第二篇第三章混合水泥

第三章掺混合材的硅酸盐水泥

定义：为改善硅酸盐水泥的某些性能，同时达到增加产量和降低成本的目的，在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定数量的混合材料和适量石膏共同磨细的水硬性胶凝材料，称为掺混合材料的硅酸盐水泥。

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、粉煤灰硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥。（一）混合材料活性混合材料活性混合材料是具有较高的火山灰性或潜在的水硬性或两者兼有，性能符合有关国家标准的矿物材料。火山灰性：指一种材料磨成细粉，单独不具有水硬性，但在常温下与石灰一起和水拌合后，能生成具有水硬性化合物的性能。潜在的水硬性：指将磨细的材料与水拌合后，在有少量激发剂的情况下，具有水硬性的性能。常用的活性混合材料：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰。粒化高炉矿渣

粒化高炉矿渣是炼铁高炉的熔融矿渣经急速冷却而成的松软颗粒，其粒径一般为0.5～5mm。矿渣经水淬的原因，就是要使之形成无定形的玻璃体，具有热力学不稳定性，因此具有活性。火山灰质混合材料凡是天然或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分，具有火山灰性的矿物材料，称为火山灰质混合材料。如火山灰、凝灰岩、煤矸石渣等。粉煤灰

是以煤粉为燃料的火力发电厂从其锅炉烟气中收集下来的粉末，又称飞灰。粉煤灰中含有较多的活性SiO2、Al2O3，具有较高的活性。非活性混合材料经磨细后加入水泥中不具有或只具有微弱的化学活性，在水泥水化中基本上不参加化学反应，仅起提高产量、降低水泥强度等级、节约水泥熟料的作用，因此又称为填充性混合材料。如石英砂、石灰石、粘土等。（二）普通硅酸盐水泥

凡由硅酸盐水泥熟料、6%～15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号P·O。水泥中混合材料掺量按质量百分比计，掺活性混合材料时，最大掺量不得超过15%，其中允许用不超过水泥质量5％的窑灰或不超过水泥质量8%的非活性混合材料来代替。普通硅酸盐水泥强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。普通硅酸盐水泥强度标准（GB175－2007）

品种强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d普通硅酸盐水泥

42.542.5R17.022.042.542.53.54.06.56.552.552.5R23.027.052.552.54.05.07.07.0由于混合材料的掺量较少，所以普通硅酸盐水泥的性质与硅酸盐水泥基本相同，略有差异，主要表现为：1.早期强度略低；2.耐腐蚀性略有提高；3.耐热性稍好；4.水化热略低；5.抗冻性、耐磨性、抗碳化性略有降低。（三）矿渣硅酸盐水泥定义：简称矿渣水泥，由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，代号P·S。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为>20%且≤70%，并分为A型和B型。A型矿渣掺量>20%且≤50%，代号P·S·A；B型矿渣掺量>50%且≤70%，代号P·S·B。粒化高炉矿渣矿物组成及结构由高炉矿渣经急冷成粒，称为粒化高炉矿渣。化学成分以氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化镁为主。具体见P122表2-3-2-1。矿渣存在潜在活性的原因：急冷形成玻璃体。但活性是潜在的，不能在纯水中水化。矿渣活性的激发剂碱性激发剂为石灰或者水化时能够析出氢氧化钙的硅酸盐水泥熟料。氢氧化钙与矿渣中的活性二氧化硅和活性氧化铝化合，生成水化铝酸钙和水化硅酸钙。硫酸盐激发剂一般为石膏或者以硫酸钙为主要成分的化工废渣，如磷石膏、氟石膏。但需要有一定的碱性环境。碱性环境促使矿渣分散、溶解，并形成水化硅酸钙和水化铝酸钙，另外氢氧化钙的存在使石膏能与矿渣中的活性氧化铝化合，生成水化硫铝酸钙。

水化硬化过程首先是水泥熟料水化，然后，水化生成的Ca(OH)2和掺入的石膏分别作为矿渣的碱性激发剂和硫酸盐激发剂，并与矿渣中的活性分相互作用，生成水化硅酸钙、水化硫铝酸钙或水化硫铁酸钙。（四）火山灰质硅酸盐水泥定义：简称火山灰水泥，凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，代号P·P。水泥中火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为20％～50％火山灰的种类及化学成分按照人工和天然的进行分类天然的：火山灰、凝灰岩、硅藻土、硅藻石、蛋白石等。人工的：烧粘土、烧页岩以及煤渣、粉煤灰、煤矸石渣等。按照火山灰与石灰结合的性质进行分类：含水硅酸质混合材料：以无定型的二氧化硅为主要成分，并含有结合水，与石灰的反应能力强，活性好，如硅藻土、硅藻石、蛋白石等。铝硅玻璃质混合材料：以氧化硅为主要成分，含有氧化铝和少量的碱性氧化物。它是由高温熔体经急冷形成的，活性与玻璃体含量有关。粉煤灰属于此类。烧粘土质混合材料：主要是脱水粘土矿物，成分以氧化硅和氧化铝为主。烧粘土、煤矸石均属此类。（五）粉煤灰硅酸盐水泥定义：粉煤灰硅酸盐水泥：简称粉煤灰水泥，凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，代号P·F。水泥中粉煤灰掺加量按质量百分比计为20％～40％。粉煤灰化学组成也属于Al2O3—SiO2系统。（删除掉了CaO)主要矿物组成是铝硅玻璃体，此外还有少量的石英以及未烧尽的碳粒（以烧失量来表示）等。其中铝硅玻璃体是其活性的主要来源。玻璃体特征：玻璃体的形态、大小和表面情况，对粉煤灰的性能影响很大。玻璃体有光滑的球形玻璃体、以及不规则的小颗粒等。其中球形颗粒可在水泥浆中起润滑作用，故需水性小，而且活性大。水化硬化过程：首先是水泥熟料水化，然后，水化生成的Ca(OH)2通过液相扩散到球形粉煤灰玻璃体的表面，与玻璃体中的活性氧化硅和氧化铝生成水化硅酸钙和水化铝酸钙。当有石膏存在时，还可以生成钙矾石。特点：球形玻璃体比较稳定，其表面又相当致密，不易水化（即使有氢氧化钙存在）。故28d后，才初步开始水化，90d后才能大量水化。（六）矿渣、火山灰以及粉煤灰水泥的共性以及差异这三种水泥强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的强度标准强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0水化硬化过程：

这三种水泥与水拌和后，首先是水泥熟料水化，然后，水化生成的Ca(OH)2再与活性混合材料中的活性组分发生二次水化反应生成相应的水化产物。由该水化过程和活性混合材料的水化特点可知，掺活性混合材料的水泥较硅酸盐水泥的凝结硬化速度慢、早期强度低。三种水泥的共性凝结硬化慢，早期强度低，后期强度高；对温度敏感，适合高温养护；抗软水、海水和硫酸盐腐蚀的能力较强；水化放热量小；抗冻性和耐磨性较差三种水泥的特性矿渣水泥耐热性较好，可用于高温环境中；保水性差，易产生泌水，抗渗性差，干缩性大，不宜用于有抗渗要求的混凝土工程中。火山灰水泥保水性好，具有较高的抗渗性和耐水性，可用于有抗渗要求的混凝土工程。粉煤灰水泥干缩性小，抗裂性好，抗碳化能力差。（七）复合硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材