1、武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院緒緒 論論三、水泥三、水泥水泥是指細磨成粉末狀，加入適量水后可成為塑性漿體，既能在空氣水泥是指細磨成粉末狀，加入適量水后可成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂石等材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性中硬化，又能在水中硬化，并能將砂石等材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料。膠凝材料。水泥的品種很多，目前世界上有水泥的品種很多，目前世界上有200200余種。余種。三、水泥三、水泥水水 泥泥通用水泥通用水泥專用水泥專用水泥特性水泥特性水泥硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥火山

2、灰質(zhì)硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥石灰石硅酸鹽水泥石灰石硅酸鹽水泥如砌筑水泥、油井水泥、如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大壩水泥等道路水泥、大壩水泥等如白色硅酸鹽水泥、快凝如白色硅酸鹽水泥、快凝快硬硅酸鹽水泥等快硬硅酸鹽水泥等三、水泥三、水泥水泥品種水泥品種代號代號組分組分熟料熟料+ +石膏石膏?；郀t粒化高爐礦渣礦渣火山灰質(zhì)火山灰質(zhì)混合料混合料粉煤灰粉煤灰石灰石石灰石硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥P P 100100P P 95955 5 95955 5 普通水泥普通水泥P PO O 8080且且95 95 5 5且且20 20 礦渣水泥礦渣水泥P PS SA A 5050且

3、且80 80 2020且且50 50 P PS SB B 3030且且50 50 5050且且70 70 火山灰質(zhì)水泥火山灰質(zhì)水泥P PP P 6060且且80 80 2020且且40 40 粉煤灰水泥粉煤灰水泥P PF F 6060且且80802020且且40 40 復(fù)合水泥復(fù)合水泥P PC C 5050且且80 80 2020且且50 50 三、水泥三、水泥3.4.1 3.4.1 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)和礦物組成硅酸鹽水泥的生產(chǎn)和礦物組成硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料、不大于硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料、不大于5%5%的石灰石或粒化高爐礦渣的石灰石或?；郀t礦渣以及適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料

4、。以及適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料。不摻加混合材料的硅酸鹽水泥稱為不摻加混合材料的硅酸鹽水泥稱為型硅酸鹽水泥（代號為型硅酸鹽水泥（代號為P P）；）；在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過水泥重量在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過水泥重量5 5混合材料的硅酸鹽水泥稱混合材料的硅酸鹽水泥稱為為型硅酸鹽水泥（代號為型硅酸鹽水泥（代號為P P）。）。1.1.硅酸鹽水泥的生產(chǎn)硅酸鹽水泥的生產(chǎn)石灰質(zhì)原料（石灰?guī)r、白堊、泥灰?guī)r等，主要提供石灰質(zhì)原料（石灰?guī)r、白堊、泥灰?guī)r等，主要提供CaOCaO）；）；黏土質(zhì)原料（黏土、黃土、頁巖等，主要提供黏土質(zhì)原料（黏土、黃土、頁巖等，主要提供SiOSiO2 2、A1A12

5、 2O O3 3和和 FeFe2 2O O3 3）；）；校正料（鐵礦粉、砂巖及鋁含量高的黏土，分別補充校正料（鐵礦粉、砂巖及鋁含量高的黏土，分別補充FeFe2 2O O3 3、SiOSiO2 2和和A1A12 2O O3 3成分的不足）。成分的不足）。三、水泥三、水泥硅酸鹽水泥的生產(chǎn)可分為生料制備、熟料煅燒和水泥粉磨三個過程。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)可分為生料制備、熟料煅燒和水泥粉磨三個過程。首先將原料破碎并按其化學(xué)成分配料后，在球磨機中磨細成為生料，然后首先將原料破碎并按其化學(xué)成分配料后，在球磨機中磨細成為生料，然后將生料入窯進行煅燒至部分熔融得到以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，最將生料入窯進行煅燒至

6、部分熔融得到以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，最后把水泥熟料配以適量的石膏（有時還有部分混合料）在球磨機中研磨至后把水泥熟料配以適量的石膏（有時還有部分混合料）在球磨機中研磨至一定細度，即得到硅酸鹽水泥成品。一定細度，即得到硅酸鹽水泥成品。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)流程可概括為硅酸鹽水泥的生產(chǎn)流程可概括為“兩磨兩磨燒燒”，如下圖所示。，如下圖所示。三、水泥三、水泥三、水泥三、水泥2.2.硅酸鹽水泥的礦物組成硅酸鹽水泥的礦物組成硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥礦物成分礦物成分化學(xué)式化學(xué)式簡寫簡寫含量（含量（% %）硅酸三鈣硅酸三鈣 3CaO3CaO SiO SiO2 2 C C3 3S S 363660 60 硅酸二鈣硅

7、酸二鈣 2CaO2CaO SiO SiO2 2 C C2 2S S 151537 37 鋁酸三鈣鋁酸三鈣 3CaO3CaO Al Al2 2O O3 3 C C3 3A A 7 715 15 鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣 4CaO4CaOAlAl2 2O O3 3 Fe Fe2 2O O3 3 C C4 4AF AF 101018 18 三、水泥三、水泥硅酸鹽水泥熟料中的硅酸鹽礦物（硅酸鹽水泥熟料中的硅酸鹽礦物（C C3 3S S、C C2 2S S）含量占）含量占75%75%左右，熔劑礦左右，熔劑礦物（物（C C3 3A A、C C4 4AFAF）含量占）含量占2222左右。左右。水泥熟料中除了四種

