通用硅酸盐水泥成分及试验指导

1.硅酸盐水泥熟料

水泥原料在煅烧过程中各种氧化物之间发生一系列化学反应，形成以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有硅酸二钙（2CaO·SiO2，简写为C2S）、硅酸三钙（3CaO·SiO2，简写为C3S）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3，简写为C3A）、铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3，简写为C4AF）以及少量有害的游离氧化钙（f-CaO）、游离氧化镁（f-MgO）、氧化钾（K2O）、氧化钠（Na2O）与三氧化硫（SO3）等。对于硅酸盐类水泥而言，硅酸二钙和硅酸三钙的总含量达75%以上，铝酸三钙和铁铝酸四钙的总含量在25%左右。

试验研究表明，每一种矿物成分单独与水作用时具有不同的水化特性，对水泥的强度、水化速度、水化热、耐腐蚀性、收缩量的影响也不尽相同。每一种矿物成分单独与水作用时所表现的特性见表3.1。

表3.1　硅酸盐水泥熟料矿物组成及其特性

水泥是由具有不同特性的多种熟料矿物组成的混合物，通过改变水泥熟料中各种矿物成分之间的相对含量，水泥的性质也会发生相应的变化，从而可以生产出具有不同性质的水泥。如：提高硅酸三钙的含量，可制成高强度水泥；提高硅酸三钙和铝酸三钙的含量，可制得快硬早强水泥；降低硅酸三钙和铝酸三钙的含量，可制得低水化热水泥。

2.石　膏

磨细的水泥熟料与水相遇后会很快凝结硬化，产生速凝现象，给工程施工造成较大困难。因此在水泥的生产过程中常加入适量的石膏作为缓凝剂，以延长水泥的凝结硬化时间。掺入的石膏主要有天然石膏、建筑石膏、无水硬石膏，石膏的掺入量一般为水泥质量的3%～5%。

3.混合材料

为了改善水泥的某些性能，调节水泥的强度等级，提高水泥产量，降低水泥的生产成本，在生产水泥时加入人工或天然的矿物质材料，统称为混合材料。(www.xing528.com)

根据矿物材料的性质不同，混合材料分为活性混合材料和非活性混合材料。

（1）活性混合材料。

这类混合材料掺入水泥中，在常温下能与水泥的水化产物——氢氧化钙——或在硫酸钙的作用下生成具有胶凝性质的稳定化合物。常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰等。

① 粒化高炉矿渣。粒化高炉矿渣是将炼铁高炉中的熔融矿渣经水淬急速冷却而形成的粒状颗粒，颗粒直径一般为 0.5～5 mm。其主要成分是氧化铝、氧化硅。急速冷却的粒化高炉矿渣为不稳定的玻璃体，具有较高的潜在活性。

② 火山灰质混合材料。凡是用天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分，具有火山灰活性的矿物质材料，统称为火山灰质混合材料。火山灰质混合材料在结构上的特点是疏松多孔，内比表面积大，易吸水，易反应。

火山灰质混合材料按其成因不同，可以分为天然和人工两类。天然的火山灰质混合材料有火山灰、凝灰岩、浮石、沸石岩、硅藻土等。人工的火山灰质混合材料有烧黏土、烧页岩、煤渣、煤矸石等。

③ 粉煤灰。粉煤灰是火力发电厂或煤粉锅炉烟道中吸尘器所吸收的微细粉尘，为富含玻璃体的实心或空心球状颗粒，颗粒直径一般为0.001～0.05 mm，表面结构致密，其主要成分是氧化硅、氧化铝和少量的氧化钙，具有较高的活性。

（2）非活性混合材料。

这类混合材料与水泥的矿物成分、水化产物不起化学反应或化学反应很微弱，掺入水泥中主要起调节水泥强度等级、提高水泥产量、降低水化热等作用。常用的非活性混合材料有磨细的石灰石、石英岩、黏土、慢冷高炉矿渣等。