重庆水利电力职业技术学院 水工建筑材料 （水利水电类与土建类专业适用）

项目三 水 泥 【教学要求】 熟练掌握硅酸盐水泥和掺混合材料硅酸水泥技术性质及选用原则； 项目三 水　　泥 【教学要求】 熟练掌握硅酸盐水泥和掺混合材料硅酸水泥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。

粉末状材料与水混合后，经物理化学作用能由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒状材料胶结成为整体的良好的矿物胶凝材料。 3.1 　概述 粉末状材料与水混合后，经物理化学作用能由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒状材料胶结成为整体的良好的矿物胶凝材料。 按化学成分 硅酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥 按其性能和用途 通用水泥 专用水泥 特性水泥

3.2 硅酸盐水泥 硅酸盐水泥的生产： 硅酸盐水泥熟料的矿物组成： 3.2 　硅酸盐水泥 硅酸盐水泥的生产： 硅酸盐水泥熟料的矿物组成： 硅酸盐水泥熟料的化学成分主要是氧化钙（ＣａＯ）、氧化硅（ＳｉＯ２）、氧化铝（Ａｌ２Ｏ３）、氧化铁（Ｆｅ２Ｏ３）四种氧化物，占熟料质量的９４％左右。

水泥

水泥

水泥 3.2.1硅酸盐水泥的技术性质 1.密度、表观密度、细度 密度 3.05—3.20g/cm3 表观密度 1000~1100kg/m3，紧密时，1600kg/m3。 2.细度 水泥颗粒的粗细程度对水泥的使用有重要影响。水泥颗粒粒径一般在7～200 μm范围内。 细度用以下两指标来表示 比表面积 0.08 mm方孔筛的筛余量　

水泥 3.标准稠度用水量 稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水量。 国家标准规定检验水泥的凝结时间和体积安定性时需用“标准稠度”的水泥净浆。 “标准稠度”是人为规定的稠度，其用水量采用水泥标准稠度测定仪测定。 硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在２１％～２８％之间。

水泥

水泥 4.凝结时间 水泥从加水开始到失去其流动性，即从液体状态发展到较致密的固体状态的过程称为水泥的凝结过程。这个过程所需要的时间称为凝结时间。 凝结时间分初凝时间和终凝时间。 初凝时间为水泥加水拌和至标准稠度的净浆刚失去可塑性所需的时间。 终凝时间为水泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。 初凝时间不得早于45min ；终凝时间不得迟于6.5h 初凝时间不合格判定为废品，不能用于工程 终凝时间不合格判定为不合格品，可以降级使用

水泥 5.体积安定性 水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。 即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。 体积安定性不良的水泥应作废品处理，不得应用于工程中，否则将导致严重后果。 安定性不良的主要原因一般是由于熟料中的游离氧化钙、氧化镁或掺入石膏过多等原因造成的，其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。 水泥的体积安定性用 试饼沸煮法 或雷氏夹法　 来检验

定义 体积安定性不良 体积安定性不良的原因 过量游离的CaO 过量游离的MgO 过量石膏 指水泥硬化过程中体积变化小且均匀的性能。 水泥硬化后产生不均匀的体积变化（裂纹后弯曲）。 使建筑质量下降，甚至引起严重的建筑事故。 体积安定性不良的原因 过量游离的CaO 过量游离的MgO 过量石膏

体积安定性的测定 体积安定性不良 雷氏夹法测定仪 煮沸法测定仪

水泥 6.强度 是评价硅酸盐水泥质量的一个重要指标。 水泥的强度是按照GB/T17961-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO）法》的标准方法制作的水泥胶砂试件，在20±1°C温度的水中，养护到规定龄期时检测的强度值。其中标准试件尺寸为4cm×4cm×16cm，胶砂中水泥与标准砂之比为1:3(W/C=0.5)，标准试验龄期分别为３d和28d,分别检验其抗压强度和抗折强度。 按照测定结果，将硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。各等级硅酸盐水泥在不同龄期的强度要求见书上表。

