掺混合材料的硅酸盐水泥

掺混合材料的硅酸盐水泥（水泥外加剂）一、混合材料掺入到水泥或混凝土中的人工或天然矿物材料称为混合材料。（一） 非活性混合材料常温下不能与氢氧化钙和水反应，也不能产生凝结硬化的混合材料，称为非活性混合材料。在水泥中主要起到调节标号、降低水化热、增加水泥产量、降低成本等作用。主要使用的有石灰石、石英砂、缓慢冷却的矿渣等。（二） 活性混合材料常温下可与氢氧化钙反应生成具有水硬性的水化产物，凝结硬化后产生强度的混合材料，称为活性混合材料。它们在水泥中的主要作用是调整水泥标号、增加水泥产量、改善某些性能、降低水化热和成本等。常用活性混合材料有：粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣又称水淬高炉矿渣。其活性来自非晶态的（即玻璃态的）氧化硅和氧化铝，称为活性氧化硅和活性氧化铝。火山灰质混合材料常见火山灰质混合材料有：（1） 含水硅酸质混合材料：主要有硅藻土、硅藻石、蛋白石和硅质渣等。其活性来源为活性氧化硅。（2） 铝硅玻璃质混合材料：主要有火山灰、浮石、凝灰岩等。其活性来源为活性氧化硅和活性氧化铝。（3） 烧黏土质混合材料：主要有烧黏土、炉渣、煅烧的煤砰石等。其活性来源主要为活性氧化铝和少量活性氧化硅。掺此类活性混合材料的水泥的耐硫酸盐腐蚀性差，因水化后，水化铝酸钙含量较高。粉煤灰粉煤灰是煤粉锅炉吸尘器所吸收的微细粉尘。灰份经熔融、急冷成为富含玻璃体的球状体。其活性来源主要为活性氧化铝和少量活性氧化硅。（三） 掺活性混合材料的硅酸盐水泥的水化特点掺活性混合材料的硅酸盐水泥在与水拌和后，首先是水泥熟料矿物水化，之后，水泥熟料矿物的水化产物氢氧化钙与活性混合材料发生水化（亦称二次反应）产生水化产物。由水化过程可知，掺活性混合材料的硅酸盐水泥的早期强度较硅酸盐水泥低。二、 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、(6%〜15%)活性混合材料和适量石膏组成。其中非活性混合材料的掺量不得大于10%,窑灰不得大于5%。代号为P・O。普通硅酸盐水泥的技术要求为：细度：筛孔尺寸为80um的方孔筛的筛余不得超过10%。凝结时间：初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于10h。强度与强度等级：根据抗压和抗折强度，将普通水泥划分为32.5、42.5、52.5及32.5R、42.5R、52.5R等6个强度等级。各龄期强度不得低于表2.2中的数值。其他技术要求与硅酸盐水泥相同。由于混合材料的掺入量较小，故普通硅酸盐水泥的性质和用途与硅酸盐水泥基本相同，略有差异。其主要差别表现为：早期强度略低。耐腐蚀性稍好。水化热略低。抗冻性及抗渗性较好。抗碳化性略差。耐热性较好。耐磨性略差。三、 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥(一)定义矿渣硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、(20%〜70%)粒化高炉矿渣、适量石膏组成。允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种材料代替粒化高炉矿渣，代替量不得超过水泥质量的8%，替代后水泥中粒化高炉矿渣不得小于20%。代号P・S。火山灰质硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、(20%〜50%)火山灰质混合材料和适量石膏共同磨细制成。代号P・P。粉煤灰硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、(20%〜40%)粉煤灰和适量石膏共同磨细制成。代号P・F。(二)技术要求矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的强度等级划分有32.5、42.5、52.5及32.5R、42.5R、52.5R等六个等级。各龄期的抗压强度和抗折强度应不低于表2.3中的数值。