課題模塊三水硬性膠凝材料

課時(shí)10課時(shí)(450min)

知識(shí)目標(biāo)：

(1)認(rèn)識(shí)通用硅酸鹽水泥

(2)掌握硅酸鹽水泥的生產(chǎn)、水化、凝結(jié)硬化、技術(shù)要求、特性與應(yīng)用等

(3)掌握摻混合材料的硅酸鹽水泥的技術(shù)要求、特性與應(yīng)用

(4)了解其他品種的水泥及其應(yīng)用

(5)掌握水泥的驗(yàn)收與儲(chǔ)運(yùn)

教學(xué)目標(biāo)(6)掌握水泥性能試驗(yàn)方法

技能目標(biāo)：

(1)能夠結(jié)合硅酸鹽水泥的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)方法及特性，確定其應(yīng)用場(chǎng)合

(2)能夠獨(dú)立完成水泥性能試驗(yàn)，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算及整理

素質(zhì)目標(biāo)：

(1)具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神

(2)提高就業(yè)能力，樹立自信心和愛(ài)國(guó)意識(shí)

教學(xué)重點(diǎn)：硅酸鹽水泥的生產(chǎn)、水化、凝結(jié)硬化、技術(shù)要求、腐蝕和防腐、特性與應(yīng)用；摻混合材料的

硅酸鹽水泥的技術(shù)要求、特性與應(yīng)用；水泥的驗(yàn)收與儲(chǔ)運(yùn)，及其性能的試驗(yàn)方法

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)難點(diǎn)：結(jié)合硅酸鹽水泥的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)方法及特性，確定其應(yīng)用場(chǎng)合；獨(dú)立完成水泥性能試

驗(yàn)，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算及整理

教學(xué)方法問(wèn)答法、討論法、講練結(jié)合法

教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材、試驗(yàn)材料和儀器

教學(xué)過(guò)程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟

考勤【教師】使用APP進(jìn)行簽到

【學(xué)生】按照老師要求簽到

【教師】提出問(wèn)款：

(1)想一想，怎樣測(cè)定水泥是否達(dá)標(biāo)呢？

問(wèn)即導(dǎo)入

(2)水泥的驗(yàn)收、儲(chǔ)存及使用又有哪些要點(diǎn)需要注意呢？

【學(xué)生】聆聽、思考、舉手回答

【教師】通過(guò)大家的發(fā)言，引入新的知識(shí)點(diǎn)，講解硅酸鹽水泥的生產(chǎn)、水化、凝結(jié)硬化、技術(shù)要求、腐

蝕和防腐、特性與應(yīng)用，摻混合材料的硅酸鹽水泥的技術(shù)要求、特性與應(yīng)用，水泥的驗(yàn)收與儲(chǔ)運(yùn)等知識(shí)

水硬性膠凝材料是指建筑材料與水拌和后生成的漿體，如通用硅酸鹽水泥。它既能在空氣中硬化，又

能更好地在水中硬化，井保持或繼續(xù)提高其強(qiáng)度。

3.1認(rèn)識(shí)通用硅酸鹽水泥

【教師】利用多媒體展示“各品種通用硅酸鹽水泥的組分和代號(hào)的規(guī)定”表格，并進(jìn)行講解

傳授新知

《通用硅酸鹽水泥》(GB175—2007)規(guī)定，通用硅酸鹽水泥是以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏，以及

規(guī)定的混合材料制成的水硬性膠凝材料。

通用硅酸鹽水泥按混合材料的品種和摻量的不同，可分為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽

水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥六大品種。各品種通用硅酸鹽水泥的組

分和代號(hào)應(yīng)符合表中的規(guī)定。

各品種通用硅酸鹽水泥的組分和代號(hào)的規(guī)定

組分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

品種代號(hào)?；郀t火山灰質(zhì)

熟料+石膏粉煤灰石灰石

礦渣混合材料

PI100———————

硅酸鹽水泥...95,,5—————

pn

…95—————,,5

普通硅酸鹽水泥PO…80且<95>5且”20——

PS-A…50且<80>20且”50———

礦渣硅酸鹽水混

PSB…30且<50>50且“70———

火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥PP...60且<80—>20且”40——

粉煤灰硅酸鹽水泥PF...60且<80——>20后”40—

復(fù)合硅酸鹽水泥PC…50且<80>20且,，50

3.2硅酸鹽水泥

硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或?；郀t礦渣，以及適量石吾磨細(xì)制成的水硬性膠

凝材料。硅酸鹽水泥可分為兩種：一種是不摻入混合材料的硅酸鹽水泥，稱為I型硅酸鹽水泥，代號(hào)為PI；

另一種是在硅酸鹽水泥磨粉時(shí)，摻入不超過(guò)水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣等混合材料的硅酸鹽水

泥,稱為口型硅酸鹽水泥，代號(hào)為PH.

