《建筑材料》课件-掺混合材料的硅酸盐水泥

建筑材料二.掺混和材料的硅酸盐水泥1.混合材料：活性混合材料、非活性混合材料2.掺混合材料的硅酸盐水泥：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥为了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加适量的各种混合材料与石膏共同磨细的水硬性胶凝材料，称为掺混合材料水泥。在生产水泥时，为了改善水泥性能、调节水泥强度等级，以及节约能耗、降低成本，而加到水泥中的人工或天然矿物材料称为混合材料。混合材料是硅酸盐系水泥生产中经常采用的组成材料，按其性能不同，可分为活性混合材料和非活性混合材料两大类。常用的混合材料有活性类的粒化高炉矿渣、火山灰质材料及粉煤灰等，非活性类混合材料主要有石灰石、石英砂、粘土、慢冷矿渣等。

混合材料活性混合材料常温下能与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起，加水拌合后能发生水化反应，生成水硬性的水化产物的混合材料称为活性混合材料。常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰。（1）粒化高炉矿渣

高炉冶炼生铁所得以硅酸钙与铝酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后的产品，矿渣的化学成分主要为CaO、Al2O3、SiO2，通常约占总量的90%以上，此外尚有少量的MgO、FeO和一些硫化物等。矿渣的活性，不仅取决于化学成分，而且在很大程度上取决于内部结构。矿渣熔体在淬冷成粒时，阻止了熔体向结晶体结构转变，而形成玻璃体，因此具有潜在水硬性，即粒化高炉矿渣在有少量激发剂的情况下，其浆体具有水硬性。（2）火山灰质混合材料

火山灰质混合材料是指具有火山灰性的天然或人工的矿物材料。其品种很多，天然的有火山灰、凝灰岩、浮石、浮石岩、沸石、硅藻土等；人工的有烧页岩、烧粘土、煤渣、煤矸石、硅灰等。火山灰质混合材料的活性成分也是活性Al2O3和活性SiO2。（3）粉煤灰

粉煤灰是从燃煤发电厂的烟道气体中收集的粉末，又称飞灰。它以Al2O3、SiO2为主要成分，含有少量CaO，具有火山灰性，其活性主要取决于玻璃体的含量以及无定形Al2O3和SiO2含量，同时颗粒形状及大小对其活性也有较大的影响，细小球形玻璃体含量越高，粉煤灰的活性越高。非活性混合材料

