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影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素有哪些？
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(2)磨得细，耗能大，成本高。
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以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥。而普通水泥是由硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏再加入少量混合材料磨细制成的水硬性胶凝材料。因此它们的
水泥品种繁多，按其组成成分分类，可分为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥、铁铝酸盐类水泥和磷酸盐类水泥等；按其性能和用途可分为三类： (1)通用水泥。用于一般土木建筑
通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。依据国家标准GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》，各品
对于矿渣硅酸盐水泥而言，由于其混合材料允许掺量范围大，在此范围内水泥性能的变化比较大，特别是矿渣掺量超过50%后，碳化深度急剧增加。因此，根据试验研究结果参照EN197-1《水泥第一部分：通用水泥
硅酸盐水泥熟料的矿物组成主要有：硅酸三钙(3Ca0．Si02，简写C3 S)、硅酸二钙(2Ca0．S102，简写C2S)、铝酸三钙（3Ca0．Al203，简写C3A）、铁铝酸四钙(4Ca0．Al203．Fe203，简写C4 AF)，其中，硅酸三
水泥水化热是指水泥在水化过程中放出的热量。水泥的水化热大部分在水化初期(3～7d)放出，一般可放出总热量的80%左右，以后逐渐减少。水泥水化热的大小及速度主要取决于水泥熟料的矿物组成和细度。如果
通常，硅酸盐水泥硬化后具有良好的耐久性和防腐蚀性能，但当水泥石长时间处于侵蚀性介质中时，会发生腐蚀，强度下降，甚至破坏，这种现象称为水泥石的腐蚀。 引起水泥石腐蚀的原因很多，各种腐蚀的作
几种通用硅酸盐水泥的性能特点及其适用范围见表2 - 12。表z-n 通用硅酸盐水泥特性及其适用范围 种类 特 性 适用范围 不适用范围 硅酸盐 水泥 凝结硬化快，早期强度高；水化热大；抗冻性较5.1 硅酸盐水泥
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硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥的定义、类型及代号
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
Ⅰ型硅酸盐水泥：不掺混合材料的硅酸盐水泥，代号P?Ⅰ。
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。硅酸盐水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。
二、硅酸盐水泥的生产
&& （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。
（3）辅助原料：铁矿粉等
2.生产过程
目前，常把硅酸盐水泥的生产技术简称为两磨一烧，其生产工艺如图5.1.1所示。
&&&&&&&&&&&&&&&&&
图5.1.1 硅酸盐水泥生产工艺流程示意图
& CaO：62%
& SiO2:&20%
& Fe2O3：2.5%～6.0%
& 生料在窑内经历
过程： 干燥――预热――分解――烧成――冷却
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
硅酸三钙3CaO?SiO2（简写为C3S），含量为36％～60％；
硅酸二钙3CaO?SiO2（简写为C2S），含量为15％～37％；
铝酸三钙3CaO?Al2O3（简写为C3A），含量为7％～15％；
铁铝酸四钙4CaO?Al2O3?Fe2O3（简写为C4AF），含量为10％～18％。
