学习指导一一水泥 目前生产和使用的水泥品种有200种之多。但在建筑工程中主要使用的是硅酸盐系列的 水泥。 硅酸盐系列的六大品种水泥是：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、复合硅酸盐水泥。其它硅酸盐系列的有：快硬硅酸盐 水泥、白色硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、低热及中热硅酸盐水泥等。 其它系列及品种有：铝酸盐类水泥，如高铝水泥：硫铝酸盐类水泥，如快硬硫铝酸盐水 泥、I型低碱硫铝酸盐水泥等。 但使用量最大的为硅酸盐类水泥。而在硅酸盐类水泥中，从组成上可看出：其它水泥均 是在硅酸盐水泥的基础上或改变了刊矿物组成及含量、或掺入了一定量的混合材料，因而要掌 握硅酸盐水泥类水泥的性能，首先必须掌握硅酸盐水泥。 第一部分硅酸盐水泥 一、硅酸盐水泥的组成与生产 定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0%-5%的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。未掺混合材料的称为I型硅酸盐水泥，代号P,【:掺不超过 %的混合材料称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。 硅酸盐水泥熟料是以适当比例的粘土（提供SiO2、Al2O5、F2O),石灰石（提供CaO), 铁矿粉、铝粉及硅粉（分别提供F©O3、Al2O3及SiO2以保证其矿物成分按一定的比例组成） 等原料经磨细制得生料，将生料成球后在窑内煅烧(1450℃左右)而得，其矿物组成主要是 四种： 硅酸三钙3Ca0·Si02,简写C3S,含量45%~60%： 硅酸二钙2Ca0·Si02,简写C2S,含量15%~30%： 铝酸三钙3Ca0·A203,简写C3A,含量6%~12%： 铁铝酸四钙4Ca0·Al0:·Fe20,简写C4AF,含量6%8%。 可见：硅酸盐（硅酸三钙、硅酸二钙）的含量占总量的75%左右。故称为硅酸盐水泥。 在硅酸盐水泥的生产过程中，有二个因素会对水泥的性能产生影响：一是原材料的比例 要适当：二是煅烧的温度和时间，因为主要矿物成分的C3S是在最后阶段形成，需在较高温 度下持续一定的时间由C2S吸收Ca0而成。若煅烧的温度和时间控制不好，则水泥中C3S 含量少，影响强度。更不利的是水泥中游离CO含量高，影响水泥的安定性。 二、硅酸盐水泥水化与凝结硬化 1、硅酸盐水泥的水化产物： 2CS+6l0-3C-S-H+3Ca(0H0) 水化硅酸钙凝胶氢氧化钙品体（注意放出3个） 2CS+4l0-3C-S-H+Ca(0)2
学习指导——水泥 目前生产和使用的水泥品种有 200 种之多。但在建筑工程中主要使用的是硅酸盐系列的 水泥。 硅酸盐系列的六大品种水泥是：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、复合硅酸盐水泥。其它硅酸盐系列的有：快硬硅酸盐 水泥、白色硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、低热及中热硅酸盐水泥等。 其它系列及品种有：铝酸盐类水泥，如高铝水泥；硫铝酸盐类水泥，如快硬硫铝酸盐水 泥、I 型低碱硫铝酸盐水泥等。 但使用量最大的为硅酸盐类水泥。而在硅酸盐类水泥中，从组成上可看出：其它水泥均 是在硅酸盐水泥的基础上或改变了矿物组成及含量、或掺入了一定量的混合材料，因而要掌 握硅酸盐水泥类水泥的性能，首先必须掌握硅酸盐水泥。 第一部分 硅酸盐水泥 一、硅酸盐水泥的组成与生产 定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0%-5%的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。未掺混合材料的称为 I 型硅酸盐水泥，代号 P﹒I；掺不超过 5%的混合材料称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号 P﹒Ⅱ。 硅酸盐水泥熟料是以适当比例的粘土（提供 SiO2、Al2O3、Fe2O3），石灰石（提供 CaO）， 铁矿粉、铝粉及硅粉（分别提供 Fe2O3、Al2O3 及 SiO2 以保证其矿物成分按一定的比例组成） 等原料经磨细制得生料，将生料成球后在窑内煅烧（1450℃左右）而得，其矿物组成主要是 四种： 硅酸三钙3CaO·SiO2，简写C3S，含量45%～60%； 硅酸二钙2CaO·SiO2，简写C2S，含量15%～30%； 铝酸三钙3CaO·Al2O3，简写C3A，含量6%～12%； 铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3，简写 C4AF，含量 6%～8%。 可见：硅酸盐（硅酸三钙、硅酸二钙）的含量占总量的 75%左右。故称为硅酸盐水泥。 在硅酸盐水泥的生产过程中，有二个因素会对水泥的性能产生影响：一是原材料的比例 要适当；二是煅烧的温度和时间，因为主要矿物成分的 C3S 是在最后阶段形成，需在较高温 度下持续一定的时间由 C2S 吸收 CaO 而成。若煅烧的温度和时间控制不好，则水泥中 C3S 含量少，影响强度。更不利的是水泥中游离 CaO 含量高，影响水泥的安定性。 二、硅酸盐水泥水化与凝结硬化 1、硅酸盐水泥的水化产物： 2C3S﹢6H2O→3C-S-H﹢3Ca(OH)2 水化硅酸钙凝胶 氢氧化钙晶体（注意放出 3 个） 2C2S﹢4H2O→3C-S-H﹢Ca(OH)2
