摻混合材料硅酸鹽水泥

第二節(jié)摻混合材料的硅酸鹽水泥定義：為節(jié)約水泥，提高水泥產(chǎn)量，同時也為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級而加到水泥中的礦物質(zhì)材料，稱為～。意義：不僅具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，同時可充分利用工業(yè)廢料，保護(hù)環(huán)境。

*1活性：主要化學(xué)成分為活性SiO2和Al2O3，這些活性材料本身難于產(chǎn)生水化反應(yīng)，但在Ca(OH)2溶液中，它們卻能產(chǎn)生明顯的水化反應(yīng)，形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。*2混合材料品種活性混合材料非活性混合材料xCa（OH）2+SiO2+mH2OxCaO.SiO2.nH2OyCa（OH）2+Al2O3+mH2OyCaO.Al2O3.nH2O（一）活性混合材料1、?；郀t礦渣（1）定義：高爐冶煉生鐵所得，以硅酸鈣和鋁硅酸鈣為主要成分的熔融物，是經(jīng)水或水蒸氣急速冷卻后得到的質(zhì)地疏松、多孔的粒狀物。（2）化學(xué)組成：CaO、SiO2、Al2O3、MgO、FeO、MnO、TiO2（3）性質(zhì)：經(jīng)水淬處理的礦渣，呈疏松多孔的玻璃體結(jié)構(gòu)，礦渣中玻璃體含量越高，礦渣的活性越高。*32、火山灰質(zhì)混合材料（1）定義：具有火山灰性的天然或人工的礦物質(zhì)材料。在常溫下與Ca(OH)2一起反應(yīng)形成具有水硬性的性質(zhì)。（2）化學(xué)組成：較多的活性SiO2和Al2O3（3）種類：火山灰、凝灰?guī)r、浮石、硅藻土煤矸石、燒粘土、煤渣*4天然人工3、粉煤灰質(zhì)混合物材料（1）定義：火力發(fā)電廠的工業(yè)廢渣，是從煤粉爐煙道氣體中收集的粉末。（飛灰）（2）化學(xué)成分：活性SiO2和Al2O3*5（二）非活性混合材料

經(jīng)磨細(xì)后加入水泥中不具有或只具有微弱的化學(xué)活性，在水泥水化中基本上不參加化學(xué)反應(yīng)，僅起提高產(chǎn)量、降低水泥強(qiáng)度等級、節(jié)約水泥熟料的作用，因此又稱為填充性混合材料。如石英砂、石灰石、粘土等。*6二、普通硅酸鹽水泥*7由硅酸鹽水泥熟料、6％～15％混合材料，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為普通硅酸鹽水泥（簡稱普通水泥），代號P·O。（一）技術(shù)要求細(xì)度篩余量不超過10.0%凝結(jié)時間終凝時間不遲于10h強(qiáng)度等級見下表強(qiáng)度等級：普通硅酸鹽水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個強(qiáng)度等級。*8強(qiáng)度等級抗壓強(qiáng)度，MPa抗折強(qiáng)度，MPa3d28d3d28d32.532.5R42.542.5R52.552.5R11.016.016.021.022.026.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.05.05.55.56.56.57.07.0（二）性質(zhì)與應(yīng)用由于混合材料的摻量較少，所以普通硅酸鹽水泥的性質(zhì)與硅酸鹽水泥基本相同，略有差異，主要表現(xiàn)為：*91.早期強(qiáng)度略低；2.耐腐蝕性略有提高；3.耐熱性稍好；4.水化熱略低；5.抗凍性、耐磨性、抗碳化性略有降低。應(yīng)用普通硅酸鹽水泥的應(yīng)用范圍和硅酸鹽水泥基本相同。二、礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥（一）技術(shù)要求（與普通水泥相比）相同點(diǎn)：細(xì)度、凝結(jié)時間、安定性、MgO含量技術(shù)要求相同。不同點(diǎn)：三氧化硫含量：礦渣水泥不超過4.0％；火山灰質(zhì)水泥、粉煤灰水泥不得超過3.5％。*10熟料＋適量石膏＋20%～70%?；郀t礦渣20%～40%粉煤灰20%～50%火山灰質(zhì)混合材料礦渣水泥（P·O）粉煤灰水泥（P·S）火山灰水泥（P·P）磨細(xì)磨細(xì)磨細(xì)強(qiáng)度等級：強(qiáng)度等級劃分為32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R共六個等級。各齡期的強(qiáng)度要求見表*11強(qiáng)度等級抗壓強(qiáng)度，MPa）抗折強(qiáng)度，MPa3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0（二）性質(zhì)與應(yīng)用*12凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高抗軟水、海水和硫酸鹽腐蝕的能力較強(qiáng)水化放熱量小對濕熱敏感，適合蒸汽養(yǎng)護(hù)抗碳化能力差抗凍性和耐磨性較差三種水泥共性*13礦渣水泥耐熱性較好，可用于高溫環(huán)境中；保水性差，易產(chǎn)生泌水，抗?jié)B性差，干縮性大，不宜用于有抗?jié)B要求的混凝土工程中?；鹕交宜啾Ｋ院茫哂休^高的抗?jié)B性和耐水性，可用于有抗?jié)B要求的混凝土工程。粉煤灰水泥干縮性小，抗裂性好，抗碳化能力差。三種水泥特性四、復(fù)合硅酸鹽水泥*14定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥(簡稱復(fù)合水泥)，代號P·C。水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比應(yīng)大于15％，不超過50％。允許用不超過8％的窯灰代替部分混合材料；摻礦渣時混合材料摻量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù)。GB12958—1999復(fù)合硅酸鹽水泥的技術(shù)要求：*153體積安定性：氧化鎂的含量不宜超過5%，三氧化硫不得超過3.5%；安定性煮沸法必須合格2凝結(jié)時間：初凝不得早于45min，終凝時間不得遲于10h.1

