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硅酸盐系水泥（见图3.1）是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，共同磨细而成。按其性能和用途不同，又可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类。
图3.1 硅酸盐水泥系列
通用水泥是指大量用于一般土木建筑工程中的水泥，专用水泥和特性水泥是指用于各类有特殊要求的工程中的水泥。
硅酸盐水泥（英文名Portland Cement，故也常称为波特兰水泥）分两种类型：不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅰ；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥熟料质量 5％的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。硅酸盐水泥是硅酸盐系水泥的一个基本品种。其他品种的硅酸盐类水泥，都是在此基础上加入一定量的混合材料，或者适当改变水泥熟料的成分而形成的。
（1）水泥生产工艺
生产硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料（如石灰石、白垩等）和黏土质原料（如黏土、黄土和页岩等）两类，一般常配以辅助原料（如铁矿石、砂岩等）。石灰质原料主要提供CaO，黏土质原料主要提供SiO 2 、Al 2 O 3 及少量的Fe 2 O 3 ，辅助原料常用以校正Fe 2 O 3 或SiO 2 的不足。
硅酸盐水泥的生产过程分为制备生料、煅烧熟料、粉磨水泥 3 个主要阶段，该生产工艺过程如下：石灰质原料和黏土质原料按适当的比例配合，有时为了改善烧成反应过程还加入适量的铁矿石和矿化剂，将配合好的原材料在磨机中磨成生料，然后将生料入窑煅烧成熟料。以适当成分的生料，煅烧至部分熔融得到以硅酸钙为主要成分的物料称为硅酸盐水泥熟料。
熟料再配以适量的石膏，或根据水泥品种要求掺入混合材料，入磨机磨至适当细度，即制成水泥。整个水泥生产工艺过程可概括为“两磨一烧”，如图3.2 所示。
水泥生料的配合比例不同，将直接影响硅酸盐水泥熟料的矿物成分比例和主要技术性能，水泥生料在窑内的烧成（煅烧）过程，是保证水泥熟料质量的关键。
图3.2 硅酸盐水泥主要生产流程
水泥生料的烧成，在达到 1 000 ℃时各种原料完全分解出水泥中的有用成分，主要是氧化钙（CaO）、二氧化硅（SiO 2 ）、三氧化二铝（Al 2 O 3 ）、三氧化二铁（Fe 2 O 3 ），其中，在 800 ℃左右少量分解出的氧化物已开始发生固相反应，生成铝酸一钙、少量的铁酸二钙及硅酸二钙。
900～1 100 ℃铝酸三钙和铁铝酸四钙开始形成；1 100 ～ 1 200 ℃大量形成铝酸三钙和铁铝酸四钙，硅酸二钙生成量最大；1 300～1 450 ℃时，铝酸三钙和铁铝酸四钙呈熔融状态，产生的液相把CaO及部分硅酸二钙溶解于其中，在此液相中，硅酸二钙吸收CaO化合成硅酸三钙。这是煅烧水泥的最关键一步，物料必须在高温下停留足够的时间，使物料中游离的氧化钙被吸收掉，以保证水泥熟料的质量。烧成的水泥熟料经过迅速冷却，即得水泥熟料颗粒。
（2）硅酸盐水泥熟料的矿物组成
硅酸盐水泥熟料的主要矿物有以下 4 种，其矿物组成及含量的大致范围见表3.1。
表3.1 硅酸盐水泥熟料的矿物组成
表3.1 中前两种矿物称为硅酸盐矿物，一般占总量的 75％～ 82％；后两种矿物称为熔剂矿物，一般占总量的 18％～25％。这 4 种矿物成分的主要特征如下：
①C 3 S的水化速率较快，水化热较大，且主要在早期放出；强度最高，且能不断得到增长，是决定水泥强度高低的最主要矿物。
②C 2 S的水化速率最慢，水化热最小，且主要在后期放出；早期强度不高，但后期强度增长率较高，是保证水泥后期强度的最主要矿物。
③C 3 A的水化速率极快，水化热最大，且主要在早期放出，硬化时体积减缩也最大；早期强度增长率很快，但强度不高，而且以后几乎不再增长，甚至降低。
④C 4 AF的水化速率较快，仅次于C 3 A，水化热中等，强度较低；脆性较其他矿物小，当含量增多时，有助于水泥抗拉强度的提高。
各矿物的抗压强度随时间的增长情况如图3.3 所示。由上述可知，几种矿物成分的性质不同，它们在熟料中的相对含量改变时，水泥的技术性质也随之改变。例如，要使水泥具有快硬高强的性能，应适当提高熟料中C 3 S及C 3 A的相对含量；若要求水泥的水化放热量较低，可适当提高C 2 S及C 4 AF的含量而控制C 3 S及C 3 A的含量。因此，掌握硅酸盐水泥熟料中各矿物成分的含量及特性，就可以大致了解该水泥的性能特点。
图3.3 水泥熟料的强度增长曲线
除以上 4 种主要矿物成分外，硅酸盐水泥中尚有少量其他成分，常见的有氧化镁（MgO）、三氧化硫（SO 3 ）、游离氧化钙（f-CaO）、碱等。
（1）硅酸盐水泥熟料矿物的水化
水泥颗粒与水接触，在其表面的熟料矿物立即与水发生水解或水化作用（也称为水泥的水化），形成水化产物，同时放出一定热量。其反应式如下：
①3CaO·SiO 2 的水化：
②2CaO·SiO 2 的水化：
③3CaO·Al 2 O 3 的水化：
a.在水及Ca（OH） 2 饱和溶液中：
b.在石膏、氧化钙同时存在的条件下：
④4CaO·Al 2 O 3 ·Fe 2 O 3 的水化：
熟料各单矿物在水化过程中表现出的特性见表3.2。
表3.2 硅酸盐水泥熟料矿物水化特性
硅酸三钙水化很快，生成的水化硅酸钙几乎不溶于水，而立即以胶体微粒析出，并逐渐凝聚成为凝胶。在电子显微镜下可以观察到，水化硅酸钙是大小与胶体相同的、结晶较差的、薄片状或纤维状颗粒，称为C-S-H凝胶。水化生成的氢氧化钙在溶液中的浓度很快达到过饱和，并呈六方晶体析出。水化铝酸三钙为立方晶体，在氢氧化钙饱和溶液中，它能与氢氧化钙进一步反应，生成六方晶体的水化铝酸四钙。
