70b
— —
—
—
＞5且≤20a
—
—
—
＞20且≤40c
—
—
＞20且≤40d
＞20且≤50e
石灰石
— — ≤5 — — — — —
（2）组成材料
硅酸盐水泥熟料：主要由四种矿物组成
石膏：主要起缓凝作用
性质 CS
水化凝结硬化速度 快
28d水化热
大
早期
高
强度
后期
高
熟料矿物
CS
CA
慢
最快
小
最大
低
低
高
低
耐腐蚀性
中wk.baidu.com
稍大
小
干燥收缩
中
中
大
CAF 中 中 低 低
大
小
➢4.1.3 影响通用硅酸盐水泥性能的因素
✓ 1. 水泥组成成分的影响 ✓ 2. 水泥细度的影响 ✓ 3. 养护条件（温度、湿度）的影响 ✓ 4. 龄期的影响 ✓ 5. 拌和用水量的影响 ✓ 6. 贮存条件的影响
36～60 15～37 7～15 10～18
➢4.1.2 用硅酸盐水泥的水化和凝结硬化
凝结硬化的概念 ✓ 凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理化 学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石的过 程；
✓ 硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。 ✓ 水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程
分析与讨论:
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，会引起体积安定性不良
（2）凝结硬化
初凝：浆体开始失去流动性。 终凝：浆体完全失去可塑性，并开始产生强度。 硬化：水泥浆体逐渐转变为具有一定强度的水泥石。
（3）水泥四种主要矿物熟料的特性
⑧泌水性大
⑧抗渗性较好
⑦耐热性较好
一般土建工程中 钢筋混凝土及预 应力钢筋混凝土 适用范围 结构；受反复冰 冻作用的结构； 配制高强和早强 混凝土
高温和有耐热耐火要 地下、水中大体积混 地上、地下及水中 与所掺两种或两种以
求的混凝土结构；大 凝土结构和有抗渗要 大体积混凝土结构；上混合材料的种类、
与硅酸盐水泥基本相 体积混凝土结构；蒸 求的混凝土结构；蒸 蒸汽养护的构件； 掺量有关，其特性及
✓ 铝酸三钙（C3AH6） 3CaO·Al2O3＋H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O (闪凝) 3CaO·Al2O3·6H2O＋3（CaSO4·2H2O）＋19H2O == 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O ↖为何加入石膏?
✓ 铁铝酸四钙（C4AF） 4CaO·Al2O3·Fe2O3＋7H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O＋ CaO·Fe2O3·H2O
熟料库 斜拉链机 熟料库
➢通用硅酸盐水泥的组分与组成材料
（1）组分
品种
代号
熟料-石膏
P•Ⅰ
100
硅酸盐水泥
≥95
P•Ⅱ
≥95
普通硅酸盐水泥
P•O
≥80且﹤95
矿渣硅酸盐水泥
P•S•A P•S•B
≥50且﹤ 80 ≥30且﹤50
火山灰质硅酸盐水泥 P•P
≥60且﹤80
粉煤灰硅酸盐水泥 P•E
≥60且﹤80
校正原料：铁矿石
三大步骤：水泥生料的制备；水泥熟料的烧成；水 泥成品的磨制。
➢生产工艺
两磨一烧：
石灰质原料 CaO
混合材料
黏土质原料 SiO2、Al2O3、 Fe2O3
按比例
煅烧
生料
熟料
混合磨细
1450℃
磨细
水泥
校正原料
石膏
最关键的是煅烧
日产5000T熟料水泥生产线
生料磨(立磨)
烧成系统
回转窑
第4章 水泥
第4章 水泥
➢ 4.1 通用硅酸盐水泥 ➢ 4.2 其他品种水泥
➢概述
水泥的特点
➢ 水泥是一种粉状材料，与水拌合后，能胶结砂、 石等材料，并能在空气中和水中硬化的水硬性 胶凝材料。
水泥适用范围
➢ 不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也 适合用于潮湿环境及水中的工程部位。
水泥的分类
①凝结硬化慢
①凝结硬化慢
①凝结硬化慢
②早期强度低，后期 ②早期强度低，后期 ②早期强度低，后
强度增长较快
强度增长较快
期强度增长较快
③水化热较低
③水化热较低
③水化热较低
④抗冻性差
④抗冻性差
④抗冻性差
⑤干缩性大
⑤干缩性大
⑤干缩性较小，抗
⑥耐腐蚀性较好 ⑥耐腐蚀性较好 裂性较好
⑦耐热性好
⑦耐热性较好
⑥耐腐蚀性较好