水硬性胶凝材料水泥通用水泥专用水泥特性水泥

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1、第19章水硬性胶凝材料——水泥通用水泥专用水泥特性水泥水泥的定义和分类水泥是一种细磨成粉末状，加入适量水后成为可塑性的浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结成具有一定强度的整体的水硬性胶凝材料。按用途和性能分类水泥通用水泥专用水泥特种水泥用于一般土木建筑工程中的水泥，如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等具有专门用途水泥，如中、低热水泥，道路水泥等具有某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥等虽然水泥品种繁多，分类方法各异，但我国水泥产量的90%左右属以硅酸盐为主要水硬性矿物的硅酸盐水泥。19.1通用水泥一、硅酸盐水泥现行国家标准GB

2、175-2007定义：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（国外统称为波特兰水泥）。硅酸盐水泥Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ不掺加混合材料Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ掺加不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料（一）硅酸盐水泥的生产工艺硅酸盐水泥生产工艺可概括为“两磨一烧”。石灰质原料粘土质原料校正原料熟料生料水泥石膏磨细按比例配合1450℃煅烧磨细水泥生产流程图（二）硅酸盐水泥熟料的矿物组成生料SiO2CaO化合反应800～1450℃800℃左右分解反应Al2O3Fe2O32CaO·SiO23CaO·SiO

3、23CaO·Al2O34CaO·Al2O3·Fe2O3硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料矿物的特性矿物名称化学成分缩写符号含量硅酸三钙3CaO·SiO2C3S36％～60％硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15％～37％铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7％～15％铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10％～18％矿物名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙与水反应速度快慢最快快水化放热量大小最大中强度高早期低后期高低低矿物组成对水泥性能的影响以上是单个矿物组成的性能，水泥是几种熟料矿物的混合物，改变熟料矿物成分间的比例，水泥的性质即发生相应的变化。硅酸三

4、钙↑——高强水泥铝酸三钙、硅酸三钙↓硅酸二钙↑铁铝酸四钙↑——抗折强度↑——道路水泥—水化热↓——大坝水泥（三）硅酸盐水泥的水化和凝结硬化水化水泥加水拌和后，水泥颗粒立即分散于水中并与水发生化学反应，生成各种水化物。凝结硬化随着时间的推延，水泥浆逐渐失去塑性，形成具有一定强度的石状体，这个过程叫水泥的凝结硬化。水泥的凝结硬化大致可划分为以下三个阶段：潜伏期（诱导期）：水泥矿物的水化反应凝结期：1h初凝；6－8h终凝硬化期：固体水泥加水拌合后的水化反应，一方面使水泥浆中起润滑作用的自由水分逐渐减少；另一方面，水化产物在溶液中很快达饱和或过饱和状态而不断析出，水泥颗粒表面的

5、新生物厚度逐渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，越来越多的颗粒相互连接形成了骨架结构。此时，水泥浆便开始慢慢失去可塑性，表现为水泥的初凝。随着水化产物的不断增加，水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，加之水化产物中的氢氧化钙晶体、水化铝酸钙晶体不断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体之中，逐渐形成了具有一定强度的水泥石，从而进入了硬化阶段。水化产物的进一步增加，水分的不断丧失，使水泥石的强度不断发展。水泥的硬化期可以延续至很长时间，但28天基本表现出大部分强度。实际上，水泥的水化过程很慢，较粗水泥颗粒的内部很难完全水化。因此，硬化后的水泥石是由晶体、胶体、未完全水化颗粒、游离水及

6、气孔等组成的不均质体。（四）硅酸盐水泥的技术性质密度细度细度指水泥颗粒的粗细程度。一般情况下，水泥颗粒越细，其总表面积越大，与水反应时接触的面积也越大，水化反应速度就越快，所以相同矿物组成的水泥，细度越大，凝结硬化速度越快，早期强度越高。但水泥颗粒太细，使混凝土发生裂缝的可能性增加，此外，水泥颗粒细度提高会导致生产成本提高。水泥全部加入水中开始失去可塑性完全失去可塑性初凝时间终凝时间凝结时间水泥从加水时至水泥浆失去可塑性所需的时间。凝结时间分初凝时间和终凝时间。初凝时间：从水泥加水至水泥浆开始失去可塑性所经历的时间；终凝时间：从水泥加水至水泥浆完全失去可塑性所经历的时间

7、。水泥的初凝时间不宜过短，终凝时间不宜过长。水泥的初凝时间太短，则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工；水泥的终凝时间过长，则将延长施工进度和模板周转期。我国现行国标(GB175-1999)规定，硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。普通硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。水泥的体积安定性水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀程度。如果这种体积变化是轻微的均匀的，则对建筑物的质量没什么影响，但是如果混凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石内部产生了剧烈的、不均匀的体积变化，则会在建筑物内部产