为了调节水泥的凝结时间，水泥中掺有适量石膏。水化时，铝酸三钙和石膏反应生成高硫型水化硫铝酸钙（称为钙矾石，CaO·Al 2 O 3 ·3CaSO 4 ·31H 2 O，以AFt表示）和单硫型水化硫铝酸钙（CaO·Al 2 O 3 ·CaSO 4 ·12H 2 O，以AFm表示）。生成的水化硫铝酸钙是难溶于水的针状晶体。
综上所述，如果忽略一些次要的和少量的成分，则硅酸盐水泥与水作用后，生成的主要水化产物有：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。在充分水化的水泥石中以质量分数论，C-S-H凝胶约占 70％，Ca（OH） 2 约占 20％，钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占 7％。
（2）硅酸盐水泥的凝结硬化
水泥用适量的水调和后，最初形成具有可塑性的浆体，随着时间的增长，失去可塑性（但尚无强度），这一过程称为初凝，开始具有强度时称为终凝。由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结。随着水化进程的推移，水泥浆凝固成具有一定的机械强度并逐渐发展而成为坚固的人造石——水泥石，这一过程称为“硬化”。水泥的凝结和硬化是人为划分的，实际上是一个连续变化的复杂的物理化学过程。
水泥的凝结硬化一般按水化反应速率和水泥浆体结构特征分为：初始反应期、潜伏期、凝结期和硬化期 4 个阶段，见表3.3。
表3.3 水泥凝结硬化时的几个阶段
①初始反应期。水泥与水接触立即发生水化反应，C 3 S水化生成的Ca（OH） 2 溶于水中，溶液pH值迅速增大至 13 左右，当溶液达到过饱和后，Ca（OH） 2 开始结晶析出。同时暴露在颗粒表面的C 3 A溶于水，并与溶于水的石膏反应，生成钙矾石结晶析出，附着在水泥颗粒表面。这一阶段大约经过 10 min，约有 1％的水泥发生水化。
②潜伏期。在初始反应期之后，有 1～2 h的时间，由于水泥颗粒表面形成水化硅酸钙凝胶和钙矾石晶体构成的膜层阻止了与水的接触，使水化反应速度很慢，这一阶段水化放热小，水化产物增加不多，水泥浆体仍保持塑性。
③凝结期。在潜伏期中，由于水缓慢穿透水泥颗粒表面的包裹膜，与熟料矿物成分发生水化反应，而水化生成物穿透膜层的速度小于水分渗入膜层的速度，形成渗透压，导致水泥颗粒表面膜层破裂，使暴露出来的矿物进一步水化，从而结束了潜伏期。水泥水化产物体积约为水泥体积的 2.2 倍，生成的大量的水化产物填充在水泥颗粒之间的空间里，水的消耗与水化产物的填充使水泥浆体逐渐变稠失去可塑性而凝结。
④硬化期。在凝结期以后，进入硬化期，水泥水化反应继续进行使结构更加密实，但放热速度逐渐下降，水泥水化反应越来越困难。在适当的温度、湿度条件下，水泥的硬化过程可持续若干年。水泥浆体硬化后形成坚硬的水泥石，水泥石是由凝胶体、晶体、未水化完的水泥颗粒及固体颗粒间的毛细孔所组成的不匀质结构体。水泥凝结硬化过程示意图如图3.4 所示。
图3.4 水泥凝结硬化过程示意图
1—水泥颗粒；2—水分；3—凝胶；4—晶体；5—水泥颗粒的未水化内核；6—毛细孔
水泥硬化过程中，最初的 3 d强度增长幅度最大，3 d到 7 d强度增长率有所下降，7 d到28 d强度增长率进一步下降，28 d强度基本达到最高水平，28 d以后强度虽然还会继续发展，但强度增长率却越来越小。
（3）影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素
①水泥组成成分的影响。水泥的矿物组成成分及各组分的比例是影响水泥凝结硬化的最主要因素。如前所述，不同矿物成分单独和水起反应时所表现出来的特点是不同的。水泥中如提高C 3 A的含量，将使水泥的凝结硬化加快，同时水化热也大。一般来讲，若在水泥熟料中掺加混合材料，将使水泥的抗侵蚀性提高，水化热降低，早期强度降低。
②石膏掺量。石膏称为水泥的缓凝剂，主要用于调节水泥的凝结时间，是水泥中不可缺少的组分。水泥熟料在不加入石膏的情况下与水拌和后会立即产生凝结，同时放出热量。其主要原因是由于熟料中的C 3 A很快溶于水中，生成一种促凝的铝酸钙水化物，使水泥不能正常使用。石膏起缓凝作用的机理是：水泥水化时，石膏很快与C 3 A作用产生很难溶于水的水化硫铝酸钙（钙矾石），它沉淀在水泥颗粒表面形成保护膜，从而阻碍了C 3 A的水化反应并延缓了水泥的凝结时间。
石膏的掺量太少，缓凝效果不显著，但过多地掺入石膏因其本身会生成一种促凝物质，反而使水泥快凝。适宜的石膏掺量主要取决于水泥中C 3 A的含量和石膏中SO 3 的含量，同时也与水泥细度及熟料中SO 3 的含量有关。石膏掺量一般为水泥质量的 3％～ 5％。如果水泥中石膏掺量超过规定的限量，还会引起水泥强度降低，严重时会引起水泥体积安定性不良，使水泥石产生膨胀性破坏。所以国家标准规定，硅酸盐水泥中SO 3 总计不得超过水泥总质量 3.5％。
③水泥细度的影响。水泥颗粒的粗细直接影响水泥的水化、凝结硬化、强度及水化热等。这是因为水泥颗粒越细，总表面积越大，与水的接触面积也大，因此水化迅速，凝结硬化也相应增快，早期强度也高。但水泥颗粒过细，易与空气中的水分及二氧化碳反应，致使水泥不宜久存；过细的水泥硬化时产生的收缩亦较大；水泥磨得越细，能耗越多，成本越高。因此，水泥颗粒的粒径应控制在一个合适的范围内。
④养护条件（温度、湿度）的影响。养护环境有足够的温度和湿度，有利于水泥的水化和凝结硬化过程，有利于水泥的早期强度发展。如果环境十分干燥时，水泥中的水分蒸发，导致水泥不能充分水化，同时硬化也将停止，严重时会使水泥石发生裂缝。
通常情况下，养护时温度升高，水泥的水化加快，早期强度发展也快。若在较低的温度下硬化，虽强度发展较慢，但最终强度不受影响。但当温度低于 0 ℃以下时，水泥的水化停止，强度不但不增长，甚至会因水结冰而导致水泥石结构破坏。
