高 2 含 量(mass%) 3CaO· SiO
低 矿物式
性质
硅酸三 硅酸二 铝酸三钙 铁铝酸四 钙 钙 （C3A） 钙 （C3S） （C2S） （C4AF）
慢 小 最快 最大 较快 中
凝结、硬化速 快 度 28天水化放热 大 量 强度大小
高（快）高（慢） 低（最快） 低（中） 良 差 优
抗化学腐蚀性 中
适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施
工工程。 道路水泥：抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸 性好、 干缩性小。 C4AF、C2S含量高。
大坝水泥：简称中热水泥 低热矿渣水泥：加入矿渣 工程。
适用于道路路面、机场道面、城市广场等
C2S含量高， C3A含量低
水化放热较低，
适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。
凝结期
硬化期
德修身、技立业
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另外，掺入的石膏与部分水化铝酸钙反应，生成难溶的 水化硫铝酸钙以针状结晶析出(下图)，这些水化硫铝酸钙的 存在，延缓了水泥的凝结时间，
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四、水泥石的腐蚀
在一些腐蚀性介质中，水泥石的 结构会遭到破坏，强度和耐久性降低， 甚至完全破坏的现象。
1、腐蚀类型 软水侵蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀， 碳酸盐的腐蚀，酸的腐蚀，碱的腐蚀
水泥试验与检测
认识水泥
胶凝材料（binding material）
——经自身的物理、化学作用，从浆体
变成坚硬的固体，并能将散粒状或块状材
料粘结为整体的材料。
气硬性胶凝材料
无机胶凝材料
Organic binding material （以无机化合物为基本成分）
按凝结硬化
条件分类
——只在空气中硬化
（石灰、石膏）
Fe2O3
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硅质 (粘土)
水泥制造的“两磨一烧”工艺流程
1450℃
钙质
(石灰石) 调节 原料
粉磨
生料
煅烧 熟料
水泥
石膏
粉 磨
石膏
混合材
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硅酸盐水泥定义：
凡由硅酸盐水泥熟料、0–5%石灰石 或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的 水硬性胶凝材料 。其中，不掺加混合材 料的称Ⅰ型硅酸盐水泥；掺加不超过水 泥重量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材 料的称Ⅱ型硅酸盐水泥。
2）非活性混合 材料
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三、水泥浆如何转变成坚硬固 体？
水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、 浆体的凝结硬化过程变成坚硬固体，水 泥浆体转变成坚硬固体的过程是一个复 杂的物理化学变化过程。
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凝结硬化过 程
初始反应期 潜伏期
初始的溶解和水化，约持续5-10分 钟。 流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水 泥颗粒成长，1h 凝胶膜破裂、长大并连接、水泥颗 粒进一步水化，6h。多孔的空间网 络—凝聚结构，失去可塑性 凝胶体填充毛细管，6h-若干年硬 化石状体密实空间网
天然的
火山灰质混合材料
人工的
火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。 主要成分：较多的SiO2、Al2O3和少量的CaO 具有较高的活性。
粉煤灰
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粉煤灰基本知识 从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细 灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排出 的主要固体废物。
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粉煤灰的化学成分
粉煤灰的化学组成是评价粉煤灰质量优劣的重要技术参数！
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夜光水泥：法国研究人员研究出一种 夜光水泥，多用于在公路上标划车道、人 行道线和各种路面标志等，可贮存白天的 日光及来往车辆的灯光，夜晚时闪闪发光， 构成“夜光公路”，给城市夜色增添光彩， 方便夜行车辆。
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一、 硅酸盐水泥的原料及生产
粘土
铁矿石
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
产地 烧失 量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O SO3
未燃烬碳。 47.28 32.55 宝鸡 3.35 48.91 29.75 西安 含碳一般为 6.25 28.52 苏州 5～7%，其中 51.87 8.35 46.51 30.31 杨浦 含碳大于10% 62.26 1.33 19.80 抚顺 25.92 邵武 的电厂占30% 56.03 2.81 50.22 25.97 石家 4.97 52.40 26.37 庄 1.99 50.98 28.09 石景 作为建材使用时： 5.18 48.70 27.68 山 3.53 57.59 21.12 鹤壁 7.24 45.08 27.15 坝桥 3.14 12.54 8.82 郑州 6.02 37.25 21.87 青岛 6.15 56.61 22.18 开远 4.26 60.63 35.74 铜陵 4.64 47.80 37.65 新汶 3.51 59.04 20.25 株洲 南宁
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水泥分类
