教學內容：
第四章水泥
《水泥命名原則》（gb4131-84）按效能及用途分三類：通用水泥、專用水泥、特性水泥。
3.4.1矽酸鹽水泥的生產與基本組成
凡由矽酸鹽水泥熟料，０～５％石灰石或粒化高爐礦渣，適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料，稱為矽酸鹽水泥（國外通稱波特蘭水泥）。
不摻混合材料稱ⅰ型矽酸鹽水泥（ｐ·ⅰ ）；摻≤5%混合材料稱ⅱ型矽酸鹽水泥（ｐ·ⅱ ）。
矽酸鹽水泥主要礦物組成與特性
3.4.2矽酸鹽水泥的水化硬化
1.矽酸鹽水泥熟料的水化
2.矽酸鹽水泥的凝結硬化過程
水化——膜層長厚連線（初凝）——失去可塑性產生強度（終凝）——水化加深具有強度（硬化）。為了控制水泥水化速度摻入適量石膏。
3.4.3矽酸鹽水泥的技術要求
《矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥》（gb175-1999 ）規定如下：
1細度細度是指水泥顆粒的粗細程度。
2凝結時間
國標規定：六大水泥的初凝＞45min；矽酸鹽水泥的終凝＜6.5h，其它五類水泥終凝＜10h。
3體積安定性
水泥的體積安定性是指水泥在凝結硬化過程中，體積變化的均勻性。引起體積安定性不良的原因是：熟料含有過多f-cao、f-mgo或石膏摻量過多。
4.強度和強度等級
水泥強度是選用水泥時的主要技術指標，也是劃分水泥強度等級的依據。
國標規定：採用（iso法）測定水泥強度。據測定結果，按表3-7確定水泥的強度等級。
國標規定：矽酸鹽水泥分為42.5、42.
5r、52.5、52.5r、62.
5、62.5r六個強度等級；其它五種水泥分為32.5、32.
5r、42.5、42.5r、52.
5、52.5r六個強度等級。
5鹼含量
鹼含量是指水泥中na2o和 k2o的含量。若水泥中鹼含量過高，易產生鹼-骨料反應，造成工程危害。
3.4.4矽酸鹽水泥的腐蝕與防止
1.矽酸鹽水泥的腐蝕
（1）軟水的侵蝕
（2）硫酸鹽的腐蝕
3caoal2o36h2o+3(caso42h2o)+19h2o
3cao al2o3 3caso431h2o
（3）鎂鹽的腐蝕
mgso4+ca(oh) 2+h2o
caso42h2o+mg(oh) 2
mgcl2+ ca(oh) 2= cacl2 + mg (oh) 2
（4）一般酸的腐蝕(均會產生不同程度的腐蝕)
（5）碳酸腐蝕
ca(oh) 2+co2+h2o=caco3+2h2o
caco3+co2+h2o=ca(hco3)2
（6）強鹼的腐蝕
3caoal2o3+6na oh
3naoal2o3 +3ca(oh) 2
2.腐蝕的防止
（1）根據環境特點，合理選用水泥品種
（2）提高水泥石密度，改善孔結構
（3）加做保護層
3.5其他通用水泥
3.5.1水泥混合材料
1.活性混合材料
（1）粒化高爐礦渣
（2）粉煤灰
（3）火山灰質混合材料
2.非活性混合材料
低於gb1596、gb2847、gb203要求的粉煤灰、火山灰質混合材料和粒化高爐礦渣以及石灰石和砂岩。
3.窯灰
3.5.2幾種通用水泥的組成與技術要求
1.普通矽酸鹽水泥
（1）組成
凡由矽酸鹽水泥熟料，6%-15%混合材料，適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料，稱為普通矽酸鹽水泥（簡稱普通水泥po）。
（2）技術要求
混合材料的摻量較少，其礦物組成和矽酸鹽水泥相似，所以普通水泥的效能、應用範圍與同強度等級的矽酸鹽水泥相近。