8、主要礦物成分外，還含有少量的游離水泥熟料中除了四種主要礦物成分外，還含有少量的游離CaOCaO、游離、游離MgOMgO、SOSO3 3和堿（和堿（K K2 2O O、NaNa2 2O O）物質(zhì)，這些成分均為有害成分，國家標準有嚴）物質(zhì)，這些成分均為有害成分，國家標準有嚴格限制。格限制。安定性是指建筑材料水泥硬化后體積變化的均勻性，體積的不均勻變安定性是指建筑材料水泥硬化后體積變化的均勻性，體積的不均勻變化引起膨脹、裂縫或翹曲等現(xiàn)象。化引起膨脹、裂縫或翹曲等現(xiàn)象。三、水泥三、水泥（）硅酸三鈣（）硅酸三鈣硅酸三鈣的化學(xué)成分為硅酸三鈣的化學(xué)成分為a ai i2 2，其簡寫為，其簡寫為3 3S S。它

9、是硅酸鹽水。它是硅酸鹽水泥熟料中最主要的礦物成分，約占水泥熟料總量的。硅酸泥熟料中最主要的礦物成分，約占水泥熟料總量的。硅酸三鈣遇水后能夠很快與水產(chǎn)生水化反應(yīng)，并產(chǎn)生較多的水化熱。它對促進三鈣遇水后能夠很快與水產(chǎn)生水化反應(yīng)，并產(chǎn)生較多的水化熱。它對促進水泥的凝結(jié)硬化，特別是對水泥天內(nèi)的早期強度以及后期強度都起水泥的凝結(jié)硬化，特別是對水泥天內(nèi)的早期強度以及后期強度都起主要作用。主要作用。（）硅酸二鈣（）硅酸二鈣硅酸二鈣的化學(xué)成分為硅酸二鈣的化學(xué)成分為2 2a ai i2 2，其簡寫為，其簡寫為C2SC2S，約占水泥熟料，約占水泥熟料總量的總量的15153737。硅酸二鈣遇水后反應(yīng)較慢，水化熱也較

10、低。它不影響。硅酸二鈣遇水后反應(yīng)較慢，水化熱也較低。它不影響水泥的凝結(jié)，對水泥的后期強度起主要作用。水泥的凝結(jié)，對水泥的后期強度起主要作用。三、水泥三、水泥（）鋁酸三鈣（）鋁酸三鈣鋁酸三鈣的化學(xué)成分是鋁酸三鈣的化學(xué)成分是CaOCaOAlAl2 2O O3 3，其簡寫為，其簡寫為C C3 3，約占水泥熟料總量的，約占水泥熟料總量的7 71515。鋁酸三鈣遇水后反應(yīng)極快，產(chǎn)生的熱量大而且很集中。鋁酸三鈣。鋁酸三鈣遇水后反應(yīng)極快，產(chǎn)生的熱量大而且很集中。鋁酸三鈣對水泥的凝結(jié)起主導(dǎo)作用，但其水化產(chǎn)物強度較低，主要對水泥的早期強對水泥的凝結(jié)起主導(dǎo)作用，但其水化產(chǎn)物強度較低，主要對水泥的早期強度有所貢獻。

11、度有所貢獻。（）鐵鋁酸四鈣（）鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣的化學(xué)成分為鐵鋁酸四鈣的化學(xué)成分為: :CaOCaOAlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3，其簡寫為，其簡寫為4 4AFAF，約占水，約占水泥熟料總量的泥熟料總量的10101818。鐵鋁酸四鈣遇水時水化反應(yīng)也很快，水化熱較。鐵鋁酸四鈣遇水時水化反應(yīng)也很快，水化熱較低，水化產(chǎn)物的強度不高，對水泥石的抗壓強度貢獻不大，主要對抗折強低，水化產(chǎn)物的強度不高，對水泥石的抗壓強度貢獻不大，主要對抗折強度貢獻較大。度貢獻較大。三、水泥三、水泥中中最差最差好好差差耐腐蝕性耐腐蝕性中中最大最大小小大大水化熱水化熱低低低低高高高高后期強度后期強度中中

12、低低低低高高早期強度早期強度快快最快最快慢慢快快硬化速度硬化速度礦礦物物特特性性10%10%18%18%7%7%15%15%15%15%37%37%37%37%60%60%礦物含量礦物含量C C4 4AFAFC C3 3A AC C2 2S SC C3 3S S簡寫式簡寫式4CaO.Al4CaO.Al2 2O O3 3FeFe2 2O O3 33CaO.Al3CaO.Al2 2O O3 32CaO.SiO2CaO.SiO2 23CaO.SiO3CaO.SiO2 2礦物組成礦物組成鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣鋁酸三鈣鋁酸三鈣硅酸二鈣硅酸二鈣硅酸三鈣硅酸三鈣礦物名稱礦物名稱改變水泥熟料中礦物成份間的比例，

13、可以制得不同性質(zhì)的水泥品種，改變水泥熟料中礦物成份間的比例，可以制得不同性質(zhì)的水泥品種，如提高硅酸三鈣含量，可以制得高強水泥和早強水泥，提高硅酸二鈣含量如提高硅酸三鈣含量，可以制得高強水泥和早強水泥，提高硅酸二鈣含量并降低硅酸三鈣與鋁酸三鈣的含量，可制得低熱水泥或大壩水泥。并降低硅酸三鈣與鋁酸三鈣的含量，可制得低熱水泥或大壩水泥。三、水泥三、水泥3.4.23.4.2 硅酸鹽水泥的硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化硅酸鹽水泥的硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化水泥與水拌合后，最初形成具有可塑性的水泥凈漿，水泥顆粒表面的水泥與水拌合后，最初形成具有可塑性的水泥凈漿，水泥顆粒表面的礦物成分與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即水泥的