实际工程中，常通过蒸汽养护，压蒸养护来加快水泥制品的凝结硬化过程。
⑤养护龄期的影响。水泥的水化硬化是一个较长时期内不断进行的过程，随着水泥颗粒内各熟料矿物水化程度的提高，凝胶体不断增加，毛细孔不断减少，使水泥石的强度随龄期增长而增加。实践证明，水泥一般在 28 d内强度发展较快，28 d后增长缓慢。
⑥拌和用水量的影响。在水泥用量不变的情况下，增加拌和用水量，会增加硬化水泥石中的毛细孔，降低水泥石的强度，同时延长水泥的凝结时间。所以在实际工程中，水泥混凝土调整流动性大小时，在不改变水胶比的情况下，常增减水和水泥的用量。为了保证混凝土的耐久性，有关标准规定了最小水泥用量。
⑦外加剂的影响。硅酸盐水泥的水化、凝结硬化受水泥熟料中C 3 S、C 3 A含量的制约，凡对C 3 S和C 3 A的水化能产生影响的外加剂，都能改变硅酸盐水泥的水化、凝结硬化性能。如加入促凝剂（CaCl 2 、Na 2 SO 4 等）就能促进水泥水化硬化，提高早期强度。相反，掺加缓凝剂（木钙糖类等）就会延缓水泥的水化、硬化，影响水泥早期强度的发展。
⑧储存条件的影响。储存不当，会使水泥受潮，颗粒表面发生水化而结块，严重降低强度。即使良好的储存，在空气中的水分和CO 2 作用下，水泥也会发生缓慢水化和碳化，经 3 个月，强度通常降低 10％～20％，6 个月降低 15％～30％，1 年后将降低 25％～ 40％，所以水泥的有效储存期为 3 个月，不宜久存。
国家标准对水泥的品质要求一般有如下项目：
（1）凝结时间
水泥浆体的凝结时间对工程施工具有重要意义。根据国家标准《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB /T 1346—2011）规定，凝结时间用维卡仪进行测定。在研究水泥凝结过程时，还可以采用测电导率或水化放热速率等方法。
凝结时间分初凝和终凝。初凝为水泥加水拌和始至标准稠度净浆开始失去可塑性所经历的时间；终凝则为浆体完全失去可塑性并开始产生强度所经历的时间。国家标准规定：硅酸盐水泥初凝时间不得早于 45 min；终凝时间不得迟于 6.5 h。
一般要求混凝土搅拌、运输、浇捣应在初凝之前完成。因此水泥初凝时间不宜过短；当施工完毕则要求尽快硬化并具有强度，故终凝时间不宜太长。
水泥的凝结时间与水泥品种有关。一般来说，掺混合材的水泥凝结时间较缓慢；凝结时间随水灰比增加而延长，因此混凝土和砂浆的实际凝结时间，往往比用标准稠度水泥净浆所测得的要长得多；此外环境温度升高，水化反应加速，凝结时间缩短，所以在炎热季节或高温条件下施工时，须注意凝结时间的变化。
（2）强度
水泥强度是表明水泥质量的重要技术指标，也是划分水泥强度等级的依据。
国家标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB /T 17671—2021）规定，采用软练胶砂法测定水泥强度，又根据 3 d强度分为普通型和早强型。该法是由按质量计的一份水泥、三份中国ISO标准砂，用 0.5 的水灰比拌制的一组塑性胶砂，制成 40 mm×40 mm×160 mm的试件，试件连模一起在湿气中养护 24 h后，再脱模放在标准温度（20±1）℃的水中养护，分别测定 3 d和28 d抗压强度和抗折强度。硅酸盐水泥强度等级分为 42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R共 6个等级。《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2023）规定硅酸盐水泥各强度等级的强度值不得低于表3.4 中的规定。
表3.4 硅酸盐水泥的强度等级要求
注：R——早强型。
（3）体积安定性
体积安定性不良是指已硬化水泥石产生不均匀的体积变化现象。它会使构件产生膨胀裂缝，降低建筑物质量。
引起体积安定性不良的原因有以下几方面：
①f-CaO过量。由于熟料烧成工艺上的原因，使熟料中含有较多的过烧f-CaO，其水化活性低，在水泥硬化后才进行下述反应：
CaO＋H 2 O = Ca（OH） 2
该反应固相体积膨胀 97％，引起不均匀的体积变化会导致水泥石开裂。国家标准规定用沸煮法检验水泥体积安定性。其方法是将水泥净浆试饼或雷氏夹试件沸煮 3 h，用肉眼观察试饼未发现裂纹，用直尺检查没有弯曲，或测得雷氏夹试件膨胀量在规定值内，则该水泥体积安定性合格，反之为不合格。沸煮法的原理是通过沸煮加速f-CaO水化，检验其体积变化现象。当试饼法与雷氏夹法结果有争议时，以雷氏夹法为准。
②f-MgO过量。水泥中的f-MgO形成结晶方镁石时，其晶体结构致密，水化比f-CaO更为缓慢，要几个月甚至几年才明显水化，形成氢氧化镁时体积膨胀将导致水泥石安定性不良。由于MgO的水化作用比游离石灰更为缓慢，所以必须采用压蒸法才能检验它的危害程度。由于国家标准中对MgO的含量已有限制，所以一般可不做这项检验。
③石膏掺量过多。水泥中掺有石膏作为调凝剂或作为混合材的活性激发剂，当石膏掺量过多时，在水泥硬化后还会继续与固态水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙，体积约增大1.5倍，也会引起体积安定性不良。检验SO 3 的危害作用用浸水法。由于国家标准中对SO 3 的含量已有限制，所以一般可不做这项检验。
（4）细度
水泥的细度对水泥安定性、需水量、凝结时间及强度有较大的影响。水泥颗粒粒径越小，与水起反应的表面积越大，水化较快，其早期强度和后期强度都较高，但粉磨能耗增大，因此应控制水泥在合理的细度范围内。
国家标准将细度作为选择性指标，硅酸盐水泥细度以比表面积表示，不低于 300 m 2 /kg，且不高于 400 m 2 /kg。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、复合硅酸盐水泥的细度以 45 μm方孔筛筛余表示，不低于 5％。当买方有特殊要求时，由买卖双方协商确定。
