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水泥水泥 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 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 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 n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 n水泥 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 系列 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥 n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。

我是建筑业的粮食！ n 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 %） 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 硅酸盐水泥系列 通用水泥 下述百分含量为混合材料的掺量 硅酸盐系列水泥的分类 硅酸盐系列水泥的分类 类 别 简 称混合材掺量（% ） 通用水泥 硅酸盐水泥0～5 普通硅酸盐水泥 普通水泥6～15 矿渣硅酸盐水泥 矿渣水泥20～70 火山灰质硅酸盐泥 火山灰水泥20～50 粉煤灰硅酸盐水泥 粉煤灰水泥20～40 复合硅酸盐水泥 复合水泥15～50 专用水泥 专门用于某些工程的水泥 特性水泥 某种性能较突出的水泥 彩色水泥彩色水泥彩色水泥普通水泥 第一节 硅酸盐水泥 1.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉 矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅 酸盐水泥[国外通称的波特兰水泥（Portland cement）] 。

2.类型及代号 硅酸盐水泥 Ⅰ型硅酸盐水泥：不掺混合材料的，代号PⅠ Ⅱ型硅酸盐水泥：粉磨时掺加不超过水泥重量5% 的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号P Ⅱ 一、硅酸盐水泥的定义、类型及代号一、硅酸盐水泥的定义、类型及代号 硅酸盐水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六 个强度等级（R代表早强型水泥） 1.原料 （1）石灰质原料：主要提供CaO采用石灰岩 、凝灰岩和贝壳等 （2）粘土质原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3 采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等 主要原料 二、硅酸盐水泥的生产二、硅酸盐水泥的生产 （3）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用 如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量 砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等 两磨一烧：制备生料（一磨） 煅烧熟料（一烧） 粉磨水泥（二磨） 2.生产过程 石灰石 粘土 按比例混合—生料进窑————熟料 辅助原料 煅烧磨细 磨细 石膏 1450℃ 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 φ3.510m中卸烘干磨（生料粉磨 ） 生料粉磨工艺 熟料煅烧工艺 五级旋风预热器CDC 窑外分解系统 电收尘器 φ3.350m旋转窑 篦式冷却机 水泥粉磨及包装 φ3.813m水泥磨 水泥皮带输送机八嘴回转式微机包装机 水泥库 组 成 矿 物 名 称 分子式简称含量（ %） 硅酸盐 矿 物 硅酸三钙3CaOSiO2C3S36~60 硅酸二钙2CaOSiO2C2S15~37 熔剂矿物 铝酸三钙3CaOAl2O3C3A7~15 铁铝酸四钙 4CaOAl2O3Fe2O3C4AF10~18 次要成分 游离氧化钙CaO 游离氧化镁MgO 含碱矿物及玻璃体 三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 1.主要成分：主要由四种矿物化学组成 硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量 组成矿物名称分子式简称 水泥中的含量（%） 普通 水泥 低热 水泥 早强 水泥 超早 强水 泥 耐硫 酸盐 水泥 硅酸盐 矿 物 硅酸三钙3CaOSiO2C3S5241656857 硅酸二钙2CaOSiO2C2S24341023 熔剂矿 物 铝酸三钙3CaOAl2O3C3A96892 铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O 3 C4AF969813 次要成 分 游离氧化钙CaO 游离氧化镁MgO 含碱矿物及 玻璃体 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，影响混凝土的质量 3.石膏 辅助作用—主要是缓凝作用，含量：2~5% 四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 （一）硅酸盐水泥的水化 水泥+水 拌合 可塑性 具 （水泥石） 水化 的水泥浆 凝结硬化 流动性水化 •水泥和水拌合——表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应— —各组分开始逐渐溶解——放出一定热量——固相体积也逐 渐增加其反应式如下： 2(3CaOSiO2)+6H2O=3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2 硅酸三钙 水化硅酸钙 氢氧化钙 2(2CaOSiO2)+4H2O=3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2 硅酸二钙 水化硅酸钙 氢氧化钙 3CaOAl2O3+6H2O=3CaOAl2O36H2O 铝酸三钙 水化铝酸三钙 4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O=3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O 铁铝酸四钙 水化铁酸一钙 3CaOAl2O36H2O + CaSO4——3CaOAl2O33CaSO431H2O 水化铝酸钙 石膏 或3CaOAl2O3CaSO412H2O 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） 水化铝酸钙（晶体） 水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7% 是水泥石形成 强度的最主要 化合物 •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 （二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程 n分为：早、中、晚 三个时期 1.水化早期，初始反应期（凝胶膜的生成期）（诱导 期） n 20℃，3h 3.水化后期，硬化 •更长时间 •水化反应减慢——水化产物填充 由水占据的空间——晶体相互搭 接——整体——水泥石——硬化 •硬化：浆体的强度逐渐提高 并变成坚硬的石状固体—— 水泥石 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 加水 初凝 终凝 凝结硬化诱导期 稠硬不流 动浆体 刚性固体随 时间增强 塑性流 动浆体 初凝时间 终凝时间 水泥凝结时间与水泥浆体状况的关系 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 水泥石的组成： 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。

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 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 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 n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 （四种主要熟料矿物中，C3A是决定性因素 性 能 指 标 熟 料 矿 物 C3SC2SC3AC4AF 水化速率中慢快中 凝结硬化速率中慢快中 28d水化热中低高中 强度 早期良差良良 后期良优中中 耐化学腐蚀性中良差优 干缩性中小大小 硅酸盐水泥熟料矿物的水化、凝结硬化特性 水化热大小比较 n高钙硅酸盐和铝酸盐与水反应， 同时放出热量， 其每克的热量为： n Ｃ3Ｓ Ｃ2Ｓ Ｃ3Ａ Ｃ4ＡＦ n 120 60 320 100 n说明:放热出现裂缝（内外温差高达50℃） n应用:水化热大，适于断面尺寸小的预应力砼。

冬季施工） 应用： n 大坝水泥：大体积工程——水化热小 n 应选低热水泥——Ｃ2S含量多 n 冬季预应砼施工：水化热大（C3S、Ｃ3Ａ） n 道路水泥（抗折性好）：Ｃ3Ａ、Ｃ4ＡＦ 硅酸盐水。