14、水化。礦物成分與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即水泥的水化。隨著水化反應(yīng)的進行，水泥漿體逐漸變稠失去塑性，但尚不具有強度，隨著水化反應(yīng)的進行，水泥漿體逐漸變稠失去塑性，但尚不具有強度，這個過程稱為水泥的凝結(jié)。隨著水化反應(yīng)的繼續(xù)進行，凝結(jié)的水泥漿開始這個過程稱為水泥的凝結(jié)。隨著水化反應(yīng)的繼續(xù)進行，凝結(jié)的水泥漿開始產(chǎn)生強度并逐漸發(fā)展成為堅硬的水泥石固體，這一過程稱為水泥的硬化。產(chǎn)生強度并逐漸發(fā)展成為堅硬的水泥石固體，這一過程稱為水泥的硬化。水泥的凝結(jié)過程和硬化過程是連續(xù)進行的。凝結(jié)過程較短暫，一般幾水泥的凝結(jié)過程和硬化過程是連續(xù)進行的。凝結(jié)過程較短暫，一般幾個小時即可完成；硬化過程是一個長期的過程，在一定溫度和

15、濕度下可持個小時即可完成；硬化過程是一個長期的過程，在一定溫度和濕度下可持續(xù)幾十年。續(xù)幾十年。三、水泥三、水泥1 1硅酸鹽水泥的水化硅酸鹽水泥的水化水泥的四種礦物單獨與水作用時，每一種礦物成分都表現(xiàn)出不同的水水泥的四種礦物單獨與水作用時，每一種礦物成分都表現(xiàn)出不同的水化特性，對水泥的性能則具有不同的影響?；匦?，對水泥的性能則具有不同的影響。 水化特性水化特性3CaO3CaO SiO SiO2 2 2CaO2CaO SiO SiO2 23CaO3CaO Al Al2 2O O3 3 4CaO4CaOAlAl2 2O O3 3 Fe Fe2 2O O3 3水化速度水化速度快快慢慢最快最快快快經(jīng)過

16、上述水化反應(yīng)后，水泥漿中不斷增加的水化產(chǎn)物主要有：水化硅經(jīng)過上述水化反應(yīng)后，水泥漿中不斷增加的水化產(chǎn)物主要有：水化硅酸鈣酸鈣(50%)(50%)、氫氧化鈣、氫氧化鈣(25%)(25%)、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣及水化硫鋁酸鈣等、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣及水化硫鋁酸鈣等新生礦物。新生礦物。三、水泥三、水泥硅酸鹽水泥礦物成分水化反應(yīng)如下：硅酸鹽水泥礦物成分水化反應(yīng)如下：2(3CaO2(3CaOSiOSiO2 2) )6H6H2 2O=3CaOO=3CaO2SiO2SiO2 23H3H2 2O O3Ca(OH)3Ca(OH)2 2（水化硅酸鈣凝膠）（氫氧化鈣晶體）（水化硅酸鈣凝膠）（氫氧化鈣晶體）2(2

17、CaO2(2CaOSiOSiO2 2) )十十4H4H2 2O=3CaOO=3CaO2SiO2SiO2 23H3H2 2O O十十Ca(OH)Ca(OH)2 2（水化硅酸鈣凝膠）（氫氧化鈣晶體）（水化硅酸鈣凝膠）（氫氧化鈣晶體）3CaO3CaOA1A12 2O O3 36H6H2 2O=3CaOO=3CaOA1A12 2O O3 36H6H2 2O O（水化鋁酸鈣晶體）（水化鋁酸鈣晶體）4CaO4CaOA1A12 2O O3 3FeFe2 2O O3 37H7H2 2O=3CaOO=3CaOA1A12 2O O3 36H6H2 2O O十十CaOCaOFeFe2 2O O3 3H H2 2O

18、O （水化鐵酸鈣凝膠）（水化鐵酸鈣凝膠）3CaO3CaOAlAl2 2O O3 36H6H2 2O O3(CaSO3(CaSO4 42H2H2 2O)O)19H19H2 2O=3CaOO=3CaOAlAl2 2O O3 33CaSO3CaSO4 431H31H2 2O O（水化硫鋁酸鈣）（水化硫鋁酸鈣）（鈣礬石）（鈣礬石）三、水泥三、水泥2 2硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程 硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化是人為劃分的水化結(jié)果，水泥的凝結(jié)硬化實硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化是人為劃分的水化結(jié)果，水泥的凝結(jié)硬化實際上是一個連續(xù)、復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程。際上是一個連續(xù)、復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程。 過

19、程過程 放熱反應(yīng)速率放熱反應(yīng)速率 持續(xù)時間持續(xù)時間 主要物理化學(xué)變化主要物理化學(xué)變化 初始反應(yīng)期初始反應(yīng)期 168J/gh 168J/gh 5 510min 10min 初始溶解和水化初始溶解和水化 潛伏期潛伏期 4.2 J/gh 4.2 J/gh 1h 1h 凝膠體膜層圍繞水凝膠體膜層圍繞水泥顆粒成長泥顆粒成長 凝結(jié)期凝結(jié)期 6h6h內(nèi)逐漸增加到內(nèi)逐漸增加到21 21 J/gh J/gh 6h 6h 膜層增厚，水泥顆膜層增厚，水泥顆粒進一步水化粒進一步水化 硬化期硬化期 24h24h內(nèi)逐漸降低到內(nèi)逐漸降低到4.2 J/gh 4.2 J/gh 6h6h至若干年至若干年 凝膠體填充毛細孔凝膠體填