上述四种矿物中硅酸钙矿物（包含C3S和C2S）是主要的，其含量约占70％～85％。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性如表5.1.1所示。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
表5.1.1&&& 硅酸盐水泥熟料主要矿物的特性
快，仅次于C3A
凝结硬化速率
水泥熟料是由各种不同特性的矿物所组成的混合物。因此，改变熟料矿物成分之间的比例，水泥的性质会发生相应的变化。
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。
水泥中掺入石膏，主要作用是调节水泥凝结硬化的速度。如不掺入少量石膏，水泥浆可在很短时间内迅速凝结。掺入少量石膏后，石膏与凝结最快的铝酸三钙反应生成硫铝酸钙沉淀包围水泥，延缓水泥的凝结时间。
一般掺量为2～5%，过多的石膏会引起强度下降或产生瞬凝，安定性不良。
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(3CaO?SiO2)+6H2O&→
3CaO?2SiO2?3H2O+3Ca(OH)2
& 硅酸三钙&&&&&&&&&&&&&水化硅酸钙&&&& 氢氧化钙
2(2CaO?SiO2)+4H2O&→&3CaO?2SiO2?3H2O+Ca(OH)2
&硅酸二钙&&&&&&&&&&&&&
水化硅酸钙&&&&& 氢氧化钙&&
&3CaO?Al2O3+6H2O& → 3CaO?Al2O3?6H2O
& 铝酸三钙
&&&&&&&&&&&&&&水化铝酸三钙
4CaO?Al2O3?Fe2O3+7H2O
→&3CaO?Al2O3?6H2O+CaO?Fe2O3?H2O
铁铝酸四钙&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&水化铁酸一钙
3CaO?Al2O3?6H2O + CaSO4 &→
3CaO?Al2O3?3CaSO4?31H2O
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 或3CaO?Al2O3?CaSO4?12H2O&&&&&&
&& 水化铝酸钙&&&&&&&石膏&&&& 水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙
由上可知，所得主要水化产物（在完全水化的水泥石中 ）为
水化硅酸钙凝胶&&& 70%（是水泥石形成强度的最主要化合物）&
&&&&2、氢氧化钙晶体&&&&&&20%
&&&&3、水化铝酸钙&&&&&&&
&&&&4、水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7%
&&& 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
水泥的凝结硬化过程是很复杂的物理化学过程。下面仅作简单介绍。
水泥加水拌和后，未水化的水泥颗粒分散在水中，成为水泥浆体。
（2）水泥表面开始与水发生化学反应，逐渐形成水化物膜层。
（3）随着水泥颗粒不断水化，凝胶体膜层不断增厚而破裂，并继续扩展，在水泥颗粒之间形成网状结构，水泥浆体不断逐渐变稠，粘度不断增高，失去塑性，这就是水泥的凝结过程。
（4）随着水化的不断进行，水化产物不断生成并填充颗粒之间空隙，毛细孔越来越少，使结构更加密实，水泥浆体逐渐产生强度而进入硬化阶段。
（三）水泥石的结构
&&& 水泥石的组成：凝胶体（C―S―H）
、未水化的水泥颗粒内核、毛细孔和凝胶孔、&&&&&&&&&&& 晶体粒子Ca（OH）2&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
图5.1.2& 水泥石的结构
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
Ca（OH）2等）；
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&& 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，即决定于水化物的类型、水化物的相对含量以及孔的大小、形状和分布。
水化物的类型取决于水泥品种，水化物的相对含量取决于水化程度，孔的大小决定了水灰比大小。
1.水灰比相同时，水化程度愈高，则水泥石结构中水化物愈多，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，因此该水泥石的强度和耐久性下降。