水泥技术性质分析 水泥在出厂和使用前必须检验的技术指标有四项：细度、凝结时间、强度和体积安定性。这四项指标中，除强度外，其它任何一项指标不合格，则水泥不能使用；反之，若仅强度一项指标不合格，而其它三项指标合格，则水泥可降等级使用。

水泥抗折抗压试验机

水泥强度胶砂试验

水泥 硅酸盐水泥在不同龄期的强度要求 强度 等级 抗压强度（MPa） 抗折强度（MPa） 3d 28d 42.5 17.0 3.5 6.5 42.5R 22.0 4.0 52.5 23.0 7.0 52.5R 27.0 5.0 62.5 28.0 8.0 62.5R 32.0 5.5

水泥 7.水化热 指水泥与水之间发生化学反应放出 和热量，通常以J/Kg来表示。 测定水泥水化热的方法有直接法和溶解热法。 在水利工程的大体积混凝土施工中，由于温度应力的存在，会引起水泥石的开裂。对工程施工有害，须采用中、低热水泥。

水泥 3.2.2影响水泥凝结硬化的主要因素 1.矿物组成 2.水泥的细度 3.水泥浆的水灰比 4.龄期（时间） 水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，只要温度、湿度适宜，水泥强度的增长可持续若干年 5.环境温度和湿度 6.石膏掺量 石膏起缓凝作用

混合材料：在磨制水泥时加入的天然或人工矿物材料称为混合材料。 分类： 3.3 　掺混合材料的硅酸盐水泥 混合材料：在磨制水泥时加入的天然或人工矿物材料称为混合材料。 分类： 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥

水泥 3.3.1水泥混合材料 混合材料磨成细粉并与石灰或石膏混合均匀，用水拌和后，在常温下可生成具有水硬性的水化物，这种性质称为混合材料的火山灰活性。混合材料分为活性混合材料和非活性混合材料。 活性混合材料 粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰等。其主要化学成分为活性氧化硅和活性氧化铝。这些活性材料本身不会发生水化反应，不产生胶凝性。但在氢氧化钙或石膏等溶液中，它们却能产生明显的水化反应，形成水化硅酸钙和水化铝酸钙

高炉矿渣

火山灰

粉煤灰

袋装水泥

水泥 非活性混合材料 非活性混合材料有磨细石英砂、石灰石、粘土、缓冷矿渣等。它们掺入水泥，不与水泥成分起化学反应或化学反应很弱，主要起填充作用，可调节水泥强度，降低水化热及增加水泥产量等

掺混合材料的硅酸盐水泥 混合材料 普通硅酸盐水泥 (P.O) 矿渣硅酸盐水泥 (P.S) 火山灰质硅酸盐水泥 (P.P) 粉煤灰硅酸盐水泥 (P.F) 复合硅酸盐水泥 (P.C)

水泥 1.硅酸盐水泥的特性(P.) （１）凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强要求的工程，（如冬季施工、预制、现浇等工程），高强度混凝土工程（如预应力钢筋混凝土，大坝溢流面部位混凝土）。 （2）抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。 （3）耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。 （4）水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。

水泥 2.普通硅酸盐水泥 (P.O) （1）早期强度略低，后期强度高。 （2）水化热略低。 （3）抗渗性好，抗冻性好，抗碳化能力强。 （4）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。 （5）耐磨性较好；耐热性能较好。

水泥 普通硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。 普通硅酸盐水泥的应用范围和硅酸盐水泥相同，在一般建筑工程中使用最广。

3. 矿渣硅酸盐水泥 Portland blastfurnace-slagcement由硅酸盐水泥熟料和20%~70%的粒化高炉矿渣及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号P．S。 普通硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。

矿渣硅酸盐水泥性能特点 （1）早期强度低，后期强度高。对温度敏感，适宜于高温养护。 （2）水化热较低，放热速度慢。 （3）具有较好的耐热性能。 （4）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力 （5）泌水性大，干缩较大。 （6）抗渗性差，抗冻性较差，抗碳化能力差。