水化硅酸钙凝胶氢氧化钙晶体（注意放出1个） 3CaA+6H0→3C-A-H 水化铝酸三钙晶体（此反应特别快，若不采取缓凝措施，水泥不能正常使用） CAF 7HO-3C-A-H+C-F-H 水化铁酸钙凝胶（有利于提高水泥的抗折强度） 为延缓凝结时间、方便施工而加入的石膏也参与反应，在凝结硬化初期与水化铝酸三钙 反应，生成3Ca0·A10·3CaS0,·31H0,称为高硫型水化硫铝酸钙晶体，又称钙矾石，可 简写成C-A-S-H。此产物不溶于水，形成时体积会膨胀1.5倍，包裹在水泥颗粒表面， 阻碍水泥颗粒(CA)与水接触，从而起到延缓凝结时间的目的。在凝结硬化后期，因石膏的 浓度减少，生成的产物为3C0·Al0。·CaS0,·12H0,称为低硫型水化硫铝酸钙晶体，二者 合称水化硫铝酸钙晶体。 由此可见硅酸盐水泥在水化后，主要有五中水化产物，按形态又分为有凝胶和晶体。凝 胶占水化产物的绝大多数，在水中几乎不溶。氢氧化钙晶体则微溶于水。 2、硅酸盐水泥的凝结硬化 水泥在加水后即产生水化反应，随水化反应的进行，水泥浆逐步变稠，最终因水化产物 的增多而失去可塑性，即凝结。之后逐步产生强度，即硬化。水泥在刚刚与水拌合时，水泥 熟料颗粒与水充分接触，因而水化速度快，单位时间内产生的水化产物多，故早期强度增长 快。随着水化的进行，水化产物逐渐增多，这些水化产物对未水化的水泥熟料内核与水的接 触和水化反应起到了一定的阻碍作用，故后期的强度发展逐步减慢。若温度、湿度适宜，则 水泥石的强度在几年、甚至数十年后仍可缓慢增长。 3、水泥石的组成与性质 水泥石，即硬化后水泥浆体。它由水泥水化产物凝胶体（水化硅酸钙和水化铁酸钙，内 有凝胶孔)和晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙）、未水化颗粒内核、毛细孔隙 (多余水分所占空间)等组成。水泥石的强度主要取决于水泥标号、水灰比（水量与水泥量 的质量比)、养护条件及龄期等。在保证成型质量的前提下，水灰比越小、温度适宜、湿度 越大、养护时间越长，则水泥石的水化产物越多、毛细孔隙越小，水泥石强度越高，水泥石 的其它性能也越好。 三、硅酸盐水泥的技术要求 1、细度水泥颗粒越细，与水接触的面积越大，凝结硬化速度越快，水化程度越高（在几 十年龄期的水泥制品中仍有未水化的水泥颗粒)，早期和后期强度也越高，但硬化时的干缩 增大（因表面积增大，故拌和需水量大）。 2、凝结时间为保证在施工时有充足时间完成搅拌、运输、浇灌、成型等各项工艺过程， 水泥的初凝时间不宜太短。施工完毕后，希望水泥能尽快硬化，产生强度，故终凝不能太长。 水泥的凝结时间受拌和用水量的多少（水泥浆的稀稠）、温度和湿度（所以测定水泥的
水化硅酸钙凝胶 氢氧化钙晶体（注意放出 1 个） 3C3A﹢6H2O→3C-A-H 水化铝酸三钙晶体（此反应特别快，若不采取缓凝措施，水泥不能正常使用） C4AF﹢7H2O→3C-A-H﹢C-F-H 水化铁酸钙凝胶（有利于提高水泥的抗折强度） 为延缓凝结时间、方便施工而加入的石膏也参与反应，在凝结硬化初期与水化铝酸三钙 反应，生成 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31 H2O，称为高硫型水化硫铝酸钙晶体，又称钙矾石，可 简写成 C A S H − − − 。此产物不溶于水，形成时体积会膨胀 1.5 倍，包裹在水泥颗粒表面， 阻碍水泥颗粒（C3A）与水接触，从而起到延缓凝结时间的目的。在凝结硬化后期，因石膏的 浓度减少，生成的产物为 3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O，称为低硫型水化硫铝酸钙晶体，二者 合称水化硫铝酸钙晶体。 由此可见硅酸盐水泥在水化后，主要有五中水化产物，按形态又分为有凝胶和晶体。凝 胶占水化产物的绝大多数，在水中几乎不溶。氢氧化钙晶体则微溶于水。 2、硅酸盐水泥的凝结硬化 水泥在加水后即产生水化反应，随水化反应的进行，水泥浆逐步变稠，最终因水化产物 的增多而失去可塑性，即凝结。之后逐步产生强度，即硬化。水泥在刚刚与水拌合时，水泥 熟料颗粒与水充分接触，因而水化速度快，单位时间内产生的水化产物多，故早期强度增长 快。随着水化的进行，水化产物逐渐增多，这些水化产物对未水化的水泥熟料内核与水的接 触和水化反应起到了一定的阻碍作用，故后期的强度发展逐步减慢。若温度、湿度适宜，则 水泥石的强度在几年、甚至数十年后仍可缓慢增长。 3、水泥石的组成与性质 水泥石，即硬化后水泥浆体。它由水泥水化产物凝胶体（水化硅酸钙和水化铁酸钙，内 有凝胶孔）和晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙）、未水化颗粒内核、毛细孔隙 （多余水分所占空间）等组成。水泥石的强度主要取决于水泥标号、水灰比（水量与水泥量 的质量比）、养护条件及龄期等。在保证成型质量的前提下，水灰比越小、温度适宜、湿度 越大、养护时间越长，则水泥石的水化产物越多、毛细孔隙越小，水泥石强度越高，水泥石 的其它性能也越好。 三、硅酸盐水泥的技术要求 1、细度 水泥颗粒越细，与水接触的面积越大，凝结硬化速度越快，水化程度越高（在几 十年龄期的水泥制品中仍有未水化的水泥颗粒），早期和后期强度也越高，但硬化时的干缩 增大（因表面积增大，故拌和需水量大）。 2、凝结时间 为保证在施工时有充足时间完成搅拌、运输、浇灌、成型等各项工艺过程， 水泥的初凝时间不宜太短。施工完毕后，希望水泥能尽快硬化，产生强度，故终凝不能太长。 水泥的凝结时间受拌和用水量的多少（水泥浆的稀稠）、温度和湿度（所以测定水泥的
