游离氧化钙引起的安定性可由沸煮法进行检测； 方镁石引起的安定性可由压蒸法进行检测（如 左图）；石膏引起的安定性可由单位体积砂浆 中三氧化硫的溶出率进行检测。
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水泥的物理特性 3）稠度及需水量
稠度是指新拌水泥浆或砂浆的相对流动性或流动 能力，砂浆稠度可用跳桌法测试（左图）。
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水泥的物理特性 5）抗压强度
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水泥的28天抗压强度是水泥强度 等级分类的依据。 水泥强度受水泥矿物组成、细度、 养护条件，养护龄期多种因素的 影响。 水泥的强度测试的标准条件是水 养，而多数聚合物改性干混砂浆 产品的标准条件是空气中养护。
水泥品种
代号 细填料品种
细填料掺量 国家标准
硅酸盐水泥
P·I 无细填料 P·II 石灰石或高炉矿渣
0 ≤5%
GB175-1999 GB175-1999
普通硅酸盐水泥 P·O 各种混合材
6%~15% GB175-1999
矿渣硅酸盐水泥 P·S 高炉矿渣
20%~70% GB1344-1999
火山灰硅酸盐水泥 P·P 火山灰质混合材
50%~70% 水化快，利于早期强度 15%~30% 水化慢，利于后期强度 5%~10% 水化快，不利于硫酸盐侵蚀。 5%~15% 利于煅烧，对强度贡献小。
水泥熟料的岩相照片（400倍）
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C3S晶体的扫描电镜照片（3000倍）
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水泥中的硅酸盐熟料——水泥凝结硬化的基础 3） 熟料矿物的水化反应
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水泥中的活性混合材——高性能水泥及混凝土的重要组成
可以20%~70%代替水泥熟料，减 少熟料的生产，节约资源、能源， 减少温室气体排放。
可以与水泥熟料水化产物氢氧化 钙反应生成二次水化产物水化硅 酸钙、铝酸钙等。
可以提高砂浆及混凝土的工作性 能、长期力学性能及耐久性能。
水泥中的硅酸盐熟料——水泥凝结硬化的基础 1）从原料到熟料的形成过程
硅酸盐水泥熟料的形成过程实质上是一个复杂的物理化学变化，它消耗大量的 自然资源（优质石灰石和粘土等）和大量的能源（煤），并排放出大量的温室 气体CO2(每吨熟料生产排放1吨CO2)。
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按水泥熟料的煅 烧方法不同分
立窑 回转窑
适于规模较小的工厂 湿法窑、立波尔窑、新型干法窑（预热器窑等）
按照水泥熟料矿 硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥，铁 物组成划分 铝酸盐水泥，无熟料水泥（碱矿渣水泥）等
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硅酸盐水泥的生产、组成和基本物理特性
主要原材料是钙质材料（石灰石）和硅质材料（粘土）。
主要原材料与少量其它校正材料混合磨细得 到生料
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生料混合物在回转窑中加热到约1,450℃ 直到开始烧结，形成波特兰水泥熟料
熟料与石膏，石灰石或矿渣、粉 煤灰等混合材一同粉磨得到水泥
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水泥的技术要求 2）硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的强度指标（GB 175-1999）
国家标准GB 175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》对水泥强度的等级进行了 规定与划分。
品种 硅酸盐水泥
普通水泥
强度等级
42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R 32.5 32.5R 42.5 42.5R 52.5 52.5R
4.0
7.0
5.0
7.0
5.0
8.0
5.5
8.0
2.5
5.5
3.5
5.5
3.5
6.5
4.0
6.5
4.0
7.0
5.0
7.0
d)水泥产物进一步增多，形成较致密的 结构，水泥浆体开始硬化，并具有一定强 度。
左图中：块状黑色部分代表未水化的水泥 熟料矿物，纤维代表水泥矿物的水化产物， 白色部分代表的是水或孔隙。
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水泥中的石膏——水泥正常凝结的保证
水泥中的石膏是通常是二水石膏，它可以 控制C3A的水化，是水泥的缓凝剂。 可以与熟料中的铝酸盐矿物反应生成钙矾 石，改善水泥的干缩性能。 可以协调水泥中各矿物的水化，改善水泥 的强度发展性能。 通过强度及凝结时间的实验，可以确定出 石膏的最佳掺量（3~5%）。