（5）水化热
水泥的水化反应是放热反应，其水化过程放出的热称为水泥的水化热。水泥的水化热对混凝土工艺有多方面意义。水化热对大体积混凝土是有害的因素，大体积混凝土由于水化热积蓄在内部，造成内外温差，形成不均匀应力导致开裂，但水化热对冬季混凝土施工是有益的，水化热可促进水泥水化进程。
水泥的水化放热量及放热速率与水泥的矿物组成有关，根据熟料单矿物水化热测定结果，可测算得硅酸盐熟料中 4 种主要矿物的水化放热速率（见表3.5）。由于水泥的水化热具加和性，所以可根据水泥熟料矿物组成含量，估算水泥水化热。对于硅酸盐水泥，在水化 3 d龄期内水化放热量大致为总放热量的 50％，7 d龄期为 75％，而 3 个月可达 90％。由此可见，水泥的水化放热量大部分在 3 ～ 7 d内放出，以后逐渐减少。各水泥矿物的水化热及放热速率比较如下：
C 3 A＞C 3 S＞C 4 AF＞C 2 S
表3.5 硅酸盐熟料矿物的水化热
水泥水化放热量和放热速率还与水泥细度、混合材种类和数量有关。水泥细度愈细，水化反应加速，水化放热速率亦增大。掺混合材可降低水泥水化热和放热速率，因此大体积混凝土应选用掺混合材量较大的水泥。
（6）水泥化学品质指标
①不溶物。水泥中的不溶物来自熟料中未参与矿物形成反应的黏土和结晶SiO 2 ，是熟料煅烧不均匀、化学反应不完全的标志。一般回转窑熟料不溶物小于 0.5％，立窑熟料小于 1.0％，国家标准规定Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过 0.75％，Ⅱ型不得超过 1.5％。
②烧失量。水泥中烧失量的大小，一定程度上反映熟料烧成质量，同时也反映了混合材掺量是否适当，以及水泥风化的情况。国家标准对烧失量规定如下：Ⅰ型硅酸盐水泥烧失量不得大于 3.0％，Ⅱ型硅酸盐水泥不得大于 3.5％，普通水泥不得大于 5.0％。由于矿渣水泥中的烧失量不能反映上述情况，因此不予规定。
③氧化镁。熟料中氧化镁含量偏高是导致水泥长期安定性不良的因素之一。熟料中部分氧化镁固溶于各种熟料矿物和玻璃体中，这部分氧化镁并不引起安定性不良，真正造成安定性不良的是熟料中粗大的方镁石晶体。同理，矿渣等混合材料中的氧化镁若不以方镁石结晶形式存在，对安定性也是无害的。因此，国际上有的国家水泥标准规定用压蒸安定性试验合格来限制氧化镁的危害作用是合理的。但我国目前尚不普遍具备做压蒸安定性的试验条件，故用规定氧化镁含量作为技术要求。国家标准规定硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的MgO质量分数必须≤5.0％，若水泥压蒸安定性合格允许MgO质量分数≤6.0％，其他品种水泥国家标准另有规定。
④SO 3 。水泥中的SO 3 主要来自石膏，SO 3 过量将造成水泥体积安定性不良。国家标准是通过限定水泥SO 3 含量控制石膏掺量，国家标准规定矿渣水泥中SO 3 质量分数不得超过4.0％，其他五类水泥中SO 3 质量分数不得超过 3.5％。
⑤碱含量。若水泥中碱含量高，当选用含有活性SiO 2 的集料配制混凝土时，会产生碱集料反应，严重时会导致混凝土不均匀膨胀破坏。由此而造成的危害，越来越引起人们的重视，因此国家标准将碱含量亦列入技术要求。根据我国的实际情况，国家标准规定：水泥中碱含量按Na 2 O＋0.658K 2 O计算值来表示，当用户要求提供低碱水泥时，则水泥中的碱含量由双方商定。
⑥氯离子含量。由于水泥混凝土中Cl-含量高会引起钢筋锈蚀，从而导致混凝土开裂破坏。因此国家标准规定各类硅酸盐水泥中Cl-的质量不得超过水泥质量的 0.06％。当有更低要求时，该指标由买卖双方确定。
水泥制品在一般使用条件下，具有较好的耐久性，但在某些侵蚀介质（软水、含酸或盐的水等）作用下，强度降低甚至造成建筑物结构破坏，这种现象称为水泥石的腐蚀。
水泥石就其本身而言，是由于硅酸盐水泥熟料水化后生成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙等水化产物。在一般情况下，这些水化产物是稳定的，但在某些条件下也可能不稳定，会发生化学变化，从而引起水泥石结构破坏。水泥石被环境水侵蚀的原因有：
①氢氧化钙及其他成分，能一定程度地溶解于水（特别是软水）。
②氢氧化钙、水化铝酸钙等都是碱性物质，若环境水中有酸类或某些盐类时，能与其发生化学反应，若新生成的化合物易溶于水或无胶结力，或因结晶膨胀而引起内应力，都将导致水泥石结构的破坏。根据环境水质的不同，存在下列几种主要的侵蚀破坏作用：
（1）软水侵蚀（溶出性侵蚀）
水泥石中的水化产物，都必须在一定浓度的石灰溶液中才能稳定地存在。如果溶液中的石灰浓度小于该水化产物的极限石灰浓度，则该水化产物将被溶解或分解。硅酸盐水泥属于典型的水硬性胶凝材料。对于一般的江、河、湖水和地下水等“硬水”，具有足够的抵抗能力。尤其是在不流动的水中，水泥石不会受到明显侵蚀。
但是，当水泥石受到冷凝水、雪水、冰川水等比较纯净的“软水”。尤其是流动的“软水”作用时，水泥石中的Ca（OH） 2 首先溶解，并被流水带走，Ca（OH） 2 的消失又会引起水化硅酸盐的分解，最后变成无胶结能力的低碱性硅酸凝胶、氢氧化铝。这种侵蚀首先源于Ca（OH） 2 的溶解失去，称为溶出性侵蚀。
硅酸盐水泥水化形成的水泥石中Ca（OH） 2 质量分数高达 20％，所以溶出性侵蚀尤为严重。而掺混合材料的水泥，由于硬化后水泥石中Ca（OH） 2 含量较少，耐软水侵蚀性有一定程度的提高。
（2）酸类侵蚀（溶解性侵蚀）
硅酸盐水泥水化生成物呈碱性，其中含有较多的Ca（OH） 2 ，当遇到酸类或酸性水时，则会发生中和反应，生成比Ca（OH） 2 溶解度大的盐类，导致水泥石的破坏。
①碳酸的侵蚀。雨水、某些泉水及地下水中常含有一些游离的CO 2 ，当含量过多时，将对水泥石起破坏作用。这是因为水泥石中的Ca（OH） 2 能与CO 2 起化学反应，生成碳酸钙（CaCO 3 ），其反应式为：