3.2.1硅酸鹽水泥的生產(chǎn)

硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過(guò)程：①制備生料，即將原料按一定比例混合磨細(xì)并調(diào)配均勻，制得具有適當(dāng)化學(xué)

成分的生料；②垠燒生料，即將生料在水泥窯中經(jīng)1400~1450℃的高溫燃燒至部分熔融，冷卻后得到硅

酸鹽水泥熟料；③粉磨水泥，即將燃燒好的熟料、適量石香，以及粒化高爐礦渣、火山灰質(zhì)混合材料等混

合材料共同磨細(xì)，即得水泥成品。

【教師】利用多媒體展示“硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過(guò)程”圖片(詳見(jiàn)教材)，并進(jìn)行講解

硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過(guò)程可概括為“兩磨一燒"，如萼所示。

【教師】隨機(jī)邀請(qǐng)學(xué)生回答以下問(wèn)題：

硅酸鹽水泥的生料是由哪些原料組成的？

【學(xué)生】聆聽，思考、回答

【教師】總結(jié)學(xué)生的回答

硅酸鹽水泥的生料主要是由石灰質(zhì)原料和黏土質(zhì)原料兩大類組成的。其中，石灰質(zhì)原料主要提供，常

用的石灰質(zhì)原料有石灰?guī)r、凝灰?guī)r、白堊、貝殼等；毅土質(zhì)原料主要提供、及少量的，常用的黏土質(zhì)原

料有黏土、黃土、頁(yè)巖、泥巖等。

此外，為了調(diào)節(jié)生料的化學(xué)成分，還需要加入輔助性的硅質(zhì)校正原料、鋁質(zhì)校正原料或鐵質(zhì)校正原料。

例如，原料中含量不足時(shí)可加入鐵質(zhì)校正原料，如黃鐵礦渣、鐵礦粉等；硅質(zhì)校正原料主要用于補(bǔ)充，可

采用砂巖、粉砂巖等。

3.2.2硅酸鹽水泥熟料的礦物組成及特性

【教師】利用多媒體展示“硅酸鹽水泥熟料的主要礦物組成及其含量”表格，并進(jìn)彳方井解

石灰?guī)r、黏土和鐵礦粉生料在燃燒過(guò)程中會(huì)分解出CaO、SiO2.Al?。，和Fe?。，，在高溫下會(huì)形

成以硅酸鈣為主的熟料礦物。硅酸鹽水泥熟料的主要礦物組成及其含量如表所示。

硅酸鹽水泥熟料的主要礦物組成及其含量

主要滬物組成簡(jiǎn)式含量『‘%密度，(gem-3)

硅酸三鈣(3CaOSiO2)QS37-603.25

硅酸二鈣(2CaOSiO2)C2S15-373.28

鋁酸三鈣(3CaOAI2O,)GA7~153.04

鐵鋁酸四鈣(4CaO-Al2O,Fe2O,)C4AF10~183.77

在表所示的硅酸鹽水泥熟料的四種礦物中，前兩種稱為硅酸鹽礦物，后兩種稱為熔劑礦物。除了這些

主要礦物外，硅酸鹽水泥熟料中還含有少量的游離CaO、游離MgO和堿等。

【教師】利用多媒體展示“硅酸鹽水泥熟料中主要礦物水化時(shí)所表現(xiàn)出的基本特性”表格，并進(jìn)行講

解

硅酸鹽水泥的技術(shù)性能主要是由硅酸鹽水泥熟料中主要礦物的水化作用決定的。硅酸鹽水泥熟料中，

這四種主要礦物水化（物質(zhì)與水發(fā)生化合作用）時(shí)所表現(xiàn)出的基本特性如表所示。

硅酸鹽水泥熟料中主要礦物水化時(shí)所表現(xiàn)出的基本特性

基本特性

簡(jiǎn)式

凝結(jié)硬化速度水化放熱量強(qiáng)度耐化學(xué)侵蝕性

快多高差

C2s慢少早期低、后期高好

C,A最快最多最低最差

C4AF快中等中等中等

從表中可以看出，硅酸鹽水泥熟料中的不同礦物水化時(shí)所表現(xiàn)出的特性是不同的。羥酸鹽水泥熟料由

多種不同特性的礦物組成，當(dāng)改變硅酸鹽水泥熟料中礦物組成的相對(duì)含量時(shí)，硅酸鹽水泥的技術(shù)性能也會(huì)

