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项目四水泥学习要求熟练掌握硅酸盐水泥和掺混合材料硅酸水泥的性质、技术性质及选用原则。掌握硅酸盐水泥和掺混合材料硅酸水泥的矿物组成、水化产物、检测方法、水泥石的腐蚀与防止等。了解硅酸盐水泥的硬化机理，其他水泥品种及其性质和使用特点。按照国家标准GB175—2007《水泥的命名、定义和术语》规定，按水泥的性能及用途可分为三大类，见表4-1。表4-1水泥按性能和用途的分类水泥品种性能与用途主要品种通用水泥指一般土木工程通常采用的水泥。此类水泥的长量大，适用范围广硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等六大硅酸盐系水泥专用水泥具有专门用途的水泥道路水泥、砌筑水泥和油井水泥等特性水泥某种性能比较突出的水泥快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥和膨胀水泥任务4.1硅酸盐水泥4.1.1硅酸盐水泥的生产及矿物组成4.1.1.1硅酸盐水泥的原料及生产工艺图4-1硅酸盐水泥的生产工艺流程硅酸盐水泥的生产有三大主要环节，即生料制备、熟料烧成和水泥制成。任务4.1硅酸盐水泥4.1.1硅酸盐水泥的生产及矿物组成4.1.1.1硅酸盐水泥的原料及生产工艺表4-2水泥生料化学成分的合适含量化学成分含量范围(%)化学成分含量范围(%)CaO62～67Al2O34～7SiO220～24Fe2O32.5～6.0任务4.1硅酸盐水泥4.1.1硅酸盐水泥的生产及矿物组成4.1.1.2硅酸盐水泥熟料的组成表4-3水泥熟料主要矿物组成及其特性矿物名称项目硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙化学式3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O34CaO·Al2O3·Fe2O3简写C3SC2SCC4AF质量含量(%)50～6015～377～1510～18凝结硬化速度快慢最快快水化时放热量多少最多中强度高低最大大小小发展快慢最快较快抗化学侵蚀性较小最大小大干燥收缩中中大小任务4.1硅酸盐水泥4.1.2硅酸盐水泥的水化与凝结硬化4.1.2.1硅酸盐水泥熟料矿物的水化水泥与水拌合均匀后，颗粒表面的熟料矿物开始溶解并与水发生化学反应，形成新的水化产物，放出一定的热量，固体体积逐渐增加。任务4.1硅酸盐水泥4.1.2硅酸盐水泥的水化与凝结硬化4.1.2.1硅酸盐水泥熟料矿物的水化表4-4硅酸盐水泥的主要水化产物名称、代号及含量范围水化产物分子式名称代号所占比例3CaO·2SiO2·3H2O水化硅酸钙C3S2H3或C-S-H70Ca(OH)2氢氧化钙CH203CaO·Al2O3·6H2O水化铝酸钙C3AH6不定CaO·Fe2O3·H2O水化铁酸一钙CFH不定3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O高硫型水化硫铝酸钙(钙矾石)CS3H31(AFt)不定3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O低硫型水化硫铝酸钙3AS3H12(AFm)不定任务4.1硅酸盐水泥4.1.2硅酸盐水泥的水化与凝结硬化4.1.2.2硅酸盐水泥的凝结与硬化凝结硅酸盐水泥加水拌合后，最初形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠失去塑性，这一过程称为初凝；由初凝到终凝的过程为凝结.硬化之后水泥浆体开始产生强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石，这一过程称为“硬化”。任务4.1硅酸盐水泥4.1.2硅酸盐水泥的水化与凝结硬化细度水灰比环境湿度、温度龄期4.1.2.3影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素熟料的矿物组成任务4.1硅酸盐水泥4.1.3硅酸盐水泥的技术性质密度与堆积密细度(选择性指标标准稠度用水量凝结时间体积安定性强度及强度等级水化热任务4.1硅酸盐水泥4.1.3硅酸盐水泥的技术性质表4-5不同强度通用硅酸盐水泥的强度等级(GB175—2007)品种强度等级抗压强度(MPa)，不小于抗折强度(MPa)，不小于3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.04.052.523.052.54.07.052.5R27.05.062.528.062.55.08.062.5R32.05.5普