細(xì)度：80um方孔篩篩余不得超過10.0%4.復(fù)合水泥強(qiáng)度等級分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個強(qiáng)度等級。第三節(jié)鋁酸鹽水泥定義：凡以鋁酸鈣為主的鋁酸鹽水泥熟料，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為鋁酸鹽水泥，代號為CA。以石灰石和鋁礬土為主要原料。一、礦物成分與水化反應(yīng)鋁酸鹽水泥的主要礦物成分是鋁酸一鈣(CaO·Al2O3，簡寫CA)此外，還有少量硅酸二鈣和其他鋁酸鹽。*16CA—5050％≤Al2O3<60％CA—6060％≤Al2O3<68％CA—7068％≤Al2O3<77％CA—8077%≤Al2O3A1203的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)一、礦物成分與水化反應(yīng)鋁酸鹽水泥的水化和硬化過程，主要是鋁酸一鈣的水化和結(jié)晶過程，其水化反應(yīng)如下：溫度低于20C時，

Ca·Al2O3+10H2O→Ca·Al2O3·10H2O(CAH10)

溫度20-30C時，

2（Ca·Al2O3)+11H2O→2Ca·Al2O3·8H2O(C2AH8)+Al2O3·3H2O（鋁膠）溫度高于30C時，

3（Ca·Al2O3)+12H2O→3Ca·Al2O3·6H2O(C3AH6)+Al2O3·3H2O（鋁膠）*17一、礦物成分與水化反應(yīng)在較低溫度下，水化物主要是CAH10和C2AH8，為細(xì)長針狀和板狀結(jié)晶連生體，形成骨架，析出的鋁膠填充于骨架空隙中，形成密實(shí)的水泥石，所以鋁酸鹽水泥水化后密實(shí)度大，強(qiáng)度高。經(jīng)5～7d后，水化物的數(shù)量就很少增加。因此，鋁酸鹽水泥的早期強(qiáng)度增長很快，24h即可達(dá)到極限強(qiáng)度的80％左右，后期強(qiáng)度增長不顯著。在溫度大于30

