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第三章 无机胶凝材料 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。 3.4.1　水泥的分类 按性能和用途分 通用水泥 通用水泥是用于一般土木建筑工程的水泥。通常应用的水泥有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥等五大品种水泥。 3.4.2　硅酸盐水泥 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，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。 硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称为I型硅酸盐水泥，代号P·I；掺加不超过水泥质量5％的混合材料(石灰石或粒化高炉矿渣)的称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。 《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175－2007)规定，硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R等6个强度等级。 1、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。也可采用与天然石灰石化学成分相似的材料如白垩、石灰华等。其主要化学成分为CaO，占2/3 。 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。占1/3 。 校正材料：有铁质和硅质校正材料。主要材料有铁矿与砂，调节与补充Fe2O3 与SiO2。 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 生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种 ； 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）。 1、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺 二、盐酸盐的组成材料 1、熟料的矿物组成 1、盐酸盐水泥熟料 二、熟料的矿物组成及其特性 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。 二、熟料的矿物组成及其特性 　矿物组成对水泥性能的影响 以上是单个矿物组成的性能，水泥是几种熟料矿物的混合物，改变熟料矿物成分间的比例，水泥的性质即发生相应的变化。例如提高硅酸三钙的含量，可以制得高强水泥；又如降低铝酸三钙和硅酸三钙含量，提高硅酸二钙含量，可制得水化热低的水泥，如大坝用水泥；提高铁铝酸四钙含量，可获得抗折强度较高的水泥，如道路水泥。 应用实例 快硬水泥：3d抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。 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。 适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。 注 意 水泥中的其它成分： 二、熟料的矿物组成及其特性 2、石膏 一般水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工。水泥磨制过程中加入适量的石膏主要起到缓凝作用，同时，还有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。 　石膏主要采用天然石膏和工业副产石膏。 二、熟料的矿物组成及其特性 3、混合材料为了达到改善水泥某些性能和增产水泥的目的，生产水泥过程中有时还要加入石灰石、高炉矿渣等混合材料。 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。 三、硅酸盐水泥的凝结和硬化 熟料矿物的水化反应 硅酸三钙（C3S） 2（3CaO·SiO2）＋6H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca(OH)2　　　　　　　　　　　　　　　　　水化硅酸钙 　　 氢氧化钙 上式表明其水化产物是水化硅酸钙（C－S－H）凝胶体,呈无定形絮凝状和氢氧化钙（CH） ，呈六边形薄片晶体。 硅酸二钙 2（2CaO·SiO2）＋4H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca(OH)2  水化硅酸钙 　　 氢氧化钙 三、硅酸盐水泥的凝结和硬化 熟料矿物