矿渣硅酸盐水泥的三氧化硫含量不得超过4.0%,火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥不得超过3.5%。细度、凝结时间、体积安定性、氧化镁含量的要求与普通硅酸盐水泥相同。对比这三种水泥可以看出三者的化学组成或化学活性基本相同，因而这三种水泥的大多数性质相同或接近。同时由于三种活性混合材料的物理性质和表面特征等有些差异，又使得这三种水泥分别具有某些特性。这三种水泥与硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥相比具有以下特点：三种水泥的共性早期强度低、后期强度高。其原因是水泥熟料相对较少，且活性混合材料水化慢、故早期强度低，后期由于二次反应的不断进行和水泥熟料的不断水化，水化产物不断增多，强度可赶上或超过同强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。这三种水泥不适合早期强度要求高的混凝土工程，如冬季施工、要求早期强度的现浇工程等。对温度敏感，适合高温养护。这三种水泥在低温下水化明显减慢，强度低；采用高温养护时可加速活性混合材料的水化，并可加速水泥熟料的水化，故可大大提高早期强度，且不影响常温下后期强度的发展。而硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，利用高温养护虽可提高早期强度，但后期强度的发展受到影响，即比一直在常温下养护的混凝土强度低。这是因为在高温下这两种水泥的水化速度很快，短时间内即生成大量的水化产物，这些产物对水泥熟料的后期水化起到了阻碍作用。因此硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥不适合高温养护。（3） 耐腐蚀性好。水泥熟料少及活性混合材料的水化（即二次反应）使水泥石中的易受腐蚀成分水化铝酸钙，特别是氢氧化钙的含量大为降低。因此耐腐蚀性好，适合于耐腐蚀性要求较高的工程如水工、海港、码头等工程。（4） 水化热少。水泥中熟料相对含量少，因而水化放热量少，尤其早期水化放热速度慢，适合用于大体积混凝土工程中。（5） 抗碳化性较差。因水泥石中氢氧化钙含量少。不适用于二氧化碳浓度高的工业区厂房，如翻砂车间。（6） 抗冻性较差。矿渣及粉煤灰易泌水形成连通孔隙，火山灰一般需水量大，会增加内部孔隙含量，故这三种水泥的抗冻性较差。但矿渣硅酸盐水泥较其他两种稍好。三种水泥的特性（1） 矿渣硅酸盐水泥：泌水性大，抗渗性差，干缩较大，但耐热性较好。泌水性大造成了较多的连通孔隙，从而使抗渗性降低。矿渣本身耐热性高且矿渣水泥水化后氢氧化钙的含量少，故耐热性较好。适合于有耐热要求的混凝土工程，不适合于有抗渗要求的混凝土工程。（2） 火山灰质硅酸盐水泥：保水性好、抗渗性好，但干缩大、易开裂和起粉、耐磨性较差。这主要是因为火山灰质混合材料内部含大量微细孔隙。适用于有抗渗要求的混凝土工程，但不宜用于干燥环境。（3） 粉煤灰硅酸盐水泥：泌水性大，易产生失水裂纹、抗渗性差、干缩小、抗裂性较高。这是由于粉煤灰的比表面积小，对水的吸附力较小，拌和需水量少的缘故。不宜用于干燥环境和抗渗要求的混凝土，常用五种水泥的组成、性质及应用的异同见表2.4。表2.4五种常用水泥的组成、性质及异同点

（四）复合硅酸盐水泥的性质及应用由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上混合材料（16%〜50%）、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称为复合水泥）。允许用不超过8%的窑灰代替部分混合材料。掺粒化高炉矿渣时混合材料的掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。活性混合材料除前述三大类外（GB/T203的粒化高炉矿渣，GB/T1596的粉煤灰，GB/T2847的火山灰质混合材），还可以使用粒化精炼铭铁渣（JC/T417）、粒化增钙液态渣（JC/T454）；非活性混合材料可使用石灰石、砂岩、钛渣等。复合硅酸