1、福建交通職業技術學院黃玉萍學學 習習 情情 境境 2-1 水泥試驗水泥試驗 學 習 目 的能用負壓篩析法測定水泥的細度能用水泥凈漿攪拌機、維卡儀測定水泥凈漿標準稠度用水量、初凝時間和終凝時間能用雷氏夾、試餅法測定水泥的安定性能用水泥膠砂攪拌機、抗折機和壓力機測定水泥膠砂的抗折、抗壓強度會做水泥的各項技術指標試驗，并填寫試驗報告學 習 任 務 書 某工地新進一批水泥，用于拌制水泥混凝土或水泥砂漿，故需取樣進行各項技術指標試驗，以判定是否滿足技術標準的要求。水泥的特點和適用范圍水泥的特點水泥是一種粉末狀材料，加水后拌合均勻形成的漿體，不僅能夠在干燥環境中凝結硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或發展

2、其強度，形成具有堆聚結構的人造石材。水泥適用范圍不僅適合用于干燥環境中的工程部位，而且也適合用于潮濕環境及水中的工程部位。水泥的分類按性能和用途分水 泥通用水泥專用水泥特性水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥火山灰質硅酸鹽水泥復合硅酸鹽水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大壩水泥等如鋁酸鹽水泥、膨脹水泥、快凝快硬硅酸鹽水泥等水泥的分類按主要水硬性物質分水泥種類主要水硬性物質主 要 品 種硅酸鹽水泥硅酸鈣絕大多數通用水泥、專用水泥和特性水泥鋁酸鹽水泥鋁酸鈣高鋁水泥、自應力鋁酸鹽水泥、快硬高強鋁酸鹽水泥等。硫鋁酸鹽水泥無水硫鋁酸鈣硅酸二鈣有自應力硫鋁酸鹽水泥、低堿度硫鋁酸鹽水

3、泥、快硬硫鋁酸鹽水泥等鐵鋁酸鹽水泥鐵相、無水硫鋁酸鈣、硅酸二鈣有自應力鐵鋁酸鹽水泥、膨脹鐵鋁酸鹽水泥、快硬鐵鋁酸鹽水泥等氟鋁酸鹽水泥氟鋁酸鈣、硅酸二鈣氟鋁酸鹽水泥等以火山灰或潛在水硬性材料以及其他活性材料為主要組分的水泥活性二氧化硅活性氧化鋁石灰火山灰水泥、石膏礦渣水泥、低熱鋼渣礦渣水泥等 硅酸鹽水泥一、硅酸鹽水泥的原材料和生產工藝硅酸鹽水泥的原材料生產硅酸鹽水泥熟料的原材料 石灰質原料 天然石灰石。也可采用與天然石灰石化學成分相似的材料如白堊、石灰華等。 粘土質原料 主要為粘土，其主要化學成分為SiO2，其次為Al2O3和少量Fe2O3。 鐵礦粉 采用赤鐵礦，化學成分為Fe2O3。 石膏主要

4、為天然石膏礦、無水硫酸鈣等 ?；旌喜牧?包括活性混合材料（?；郀t礦渣、粉煤灰、火山灰質混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨細石英砂等）。硅酸鹽水泥的生產工藝“兩磨一燒”工藝生產水泥的方法主要有干法立窯生產和濕法回轉窯生產兩種 ；硅酸鹽水泥分為：型硅酸鹽水泥（不摻混合材料）和型硅酸鹽水泥（摻不超過5%混合材料）。一、硅酸鹽水泥的原材料和生產工藝石灰石粘 土鐵礦粉生 料石 膏硅酸鹽水泥混合材料熟 料按比例混合磨細13501450煅燒磨細二、熟料的礦物組成及其特性熟料的礦物組成水泥熟料礦物硅酸二鈣鐵鋁酸四鈣鋁酸三鈣硅酸三鈣2CaOSiO2，C2S4CaOAl2O3Fe2O3，C4AF3CaO

