鲁达 1.基本定义：
凡磨细成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。
2.水泥生产的原料组成：
水泥生产分为3个阶段：原料、烧成、制品，俗称“两磨一烧”
3.硅酸盐水泥：
以硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的 水硬性胶凝材料。
4.通用硅酸盐水泥的分类:
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
混合硅酸盐水泥
5.组成材料：
（1）硅酸盐水泥熟料：通常由硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF）四种矿物组成；
（2）石膏：二水石膏：1级缓凝；无水石膏：1级缓凝；脱硫石膏：2级缓凝；磷酸石膏：4级缓凝；
（3）活性混合材：应符合GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料；
（4）非活性混合材：活性指标分别低于GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料；石灰石和砂岩，其中石灰石中的三氧化二铝含量（质量分数）应不大于2.5%。
（5）窑灰；
（6）助磨剂：水泥助磨时允许加入助磨剂，其加入量应不大于水泥质量的0.5%，助磨剂应符合JC/T667的规定。（GB 175-2007《硅酸盐水泥》）
6.硅酸盐水泥的质量指标
（1）细度（选择性指标）
硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其比表面积不小于300m2/kg；实际生产水泥过程中粉磨的过细，会导致成本提高，且使用中水化放热速度也会过快，在空气中硬化收缩性较大。
（2）标准稠度用水量
利用水泥净浆搅拌机和标准法维卡仪测定。
（3）凝结时间
1）硅酸盐水泥初凝时间不少于45min，终凝时间不大于390min；
2）普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min.
（3）影响因数：
①化学成分：烧成度和成分（C3A、R20）；
②混合材种类和数量：混合材越多，活性越差，凝结时间越长；
（4）安定性
影响因数：游离的CaO,MgO,SO3水化慢，水化后体积膨胀，造成混凝土强度下降，
耐久性下降，严重时出现安定性问题。
（5）化学指标
通用硅酸盐水泥的化学指标应符合《混凝土工艺学》教材中表“通用硅酸盐水泥的化学指标”的规定。
（6）强度
1）指标：
水泥强度是评定水泥质量的重要指标，根据标准GB 175规定需检测3d及28d强度（通常把28d以前的强度称为早期强度，28d及以后的强度则称为后期强度）。
2）影响因数：
①烧成状况：熟料的容重、游离氧化钙
②细度：比表面积、粒度
③混合材的种类，添加比例
④石膏的种类，添加比例 ：石膏对早期强度有所提高，但是对晚期有伤害。石膏纯度越高，对晚期的强度影响越小，工业废石膏尤其要注意。
⑤发货时间，天气温度：
A高温水泥在水泥库中石膏继续水化，引起水泥受潮，行成结块，强度下降，流动度下降。
B在空气中会受潮，强度下降，流动度上升，受潮程度随着湿度和温度增加会越来越明显。夏季梅雨季节强度低的一个原因。
C受潮对早期强度影响不明显，主要是降低了晚期强度，因此不能 通过早期强度来判断晚期强度。
7.水泥的水化与凝结硬化
（1）水泥的水化过程
水化反应生成水化产物，并放出一定的热量，水泥中各矿物的水化反应式如下：
2（3CaO•SiO2）+6H2O3CaO•2SiO2•3H2O+3Ca(OH)2
硅酸三钙 水化硅酸钙 氢氧化钙
2（2CaO•SiO2）+4H2O3CaO•2SiO2•3H2O+Ca(OH)2
硅酸二钙
3CaO•Al2O3+6H2O3CaO•Al2O3•6H2O
铝酸三钙 水化铝酸钙