最初生成的CaCO 3 溶解度不大，但继续处于溶度较高的碳酸水中，则碳酸钙又与碳酸水进一步反应，生成易溶于水的碳酸氢钙：
此反应为可逆反应，当水中溶有较多的CO 2 时，则上述反应向右进行。如果水泥石是在有渗透的压力水作用下生成碳酸氢钙，它将溶于水而被冲走，上述反应将永远达不到平衡。氢氧化钙将连续不断地起化学反应，不断流失，使水泥石中Ca（OH） 2 浓度逐渐降低，Ca（OH） 2 溶度的降低又会导致其他水化产物的分解，腐蚀作用加剧，最终导致水泥石结构发生破坏。
环境水中含游离CO 2 越多，其侵蚀性也越强烈；如水温较高，则侵蚀速度加快。
②一般酸的腐蚀。某些地下水或工业废水中常含有游离的酸类。这些酸类能与水泥石中的氢氧化钙起作用，生成相应的钙盐。所生成的钙盐或易溶于水，或在水泥石孔隙内结晶，体积膨胀，产生破坏作用。例如，盐酸（HCl）、硫酸（H 2 SO 4 ）与氢氧化钙的作用为：
反应生成的氯化钙（CaCl 2 ）易溶于水；石膏（CaSO 4 ·2H 2 O）则在水泥石孔隙内结晶，体积膨胀，使其结构破坏。同时，石膏又能与水泥石中的水化铝酸钙起作用，生成水化硫铝酸钙晶体，破坏性更大（见硫酸盐侵蚀）。
环境水中酸的氢离子浓度越大，即pH值越小时，则侵蚀性越严重。
（3）盐类的侵蚀
①硫酸盐的侵蚀（膨胀性侵蚀）。在海水、地下水及盐沼水等矿物水中，常含有大量的硫酸盐类，如硫酸镁（MgSO 4 ）、硫酸钠（Na 2 SO 4 ）及硫酸钙（CaSO 4 ）等，它们对水泥石均有严重的破坏作用。
硫酸盐能与水泥石中的氢氧化钙起反应，生成石膏。石膏在水泥石孔隙中结晶时体积膨胀，使水泥石破坏。更严重的是，石膏与水泥石中的水化铝酸钙起作用，生成水化硫铝酸钙，反应式为：
生成的水化硫铝酸钙，含有大量的结晶水，其体积增大为原有水化铝酸钙体积的 2.5 倍左右，在水泥石中产生内应力，造成极大的膨胀性破坏作用。由于水化硫铝酸钙晶体呈针状，对水泥石危害严重，所以称其为“水泥杆菌”。
②镁盐腐蚀（双重腐蚀）。海水、地下水及其他矿物水中，常含有大量的镁盐，主要有硫酸镁（MgSO 4 ）及氯化镁（MgCl 2 ）。它们会与水泥石中的Ca（OH） 2 起复分解反应，其反应式如下：
反应生成的CaSO 4 ·2H 2 O会进一步引起硫酸盐膨胀性破坏，CaCl 2 易溶于水，而Mg（OH）2疏松无胶凝作用。因此镁盐的侵蚀又称双重腐蚀。
（4）强碱的侵蚀
硅酸盐水泥水化产物显碱性，一般碱类溶液浓度不大时不会造成明显损害，但铝酸盐（C 3 A）含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱（如NaOH）会发生如下反应：
生成的铝酸钠易溶于水，当水泥石被NaOH浸透后又在空气中干燥，则溶于水的铝酸钠会与空气中的CO 2 反应生成碳酸钠。由于水分失去，碳酸钠在水泥石毛细管中结晶膨胀，易引起水泥石疏松、开裂。
除上述几种腐蚀介质外，糖、铵盐、动物脂肪和含环烷酸的石油产品等对水泥石也有腐蚀作用。实际上，水泥石的腐蚀是一个极为复杂的物理化学作用过程，在它遭受的腐蚀环境中很少是一种侵蚀作用，往往是几种作用同时存在，互相影响。产生水泥石腐蚀的根本原因：外部是因为构件处于侵蚀性介质的环境，内部是因为水泥石中存在易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙，以及水泥石本身不密实，存在很多毛细孔通道，使侵蚀性介质易于进入其内部。腐蚀的总体过程是：水泥石水化产物中的Ca（OH） 2 溶失，导致水泥石受损，胶结能力降低；或者有膨胀性产物形成，引起胀裂性破坏。
硅酸盐水泥中熟料含量高，水化产物中氢氧化钙和水化铝酸钙的含量多，所以抗侵蚀性差，不宜在有腐蚀性介质的环境中使用。
（5）防止腐蚀的措施
根据以上腐蚀原因的分析，水泥石的腐蚀前提是其外环境和内环境能起化学反应，腐蚀性化合物必须是一定浓度的溶液状态，以及较高的温度，一定的湿度，较快的流速，钢筋的锈蚀等。所以，使用水泥时，可采用下列防腐措施：
①根据侵蚀介质的特点，合理选择水泥品种。当水泥遭受软水侵蚀时，可使用水化产物中Ca（OH） 2 含量少的水泥；当水泥石遭受硫酸盐侵蚀时，可使用C 3 A质量分数小于 5％的水泥；在水泥生产时加入适当的混合材料，可降低水化产物中Ca（OH） 2 量，从而提高抗腐蚀能力。
②提高水泥的密实度，降低孔隙率。为了使水泥石中的孔隙尽量少，应严格控制硅酸盐水泥的拌和用水量。因为硅酸盐水泥水化理论上只需占水泥质量 23％左右的水，而实际工程中拌和用水量较大（占水泥质量的 40％～ 70％），多余的水蒸发后形成连通的孔隙，腐蚀介质就容易透入水泥石内部，从而加速了水泥石的腐蚀。在实际施工中，尽量降低混凝土或砂浆中的水灰比，选择级配良好的集料，掺入外加剂、改善施工方法等均可提高水泥石的密实度。此外，在混凝土和砂浆表面进行碳化或氟硅酸处理等其他的表面密实措施，生成难溶的碳酸钙外壳或氟化钙及硅胶薄膜，提高表面密实度，也可减少侵蚀性介质渗入内部。
③在水泥石表面设置保护层。当水泥石处在较强的腐蚀介质中使用时，根据不同的腐蚀介质，可在水泥石表面覆盖玻璃、塑料、沥青、耐酸陶瓷和耐酸石料等耐腐蚀性较高、且不透水的保护层，隔断腐蚀介质与水泥石的接触，保护水泥石不受腐蚀。
（1）凝结硬化快，早期强度及后期强度高
硅酸盐水泥的凝结硬化速度快，早期强度及后期强度均高，适用于有早强要求的混凝土，冬季施工混凝土，地上、地下重要结构的高强混凝土和预应力混凝土。
（2）抗冻性好
硅酸盐水泥采用合理的配合比和充分养护后，可获得低孔隙率的水泥石，并有足够的强度，而且其拌合物不易发生泌水，因此有优良的抗冻性。适应于严寒地区水位升降范围内遭受反复冻融的混凝土工程。
（3）水化热大
硅酸盐水泥熟料中含有大量的C 3 S及较多的C 3 A，在水泥水化时，放热速度快且放热量大，因而不宜用于大体积混凝土工程，但可用于低温季节或冬季施工。
（4）耐腐蚀性差