4.火山灰质硅酸盐水泥 portland pozzolana cement由硅酸盐水泥熟料和20%~50%的火山灰质混合材料及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号Ｐ．Ｐ。 火山灰水泥的主要性能特点如下： （1）早期强度低，后期强度高。对温度敏感，适宜于高温养护。 （2）水化热较低，放热速度慢。

火山灰质硅酸盐水泥使用时要注意加强养护，使能长时间保持潮湿状态，以避免产生干缩裂缝。 （3）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力 （4）需水性大，干缩率较大。 （5）抗渗性好，抗冻性较差，抗碳化能力差，耐磨性差。 火山灰质硅酸盐水泥使用时要注意加强养护，使能长时间保持潮湿状态，以避免产生干缩裂缝。

由硅酸盐水泥熟料和２０％～４０％的粉煤灰及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号Ｐ．Ｆ。 5．粉煤灰硅酸盐水泥 （portland fly-ash cement ） 由硅酸盐水泥熟料和２０％～４０％的粉煤灰及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号Ｐ．Ｆ。

粉煤灰水泥的主要性能特点 （1）早期强度低，后期强度高。对温度敏感，适宜于高温养护。 （2）水化热较低，放热速度慢。 （3）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力 （4）需水量低，干缩率较小，抗裂性好。 （5）抗冻性较差，抗碳化能力差，耐磨性差。 粉煤灰水泥干缩性较小，抗裂性好。且水化热比硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥低，抗侵蚀性强，特别适用于水利工程和大体积建筑物。

6.复合硅酸盐水泥 以硅酸钙为主的水泥熟料加入15～５0％的两种或两种以上混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P.C。 掺两种或两种以上混合材料，可以更好的发挥材料各自的优良特性，使水泥性能得到全面改善。性能与主要混合材料的品种有关。

3.4 硅酸盐系特种水泥 砌筑水泥： 砌筑水泥适用于砌筑砂浆、内墙抹面砂浆及基础垫层；允许用于生产砌块及瓦等制品。 中热硅酸盐水泥： 3.4 　硅酸盐系特种水泥 砌筑水泥： 砌筑水泥适用于砌筑砂浆、内墙抹面砂浆及基础垫层；允许用于生产砌块及瓦等制品。 中热硅酸盐水泥： 中热硅酸盐水泥是以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，简称中热水泥。 低热矿渣硅酸盐水泥： 低热矿渣硅酸盐水泥是以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入矿渣、适量石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，简称低热矿渣水泥。

凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，以３ｄ抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥，简称快硬水泥。 3.4 　硅酸盐系特种水泥 抗硫酸盐硅酸盐水泥： 凡以适当成分的生料，烧至部分熔融，所得的以硅酸钙为主的特定矿物组成的熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有一定抗硫酸盐侵蚀性能的水硬性胶凝材料，称为抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称抗硫酸盐水泥。 快硬硅酸盐水泥： 凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，以３ｄ抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥，简称快硬水泥。 道路硅酸盐水泥： 依据国家标准ＧＢ１３６９３－２００５《道路硅酸盐水泥》的规定，由道路硅酸盐水泥熟料，适量石膏，可加入标准规定的混合材料，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥（简称道路水泥），代号Ｐ·Ｒ。

3.4 　硅酸盐系特种水泥 明矾石膨胀水泥： 凡以硅酸盐水泥熟料、天然明矾石、石膏和粒化高炉矿渣（或粉煤灰），按适当比例磨细制成的具有膨胀性能的水硬性胶凝材料，称为明矾石膨胀水泥。 白色硅酸盐水泥： 以适当成分的水泥生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分、氧化铁含量很少的白色硅酸盐水泥熟料，再加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥。 彩色硅酸盐水泥： 彩色硅酸盐水泥（简称彩色水泥）根据其着色方法的不同，有两种生产方式，即染色法和直接烧成法。