认知通用水泥的硅酸盐特点与应用

【任务描述】

本任务是认知通用硅酸盐水泥的定义、种类及其技术性质。

【学习目标】

①熟悉通用硅酸盐水泥的分类及各品种水泥的定义和代号。

②熟悉通用硅酸盐水泥的技术性质。

1.水泥的分类

水泥是一种水硬性胶凝材料。水泥与水混合后，经过一系列物理化学作用，由可塑性浆体变得坚硬。就硬化条件而言，水泥既能在空气中硬化，也能在水中硬化，保持并继续发展其强度。所以，水泥材料既可用于地上工程，也可用于地下工程。

水泥按其化学成分，可分为通用硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等。

在道路和桥梁中使用的水泥主要是通用硅酸盐水泥。

2.通用硅酸盐水泥的分类

生产通用硅酸盐水泥的原料主要有石灰质原料、黏土质原料和铁质材料等。石灰质原料(如石灰石、白垩、石灰质泥灰岩、贝壳等)主要提供CaO，黏土质原料(如黏土、黏土质页岩、泥岩、黄土等)主要提供SiO2、Al2 O3，铁质材料主要提供Fe2O3。

各种原料按适当比例配合，在磨机中磨成生料，然后将制备好的生料装入煅烧窑中(煅烧窑有立窑、回转窑)，经1 450℃高温煅烧至部分熔融，生成以硅酸钙为主要成分的水硬性胶凝物质，称为硅酸盐水泥熟料。为调节水泥的凝结速度，避免发生急凝现象，在熟料中加入适量的石膏共同磨细，有时为了改善硅酸盐水泥的某些性能和提高产量、降低成本，还加入适量规定的混合材料。

《通用硅酸盐水泥》(GB 175—2007)规定，凡由硅酸盐水泥熟料和适量石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料称为通用硅酸盐水泥。按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥6大品种。

1）硅酸盐水泥

硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号为PⅠ。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号为PⅡ。

2）普通硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥代号为P O。活性混合材料掺加量大于5%且不大于20%，其中允许用不超过水泥质量8%且符合标准的非活性材料或不超过水泥质量5%且符合标准的窑灰代替。

（1）活性混合材料

在常温条件下能与Ca(OH)2或水泥发生水化反应的混合材料称为活性混合材料。常用的活性混合材料有符合国家标准的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、火山灰质混合材料和粉煤灰。

（2）非活性混合材料

在常温条件下不能与Ca(OH)2或水泥发生水化反应的混合材料称为非活性混合材料。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、调节水泥强度等级、节约水泥熟料的作用，因此又称为填充性混合材料，如石灰石、砂岩等，以及活性指标低于国家标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰及火山灰质混合材料等。(www.xing528.com)

3）矿渣硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏共同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，分为A型和B型。A型矿渣掺量大于20%且不大于50%，代号为P S A；B型矿渣掺量大于50%且不大于70%，代号为P S B。

4）火山灰质硅酸盐水泥

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，代号为P P。水泥中火山灰质混合材料掺量按质量百分比计为大于20%且不大于50%。

5）粉煤灰硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰混合材料、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，代号为P F。水泥中粉煤灰掺量按质量百分比计为大于20%且不大于40%。

6）复合硅酸盐水泥

复合硅酸盐水泥代号P C，水泥中混合材料总参量按质量的百分比应大于20%且不大于50%。混合材料由两种以上符合国家标准的活性混合材料或非活性混合材料组成，其中允许用不超过水泥质量8%且符合要求的窑灰代替，掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。

3.通用硅酸盐水泥的技术性质指标

（1）物理力学性质指标

反映通用硅酸盐水泥的物理力学性质指标有细度、凝结时间、体积安定性、强度等。

（2）水泥的化学性质指标

水泥的化学物质主要指对水泥物理力学性能造成不利影响的有害成分。这些化学物质指标有氧化镁、三氧化硫、氯离子、碱含量、不溶物、烧失量等。

①氧化镁含量。在水泥熟料中，常含有少量未与其他矿物结合的游离氧化镁，这种多余的氧化镁常在水泥硬化以后才开始水化，在水化时产生体积膨胀，可导致水泥石结构产生裂缝甚至破坏，因此它是引起水泥安定性不良的原因之一。

②三氧化硫的含量。水泥中的三氧化硫主要是在生产时为调节凝结时间加入石膏而产生的。适量的石膏能够改善水泥性能，但石膏超过一定限量后，水泥性能会变坏，甚至引起硬化后水泥石体积膨胀，导致结构物破坏。因此，水泥中三氧化硫最大允许值必须加以限制。

③氯离子。氯化物对钢筋有腐蚀作用，应加以限制。

④碱含量。水泥中碱含量按Na2O＋0.658K2O计算值表示。若使用碱活性骨料，活性骨料与水泥中的碱发生碱骨料反应，导致硬化后的混凝土体积膨胀，严重时会由于强度降低导致结构物破坏。

⑤烧失量。水泥煅烧不佳或受潮后，会使水泥在规定温度加热时增加质量损失，表明水泥的品质受到不利因素的影响。

⑥不溶物。水泥中不溶物是用盐酸溶解后的不溶残渣。水泥中的不溶物来自原料中的黏土和氧化硅，由于煅烧不良，化学反应不充分而未能形成熟料矿物，这些物质的存在将影响水泥有效成分的含量。