（四）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&
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；
& 铝酸四钙 （C4AF ）：Tetriacalcium aluminoferrie
四种主要熟料矿物中，C3A是决定性因素，是强度的主要来源。
改变熟料中矿物组成的相对含量，即可配制成具有不同特性的硅酸盐水泥。
提高C3S的含量
，可制得快硬高强水泥；
减少C3A和C3S的含量，提高C2S的含量，可制得水化热低的低热水泥；
降低C3A的含量，适当提高C4AF的含量，可制得耐硫酸盐水泥。
2. 水泥细度的影响
水泥的细度即水泥颗粒的粗细程度。
&&& 水泥越细，凝结速度越快，早期强度越高。但过细
时，易与空气中的水分及二氧化碳反应而降低活性，并且硬化时收缩也较大，且成本高。因此，水泥的细度应适当，硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。
3. 石膏的掺量
水泥中掺入石膏，可调节水泥凝结硬化的速度。掺入少量石膏，可延缓水泥浆体的凝结硬化速度，但石膏掺量不能过多，过多的石膏不仅缓凝作用不大，还会引起水泥安定性不良。一般掺量约占水泥重量的3％～5％，具体掺量需通过试验确定。
养护湿度和温度的影响
（1）湿度――应保持潮湿状态
，保证水泥水化所需的化学用水。混凝土在浇筑后两到三周内必须加强洒水养护。
（2）温度――提高温度可以加速水化反应。如采用蒸汽养护和蒸压养护。冬季施工时，须采取保温措施。
5. 养护龄期的影响
&&& 水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程
，随着龄期的增长水泥石的强度逐渐提高。水泥在3～14d内强度增长较快，28d后增长缓慢。水泥强度的增长可延续几年，甚至几十年。
五、硅酸盐水泥的技术性质
1.实际密度、堆积密度、细度
&&& 硅酸盐水泥的密度主要取决于其熟料矿物组成，一般为3.05～3.20。堆积密度主要取决于堆积时的紧密程度。在混凝土配合比设计时，通常采用1300kg/m3。
2.标准稠度用水量
标准稠度用水量是指拌制水泥净浆时为达到标准稠度所需的用水量，以水与水泥质量之比的百分数表示，一般在24%～30％之间。
3.凝结时间
凝结时间是指水泥从加水开始到失去流动性所需大时间，分为初凝和终凝。
初凝时间为水泥从开始加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的时间；
终凝时间为水泥从开始加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。
水泥的初凝时间不宜过早，以便在施工时有足够的时间完成混凝土的搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作；水泥的终凝时间不宜过迟，以免拖延施工工期。国家标准规定：硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6.5h。
4.体积安定性
水泥的体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。安定性不良的水泥，在浆体硬化过程中或硬化后产生不均匀的体积膨胀，并引起开裂。
安定性不良的原因：熟料中含有过量的游离氧化钙、游离氧化镁或掺入的石膏过多。体积安定性不合格的水泥不能用于工程中。
5.水泥的强度与等级
水泥强度是表征水泥力学性能的重要指标。水泥强度必须按《水泥胶砂强度试验方法（ISO法）》的规定制作试块，养护并测定其抗压和抗折值。该值是评定水泥等级的依据。各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表5的数值。
抗压强度（MPa）
抗折强度（MPa）
硅酸盐水泥
注：R－早强型。
水化热是指水泥和水之间发生化学反应放出的热量。大部分水化热是在水化初期（7d）放出的，以后则逐步减少。
水泥水化热大小主要取决于水泥的矿物组成和细度。冬季施工时，水化热有利于水泥的正常凝结硬化。但对大体积混凝土工程，如大型基础、大坝、桥墩等，水化热大是不利的，可使混凝土产生裂缝。因此对大体积混凝土工程，应采用水化热较低的水泥，如中热水泥、低热矿渣水泥等。
