第三章(水泥)2015網(wǎng)絡(luò)

2.4

水泥

cement

水泥是粉末狀的水硬性膠凝材料。膠凝材料——在一定條件下經(jīng)自身的一系列物理化學(xué)作用后，能將散?；驂K狀材料粘結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體材料。P80膠凝材料按化學(xué)成分分類，可分兩大類：1．

無機(jī)膠凝材料（礦物膠凝材料）——按硬化條件分兩種：（1）

氣硬性膠凝材料——只能在空氣中硬化，并保持發(fā)展其強(qiáng)度。在水中不能硬化，不具有強(qiáng)度。如：石膏、石灰、水玻璃等。只適用于地上或干燥環(huán)境。（2）

水硬性膠凝材料——既能在空氣中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并發(fā)展其強(qiáng)度。如：水泥。既適用于地上，也用于地下或水中環(huán)境。2．

有機(jī)膠凝材料——以天然或合成高分子化合物為基本組成。如：瀝青、樹脂、橡膠。2.4.1水泥的分類1．

按性能和用途分：P80（1）通用水泥；（2）專用水泥；如：砌筑、道路、防射線水泥。（3）特種水泥。如：快硬水泥、中熱和低熱水泥、膨脹水泥、抗硫酸鹽水泥。2．

按組成分：P80（1）

硅酸鹽水泥——應(yīng)用最廣，達(dá)水泥產(chǎn)量的90%。（2）

鋁酸鹽水泥；（3）

硫（鐵）鋁酸鹽水泥；（4）

氟鋁酸鹽及少熟料或無熟料水泥。水泥具有的優(yōu)點(diǎn)：具有水硬性，不怕水，水上、水下都可用。具有可塑性。原料來源廣，便宜。生產(chǎn)工藝比鋼材、塑料簡單。調(diào)整其組成可配制出不同強(qiáng)度、品種的水泥。耐久性好，不生銹、腐爛、老化、抗凍性好。具有和鋼筋良好的粘結(jié)力，可制成鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件。其應(yīng)用不受地方、氣候的限制。2006年7月18日，在華盛頓美國建筑物博物館內(nèi)，一名參觀者在測驗(yàn)一段新型水泥墻的透光性。這種名叫LiTraCon的透光水泥像普通水泥一樣牢固，但由于含有大量光纖，因此通過這種水泥可以看到人或樹的影子。

木絲水泥板——水泥板內(nèi)含礦化木絲水泥板特點(diǎn)：質(zhì)輕、保溫隔熱性好、防火性能好、隔音性能好、裝飾功能好、可施工性好、綠色環(huán)保、強(qiáng)度高、節(jié)省空間。規(guī)格：水泥板的規(guī)格有：1220*2440*6/8mm

木絲水泥板的規(guī)格有：22.0*2440*8/10/12/16/18/20/24mm

2.4.2

硅酸鹽水泥

Portlandcement

硅酸鹽水泥由硅酸鹽水泥熟料、0%—5%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。分兩種：（1）Ⅰ型：代號：P·I，不摻混合料的硅酸鹽水泥。（2）Ⅱ型：代號：P·Ⅱ，摻入不超過水泥質(zhì)量5%的混合料的硅酸鹽水泥。一．水泥生產(chǎn)水泥石與粘土、鐵礦粉，按一定比例配合，磨細(xì)成生料粉，經(jīng)煅燒（最高1450℃），得到水泥熟料，再與適量石膏共同磨細(xì)，即可得P·I型硅酸鹽水泥?；蛟偌踊旌喜牧夏ゼ?xì)，即可得P·Ⅱ型硅酸鹽水泥。水泥的生產(chǎn)過程簡稱為：二磨一燒。二．水泥的水化與凝結(jié)硬化P81水泥和水拌合后成為具有流動(dòng)性和可塑性的水泥漿，同時(shí)產(chǎn)生水化作用。隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，水化物增多，漿體逐漸變稠而失去流動(dòng)性達(dá)到“初凝”。隨著水化的不斷進(jìn)行，水化物不斷增多，漿體結(jié)構(gòu)逐漸緊密，直至完全失去塑性，為“終凝”。然后漿體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閳?jiān)硬的石狀體——水泥石——“硬化”。以后，水泥石強(qiáng)度不斷增長，并且早期增長快。三．硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)P821．