凝结时间要用标准稠度用水量，并规定温度和湿度)、水泥的细度、水泥的矿物组成等因素 的影响。水泥的凝结时间是通过掺入适量石音来调整的，石膏掺量过少，起不到时调整凝结 时间的目的：石音渗量过多，易造成快凝，更会影响到水泥的安定性。 工程中会出现水泥快凝其至瞬凝的情识，浩成这种现象的原闲可能有以下几种： ①生产时石膏摻量不当，过少或过多。这类水泥往往是废品，若掺量过少其初凝时间不 符合要求：若掺量过多，则安定性会不合格。 ②生产水泥中掺石膏时熟料的温度过高。熟料需煅烧至1450℃，应待充分冷却后方可掺 入石膏共磨。因所掺石膏为二水石膏(CS0.2孔0)，在100多度即脱水而变成半水石膏，即 建筑石膏，其特点是凝结硬度快。 ③施工现场不同品种、不同强度等级的水泥混合使用。 3、体积安定性指水泥石在硬化过程中体积变化的均匀性。如产生不均匀变形，即会引起 翘曲或开裂，称为体积安定性不良。 体积安定性不良的原因是(1)水泥中含有过多的游离氧化钙和游离氧化镁（生产石灰 是温度一般控制在1000℃，而生产水泥时需达1450℃，且需保持一定的时间，所以均为严 重过火)，两者后期逐步水化产生膨胀，致使已硬化的水泥石开裂：(2)石膏掺量过多，在 硬化后的水泥石中，继续与C-AH反应，产生膨胀性产物高硫型水化硫铝酸钙，引起水泥石 开裂。 体积安定性不合格的水泥为废品，工程中严禁使用。 应该指出的是，在水泥水化初期，活量石音主要是与C,A的水化产物C-A-H反应，牛成 膨胀性的产物高硫型的水化硫铝酸钙。但它是在水泥浆尚未终凝前生成的，水泥浆尚有一定 的可塑性，故不会造成结构上的破坏。除CA的水化产物是C-A-H外，CAF的水化产物也有 C-A-H,石膏掺量过多时膨胀性的高硫型水化铝硫酸钙，在水泥浆硬化后还继续生成，即造 成水泥石破坏，亦即体积安定心性不良。 四、水泥石的腐蚀与防止 1、软水侵蚀（溶出性侵蚀）不含或仅含少量重碳酸盐的水称为软水，如雨水、雪水、淡 水及多数江水、湖水等。当水泥石与静止或无压力的软水接触时，水泥石中的氢氧化钙微溶 于水，水溶液迅速饱和。因而对水泥石性能的影响不大。但在流动的或有压力的软水中，由 于水不断地将水泥石内的氢氧化钙溶解，使水泥石孔隙率增加，同时由于氢氧化钙浓度的降 低，部分水化产物分解，从而起水泥石强度下降。 但硬水与水泥石接触时，产生下述反应： Ca(OHD+Ca (HCO2-2CaCo+2H-0 Ca (OH)+Mg (HCO)-CaCO,+MgcO+2H.O 生成的CaCO,和MgC0,均几乎不溶于水，且强度较高，故硬水对水泥石有保护作用。 2、盐类腐蚀
凝结时间要用标准稠度用水量，并规定温度和湿度）、水泥的细度、水泥的矿物组成等因素 的影响。水泥的凝结时间是通过掺入适量石膏来调整的，石膏掺量过少，起不到时调整凝结 时间的目的；石膏掺量过多，易造成快凝，更会影响到水泥的安定性。 工程中会出现水泥快凝甚至瞬凝的情况，造成这种现象的原因可能有以下几种： ①生产时石膏掺量不当，过少或过多。这类水泥往往是废品，若掺量过少其初凝时间不 符合要求；若掺量过多，则安定性会不合格。 ②生产水泥中掺石膏时熟料的温度过高。熟料需煅烧至 1450℃，应待充分冷却后方可掺 入石膏共磨。因所掺石膏为二水石膏（CaSO4.2H2O），在 100 多度即脱水而变成半水石膏，即 建筑石膏，其特点是凝结硬度快。 ③施工现场不同品种、不同强度等级的水泥混合使用。 3、体积安定性 指水泥石在硬化过程中体积变化的均匀性。如产生不均匀变形，即会引起 翘曲或开裂，称为体积安定性不良。 体积安定性不良的原因是（1）水泥中含有过多的游离氧化钙和游离氧化镁（生产石灰 是温度一般控制在 1000℃，而生产水泥时需达 1450℃，且需保持一定的时间，所以均为严 重过火），两者后期逐步水化产生膨胀，致使已硬化的水泥石开裂；（2）石膏掺量过多，在 硬化后的水泥石中，继续与 C-A-H 反应，产生膨胀性产物高硫型水化硫铝酸钙，引起水泥石 开裂。 体积安定性不合格的水泥为废品，工程中严禁使用。 应该指出的是，在水泥水化初期，适量石膏主要是与 C3A 的水化产物 C-A-H 反应，生成 膨胀性的产物高硫型的水化硫铝酸钙。但它是在水泥浆尚未终凝前生成的，水泥浆尚有一定 的可塑性，故不会造成结构上的破坏。除 C3A 的水化产物是 C-A-H 外，C4AF 的水化产物也有 C-A-H，石膏掺量过多时膨胀性的高硫型水化铝硫酸钙，在水泥浆硬化后还继续生成，即造 成水泥石破坏，亦即体积安定心性不良。 四、水泥石的腐蚀与防止 1、软水侵蚀（溶出性侵蚀） 不含或仅含少量重碳酸盐的水称为软水，如雨水、雪水、淡 水及多数江水、湖水等。当水泥石与静止或无压力的软水接触时，水泥石中的氢氧化钙微溶 于水，水溶液迅速饱和。因而对水泥石性能的影响不大。但在流动的或有压力的软水中，由 于水不断地将水泥石内的氢氧化钙溶解，使水泥石孔隙率增加，同时由于氢氧化钙浓度的降 低，部分水化产物分解，从而引起水泥石强度下降。 但硬水与水泥石接触时，产生下述反应： Ca(OH)2﹢Ca(HCO3)2→2CaCO3﹢2H2O Ca(OH)2﹢Mg(HCO3)2→CaCO3﹢MgCO3﹢2H2O 生成的 CaCO3和 MgCO3 均几乎不溶于水，且强度较高，故硬水对水泥石有保护作用。 2、盐类腐蚀