20、充毛細孔 三、水泥三、水泥33凝膠凝膠水溶液達到飽和，析出許多細小顆粒，水溶液達到飽和，析出許多細小顆粒，堆積在水泥顆粒周圍，形成水化物凝膠膜層。堆積在水泥顆粒周圍，形成水化物凝膠膜層。11水泥顆粒水泥顆粒22水分水分水化物較少，生成后溶解于水，水泥顆粒間水化物較少，生成后溶解于水，水泥顆粒間有較多的水，水泥漿具有良好的可塑性。有較多的水，水泥漿具有良好的可塑性。三、水泥三、水泥55未水化的水泥顆粒未水化的水泥顆粒66毛細孔毛細孔凝膠和晶體進一步發(fā)展，不斷填充毛細孔，凝膠和晶體進一步發(fā)展，不斷填充毛細孔，結(jié)構(gòu)逐漸緊密。凝膠產(chǎn)生內(nèi)聚力，使水泥漿體具結(jié)構(gòu)逐漸緊密。凝膠產(chǎn)生內(nèi)聚力，使水泥漿體具有強度

21、，并逐漸硬化。有強度，并逐漸硬化。33凝膠凝膠44晶體晶體水化物不斷析出，自由水分不斷減少，膜層水化物不斷析出，自由水分不斷減少，膜層增厚并相互連接，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水泥漿體逐漸增厚并相互連接，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水泥漿體逐漸變稠，失去可塑性，開始凝結(jié)變稠，失去可塑性，開始凝結(jié)。C-S-H 水化硅酸鈣凝膠水化硅酸鈣凝膠CH Crystal 氫氧化鈣晶體氫氧化鈣晶體 電鏡下的水泥水化產(chǎn)物圖電鏡下的水泥水化產(chǎn)物圖水泥漿掃描電鏡照片（水泥漿掃描電鏡照片（7d齡期齡期）C-S-H鈣礬石鈣礬石鈣釩石晶體鈣釩石晶體三、水泥三、水泥3 3影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的主要因素影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的主要因素 （1 1）礦

22、物組成）礦物組成 不同礦物成分和水起反應(yīng)時所表現(xiàn)出來的特點是不同的，如不同礦物成分和水起反應(yīng)時所表現(xiàn)出來的特點是不同的，如C3AC3A水化速水化速率最快，放熱量最大而強度不高；率最快，放熱量最大而強度不高；C2SC2S水化速率最慢，放熱量最少，早期強水化速率最慢，放熱量最少，早期強度低，后期強度增長迅速等。因此，改變水泥的礦物組成，其凝結(jié)硬化情度低，后期強度增長迅速等。因此，改變水泥的礦物組成，其凝結(jié)硬化情況將產(chǎn)生明顯變化。水泥的礦物組成是影響水泥凝結(jié)硬化的最重要的因素。況將產(chǎn)生明顯變化。水泥的礦物組成是影響水泥凝結(jié)硬化的最重要的因素。（2 2）水泥細度）水泥細度 在礦物組成相同的條件下，水泥

23、磨得愈細，水泥顆粒平均粒徑小，比在礦物組成相同的條件下，水泥磨得愈細，水泥顆粒平均粒徑小，比表面積大，水化時與水的接觸面大，水化速度快，相應(yīng)地水泥凝結(jié)硬化速表面積大，水化時與水的接觸面大，水化速度快，相應(yīng)地水泥凝結(jié)硬化速度就快，早期強度就高。但過細水泥易與空氣中的水分及二氧化碳反應(yīng)，度就快，早期強度就高。但過細水泥易與空氣中的水分及二氧化碳反應(yīng)，且成本高。且成本高。三、水泥三、水泥（3 3）齡期）齡期 水泥的凝結(jié)硬化是隨時間延長而漸進的過程，只要溫度、濕度適宜，水泥的凝結(jié)硬化是隨時間延長而漸進的過程，只要溫度、濕度適宜，水泥強度的增長可持續(xù)若干年。水泥強度的增長可持續(xù)若干年。（4 4）環(huán)境溫度

24、和濕度）環(huán)境溫度和濕度在適當溫度條件下，水泥的水化、凝結(jié)和硬化速度較快。反應(yīng)產(chǎn)物增在適當溫度條件下，水泥的水化、凝結(jié)和硬化速度較快。反應(yīng)產(chǎn)物增長較快，凝結(jié)硬化加速，水化熱較多。相反，溫度降低，則水化反應(yīng)減慢，長較快，凝結(jié)硬化加速，水化熱較多。相反，溫度降低，則水化反應(yīng)減慢，強度增長變緩。但高溫養(yǎng)護往往導(dǎo)致水泥后期強度增長緩慢，甚至下降。強度增長變緩。但高溫養(yǎng)護往往導(dǎo)致水泥后期強度增長緩慢，甚至下降。水的存在是水泥水化反應(yīng)的必要條件。當環(huán)境濕度十分干燥時，水泥水的存在是水泥水化反應(yīng)的必要條件。當環(huán)境濕度十分干燥時，水泥中的水分將很快蒸發(fā)，以致水泥不能充分水化，硬化也將停止；反之，水中的水分將很快