5、Al2O3，C3A3CaOSiO2，C3S化學式及簡寫二、熟料的礦物組成及其特性水泥熟料礦物的主要特性 熟料礦物磨細加水，均能單獨與水發生化學反應，其特點見上表。礦物名稱硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣含量范圍（質量）35651040015515水化反應速度快慢最快快強 度高早期低，后期高低低（含量多時對抗折強度有利）水 化 熱較高低最高中三、硅酸鹽水泥的凝結和硬化凝結硬化的概念凝結：水泥加水拌合而成的漿體，經過一系列物理化學變化，漿體逐漸變稠失去可塑性而成為水泥石的過程；硬化：水泥石強度逐漸發展的過程稱為硬化。水泥的凝結過程和硬化過程是連續進行的。凝結過程較短暫，一般幾個小時即可完成；硬化

6、過程是一個長期的過程，在一定溫度和濕度下可持續幾十年。三、硅酸鹽水泥的凝結和硬化熟料礦物的水化反應硅酸三鈣2（3CaOSiO2）6H2O = 3CaO2SiO23H2O3Ca（OH）2硅酸二鈣2（2CaOSiO2）4H2O = 3CaO2SiO23H2OCa（OH）2 鋁酸三鈣3CaOAl2O3H2O = 3CaOAl2O36H2O3CaOAl2O36H2O3（CaSO42H2O）19H2O = 3CaOAl2O33CaSO431H2O 鐵鋁酸四鈣4CaOAl2O3Fe2O37H2O = 3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O三、硅酸鹽水泥的凝結和硬化熟料礦物的水化反應過程水化初期

7、熟料礦物與水反應的速度較快，使水化產物不斷地從液相中析出并聚集在水泥顆粒表面，形成以水化硅酸鈣凝膠為主體的凝膠薄膜，大約在1h左右即在凝膠薄膜外側及液相中形成粗短的針狀鈣礬石晶體。 水化中期 以水化硅酸鈣（CSH）和氫氧化鈣的快速形成為特征。水化后期 由于新生成的水化產物的壓力，水泥顆粒薄膜的凝膠薄膜破裂，使水進入未水化水泥顆粒的表面，水化反應繼續進行。水化產物之間互相交叉連生，不斷密實，固體之間的空隙不斷減小，網狀結構不斷加強，結構逐漸緊密。 三、硅酸鹽水泥的凝結和硬化A凝膠體（CSH凝膠，水化硅酸鈣凝膠）；B晶體（氫氧化鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣）；C孔隙（毛細孔、凝膠孔、氣孔等）；D未

8、水化的水泥顆粒水泥石的結構 水泥石主要由凝膠體、晶體、孔隙、水、空氣和未水化的水泥顆粒等組成，存在固相、液相和氣相。因此硬化后的水泥石是一種多相多孔體系。 水泥石的結構（水化產物的種類及相對含量、孔的結構）對其性能影響最大。 DABC四、硅酸鹽水泥的主要技術性質1.密度、堆積密度和各成分含量技術性質質 量 標 準密度，kg/m331003200堆積密度，kg/m313001600不溶物型：不溶物不得超過0.75；型：不溶物不得超過1.50燒失量型：燒失量不得大于3.0；型：燒失量不得大于3.5氧化鎂水泥中氧化鎂含量不宜超過5.0。如果水泥經壓蒸法檢驗安定性合格，則水泥中氧化鎂含量可放寬至6.0

9、三氧化硫3.5堿含量水泥中堿含量按Na2O0.658K2O計算值來表示。若使用活性集料，用戶要求提供低堿水泥時，水泥中堿含量不得大于0.60或由供需雙方商定注：表中百分數均為質量百分數。四、硅酸鹽水泥的主要技術性質2.細度細度是指水泥顆粒的粗細程度。水泥顆粒的粗細，直接影響其水化反應速度、活性和強度。國家標準中規定，水泥的細度用篩析法和比表面積法來測定。 硅酸鹽水泥的細度為其比表面積大于300m2/kg。 普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥在80m方孔篩篩余不得超過10.0%負壓篩四、硅酸鹽水泥的主要技術性質2、水泥標準稠度用水量達到標準稠度時的用水質量占水泥質量百分比 計算公式

