第三章無機膠凝材料-水泥第四節(jié)通用硅酸鹽水泥通用硅酸鹽水泥定義硅酸鹽水泥熟料適量石膏或/和混合材料磨細通用硅酸鹽水泥按混合材料的品種和摻量分為：通用硅酸鹽水泥分類通用硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥（P.I、P.II）普通硅酸鹽水泥（P.O）

礦渣硅酸鹽水泥（P·S·A、P·S·B）粉煤灰硅酸鹽水泥（P·F）火山灰硅酸鹽水泥（P·P）

復合硅酸鹽水泥（P·C）品種代號組分熟料+石膏?；郀t礦渣火山灰混合材料粉煤灰石灰石硅酸鹽水泥P·I100----P·Ⅱ≥95≤5---≥95---≤5普通硅酸鹽水泥P·O≥80且<95>5且≤20-礦渣硅酸鹽水泥P·S·A≥50且<80>20且≤50---P·S·B≥30且<50>50且≤70---火山灰質硅酸鹽水泥P·P≥60且<80->20且≤40--粉煤灰硅酸鹽水泥P·F≥60且<80-->20且≤40-復合硅酸鹽水泥P·C≥50且<80>20且≤50通用硅酸鹽水泥的組分：生產(chǎn)工藝流程一通用硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及礦物組成(“兩磨一燒”)混合材料如石灰石，提供CaO。校正原料，補充Fe2O3不足。如粘土，提供SiO2和Al2O3。硅酸三鈣(3CaO﹒SiO2，簡寫C3S)硅酸二鈣(2CaO﹒SiO2

，簡寫C2S)鋁酸三鈣(3CaO﹒Al2O3

，簡寫C3A)鐵鋁酸四鈣(4CaO﹒Al2O3﹒Fe2O3，簡寫C4AF)主要礦物組成一.通用硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及礦物組成1.C3S+C2S>70%,C3A+C4AF≈25%，故稱硅酸鹽水泥。

2.水泥中還含有少量游離CaO,游離MgO及少量堿(K2O、Na2O)。通用硅酸鹽水泥熟料各組分特性礦物成分水化反應速率水化熱強度早期后期C3S快大高C2S慢小高低C3A最大最快低低中快C4AF備注1.提高含量可制得早強高強水泥。C3SC3S

C3AC2S2.降低和含量，提高含量，可制得低水化熱的水泥(如大壩水泥),適用于大體積砼工程。但此類水泥早期強度較低。二通用硅酸鹽水泥的水化與凝結硬化1.通用硅酸鹽水泥水化水泥遇水后，水泥中的礦物組分立即與水發(fā)生化學反應，稱水化反應。(1)C3S的水化水化硅酸鈣凝膠(2)C2S的水化(3)C3A的水化水化鋁酸鈣晶體

(4)C4AF的水化水化鐵酸鈣凝膠

(5)石膏高硫型水化硫鋁酸鈣晶體，又稱“鈣礬石”綜上：水泥水化的產(chǎn)物主要有：C3AH6晶體、C-S-H凝膠(70%)、Ca(OH)2晶體(20%)、C-F-H凝膠、AFt晶體。2.通用硅酸鹽水泥的凝結與硬化

水泥遇水后立即劇烈反應，自由水不斷減少，水化產(chǎn)物不斷析出，并凝聚在一起，形成骨架結構，水泥漿逐漸失去塑性，表現(xiàn)出“

”現(xiàn)象。

隨著水化產(chǎn)物的不斷增加，水泥顆粒之間的毛細孔不斷被填實，加之水化產(chǎn)物中的Ca(OH)2晶體、水化鋁酸鈣晶體和水化硅酸鈣凝膠相互貫穿，逐漸形成具有一定強度的水泥石，且強度不斷增長，進入“

”階段。

凝結硬化硬化后的水泥石組成包括：★水化產(chǎn)物（膠體顆粒、晶體顆粒），★孔隙（凝膠孔、毛細孔），★未水化的水泥顆粒。3.石膏的作用

由于水泥熟料中鋁酸三鈣的水化速度極快，會使水泥很快凝結，為保證有足夠的施工操作時間，加入石膏以調節(jié)(延緩)水泥的凝結時間。4.影響水泥水化和凝結硬化的因素(1)礦物組成礦物組成是影響水泥水化硬化的最主要因素。如C3A含量多，則水化速度快；C2S含量多，則水化速度慢。水泥愈細，水化速度愈快，早期強度愈高。(2)細度水灰比愈大，水化凝結速度愈慢，強度愈低。(3)水灰比水灰比：水與水泥的質量之比。(4)石膏的摻量摻量過少，緩凝作用小；摻量過多，會在水泥漿硬化后繼續(xù)生成鈣礬石，產(chǎn)生體積膨脹而導致已經(jīng)硬化的水泥石脹裂破壞。石膏摻量一般為水泥質量的3%—5%。