發(fā)生變化（洋見(jiàn)教材）

3.2.3硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化

1.硅酸鹽水泥的水化

硅酸鹽水泥與水接觸后,熟料中的各種礦物立即與水發(fā)生水化作用，生成新的水化產(chǎn)物并放出一定熱

量。熟料中的四種主要礦物與水的化學(xué)方程式為

2（3CaOSiO2）+6H2O=3CaO?2SiO,?3H2O+3Ca（OH）2（反應(yīng)較快）

硅酸三鈣水水化硅酸三鈣（凝膠）氫氧化鈣

2（2CaOSiO,）+4H2O=：3CaO-2SiO2?3H2O+Ca（OH）2（反應(yīng)較慢）

硅酸二鈣水水化硅酸三鈣（凝膠）氫氧化鈣

3CaOAI2O3+6H2O=3CaO-Al,Or6H2O（反應(yīng)極快）

鋁酸三鈣水水化鋁酸三鈣（晶體）

4CaOALO3Fe2O,+7H,O=3CaO-ALO3-6H,0+CaO-Fe2OrH2O（反應(yīng)較快）

鐵鋁酸四鈣水水化鋁酸三鈣（晶體）水化鐵酸鈣（凝膠）

以上化學(xué)方程式反映了兩種硅酸鈣的水化反應(yīng)非常相似，不同的是Ca（OH）z的生成量、水化熱的量

和水化作用的反應(yīng)速度存在差別，它們的主要產(chǎn)物水化硅酸三鈣（凝膠）幾乎不溶于水.盡管水化硅酸三

鈣（凝膠）的尺寸非常小，但卻是硅酸鹽水泥強(qiáng)度的最主要貢獻(xiàn)者。

......（詳見(jiàn)教材）

2.硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化

【教師】利用多媒體展示“硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的一般過(guò)程”圖片（詳見(jiàn)教材），并進(jìn)行講解

關(guān)于水泥凝結(jié)硬化的理論至今仍在不斷完善。下面以硅酸鹽水泥為例講解硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的一般

甌

硅酸鹽水泥加水拌和后，其顆粒會(huì)分散于水中，成為水泥漿。此時(shí)，硅酸鹽水泥顆粒表面與水發(fā)生化

學(xué)反應(yīng)，生成的水化產(chǎn)物會(huì)聚集在顆粒表面，并形成凝膠薄膜。凝膠薄膜會(huì)使硅酸鹽水泥反應(yīng)減慢，并使

水泥漿具有可塑性，

水化產(chǎn)物不斷增加，凝膠薄膜不斷增厚而破裂，從而使硅酸鹽水泥顆粒重新露出新表面并與水反應(yīng).

隨著熟料礦物水化的不斷進(jìn)行，水化產(chǎn)物逐漸增多，顆粒之間的水分會(huì)減少，顆粒相互接觸，使水泥漿的

黏度增加，硅酸鹽水泥漸漸失去可塑性并出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象。

??????（詳見(jiàn)教材）

3.影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的因素

硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化，除了與硅酸鹽水泥熟料中的礦物組成有關(guān)外，還與溫度、濕度、水灰比、硅

酸鹽水泥的細(xì)度、石膏的摻量、硬化時(shí)間等有關(guān)。

（I）溫度：一般情況下，提高溫度可以加速硅酸鹽水泥的早期水化，使早期強(qiáng)度得到較快提升，但后

期強(qiáng)度反而可能會(huì)隨溫度的增加而降低。……（詳見(jiàn)教材）

（2）濕度：在缺乏水的干燥環(huán)境中，硅酸鹽水泥的水化反應(yīng)不能正常進(jìn)行，其硬化也將停止。潮濕

環(huán)境下的水泥石能多保持足夠的水分以進(jìn)行水化和凝結(jié)硬化，從而保證其強(qiáng)度不斷提高■

......（詳見(jiàn)教材）

（3）水灰比：水泥漿中水與水泥的質(zhì)量比稱為水灰比。拌和水泥漿時(shí)，為使水泥漿具有一定的可塑性

和流動(dòng)性，所加入的水量通常要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水泥充分水化時(shí)所需用水量，多余的水會(huì)在硬化的水泥石內(nèi)形成

毛細(xì)孔（詳見(jiàn)教材）

3.2.4硅酸鹽水泥的技術(shù)要求

硅酸鹽水泥的技術(shù)要求主要體現(xiàn)在細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、安定性、強(qiáng)度等方面。在實(shí)際建筑工程中有時(shí)還

需要了解硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、水化熱、化學(xué)指標(biāo)和堿含量等。

1.細(xì)度

細(xì)度是影響硅皎鹽水泥性能的重要物埋指標(biāo)。硅酸鹽水泥顆粒皿，與水接觸的表面積越大，水化速

度就越快，水化得就越充分.此外，硅酸鹽水泥越細(xì)，磨制過(guò)程所需能耗就越大，生產(chǎn)成本也越高。因此,

硅酸鹽水泥的細(xì)度應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)。

……（詳見(jiàn)教材）

2.凝結(jié)時(shí)間

凝結(jié)時(shí)間分為初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。從硅酸鹽水泥加水拌和開始起至水泥漿開始失去可塑性所需的時(shí)

間，稱為初凝時(shí)間；從硅酸鹽水泥加水拌和開始起至水泥漿完全失去可塑性所需的時(shí)間，稱為終凝時(shí)間。

……（詳見(jiàn)教材）

3.安定性

硅酸鹽水泥的安定性是指水泥漿在硬化過(guò)程中體積變化的均勻性。如果水泥漿硬化后安定性不艮，混

凝土就會(huì)產(chǎn)生膨脹性裂舞，從而降低工程質(zhì)量。

安定性檢驗(yàn)的方法有兩種：一種是用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿在雷氏夾中沸煮后試針的相對(duì)位移，表

示其體積膨脹的程度；另一種是通過(guò)硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿試餅在沸煮后的外形變化情況，來(lái)表示其安

定性。當(dāng)這兩種方法存在沖突時(shí)，一般以前一種方法一雷氏法為準(zhǔn)。

……（詳見(jiàn)教材）

【教師】隨機(jī)遨請(qǐng)學(xué)生回答以下問(wèn)題：

引起硅酸鹽水泥安定性不良的原因？

【學(xué)生】聆聽、思考、回答

【教師】總結(jié)學(xué)生的回答

引起硅酸鹽水泥安定性不良的原因，主要有以下兩種.