4CaO•Al2O3•Fe2O3+7H2O3CaO•Al2O3•6H2O+CaO•Fe2O3•H2O
铁铝酸四钙 水化铁酸一钙
（2）水泥凝结硬化过程
（a） （b） （c） （d）
1-水泥颗粒；2-水分；3-凝胶层；4-水泥颗粒的未水化内核；5-毛细孔
水泥凝结硬化过程示意图
①初始反应期，如图（a）所示。
②潜伏期，如图（b）所示。
③凝结期，如图（c）所示。
④硬化期，如图（d）所示。
（3）影响水泥凝结硬化的主要因素
①熟料矿物组成
C3S和C3A在熟料中的相对含量越多，水泥凝结硬化速度越快。
②石膏掺量
水泥粉磨时掺入适量石膏，可以调节水泥的凝结硬化速度。
③细度
水泥颗粒粉磨的越细，总表面积越大，则水化速度越快，凝结硬化也越快，但是水化放热速度越快。
④温度和湿度
升高温度可以使水泥水化反应加快，强度增长加快；相反，降低温度，则水化反应减慢，强度增长变慢。
⑤养护龄期
龄期是指水泥在正常养护条件下所经历的时间，其强度在数月、数年甚至数十年后还会继续增长。
8.水泥组成对混凝土性能影响
（1）水泥组成结构对混凝土和易性的影响
①水泥矿物组成对和易性的影响
水泥矿物组成中C3S和C3A含量越多，水泥的凝结硬化速度越快，在同样时间内会导致水泥浆体的流动性相对变差，而C2S的含量越多，C3S和C3A的含量越少则相对有利。
②水泥混合材组成对和易性的影响
水泥混合材种类繁多，可以分为活性混合材与惰性混合材；可以概括分为酸性、中性和碱性混合材；可以粗略分为低吸水性、中吸水性、高吸水性和特高吸水性混合材。具有不同性质的混合材，对混凝土和易性的影响差异很大。
③水泥颗粒组成对和易性的影响
颗粒级配合理的水泥，在配制混凝土时，对混凝土的流动性、黏聚性和保水性都是有利的。
（2）水泥组成对混凝土强度的影响
1）水泥矿物组成对强度的影响
①硅酸三钙（C3S）水化较快，28d强度可达其一年强度的70%～80%。
②硅酸二钙（C2S）水化较慢，早期强度较低，一年以后赶上C3S。
③铝酸三钙（C3A）水化较快，放热较多，凝结很快，强度3d内就大部分发挥出来。
④铁铝酸四钙（C4AF）早期强度类似C3A，而后期还能不断增长，类似于C2S。
2）水泥混合材组成对强度的影响
①混合材酸碱性、活性对强度的影响
水泥混合材的酸性和活性对提高水泥和混凝土的28d强度有利；而混合材的惰性和碱性对提高水泥和混凝土的3d和7d强度有利。
②混合材吸水性对强度的影响
高吸水性掺合料和低吸水性掺合料的合理组合，一方面可以使混凝土拌合物保持良好的和易性，另一方面也可以使混凝土拌合物保持适当的酸碱性和化学活性以及合理的颗粒级配等，从而进一步改善混凝土的各龄期强度。
（3）水泥组成对混凝土耐久性的影响
1）水泥矿物组成对混凝土耐久性的影响
①水泥矿物组成对水化产物结构稳定性的影响
C3S含量的提高会使水化产物的结构稳定性下降，而水泥中的C3A含量过高会导致混凝土的结构稳定性破坏。
②水泥矿物组成对混凝土化学收缩的影响
由于水化反应前后反应物的平均密度小于生成物的平均密度，从而导致生成物的总体积小于反应物的总体积。
③水泥矿物组成对混凝土自收缩的影响
由于化学收缩引起水泥浆内部不可避免地出现未被水和固相粒子所填充的孔隙，导致混凝土内部凹液面的生成，从而产生了毛细孔压力，引起的混凝土收缩称为自收缩。
④水泥矿物组成对混凝土渗透性和抗冻性的影响
水泥矿物组成对化学收缩和自收缩的影响，还会引起混凝土孔隙率和孔结构的变化，进而影响混凝土的渗透性和抗冻性。
2）水泥混合材组成对混凝土耐久性的影响
①混合材酸碱性、活性对化学收缩和自收缩的影响
混合材的活性越高，酸性越强，早期的化学收缩越大，自收缩的幅度越大。
②混合材吸水性对干燥收缩和自收缩的影响
水泥混合材的吸水性越大，混凝土凝结硬化后因水分挥发而产生的干燥收缩越大。
③混合材组成对混凝土渗透性和抗冻性的影响
混合材的酸碱性、活性以及颗粒级配、形态等因素对混凝土自收缩的影响，同样影响混凝土的毛细孔压力渗透性和大气抗冻性。
参考文献：《混凝土工艺学》