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【正文】 化熱和放熱速率與熟料礦物成分、混合材料品種和數量及水泥細度等有關。硅酸鹽水泥的水化熱＞普通水泥的水化熱＞復合水泥（或礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥）的水化熱。水化熱適當大，對冬季施工有利。但對大體積混凝土施工不利，易產生冷縮和溫度裂縫。（6）通用硅酸鹽水泥的合格品與不合格品當檢驗結果符合①化學指標（不溶物、燒失量、三氧化硫、氧化鎂、氯離子）和②物理指標（凝結時間、安定性、強度）的規定時為合格品。其中的任何一項技術要求不符合時為不合格品。（7）通用硅酸鹽水泥的主要特性和優先選用通用硅酸鹽水泥的組成材料均為硅酸鹽水泥熟料、適量的石膏和規定的混合材料，但由于這六個品種水泥中混合材料品種及其數量的不同，表現出來的性能也有較大的差異。它們的主要特性見教材。根據通用硅酸鹽水泥的主要特性和混凝土工程的特點及所處環境，可優先選用水泥，具體見教材。2. 通用硅酸鹽水泥的水化與耐腐蝕能力（1）水化的定義水化是指水泥或熟料礦物與水的化學反應。水化過程包含有凝結與硬化二個過程。凝結是指可塑性的（水泥）漿體，失去可塑性的過程。硬化是指漿體完全失去可塑性，并具有強度，而且漿體內部水化繼續進行，強度繼續提高的過程。水泥的凝結和硬化是一個連續的、復雜的物理化學過程。硬化以后的水泥漿體稱為水泥石或水泥硬化漿體。（2）硅酸鹽水泥熟料的水化硅酸三鈣的水化速度快，放熱量大，在28d齡期已水化約80%～90%。水化產物為水化硅酸鈣和氫氧化鈣。水化硅酸鈣凝膠尺寸在1～100nm范圍，具有巨大的表面積，凝膠粒子間存在范德華力和化學結合鍵，由它構成的網狀結構具有很高的強度，所以硅酸鹽水泥的強度主要是由CSH凝膠提供的。水化生成的Ca(OH)2，以六方板狀晶體析出，它對強度的貢獻相對較弱；但它使水泥石的堿度升到pH12以上，能保護鋼筋不生銹，能提高抗碳化能力。 硅酸二鈣的水化速度慢，放熱量小，雖然水化產物與硅酸三鈣相同，但數量不同。因此硅酸二鈣早期強度低，但后期強度高。 鋁酸三鈣的水化迅速，放熱量很大，生成水化鋁酸三鈣，在3d內已完成水化。因此，在硅酸鹽水泥生產中，通常加入3％～5％的石膏，以調節水泥的凝結時間。 鐵鋁酸四鈣與水反應，生成水化鋁酸三鈣晶體和水化鐵酸鈣凝膠。在28d內基本完成水化。在有氫氧化鈣或石膏存在時，它將進一步水化生成水化鋁酸鈣和水化鐵酸鈣的固溶體或水化硫鋁酸鈣和水化硫鐵酸鈣的固溶體。（3）硅酸鹽水泥、普通水泥的水化水泥顆粒與水接觸后，水泥熟料中的四種主要礦物和石膏立即或在相當長的時間內均能與水發生水化作用，生成水化產物，并放出一定量的水化熱。硅酸鹽水泥與水作用后，生成的主要水化產物是：水化硅酸鈣凝膠和水化鐵酸鈣凝膠，氫氧化鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣晶體。在完全水化的硅酸鹽水泥石中，水化硅酸鈣約占60％～70%，氫氧化鈣約占20%～25％。由于混合材料摻量少，普通水泥的水化與硅酸鹽水泥的水化接近。水泥漿體由可塑態逐漸失去塑性，進而硬化產生強度，這一凝結硬化過程，可以分為四個階段：①初始反應期（約15分鐘內結束），②誘導期（一般持續1~3小時），③凝結期（一般持續1～3小時），④硬化期。（4）活性混合材料在通用硅酸鹽水泥中的水化常用的活性混合材料有火山灰質混合材料、粒化高爐礦渣和粉煤灰等，主要含有非晶態或玻璃態的活性SiO2和活性A12O3。常溫下能與氫氧化鈣和水發生水化反應，生成水硬性的水化產物，并能夠逐漸凝結硬化產生強度。活性混合材料在石灰和石膏作用下的水化。