25、蒸發(fā)，以致水泥不能充分水化，硬化也將停止；反之，水泥的水化將得以充分進行，強度正常增長。泥的水化將得以充分進行，強度正常增長。三、水泥三、水泥三、水泥三、水泥3.4.3.4.3 3 硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)1 1細度細度水泥的細度是指水泥顆粒的粗細程度，它對水泥的技術(shù)性能有很大影水泥的細度是指水泥顆粒的粗細程度，它對水泥的技術(shù)性能有很大影響。水泥顆粒粒徑一般在響。水泥顆粒粒徑一般在0.0070.0070.2mm0.2mm范圍，顆粒越細，水泥的總比表面范圍，顆粒越細，水泥的總比表面積越大，水化時與水接觸的面積就越大，水化反應(yīng)的速率就越大并越充分，積越大，水化時與水接觸的面積就越大

26、，水化反應(yīng)的速率就越大并越充分，水泥的凝結(jié)硬化速度也就越快。如果水泥顆粒過細，硬化時將會產(chǎn)生較為水泥的凝結(jié)硬化速度也就越快。如果水泥顆粒過細，硬化時將會產(chǎn)生較為嚴重的收縮變形，而且磨制水泥時的能耗及成本會增大。嚴重的收縮變形，而且磨制水泥時的能耗及成本會增大。為使水泥具有良好的技術(shù)性與經(jīng)濟性，水泥應(yīng)該具有一定的細度。一為使水泥具有良好的技術(shù)性與經(jīng)濟性，水泥應(yīng)該具有一定的細度。一般認為，水泥顆粒粒徑小于般認為，水泥顆粒粒徑小于0.04mm0.04mm時才具有較高的活性，水泥顆粒粒徑大時才具有較高的活性，水泥顆粒粒徑大于于0.1mm0.1mm時其活性很小。時其活性很小。三、水泥三、水泥水泥的細度通

27、常采用比表面積法或篩析法來測定。水泥的細度通常采用比表面積法或篩析法來測定。比表面積比表面積是指單位質(zhì)量水泥顆粒表面積的總和。國標規(guī)定，硅酸鹽水是指單位質(zhì)量水泥顆粒表面積的總和。國標規(guī)定，硅酸鹽水泥的比表面積應(yīng)不小于泥的比表面積應(yīng)不小于300m300m2 2kgkg。篩析法篩析法是采用邊長是采用邊長0.08mm0.08mm的方孔篩對水泥試樣進行篩析試驗，用篩余的方孔篩對水泥試樣進行篩析試驗，用篩余百分數(shù)來表示水泥的細度。百分數(shù)來表示水泥的細度。符合國家標準要求的出廠水泥，使用單位可不檢驗水泥的細度。符合國家標準要求的出廠水泥，使用單位可不檢驗水泥的細度。水泥負壓篩析儀水泥負壓篩析儀水泥比表面積

28、測定儀水泥比表面積測定儀三、水泥三、水泥1.1.篩析試驗前：調(diào)節(jié)負壓至篩析試驗前：調(diào)節(jié)負壓至400040006000Pa6000Pa范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。2.2.稱取試樣稱取試樣25g25g，置于負壓篩，置于負壓篩，篩析篩析2min2min。3.3.篩畢，稱量篩余物篩畢，稱量篩余物m ms s。4.4.結(jié)果計算水泥結(jié)果計算水泥試樣試樣篩余百分篩余百分數(shù)：數(shù)：100mmFs三、水泥三、水泥2 2. .凝結(jié)時間凝結(jié)時間水泥的凝結(jié)時間是指從加水開始，到水泥漿失去塑性所需的時間。凝水泥的凝結(jié)時間是指從加水開始，到水泥漿失去塑性所需的時間。凝結(jié)時間分初凝時間與終凝時間，初凝時間為自加水起至水泥凈漿開始失去結(jié)時

29、間分初凝時間與終凝時間，初凝時間為自加水起至水泥凈漿開始失去可塑性所需的時間；終凝時間為自加起水起至水泥凈漿完全失去可塑性并可塑性所需的時間；終凝時間為自加起水起至水泥凈漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度所需的時間。開始產(chǎn)生強度所需的時間。為使水泥能在施工時有充分的時間攪拌、運輸、澆注，水泥的凝結(jié)時為使水泥能在施工時有充分的時間攪拌、運輸、澆注，水泥的凝結(jié)時間不能過短。當施工完畢，水泥石應(yīng)盡快硬化，以利于下一道工序能夠及間不能過短。當施工完畢，水泥石應(yīng)盡快硬化，以利于下一道工序能夠及時進行，水泥的終凝時間不能太長。國家標準規(guī)定，硅酸鹽水泥的初凝時時進行，水泥的終凝時間不能太長。國家標準規(guī)定，硅酸鹽

30、水泥的初凝時間不得早于間不得早于45min45min，終凝時間不得遲于，終凝時間不得遲于390min390min。水泥凝結(jié)時間的測定是以標準稠度的水泥凈漿，在規(guī)定的溫度和濕度水泥凝結(jié)時間的測定是以標準稠度的水泥凈漿，在規(guī)定的溫度和濕度條件下，采用凝結(jié)時間測定儀進行測定。條件下，采用凝結(jié)時間測定儀進行測定。三、水泥三、水泥標準稠度的水泥凈漿是指按規(guī)定的標準方法，制備出下沉度達到規(guī)定標準稠度的水泥凈漿是指按規(guī)定的標準方法，制備出下沉度達到規(guī)定稠度范圍內(nèi)的水泥凈漿。要配制標準稠度的水泥凈漿，則要測出達到標準稠度范圍內(nèi)的水泥凈漿。要配制標準稠度的水泥凈漿，則要測出達到標準稠度時的所需的拌合水量，以占水

