常见的水泥品种.pdf

.1 常见的水泥品种：(1)硅酸盐水泥 硅酸盐水泥又称纯熟料水泥，国外称波特兰水泥。它是由硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。生产硅酸盐系水泥的原料主要是石灰质原料和黏土质原料。石灰质原料(石灰、白垩等)主要提供 CaO，黏土质原料(黏土、黏土质页岩、黄土等)主要提供 SiO2、A12O3 及 Fe2O3。有时还要参加少量校正原料(硅藻土、黄铁矿渣等)来调整这 2 种原料化学成分的缺乏。在水泥生产过程中，为调节水泥的凝结时间还要参加二水石膏、半水石膏、硬石膏以及它们的混合物或工业副产石膏等缓凝剂。为改善水泥性能、调节水泥标号，生产中往往还要参加一些矿物材料，称为混合材料。水泥的生产工艺主要包括生料制备、煅烧、熟料磨细、储存或包装出厂。将原料按适当比例配合，磨细混均，制成干料粉、料球或料浆，即为生料。制备生料的方法有干法、湿法和半干法。在立窑或回转窑中对生料煅烧，烧成温度在 1 3001 450之间，此时将发生一系列物理化学变化。烧成的物料在窑从 1 300冷却 1 000左右，然后离窑冷却，所得到的颗粒状物料就是硅酸水泥熟料。熟料中参加w=26%的石膏，将其共同磨细就得到硅酸盐水泥。将熟料、石膏和其他混合材料共同磨细，可生产出掺混材料不同的硅酸盐水泥，如普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等。.1 硅酸盐水泥的主要矿物成分是：硅酸三钙(3CaOSiO2，简写为C3S)、硅酸二(2CaO SiO2，简写为 C2S)、铝酸三钙(2CaO Al2O3，简写为 C3A)、铁铝酸四钙(4CaO A12O3 Fe2O3，简写为 C4AF)，还有游离氧化钙和氧化镁，是有害成分。硅酸盐水泥熟料是多种矿物组分组成的，各组分的比例不同，水泥的性质就发生相应变化。如提高 3CaOSiO2 的质量分数，可制得高强水泥；提高 3CaOSiO2 和 3CaOAl2O3 的质量分数可制得快硬水泥；降低 3CaOSiO2 和 3CaOAl2O3 的质量分数，提高2CaOSiO2 的质量分数，可制得中、低热水泥；提高4CaOA12O3Fe2O3 的质量分数，降低 3CaOAl2O3 的质量分数，可制得道路水泥。水泥加水拌和后，立即发生水化反响成为可塑性水泥浆。随着水化的不断进展，水泥浆逐步变稠失去塑性，但尚不具有强度的过程称为水泥的凝结。随着水化的进一步进展，水泥浆将产生明显的强度并开展为坚硬的人造石水泥石的过程称为硬化。水泥的水化是复杂的化学反响，凝结、硬化实质上是一个连续、复杂的物理化学变化过程，是水化反响的外观表现，其凝结硬化阶段是人为划分的。衡量水泥的性质和质量的指标有：密度、容重、细度、需水性、凝结时间、安定性、强度及标号、型号、水化热等。衡量水泥获得一定稠度所需水量多少的性质称为需水性。凝结时间是指水泥从和水开场到失去流动性，即从可塑状态开展到固体状态所需的时间，又分为初.1 凝时间和终凝时间。初凝时间是水泥从水泥和水到水泥浆开场失去塑性的时间；终凝时间是指水泥和水到水泥浆完全失去塑性的时间。安定性是水泥浆体在硬化后体积变化的稳定性。假设水泥硬化后体积变化不稳定，产生不均匀的变化，即所谓安定性不良，会使混凝土产生膨胀性裂纹，降低工程质量。强度是选用水泥的重要技术指标。水泥的硬化是逐渐增长的，因此，水泥标号是以不同龄期的抗压和抗折强度来划分的。我国规定，需测定硅酸盐水泥水化 3d、7d、28d 的抗压和抗折强度，根据 28 d 的抗压强度确定水泥标号。例如 28d 抗压强度为 42.5MPa 的水泥标号为 425。硅酸盐水泥硬度高，适用于重要构造的高强度混凝土和预应力混凝土工程，也适用于制造强度要求高、养护时间尽量短的水泥制品。