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第三章 水泥
目 录
3.1 硅酸盐水泥
3.2 掺混合材料的硅酸盐水泥
3.3 材料的耐久性 其他种类水泥
3.4水泥的选用、验收、储存及保管
水泥呈粉末状，加水拌合成为塑性浆体，能够胶结砂、石等粒或块状材料并能在空气和水中凝结硬化，保持和发展强度的无机水硬性胶凝材料。
水泥的品种繁多
按其矿物组成，可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥。
按用途和性能分类，有通用水泥、专用水泥、特性水泥三大类。
3.1硅酸盐水泥
硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥孰料和适量石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。
按混合材料的品种和掺量分为：
硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
3.1.1硅酸盐水泥定义
定义：
根据现行国家标准的规定，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)。
根据是否掺入混合材料将硅酸盐水泥分为两种类型，不掺混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ；掺入不超过水泥质量的5%的混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。
3.1.2硅酸盐水泥的生产过程
生产硅酸盐水泥的过程可简单概括为“两磨一烧”，具体步骤是：先把几种原材料按适当比例配合后磨细成生料，然后将制得的生料入窑煅烧成水泥孰料，再把煅烧好的孰料和适量石膏（也可掺加混合材料）共同磨细，即得P·Ⅰ型硅酸盐水泥（或P·Ⅱ型硅酸盐水泥）。
3.1.3硅酸盐水泥熟料矿物组成、特性
硅酸盐水泥孰料的主要矿物组成是：
硅酸三钙（3CaO·SiO2），简写为C3S ；
硅酸二钙（2CaO·SiO2）,简写为C2S;
铝酸三钙（3CaO·Al2O3），简写为C3A;
铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）,简写为C4AF。
硅酸盐水泥熟料矿物的特性
矿物名称 含量% 水化学反应速率 水化放热量 强度 耐腐蚀性
3CaO·SiO2 37-60 快 大 高 差
2CaO·SiO2 15-37 慢 小 早期低后期高 好
3CaO·Al2O3 7-15 最快 最大 低 最差
4CaO·Al2O3·Fe2O3 10-18 快 中 低 中
3.1.4硅酸盐水泥水化与凝结硬化
1.硅酸盐水泥的水化
水泥加水后，熟料矿物开始与水发生水化反应，生成各种水化物，并放出一定的热量。水泥具有许多优良的性能，主要是水泥熟料中主要矿物水化作用的结果。
2（3CaO·SiO2）+ 6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O + 3Ca(OH)2
硅酸三钙 水化硅酸钙 氢氧化钙
2（3CaO·SiO2）+ 4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2
硅酸二钙
3CaO·Al2O3+ 6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O
铝酸三钙 水化铝酸三钙
4CaO·Al2O3·Fe2O3+ 7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O
铁铝酸四钙 水化铁酸一钙
2.硅酸盐水泥的凝结硬化
水泥加水拌合后形成可塑性的水泥浆，随着水化反应的进行，水泥浆体逐渐变稠失去可塑性，这一过程为水泥的凝结；随着水化反应的继续进行，失去可塑性的水泥浆逐渐产生强度并发展成为坚强的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。
3.影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素
水泥的凝结硬化过程，也就是水泥强度的发展过程。为了正确使用水泥，并在生产中采取有效措施改善水泥的性能，必须了解影响水泥凝结硬化的因素。
影响水泥凝结硬化的因素主要有如下几点。
水泥的熟料矿物组成
水泥细度
水泥浆的水灰比
环境的温度和湿度
龄期
石膏掺量
3.1.5硅酸盐水泥的技术性质
根据国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）规定，对水泥的技术性质要求作了如下规定。
细度
水泥的细度是指水泥颗粒的粗细程度。
凝结时间
水泥的凝结时间分为初凝时间和终凝时间。
标准稠度及标准稠度用水量
在进行水泥的凝结时间、体积安定性等测定时，为了使所测的结果有可比性，要求采用标准稠度水泥净浆来测定。
体积安定性
水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。
强度及强度等级
强度是水泥力学性质的一项重要技术指标，是确定水泥强度等级的依据。
水化热
水化热是指水泥在水化过程中放出的热量。
密度和堆积密度
硅酸盐水泥的密度一般在3.1～3.2g/cm3。硅酸盐水泥的堆积密度除与矿物组成和细度有关外，主要取决于水泥堆积时的紧密程度，疏松堆积时约为900～1300kg/m3。
3.1.6水泥石的腐蚀和防止措施
一般情况下，硬化后的水泥石具有较好的耐久性，但当水泥石长时间处于侵蚀性介质中，如流动的淡水、酸性或盐类溶液、强碱等，使水泥石的结构变得疏松，强度下降甚至全部溃散，这种现象称为水泥石的腐蚀。
水泥石的腐蚀主要有以下四种类型。
软水侵蚀
工业冷凝水、雪水、雨水、蒸馏水及含碳量较少的河水与湖水等均属于软水。
酸类侵蚀
溶解于水中的酸类和盐类可以与水泥石中的氢氧化钙发生置换反应，生成易溶性盐或无胶结能力的物质，使水泥石的结构被破坏。
盐类侵蚀
（1）硫酸盐侵蚀
（2）镁盐侵蚀
强碱侵蚀
碱类溶液如浓度不大时一般是无害的，但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱（如氢氧化钙）作用时也会被破坏。
水泥石腐蚀的防止措施
（1）根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种
（2）提高水泥石的密实度，降低孔隙率
（3）加做保护层
3.1.7 硅酸盐水泥的特性和应用
1.快凝快硬高强
2.抗冻性好
3.干缩小和耐磨性好
4. 水化热大
5.耐腐蚀性差
6.耐热性差
7.抗碳化性好
Chapter 4

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