由于硅酸盐水泥的水化产物中含有较多的Ca（OH） 2 和C 3 AH 6 ，耐软水和化学侵蚀性能较差，不宜用于经常与流动淡水或硫酸盐等腐蚀介质接触的工程，也不宜用于经常与海水、矿物水等腐蚀介质接触的工程。
（5）耐热性差
水泥石中的一些重要组分在高温下会发生脱水或分解，使水泥石的强度下降以至破坏。当受热温度为 100～200 ℃时，由于尚存的游离水能继续发生水化，混凝土的密实度进一步增加，能使水泥石的强度有所提高，且混凝土的导热系数相对较小，故短时间内受热混凝土不会破坏。但当温度较高且受热时间较长时，水泥中的水化产物Ca（OH） 2 分解为CaO，如再遇到潮湿的环境时，CaO熟化体积膨胀，使混凝土遭到破坏。因此，硅酸盐水泥不宜应用于有耐热性要求的混凝土工程中。
（6）抗碳化性能好
水泥石中Ca（OH） 2 与空气中CO 2 反应生成CaCO 3 的过程称为碳化。碳化会使水泥石内部碱度降低，产生微裂纹，对钢筋混凝土还会导致钢筋锈蚀。
由于硅酸盐水泥在水化后，形成较多的Ca（OH） 2 ，碳化时碱度降低不明显。故适用于空气中CO 2 浓度较高的环境，如铸造车间。
（7）干缩小
硅酸盐水泥在硬化过程中，形成大量的水化硅酸钙凝胶体，使水泥石密实，游离水分少，不易产生干缩裂纹，可用于干燥环境中的混凝土工程。
（8）耐磨性好
硅酸盐水泥强度高，耐磨性好，且干缩小，可用于路面与机场跑道等混凝土工程。
通用水泥是用于一般土木建筑工程的水泥，除了前面介绍的硅酸盐水泥，还包括掺入混合材料后制成的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等。
在水泥生产过程中，为节约水泥熟料，提高水泥产量和扩大水泥品种，同时也为改善水泥性能、调节水泥强度等级而加到水泥中的矿物质材料称为水泥混合材料。在硅酸盐水泥中掺入一定量的混合材料，不仅具有显著的技术经济效益，同时可充分利用工业废渣，保护环境，是实现水泥工业可持续发展的重要途径。混合材料按其性能分为非活性混合材料和活性混合材料。
（1）非活性混合材料
在常温条件下，不能与Ca（OH） 2 或水泥发生水化反应并生成具有水硬性水化产物的混合材料称为非活性混合材料。非活性混合材料在水泥中起调节水泥强度等级、节约水泥熟料的作用，因此又称填充性混合材料。另外，非活性混合材料也可以起到减少水化热，改善耐腐蚀性及和易性的作用。
此类混合材料中，质地较坚实的有石英岩、石灰岩、砂岩等磨成的细粉；质地较松软的有黏土、黄土等。另外，凡不符合技术要求的粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰，均可作为非活性混合材料应用。对于非活性混合材料的品质要求主要是应具有足够的细度，不含或极少含对水泥有害的杂质。
（2）活性混合材料
在常温条件下，能与Ca（OH） 2 或水泥发生水化反应并生成相应的具有水硬性水化产物的混合材料称为活性混合材料。活性混合材料除具有非活性混合材料的作用外，还能产生一定的强度，并能明显改善水泥的性质。活性混合材料主要包括粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰 3 类。
①粒化高炉矿渣。高炉冶炼生铁所得以硅酸钙和铝硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后的产品称为粒化高炉矿渣。急冷矿渣的结构为不稳定的玻璃体，在矿渣玻璃体结构中，硅氧四面体和铝氧四面体处于非结晶状态，其键合力极弱。在激发剂作用下，这些硅酸基团和铝酸基团具有较高的活性。习惯上把这类具有“潜在”活性的基团称为活性SiO 2 和活性Al 2 O 3 。常用的激发剂有碱性激发剂（石灰或水泥熟料）和硫酸盐激发剂两类。石灰可与活性SiO 2 及活性Al 2 O 3 反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，使矿渣具有水硬性：
石膏的作用是与水化铝酸钙反应，生成水化硫铝酸钙，使矿渣水硬性得到进一步发挥，其反应机理与硅酸盐水泥熟料矿物水化时是相同的。
②火山灰质混合材料。具有火山灰性的天然或人工的矿物质材料称为火山灰质混合材料。所谓火山灰性，是指一种材料磨成细粉后，单独加水拌和不具有水硬性，但在常温下与石灰一起遇水后能形成具有水硬性化合物的性质。
火山灰质混合材料品种较多，天然的主要有火山灰、凝灰岩、浮石、沸石岩、硅藻土；人工的主要有煤矸石、烧页岩、烧制土、硅质渣、硅粉等。
③粉煤灰。粉煤灰是火山灰质混合材料的一种。粉煤灰是从火力发电厂的煤粉炉烟道气体中收集的粉末，它以氧化硅和氧化铝为主要成分，含少量氧化钙，其水硬性原理与火山灰质混合材料相同。一般来说，当其SiO 2 和Al 2 O 3 含量越高，含碳量越低，细度越小时，质量越好。
掺加到水泥中的活性混合材料，其质量应符合国家标准《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣》（GB /T 18046—2017）、《用于水泥中的火山灰质混合材料》（GB /T 2847—2022）及《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB /T 1596—2017）的规定。
《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2023）规定，普通硅酸盐水泥（简称普通水泥，代号P·O）中熟料与石膏的质量在总质量中须≥80％且＜94％。掺主要混合材料时，要求掺量≥6％且＜20％，其中允许用小于水泥质量 5％的符合要求的石灰石来代替。
普通硅酸盐水泥由于混合材料掺量较少，故普通硅酸盐水泥与硅酸盐水泥的性质基本相同，略有差别，主要表现为：早期强度略低；耐腐蚀性略有提高；耐热性稍好；水化热略低；抗冻性、耐磨性、抗碳化性略有降低。
普通硅酸盐水泥其他指标规定如下：
①烧失量。普通水泥的烧失量不得大于 5.0％。
②凝结时间。初凝不得早于 45 min，终凝不得迟于 10 h。