(1)硫酸盐腐蚀（膨胀型侵蚀）在海水、某些湖水和沼泽水及地下水以及某些工业 废水或流经高炉矿渣或矿渣的水中常常含有钠、钾、铵等硫酸盐。这些硫酸盐与水泥石中的 氢氧化钙作用生成硫酸钙，进而与水泥石中的水化铝酸钙作用，生成具有膨胀性的高硫型水 化硫铝酸钙，使水泥石开裂。若硫酸盐浓度较高，则硫酸钙将以二水石膏CaS0,·2H0形式 在毛细孔中结晶析出，使水泥石被胀裂被坏。 (2)镁盐腐蚀（离子交换型侵蚀或膨胀型侵蚀）海水、某些地下或某些沼泽水中常含 有大量的镁盐，主要是硫酸镁和氧化镁。它们可与水泥石中的氢氧化钙产生如下反应： MgCl2+Ca (OH)2-CaCl2+Mg (OH)z MgS0,Ca (OH)2-CaSO,+Mg (OH) 生成的氢氧化镁松软而无胶疑能力，氯化钙则极易容于水使孔隙率大大增加，生成的硫 酸钙则又可发生上述的硫酸盐腐蚀。同时由于碱度降低，造成部分水化产物分解。因此镁盐 腐蚀属于是双重腐蚀，故特别严重。 3、酸类腐蚀 (1)碳酸腐蚀在工业废水和某些地下水中常溶解有较多的C02,当与水泥石接触时， 即产生下述反应： COz H20 Ca (OH)2-CaCOa +H2o 生成的CaCO可以继续和碳酸反应，即有： CO2 +H20+CaCo=Ca (HCO)z 生成的Ca(C0)2易溶于水。当水中含有较多的C0,并超过上述平衡浓度时，上述反应 向右进行，即将水泥石中微溶于水的Ca(O):转换为易溶于水的Ca(iC0)2,从而加剧溶失， 使孔隙率增加。同时由于Ca(OH)2浓度的降低，会引起部分水化产物分解，因此对水泥石有 较大的腐蚀。 如C0,浓度低，形成CCO不溶，且强度硬度高，则对水泥石而言无破坏作用，但是降低 了水泥石的碱度，对有钢筋的水泥制品会失去对钢筋的保护作用。 (2)一般酸腐蚀工业废水，某些地下水、招泽水中常含有一定量的无机酸和有机酸。 它们都对水泥石具有腐蚀作用，即它们都可以和水泥石中的C(O:反应，产物或是易溶的， 或是膨胀性的产物，并且由于C(O),被大量消耗，引起的碱度降低，促使水化产物大量分 解，从而引起水泥石强度急剧降低。腐蚀作用最快的是无机酸中的盐酸、氢氟酸、硝酸、硫 酸和有机酸中的酷酸、蚁酸和乳酸。 4、强碱腐蚀碱类溶液在浓度不大时，一般对水泥石没有大的腐蚀作用，可以认为是无害 的。但浓度较高的强碱(NaOH或KOH)也会对水泥石产生腐蚀。主要作用于CA: 3Ca0·Al03+Na0H→3Na0·Al,03+Ca(0H): 生成的铝酸钠3然0·A10,易溶于水。当水泥受到干湿交替作用时，水泥石中的强碱 NaOH与空气中的CO,按下式反应：
（1）硫酸盐腐蚀（膨胀型侵蚀） 在海水、某些湖水和沼泽水及地下水以及某些工业 废水或流经高炉矿渣或矿渣的水中常常含有钠、钾、铵等硫酸盐。这些硫酸盐与水泥石中的 氢氧化钙作用生成硫酸钙，进而与水泥石中的水化铝酸钙作用，生成具有膨胀性的高硫型水 化硫铝酸钙，使水泥石开裂。若硫酸盐浓度较高，则硫酸钙将以二水石膏 CaSO4·2H2O 形式 在毛细孔中结晶析出，使水泥石被胀裂破坏。 （2）镁盐腐蚀（离子交换型侵蚀或膨胀型侵蚀） 海水、某些地下或某些沼泽水中常含 有大量的镁盐，主要是硫酸镁和氧化镁。它们可与水泥石中的氢氧化钙产生如下反应： MgCl2﹢Ca(OH)2→CaCl2﹢Mg(OH)2 MgSO4﹢Ca(OH)2→CaSO4﹢Mg(OH)2 生成的氢氧化镁松软而无胶凝能力，氯化钙则极易溶于水使孔隙率大大增加，生成的硫 酸钙则又可发生上述的硫酸盐腐蚀。同时由于碱度降低，造成部分水化产物分解。因此镁盐 腐蚀属于是双重腐蚀，故特别严重。 3、酸类腐蚀 （1）碳酸腐蚀 在工业废水和某些地下水中常溶解有较多的 CO2，当与水泥石接触时， 即产生下述反应： CO2﹢H2O﹢Ca(OH)2→CaCO3﹢H2O 生成的 CaCO3可以继续和碳酸反应，即有： CO2﹢H2O﹢CaCO3≒Ca(HCO3)2 生成的 Ca(HCO3)2易溶于水。当水中含有较多的 CO2，并超过上述平衡浓度时，上述反应 向右进行，即将水泥石中微溶于水的 Ca(OH)2转换为易溶于水的 Ca(HCO3)2，从而加剧溶失， 使孔隙率增加。同时由于 Ca(OH)2浓度的降低，会引起部分水化产物分解，因此对水泥石有 较大的腐蚀。 如 CO2浓度低，形成 CaCO3不溶，且强度硬度高，则对水泥石而言无破坏作用，但是降低 了水泥石的碱度，对有钢筋的水泥制品会失去对钢筋的保护作用。 （2）一般酸腐蚀 工业废水，某些地下水、沼泽水中常含有一定量的无机酸和有机酸。 它们都对水泥石具有腐蚀作用，即它们都可以和水泥石中的 Ca(OH)2反应，产物或是易溶的， 或是膨胀性的产物，并且由于 Ca(OH)2被大量消耗，引起的碱度降低，促使水化产物大量分 解，从而引起水泥石强度急剧降低。腐蚀作用最快的是无机酸中的盐酸、氢氟酸、硝酸、硫 酸和有机酸中的醋酸、蚁酸和乳酸。 4、强碱腐蚀 碱类溶液在浓度不大时，一般对水泥石没有大的腐蚀作用，可以认为是无害 的。但浓度较高的强碱（NaOH 或 KOH）也会对水泥石产生腐蚀。主要作用于 C3A： 3CaO·Al2O3﹢NaOH→3Na2O·Al2O3﹢Ca(OH)2 生成的铝酸钠 3Na2O·Al2O3 易溶于水。当水泥受到干湿交替作用时，水泥石中的强碱 NaOH 与空气中的 CO2按下式反应：