31、泥質(zhì)量的百分率表示標準稠度用水量。稠度時的所需的拌合水量，以占水泥質(zhì)量的百分率表示標準稠度用水量。硅酸鹽水泥的標準稠度用水量一般在硅酸鹽水泥的標準稠度用水量一般在24243030之間。之間。水泥凈漿攪拌機水泥凈漿攪拌機 標準稠度測定儀標準稠度測定儀 三、水泥三、水泥3 3體積安定性體積安定性水泥的體積安定性是指水泥漿體硬化后體積變化的均勻性。如果水泥水泥的體積安定性是指水泥漿體硬化后體積變化的均勻性。如果水泥的體積安定性不良，水泥硬化后將產(chǎn)生不均勻的體積變化，會導(dǎo)致水泥制的體積安定性不良，水泥硬化后將產(chǎn)生不均勻的體積變化，會導(dǎo)致水泥制品膨脹性裂縫，降低工程質(zhì)量，甚至引起嚴重的工程事故。引起水泥

32、體積品膨脹性裂縫，降低工程質(zhì)量，甚至引起嚴重的工程事故。引起水泥體積安定性不良的原因：安定性不良的原因：（1 1）水泥熟料中所含的游離氧化鈣（）水泥熟料中所含的游離氧化鈣（f-CaOf-CaO）過多；）過多；（2 2）水泥熟料中所含的游離氧化鎂（）水泥熟料中所含的游離氧化鎂（f-MgOf-MgO）過多；）過多；熟料中所含游離氧化鈣或氧化鎂都是過燒的，結(jié)構(gòu)致密，水化很慢。熟料中所含游離氧化鈣或氧化鎂都是過燒的，結(jié)構(gòu)致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已經(jīng)硬化后才進行熟化，生加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已經(jīng)硬化后才進行熟化，生成六方板狀的成六方板狀的Ca(OH)Ca

33、(OH)2 2晶體，這時體積膨脹以上，從而導(dǎo)致不均勻體晶體，這時體積膨脹以上，從而導(dǎo)致不均勻體積膨脹，使水泥石開裂。積膨脹，使水泥石開裂。三、水泥三、水泥（3 3）水泥粉磨時摻入的石膏過多。）水泥粉磨時摻入的石膏過多。 當石膏摻量過多時，在水泥硬化后，殘余石膏與水化鋁酸鈣繼續(xù)反應(yīng)當石膏摻量過多時，在水泥硬化后，殘余石膏與水化鋁酸鈣繼續(xù)反應(yīng)生成鈣礬石，體積增大約生成鈣礬石，體積增大約1.51.5倍，從而導(dǎo)致水泥石開裂。倍，從而導(dǎo)致水泥石開裂。水泥體積安定性快速檢驗方法有餅法和雷氏法兩種。餅法是觀察試餅水泥體積安定性快速檢驗方法有餅法和雷氏法兩種。餅法是觀察試餅沸煮后外形變化情況來檢驗水泥體積安定

34、性；雷氏法是測定試餅沸煮后的沸煮后外形變化情況來檢驗水泥體積安定性；雷氏法是測定試餅沸煮后的膨脹值。當對試驗結(jié)果有爭議時，應(yīng)以雷氏法為準。膨脹值。當對試驗結(jié)果有爭議時，應(yīng)以雷氏法為準。雷式夾膨脹測定儀雷式夾膨脹測定儀 水泥沸煮箱水泥沸煮箱 三、水泥三、水泥4 4強度與強度等級強度與強度等級水泥的強度是評定其質(zhì)量與品質(zhì)的重要指標，也是劃分強度等級的依水泥的強度是評定其質(zhì)量與品質(zhì)的重要指標，也是劃分強度等級的依據(jù)。國家標準規(guī)定，水泥與標準砂按據(jù)。國家標準規(guī)定，水泥與標準砂按1:31:3的質(zhì)量比混合，用的質(zhì)量比混合，用0.50.5的水灰比，的水灰比，按規(guī)定的方法制成按規(guī)定的方法制成40mm40mm4

35、0mm40mm160mm160mm的標準試件，在標準溫度（的標準試件，在標準溫度（202011）的水中養(yǎng)護，分別測定其在的水中養(yǎng)護，分別測定其在3d3d和和28d28d的抗壓強度值與抗折強度值。的抗壓強度值與抗折強度值。水泥試模水泥試模 水泥抗折試驗機水泥抗折試驗機壓力試驗機壓力試驗機 三、水泥三、水泥根據(jù)強度測定結(jié)果，硅酸鹽水泥分為根據(jù)強度測定結(jié)果，硅酸鹽水泥分為6 6個強度等級，見表個強度等級，見表3-53-5，其中代，其中代號號R R表示屬于早強型水泥。表示屬于早強型水泥。強度等級強度等級抗壓強度（抗壓強度（MPa)MPa)抗折強度（抗折強度（MPa)MPa)3d3d28d28d3d3d

36、28d28d42.542.517.017.0 42.5 42.53.53.5 6.5 6.542.5R42.5R 22.0 22.04.04.052.552.5 23.0 23.0 52.5 52.54.04.0 7.0 7.052.5R52.5R 27.0 27.05.05.062.562.5 28.0 28.0 62.5 62.55.05.0 8.0 8.062.5R62.5R 32.0 32.05.55.5硅酸鹽水泥的強度要求硅酸鹽水泥的強度要求 三、水泥三、水泥3.4.3.4.5 5 水泥石的腐蝕與防止水泥石的腐蝕與防止在通常使用條件下，硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化后形成的水泥石具有較好的在通常