10、如下：式中：mw水泥達到標準稠度時的用水量（g）mc水泥質量（g）測定方法：1、標準法 試桿法，試桿沉至距底板6mm1mm2、代用法：a、固定水量法(p=33.40.185s)。b、調整水量法 s=28mm2mm 即測定水泥的錐入深度達到要求時的水質量100cwmmP水泥凈漿攪拌機水泥稠度儀四、硅酸鹽水泥的主要技術性質3.凝結時間凝結時間 分為初凝時間和終凝時間。初凝時間是從加水至水泥漿開始失去塑性的時間；終凝時間是從加水至水泥漿完全失去塑性的時間。水泥初凝時間不宜過早，終凝時間不宜過遲。 國家標準GB1751999規定：硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于6.5h。四、硅酸鹽水泥的

11、主要技術性質4.體積安定性體積安定性是指水泥漿體硬化后體積變化的穩定性。水泥在硬化過程中體積變化不穩定，即為體積安定性不良。 水泥安定性不良的原因： 熟料中含有過量的游離氧化鈣（fCaO），或含有過量的游離氧化鎂（fMgO）； 生產水泥時摻入的石膏過量。 國家標準GB1751999規定，硅酸鹽水泥的安定性用沸煮法檢驗必須合格。體積安定性不良的水泥嚴禁用于工程中。 雷氏夾水泥沸煮箱四、硅酸鹽水泥的主要技術性質5.強度及強度等級（1）膠砂強度 國家標準規定，水泥和標準砂按1：3.0質量比混合，加入規定量的水（水灰比為0.50），經標準試驗方法攪拌成型。制成40mm40mm160mm的標準試件，在標

12、準條件（1d溫度為201，相對濕度90以上的空氣中帶模養護；1d以后拆模，放入201的水中養護）下養護。根據水泥品種不同，分別測定3d、28d的抗折強度和抗壓強度，即為水泥的膠砂強度。 水泥膠砂攪拌機水泥膠砂振實臺水泥膠砂試模標準養護箱水泥膠砂抗折機水泥抗壓夾具四、硅酸鹽水泥的主要技術性質（2）強度等級 根據水泥的膠砂強度劃分的級別稱為強度等級。硅酸鹽水泥的強度等級劃分為42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六個等級。 規定:強度等級抗壓強度，MPa抗折強度，MPa3d28d3d28d42.542.5R52.552.5R62.562.5R17.022.023.027

13、.028.032.042.542.552.552.562.562.53.54.04.05.05.05.56.56.57.07.08.08.0注：R型為早強型，主要是3d強度較高。五、水泥石的腐蝕及防止水泥石腐蝕的方式（1）軟水侵蝕（溶出性侵蝕）（2）酸的腐蝕（溶解性化學腐蝕） 一般酸的腐蝕 碳酸水的腐蝕（3）硫酸鹽腐蝕（膨脹性化學腐蝕）（4）強堿腐蝕防止水泥石腐蝕的措施（1）根據工程的環境特點，合理選擇水泥品種。（2）提高混凝土的密實度。（3）在水泥石結構的表面設置保護層。六、硅酸鹽水泥的特性及應用 凝結硬化快，早期及后期強度均高，適用于有早強要求的工程。 抗凍性好，適合水工混凝土和抗凍性要求

14、高的工程。 耐腐蝕性差，因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含量較多。 水化熱高，不宜用于大體積混凝土工程。但有利于低溫季節蓄熱法施工。 抗碳化性好。因水化后氫氧化鈣含量較多，故水泥石的堿度不易降低，對鋼筋的保護作用強。適用于空氣中二氧化碳濃度高的環境。 耐熱性差。因水化后氫氧化鈣含量高。不適用于承受高溫作用的混凝土工程。 耐磨性好，適用于高速公路、道路和地面工程。 摻混合材料的硅酸鹽水泥混合材料及其分類 混合材料 為了改善水泥性能、提高水泥的產量，在生產時摻入的天然或人工礦物質材料。活性混合材料 具有潛在水硬性或火山灰特性，或者兼具有潛在水硬性和火山灰特性的混合材料。 ?；郀t礦渣； 粉煤灰； 火