通硅酸盐水泥42.516.042.53.56.542.5R21.04.052.522.052.54.07.052.5R26.05.0矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥32.510.032.52.55.532.5R15.03.542.515.042.53.56.542.5R19.04.052.521.052.54.07.052.5R23.04.5任务4.1硅酸盐水泥4.1.3硅酸盐水泥的技术性质表4-6通用硅酸盐水泥的化学指标品种代号不溶物(质量分数)烧失量(质量分数)三氧化硫(质量分数)氧化镁(质量分数)氯离子(质量分数)硅酸盐水泥P·Ⅰ≤0.75≤3.0≤3.5≤5.0≤0.06P·Ⅱ≤1.50≤3.5普通硅酸盐水泥P·O—≤5.0矿渣硅酸盐水泥P·S·A——≤4.0≤6.0P·S·B———火山灰硅酸盐水泥P·P——≤3.5≤6.0粉煤灰硅酸盐水泥P·F——复合硅酸盐水泥P·C——表4-6通用硅酸盐水泥的化学指标任务4.1硅酸盐水泥4.1.4硅酸盐水泥的腐蚀与防止4.1.4.1水泥石的主要腐蚀类型软水腐蚀(溶出性腐蚀)其反应式如下Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O任务4.1硅酸盐水泥4.1.4硅酸盐水泥的腐蚀与防止4.1.4.1水泥石的主要腐蚀类型盐类腐蚀(1)硫酸盐腐蚀(膨胀腐蚀)反应式为Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O=CaSO4·2H2O+2NaOH4CaO·Al2O3·19H2O+3(CaSO4·2H2O)+7H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O+Ca(OH)23CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+19H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O任务4.1硅酸盐水泥4.1.4硅酸盐水泥的腐蚀与防止4.1.4.1水泥石的主要腐蚀类型盐类腐蚀(2)镁盐腐蚀反应式为MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO4·2H2O+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH)2任务4.1硅酸盐水泥4.1.4硅酸盐水泥的腐蚀与防止4.1.4.1水泥石的主要腐蚀类型酸类腐蚀(1)碳酸腐蚀反应如下Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2任务4.1硅酸盐水泥4.1.4硅酸盐水泥的腐蚀与防止4.1.4.1水泥石的主要腐蚀类型酸类腐蚀(2)一般酸的腐蚀反应如下Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2OCa(OH)2+2H2SO4=CaSO4·2H2O2CaO·SiO2+4HCl=2CaCl2+SiO2·2H2O3CaO·Al2O3+6HCl=3CaCl2+Al2O3·3H2O任务4.1硅酸盐水泥4.1.4硅酸盐水泥的腐蚀与防止4.1.4.1水泥石的主要腐蚀类型强碱的腐蚀浓度不高的碱类溶液，一般对水泥石无害。但若长期处于较高浓度(大于10%)的含碱溶液中也能发生缓慢腐蚀，主要是化学腐蚀和结晶腐蚀。2CaO·SiO2·nH2O+2NaOH=2Ca(OH)2+Na2O·SiO2+(n-1)H2O3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH=3Ca(OH)2+Na2O·Al2O3+4H2O任务4.1硅酸盐水泥4.1.4硅酸盐水泥的腐蚀与防止4.1.4.1水泥石的主要腐蚀类型其他腐蚀除了上述4种主要的腐蚀类型外，一些其他物质也对水泥石有腐蚀作用，如糖、氨盐、酒精、动物脂肪、含环烷酸的石油产品及碱—骨料反应等。任务4.1硅酸盐水泥4.1.4硅酸盐水泥的腐蚀与防止4.1.4.2腐蚀的防止水泥石腐蚀的产生原因水泥石中存在易被腐蚀的组分有能产生腐蚀的介质和环境条件水泥石本身不密实任务4.1硅酸盐水泥4.1.4硅酸盐水泥的腐蚀与防止4.1.4.2腐蚀的防止可采取以下措施根据环境介质的侵蚀特性，合理选用水泥品种高水泥石的密实度设置保护层任务4.1硅酸盐水泥4.1.5硅酸盐水泥的特性及应用抗碳化能力强抗冻性能好水化热高234凝结硬化快，强度高1任务4.1硅酸盐水泥4.1.5硅酸盐水泥的特性及应用温热养护效果差耐热性差67耐腐蚀能力差5任务4.