4.影響水泥水化和凝結硬化的因素必要的濕度能保證水泥充分水化。過度干燥的環(huán)境，不利于水泥的水化硬化。(5)溫度和濕度溫度升高，水化速度加快，負溫下水化停止，且能引起凍脹破壞。為保證水泥充分水化硬化，促使水泥強度不斷增長，需對水泥漿進行養(yǎng)護。保溫保濕4.影響水泥水化和凝結硬化的因素三、通用硅酸鹽水泥的技術性質細度凝結時間體積安定性標準稠度用水量強度化學指標（一）細度定義細度－－指水泥顆粒的粗細程度。討論與分析缺點:水泥越細優(yōu)點：

水化反應速度越快，水泥石的早期強度越高?？偙砻娣e越大，硬化收縮越大；易受潮而降低活性；成本越高。P.I、P.II和P.O細度以比表面積表示，不小于300m2/kg；P.S、P.P、P.F和P.C細度以方孔篩篩余表示，80μm方孔篩篩余不大于10%或45μm方孔篩篩余不大于30%。定義不同的水泥品種，標準稠度用水量各不相同，一般在24%～33%之間。例：A水泥的標準稠度用水量為27%，B水泥的標準稠度用水量為30%。（二）標準稠度用水量討論與分析在測定水泥的凝結時間、體積安定性時，要將水泥凈漿拌到標準稠度？

?為了使試驗結果具有可比性（二）標準稠度用水量定義水泥的凝結時間分初凝時間和終凝時間。水泥全部加入水中開始失去可塑性完全失去可塑性初凝時間終凝時間（三）凝結時間水泥的初凝和終凝時間對工程有重要意義。例如：混凝土的施工。討論與分析

否則在施工前即已失去流動性和可塑性而無法施工。

否則將延長施工進度和模板周轉期。（三）凝結時間水泥的初凝時間不能過短，水泥的終凝時間不應過長，通用硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45min硅酸鹽水泥終凝不大于390min；GB規(guī)定（三）凝結時間其它水泥終凝不大于600min。定義體積安定性－指水泥漿體在凝結硬化過程中體積變化的均勻性。水泥硬化后體積發(fā)生不均勻膨脹，導致水泥石開裂、翹曲等現(xiàn)象。安定性不良：注意：安定性不良的水泥嚴禁在工程中使用。(四)體積安定性討論與分析引起安定性不良的原因有哪些熟料中的游離MgO過多;熟料中的游離CaO過多;石膏摻量過多。GB規(guī)定用沸煮法檢驗合格；熟料中MgO含量：

P.I、P.II、P.O≤5%；其它水泥≤6%熟料中SO3含量：礦渣水泥≤4%；其它水泥≤3.5%(四)體積安定性試驗方法沸煮法試餅法雷氏夾法(四)體積安定性（五）化學指標品種代號不溶物（%）燒失量（%）三氧化硫（%）氧化鎂（%）氯離子（%）硅酸鹽水泥P·I≤0.75≤3.0≤3.5≤5.0a

≤0.06cP·Ⅱ≤1.50≤3.5普通硅酸鹽水泥P·O-≤5.0礦渣硅酸鹽水泥P·S·A--≤4.0≤6.0bP·S·B---火山灰質硅酸鹽水泥P·P--≤3.5