C時，水化生成物為CAH6，密實(shí)度較小，強(qiáng)度則大為降低。值得注意的是CAH10和C2AH8都是亞穩(wěn)定體，在溫度高于30°C的潮濕環(huán)境中，會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的C3AH6。高溫高濕條件下，上述轉(zhuǎn)變極為迅速，晶體轉(zhuǎn)變的結(jié)果，使水泥中固相體積減少50％以上，強(qiáng)度大大降低?？梢婁X酸鹽水泥正常使用時，雖然硬化快，早期強(qiáng)度很高，但后期強(qiáng)度會大幅度下降，在濕熱環(huán)境下尤為嚴(yán)重。*18二、鋁酸鹽水泥的技術(shù)要求*19細(xì)度：比表面積不小于300m2/kg或0.045mm篩余不大于20%。凝結(jié)時間：按GB201-2000規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)稠度膠砂測得的凝結(jié)時間應(yīng)符合如下要求：CA-50、CA-70、CA-80鋁酸鹽水泥的初凝時間不早于30min，終凝時間應(yīng)不遲于6ｈ；CA-60鋁酸鹽水泥的初凝時間不早于60min，終凝時間應(yīng)不遲于18ｈ。鋁酸鹽水泥按照Al2O3含量分為四類。各類型鋁酸鹽水泥的不同齡期強(qiáng)度：強(qiáng)度值不得低于GB201-2000的規(guī)定（表4—7）。。二、鋁酸鹽水泥的技術(shù)要求*20表4—6鋁酸鹽水泥的凝結(jié)時間水泥類型初凝時間/min.終凝時間／hCA--50CA--70CA--80不早于30不遲于6CA--60不早于60不遲于18表4—7鋁酸鹽水泥膠砂強(qiáng)度水泥類型抗壓強(qiáng)度/MPa抗剪強(qiáng)度/MPa6h1d3d28d6h1d3d28dCA-50204050-3.05.56.5-CA-60-204585-2.55.010.0CA-70-2530--5.06.0-CA-80-2530--4.05.0-三、鋁酸鹽水泥的特性與應(yīng)用。*21快硬早強(qiáng)后期強(qiáng)度下降耐熱性強(qiáng)水化熱高，放熱快抗?jié)B性及耐腐蝕性強(qiáng)特性三、鋁酸鹽水泥的特性與應(yīng)用*22緊急搶修的工程，臨時軍事工事；冬季施工的工程－水化放熱量大且集中；有抗硫酸鹽腐蝕要求的工程－f-CaO極少耐高溫（1300～1400℃）的工程－高溫時，燒結(jié)結(jié)合代替了水化結(jié)合。適用三、鋁酸鹽水泥的特性與應(yīng)用*23長期承重的結(jié)構(gòu)工程－晶體轉(zhuǎn)變引起的強(qiáng)度倒縮大體積工程－溫度過高引起強(qiáng)度倒縮與硅酸鹽水泥混用不適用第四節(jié)其他品種水泥*24其他品種水泥專用水泥大壩水泥砌筑水泥道路水泥特性水泥快硬水泥膨脹水泥低熱水泥一、砌筑水泥*251.定義：是由一種或一種以上活性混合材料或具有水硬性的工業(yè)廢料為主要原料，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，經(jīng)磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，代號M。2.強(qiáng)度等級：分為12.5級和22.5級。適用于工業(yè)與民用建筑的砌筑砂漿和內(nèi)墻抹面砂漿；不得用于鋼筋混凝土；作其他用途時，必須通過試驗。3.技術(shù)要求三氧化硫：水泥中三氧化硫含量不得超過4.0％。細(xì)度：0.080毫米方孔篩篩余不得超過10％。凝結(jié)時間：初凝不得早于45分鐘，終凝不得遲于12小時。安定性：用沸煮法檢驗，必須合格。保水性：保水率不低于80%。強(qiáng)度：各令期強(qiáng)度均不得低于表4-8數(shù)值。一、砌筑水泥表4—8砌筑水泥強(qiáng)度等級表*26標(biāo)號抗壓強(qiáng)度/MPa抗折強(qiáng)度/MPa7d28d7d28d12.522.57.010.012.522.51.52.03.04.0二、道路硅酸鹽水泥1.定義：由道路硅酸鹽水泥熟料以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分和較多量的鐵鋁酸鈣的硅酸鹽水泥熟料稱為道路硅酸鹽水泥熟料。由道路硅酸鹽水泥熟料，０—10％活性混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為道路硅酸鹽水泥（簡稱道路水泥），代號PR。特性：道路硅酸鹽水泥強(qiáng)度較高，特別是抗折強(qiáng)度高、耐磨性好、干縮率低，抗沖擊性、抗凍性和抗硫酸鹽侵蝕能力比較好。應(yīng)用：適用于水泥混凝土路面、機(jī)場跑道、車站及公共廣場等工程的面層混凝土中應(yīng)用。