硅酸盐水泥凝结硬化快、耐冻性好，适于早期强度高、凝结快、冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程。由于硅酸盐水泥水化时生成较多的氢氧化钙，因此耐水及其他腐蚀介质的能力差，不适于经常与流动的淡水接触及有水压作用的工程，也不宜用于受海水、矿物水作用的工程中。耐热性差，故硅酸盐水泥不适用于有耐热要求的工程，更不能作耐热混凝土。硅酸盐水泥放热量大，故不宜于制作大体积混凝土如堤坝主体、大型根底及桥墩等构筑物。.1 (2)掺混合材料的硅酸盐水泥 水泥中参加不同比例的各种混合材料，可以制成多种水泥。如普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥(普通水泥，代号 PO)。它是掺加混合材料较少的硅酸盐水泥，采用和硅酸盐水泥一样的熟料、少量混合材料和适量石膏共同磨细制成。混合材料的参加量，以水泥成品质量分数计，如果掺活性混合材料，不得超过 15；如果掺填充性混合材料，则总量不得超过 15，其中填充性混合材料不超过 10。这种水泥由于混合材料参加量较少，混合材料对水泥影响不大，水泥性质仍接近硅酸盐水泥，用途也与其根本一样。矿渣硅酸盐水泥(矿渣水泥，代号 PS)。采用粒化高炉矿渣作混合材料，参加量为水泥质量的 20%70%，其中可以用火山灰质混合材料代替 1/3 的矿渣(但最多不超过水泥的 15%)，这样制成的胶凝材料称为矿渣水泥。矿渣水泥具有早期强度低、后期强度高、水化热低、耐热性好、耐蚀性强、安定性较好等优异特性，但也存在保水性较差、泌水性较大、硬化后的干缩也较大等缺陷。利用耐蚀性及耐水性好的特点，矿渣水泥适用于地下、水中及海水中的工程，以及经常有较高水压的工程。由于耐热性好，还可用在受热工程，配制耐热混凝土。矿渣水泥水化热较低，适于大体积混凝土使用。但不适用于冬季施工。.1 火山灰及粉煤灰硅酸盐水泥(火山灰水泥、粉煤灰水泥，代号分别为 PP 和 PF)。火山灰水泥和粉煤灰水泥按我国标准划分是 2种品种，但从水泥科学角度看，它们都属于火山灰质的硅酸盐水泥。这 2 种水泥的性质大致类似，也有区别，此处合为一类水泥。火山灰水泥中火山灰的质量分数为 20%50%，粉煤灰水泥中粉煤灰的质量分数为 20%40%，其中都可以用高炉粒化矿渣来代替 l/3 的火山灰质混合材料。这类水泥早期强度低，后期强度增长加快，28d 之后，强度可以超过同标号硅酸盐水泥；水化热低；耐腐蚀性强；耐热性差；抗冻性差。可用于制作大体积混凝土构件，还可用于淡水、硫酸盐侵蚀的工程，但效果不如矿渣水泥。不适于冬季施工和早期强度要求较高的工程、受高热作用的工程以及反复冻融的工程。(3)专用水泥 这里主要介绍以下 3 种专用水泥。砌筑水泥。凡由活性混合材料或具有水硬性的工业废料为主要原料，参加少量硅酸盐水泥熟料和石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料均称为砌筑水泥。砌筑水泥对于我国大量的砖混构造有着特殊的意义，它适用于工业与民用建筑的砌筑砂浆和墙抹面砂浆；不得用于混凝土构造工程；作其他用途时，必须通过试验。道路水泥。以适当成分的生料烧至局部熔融，所得以硅酸钙为主要成分和较多量的铁铝酸盐的硅酸盐水泥熟料称为道路硅酸盐水泥熟料。道路硅酸盐水泥(道路水泥)就是由道路硅酸盐水泥熟料、010%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。道路.1 工程对水泥的要：耐磨性好、收缩小、抗冻性好、弹性模量低、应变性较高、抗冲击性能好，以及抗折强度高等。大坝硅酸盐水泥(大坝水泥)。这种水泥又可称为低热水泥，是水化热较低的一种硅酸盐水泥，适用于浸蚀环境中的大体积混凝土工程。实际生产中主要依靠减小熟料 3CaOAl2O3 及 3CaOSiO2的质量分数来降低水泥水化热及提高耐蚀力，但为保证水泥的强度，3CaOSiO2 也不宜过少。