（1）石言的摻量過(guò)多：當(dāng)石可摻量過(guò)多時(shí)，在水泥漿硬化后過(guò)量石百還會(huì)繼續(xù)與水化鋁酸三鈣（晶體）

反應(yīng)生成鈣磯石,體積增大約1.5倍，從而導(dǎo)致水泥石開裂。

（2）熟料中有較多過(guò)燒的或：熟料燃燒工藝上的原因，使得熟料中含有較多過(guò)燒的或，這些過(guò)燒

氧化物的水化速度很慢，往往在硅酸鹽水泥硬化后才開始水化.這些過(guò)燒氧化物在水化時(shí)體積會(huì)劇烈膨脹，

從而使水泥石開裂,

4.強(qiáng)度

強(qiáng)度是硅酸鹽水泥性能的重要指標(biāo)，也是評(píng)定硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)的主要依據(jù)。

水泥強(qiáng)度的檢測(cè)按《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》（GB/T17671—2021）中的方法進(jìn)行，其規(guī)定

如下：將水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂和水按規(guī)定比例（1：3:0.5）,用標(biāo)準(zhǔn)制作方法拌制成40mmx40mmx160mm的

標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù),然后測(cè)定其3d和28d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。

【教師】利用多媒體展示“不同強(qiáng)度等級(jí)硅酸鹽水泥的不同齡期強(qiáng)度的規(guī)定“表格，并進(jìn)行講解

按《通用硅酸魂水泥》（GB175-2007）中3d和28d齡期的強(qiáng)度規(guī)定，可將硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)

分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六個(gè)等級(jí)。不同強(qiáng)度等級(jí)的硅酸鹽水泥，其不同齡期的強(qiáng)

度應(yīng)符合如表所示的規(guī)定。

不同強(qiáng)度等級(jí)硅酸鹽水泥的不同齡期強(qiáng)度的規(guī)定單位：MPa

抗壓強(qiáng)度抗折強(qiáng)度

強(qiáng)度等級(jí)

3d28d3d28d

42.5...17.0…3.5

...42.5...6.5

42.5R...22.0...4.0

52.5…23.0...4.0

...52.5...7.0

52.5R...27.0...5.0

62.5...28.0...5.0

...62.5…8.0

62.5R...32.0...5.5

【教師】隨機(jī)遨請(qǐng)學(xué)生回答以下問(wèn)題：

硅酸鹽水泥的蝎度取決于什么？

【學(xué)生】聆聽、思考、回答

【教師】總結(jié)學(xué)生的回答

硅酸鹽水泥的強(qiáng)度主要取決于熟料的礦物組成和細(xì)度,如表3-3所示的四種主要礦物的強(qiáng)度各不相同，

當(dāng)它們的相對(duì)含量改變時(shí)，硅酸鹽水泥的強(qiáng)度及強(qiáng)度的增加速度也會(huì)隨之變化。例如，畦酸三鈣含量多，

且粉磨得較細(xì)的硅酸鹽水泥,其強(qiáng)度熠加較快，最終強(qiáng)度也較高。此外，構(gòu)件的制作及養(yǎng)護(hù)條件對(duì)硅酸鹽

水泥的強(qiáng)度也有影響。

5.標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量

1雛酸鹽水泥調(diào)制成標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿所需的用水量即標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，以用水量占硅酸鹽水泥質(zhì)量的百分

數(shù)來(lái)表示.標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量主要取決于熟*斗的礦物組成及硅酸鹽水泥的細(xì)度.對(duì)于品種不同的硅酸鹽水泥，

其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量各不相同，一般在24%~33%范圍內(nèi).

……（詳見(jiàn)教材）

6.水化熱

硅酸鹽水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)所放出的熱量稱為水化熱。水化熱的大小主要與硅酸鹽水泥的細(xì)度及礦

物組成有關(guān)。顆粒越細(xì),水化熱就越大；礦物中硅酸三鈣和鋁酸三鈣含量越多，水化熱就越多。大部分的

水化熱都集中在早期放出，3~7d以后會(huì)逐步減少。

……（詳見(jiàn)教材）

7.化學(xué)指標(biāo)和堿含是

《通用硅酸鹽水泥》（GR175—2007）除對(duì)上述內(nèi)容做了規(guī)定外,還對(duì)硅酸鹽水泥中的不溶物含量、

燒失量等化學(xué)指標(biāo)和堿含量等提出了要求。

I型硅酸鹽水泥的不溶物含量不得超過(guò)0.75%,燒失量不得大于3.0%；11型硅酸鹽水泥的不溶物含量

不得超過(guò)1.5%,燒失量不得大于3.5%.

