水泥化学成分及厂家供应情况分析

1.水泥的物理化学性能

水泥是重要的建筑材料，品种多，用途广，外观为灰白色粉末状，与水混合后可以胶凝硬化，可用作铸造自硬砂黏结剂。

铸造用水泥黏结剂按组成分为硅酸盐水泥和矾土水泥，按硬化特性分为普通硅酸盐水泥和早强水泥（包括快凝快硬水泥、特快硬水泥）。矾土水泥也是一种早强水泥。

普通硅酸盐水泥是以黏土和石灰石为主要原料，煅烧成熟料后再混入一定量的石膏磨细而制得的。它主要用于铸铁和铸造非铁合金的铸型（芯）的制造。由于凝结时间和硬化周期较长，它的应用范围逐渐减小。矾土水泥是以铝矾土为主要原料，加入适量的石灰石，经煅烧后再磨细而制得的。其耐火度比普通水泥高，在铸钢件和铸铁件半永久型中使用较多。快凝快硬（双快）水泥可分为硅酸盐水泥、氟铝酸钙水泥和硫铝酸钙水泥3种。硅酸盐水泥使用较多，其制法与普通硅酸盐水泥相仿，不同的是加入的铝矾土和石膏较多，同时又掺和了一些氟石，研磨得也更细一些。

硅酸盐水泥的矿物组成为：硅酸三钙（3CaO·SiO₂）质量分数在50%以上；硅酸二钙（2CaO·SiO₂）质量分数在20%左右；铝酸三钙（3CaO·Al₂O₃）质量分数在10%左右；铁铝酸钙（4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃）质量分数在10%以上；玻璃体的成分不定，含有较多的Al₂O₃和Fe₂O₃，也有CaO和MgO。

几种水泥的化学成分和矿物组成分别见表3-27和3-28。

表3-27 几种水泥的化学成分（质量分数，%）

①fCaO表示游离CaO。

表3-28 几种水泥的矿物组成（质量分数，%）

注：C代表CaO，S代表SiO₂，A代表Al₂O₃，F代表氟。

水泥的硬化过程是十分复杂的物理化学过程。水泥与水充分混合后，水泥中的各种矿物组成都与水发生水合作用，形成水合物，并放出大量的水合热。水泥的硬化过程大致可分为三个阶段：

第一阶段：水泥颗粒的表面层与水发生反应，生成硅酸二钙水合物和氢氧化钙，其反应式为

铝酸三钙水合生成六水铝酸三钙，其反应式为

生成的水合硅酸钙是不溶于水的，成为胶体状态。二水合生成的氢氧化钙，最初是溶于水的，但由于其溶解度不大，随着Ca（OH）₂量的不断增加，而形成Ca（OH）₂的饱和溶液。

第二阶段：Ca（OH）2从水泥糊状物和Ca（OH）2饱和溶液呈非晶体析出，包围水泥颗粒，并将其黏合在一起。

第三阶段：形成一种针状结晶。水化铝酸三钙也由于溶解度不大而生成片状结晶体，于是氢氧化钙晶体与水合铝酸三钙晶体交织成一种相互交错的结构，和水合硅酸钙等物质变成凝胶填充在这种结构里面，进一步增加了水泥的结构强度。

水泥砂在混制好的3～4h内，由于水合反应才开始，水合生成物不多，巨未形成凝胶，故水泥砂湿强度低而流动性好。只有在水合物达到一定数量后才开始形成凝胶，使水泥砂型强度逐渐增加。由于气温不同，水泥砂型要经过十几小时或更长的时间才能达到所要求的强度。而水泥全部水合硬化，则需持续更长的时间。(www.xing528.com)

通过加入速凝剂、缓凝剂可以调节水泥砂的硬化速度。例如，加入氯化钙、糖浆、氢氧化钙、氯化锂等，可起到速凝作用；加入硅酸钠、硼酸、柠檬酸等，可起到缓凝作用。

另外，可以通过加入木质磺酸钙、甲基双萘磺酸钠（商品名NNO）等减水剂，降低型砂的含水量，来提高砂型表面强度。水泥与聚乙烯醇混合使用，型砂同时具有良好的自硬特性和溃散性。

水泥的矿物组成、细度对水泥的强度都有影响。

2.技术指标

（1）型砂水泥 型砂水泥的性能应符合下列要求：

1）SO₃的质量分数不能超过9.0%。

2）比表面积不得小于450m²/kg。

3）初凝时间不得早于50s，终凝时间不得迟于12min。

4）强度应符合表3-29要求。

表3-29 型砂水泥强度

注：混合料配比（质量比）：标准砂100，水泥8，水6.5；混制：干混45s，加水15s，湿混1min。

（2）快硬硅酸盐水泥 快硬硅酸盐水泥的性能应符合下列要求：

1）MgO的质量分数不得超过5.0%，SO₃的质量分数不得超过4.0%。

2）0.080mm孔筛筛余的质量分数不得超过10%。

3）初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。

4）强度应符合表3-30要求。

目前生产和供应铸造用双快水泥的厂家主要有辽宁辽阳型砂水泥厂，浙江兰溪市特种水泥厂等。

表3-30 快硬硅酸盐水泥的强度