磨細的活性混合材料與水拌合后，本身并不硬化或硬化極其緩慢；但在氫氧化鈣飽和溶液中，在常溫下就會發生顯著的水化反應，生成的水化產物是具有水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。當液相中有石膏存在時，水化鋁酸鈣與石膏反應生成水化硫鋁酸鈣。 活性混合材料在通用硅酸鹽水泥中的水化。通用硅酸鹽水泥與水拌合后，首先是水泥中熟料的水化，放出大量的Ca(OH)2；然后是活性混合材料中的SiO2和Al2O3受到上述Ca(OH)2和水泥中石膏的激發而進行的水化反應（一般稱為二次水化反應），即消耗大量的Ca(OH)2，生成更多的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣。（5）復合水泥、礦渣水泥、粉煤灰水泥和火山灰水泥的水化由于混合材料摻量多，復合水泥、礦渣水泥、粉煤灰水泥和火山灰水泥的水化分兩步進行。首先是水泥中熟料的水化，然后是活性混合材料受到Ca(OH)2和石膏激發后的水化。與硅酸鹽水泥和普通水泥相比，摻活性混合材料多的水泥的水化速度和凝結硬化速度減慢，水化熱降低，早期強度降低而后期強度逐漸提高；水化產物中水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣量較多，氫氧化鈣量較少。（6）水泥石的結構在常溫下水泥硬化漿體（水泥石）是一非均質的多相體系，即由水泥水化產物、未水化的水泥顆粒內核與孔隙等組成的多孔（大孔、毛細孔、凝膠孔）多相（固、液、氣）體系。它具有一定的機械強度和孔隙率，外貌和性能與石材相似，故又稱之為水泥石。（7）影響通用水泥水化和凝結硬化的主要因素①水泥的組成，主要取決于熟料質量、混合材料品種及其相對含量。②熟料礦物組成，主要取決于水泥熟料礦物組成及其相對含量。③水泥細度，因為水化是由顆粒表面開始逐漸深入到內部的。水泥顆粒越細，與水接觸的表面積越大，整體水化越快，凝結硬化也快，早期強度較高。但水泥顆粒過細，磨細能耗增加，標準稠度用水量增加，硬化時干縮較大。④水泥漿的水灰比，通常硅酸鹽水泥完全水化時的水灰比（非蒸發水/水泥）。水灰比越大，拌合用水量越多，會導致水泥石中的毛細孔越多、孔隙率越大、強度越低、收縮越大、抗滲性及耐化學侵蝕性能越差。⑤養護條件，養護三要素為溫度、濕度和時間。標準養護的溫度為（20177。1或2）℃，相對濕度為≥90%（或95%或水中），時間（齡期）為28d。水是水泥水化的必要條件。提高養護溫度，可以促進水泥水化、加速凝結硬化、提高早期強度。硅酸鹽水泥強度在3d～14d內增長較快，28d后增長變慢，長期強度還有增長。⑥儲存條件。水泥應該儲存在干燥的環境里。水泥的有效期為三個月。⑦外加劑。一些糖類外加劑能顯著延緩水泥的凝結時間，一些無機鹽類外加劑能顯著加快水泥的凝結硬化并可提高水泥的早期強度。（8）硅酸鹽水泥硬化漿體的腐蝕與防止硅酸鹽水泥漿體硬化以后，其強度在幾年甚至幾十年中仍有提高，并且有較好的耐久性。但在某些腐蝕性介質的作用下，強度下降，起層剝落，嚴重時會引起整個工程結構的破壞。硅酸鹽水泥石受腐蝕的種類、受腐蝕的原因和防止腐蝕的措施，簡述如下：腐蝕種類軟水腐蝕（溶出性侵蝕），鹽類（硫酸鹽、鎂鹽、鹽類循環結晶等）腐蝕，酸類（碳酸腐蝕、一般酸類腐蝕）腐蝕，強堿腐蝕和綜合腐蝕。受腐原因水泥石中含有氫氧化鈣、水化鋁酸鈣水泥石不夠密實有腐蝕介質存在防腐措施合理選擇水泥品種提高水泥石密實度加保護層（9）通用硅酸鹽水泥的耐腐蝕能力 抗軟水腐蝕、鹽類（硫酸鹽、鎂鹽）腐蝕、酸類腐蝕能力的順序為：礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥、復合水泥＞普通水泥＞硅酸鹽水泥。