凡常温下与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起，加水拌合后不能发生水化反应或反应甚微，不能生成水硬性产物的混合材料称为非活性混合材料，常用的非活性混合材料主要有石灰石、石英砂及慢冷矿渣等。活性混合材料的水化磨细的活性混合材料与水调和后，本身不会硬化或硬化极其缓慢；但在饱和Ca(OH)2溶液中，常温下就会发生显著的水化反应。生成的水化硅酸钙和水化铝酸钙是具有水硬性的产物，与硅酸盐水泥中的水化产物相同。当有石膏存在时，水化铝酸钙还可以和石膏进一步反应生成水化硫铝酸钙。由此可见，是氢氧化钙和石膏激发了混合材料的活性，故称它们为活性混合材料的激发剂；氢氧化钙称为碱性激发剂，石膏称为硫酸盐激发剂。掺活性混合材料的硅酸盐水泥与水拌合后，首先是水泥熟料水化，之后是水泥熟料的水化产物——Ca(OH)2与活性混合材料中的活性SiO2和活性Al2O3发生水化反应（亦称二次反应）生成水化产物，由此过程可知，掺活性混合材料的硅酸盐系水泥的水化速度较慢，故早期强度较低，而由于水泥中熟料含量相对减少，故水化热较低。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掺混合材料的硅酸盐水泥国家标准GB175—2007《通用硅酸盐水泥》规定：凡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称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号P·S。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按重量百分比计为“﹥20%且≦70%”。A型矿渣掺加量“﹥20%且≦50%”，代号P·S·A；B型矿渣掺加量“﹥50%且≦70%”，代号P·S·B。国家标准GB175—2007《通用硅酸盐水泥》规定：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称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号P·P。火山灰质硅酸盐水泥中火山灰质混合材料掺量为“﹥20%且≦40%”。国家标准GB175—2007《通用硅酸盐水泥》规定：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称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号P·F。水泥中粉煤灰掺加量按重量百分比计为20%～40%。国家标准GB175-2007《通用硅酸盐水泥》规定：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料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P·C。水泥中混合材料总掺量为“﹥20%且≦50%”，水泥中允许不超过8%的窑灰代替部分混合材料，掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。特性与应用从矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥这三种水泥的组成可以看出，它们的区别仅在于掺加的活性混合材料的不同，而由于三种活性混合材料的化学组成和化学活性基本相同，其水泥的水化产物及凝结硬化速度相近，因此这三种水泥的大多数性质和应用相同或相近，即这三种水泥在许多情况下可替代使用。同时，又由于这三种活性混合材料的物理性质和表面特征及水化活性等有些差异，使得这三种水泥分别具有某些特性。总之，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：1．三种水泥的共性。（1）早期强度低、后期强度发展高。不适合用于早期强度要求高的混凝土工程，如冬季施工现浇工程等。（2）对温度敏感，适合高温养护。采用高温养护可提高早期强度，且不影响常温下后期强度的发展。（3）耐腐蚀性好。适合用于有硫酸盐、镁盐、软水等侵蚀作用的环境，如水工、海港、码头等混凝土工程。但当侵蚀介质的浓度较高或耐腐蚀性要求高时，仍不宜使用。（4）水化热小。适合用于大体积混凝土工程。（5）抗冻性较差。（6）抗碳化性较差。不适合用于二氧化碳浓度含量高的工业厂房，如铸造、翻砂车间等。2．三种水泥的特性。（1）矿渣硅酸盐水泥：抗渗性差、干缩较大、耐热性较好。适合用于有耐热要求的混凝土工程，不适合用于有抗渗要求的混凝土工程。（2）火山灰质硅酸盐水泥：保水性高、抗渗性较好、耐磨性较差、水泥石的表面易产生起粉现象。适合用于有抗渗性要求的混凝土工程，不宜用于干燥环境中的地上混凝土工程，也不宜用于有耐磨性要求的混凝土工程。（3）粉煤灰硅酸盐水泥：保水性差、泌水性大、抗渗性差、耐磨性较差。适合用于承载较晚的混凝土工程，不宜用于有抗渗性要求的混凝土工程，且不宜用于干燥环境中的混凝土及有耐磨性要求的混凝土工程。

复合水泥由于掺入了两种或两种以上规定的混合材料，其效果不只是各类混合材料的简单混合，而是互相取长补短，产生单一混合材料不能起到的优良效果，因此，复合水泥的性能介于普通硅酸盐水泥和三种掺混合材料的硅酸盐水泥之间。

前面所述的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥是我国广泛使用的六大通用水泥。六种常用水泥的的组成、性质及应用的异同点项目硅酸盐水泥（P·Ⅰ、P·Ⅱ）普通硅酸盐水泥（P·O）矿渣硅酸盐水泥（P·S）（P·S·A、P·S·B）火山灰硅酸盐水泥（P·P）粉煤灰硅酸盐水泥（P·F）复合硅酸盐水泥（P·C）组成硅酸盐水泥熟料、适量石膏无或很少（0％～5％）的混合材料少量（5%~20%）的混合材料（20％～70％）的粒化高炉矿渣（其中A型20%~50%，B型50%~70%）（20％～40％）的火山灰质（20％～40％）的粉煤灰（20％～50％）的两种或以上的混合材料性质早期、后期强度高、耐腐蚀性差、水化热大、抗碳化性好、抗冻性好、耐磨性好、耐热性差早期强度稍低，后期强度高、耐腐蚀性稍差、水化热略小、抗碳化性好、抗冻性好、耐磨性好早期强度低、后期强度高早期强度较高1．对温度敏感，适合高温养护；2．耐腐蚀性好；3．水化热小；4．抗冻性较差；5．抗碳化性较差泌水性大、抗渗性差、耐热性较好、干缩较大保水性好、抗渗性好、耐磨性较差、干缩较大泌水性大、抗渗性差、耐磨性较差、干缩小，抗裂性好干缩较大优先应用条件早期强度要求高的混凝土、有耐磨要求的、严寒地区反复遭受冻融循环的混凝土、抗碳化性要求较高的混凝土水下混凝土、海港混凝土、大体积混凝土、耐腐蚀