按性质和用途 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸 通用水泥 盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复 合硅酸盐水泥。 专用水泥 道路水泥、砌筑水泥、油井水 泥等 特种水泥 膨胀水泥、彩色水泥、快硬水泥等
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水泥分类
按水泥的矿物组成
硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 一般工程
石灰激发机理：
m CaO nH2O SiO2 m CaO SiO2 nH2O 激发剂 （粉煤灰中） （水化硅酸钙凝胶） m CaO nH2O Al2O3 m CaO Al2O3 nH2O 激发剂 （粉煤灰中） （水化硅酸钙凝胶）
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定义： 在水泥中主要起填充作用，本身不具 有 （或具有微弱的）潜在的水硬性或火 山灰性。 目的： 调节水泥强度，增加水泥产量，降低 水化热。 常用种类：磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢 冷矿渣、高硅质炉灰等。
练习2： 挡墙开裂与水泥的选用 某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模 ，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工 程使用某立窑水泥厂生产42.5Ⅱ型硅酸盐水泥 ，其熟料矿物组成如下：请从水泥的角度分 析其选用有否不当之处 。 C3S 61％； C2S 14％； C3A 14％； C4AF 11％。
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作用：缓凝剂 水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝 结，无法施工。加入适量的石膏会延缓凝 结时间，同时还有利于提高水泥早期强度、 降低干缩变形等性能。 石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产 石膏。
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（二）石 膏
（三）混合材料
定义：在生产硅酸盐水泥的过程中 ，为了改善水泥的性质，调节水泥强度 而加入水泥中的人工或天然矿物材料。
快硬、早强。主要用于紧急 抢修工程、早强工程、冬季 施工、抗蚀、抗冻等工程。 早强、膨胀。适用于抢修工 程、锚固和地下工程等。
硫酸盐水泥
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可长草的水泥： 外表看只不过就是一块黑色的 水泥，但它却与一般水泥不同，因为只要浇上水， 十多天后，这种水泥里就会长出茵茵绿草来。由于 是水泥的，所以不怕踩不怕压。据了解，这种特质 水泥是由山西三丰实业开发中心的研究人员开发的。 这种水泥是采用我国山西独有的多孔轻质火山岩浆 岩为骨料，配以水泥、添加剂以及各种冷、暖型优 良草种，经特殊工艺加工制成的。因为草种已经埋 在水泥里，所以只要向水泥块上浇水，草就会长出 来。
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练习3： 道路水泥混凝土质量与水泥选用 某使用一年多的水泥混凝土道路表面 出现较多裂纹，该水泥混凝土选用普通硅 酸盐水泥，其熟料矿物组成分别为 C3S 53 ％，C2S 25％，C3A 15％，C4AF 7％。请 从水泥的角度分析其选用有否不当之处 。
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实
例
快硬水泥：3d抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。
分子式
Ca3SiO5 Ca2SiO4 Ca3Al2O6
C2S C3A
铝酸三钙 10C3A
C3S
C 铁铝酸四钙 0 4AF Ca2(Al,Fe)2O5
36~67 3CaO· 2O3 15~30 Al 4CaO· 2O3· 2 7~15 Al Fe O3 10~18 C4AF 德修身、技立业
2CaO· 2 SiO
水硬性胶凝材料
——空气、水中皆可硬化 （水泥）
有机胶凝材料
inorganic binding material
（天然的或合成的有机 高分子化合物为基本成分）
（沥青、树脂）
水泥——凡磨细成粉末状，加入适量水后可 成为塑性浆体，即能在空气中硬化，又能在
水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结
在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。

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（一）硅酸盐水泥熟料的组成

化学组成：

60
主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)， Al2O3(=A)， Fe2O3(=F) 50 少量杂质：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。

Hale Waihona Puke 矿物组成： 40 硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：
矿物名称 30 缩写
硅酸三钙 20C3S C2S 硅酸二钙
0.37 0.69 0.41 2.46 1.78 0.51 0.53 1.10 4.22 4.68 1.06 0.65 微 0.70 0.75
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粉煤灰活性：指粉煤灰在和石灰、水混合后所显示的凝结硬化性能。
凝结硬化性能，粉煤灰活性
粉煤灰的活性是潜在的，需要激发剂的激发才能显示。
常用激发剂有： 石灰、石膏、水 泥等
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水泥发展


1824年，英国的约瑟夫· 阿斯普丁在毕加研究 的基础上，把三成石灰岩与一成粘土的混合 物在炉里烧制成粉末，制成了水泥。他把这 种水泥命名为“硅酸盐水泥”。 水泥是建筑的“粮食” ，现在，全世界水泥 产量已有数十亿吨，是现代社会不可或缺的 大宗产品。