③强度。普通硅酸盐水泥划分为 42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R共 6 个强度等级，各强度等级不同龄期强度不得低于表3.6 中数值。
表3.6 普通硅酸盐水泥的强度等级要求
矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥）由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣／矿渣粉、适量石膏磨细制成，代号P·S·A和P·S·B。 P·S·A水泥中粒化高炉矿渣／矿渣粉掺加量按质量分数计为≥21％且＜50％；P·S·B水泥中粒化高炉矿渣／矿渣粉掺加量按质量分数计为≥51％且＜70％。允许用符合要求的粉煤灰或火山灰、石灰石代替粒化高炉矿渣／矿渣粉，代替数量小于水泥质量的 8％，替代后P·S·A水泥中粒化高炉矿渣／矿渣粉不得少于 21％，P·S·B水泥中粒化高炉矿渣／矿渣粉不得少于 51％。
粒化高炉矿渣含有活性SiO 2 和活性Al 2 O 3 ，易与Ca（OH） 2 作用而且具有强度。矿渣水泥水化时，首先是水泥熟料矿物的水化，然后矿渣才参与水化反应。矿渣水泥中由于掺加了大量的混合材料，相对减少了水泥熟料矿物的含量，因此矿渣水泥的凝结稍慢，早期强度较低，但在硬化后期，28 d以后的强度发展将超过硅酸盐水泥。
矿渣水泥在应用上与普通硅酸盐水泥相比较，其主要特点及适应范围如下：
①与普通硅酸盐水泥一样，能应用于任何地上工程，配制各种混凝土及钢筋混凝土。但在施工时应严格控制混凝土用水量，并尽量排除混凝土表面泌水，加强养护工作，否则，不但强度会过早停止发展，而且易产生较大干缩，导致开裂。拆模时间应适当延长。
②适用于地下或水中工程，以及经常受较高水压的工程；对于要求耐淡水侵蚀和耐硫酸盐侵蚀的水工或海工建筑尤其适宜。
③水化热较低，适用于大体积混凝土工程。
④最适用于蒸汽养护的预制构件。矿渣水泥经蒸汽养护后，不但能获得较好的力学性能，而且浆体结构的微孔变细，能改善制品和构件的抗裂性和抗冻性。
⑤适用于受热（200 ℃以下）的混凝土工程。还可掺加耐火砖粉等耐热掺料，配制成耐热混凝土。
但矿渣水泥不适用于早期强度要求较高的混凝土工程，不适用于受冻融或干湿交替环境中的混凝土；对低温（10 ℃以下）环境中需要强度发展迅速的工程，如不能采取加热保温或加速硬化等措施时，亦不宜使用。
火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥）由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成，代号为P·P。水泥中火山灰质混合材料掺量按质量分数计为≥21％且＜40％。可以使用符合要求的石灰石代替火山灰质混合材料，代替数量小于水泥质量的 5％，替代后水泥中火山灰质混合材料不得少于 21％。
火山灰水泥的技术性质与矿渣水泥比较接近，与普通水泥相比较，主要适用范围如下：
①最适宜用在地下或水中工程，尤其是需要抗渗性、抗淡水及抗硫酸盐侵蚀的工程中。
②可以与普通水泥一样用在地面工程，但掺软质混合材料的火山灰水泥，由于干缩变形较大，不宜用于干燥地区或高温车间。
③适宜用蒸汽养护生产混凝土预制构件。
④水化热较低，宜用于大体积混凝土工程。
但是，火山灰水泥不适用于早期强度要求较高、耐磨性要求较高的混凝土工程；其抗冻性较差，不宜用于受冻部位。
粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥）由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成，代号为P·F。水泥中粉煤灰掺量按质量分数计为≥21％且＜40％。允许使用符合要求的石灰石代替粉煤灰，代替数量小于水泥质量的 5％，替代后水泥中粉煤灰质量分数不得少于 21％。
粉煤灰水泥与火山灰水泥相比较有着许多相同的特点，但由于掺加的混合材料不同，因此亦有不同。粉煤灰水泥的适用范围如下：
①除适用于地面工程外，还非常适用于大体积混凝土以及水工混凝土工程。
②粉煤灰水泥的缺点是泌水较快，易引起失水裂缝，因此在混凝土凝结期间宜适当增加抹面次数，在硬化期应加强养护。
复合硅酸盐水泥（简称复合水泥）由硅酸盐水泥熟料、三种或三种以上规定的混合材料、适量的石膏磨细制成，代号为P·C。水泥中混合材料总掺加量按质量分数计应≥21％且＜50％。水泥中石灰石掺量不得超过水泥质量的 15％。
《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2023）规定，复合水泥的氧化镁含量、三氧化硫含量、细度、凝结时间和安定性等指标与火山灰水泥和粉煤灰水泥的技术要求相同（见表3.7）。此外，复合水泥的强度等级分为 42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级，而矿渣水泥、粉煤灰水泥和火山灰水泥的强度等级分为 32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级。各强度等级不同龄期强度不得低于表3.7 中数值。
表3.7 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥的技术要求
注：①如果P·S·A水泥中MgO质量分数大于 6.0％，需进行水泥压蒸安定性试验并合格。 P·S·B水泥无要求。②水泥中碱质量分数按Na 2 O＋0.658K 2 O计算值来表示。若用户要求提供低碱水泥，水泥中碱质量分数由供需双方商定。
通用水泥在目前土建工程中应用最广，用量最大。其主要特性及选用原则可以归纳如表3.8和表3.9。
表3.8 通用水泥的特性
表3.9 通用水泥的选用
为满足工程要求而生产的专门用于某种工程的水泥属专用水泥。专用水泥以适用的工程命名，如砌筑水泥、道路水泥等。