7.氧化镁、三氧化硫、碱及不溶物含量
水泥中氧化镁含量不得超过5％，三氧化硫的含量不得超过3.5％。若使用活性骨料，水泥中碱含量不得大于0.60％。不溶物的含量，在Ⅰ型水泥中不得超过0.75％；在Ⅱ型水泥中不得超过1.5％。
六、水泥石的腐蚀及防止
（一）水泥石的腐蚀
&&& 在某些腐蚀性介质的作用下，水泥石的结构逐渐遭到破坏，强度下降以致全部崩溃的现象为水泥石的腐蚀。水泥石的抗腐蚀系数用耐蚀系数表示，以同一龄期浸在侵蚀性溶液中的水泥试体强度与在淡水中养护的水泥试体强度之比表示。耐蚀系数越大，水泥的抗侵蚀性越好。
1.软水腐蚀（溶出性侵蚀）
软水指工业冷凝水、蒸馏水、天然的雨水以及含含重碳酸盐很少的河水及湖水。
①静水中，Ca（OH）2至饱和使溶出停止，作用仅限于表面。
②流水、压力水中，
Ca（OH）2被带走，侵蚀不断深入内部，使水泥石孔隙增大，强度下降至全部崩溃。
③含重碳酸盐的硬水中
产生如下反应：
Ca（OH）2+Ca（HCO3）2&&→&
CaCO3＋2H2O
生成的CaCO3积聚于水泥石空隙，形成密实保护层，阻止外界水入侵和内部Ca（OH）2析出。
2.盐类腐蚀
（1）硫酸盐腐蚀（膨胀性化学腐蚀）
&&& 当海水、沼泽水、工业污水等中含有碱性硫酸盐（如Na2SO4、K2SO4等）时，水泥石还会受到侵蚀作用。
&&& 以硫酸钠为例，硫酸钠与水泥石中的氢氧化钙作用，生成硫酸钙：
&& &&& Ca（OH）2+Na2SO4&→ CaSO4＋2NaOH
然后硫酸钙亦与水泥石中的固态水化铝酸钙作用，生成高硫型水化硫铝酸钙晶体（水泥杆菌）。
&&&&& 4CaO?Al2O3?12H2O+3CaSO4+20H2O→3CaO?Al2O3?3
CaSO4?31H20+Ca(OH)2
高硫型水化硫铝酸钙结合着大量结晶水，其体积膨胀为原来的水化铝酸钙体积的2.5倍，此反应是在固相中进行的，因此在水泥石中产生很大的内应力，使水泥石开裂、强度降低和造成破坏。
SO4H2OCaSO4H2O(OH)2
Al2O3H2OCaSO4H2OH2O
Al2O3CaSO4H2O
Ca(OH)2(OH)2
（3）酸类腐蚀
Ca（HCO3）2
Ca(OH)2COH2O
CaCO3CO&&&Ca（HCO3）2
（二）腐蚀的防止
可采取以下防腐措施：
硅酸盐水泥和普通水泥的特性与应用
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&工具类服务
编辑部专用服务
作者专用服务
浅谈对硅酸盐水泥性能影响的几个因素
水泥属于无机的水硬性胶凝材料,它不仅能在空气中凝结硬化,也能在水中凝结硬化,并保持和发展其强度,在建筑工程上主要用以配制砂浆和混凝土,作为重要建筑材料之一,国家标准对其各项性能与应用有着明确的规定和要求.本文从细度、标准稠度用水量、凝结时间、强度等因素进行了一些探讨,分析这些因素对水泥性质的影响,以便在生产过程中加以控制,提升水泥质量.
作者单位：
郑州铁路豫鼎工程检测有限公司
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万方数据电子出版社硅酸盐水泥强度发展的规律怎样?影响其凝结硬化的主要因素有哪些?怎样影响?
这个问题比较专业,一两句说不明白,你上水泥百科网,上面有水泥强度的形成因素.
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2014年试验员《专业知识与实务》（四川教材配套）多项选择习题集三
日&& 点击：
二、多项选择题
L硅酸盐水泥不适用于 (&&&& )工程。
A.早期强度要求高的混凝土
B.大体积混凝土
C.与海水接触的混凝土
D.抗硫酸盐的混凝土
2.生产硅酸盐水泥的主要原料有 (&&&& )。
A.白云石 B.黏土 C&矾土 D.石灰石
3.矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥的共性是 (&&&& )
A.早期强度略低，耐腐蚀性较好
B.适合蒸汽养护
C.水化热小
D.抗冻性好
4.硅酸盐水泥石腐蚀的基本原因是 (&&&& )。
A.含过多的游离CaO
B.水泥石中存在Ca(OH)2
C.水泥石中存在水化铝酸钙
D.水泥石与水接触
5.高铝水泥主要适用于 (&&&& )工程中。
A.紧急抢修&&& 抗硫酸盐腐蚀
C.高温环境&&& D.大体积混凝土
6.下列水泥中， (&&&& )是膨胀水泥。
A.硅酸盐水泥
B.普通硅酸盐水泥
C.硫铝酸盐膨胀水泥
D.自应力水泥