實(shí)際密度、堆積密度、細(xì)度（1）實(shí)際密度ρ：3.05—3.2g/cm3，在進(jìn)行混凝土配合比計(jì)算時(shí)，一般取3.1g/cm3。（2）堆積密度ρ0′：1000—1100Kg/m3（疏松），1600Kg/m3（緊密），一般取1300Kg/m3。（3）

細(xì)度——水泥顆粒粗細(xì)程度，是影響水泥性能的重要指標(biāo)。顆粒越細(xì)，水化反應(yīng)速度加快，水泥石的早期強(qiáng)度高，但硬化收縮較大。2．

凝結(jié)時(shí)間分初凝和終凝。規(guī)定：初凝時(shí)間不得早于45分鐘，初凝時(shí)間不符規(guī)定者為廢品；終凝時(shí)間不遲于6.5小時(shí)，終凝時(shí)間不符規(guī)定者為不合格品。3．

體積安定性——水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻程度。是反應(yīng)水泥漿體硬化后因體積膨脹不均勻而變形的狀況。產(chǎn)生均勻的體積變化——安定性合格；否則稱為安定性不良，會產(chǎn)生膨脹，引起開裂。體積安定性不良的主要原因是熟料中含有過量的游離氧化鈣、游離氧化鎂或摻入的石膏過多。這些物質(zhì)在水泥硬化后開始或繼續(xù)進(jìn)行水化反應(yīng)，使體積膨脹而開裂。體積安定性不合格的水泥不能用于工程中。4．

強(qiáng)度與標(biāo)號（1）

強(qiáng)度。水泥強(qiáng)度與水泥的礦物組成、水泥細(xì)度、水灰比大小、水化齡期、環(huán)境溫度等相關(guān)。按膠砂強(qiáng)度，即將水泥標(biāo)準(zhǔn)砂和水按規(guī)定比例制成水泥膠砂，并制成40×40×160mm試件，在標(biāo)準(zhǔn)溫度（20±2℃）的水中養(yǎng)護(hù)一定齡期（3天、28天）后測得。（2）

水泥標(biāo)號是依據(jù)其規(guī)定齡期的強(qiáng)度值所劃分的等級。等級劃分見P82。5．

水化熱——水泥與水之間化學(xué)反應(yīng)放出的熱量。水化熱的大小及放熱速度主要決定于水泥的礦物組成和細(xì)度。水化熱越大，對一般建筑的冬季施工是有利的，但對于大體積工程是有害的。會由于溫度應(yīng)力引起水泥石的開裂，在大體積混凝土工程中，不宜采用硅酸鹽水泥，而應(yīng)采用水化熱低的水泥。如：礦渣硅酸鹽水泥等。四．硅酸鹽水泥的性能與應(yīng)用1．

凝結(jié)硬化快，強(qiáng)度高，尤其早期強(qiáng)度高。主要用于地上、地下、水中重要結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土及有早強(qiáng)高的工程。2．

抗凍性好。適用于冬季施工及嚴(yán)寒地區(qū)受反復(fù)凍融的工程。3．

水化熱高，不宜用于大體積混凝土工程。4．

抗碳化性好。由于水化后氫氧化鈣含量多，水泥石的堿度不易降低，對鋼筋的保護(hù)作用強(qiáng)。適用于空氣中二氧化碳含量高的環(huán)境。5．

耐腐蝕性差。硅酸鹽水泥耐軟水、耐化學(xué)腐蝕性差，不宜用于水利工程。6．

不耐高溫。不宜用于高于250℃的混凝土工程。2.4.3

摻混合材料的

硅酸鹽水泥

分為：普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥。1．

普通硅酸鹽水泥（ordinaryPortlandcement）——凡由硅酸鹽水泥熟料、6%—15%混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。代號：P·O。普通硅酸鹽水泥的標(biāo)號為：325、425、425R、525、525R、625、625R。凝結(jié)時(shí)間：初凝：45分鐘；終凝：10小時(shí)。由于混合材料摻量少，其性能與同標(biāo)號的硅酸鹽水泥接近，使用范圍也基本相同。2．