……（詳見(jiàn)教材）

【教師】隨機(jī)邀請(qǐng)學(xué)生回答以下問(wèn)題：

怎樣確定硅酸鹽水泥是否符合標(biāo)準(zhǔn)？

【學(xué)生】聆聽、思考、回答

【教師】總結(jié)學(xué)生的回答

凡凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度、不溶物含量、燒失量、含量、含量、氯離子含量中的彳丑可一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，

或者混合材料摻量超過(guò)最大限量的硅酸鹽水泥，均為不合格品；反之，上述各項(xiàng)均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的硅酸鹽

水泥為合格品.

3.2.5硅酸鹽水泥的腐蝕和防腐

1.硅酸鹽水泥腐蝕的類型

硅酸鹽水泥硬化后，在一般條件下具有較好的耐久性，但若長(zhǎng)期處在某些腐蝕性氣體或液化環(huán)境中，

其強(qiáng)度會(huì)逐漸B制氐，甚至遭到破壞或完全崩潰，這種現(xiàn)象稱為硅酸鹽水泥的腐蝕。

導(dǎo)致硅酸鹽水泥腐蝕的因素有很多，據(jù)此可將硅酸鹽水泥腐蝕分為多種類型，現(xiàn)列舉幾種主要且常見(jiàn)

的腐蝕類型。

1)軟水腐蝕(溶出性腐蝕)

雨水、雪水、泠凝水，以及含碳量氫少的河水、湖水等均屬于軟水.水泥石中的Ca(OH)?易溶解于

軟水。當(dāng)水泥石受到軟水溶析時(shí)，首先溶解的是Ca(OH)?。如果在靜水或無(wú)壓力水中，其溶解僅限于表

面，對(duì)水泥石影響不大.但如果在流動(dòng)水或有壓力的水中，Ca(OH)2會(huì)不斷溶出并被帶走，從而導(dǎo)致水

泥石中的其他水化物分解，引起水泥石強(qiáng)度降低和結(jié)構(gòu)破壞。

2)碳酸腐蝕

工業(yè)污水及地下水中常溶解有較多的CO,0水中的CO2與水泥石中的Ca(OH)2反應(yīng)，生成不溶于

水的CaCO3,而CaCO5又與水中的CO?反應(yīng)，生成一種易溶于水的Ca(HCO3)2OCa(HCO3)2不斷

溶解，造成Ca(OH)?不斷溶出，從而使水泥石結(jié)構(gòu)破壞.這個(gè)過(guò)程中涉及的化學(xué)方程式為

Ca(OH)2+CO2+H,O=CaCO3+2H2O

CaCO.+CO,+HOCa(HCO3)2

3)一般酸性水的腐蝕

工業(yè)污水、地下水及沼澤水中常含有游離的酸性物質(zhì)，這種酸性物質(zhì)能與水泥石中的Ca(OH)2作用，

生成的化合物中有的易溶于水，有的在水泥石孔隙內(nèi)結(jié)晶。隨著結(jié)晶不斷增多，體積膨脹，水泥石受到破

壞。其中,硫酸、鹽酸、氫氟酸、醋酸、蟻酸及乳酸等對(duì)水泥石的腐蝕最為嚴(yán)重。

......(詳見(jiàn)教材)

4)鹽類腐蝕

海水、地下水及其他礦物水中常含有大量鎂鹽，主要有硫酸鎂和氯化鎂等。這些鎂鹽能與水泥石中的

Ca(OH);發(fā)生置換反應(yīng),其化學(xué)方程式為

Ca(OH)2+MgSO4+2H,O=CaSO4-2H2O+Mg(OH)2

Ca(OH)2+MgCI2=CaCl2+Mg(OH)2

……(詳見(jiàn)教材)

2.硅酸鹽水泥腐蝕的原因和防腐措施

通過(guò)上述幾種腐蝕類型可以看出，硅酸鹽水泥遭受腐蝕的根本原因主要有三個(gè)：①水泥石本身存在引

起硅酸鹽水泥腐蝕作用的Ca(OH)2、水化鋁酸鈣等水化物；②水泥石本身不夠密實(shí)，從而使腐蝕性介質(zhì)

易于進(jìn)入其內(nèi)部；③水泥石周圍有以液相形式存在的腐蝕性介質(zhì)。

根據(jù)硅酸鹽水泥產(chǎn)生腐蝕的原因,可采取下列防腐措施。

(1)根據(jù)環(huán)境特點(diǎn)，選用適宜的硅酸鹽水泥品種,例如，選用抗硫酸鹽的硅酸鹽水泥，可提高硅酸鹽

水泥對(duì)硫酸鹽腐蝕的抵抗能力；選用摻混合材料的硅酸鹽水泥，可提高硅酸鹽水泥對(duì)軟水、酸等腐蝕性介

質(zhì)腐蝕的抵抗能力，

(2)盡量提高水泥石的密實(shí)度，減少孔隙率。水泥石越密實(shí)，抗?jié)B能力越強(qiáng)，腐蝕性介質(zhì)也越難進(jìn)入，

可通過(guò)解材灰比、摻加外加劑、改善施工方法等措施提高其密實(shí)度。

(3)設(shè)置隔離層和保護(hù)層。當(dāng)腐蝕作用較強(qiáng)，采用上述措施也難以滿足防腐要求時(shí)，可用耐腐蝕性的

材料(如耐酸石材、耐酸陶瓷、塑料及瀝青等)在;昆凝土或砂漿表面制作硅酸鹽水泥表面保護(hù)層，以達(dá)到

抗腐蝕的目的。

3.2.6硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用

【教師】掃碼播放“硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用“視頻（詳見(jiàn)教材），并提出以下問(wèn)題：