*27二、道路硅酸鹽水泥2.技術(shù)要求（1）孰料礦物成分含量：鋁酸三鈣的含量不得大于5.0％，鐵鋁酸四鈣的含量不得小于16.0％。（2）凝結(jié)時間：初凝不得早于1.5h，終凝不得遲于10h。（3）細(xì)度:比表面積300—450m2/kg

（4）安定性:氧化鎂含量不得超過5.0％，三氧化硫含量不得超過3.5％。用沸煮法檢驗必須合格。（5）干縮率、耐磨性：28天干縮率不得大于0.10％；耐磨性以磨損量表示，不得大于3.0kg/m2。（6）強(qiáng)度：各標(biāo)號的各齡期強(qiáng)度不得低于表4-9數(shù)值。（7）含堿量：同硅酸鹽水泥

*28三、中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥中熱硅酸鹽水泥，簡稱中熱水泥，是以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，經(jīng)磨細(xì)制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料。低熱硅酸鹽水泥，簡稱低熱水泥，是以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，經(jīng)磨細(xì)制成的具有低等水化熱的水硬性膠凝材料。低熱礦渣硅酸鹽水泥，簡稱低熱礦渣水泥，是以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入礦渣、適量石膏，經(jīng)磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料。低熱礦渣水泥和中熱水泥主要是通過限制水化熱較高的C3A和C3S含量得以實(shí)現(xiàn)。

*29四、快硬硅酸鹽水泥定義：凡以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏磨細(xì)制成的，以3d抗壓強(qiáng)度表示強(qiáng)度等級的水硬性膠凝材料，稱為快硬硅酸鹽水泥，簡稱快硬水泥?？煊菜嘀圃爝^程與硅酸鹽水泥基本相同，只是適當(dāng)增加了熟料中硬化快的礦物，如硅酸三鈣為50％～60％，鋁酸三鈣為8％～14％，鋁酸三鈣和硅酸三鈣的總量應(yīng)不少于60％～65％，同時適當(dāng)增加石膏的摻量，達(dá)8％，及提高水泥細(xì)度，通常比表面積達(dá)450m2／kg。*30四、快硬硅酸鹽水泥技術(shù)要求1．體積安定性：用沸煮法檢驗必須合格2．細(xì)度：快硬水泥的細(xì)度用篩余百分?jǐn)?shù)來表示，其值不得超過10％。3．凝結(jié)時間：初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于10h。4．強(qiáng)度快硬水泥以3d強(qiáng)度定等級，分為32.5、37.5、42.5三種，各齡期強(qiáng)度不得低于表4—11中的數(shù)值。*31標(biāo)號抗壓強(qiáng)度/MPa抗折強(qiáng)度/MPa1d3d28d1d3d28d32537542515.017.019.032.537.542.552.557.562.53.54.04.55.06.06.47.27.28.0四、快硬硅酸鹽水泥性質(zhì)

1)水泥凝結(jié)硬化快。

2)早期強(qiáng)度及后期強(qiáng)度均高，抗凍性好。

3)水化熱大，耐腐蝕性差。應(yīng)用可用來配制早強(qiáng)、高等級的混凝土及緊急搶修工程以及冬季施工和混凝土預(yù)制構(gòu)件。但不能用于大體積混凝土工程及經(jīng)常與腐蝕介質(zhì)接觸的混凝土工程。由于快硬水泥細(xì)度大，易受潮變質(zhì)，故在運(yùn)輸和儲存中應(yīng)注意防潮，一般儲期不宜超過一個月，已風(fēng)化的水泥必須對其性能重新檢驗，合格后方可使用。*32五、膨脹水泥膨脹機(jī)理：一般硅酸鹽水泥在空氣中凝結(jié)硬化時，通常都表現(xiàn)為收縮，收縮值的大小與水泥品種、礦物組成、細(xì)度、石膏摻量及水灰比大小等因素有關(guān)。收縮將使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫，影響混凝土的強(qiáng)度及耐久性。膨脹水泥在硬化過程中能產(chǎn)生一定體積的膨脹，由于這一過程發(fā)生在漿體完全硬化之前，所以能使水泥石結(jié)構(gòu)密實(shí)而不致破壞。膨脹水泥根據(jù)膨脹率大小和用途不同，可分為膨脹水泥和自應(yīng)力水泥。膨脹水泥是指膨脹率較小者，主要用于補(bǔ)償一般硅酸鹽水泥在硬化過程中產(chǎn)生的體積收縮或有微小膨脹；自應(yīng)力水泥實(shí)質(zhì)上是一種依靠水泥本身膨脹而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的水泥。在鋼筋混凝土中，鋼筋約束了水泥膨脹而使水泥混凝土承受了預(yù)壓應(yīng)力，這種壓應(yīng)力能免于產(chǎn)生內(nèi)部微裂縫，當(dāng)其值較大時，還能抵消一部分因外界因素所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而有效地改善混凝土抗拉強(qiáng)度低的缺陷。