NaOH+CO2+HO-Na-CO+HO 生成的Na,CO,在毛细孔中结晶析出，使水泥石被胀裂。 此外，糖、氨盐、动物脂肪、含环烷酸的石油产品对水泥石也有一定的腐蚀作用。 5、腐蚀的原因与防止 (1)水泥石易受腐蚀的基本原因 ①水泥石中含有易受腐蚀的成分，即氢氧化钙和水化铝酸钙等： ②水泥石本身不密实含有大量的毛细孔隙： ③存在加速腐蚀的因素。液态的腐蚀介质较固体状态下引起的腐蚀更为严重，较 高的温度、较快的流速或较高的压力及干湿交替等均可加速腐蚀过 (2)腐蚀的防止 ①根据环境特点，选择适宜的水泥品种或渗入活性混合材料。其目的是减少易受腐蚀 成分Ca(OH):和高钙型的C-A-H。 ②通过降低水灰比，采用质量好的骨料，加减水剂或引气剂、改善施工操作方法等减 小水泥石的孔隙率，提高密实度 ③设置隔离层或保护层。采用耐腐蚀的涂料或板材保护水泥砂浆或混凝土不与腐蚀物 接触。如采用花岗岩板材、耐酸陶瓷板、塑料、沥青、环氧树脂等做保护层或隔离层。 六、硅酸盐水泥性质与应用 与其它硅酸盐系列的水泥相比： (1)早期及后期强度均高适合早强要求高的工程（如冬季施工、预制、现浇等工程） 和高强度混凝土工程（如预应力钢筋混凝土）。 (2)抗冻性好适合抗冻性要求高的工程。 (3)耐腐蚀性差因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。 (4)水化热高不得用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。 (5)抗碳化性好因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的 保护作用强。适合用于空气中二氧化碳浓度高的环境。 (6)耐热性差因水化后氢氧化钙含量高。不适合耐热混凝士工程。 (7)耐磨性好适合于道路、地面工程。 第二部分掺混合材料的硅酸盐水泥 一、混合材料 掺入到水泥或混凝土中的人工或天然矿物材料称为混合材料。混合材料根据其是否参与 水化反应分为活性混合材料和非活性混合材料。 1、活性混合材料 活性混合材料的活性是潜在的，必须有激发剂作用与参与方可显示出其活性（唯粒状矿 渣有弱水化反应，因其中常含有一定量的C0)。常用激发剂是碱性激发剂一一氢氧化钙、硫
NaOH﹢CO2﹢H2O→Na2CO3﹢H2O 生成的 Na2CO3在毛细孔中结晶析出，使水泥石被胀裂。 此外，糖、氨盐、动物脂肪、含环烷酸的石油产品对水泥石也有一定的腐蚀作用。 5、腐蚀的原因与防止 （1） 水泥石易受腐蚀的基本原因 ① 水泥石中含有易受腐蚀的成分，即氢氧化钙和水化铝酸钙等； ② 水泥石本身不密实含有大量的毛细孔隙； ③ 存在加速腐蚀的因素。液态的腐蚀介质较固体状态下引起的腐蚀更为严重，较 高的温度、较快的流速或较高的压力及干湿交替等均可加速腐蚀过 （2）腐蚀的防止 ①根据环境特点，选择适宜的水泥品种或掺入活性混合材料。其目的是减少易受腐蚀 成分 Ca(OH)2和高钙型的 C-A-H。 ②通过降低水灰比，采用质量好的骨料，加减水剂或引气剂、改善施工操作方法等减 小水泥石的孔隙率，提高密实度。 ③设置隔离层或保护层。采用耐腐蚀的涂料或板材保护水泥砂浆或混凝土不与腐蚀物 接触。如采用花岗岩板材、耐酸陶瓷板、塑料、沥青、环氧树脂等做保护层或隔离层。 六、硅酸盐水泥性质与应用 与其它硅酸盐系列的水泥相比： （1）早期及后期强度均高 适合早强要求高的工程（如冬季施工、预制、现浇等工程） 和高强度混凝土工程（如预应力钢筋混凝土）。 （2）抗冻性好 适合抗冻性要求高的工程。 （3）耐腐蚀性差 因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。 （4）水化热高 不得用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。 （5）抗碳化性好 因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的 保护作用强。适合用于空气中二氧化碳浓度高的环境。 （6）耐热性差 因水化后氢氧化钙含量高。不适合耐热混凝土工程。 （7）耐磨性好 适合于道路、地面工程。 第二部分 掺混合材料的硅酸盐水泥 一、混合材料 掺入到水泥或混凝土中的人工或天然矿物材料称为混合材料。混合材料根据其是否参与 水化反应分为活性混合材料和非活性混合材料。 1、活性混合材料 活性混合材料的活性是潜在的，必须有激发剂作用与参与方可显示出其活性（唯粒状矿 渣有弱水化反应，因其中常含有一定量的 CaO）。常用激发剂是碱性激发剂——氢氧化钙、硫