由硅酸盐水泥熟料加入规定的混合材料和适量石膏，磨细制成的保水性较好的水硬性胶凝材料，称为砌筑水泥，代号M。
《砌筑水泥》（GB /T 3183—2017）规定，砌筑水泥分为 12.5、22.5 和 32.5 三个等级。各龄期强度不得低于表3.10 规定的数值。
砌筑水泥强度较低，能满足砌筑砂浆强度要求。可利用大量工业废渣作为混合材料，降低水泥成本，砌筑水泥的生产、应用，一改过去用高强度等级水泥配制低强度等级砌筑砂浆、抹面砂浆的不合理现象。砌筑水泥适用于砖、石、砌块砌体的砌筑砂浆和内墙抹面砂浆，但不得用于结构混凝土。
表3.10 砌筑水泥强度等级要求
以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分和较多量铁铝酸盐的硅酸盐水泥熟料称为道路硅酸盐水泥熟料。由道路硅酸盐水泥熟料，0 ～ 10％活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥。
《道路硅酸盐水泥》（GB /T 13693—2017）规定的技术要求如下：
①氧化镁含量。道路水泥中氧化镁质量分数不得超过 5.0％，如果水泥压蒸试验合格，则氧化镁质量分数允许放宽至 6.0％。
②三氧化硫含量。道路水泥中三氧化硫质量分数不得超过 3.5％。
③烧失量。道路水泥中烧失量不得大于 3.0％。
④比表面积。比表面积为 300～450 m 2 /kg。
⑤碱含量。碱质量分数按 w （Na 2 O）＋0.658 w （K 2 O）计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱质量分数不得大于 0.6％或由供需双方商定。
⑥凝结时间。初凝不得早于 90 min，终凝不得迟于 720 min。
⑦沸煮法安定性。安定性用雷氏夹检验必须合格。
⑧干缩性。28 d干缩率不得大于 0.10％。
⑨耐磨性。28 d磨损量不得大于 3.00 kg/m 2 。
⑩强度。道路水泥 28 d抗折强度分为 7.5 和 8.5 两个强度等级，各强度等级 3 d和 28 d强度不得低于表3.11 所规定数值。
⑪氯离子含量。氯离子质量分数不得大于 0.06％。
表3.11 道路水泥各龄期强度等级要求
道路水泥熟料中降低铝酸三钙（C 3 A）含量，以减少水泥的干缩率；提高铁铝酸四钙含量，使水泥耐磨性、抗折强度提高。
道路水泥的特性是干缩率小、耐磨性好、抗折强度高、抗冲击性好、抗冻性和抗硫酸盐侵蚀比较好的专用水泥。适用于道路路面、机场跑道、城市广场及对耐磨性、抗干缩性要求较高的混凝土工程。
与通用水泥相比较，特性水泥是指某种性能比较突出的一类水泥。特性水泥品种繁多，这里仅对硅酸盐系特性水泥中的快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥和彩色硅酸盐水泥作简要介绍。
抗硫酸盐硅酸盐水泥是以硅酸钙为主的特定矿物组成的熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有一定抗硫酸盐侵蚀性能的水硬性胶凝材料，简称抗硫酸盐水泥。
《抗硫酸盐硅酸盐水泥》（GB /T 748—2023）规定，抗硫酸盐水泥的比表面积应不小于280m 2 ／kg；氧化镁质量分数不得大于 5.0％，若水泥压蒸安定性试验合格，则氧化镁的质量分数不得大于 6.0％；三氧化硫质量分数不得大于 2.5％；初凝不得早于 45 min，终凝不得迟于 10 h；水泥中不溶物应不大于 0.75％；体积安定性必须合格。抗硫酸盐水泥强度等级为 42.5。各龄期的强度值不得低于表3.12 规定数值。
表3.12 抗硫酸盐水泥强度要求
抗硫酸盐水泥具有较高的抗硫酸盐侵蚀的性能，水化热较低，适用于受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下隧涵、引水、道路与桥梁基础等工程。
白色硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分，氧化铁含量少的熟料。以白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏和混合材料磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥。
硅酸盐水泥呈暗灰色，主要原因是由于Fe 2 O 3 含量较多（Fe 2 O 3 质量分数为 3％～ 4％）。当Fe 2 O 3 质量分数在 0.5％以下，则水泥接近白色。此外，白水泥生产原料应采用纯净的石灰石、纯石英砂、高岭土。生产过程应严格控制Fe 2 O 3 ，并尽可能减少MnO、TiO 2 等着色氧化物。因此，白水泥生产成本较高。
《白色硅酸盐水泥》（GB /T 2015—2017）规定的氧化镁、三氧化硫、细度、凝结时间、安定性指标与普通水泥相近。
白色水泥分 3 个强度等级，各龄期强度应符合表3.13 中的规定。
表3.13 白色硅酸盐水泥强度要求
白水泥的白度以氧化镁标准板的白度（100％）为参照物，用白度计测定，白水泥白度值应不低于 87。以 3 块试样板的白度平均值为试样的白度。当 3 块粉体试样板的白度值有一个超过平均值的±0.5 时，应予以剔出，取其余两个测量值的平均值作为白度结果；如果两个测量值超过平均值的±0.5 时，应重做测量。同一试验室偏差应不超过 0.5。
彩色硅酸盐水泥根据其着色方法的不同，有两种生产方式：染色法和直接烧成法。所谓染色法是将硅酸盐水泥熟料（白水泥熟料或普通水泥熟料）、适量石膏和碱性颜料共同磨细而制成彩色水泥；所谓直接烧成法是在水泥生料中加入着色原料而直接煅烧成彩色水泥熟料，再加入适量石膏共同磨细制成彩色水泥。
白水泥和彩色水泥可以配制彩色水泥浆，用作建筑物内、外墙粉刷及天棚、柱子的装饰粉刷；配制各种彩色砂浆用于装饰抹灰；配制白水泥或彩色水泥混凝土，克服普通水泥混凝土颜色灰暗、单调的缺点；制造各种色彩的水泥石、人造大理石及水磨石等制品。