想一想，硅鹽酸水泥主要應(yīng)用與哪里？

【學(xué)生】觀看，思考、舉手回答

【教師】總結(jié)學(xué)生回答

1.凝結(jié)硬化快、強(qiáng)度高

硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化快、強(qiáng)度高，尤其是早期強(qiáng)度增加快，因此硅酸鹽水泥主要用于配制高強(qiáng)混凝土、

鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土及對(duì)早期強(qiáng)度有要求的重要混凝土。

2.抗凍性好

由于珪酸鹽水泥凝結(jié)硬化后孔隙率低，早期強(qiáng)度高，因此硅酸鹽水泥具有優(yōu)良的抗凍性，適合在冬季

施工，適用于容易遭受反復(fù)凍融的;昆凝土工程及干濕交替的部位.

3.水化熱大

由于硅酸鹽水泥中含有大量的硅酸三鈣、鋁酸三鈣，因此放熱速度快且熱量多，不適用于大體積混凝

土工程，但有利于混凝土的冬季施工。

4.抗碳化性好

水泥石中的Ca（OH）2與空氣中的CO?作用稱為碳化。碳化使水泥石的堿度降低，引起鋼筋銹蝕和水

泥石收縮.硅酸鹽水泥中含較多,碳化時(shí)堿度不易降低.這種硅酸鹽水泥制成的混凝土抗碳化

性好，適用于空氣中CO2含量較高的環(huán)境。

5.干縮性小

硅酸鹽水泥干夠性小，即在凝結(jié)硬化過(guò)程中會(huì)生成大量的水化硅酸三鈣（凝膠），游離水分少，水泥石

密實(shí)，不易產(chǎn)生干縮裂紋，可用于干燥環(huán)境中的;昆凝土工程。

6.耐磨性好

硅酸鹽水泥強(qiáng)度高，耐磨性好，適用于道路、地面等對(duì)耐磨性要求高的建筑工程。

7.耐腐蝕性差

硅酸鹽水泥硬化后的水泥石中，Ca（OH）2和水化鋁酸三鈣（晶體）含量較多，其抗化學(xué)腐蝕性差，

因此不宜用丁受流動(dòng)的軟水作用和有水壓作用的建筑工程，也不宜用丁受海水和礦物水作用的建筑工程。

8.耐熱性差

硅酸鹽水泥中的一些重要成分在250℃溫度時(shí)會(huì)發(fā)生脫水或分解，從而使水泥石強(qiáng)度下降。當(dāng)受熱

70CTC以上時(shí)，硅酸鹽水泥將遭受破壞，因此硅酸鹽水泥不適用于耐熱混凝土工程.

3.3摻混合材料的硅酸鹽水泥

摻混合材料的硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料，加入的適量混合材料及石膏共同磨紙而成的水硬性膠

凝材料。摻入混合材料可以調(diào)節(jié)硅酸鹽水泥的某些性能，如強(qiáng)度等級(jí)等，還可增加品種、提高產(chǎn)量、節(jié)約

熟料、解堿本等，

3.3.1混合材料的分類

在將珪酸鹽水泥熟料磨細(xì)時(shí)，摻入硅酸鹽水泥或混凝土中的人工或天然礦物材料，稱為混合材料?；?/p>

合材料按其參與水化程度的不同，可分為非活性混合材料（又稱填充性混合材料）和活性混合材料（又稱

水硬性混合材料）兩類。

1.非活性混合材料

常溫下不與嵯酸鹽水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)很微弱的礦物材料，稱為非活性混管材料。

非活性混合材料在硅酸鹽水泥中主要起填充作用，將它們摻入硅酸鹽水泥中的目的主要是調(diào)節(jié)硅酸鹽

水泥的強(qiáng)度等級(jí)、降低水化熱、提高產(chǎn)量、降彳氐成本等。常用的非活性混合材料主要有石灰石、石英砂、

慢冷礦渣、黏土等,

2.活性混合材料

常溫下能與Ca（OH）?和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成水硬性水化產(chǎn)物，井能逐漸凝結(jié)硬化以產(chǎn)生強(qiáng)度的混

合材料，稱為活性混合材料.常用的活性混合材料有?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料及粉煤灰等。

1)?；郀t礦渣

將煉鐵高爐中的熔融礦渣經(jīng)水淬等急冷方式處理而成的松軟顆粒稱為粒化高爐礦渣，又稱淬礦渣。

該礦渣的主要化學(xué)成分是CaO、SiO2和AI2O3,約占總質(zhì)量的90%以上，它們是決定?；郀t礦渣活

性的主要成分。CaO和A12O3含量越高，則?；郀t礦渣的活性越大，質(zhì)量就越好。

......(詳見(jiàn)教材)

2)火山灰質(zhì)混合材料

具有火山灰活性的天然或人工礦物材料，稱為火山灰質(zhì)混合材料。所謂火山灰活性，是指一種材料磨

成細(xì)粉后，單獨(dú)加水拌和后不具有水硬性，但在常溫下與少量石灰等一起遇水后能形成具有水硬性化合物

的性質(zhì).