酸盐激发剂一一石膏。但后者需与前者共同作用。活性混合材料在氢氧化钙、石音的激发与 参与下进行水化反应，生成具有水硬性的水化产物。在水泥中掺活性混合材料的主要作用是 调整水泥标号、增多水泥品种，扩大应用范围、增加水泥产量、改善某些性能、降低水化热 和成本等。常用活性混合材料有： (1)粒化高炉矿渣又称水淬高炉矿渣（水淬可使熔融的矿渣急速冷却且粒化，缓慢冷 却的矿渣则呈块状无活性)。其活性来自非晶体的即玻璃态的氧化硅和氧化铝，称为活性氧 化硅和活性氧化铝。 (2)火灰质混合材料 1)含水硅酸质混合材料 主要有硅藻土、硅藻石、蛋白石和硅质渣等。其活性来源为 活性氧化硅 2)铝硅玻璃质混合材料 主要有火山灰、浮石、凝灰岩和粉煤灰等。其活性来源为活 性氧化硅和活性氧化铝， 3)烧粘土质混合材料 主要有烧粘士、炉渣、煅烧的煤矸石等。其活性来源主要为活 性氧化铝和少量活性氧化硅。掺渗此类混合材料的水泥的耐硫酸盐腐蚀性差，因水化后，水化 铝酸钙含量较高。所以掺此混合材料时水泥名称中需加以说明。 2、非活性混合材料 不参与水化反应的混合材料，称为非活性混合材料。掺此类混合材料的目的主要是调节 标号、增加水泥产量、降低成本等。但非活性混合材料在水泥的水化过程中还具有填充和分 散作用，填充作用是填充水泥颗粒的空隙，以减少拌和需水量：分散作用是分散颗粒，以提 高水泥的水化程度。非活性混合材料主要使用的有石灰石、石英砂、缓慢冷却的矿渣等。 二、掺活性混合材料水泥的水化特点 首先是水泥熟料水化，形成其水化产物放出C(O)2,活性混合材料中的活性成分在 Ca(O),的激发与参与下发生水化反应，形成C-S-H、C-A-H、C-F-H: xCa(OD2+Si02+ml0-→xCa0·Si02·(m+x)l0 yCa(0D:+Al0+nll0-yCa0·Al0·(n+y)l0 zCa(0l,+Fe0+pl0-zCa0·Si0·(z+p)l0 生成的水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化铁酸钙是具有水硬性的产物，当有石膏存在时， 水化铝酸钙还可以和石膏进一步反应生成水硬性产物水化硫铝酸钙（低硫、低钙型，形成时 体积不膨胀)，由于此反应是在水泥熟料首先水化基础上进行的，故称为二次反应。 二次反应的特点是： (1)速度慢。与水泥熟料相比，活性混合材料的水化速度慢，且对温度和湿度较敏感。 高温下，水化硬化速度明显加快，强度提高：低温下，水化硬化速度大大减慢，强度很低。 故活性混合材料适合高温养护，而不适合低温养护。 (2)水化热低。与水泥熟料相比，活性混合材料水化时，放热慢，放热量低
酸盐激发剂——石膏。但后者需与前者共同作用。活性混合材料在氢氧化钙、石膏的激发与 参与下进行水化反应，生成具有水硬性的水化产物。在水泥中掺活性混合材料的主要作用是 调整水泥标号、增多水泥品种，扩大应用范围、增加水泥产量、改善某些性能、降低水化热 和成本等。常用活性混合材料有： (1)粒化高炉矿渣 又称水淬高炉矿渣（水淬可使熔融的矿渣急速冷却且粒化，缓慢冷 却的矿渣则呈块状无活性）。其活性来自非晶体的即玻璃态的氧化硅和氧化铝，称为活性氧 化硅和活性氧化铝。 (2)火山灰质混合材料 1)含水硅酸质混合材料 主要有硅藻土、硅藻石、蛋白石和硅质渣等。其活性来源为 活性氧化硅。 2)铝硅玻璃质混合材料 主要有火山灰、浮石、凝灰岩和粉煤灰等。其活性来源为活 性氧化硅和活性氧化铝。 3)烧粘土质混合材料 主要有烧粘土、炉渣、煅烧的煤矸石等。其活性来源主要为活 性氧化铝和少量活性氧化硅。掺此类混合材料的水泥的耐硫酸盐腐蚀性差，因水化后，水化 铝酸钙含量较高。所以掺此混合材料时水泥名称中需加以说明。 2、非活性混合材料 不参与水化反应的混合材料，称为非活性混合材料。掺此类混合材料的目的主要是调节 标号、增加水泥产量、降低成本等。但非活性混合材料在水泥的水化过程中还具有填充和分 散作用，填充作用是填充水泥颗粒的空隙，以减少拌和需水量；分散作用是分散颗粒，以提 高水泥的水化程度。非活性混合材料主要使用的有石灰石、石英砂、缓慢冷却的矿渣等。 二、掺活性混合材料水泥的水化特点 首先是水泥熟料水化，形成其水化产物放出 Ca(OH)2，活性混合材料中的活性成分在 Ca(OH)2的激发与参与下发生水化反应，形成 C-S-H、C-A-H、C-F-H： x Ca(OH)2﹢SiO2﹢mH2O→ x CaO·SiO2·(m﹢ x )H2O y Ca(OH)2﹢Al2O3﹢nH2O→ y CaO·Al2O3·(n﹢ y )H2O z Ca(OH)2﹢Fe2O3﹢pH2O→ z CaO·SiO2·(z﹢ p )H2O 生成的水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化铁酸钙是具有水硬性的产物，当有石膏存在时， 水化铝酸钙还可以和石膏进一步反应生成水硬性产物水化硫铝酸钙（低硫、低钙型，形成时 体积不膨胀），由于此反应是在水泥熟料首先水化基础上进行的，故称为二次反应。 二次反应的特点是： （1）速度慢。与水泥熟料相比，活性混合材料的水化速度慢，且对温度和湿度较敏感。 高温下，水化硬化速度明显加快，强度提高；低温下，水化硬化速度大大减慢，强度很低。 故活性混合材料适合高温养护，而不适合低温养护。 （2）水化热低。与水泥熟料相比，活性混合材料水化时，放热慢，放热量低
