4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O
铁铝酸四钙
水化铁酸一钙
3CaO·Al2O3·6H2O + CaSO4——3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O
水化铝酸钙
石膏
或3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O
水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙
•主要水化产物（在完全水化的水泥石中 ）：
水化硅酸钙 70%（凝胶） 氢氧化钙 20%（晶体）
是水泥石形成 强度的最主要 化合物
水化铝酸钙（晶体）
水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7%
•水化反应为放热反应，其放出的热量称 为水化热。其水化热大，放热的周期也较 长，但大部分（50%以上）热量是在3天 以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的 初期放出。
凝胶体（水化硅酸钙凝胶和氢氧 化钙晶体）
未水化的水泥颗粒内核 毛细孔及凝胶孔
它们在不同时期相对数量的变化，使 水泥石的性质随之而改变。
A A
A
A
D
E
D
A
C D
A
A
A
B
水泥石的结构 A-未水化水泥颗粒； B-胶体粒子（C-S-H等）； C-晶体粒子（Ca(OH)2等）; D-毛细孔（毛细孔水）； E-凝胶孔
2. 水泥细度的影响 直接影响：水化，凝结硬化，强度，干缩及水化热。
越细:凝结速度越快，早期强度越高。但过细——易与空气中的水分 及二氧化碳反应，并且硬化时收缩也较大，且成本高。
3. 拌合加水量的影响 影响硬化水泥石强度的主要因素。
拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛细孔就越多。水泥石的强度随其 毛细孔隙率的增加呈线性关系下降，从而强度低。
分子式
简称 含量（%）
硅酸盐 矿物 熔剂矿物
次要成分
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 游离氧化钙 游离氧化镁
含碱矿物及玻璃体
3CaO·SiO2 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3
4CaO·Al2O3·Fe2O3
CaO
MgO
C3S C2S C3A
C4AF
37~60 15~37 7~15
10~18

硅酸盐水泥
铝酸盐水泥
我是建筑业的粮食！
水泥 硫铝酸盐水泥 系列
硫酸盐水泥
其他水泥
硅酸盐水泥系列——是以硅酸钙为主要成分的水泥熟 料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。
下述百分含量为混合材料的掺量
硅酸盐系列水泥的分类 通用水泥
硅酸盐水泥系列
硅酸盐水泥（0~5%） 普通水泥（6%~15%） 矿渣水泥（ 20～70 %） 火山灰水泥（ 20～50 %） 粉煤灰水泥（ 20～40 %） 复合水泥（ 15～50 %）
水泥石的工程性质(强度和耐久性)决定于水泥石的结构组成，即 水化物的类型 水化物的相对含量（可用水化程度表示） 孔的大小、形状和分布
水灰比——即拌和时用水量与水泥用量之比表示
体积率 体积率
1.0
毛细孔 0.8 （毛细孔水）
凝胶孔
0.6
（凝胶孔水）
0.4
凝胶实体 （含晶体水化物）
0.2 未水化水泥
2.水化程度相同而水灰比不同的水泥石结构，水灰比越大，毛细孔所占比例 相对增加，水泥石的强度和耐久性下降。
（三）影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素
1.熟料矿物组成的影响
硅酸盐水泥熟料矿物组成，是影响水泥的水化速度、凝结硬化过程 及产生强度等的主要因素。
硅酸三钙（C3S）：Tricalcium sillicate； 硅酸二钙（ C2S）：Dicalcium sillicate 铝酸三钙（ C3A）： Tricalcium aluminate； 铁铝酸四钙 （C4AF ）：Tetriacalcium aluminoferrie
强生确定了水泥制造的两个基本条件：第一是烧窑 的温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈墨绿 色；第二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不 能含过量石灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保 了“波特兰水泥”质量，解决了阿普斯丁无法解决的 质量不稳定问题。从此，现代水泥生产的基本参数已 被发现。
水泥：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后 成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化， 并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。（水 泥是水硬性胶凝材料。）
硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量
组成矿物名称
硅酸盐 矿物
硅酸三钙 硅酸二钙
