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一个研究了上百年的问题：水泥为什么会硬？

关于这个问题，成百上千的科学家已经研究了上百年，在细节上至今仍有争议。但其基本过程已经形成了共识。总的来说，水泥的水化，就像是一群刺猬，从光滑的肉球中长出了刺，然后依靠这些“刺”互相扎在一起。短短几个小时过去，水中的钙、硅浓度都变得相当高。这时，它们就会结合形成无数个水化硅酸钙（C-S-H）小颗粒覆盖在水泥的表面，形成一个C-S-H薄壳。在接下来的几个小时里，水泥颗粒逐渐溶解、缩小，开始离这层薄壳越来越远；而构成这层薄壳的无数小颗粒就像无数颗种子，细长的C-S-H纤维以此为起点，不仅向外生长，也向内生长。向内生长的纤维将水泥颗粒与薄壳紧密相连，向外生长的纤维则将不同的水泥颗粒联结在一起。随着时间的进展，水泥与水逐渐消耗了，而这些纤维之间的联结越来越紧密，后形成了一个坚实的整体，即使在电子显微镜下也分不清彼此了。这时的产物被称为“水泥石”。

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硅酸盐类水泥的生产工艺之湿法生产

将原料加水粉磨成生料浆后，喂入湿法窑煅烧成熟料的方法。也有将湿法制备的生料浆脱水后，制成生料块入窑煅烧成熟料的方法，称为半湿法，仍属湿法生产之一种。干法生产的主要优点是热耗低（如带有预热器的干法窑熟料热耗为3140～3768焦/千克），缺点是生料成分不易均匀，车间扬尘大，电耗较高。湿法生产具有操作简单，生料成分容易控制，产品质量好，料浆输送方便，车间扬尘少等优点，缺点是热耗高（熟料热耗通常为5234～6490焦/千克）。水泥的生产，一般可分生料制备、熟料煅烧和水泥制成等三个工序，整个生产过程可概括为“两磨一烧”。

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水泥的技术要求

1、 不溶物：Ⅰ型硅酸盐水泥不溶物不超过0.75%。Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。

2、 氧化镁：水泥中氧化镁含量不超过5.0%。如果水泥压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁含量允许放宽到6.0%。

3、3氧化硫：水泥中SO3含量不得超过3.5%。

4、 烧失量：Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.5%。普通水泥中烧失量不得大于5.0%。

5、 细度：硅酸盐水泥比表面积大于300㎡/kg，普通水泥80μm方孔筛筛余不得超过10.0%。

6、 凝结时间：硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于390min。普通水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。

7、 安定性：用沸煮法检验必须合格。

8、强度：水泥标号按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各标号 水泥的各龄期强度不得低于表1-2-1中数值。

9.碱：水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示，若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。

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水泥发泡的方式

水泥物理发泡：将发泡剂通过机械设备制备成泡沫，再将泡沫加入到由水泥基胶凝材料、集料、掺合料、外加剂和水制成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的保温板材(以下简称发泡水泥保温板)。

水泥化学发泡：将发泡剂加入由水泥基胶凝材料、集料、掺合料、外加剂和水制成的料浆中，经混合搅拌、浇注，使其在模具中通过化学反应而使浆体内部产生封闭气孔，经养护、切割而成的保温板材。

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常用水泥的环境条件使用范围

1、在普通气候环境中的混凝土：优先选用普通硅酸盐水泥；可以使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。

2、在干燥环境中的混凝土：优先选用普通硅酸盐水泥；可以使用矿渣硅酸盐水泥；不得使用火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。

3、在高湿度环境中或永远处在水中的混凝土：优先选用矿渣硅酸盐水泥；可以使用普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。

4、严寒地区的露天混凝土、寒冷地区处在水位升降范围内的混凝土：优先选用普通硅酸盐水泥；可以使用矿渣硅酸盐水泥；不得使用火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。

5、受侵蚀性环境水或侵蚀性气体作用的混凝土：根据浸蚀性介质的种类、浓度等具体条件按专门（或设计）规定选用。

6、厚大体积混凝土：优先选用粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥；可以选用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥；不得使用硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥。

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硅酸盐水泥的性质及应用

1早期及后期强度均高：适用于预制和现浇的混凝土工程、冬季施工的混凝土工程、预应力混凝土工程等。

2抗冻性好：适用于严寒地区和抗冻性要求高的混凝土工程。

3耐腐蚀性差：不旬泪于受流动软水和压力水作用的工程,也不宜用于受海水和其它腐蚀性介质作用的工程。

4水化热高：不宜用于大体积混凝土工程。

5抗炭化性好：适合用于二氧化碳浓度较高的环境,如翻砂、铸造车间等。

6耐热性差：不得用于耐热棍凝土工程。

7干缩小：可用于干燥环境。

8耐磨性好：可用于道路与地面工程。