三、掺活性混合材料水泥（矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥）的共性与个性 矿渣硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料+(20%~70%)粒化高炉矿渣+适量石音 火山灰质硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料+(20%~50%)火山灰质混合材料+适量石膏 粉煤灰雅酸盐水泥由陆豫盐水泥熟料+(20%一40%)粉煤灰+话量石膏 (1)三种水泥的共性 1)早期强度低(28d前)、后期强度高(28d后)。其原因是水泥熟料相对较少且活性材料 水化慢，故早期强度低（终凝时间也迟：硅酸盐水泥是<6.5h:这三种水泥是<10h)。后期 由于二次反应的不断进行和水泥熟料的不断水化，水化产物不断增多，强度在28d赶上、28d 后超过同标号的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 这三种水泥不适合早期强度要求高的混凝土工程，如冬季施工、要求早期强度的现浇工 程。 2)对温度、湿度较敏感，适合高温养护。这三种水泥在低温下水化明显减慢，强度较低。 采用高温养护时可大大加速活性混合材料的水化，并可加速水泥熟料的水化，故可大大提高 早期强度，目不景影响常温下后期强度的发展。而硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，利用高温养 护虽可提高早期强度，但后期强度的发展受到影响，即比一直在常温下养护的混凝土强度低。 这是因为在高温下这二种水泥的水化速度很快，短时间内即生成大量的水化产物，这些产物 对水泥熟料的后期水化起到了阻碍作用。因此硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥不适合高温养 护。 3)耐腐蚀性好。水泥熟料少及活性混合材料的水化（即二次反应）使水泥石中的易受腐蚀 成分水化铝酸钙，特别是氢氧化钙的含量大为降低。因此耐腐蚀性好适合于耐腐蚀性要求较 高的工程，如水工、海港、码头等工程。 4)水化热小。水泥中熟料相对含量少，因而水化放热量少，尤其早期水化放热速度慢，适 合用于大体积混凝土工程中。 5)抗碳化性较差因水泥石中氢氧化钙含量少，抗碳化的缓冲能力差。不适用于二氧化碳 浓度高的工业厂房，如铸造翻砂车间。 6)抗冻性较差。低温下的水化速度慢，强度发展慢：矿渣及粉煤灰易泌水形成连通孔隙， 火山灰一般需水量大，会增加内部孔隙含量，故这三种水泥的抗冻性均较差。但矿渣硅酸盐 水泥较其它二种稍好。 (2)三种水泥的特性 1)矿渣硅酸盐水泥。泌水性大，抗渗性差，干缩较大，但耐热性较好，泌水性大造成了 较多的连通孔隙，从而使抗渗性降低。矿渣本身耐热性高且矿渣硅酸盐水泥水化后氢氧化钙 的含量少，故耐热性较好。 适用于有耐热要求的混凝土工程，不适合于有抗渗要求的混凝土工程。 2)火山灰质硅酸盐水泥。保水性好、抗渗性好，但干缩大、易开裂和起粉、耐磨性较差
三、掺活性混合材料水泥（矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥）的共性与个性 矿渣硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料+（20%～70%）粒化高炉矿渣+适量石膏 火山灰质硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料+（20%～50%）火山灰质混合材料+适量石膏 粉煤灰硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料+（20%～40%）粉煤灰+适量石膏 （1）三种水泥的共性 1）早期强度低（28d 前）、后期强度高（28d 后）。其原因是水泥熟料相对较少且活性材料 水化慢，故早期强度低（终凝时间也迟：硅酸盐水泥是＜6.5h;这三种水泥是＜10h）。后期 由于二次反应的不断进行和水泥熟料的不断水化，水化产物不断增多，强度在 28d 赶上、28d 后超过同标号的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 这三种水泥不适合早期强度要求高的混凝土工程，如冬季施工、要求早期强度的现浇工 程。 2）对温度、湿度较敏感，适合高温养护。这三种水泥在低温下水化明显减慢，强度较低。 采用高温养护时可大大加速活性混合材料的水化，并可加速水泥熟料的水化，故可大大提高 早期强度，且不影响常温下后期强度的发展。而硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，利用高温养 护虽可提高早期强度，但后期强度的发展受到影响，即比一直在常温下养护的混凝土强度低。 这是因为在高温下这二种水泥的水化速度很快，短时间内即生成大量的水化产物，这些产物 对水泥熟料的后期水化起到了阻碍作用。因此硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥不适合高温养 护。 3）耐腐蚀性好。水泥熟料少及活性混合材料的水化（即二次反应）使水泥石中的易受腐蚀 成分水化铝酸钙，特别是氢氧化钙的含量大为降低。因此耐腐蚀性好适合于耐腐蚀性要求较 高的工程，如水工、海港、码头等工程。 4）水化热小。水泥中熟料相对含量少，因而水化放热量少，尤其早期水化放热速度慢，适 合用于大体积混凝土工程中。 5）抗碳化性较差 因水泥石中氢氧化钙含量少，抗碳化的缓冲能力差。不适用于二氧化碳 浓度高的工业厂房，如铸造翻砂车间。 6）抗冻性较差。低温下的水化速度慢，强度发展慢；矿渣及粉煤灰易泌水形成连通孔隙， 火山灰一般需水量大，会增加内部孔隙含量，故这三种水泥的抗冻性均较差。但矿渣硅酸盐 水泥较其它二种稍好。 （2）三种水泥的特性 1）矿渣硅酸盐水泥。泌水性大，抗渗性差，干缩较大，但耐热性较好，泌水性大造成了 较多的连通孔隙，从而使抗渗性降低。矿渣本身耐热性高且矿渣硅酸盐水泥水化后氢氧化钙 的含量少，故耐热性较好。 适用于有耐热要求的混凝土工程，不适合于有抗渗要求的混凝土工程。 2）火山灰质硅酸盐水泥。保水性好、抗渗性好，但干缩大、易开裂和起粉、耐磨性较差