15、山灰質混合材料非活性混合材料 不具有潛在水硬性或質量活性指標不能達到規定要求的混合材料。如磨細石灰石粉、磨細石英砂等。一、普通硅酸鹽水泥（代號PO）定義硅酸鹽水泥熟料61的混合材料適量石膏技術性質要求（與硅酸鹽水泥相比）相同點 MgO含量、SO3含量、初凝時間、安定性的技術要求相同。不同點 細度：80m方孔篩篩余量不超過10.0%； 終凝時間：不遲于10h； 燒失量：不得大于5.0%；一、普通硅酸鹽水泥 強度等級：普通硅酸鹽水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個強度等級。各齡期的強度不低于下表的規定。強度等級抗壓強度，MPa抗折強度，MPa3d28d3d2

16、8d32.532.5R42.542.5R52.552.5R11.016.016.021.022.026.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.05.05.55.56.56.57.07.0一、普通硅酸鹽水泥主要特性（1）早期強度略低，后期強度高。（2）水化熱略低。（3）抗滲性好，抗凍性好，抗碳化能力強。（4）抗侵蝕、抗腐蝕能力稍好。（5）耐磨性較好；耐熱性能較好。應用普通硅酸鹽水泥的應用范圍和硅酸鹽水泥相同。二、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥定義技術性質要求（與普通水泥相比）相同點 MgO含量、細度、凝結時間、安定性的技術要求相同。不同點熟料適量石膏20

17、%70%粒化高爐礦渣20%40%粉煤灰20%50%火山灰質混合材料礦渣水泥（PO）粉煤灰水泥（PS）火山灰水泥（PP）磨細磨細磨細二、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥 三氧化硫含量：礦渣水泥不超過4.0；火山灰質水泥、粉煤灰水泥不得超過3.5。 強度等級：強度等級劃分為32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R共六個等級。各齡期的強度要求見下表。 密度：水泥的密度為28003000kg/m3。強度等級抗壓強度，MPa）抗折強度，MPa3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R

18、19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0二、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥主要特性（與硅酸鹽水泥、普通水泥相比）三種水泥的共同特性 凝結硬化較慢，早強強度較低，后期強度增長較快； 水化熱較低，放熱速度慢； 抗硫酸鹽腐蝕和抗水性較好； 蒸汽養護適應性好； 抗凍性、耐磨性及抗碳化性能較差。三種水泥各自特性 礦渣水泥的抗滲性較差，但耐熱性好，可用于溫度不高于200的混凝土工程中。 火山灰水泥的抗滲性好，但干縮較大，不適用于長期處于干燥環境中的混凝土工程。 粉煤灰水泥干縮小，抗裂性好。 三、復合硅酸鹽水泥和石灰石硅酸鹽水泥 復合硅酸鹽水泥

19、（PC） 與硅酸鹽水泥相比，由于摻入了兩種或兩種以上的混合材料，復合水泥的水化熱較低；早期強度較高，其強度要求與普通水泥的強度要求相同。 石灰石硅酸鹽水泥（PL）凡由硅酸鹽水泥熟料和石灰石、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為石灰石硅酸鹽水泥。石灰石硅酸鹽水泥的技術要求應符合相應標準的規定。通用水泥的驗收和保管一、通用水泥的驗收包裝標志和數量的驗收 包裝標志的驗收 包裝有袋裝和散裝兩種 袋裝水泥在包裝袋上應清楚地標明產品名稱、代號、凈含量、強度等級、生產許可證編號、生產者名稱和地址、出廠編號、執行標準號、包裝年月日等主要包裝標志。 摻火山灰質混合材料的普通硅酸鹽水泥，必須在包裝上標上“摻火山灰

