第六章 装饰水泥
水泥的特点和适用范围
• 水泥的特点
– 水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体， 不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水 中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人 造石材。
• 水泥适用范围
– 不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用 于潮湿环境及水中的工程部位。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
5.强度及强度等级
（1）胶砂强度 国家标准《规定，水泥和标准砂按1：
3.0质量比混合，加入规定量的水（水灰比为 0.50），经标准试验方法搅拌成型。制成 40mm×40mm×160mm的标准试件，在标准 条件（1d温度为20±1℃，相对湿度90％以上 的空气中带模养护；1d以后拆模，放入 20±1℃的水中养护）下养护。根据水泥品种 不同，分别测定3d、28d的抗折强度和抗压 强度，即为水泥的胶砂强度。
– 水泥石的结构（水 化产物的种类及相 对含量、孔的结构） 对其性能影响最大。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
2.细度
– 细度是指水泥颗粒的粗细程度。 – 水泥颗粒的粗细，直接影响其水化反应速度、活性和
强度。 – 国家标准中规定，水泥的细度用筛析法和比表面积法
来测定。硅酸盐水泥的细度为其比表面积大于 300m2/kg。
• 水泥熟料矿物的主要特性
熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生 化学反应，其特点见上表。
三、硅酸盐水泥的凝结和硬化
• 凝结硬化的概念 – 凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系 列物理化学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性 而成为水泥石的过程； – 硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。 – 水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。 凝结过程较短暂，一般几个小时即可完成； 硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和 湿度下可持续几十年。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
3.凝结时间
– 凝结时间 分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从加 水至水泥浆开始失去塑性的时间；终凝时间是从加水 至水泥浆完全失去塑性的时间。
– 水泥初凝时间不宜过早，终凝时间不宜过迟。 – 国家标准GB175－1999规定：硅酸盐水泥初凝不得早
于45min，终凝不得迟于6.5h。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
（2）强度等级 根据水泥的胶砂强度划分的级别称为强度等级。
硅酸盐水泥的强度等级划分为42.5，42.5R，52.5， 52.5R，62.5，62.5R共六个等级。 表的 规定。
注：R型为早强型，主要是3d强度较高。
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
6.水化热 – 水泥的水化热是指在水化过程中的放热量， – 水化热的高低与熟料矿物的相对含量有关。 铝酸三钙、硅酸三钙的水化热高，而铁铝酸 四钙、硅酸二钙的水化热较低。因此要降低 水化热，可适当减少铝酸三钙和硅酸三钙的 含量。 – 水化热主要对大体积混凝土工程有影响。对 于大体积混凝土工程，应选择水化热较低的 水泥，或者采取特殊措施降低水化热的危害。
– 水化后期
• 由于新生成的水化产物的压力，水泥颗粒薄膜的凝胶薄 膜破裂，使水进入未水化水泥颗粒的表面，水化反应继 续进行。水化产物之间互相交叉连生，不断密实，固体 之间的空隙不断减小，网状结构不断加强，结构逐渐紧 密。
硅酸盐水泥的凝结与硬化
硅酸盐水泥的凝结与硬化
图6.2 水泥的凝结硬化过程图
三、硅酸盐水泥的凝结和硬化
四、硅酸盐水泥的主要技术性质
4.体积安定性 – 体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的 稳定性。水泥在硬化过程中体积变化不稳定， 即为体积安定性不良。 – 水泥安定性不良的原因： • 熟料中含有过量的游离氧化钙（f－CaO）， 或含有过量的游离氧化镁（f－MgO）； • 生产水泥时掺入的石膏过量。 – 国家标准GB175－1999规定，硅酸盐水泥的 安定性用沸煮法检验必须合格。 – 体积安定性不良的水泥严禁用于工程中。
A
B
C
D
A——凝胶体（C－S－H凝胶， 水化硅酸钙凝胶）；
B——晶体（氢氧化钙、水化铝 酸钙、水化硫铝酸钙）；
C——孔隙（毛细孔、凝胶孔、 气孔等）；
D——未水化的水泥颗粒
• 水泥石的结构
– 水泥石主要由凝胶 体、晶体、孔隙、 水、空气和未水化 的水泥颗粒等组成， 存在固相、液相和 气相。因此硬化后 的水泥石是一种多 相多孔体系。
三、硅酸盐水泥的凝结和硬化
• 熟料矿物的水化反应过程
– 水化初期
• 熟料矿物与水反应的速度较快，使水化产物不断地从液 相中析出并聚集在水泥颗粒表面，形成以水化硅酸钙凝 胶为主体的凝胶薄膜，大约在1h左右即在凝胶薄膜外侧 及液相中形成粗短的针状钙矾石晶体。
– 水化中期
• 以水化硅酸钙（C－S－H）和氢氧化钙的快速形成为特 征。
。
二、熟料的矿物组成及其特性
• 熟料的矿物组成
硅酸三钙
硅酸二钙
水泥熟料矿物
铝酸三钙 铁铝酸四钙
游离氧化钙和氧化镁
aO•SiO2，C2S 3CaO•Al2O3，C3A
4CaO•Al2O3•Fe2O3，C4AF
f－CaO和f－MgO 化学式及简写
二、熟料的矿物组成及其特性
一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺
• 硅酸盐水泥的原材料
– 生产硅酸盐水泥熟料的原材料 • 石灰质原料 天然石灰石。 • 粘土质原料 主要为粘土，其主要化学成分为SiO2，其次 为Al2O3和少量Fe2O3。 • 铁矿粉 采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。
– 石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等 。 – 混合材料 包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤
• 按性能和用途分 通用水泥
水泥
专用水泥 特性水泥
水泥的分类
硅酸盐水泥 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 石灰石硅酸盐水泥
如砌筑水泥、油井水泥、 道路水泥、大坝水泥等
如白色硅酸盐水泥、快凝 快硬硅酸盐水泥等
• 按主要水硬性物质分
水泥的分类
§6－1 硅酸盐水泥
灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石 灰石粉、磨细石英砂等）。
一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺
• 硅酸盐水泥的生产工艺——“两磨一烧”工艺
石灰石 粘土 铁矿粉
按比例混合
生料
磨细
1350℃～ 1450℃
煅烧
石膏 熟料
混合材料
硅酸盐水泥
磨细
硅酸盐水泥分为：Ⅰ型硅酸盐水泥（不掺混合 材料）和Ⅱ型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合 材料）