在大坝水泥熟料的根底上，参加适量矿渣等混合材料，可以进一步降低水化热并提高耐蚀力。因此，我国实际生产的大坝水泥有 3 种：硅酸盐大坝水泥、普通大坝水泥和矿渣大坝水泥。前2种大坝水泥熟料中3CaO SiO2的质量分数应低于6%，矿渣大坝水泥所用熟料中 3CaO SiO2 的质量分数允许放宽至 8%。性质也有一定区别，硅酸盐大坝水泥和普通大坝水泥抗冻性、耐磨性较好，早期强度较高，但水化热仍较大，抗蚀性较差，矿渣大坝水泥正好具有与上述相反的特性。硅酸盐大坝水泥和普通大坝水泥适用于大坝溢流面的面层和水位变动频繁处，要求有较高耐磨性及抗冻性的工程，矿渣大坝水泥则适用于大坝或大体积混凝土部及水下工程。(4)特性水泥 这里主要介绍以下几种。快硬硅酸盐水泥。这种水泥指早期强度增进较快的水泥，也称早强水泥。这种水泥的，制造方法和硅酸盐水泥的根本一样，主要依靠调节矿物组成及控制生产措施，使得水泥的性质符合要求。熟料中硬化最快的矿物成分是 3CaOAl2O3 和 3CaOSiO2，为加快硬化，.1 可适当增加石膏的掺量(可达 8)和提高水泥的细度。快硬水泥的凝结速度略快于一般水泥的凝结速度，以 3d 的抗压强度来划定标号，有 325、375、425 三个标号。快硬水泥的其他性质特点是：水化放热大，抗蚀力较差，易吸潮变质。一般贮存期不应超过 1 个月。主要用于配制早强、高强混凝土，紧急抢修工程，低温施工工程和高强度混凝土构件等。膨胀水泥和自应力水泥。一般硅酸盐水泥在空气中凝结硬化时，通常都表现为收缩。收缩的大小与水泥品种、熟料的矿物组成、水泥的细度、石膏参加量的多少有关。由于收缩，水泥混凝土部会出现裂纹，这样不但影响水泥混凝土的强度，而且也使水泥混凝土的耐久性下降。当采用膨胀性水泥时即可抑制上述缺点。根据膨胀值和用途不同，膨胀性水泥可分为膨胀水泥和自应力水泥 2 种。前者膨胀性能较低，限制膨胀时所产生的压应力能大致抵消干缩所产生的拉应力，所以有时又称为不收缩水泥或补偿收缩水泥；而后者具有较高的膨胀性能，当这种水泥配制钢筋混凝土时，由于握裹力的存在，混凝土本身一定受到一个来自钢筋的压应力，这种压应力实际上是水泥膨胀导致的，所以称为自应力，这种水泥称为自应力水泥。获得膨胀水泥有 3种方法：一是以硅酸盐水泥为主要成分，以高铝水泥和石膏为膨胀剂，共同形成膨胀性水泥；二是以高铝水泥为主要成分，外加石膏形成膨胀水泥；三是以无水硫铝酸钙熟料为主要成分，外加石膏而成。这 3种方法的本质，都是使水泥在水化硬化时生成水化硫铝酸钙，水化硫铝酸钙生成过程中体积有较大的膨胀，使水泥具有膨胀性能。膨胀水.1 泥的不透水性比一般水泥显著提高，抗冻性也较好，由于构造严密，抗蚀性也有一定程度提高。膨胀水泥适用于补偿收缩混凝土构造工程、防渗层及防渗混凝土、构件的接缝及管道接头、构造的加固与修补、固结机器底座及地脚螺丝等。自应力水泥用于制造自应力钢筋混凝土压力管及其配件。白色硅酸盐水泥(白水泥)。以适当成分的生料烧至局部熔融，所得到的以硅酸钙为主要成分，氧化铁的质量分数小的熟料，参加适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥的颜色主要取决于氧化铁的质量分数，当 Fe2O3 的质量分数为 3%4%时，水泥呈暗灰色；为 0.35%0.4%时，水泥接近白色。因此，生产白水泥，一般Fe2O3 的质量分数要小于 0.5%，同时尽可能除去其他着色氧化物(MnO2、TiO2 等)，宜采用较纯洁的高岭土、纯石英砂、纯石灰石作原料，在较高温度(15001600)下烧成。白水泥白度要求为：一级 84%，二级 75%，三级 70%，有 325、425 两个标号。白水泥的用途主要有：作水磨石的面层胶凝材料，高级建筑物的饰面及粉刷工程，加矿物颜料制成彩色水泥。