37、使用條件下，硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化后形成的水泥石具有較好的耐久性。水泥石的腐蝕是指在某些侵蝕性液體或氣體（統(tǒng)稱侵蝕介質(zhì)）作耐久性。水泥石的腐蝕是指在某些侵蝕性液體或氣體（統(tǒng)稱侵蝕介質(zhì)）作用下，水泥石會逐漸遭受腐蝕，導(dǎo)致其性能降低甚至結(jié)構(gòu)破壞的這種現(xiàn)象。用下，水泥石會逐漸遭受腐蝕，導(dǎo)致其性能降低甚至結(jié)構(gòu)破壞的這種現(xiàn)象。腐蝕是外界因素通過水泥石中某些組分（氫氧化鈣、水化鋁酸鈣等）腐蝕是外界因素通過水泥石中某些組分（氫氧化鈣、水化鋁酸鈣等）而引起的，其腐蝕類型、原因以及作用機理較為復(fù)雜而引起的，其腐蝕類型、原因以及作用機理較為復(fù)雜三、水泥三、水泥1 1溶出性腐蝕（軟水侵蝕）溶出性腐蝕（軟水侵蝕） 軟水是

38、指硬度較小的水，雨水、雪水以及多數(shù)的河水和湖水均屬于軟軟水是指硬度較小的水，雨水、雪水以及多數(shù)的河水和湖水均屬于軟水。當水泥石與軟水長期接觸時，水泥石中的氫氧化鈣被水溶解（每升水水。當水泥石與軟水長期接觸時，水泥石中的氫氧化鈣被水溶解（每升水中可溶解氫氧化鈣中可溶解氫氧化鈣1.3g1.3g以上）。在靜水及無水壓的情況下，由于周圍的水以上）。在靜水及無水壓的情況下，由于周圍的水易為溶出的氫氧化鈣所飽和，溶解作用將會中止，這時溶解作用僅限于水易為溶出的氫氧化鈣所飽和，溶解作用將會中止，這時溶解作用僅限于水泥石表層，危害不大。泥石表層，危害不大。在流動水及壓力水作用下，溶出的氫氧化鈣將不斷流失，一方

39、面使水在流動水及壓力水作用下，溶出的氫氧化鈣將不斷流失，一方面使水泥石變得疏松，另一方面會使水泥石堿度降低。由于水化產(chǎn)物（水化硅酸泥石變得疏松，另一方面會使水泥石堿度降低。由于水化產(chǎn)物（水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等）只有在一定的堿度環(huán)境中才能穩(wěn)定存在，所以氫氧化鈣、水化鋁酸鈣等）只有在一定的堿度環(huán)境中才能穩(wěn)定存在，所以氫氧化鈣的不斷流失又導(dǎo)致其它水化產(chǎn)物的分解，最終使水泥石的結(jié)構(gòu)破壞和強鈣的不斷流失又導(dǎo)致其它水化產(chǎn)物的分解，最終使水泥石的結(jié)構(gòu)破壞和強度降低，危害嚴重。度降低，危害嚴重。三、水泥三、水泥當環(huán)境水中含有較多重碳酸鹽（鈣鹽和鎂鹽等）即水的硬度較高時，當環(huán)境水中含有較多重碳酸鹽（鈣鹽和鎂鹽

40、等）即水的硬度較高時，重碳酸鹽與水泥石中的氫氧化鈣起反應(yīng)，生成幾乎不溶于水的碳酸鈣。生重碳酸鹽與水泥石中的氫氧化鈣起反應(yīng)，生成幾乎不溶于水的碳酸鈣。生成的碳酸鈣積聚在水泥石的孔隙中，形成致密的保護層可阻止外界水的繼成的碳酸鈣積聚在水泥石的孔隙中，形成致密的保護層可阻止外界水的繼續(xù)侵入，水泥石中的氫氧化鈣溶解將受到抑制，溶出性腐蝕被減弱或中止。續(xù)侵入，水泥石中的氫氧化鈣溶解將受到抑制，溶出性腐蝕被減弱或中止。Ca(HCOCa(HCO3 3) )2 2Ca(OH)Ca(OH)2 2=2CaCO=2CaCO3 32H2H2 2O O2 2溶解性化學(xué)腐蝕溶解性化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕的特點是溶解于水中的某些酸

41、類和鹽類物質(zhì)，與水泥石中的化學(xué)腐蝕的特點是溶解于水中的某些酸類和鹽類物質(zhì)，與水泥石中的氫氧化鈣起置換反應(yīng)，生成易溶性鹽或無膠結(jié)能力的產(chǎn)物，從而使水泥石氫氧化鈣起置換反應(yīng)，生成易溶性鹽或無膠結(jié)能力的產(chǎn)物，從而使水泥石結(jié)構(gòu)遭到破壞。結(jié)構(gòu)遭到破壞。三、水泥三、水泥（1 1）酸類侵蝕）酸類侵蝕由于水泥的水化產(chǎn)物呈堿性，因此酸類對水泥石都會有不同程度的侵由于水泥的水化產(chǎn)物呈堿性，因此酸類對水泥石都會有不同程度的侵蝕作用。工業(yè)廢水及地下水中常含有鹽酸、硝酸、氯氟酸等無機酸以及醋蝕作用。工業(yè)廢水及地下水中常含有鹽酸、硝酸、氯氟酸等無機酸以及醋酸、蟻酸等有機酸，它們均可與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，生成易溶物，酸