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.1混合材料的作用与种类4.2.1.1掺加混合材料的作用(1)改善水泥性能，如增加水泥的抗腐蚀性、降低水泥的水化热等。(2)增加水泥品种，由于混合材料的种类多，不同品种的混合材料，承建不同的性能，从而生产出不同品种的水泥，为适应不同的工程需求提供了方便。任务4.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.1混合材料的作用与种类4.2.1.1掺加混合材料的作用(3)降低水泥成本，由于混合材料大多数是工业副产品或天然矿物质，价格便宜，掺入硅酸盐水泥中，代替部分水泥，可增及水泥产量，降低成本。任务4.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.1混合材料的作用与种类4.2.1.2混合材料的种类窑灰活性混合材料粒化高炉矿渣火山灰质混合材料非活性混合材料任务4.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.2.1普通硅酸盐水泥国标中对硅酸盐水泥的技术要求为：(1)细度。用比表面积表示，根据规定应不小于300m2/kg。(2)凝结时间。初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min。任务4.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.2.1普通硅酸盐水泥国标中对硅酸盐水泥的技术要求为：(3)强度。普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R共4个强度等级。(4)烧失量。普通水泥中的烧失量不得大于5.0%。任务4.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.2.2矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥品种代号组分熟料+石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石硅酸盐水泥P·Ⅰ100————P·Ⅱ≥95≤5———≥95———≤5普通硅酸盐水泥P·O≥80且9520且≤—矿渣硅酸盐水泥P·S·A≥50且8020且≤50b———P·S·B≥30且5050且≤70b———火山灰质硅酸盐水泥P·P≥60且80—50且≤——粉煤灰硅酸盐水泥P·F≥60且80——50且≤40d—复合硅酸盐水泥P·C≥50且8020且≤50e表4-7通用硅酸盐水泥组分表任务4.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.2.2矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥强度三氧化硫细度、凝结时间和体积安定性技术性质碱氧化镁任务4.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.2掺有混合材料的硅酸盐水泥4.2.2.2矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥硅酸盐系水泥的主要性质相同或相似。掺混合材料的水泥与硅酸盐水泥相比，又有其自身的特点。(1)矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的共性特点与应用。(2)矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的个别特性。(3)复合硅酸盐水泥的特性与应用。任务4.2掺有混合材料的硅酸盐水泥表4-8通用硅酸盐系水泥的技术性质项目硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥复合水泥P·ⅠP·ⅡP·OP·S·A、P·S·BP·PP·FP·C不溶物含量≤0.75%≤1.50%—烧失量≤3.0%≤3.5%≤5.0%—细度比表面积/kg80μm方孔筛的筛余量10%初凝时间45min终凝时间390min10hMgO含量水泥中，≤5.0%，蒸压安定性试验合格≤6.0%熟料中，≤5.0%，蒸压安定性试验合格≤6.0%SO3含量≤3.5%≤4.0%≤3.5%安定性沸煮法合格强度各强度等级水泥的各龄期强度不得低于各标准规定的数值碱含量≤0.60%或商定商定任务4.2掺有混合材料的硅酸盐水泥表4-8通用硅酸盐系水泥的技术性质组成组成熟料0%～5%混合材料石膏熟料6%～15%混合材料石膏熟料2