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水泥本质上是一种的无机粘结剂
什么是胶凝材料？什么是无机胶凝材料？什么是水泥？
凡能在物理、化学作用下，从具有流动性的浆体变成坚固的石状体，并能胶结 其他物料，且有一定的机械强度的物质，统称胶凝材料(又称胶结材料)。 按组成 分类，可分为无机胶凝材料（水泥、石灰、石膏等）与有机胶凝材料（沥青、 各种树脂等）。 水硬性胶凝材料在拌水后既能在空气中硬化，又能在水中硬化，通常称为水泥。 如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。 拌水后只能在空气中硬化的胶凝材料，称为气硬性胶凝材料，如石灰、石膏、 镁质胶凝材料、耐酸胶凝材料等。
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
－
烧失量 细度 终凝时间 初凝时间
MgO含量
SO3含量 安定性 强度 碱含量
≤3％
≤3.5％
≤5％
－
比表面积>300 m2/kg
80 μm方孔筛的筛余量<10％
<390 min
<10 h
>45 min
水泥（P·I、P·II）及熟料（P·S、P·P、P·F）中MgO含量不宜超过5.0％；若 水泥经蒸压安定性试验合格，MgO含量可放宽至6.0％以下。
初凝时间是指从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑 性所需的时间；
从加水拌合至水泥浆完全失去可塑性的时间为水泥的终 凝时间。
水泥的凝结时间受石膏、水泥细度、水灰比、混合材及 温湿度等因素的影响。
干混砂浆的凝结时间还受胶粉、纤维素醚、砂子等因素 的影响，它与水泥的凝结时间不直接相关。
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水泥中的硅酸盐熟料——水泥凝结硬化的基础 6）熟料矿物水化硬化的模型
a)水泥熟料矿物开始水化，并在熟料表面 生成一定的水化产物。
b)和 c)水泥熟料矿物形成的水化产物不 断增多，并相互交联，水泥浆体失去塑性， 水泥浆体开始凝结。
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水泥中的硅酸盐熟料——水泥凝结硬化的基础 4）熟料矿物水化产物的形态
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水泥中的硅酸盐熟料——水泥凝结硬化的基础 5）熟料矿物水化硬化后的形态
硬化后的水泥浆体是由未水化水泥、水泥水化产物、水及毛细孔组成的固、液、 气三相结构。
≤3.5％
≤3.5％(矿渣水泥可放宽到≤4.0％)
沸煮法合格
水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，要求见下页。 水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示。若使用活性集料，用户要求 提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60％或由供需双方商定。
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抗压强度（MPa）
3d 17.0
28 d 42.5
22.0
42.5
23.0 27.0 28.0 32.0 11.0 16.0
52.5 52.5 62.5 62.5 32.5 32.5
16.0
42.5
21.0
42.5
22.0
52.5
26.0
52.5
抗折强度（MPa）
3d
28 d
3.5
6.5
4.0
6.5
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水泥的物理特性 5）碱含量
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水泥中的过多的碱一般对砂浆及混 凝土性能有负面作用。 许多混凝土及砂浆的外加剂对碱都 敏感。 碱会加快水泥早期的水化，但不利 于长期强度的发展。 如果混凝土或砂浆中活性集料，过 多的碱易引起碱集料反应。 碱还易引起砂浆产品的泛白。
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不同分类方法进行的水泥分类
划分方法
类别
说明
通用水泥 一般用途的水泥，如硅酸盐水泥，普硅水泥等
按性能与用途分 专用水泥 专门用途的水泥，如油井水泥、低热水泥等
特性水泥 特殊性能水泥，快硬水泥，膨胀水泥等
按水泥的生料制 备方法分不同分
湿法 半干法 干法
原料湿磨成料浆后在回转窑内进行煅烧 生料粉加适量水成球后在立窑或立波尔窑煅烧 原料烘干粉磨成生料粉后在干法窑煅烧
无机胶凝材料的定义及分类 硅酸盐水泥的生产工艺、组成和基本物理特性 特种水泥（白水泥，快硬水泥体系） 气硬性胶凝材料（石膏、石灰）
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硅酸盐系列水泥的物理组成及分类
所有硅酸盐系列的水泥均是由硅酸盐熟料、少量石膏及部分活性或非活性混合 材组成。根据混合材的品种及数量，硅酸盐系列水泥可分为六大类：
20%~50% GB1344-1999