抗（空氣中）碳化能力的順序為：硅酸鹽水泥＞普通水泥＞礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥。二、例題例題41：實驗測得某普通水泥28d齡期的膠砂破壞荷載見下表，請確定該水泥的強度等級。（注，） 解：28d抗 壓抗 折F/kNF/N320033003100f/MPaf/MPaf6平均 = ， (－)/=%=5% ＜10%(－)/=%=11% ＞10%f3平均=， ＞(－)/=%＜10%(－)/=%＜10%f5平均 = ＞(－)/=%=3% ＜10%(－)/=%=2% ＜10%fC=FC/A=FC/(4040)=1000/(4040)=， ff=(bh2)=100/(40402)=3200100/(40402)=，由誤差分析得：fC5平均抗壓強度=＞，ff2平均抗折強度=＞。例題42：通用硅酸鹽水泥的三大組分材料是什么？通用水泥的主要水化產物是什么？答：三大組分材料是水泥熟料、石膏和混合材料。通用水泥的主要水化產物是水化硅酸鈣凝膠和水化鐵酸鈣凝膠，氫氧化鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣晶體。在完全水化的硅酸鹽水泥石中，水化硅酸鈣約占60％～70%，氫氧化鈣約占20%～25％。例題43：硅酸鹽水泥熟料的主要礦物是什么？各有什么水化產物和水化硬化特性？答：熟料的主要礦物是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣。硅酸三鈣遇水，反應速度較快，水化熱高，它的水化產物對水泥早期強度和后期強度均起主要作用。水化產物是水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣。硅酸二鈣遇水，反應速度較慢，水化熱較低，它的水化產物對水泥早期強度貢獻較小，但對水泥后期強度起重要作用。耐化學侵蝕性良好，干縮較小。水化產物是水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣。鋁酸三鈣是四種礦物組分中遇水反應速度最快、水化熱最高的組分。耐化學侵蝕性差，干縮大。因此，為了調節水泥的凝結硬化速度必須摻加石膏，鋁酸三鈣與石膏形成的水化產物（鈣礬石），對水泥早期強度有一定的作用。水化產物是水化鋁酸鈣和三硫型或單硫型水化硫鋁酸鈣晶體。鐵鋁酸四鈣遇水反應較快，水化熱較高。抗壓強度居中，對水泥抗折強度的貢獻較大。耐化學侵蝕性優，干縮小。水化產物是水化鐵酸鈣凝膠，水化鋁酸鈣和水化硫鐵鋁酸鈣晶體（有石膏存在時）。例題44：什么是活性混合材料和非活性混合材料？它們加入通用水泥中各起什么作用？答：混合材料是為了改善通用硅酸鹽水泥性能、調節水泥強度、降低水化熱、降低生產成本、增加水泥產量和增加品種而經常采用的組成材料。活性混合材料主要有粒化高爐礦渣、粉煤灰、火山灰質混合材料，主要含有非晶態或玻璃態的活性SiO2和活性A12O3，能與水泥漿中的氫氧化鈣和石膏發生化學反應。非活性混合材料，摻入水泥中的主要作用是調節水泥強度、降低水化熱、降低生產成本、增加產量，在水泥漿中幾乎不發生化學反應。主要有石灰石和砂巖等。活性混合材料在通用硅酸鹽水泥中的水化。通用硅酸鹽水泥與水拌合后，首先是水泥中熟料的水化，放出大量的Ca(OH)2；然后是活性混合材料中的SiO2和Al2O3受到上述Ca(OH)2和水泥中石膏的激發而進行的水化反應（一般稱為二次水化反應），即消耗大量的Ca(OH)2，生成更多的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣。例題45：通用硅酸鹽水泥中加入石膏的作用是什么？膨脹水泥中加入石膏的作用是什么？答：硅酸鹽水泥中加入石膏的作用有三：起調節水泥凝結時間的作用、適量的增強作用（硫酸鹽激發劑）、產生適量鈣礬石后的微膨脹作用。加入過量時會產生體積安定性問題。通用硅酸鹽水泥中加入石膏的主要作用是起調節水泥凝結時間的作用。由于鋁酸三鈣是四種礦物組分中遇水反應速度最快、水化熱最高的組分，其水化產物水化鋁酸鈣的強度低，故為了調節水泥的凝結硬化速度必須摻加石膏，而且鋁酸三鈣與石膏形成的水化產物（水化硫鋁酸鈣晶體），對水泥早期強度有一定的作用。膨脹水泥中加入石膏的主要作用是產生適量鈣礬石后的微膨脹作用。水泥中的石膏與水化鋁酸鈣發生反應，生成具有體積膨脹的、針狀的晶體三硫型水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）。例題46：通用水泥有哪些品種，各有什么特性？答：通用硅酸鹽水泥的定義為以硅酸鹽水泥熟料和適量的石膏，及規定的混合材料制成的水硬性膠凝材料。其分類按混合材料的品種和摻量分為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥六個品種。通用硅酸鹽水泥的主要特性（詳見教材）。例題47：什么是水泥的體積安定性？引起安定性不良的主要原因是什么？如何檢驗安定性？答：水泥漿體在硬化過程中體積變化的均勻性稱為水泥體積安定性。引起安定性不良的主要原因是由于熟料或水泥中含有過多的游離氧化鈣和游離氧化鎂，及磨制水泥時加入了過多的石膏等所造成的。現行國標規定用沸煮法檢驗由游離CaO引起的水泥體積安定性。采用壓蒸方法才能檢驗由游離MgO引起的水泥體積安定性。石膏的危害則需要水泥漿體長期浸在常溫水中才能檢驗。由于MgO和石膏的危害作用不便于快速檢驗，故用化學成分控制，％，如經壓蒸安定性檢驗合格，％；％。例題48：簡述硅酸鹽水泥凝結硬化的機理。影響水泥凝結硬化的主要因素是什么？答：凝結硬化的機理：水泥顆粒與水接觸后，水泥熟料中的四種主要礦物和石膏立即或在相當長的時間內均能與水發生水化作用，生成水化產物，并放出一定量的水化熱。隨著水化的進行，水泥漿體進入凝結階段，由可塑態逐漸失去塑性，進而硬化產生強度。這一凝結硬化過程，可以分為四個階段，①初始反應期（約15分鐘內結束），②誘導期（一般持續1~3小時），③凝結期（一般持續1～3小時），④硬化期。（詳見教材）影響水泥凝結硬化的主要因素：①水泥的組成，②熟料礦物組成，③水泥細度，④水泥漿的水灰比，⑤養護條件，⑥儲存條件，⑦外加劑，等。（詳見教材）例題49：通用硅酸鹽水泥的強度如何測定，其強度等級如何評定？答：現行國標規定：水泥的強度用膠砂強度檢驗。將水泥、水和中國ISO標準砂按1: : ，以規定的方法攪拌制成標準試件（尺寸為40mm40mm160mm），在標準條件下在（20177。1）℃的水中養護至3d和28d，測定這兩個齡期的抗折強度和抗壓強度。根據測定結果，判定水泥的強度等級。、、。、。礦渣水泥、火山灰水泥、、。現行標準將水泥分為普通型和早強型（或稱R型）兩個型號。例題410：什么樣的水泥產品是合格品和不合格品？答：當水泥產品的檢驗結果符合①化學指標（不溶物、燒失量、三氧化硫、氧化鎂、氯離子）和②物理指標（凝結時間、安定性、強度）的規定時為合格品，其中的任何一項技術要求不符合時為不合格品。例題411：硅酸鹽水泥的腐蝕有哪些類型？如何防止水泥石的腐蝕？答：腐蝕類型：軟水腐蝕（溶出性侵蝕），鹽類（硫酸鹽、鎂鹽、鹽類循環結晶等）腐蝕，酸類（碳酸腐蝕、一般酸類腐蝕）腐蝕，強堿腐蝕和綜合腐蝕。防止水泥石腐蝕的措施：合理選擇水泥品種、提高水泥石密實度、加保護層例題412：白色硅酸