礦渣硅酸鹽水泥（Portlandslagcement）——由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。粒化高爐礦渣摻入量為水泥質(zhì)量的20%—70%。代號：P·S。在高爐冶煉生鐵時(shí)，為了使鐵礦石易于熔融，常加入石灰石為助熔劑。在高溫下石灰石分解出的氧化鈣與鐵礦石中的粘土質(zhì)廢礦化合，生成含硅酸鹽與鋁酸鹽的熔融礦渣，浮于鐵水表面，排出時(shí)用水淬方法進(jìn)行急冷，即成為質(zhì)地疏松、多孔的顆粒狀材料，稱為?；郀t礦渣。3．

火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（Portlandpozzolanacement）——由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料?；鹕交屹|(zhì)混合材料摻加量為水泥質(zhì)量的20%—50%。代號：P·P。天然火山灰質(zhì)的混合材料——火山爆發(fā)時(shí)噴出的高溫巖漿，在急劇冷卻時(shí)來不及結(jié)晶而形成的玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。如：火山灰，凝灰?guī)r等。4．

粉煤灰硅酸鹽水泥（Portlandfly-ashcement）——由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。粉煤灰摻加量為水泥質(zhì)量的20%—40%。代號：P·F。粉煤灰——火力發(fā)電廠以煤粉作燃料，煤粉在鍋爐中燃燒后，由收塵器從煙氣中收集的灰粉。亦屬于火山灰質(zhì)混合材料，為密實(shí)球形玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。其水硬性原理與火山灰質(zhì)混合材料相同。礦渣水泥、火山灰質(zhì)水泥、粉煤灰水泥的標(biāo)號分為：275、325、425、425R、525、525R、625R。三種水泥性能的共同特點(diǎn)是：（1）

凝結(jié)硬化速度慢，早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度增長較多。故不宜用于有早強(qiáng)要求的工程。（2）

硬化時(shí)對濕熱敏感性強(qiáng)。溫度低時(shí)凝結(jié)硬化緩慢，但在濕熱條件下（60—70℃以上），凝結(jié)硬化速度大大加快，強(qiáng)度發(fā)展很快，故適宜采用蒸氣養(yǎng)護(hù)。（3）

水化放熱速度慢、放熱量低。宜用于大體積混凝土工程。（4）抗軟水和抗硫酸鹽腐蝕的能力較強(qiáng)。由于水泥石中的氫氧化鈣含量減少，并且C3AH6含量也大大降低，故適用于受軟水或硫酸鹽腐蝕的水利工程、海港工程及地下工程。但火山灰水泥的耐硫酸鹽腐蝕能力與摻入的火山灰質(zhì)混合材料的品種有關(guān)。對于摻有粘土質(zhì)混合材料的火山灰水泥不能耐硫酸鹽腐蝕。（5）

抗凍性和抗碳化能力差。故不宜用于嚴(yán)寒地區(qū)，特別是嚴(yán)寒地區(qū)水位經(jīng)常變動(dòng)的部位。三種水泥在性能上的不同點(diǎn)：（1）

礦渣水泥保水性差、泌水性大、干縮性較大，但耐熱性好。故更適用于軋鋼、煅造、熱處理、鑄造等高溫車間，高爐基礎(chǔ)以及溫度達(dá)300—400℃的熱氣體通道等耐熱工程。（2）

火山灰水泥保水性和抗?jié)B性好，但耐熱性較差，干縮性更大，易產(chǎn)生裂縫。故不宜用于干燥環(huán)境中施工的工程，特別適用于地下、水中大體積混凝土和有抗?jié)B要求的混凝土工程。（3）