強度等級多了32.5和32.5r，少了62.5和62.5r。
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2.礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥
（1）組成
凡由矽酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣、適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料稱為礦渣矽酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥p·s ）。水泥中粒化高爐礦渣摻加量按重量百分比計為20%～70%。允許用石灰石、窯灰、粉煤灰和火山灰質混合材料中的一種材料代替礦渣，代替數量不得超過水泥重量的8%，替代後水泥中粒化高爐礦渣不得少於20%。
凡由矽酸鹽水泥熟料和火山灰質混合材料、適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質矽酸鹽水泥（簡稱火山灰水泥p·p ）。水泥中火山灰質混合材料摻加量按重量百分比計為20%～50%。
凡由矽酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰矽酸鹽水泥（簡稱粉煤灰水泥p·f ）。水泥中粉煤灰摻加量按重量百分比計為20%～40%。
（2）技術要求
《礦渣矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥及粉煤灰矽酸鹽水泥》（gb1344—1999）規定的技術要求如下：
1．氧化鎂。熟料中氧化鎂的含量不超過5.0%，如果水泥經壓蒸安定性試驗合格，則熟料中氧化鎂的含量允許放寬到6.0%。
2．三氧化硫。礦渣水泥中不得超過4.0%。火山灰水泥、粉煤灰水泥中不得超過3.5%。
3．細度。80μm方孔篩篩餘不得超過10.0%。
4．凝結時間。初凝不得早於45min，終凝不得遲於10h。
5．安定性。用沸煮法檢驗必須合格。
6．強度。水泥強度等級按規定齡期的抗壓強度和抗折強度劃分。三種水泥各強度等級、各齡期強度不得低於表3-9數值。
7．鹼。水泥中鹼含量按nao+0.658k2o計算值來表示，若使用活性骨料需限制水泥中鹼含量時由供需雙方商定。
（3）從這三種水泥的組成可以看出，它們的區別僅在於摻加的活性混合材料的不同，而由於三種活性混合材料的化學組成和化學活性基本相同，其水泥的水化產物及凝結硬化速度相近，因此這三種水泥的大多數性質和應用相同或相近，即這三種水泥在許多情況下可替代使用。同時，又由於這三種活性混合材料的物理性質和表面特徵及水化活性等有些差異，使得這三種水泥分別具有某些特性。總之，這三種水泥與矽酸鹽水泥或普通矽酸鹽水泥相比，具有以下特點：
a)三種水泥的共性
早期強度低、後期強度發展高。
對溫度敏感，適合高溫養護。
耐腐蝕性好。 水化熱小。
抗凍性較差。 抗碳化性較差
b)三種水泥的特性
礦渣矽酸鹽水泥:由於粒化高爐礦渣玻璃體對水的吸附能力差，即對水分的保持能力差（保水性差），與水拌合時易產生泌水造成較多的連通孔隙，因此，礦渣矽酸鹽水泥的抗滲性差，且乾縮較大。礦渣本身耐熱性好，且礦渣矽酸鹽水泥水化後氫氧化鈣的含量少，故礦渣矽酸鹽水泥的耐熱性較好。
礦渣矽酸鹽水泥適合用於有耐熱要求的混凝土工程，不適合用於有抗滲要求的混凝土工程