≤6.0b粉煤灰硅酸鹽水泥P·F--復合硅酸鹽水泥P·C--a如果水泥壓蒸試驗合格，則水泥中氧化鎂的含量（質量分數(shù)）允許放寬至6.0%。b如果水泥中氧化鎂的含量（質量分數(shù)）大于6.0%時，需進行水泥壓蒸安定性試驗并合格。c當有更低要求時，該指標由買賣雙方協(xié)商確定。(六)強度與強度等級各強度等級水泥的各個齡期強度均不得低于GB175-2007的規(guī)定。品種強度等級抗壓強度抗折強度3d28d3d28d硅酸鹽水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.062.5≥28.0≥62.5≥5.0≥8.062.5R≥32.0≥5.5普通硅酸鹽水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.0礦渣硅酸鹽水泥火山灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥復合硅酸鹽水泥32.5≥10.0≥32.5≥2.5≥5.532.5R≥15.0≥3.542.5≥15.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥19.0≥4.052.5≥21.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥23.0≥4.5注意：（一）凡化學指標、凝結時間、安定性及強度指標中有任一項不符合標準要求的，該水泥視為不合格品，細度為選擇性指標，不作為判定依據(jù)。（二)水泥包裝袋上應標明：執(zhí)行標準、水泥品種、代號、強度等級、生產(chǎn)者名稱、生產(chǎn)許可證標志（QS）及編號、出廠編號、包裝日期、凈含量。散裝發(fā)運時應提交與袋裝標志相同內容的卡片。（三）包裝袋兩側應根據(jù)水泥的品種采用不同的顏色印刷水泥名稱和強度等級，硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥采用紅色，礦渣硅酸鹽水泥采用綠色；火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥采用黑色或藍色。水泥石在正常使用條件下，具有較好的耐久性，但在某些腐蝕性介質作用下，水泥石的強度逐漸下降，水泥石被破壞,甚至潰裂的現(xiàn)象叫水泥石的腐蝕。主要有以下幾種腐蝕：四水泥石的腐蝕和預防軟水：溶有少量或不含Ca2+

、Mg2+的水。

在軟水中，尤其在流動水中或有水壓作用下，Ca(OH)2會不斷地溶解流失，水泥石孔隙率增大，強度降低。此類軟水介質有：蒸餾水、工業(yè)冷凝水、雨水、雪水等。

1.軟水的腐蝕2.鹽類腐蝕(1)硫酸鹽腐蝕腐蝕機理：鈣礬石呈針狀結晶，又稱“水泥桿菌”。此類腐蝕介質有：海水、地下水、湖水、工業(yè)污水等MgCl2腐蝕反應：

MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH)2(2)鎂鹽腐蝕MgSO4腐蝕反應：

MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=Mg(OH)2+CaSO4.2H2O產(chǎn)物中：Mg(OH)2無膠凝能力；CaCl2易溶解流失；CaSO4.2H2O(體積增大)，也易生成水泥桿菌。地下水及海水中含有大量的鎂鹽。3.酸腐蝕

(1)一般酸的腐蝕如：HCl+Ca(OH)2=CaCl2(可溶)+2H2O

H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4.2H2O(體積膨脹)

CaSO4還可生成“水泥桿菌”。酸與Ca(OH)2反應，生成物或溶于水流失，或體積膨脹，產(chǎn)生膨脹應力。工業(yè)廢水、地下水或沼澤水常含有引起此類腐蝕的無機酸(HCl、H2SO4、HNO3、HF等)和有機酸(HAc、HCOOH等)。(2)碳酸的腐蝕

碳酸的腐蝕包含兩個過程：Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2H2O

CaCO3++H2O+CO2=Ca(HCO3)2(可溶)

H2CO3上述兩個反應的最終結果使得水泥石中的Ca(OH)2轉變?yōu)榭扇苄訡a(HCO3)2流失。工業(yè)污水、地下水中溶解有較多的CO2。4.強堿腐蝕

對于鋁酸三鈣含量較高的水泥，容易引起強堿腐蝕。

主要包含兩種腐蝕：化學腐蝕：

3CaO.Al2O3(未水化)+6NaOH=3Na2O.Al2O3+3Ca(OH)2

結晶腐蝕：

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

生成的Na2CO3在水泥石毛細孔內結晶沉積，使水泥石膨脹破壞。水泥腐蝕的主要原因：(1)水泥石中存在易被腐蝕的組分Ca(OH)2和鋁酸鈣。(2)水泥石不致密，有許多毛細孔通道，腐蝕介質容易滲入。(3)水泥石處在有腐蝕介質的環(huán)境。防止腐蝕措施：(1)根據(jù)工程所處環(huán)境，選用合適品種的水泥；(2)提高水泥石的密實度，減少侵蝕介質的滲透；(3)加做保護層，防止與腐蝕介質接觸。

五.通用硅酸鹽水泥的性能與應用2.抗凍性好，可用于嚴寒地區(qū)砼工