这主要是因为火山灰质混合材料内部含大量微细孔隙。 适用于有抗渗要求的混凝土工程，但不宜用于干燥环境 3)粉煤灰硅酸盐水泥。泌水性大，易产生失水裂纹、抗渗性差、干缩小、抗裂性较高。这 是由于粉煤灰的比表面积小，对水的吸附力较小，拌合需水量少的缘故。 不宜用于干操环境和有抗参要求的混凝土工程。 四、普通水泥 普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料+(6%~15%)活性混合材料+适量石膏组成 故其性质介于硅酸盐水泥与以上三种水泥之间，更接近与硅酸盐水泥。 五、复合水泥 硅酸盐水泥熟料+15%~50%的两种以上的混合材料+适量石膏。 复合水泥与矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥相比，掺混合材料种类不是一种而是两 种或两种以上，多种混合材料互渗，可弥补一种混合材料性能的不足，明显改善水泥的性能， 适用范围更广。 第三部分高铝水泥 一、组成与水化 高铝水泥属铝酸盐水泥，其主要矿物成分为铝酸一钙C0·AlO.(简写为CA)。 CA水化硬化速度快，其水化产物与温度有关： 当温度低于30℃时，生成水化铝酸一钙晶体Ca0·A10·10H0或水化铝酸二钙晶体 2Ca0·Al0·8H0和氢氧化钙凝胶Al0·3H0等。由它们组成的水泥石非常密实，强度很高 当温度高于30℃时，生成水化铝酸三钙3C0·A10,·60晶体和氢氧化铝凝胶，或 Cao·Al0310H0和2Ca0·Al03·8H0,此产物不稳定，会进行品型转变为3Ca0·A10·60 (高温、高湿下转变迅速)，并放出大量水。由此组成的水泥石孔隙率很大（达50%以上）， 强度很低 二、性质与应用 高铝水泥的性质和应用主要有以下特点： (1)强度高，特别是早期强度很高。其一天强度可以达到最高强度的80%以上，故适用 于紧急抢修工程。 (2)抗渗性、抗冻性好。高铝水泥拌合需水量少，而水化需水量大，故硬化后水泥石 的空隙率很小 (3)抗硫酸盐腐蚀性好。因水化产物中不含有氢氧化钙，并且氢氧化铝凝胶包裹其 它水化产物起到保护作用以及水泥石的孔隙率很小，故适合抗硫酸盐腐蚀工程。但不耐碱。 (4)水化放热极快且放热量大。不适合大体积混凝土工程。 (5)耐热性高。高温下产生烧结作用，具有较高的强度，故适合耐热工程(<1400℃)。 (6)长期强度降低较大。不适合长期承载结构。 (7)高温、高湿下强度显著降低。不宜在高温、高湿环境中施工、使用
这主要是因为火山灰质混合材料内部含大量微细孔隙。 适用于有抗渗要求的混凝土工程，但不宜用于干燥环境。 3）粉煤灰硅酸盐水泥。泌水性大，易产生失水裂纹、抗渗性差、干缩小、抗裂性较高。这 是由于粉煤灰的比表面积小，对水的吸附力较小，拌合需水量少的缘故。 不宜用于干燥环境和有抗渗要求的混凝土工程。 四、普通水泥 普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料+（6%～15%）活性混合材料+适量石膏组成。 故其性质介于硅酸盐水泥与以上三种水泥之间，更接近与硅酸盐水泥。 五、复合水泥 硅酸盐水泥熟料+15%～50%的两种以上的混合材料+适量石膏。 复合水泥与矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥相比，掺混合材料种类不是一种而是两 种或两种以上，多种混合材料互掺，可弥补一种混合材料性能的不足，明显改善水泥的性能， 适用范围更广。 第三部分 高铝水泥 一、组成与水化 高铝水泥属铝酸盐水泥，其主要矿物成分为铝酸一钙 CaO·Al2O3（简写为 CA）。 CA 水化硬化速度快，其水化产物与温度有关： 当温度低于 30℃时，生成水化铝酸一钙晶体 CaO·Al2O3·10H2O 或水化铝酸二钙晶体 2CaO·Al2O3·8H2O 和氢氧化钙凝胶 Al2O3·3H2O 等。由它们组成的水泥石非常密实，强度很高。 当温度高于 30℃时，生成水化铝酸三钙 3CaO·Al2O3·6H2O 晶体和氢氧化铝凝胶，或 Cao·Al2O3·10H2O 和 2CaO·Al2O3·8H2O，此产物不稳定，会进行晶型转变为 3CaO·Al2O3·6H2O （高温、高湿下转变迅速），并放出大量水。由此组成的水泥石孔隙率很大（达 50%以上）， 强度很低。 二、性质与应用 高铝水泥的性质和应用主要有以下特点： （1）强度高，特别是早期强度很高。其一天强度可以达到最高强度的 80%以上，故适用 于紧急抢修工程。 （2）抗渗性、抗冻性好。高铝水泥拌合需水量少，而水化需水量大，故硬化后水泥石 的空隙率很小。 （3）抗硫酸盐腐蚀性好。因水化产物中不含有氢氧化钙，并且氢氧化铝凝胶包裹其 它水化产物起到保护作用以及水泥石的孔隙率很小，故适合抗硫酸盐腐蚀工程。但不耐碱。 （4）水化放热极快且放热量大。不适合大体积混凝土工程。 （5）耐热性高。高温下产生烧结作用，具有较高的强度，故适合耐热工程（<1400℃）。 （6）长期强度降低较大。不适合长期承载结构。 （7）高温、高湿下强度显著降低。不宜在高温、高湿环境中施工、使用