*33第五節(jié)水泥的選用、驗收與保管

一、水泥的選用

(一)按環(huán)境條件選擇水泥品種

例如：嚴(yán)寒地區(qū)的露天混凝土應(yīng)優(yōu)先選用抗凍性較好的硅酸鹽水泥、普通水泥，而不得選用礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥;例如：環(huán)境具有較強(qiáng)的侵蝕性介質(zhì)時，應(yīng)選用摻混合材料的水泥，而不宜選用硅酸鹽水泥。*34第五節(jié)水泥的選用、驗收與保管

(二)按工程特點(diǎn)選擇水泥品種

例如：冬季施工及有早強(qiáng)要求的工程應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥，而不得使用摻混合材料的水泥；例如：對大體積混凝土工程如：大壩、大型基礎(chǔ)、橋墩等應(yīng)優(yōu)先選用水化熱較小的低熱礦渣水泥和中熱硅酸鹽水泥，不得使用硅酸鹽水泥；例如：有耐熱要求的工程如：工業(yè)窯爐、冶煉車間等，應(yīng)優(yōu)先選用耐熱性較高的礦渣水泥、鋁酸鹽水泥；例如：軍事工程、緊急搶修工程應(yīng)優(yōu)先選用快硬水泥、雙快水泥；例如：修筑道路路面、飛機(jī)跑道等優(yōu)先選用道路水泥。*35二、水泥的驗收

(一)標(biāo)志驗收

水泥袋上應(yīng)清楚標(biāo)明：產(chǎn)品名稱，代號，凈含量，強(qiáng)度等級，生產(chǎn)許可證編號，生產(chǎn)者名稱和地址，出廠編號，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)號，包裝年、月、日。

硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的印刷采用紅色，礦渣水泥的印刷采用綠色，火山灰、粉煤灰水泥和復(fù)合水泥采用黑色。

*36二、水泥的驗收

(二)數(shù)量驗收

水泥可以袋裝或散裝，袋裝水泥每袋凈含量50kg，且不得少于標(biāo)志質(zhì)量的98％；隨機(jī)抽取20袋總質(zhì)量不得少于1000k，其他包裝形式由雙方協(xié)商確定，但有關(guān)袋裝質(zhì)量要求，必須符合上述原則規(guī)定；散裝水泥平均堆積密度為1450kg／m3，袋裝壓實(shí)的水泥為1600kg／m3。*37(三)質(zhì)量驗收

水泥出廠前應(yīng)按品種、強(qiáng)度等級和編號取樣試驗，袋裝水泥和散裝水泥應(yīng)分別進(jìn)行編號和取樣，取樣應(yīng)有代表性，可連續(xù)取，亦可從20個以上不同部位取等量樣品，總量至少12kg。

交貨時水泥的質(zhì)量驗收可抽取實(shí)物試樣以其檢驗結(jié)果為依據(jù)，也可以水泥廠同編號水泥的檢驗報告為依據(jù)。*38(四)結(jié)論

廢品：凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中的任何一項不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定者均為廢品。不合格品：硅酸鹽水泥、普通水泥凡是細(xì)度、終凝時間、不溶物和燒失量中的任何一項不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定者；礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和復(fù)合水泥凡是細(xì)度、終凝時間中的任何一項不符合規(guī)定者或混合材料摻加量超過最大限量和強(qiáng)度低于商品強(qiáng)度等級的指標(biāo)時；水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、強(qiáng)度