……(詳見(jiàn)教功)

3)粉煤灰

粉煤灰是火力發(fā)電廠燃煤鍋爐排出的煙道灰。為了充分利用這些工業(yè)廢渣，保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源，《用

于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB"159—2017)將粉煤灰按用途分為拌制砂漿和混凝土用粉煤灰、水泥

:舌性混合材料用粉煤灰兩類，并分別規(guī)定了相應(yīng)的技術(shù)要求.

......(詳見(jiàn)教材)

3.活性混合材料的水化

活性混合材料中含有大量的活性Si。?和AhO3,它們?cè)贑MOH)?溶液中會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)，生成水化

硅酸鈣和水化鋁酸鈣，其化學(xué)方程式為

A€a(OH)2+SiO2+//H2O==ACaOSiO,U+/OH.O

>Ca(OH)2+A1,O3+/?H2O=)CaO?A1,O3(_y+

當(dāng)液相中有石膏存在時(shí)，石膏會(huì)與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣。因此，硅酸鹽水泥熟料的水化

產(chǎn)物Ca(OH)2和熟料中的石穹具備了使活性混合材料發(fā)揮活性的條件，即Ca(OH)2和石膏起著激發(fā)水

化、促進(jìn)水泥硬化的作用，故Ca(OH)2和石膏被稱為激發(fā)劑。

由此可見(jiàn)，摻混合材料的硅酸鹽水泥與水拌和后，首先發(fā)生的是硅酸鹽水泥熟料水化反應(yīng)，生成

Ca(OH)2,CalOH)2與摻入的石百作為活性混合材料的激發(fā)劑，產(chǎn)生上述反應(yīng)(稱二次水化反應(yīng)>二

次水化反應(yīng)速度較慢，且對(duì)溫度較敏感。

3.3.2摻混合材料的硅酸鹽水泥的技術(shù)要求

【教師】利用多媒體展示“各品種通用硅酸鹽水泥的組分和代號(hào)的規(guī)定”表格，并進(jìn)行講解

我國(guó)目前生產(chǎn)的摻混合材料的硅酸鹽水泥主要有普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽

水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥這五種.各種硅酸鹽水泥中?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材

料、粉煤灰及石灰石等混合材料的摻量,應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)中的相關(guān)

參數(shù)(參數(shù)見(jiàn)本模塊表1其中，普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥的部分混合材料可以

用其他混合材料代替，具體如下。

各品種通用硅酸鹽水泥的組分和代號(hào)的規(guī)定

組分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

品種代號(hào)粒化高爐火山灰質(zhì)

熟料+石膏粉煤灰石灰石

礦渣混合材料

PI100————

硅酸鹽水泥...95,,5———

PH

...95———,,5

普通硅酸鹽水泥PO…80且＜95＞5且”20—

PSA…50且＜80＞20且,，50———

礦渣硅酸鹽水泥

rs-B…30且＜3。＞、U且70———

火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥PP...60且480—>20且”40——

粉煤灰硅酸鹽水泥PF...60且480——>20巨”40—

復(fù)合硅酸鹽水泥PC…50且<80>20且,，50

(1)普通硅酸鹽水泥：活性混合材料的最大摻量不得超過(guò)20%,其中允許用不超過(guò)水泥質(zhì)量5%且符

合標(biāo)準(zhǔn)《摻入水泥中的回轉(zhuǎn)窯窯灰》(JC/T742-2009)規(guī)定的窯灰來(lái)代替，或者用不超過(guò)水泥質(zhì)量8%且

符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的非活性混合材料來(lái)代替。

(2)礦渣硅酸鹽水泥：活性混合材料允許用不超過(guò)水泥質(zhì)量8%且符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的活性混合材料，或

者符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的非活性混合材料，或者符合標(biāo)準(zhǔn)《摻入水泥中的回轉(zhuǎn)窯窯灰》(JC/T742-2009)規(guī)定的

窯灰中的任1可一種材料來(lái)代替。

(3)復(fù)合硅酸鹽水泥：由兩種及兩種以上符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的活性混合材料、非活性混合材料組成，

其中允許用不超過(guò)水泥質(zhì)量且符合標(biāo)準(zhǔn)《摻入水泥中的回轉(zhuǎn)窯窯灰》(JCT742—2009)規(guī)定的窯灰來(lái)

代替。摻礦渣時(shí)混合材料的摻量不得與礦渣硅酸鹽水泥相同。

【教師】利用多媒體展示“不同品種不同強(qiáng)度等級(jí)硅酸鹽水泥的不同齡期強(qiáng)度的規(guī)定”表格，并進(jìn)行

講解

《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)規(guī)定，普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水

泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間應(yīng)不小于45min,終凝時(shí)間應(yīng)不大于600min,普通

硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)為42.5、42.5R,52.5和52.5R；礦渣硅酸鹽水泥.火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅

酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5和52.5R；復(fù)合硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)為32.5R、

42.5.42.5R、52.5和52.5R。不同品種不同強(qiáng)度等級(jí)的硅酸鹽水泥，其不同齡期的強(qiáng)度應(yīng)符合如表所示的

規(guī)定。

不同品種不同強(qiáng)度等級(jí)硅酸鹽水泥的不同齡期強(qiáng)度的規(guī)定

抗壓強(qiáng)度/MPa抗折強(qiáng)度，MPa

品種強(qiáng)度等級(jí)

3d28d3d28d

42.5…17.0…3.5

...42.5...6.5

42.5R…22.0…4.0

普通硅酸鹽水泥

52.5...23.0...4,0

...52.5...7.0

52.5R...27.0...5.0

32.5...10.0...2.5

...32.5...5.5

...ISO…3.5

礦渣硅酸鹽水泥、32.5R

42.5...15.()…3.5

火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、...42.5...6.5

42.5R...19.0...4.0

粉煤灰硅酸鹽水泥52.5...21.0...4.0

...52.5…7.0

52.5R...23.0…4.5

32.5R…15.0...32.5…3.5…5.5

42.5...15.0…3.5

...42.5…6.5

復(fù)合硅酸鹽水泥42.5R…19.0...4.0

52.5...21.0...4.0

...52.5...7.0

52.5R...4.5

【教師】利用多媒體展示“摻混合材料的硅酸鹽水泥的各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)”表格，井迸行講解

此外，摻混合材料的硅酸鹽水泥的各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)應(yīng)符合如表所示的規(guī)定。關(guān)于摻混合材料的硅

酸鹽水泥的細(xì)度、安定性、堿含量等，可查閱《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)中的相關(guān)規(guī)定。

摻混合材料的硅酸鹽水泥的各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)單位：%

不溶物含量燒失量so,含量MgO含量氯離子含量

品種代號(hào)

(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(質(zhì)量分?jǐn)?shù))數(shù))(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

普通硅酸鹽水泥PO—”5.0”3.5,,5.0①

?0.06?

礦渣硅酸鹽水泥PSA——”4.0”6.0②

PSB———

火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥p.p——

粉煤灰硅酸鹽水泥PF——,,3.5?6.0②

復(fù)合硅酸鹽水泥PC——

①如果水泥壓蒸試驗(yàn)合格，則水泥中MgO的含晝(質(zhì)量分?jǐn)?shù))允許放寬至6.0%.

②如果水泥中MgO的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))大于6.0%,需要進(jìn)行水泥壓蒸安定性試驗(yàn)并合格。

③當(dāng)有更低要求時(shí)，該指標(biāo)由買賣雙方確定。

【教師】隨機(jī)邀請(qǐng)學(xué)生回答以下問(wèn)題：

《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)是如何規(guī)定硅酸鹽水泥是否合格的？

【學(xué)生】聆聽、思考、回答

【教師】總結(jié)學(xué)生的回答

《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)規(guī)定，通用畦酸鹽水泥的檢驗(yàn)結(jié)果,符合本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的化

學(xué)旨標(biāo)、凝結(jié)時(shí)間、安定性、強(qiáng)度要求的為合格品；檢驗(yàn)結(jié)果不符合本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的化學(xué)指標(biāo)、凝結(jié)時(shí)間、

安定性、強(qiáng)度要求中任何一項(xiàng)的為不合格品。

3.3.3捧混合材料的硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用

1.普通硅酸鹽水泥

普通硅酸鹽水泥成分中，絕大部分仍為硅酸鹽水泥熟料，由于摻入的混合材料較少，其性質(zhì)與硅酸鹽

水泥比較相近，其特點(diǎn)如下：①早期強(qiáng)度較硅酸鹽水泥略低；②水化加硅酸鹽水泥略低；③抗凍性、

抗碳化性略有B斜氐；④耐腐蝕性略有提高;⑤耐熱性稍好；⑥耐磨性略有降低。

......(詳見(jiàn)教材)

2.礦渣硅酸鹽水泥

礦渣硅酸鹽水泥加水后，首先是硅酸鹽水泥熟料開始水化，當(dāng)?shù)V渣顆粒陲糜料水化析出的Ca(OH)2時(shí),

活性SiO?和A12O?與Ca(OH)2作用生成具有膠凝性能的水化硅酸用口水化鋁轆。

與硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥相比，礦渣硅酸鹽水泥的主要特點(diǎn)如下：①具有較強(qiáng)的抗硫酸鹽腐蝕

能力；②水化樹氐；③早期強(qiáng)度低、后期強(qiáng)度熠長(zhǎng)率大；④環(huán)境溫度對(duì)凝結(jié)硬化的影響較大；⑤抗凍

性和耐磨性差；?碳化速度較快，深度較大；⑦耐熱性較強(qiáng)。

……(詳見(jiàn)教材)

3.火山灰質(zhì)硅酸