20、”字樣。 包裝袋兩側應印有水泥名稱和強度等級。 印刷字體顏色： 硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥紅色； 礦渣硅酸鹽水泥綠色； 火山灰質硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥黑色 。 散裝水泥供應時須提交與袋裝水泥標志內容相同的卡片。一、通用水泥的驗收數量的驗收 袋裝水泥每袋凈含量為50kg，且不得少于標志質量的98；隨機抽取20袋總質量不得少于1000kg。質量的驗收 檢查出廠合格證和試驗報告 ；復驗 ；仲裁檢驗 。一、通用水泥的驗收廢品及不合格品的規定 廢品 凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中的任一項不符合相應標準規定的通用水泥，均為廢品。 不合格品 對于通用水泥，凡有下列情況之一者，均為不合格品。 硅

21、酸鹽水泥，普通水泥：凡不溶物、燒失量、細度、終凝時間中任一項不符合標準規定者；礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥：凡細度、終凝時間中任一項不符合標準規定者。 摻混合材料硅酸鹽水泥混合材料摻量超過最大限值或強度低于商品強度等級規定的指標者。 水泥出廠的主要包裝標志中水泥品種、強度等級、工廠名稱和出廠編號不全者。 二、通用水泥的保管不同品種和不同強度等級的水泥要分別存放，不得混雜。防水防潮，做到“上蓋下墊”。堆垛不宜過高，一般不超過10袋，場地狹窄時最多不超過15袋。儲存期不能過長，通用水泥不超過三個月。水泥儲存期超過三個月，水泥會受潮結塊，強度大幅度降低，會影響水泥的使用 。 其它品種水

22、泥一、鋁酸鹽水泥定義 以石灰巖和礬土為主要原料，配制成適當成分的生料，燒至全部或部分熔融所得以鋁酸鈣為主要礦物的熟料，經磨細而成的水硬性膠凝材料，代號CA。主要礦物成分 鋁酸一鈣（CaOAl2O3簡寫 CA）凝結正常，硬化迅速，為鋁酸鹽水泥強度的主要來源。 二鋁酸一鈣（CaO2Al2O3簡寫 CA2），其特點是凝結硬化慢，早期強度較低，后期強度高。 此外還有少量水化極快、凝結迅速而強度不高的七鋁酸十二鈣（127）以及膠凝性極差的鋁方柱石（C2AS）、六鋁酸一鈣（CA6）等礦物。一、鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥的水化與硬化 當溫度低于30時，水化生成水化鋁酸鈣（CAH10）、水化鋁酸二鈣（C2AH8）、

23、氫氧化鋁凝膠（AH3）。鋁酸鹽水泥的硬化過程與硅酸鹽水泥基本相似。CAH10、C2AH8都屬六方晶系，其晶體呈片狀或針狀，互相交錯攀附，重疊結合，可形成堅強的結晶共生體，使水泥獲得很高的強度。氫氧化鋁凝膠又填充于晶體骨架的空隙，所以能形成比較致密的結構。 當溫度高于30時，水化生成立方晶系的水化鋁酸三鈣（C3AH6）、氫氧化鋁凝膠（AH3）。此時形成的水泥石孔隙率很大，強度較低。因而鋁酸鹽水泥不宜在高于30的條件下養護。OHOAlOHOAlCaOOHOAlCaO23223223238211)( 2水化鋁酸二鈣 氫氧化鋁凝膠一、鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥的技術要求 細度 比表面積不小于300 m2/k

24、g或0.045mm篩余不大于20%。 凝結時間 按GB201-2000規定的標準稠度膠砂測得的凝結時間應符合如下要求：CA-50、CA-70、CA-80鋁酸鹽水泥的初凝時間不早于30min，終凝時間應不遲于6；CA-60鋁酸鹽水泥的初凝時間不早于60min，終凝時間應不遲于18。 強度 鋁酸鹽水泥按照Al2O3含量分為四類。各類型鋁酸鹽水泥的不同齡期強度值不得低于GB201-2000的規定。 鋁酸鹽水泥受到高溫作用時，由于產生了固相反應，燒結結合代替了水化結合，因而具有良好的耐高溫性能。一、鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥的特性與應用早期強度很高，故適用于工期緊急的工程。抗滲性、抗凍性好?？沽蛩猁}腐蝕性好