粉煤灰水泥的性質(zhì)與火山灰水泥極為相似，只是由于粉煤灰是一種球形玻璃體結(jié)構(gòu)，表面致密、吸水性小，因此，其特點(diǎn)是干縮性小，抗裂性好。適用于承受荷載較遲的工程，尤其是大體積水利工程。五種水泥的的特性和適用范圍見表。5．

復(fù)合硅酸鹽水泥——由硅酸鹽水泥熟料、兩種或以上的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料?；旌喜牧峡倱搅浚?5%—50%。代號：P·C。如圖。規(guī)定的混合材料包括：（1）

礦渣、火山灰、粉煤灰、石灰石、砂巖、窯灰等六種；（2）新開辟的混合材料，包括：A．

活性的混合材料——凡水泥膠砂28天抗壓強(qiáng)度比≥75%，如：化鐵爐渣、精煉鉻鐵渣等；B．

非活性的混合材料——凡水泥膠砂28天抗壓強(qiáng)度<75%，如：鈦渣。技術(shù)要求：A．

強(qiáng)度標(biāo)號：325、425、425R、525、525R。B．

凝結(jié)時(shí)間：初凝：45分鐘；終凝：12小時(shí)。其余性能同火山灰水泥。特點(diǎn)：復(fù)合使用混合材料，改變了水泥石的微觀結(jié)構(gòu)，并能促進(jìn)熟料中C3S礦物的水化速度，同時(shí)加速水化物的結(jié)晶速度，有利于早期強(qiáng)度的發(fā)展。復(fù)合水泥的早期強(qiáng)度比同標(biāo)號的礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥高，與普通水泥相同，與硅酸鹽水泥接近。且水化熱低。適用：復(fù)合水泥適用于一般混凝土工程和大體積混凝土工程。但復(fù)合水泥的性能一般受所用混合材料的性能的影響，使用時(shí)應(yīng)針對工程的性質(zhì)加以選用。

2.4.4

特性水泥及專用水泥

一．

特性水泥——某種性能較突出的硅酸鹽水泥。1．

快硬硅酸鹽水泥（快硬水泥）——以硅酸鹽水泥熟料（C3S、C3A含量高）和適量石膏磨細(xì)而成的具有早期強(qiáng)度增率較快的水硬性膠凝材料。規(guī)定：初凝時(shí)間：45分鐘；終凝時(shí)間：10小時(shí)。強(qiáng)度標(biāo)號：按1天、3天的強(qiáng)度值劃分為325、375、425三個(gè)標(biāo)號。特點(diǎn)：凝結(jié)硬化快，早期強(qiáng)度增長快而且強(qiáng)度較高，水化熱高而集中，并且吸濕性強(qiáng)，吸濕后水泥活性降低比一般水泥快。適用：配制早強(qiáng)混凝土，適用于緊急搶修工程，低溫施工工程，以及制作預(yù)應(yīng)力混凝土或高強(qiáng)混凝土預(yù)制構(gòu)件。不適用于大體積混凝土。2．

快凝快硬硅酸鹽水泥（雙快水泥）——以硅酸三鈣、氟鋁酸鈣為主的熟料，加入適量的硬石膏、粒化高爐礦渣、無水硫酸鈉，經(jīng)磨細(xì)制成的一種凝結(jié)快、小時(shí)強(qiáng)度增長快的水硬性膠凝材料。規(guī)定：初凝時(shí)間：10分鐘；終凝時(shí)間：60分鐘。特點(diǎn)：凝結(jié)很快，早期強(qiáng)度增長很快。適用：用于軍事工程、機(jī)場跑道、橋梁、隧道和涵洞等緊急搶修工程，以及冬季施工、堵漏等工程。3．

抗硫酸鹽硅酸鹽水泥——以硅酸鹽為主的特定礦物組成的熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有一定抗硫酸鹽侵蝕性能的水硬性膠凝材料。特點(diǎn)：具有較高的抗硫酸鹽侵蝕的性能，水化熱較低。適用：受硫酸鹽侵蝕的海港、水利、地下隧涵、引水、道路與橋梁基礎(chǔ)等工程。4．

高鋁水泥——以鋁