42、、蟻酸等有機酸，它們均可與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，生成易溶物，從而導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)的溶解性破壞。從而導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)的溶解性破壞。2HCl2HClCa(OH)Ca(OH)2 2 = CaCl = CaCl2 22H2H2 2O O有些工業(yè)污水及地下水中常含有一些游離的碳酸，當含量超過一定量有些工業(yè)污水及地下水中常含有一些游離的碳酸，當含量超過一定量時，將對水泥石產(chǎn)生碳酸侵蝕作用。時，將對水泥石產(chǎn)生碳酸侵蝕作用。 Ca(OH)Ca(OH)2 2COCO2 2 H H2 2O = CaCOO = CaCO3 32H2H2 2O OCaCOCaCO3 3COCO2 2 H H2 2O = Ca(HCOO

43、 = Ca(HCO3 3) )2 2三、水泥三、水泥（2 2）鹽類侵蝕）鹽類侵蝕海水及地下水中常含有氯化鎂、硫酸鎂等鎂鹽類物質(zhì)，它們可與水泥海水及地下水中常含有氯化鎂、硫酸鎂等鎂鹽類物質(zhì)，它們可與水泥石中的氫氧化鈣起置換反應(yīng)生成易溶的氯化鈣和無膠結(jié)能力的氫氧化鎂或石中的氫氧化鈣起置換反應(yīng)生成易溶的氯化鈣和無膠結(jié)能力的氫氧化鎂或生成石膏。氯化鈣易溶于水，將促使反應(yīng)不斷進行，從而降低水泥石中的生成石膏。氯化鈣易溶于水，將促使反應(yīng)不斷進行，從而降低水泥石中的堿度，導(dǎo)致部分水化物分解，使腐蝕加劇。堿度，導(dǎo)致部分水化物分解，使腐蝕加劇。MgClMgCl2 2Ca(OH)Ca(OH)2 2 = CaCl

44、= CaCl2 2Mg(OH)Mg(OH)2 2MgSOMgSO4 4Ca(OH)Ca(OH)2 22H2H2 2O = CaSOO = CaSO4 42H2H2 2O OMg(OH)Mg(OH)2 2（3 3）強堿侵蝕）強堿侵蝕當強堿的濃度不大時，一般對水泥石沒有腐蝕作用；當強堿的濃度較當強堿的濃度不大時，一般對水泥石沒有腐蝕作用；當強堿的濃度較大且水泥石中的鋁酸鹽含量較高時，鋁酸鹽與強堿反應(yīng)生成的鋁酸鈉易溶大且水泥石中的鋁酸鹽含量較高時，鋁酸鹽與強堿反應(yīng)生成的鋁酸鈉易溶于水，此時可造成水泥石的侵蝕破壞。于水，此時可造成水泥石的侵蝕破壞。 2NaOH 2NaOH3CaOAl3CaOAl2 2

45、O O3 36H6H2 2O = NaO = Na2 2OAlOAl2 2O O3 33Ca(OH)3Ca(OH)2 24H4H2 2O O三、水泥三、水泥3 3膨脹性化學(xué)腐蝕膨脹性化學(xué)腐蝕當水泥石與含有硫酸或硫酸鹽的水接觸時，將產(chǎn)生膨脹性化學(xué)腐蝕。當水泥石與含有硫酸或硫酸鹽的水接觸時，將產(chǎn)生膨脹性化學(xué)腐蝕。硫酸與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)生成的二水石膏在水泥石孔隙中結(jié)晶產(chǎn)生硫酸與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)生成的二水石膏在水泥石孔隙中結(jié)晶產(chǎn)生膨脹，同時又與水泥石中的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成膨脹性更大的水化硫鋁酸膨脹，同時又與水泥石中的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成膨脹性更大的水化硫鋁酸鈣。鈣。H H2 2SOSO4 4

46、 Ca(OH)Ca(OH)2 2 H H2 2O = CaSOO = CaSO4 42H2H2 2O O3(CaSO3(CaSO4 42H2H2 2O O3CaOAl3CaOAl2 2O O3 36H6H2 2O O19H19H2 2O=3CaOAlO=3CaOAl2 2O O3 33CaSO3CaSO4 431H31H2 2O O由于水化硫鋁酸鈣含有大量的結(jié)晶水，體積膨脹由于水化硫鋁酸鈣含有大量的結(jié)晶水，體積膨脹1.51.5倍左右，因此該類倍左右，因此該類侵蝕對水泥石將產(chǎn)生更為嚴重的破壞作用。水化硫鋁酸鈣呈針狀晶體。侵蝕對水泥石將產(chǎn)生更為嚴重的破壞作用。水化硫鋁酸鈣呈針狀晶體。硫酸鎂、硫酸鈉等硫酸鹽均可產(chǎn)生上述膨脹性腐蝕。硫酸鎂、硫酸鈉等硫酸鹽均可產(chǎn)生上述膨脹性腐蝕。三、水泥三、水泥4 4水泥石的腐蝕防止水泥石的腐蝕防止（）根據(jù)工程的環(huán)境特點，合理選擇水泥品種，或適當摻加混合材（）根據(jù)工程的環(huán)境特點，合理選擇水泥品種，或適當摻加混合材料，減少可腐蝕物質(zhì)的濃度