熔剂矿 铝酸三钙 物 铁铝酸四钙
次要成 分
游离氧化钙
游离氧化镁
含碱矿物及 玻璃体
分子式
3CaO·SiO2 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 4CaO·Al2O3·Fe
2O3 CaO
MgO
简称
C3S C2S C3A C4A
水泥
主要内容：常用（硅酸盐）水泥的生产工艺 常用（硅酸盐）水泥的特性 影响常用水泥性能的因素
重点内容：硅酸盐水泥矿物成分特点 硅酸盐水泥的凝结和硬化
难 点：硅酸盐水泥的凝结和硬化 要 求：掌握硅酸盐水泥的矿物成分特点
掌握硅酸盐水泥凝结和硬化 参考资料：《土木工程材料》陈志源
《道路建筑材料》严家伋 《道路建筑材料》孙 凌
F
普通 水泥
52 24 9 9
水泥中的含量（%）
低热 早强 超早强 耐硫酸 水泥 水泥 水泥 盐水泥
41 65 68
57
34 10
23
68
9
2
69
8
13
2.其它成分: 游离CaO、MgO及SO3：其含量过高将造成水泥安定性不良。 碱矿物及玻璃体等：其中的Na2O和K2O含量较高时，遇到活性骨料 时，易产生碱——骨料反应，影响混凝土质量。
（2）比表面积法以1kg水泥所具有的比表面积（m2/kg）表示。硅酸盐 水泥的细度用比表面积表示，应大于300m2/kg。
凡水泥细度不符合规定者为不合格品。
测定方法：
筛析法：水筛法：
负压筛法(为准)
比表面积法：
规定：
①硅酸盐水泥的细度：比表面 积不小于3000㎡/㎏
Ｃ3Ｓ Ｃ2Ｓ Ｃ3Ａ Ｃ4ＡＦ 120 60 320 100 说明:放热出现裂缝（内外温差高达50℃） 应用:水化热大，适于断面尺寸小的预应力砼。（冬 季施工）
应用：
大坝水泥：大体积工程——水化热小 应选低热水泥——Ｃ2S含量多。
冬季预应砼施工：水化热大（C3S、Ｃ3Ａ） 道路水泥（抗折性好）：Ｃ3Ａ、Ｃ4ＡＦ
《公路工程水泥和水泥混凝土试验规程》 《道路建筑材料》集中训练试验补充教材 《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》技术标准 GB175-1999
1824年，英国石匠阿斯浦丁偶然发现 粘土+石灰+水——人造石（波特兰水泥） 特点：强度高、耐久性好、防水、防火。
1824年10月21日，英国利兹（Leeds）城的泥水 匠阿斯普丁（J.Aspdin）获得英国第5022号“波特兰 水泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明 人。
（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程
1.水化早期 初始反应期（凝胶膜的生成期）（诱导期） 20℃，3h
（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程
2.水化中期，凝结 • 20 ~ 30h，30%的水泥已经水 化 ——包裹膜——增厚
•凝结：水泥加水拌和初期形成具 有可塑性的浆体，然后逐渐变稠 并失去可塑性的过程。
3.水化后期，硬化
专用水泥——专门用于某些工程的水泥,如道路水 泥、中低热水泥、砌筑水泥等。
特性水泥——某种性能较突出的水泥，如快硬硅 酸盐水泥、高铝水泥、彩色水泥、 膨胀水泥等。
水泥粉样
彩色水泥 彩色水泥 彩色水泥 普通水泥
第一节 硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥的定义、类型及代号
1.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿
2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2
硅酸三钙
水化硅酸钙 氢氧化钙
2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
硅酸二钙
水化硅酸钙 氢氧化钙
3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O
铝酸三钙
水化铝酸三钙
2.生产过程
两磨一烧：制备生料（一磨）
煅烧熟料（一烧）
粉磨水泥（二磨）
石灰石 粘土 磨细按比例混合 辅助原料
生料进窑
石膏 熟料煅烧
1450℃
磨细
水泥成品
3.生料
CaO： 62% ~ 67% SiO2 : 20% ~ 24% Al2O3 : 4% ~ 7% Fe2O3： 2.5%~6.0%
生料在窑内经历： 干燥——预热——分解——烧成——冷却
6. 水泥受潮与久存的影响
水泥也不可储存过久 三个月后其强度降低约10 ~ 20% 半年后降低约15 ~ 30% 一年后降低约25 ~ 40% 受潮水泥颗粒——重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复部分活性。 对于微结块的水泥，强度约降低10~20%——适当方式压碎后
用于次要工程。 一般，南方水泥置放不能过雨季。
1.0
0.8
毛细孔
（毛细孔水）
0.6 0.4
凝胶孔 （凝胶孔水）
凝胶实体
0.2
（含晶体水化物）
未水化水泥
0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
水化程度
水化程度
(a)
(b)
不同水化程度水泥石的组成
（a）水灰比：0.4；（b）水灰比：0.7
1.水灰比相同时，水化程度愈高，则水化物愈多，而毛细孔和未水化水泥的 量相对减少。水泥石结构密实、强度高、耐久性好。