7.快硬硅酸盐水泥主要适用于 (&&&& )工程中。
A.紧急抢修&&& B.低温施工
C.大体积&&& D.高强度等级混凝土
8.高铝水泥使用时应注意的问题有 (&&&& )。
A.严禁与硅酸盐水泥混用
B.施工环境温度可以超过251
C.严禁与石灰混用
D.使用时应以最低稳定强度为设计依据
9.矿渣水泥适用于 (&&&& )的混凝土工程。
A.受软水侵蚀&&& B.早期强度要求较高
C.大体积&&& D.有耐热要求
10.防止水泥石腐蚀的措施有 (&&&& )。
A.合理选用水泥品种 B.提高水泥石密实度 C.提高C3S含量&&& D.表面加做保护层
11.影响硅酸盐水泥强度发展的主要因素包括 (&&&& )。
A.熟料组成及水泥细度 B.体积安定性
C.养护条件&&& D.养护龄期
12.下列水泥中不宜用于大体积混凝土工程、化学侵蚀及 海水侵蚀工程的有 (&&&& )。
A.硅酸盐水泥&&& B.普通硅酸盐水泥
C.矿渣水泥&&& D.火山灰水泥
13.水泥的技术性能有 (&&&& )。
A.细度&&& B.体积安定性
C.强度&&& D.砂率
14.矿渣硅酸盐水泥与硅酸盐水泥相比，其特性有 (&&&& )。
A.早期强度低，后期强度增长较快
B.水化热低
C.抗冻性好
D.抗腐蚀能力强
15.下列哪些方法是土密度的试验方法？（)
.A.蜡封法&&& B.环刀法
C.液体石蜡法&&& D.实容积法
16.钢筋经冷拉及时效处理后，其性质将产生的变化是
A.屈服强度提高&&& B.塑性提高
C.塑性降低&&& D.抗拉强度提高
17.预应力混凝土用钢绞线主要用于 (&&&& )。
A.大跨度屋架&&& B.大跨度吊车梁
C.桥梁&&& D.电杆
18.低合金结构钢具有 (&&&& )等性能。
A.较高的强度及较好的塑性
B.较低的强度
C.良好的可焊性
D.较好的抗冲击韧性
19.钢筋混凝土结构用钢筋要求具有较高的强度，还应具 有一定的 (&&&& )。
A.弹性&&& B.塑性
C.可焊接性&&& D.冷弯性能
20.影响钢材冲击韧性的重要因素有 (&&&& )。
A.钢材的化学成分&&& B.所承受荷载的大小
C.环境温度&&& D.钢材组织结构
21.下列措施中，（)可以起到防止混凝土中钢筋生锈 的作用。
A.提高混凝土的密实度
B.限制氯盐外加剂的掺用量
C.使用防锈剂
D.钢材表面涂防锈漆
22.&&& 土的界限含水率试验方法有（
A.蜡封法&&& B.联合测定
C.圆锥仪法&&& D.碟式仪法及滚搓法
23.&&& Q275号钢具有 (&&&& )的性能。
A.强度较高&&& B.塑性、韧性较差
C.多用于制造机械零件 D.易冷加工
24.&&& HPB235级钢筋是用Q235碳素结构钢轧制而成的热轧 光圆钢筋，其 (&&&& )。
A.强度高&&& B.塑性好
C.伸长率高&&& D.容易焊接
25.冷轧带肋钢筋与冷拔低碳钢丝相比有 (&&&& )的性能。
A.强度高&&& B.塑性好
C.与混凝土黏结牢&&& D.节约钢材
26.关于普通混凝土集料的说法，正确的是 (&&&& )。
A.良好的砂子级配应有较多的中颗粒
B.混凝土实验室配合比中的砂是干砂
C.在规范范围内，石子最大粒径选用较大为宜
D.&&& C60混凝土的碎石集料应进行岩石抗压强度检验
27.粗集料的质量要求包括 (&&&& )。
A.最大粒径及级配&&& B.细度模数
C.强度&&& D.有害物质
28.决定混凝土强度的主要因素是 (&&&& )。
A.砂率&&& B.集料的性质
C.水灰比&&& D.水泥强度
29.在水泥用量不变的情况下，提高混凝土强度的措施有
A.采用高强度等级水泥 B.降低水灰比 C.提高砂率&&& D.加强养护
30.混凝土早强剂有 (&&&& )。
A. M型木钙粉&&& B.氯化钙
C.硫酸钠&&& D.氯化钠
31.普通混凝土初步配合比的设计步骤有 (&&&& )。
A.计算混凝土试配强度
B.计算水灰比、选用单位用水量
C.试配及调整
D.计算水泥用量、选定合理砂率，确定砂、石单位用量
32.混凝土耐久性是个综合性能，包括 (&&&& )。、
A.抗冻性&&& B.抗渗性
C.抗老化性&&& D.抗侵蚀性
33.砂浆和易性包括 (&&&& )。
A.流动性&&& B.保水性
C.黏聚性&&& D.渗透性
34.砂浆的技术性质有 (&&&& )。
A.和易性&&&
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