火山灰質矽酸鹽水泥:火山灰質混合材料內部含有大量的微細孔隙，故火山灰質矽酸鹽水泥的保水性高；火山灰質矽酸鹽水泥水化後形成較多的水化矽酸鈣凝膠，使水泥石結構緻密，因而其抗滲性較好；火山灰質矽酸鹽水泥的乾縮大，水泥石易產生微細裂紋，且空氣中的二氧化碳能使水化矽酸鈣凝膠分解成為碳酸鈣和氧化矽的混合物，使水泥石的表面產生起粉現象。火山灰質矽酸鹽水泥的耐磨性也較差。
火山灰質矽酸鹽水泥適合用於有抗滲性要求的混凝土工程，不宜用於乾燥環境中的地上混凝土工程，也不宜用於有耐磨性要求的混凝土工程。
粉煤灰矽酸鹽水泥：粉煤灰是表面緻密的球形顆粒，其吸附水的能力較差，即保水性差、泌水性大，其在施工階段易使製品表面因大量泌水產生收縮裂紋（又稱失水裂紋），因而粉煤灰矽酸鹽水泥抗滲性差；粉煤灰矽酸鹽水泥的乾縮較小，這是因為粉煤灰的比表面積小，拌合需水量小的緣故。粉煤灰矽酸鹽水泥的耐磨性也較差。
粉煤灰矽酸鹽水泥適合用於承載較晚的混凝土工程，不宜用於有抗滲性要求的混凝土工程，且不宜用於乾燥環境中的混凝土及有耐磨性要求的混凝土工程。
3.6特性水泥和專用水泥
3.6.1鋁酸鹽水泥
凡以鋁酸鈣為主的鋁酸鹽水泥熟料，磨細製成的水硬性膠凝材料，稱為鋁酸鹽水泥（ca）。
按al2o3含量分為ca-50、ca-60、ca-70、ca-80四類。
鋁酸鹽水泥是一種快硬、高強、耐腐蝕、耐熱的水泥，又稱高鋁水泥。
鋁酸鹽水泥的主要礦物成分是鋁酸一鈣（cao·al2o3 簡寫式ca）和二鋁酸一鈣（cao2·al2o3 簡寫式ca2），此外還有少量的其他鋁酸鹽和矽酸二鈣。
鋁酸鹽水泥的水化產物與溫度密切相關，主要是十水鋁酸一鈣（（cao·al2o3·10h2o簡寫式cah10）八水鋁酸二鈣（2cao·al2o3 ·8h2o，簡寫式c2ah8）和鋁膠（al2o3·3h2o）。
cah10和c2ah8為片狀或針狀的晶體，它們互相交錯搭接，形成堅固的結晶連生體骨架，同時生成的鋁膠填充於晶體骨架的空隙中，形成緻密的水泥石結構，因此強度較高。水化5～7天後，水化物的數量很少增長，故鋁酸鹽水泥的早期強度增長很快，後期強度增進很小。
特別需要指出的是，cah10和c2ah8都是不穩定的，會逐步轉化為c3ah6，溫度公升高轉化加快，晶體轉變的結果，使水泥石內析出了游離水，增大了孔隙率；同時也由於c2ah6本身強度較低，且相互搭接較差，所以水泥石的強度明顯下降，後期強度可能比最高強度降低達40%以上。
《鋁酸鹽水泥》gb201-2000規定其細度、凝結時間及強度應符合表3-11要求。
與矽酸鹽水泥相比，鋁酸鹽水泥具有以下特性及相應的應用：
1．快硬早強。1d強度高，適用於緊急搶修工程。
2．水化熱大。 放熱量主要集中在早期，1d內即可放出水化總熱量的70%～80%，因此，不宜用於大體積混凝土工程，但適用於寒冷地區冬季施工的混凝土工程。
3．抗硫酸鹽侵蝕性好。是因為鋁酸鹽水泥在水化後幾乎不含有ca(oh)2，且結構緻密。適用於抗硫酸鹽及海水侵蝕的工程。
4．耐熱性好。是因為不存在水化產物ca(oh)2在較低溫度下的分解，且在高溫時水化產物之間發生固相反應，生成新的化合物。因此，鋁酸鹽水泥可作為耐熱砂漿或耐熱混凝土的膠結材料，能耐1300～1400℃高溫。
5．長期強度要降低。一般降低40%～50%，因此不宜用於長期承載結構，且不宜用於高溫環境中的工程。
建築材料第四章複習題
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