掺混合材料硅酸盐水泥，建筑材料成果

掺混合材料的硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料，掺入适量的混合材料及石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料。掺混合材料的硅酸盐水泥可分为:普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等。

4.2.1　混合材料

在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，掺入到水泥或混凝土中的人工或天然矿物质材料称为混合材料。根据所加矿物材料的性质，可划分为活性混合材料和非活性混合材料。

1.活性混合材料

活性混合材料是指具有火山灰性或潜在水硬性，或兼有火山灰性和潜在水硬性的矿物质材料。火山灰性是指磨细的矿物质材料和水拌和成浆后，单独不具有水硬性，但在常温下与氢氧化钙和水发生水化反应，生成具有水硬性化合物的性能，如火山灰、粉煤灰、硅藻土等。潜在水硬性是指该类矿物质材料只需在少量外加剂的激发条件下，即可利用自身溶出的化学成分，生成具有水硬性的化合物，如粒化高炉渣等。

水泥中常用的活性混合材料有以下几种:

（1）粒化高炉矿渣，是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，是具有火山灰性的天然或人工的矿物质材料。如天然的火山灰、凝灰岩、浮石、硅藻土等，属于人工的有烧黏土、煤矸石渣、粉煤灰及硅灰等。

（3）粉煤灰，是火力发电厂以煤粉为燃料燃烧后从烟气中收集下来的灰渣，主要化学成分为SiO2和Al2O3，含有少量CaO，具有火山灰性。

2.非活性混合材料

非活性混合材料是指在水泥中主要起填充作用，而又不损害水泥性能的矿物材料。非活性混合材料掺入水泥中主要起调节水泥强度、增加水泥产量、降低水化热及降低成本等作用。常用的有磨细石英砂、石灰石粉、磨细的块状高炉矿渣和高硅质炉灰等。

在制备普通混凝土拌和物时，为节约水泥，改善混凝土性能，调节混凝土强度等级而掺入的天然或人工的磨细混合材料，称为掺和料。

4.2.2　掺混合材料的硅酸盐水泥

4.2.2.1　掺混合材料的硅酸盐水泥的概念

（1）普通硅酸盐水泥称普通水泥，其代号为P•O。是由硅酸盐水泥熟料、6%～15%混合材料、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。

掺活性混合材料时，最大掺量不得超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替；掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥质量的10%。

（2）矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥，其代号为P•S。是由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为20%～70%。允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种代替矿渣，代替数量不得超过水泥质量的8%。而替代后的水泥中粒化高炉矿渣不得少于20%。

（3）火山灰质硅酸盐水泥简称火山灰水泥，其代号为P•P。是由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料，适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。水泥中火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为20%～50%。

（4）粉煤灰硅酸盐水泥简称粉煤灰水泥，其代号为P•F。是由硅酸盐酸水泥熟料和粉煤灰、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。水泥中粉煤灰掺加量按质量百分比计为20%～40%。

4.2.2.2　掺混合材料的硅酸盐水泥的技术性质

1.烧失量、氧化镁和三氧化硫含量

（1）烧失量:普通水泥不得大于5.0%，三氧化硫含量均与硅酸盐水泥的规定相同。

（2）氧化镁:普通水泥与硅酸盐水泥的规定相同，矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥氧化镁含量不得超过5.0%。

（3）三氧化硫:普通水泥与硅酸盐水泥的规定相同，矿渣水泥不得超过4.0%，火山灰水泥、粉煤灰水泥不得超过3.5%。

2.细度

普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥，在80μm方孔筛上的筛余不得超过10.0%。

3.凝结时间

普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥，初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。

4.体积安定性

用沸煮法检验必须合格。

5.强度与强度等级

（1）普通水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。各龄期的强度要求列于表4-3中。

表4-3　普通硅酸盐水泥各龄期的强度要求（GB175—1999）(www.xing528.com)

（2）矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。各龄期的强度要求列于表4-4中。

表4-4　矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥各龄期的强度要求（GB1344—1999）

6.普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的性质与应用特点

（1）普通水泥的性质与应用与同强度等级的硅酸盐水泥相近。

（2）矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥。

性质:水化放热速度慢，放热量低，凝结硬化速度较慢。早期强度较低，但后期强度增长较多，甚至可超过同等级的硅酸盐水泥；这三种水泥对温度灵敏性较高。温度低时硬化较慢，当温度达到70℃以上时，硬化速度大大加快，甚至可超过硅酸盐水泥的硬化速度；由于混合材料水化时消耗了一部分氢氧化钙，水泥石中氢氧化钙含量减少，故这三种水泥抗软水及硫酸盐腐蚀的能力较硅酸盐水泥强；但它们抗冻性较差；矿渣水泥和火山灰水泥的干缩值大，矿渣水泥的耐热性较好，粉煤灰水泥干缩值较小，抗裂性较好。

应用:适用于地面工程，特别适用于地下和水中的一般混凝土和大体积混凝土结构以及蒸汽养护的混凝土构件，也适用于一般抗硫酸盐侵蚀的工程。

4.2.2.3　复合硅酸盐水泥

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，经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，按质量百分比计应大于15%，而不超过50%。允许用不超过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。复合水泥熟料中氧化镁的含量不得超过5.0%。如蒸压安定性合格，则含量允许放宽到6.0%。水泥中三氧化硫含量不得超过3.5%。水泥细度以80μm方孔筛筛余计不得超过10%。初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。安定性用沸煮法检验必须合格。复合水泥的强度等级及各龄期强度要求如表4-5所示。

表4-5　复合水泥的强度要求（GB12958—1999）

复合水泥由于在水泥熟料中掺入了两种或两种以上规定的混合材料，因此较掺单一混合材料的水泥具有更好的使用效果，它适用于一般混凝土工程，复合水泥的性能一般受所用各混合材料的种类、掺量及比例的影响，大体上其性能与矿渣水泥、火山水泥及粉煤灰水泥相似。

4.2.2.4　石灰石硅酸盐水泥（P•L）

凡由硅酸盐水泥熟料和石灰石、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料，称为石灰石硅酸盐水泥，代号P•L。水泥中石灰石掺量按质量百分比计应大于10%，且不超过25%。要求所掺石灰石CaCO3含量大于或等于75%，Al2O3含量不超过2%。对这种水泥中氧化镁、三氧化硫的含量及凝结时间和安定性的要求同普通水泥。该水泥分为32.5、42.5、42.5R、52.5、52.5R五个强度等级。

4.2.3　掺混合材料的硅酸盐水泥的质量评定及水泥选用

4.2.3.1　掺混合材料的硅酸盐水泥的质量等级评定

掺混合材料的硅酸盐水泥包括普通硅酸盐水泥、矿渣酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥和石灰石硅酸盐水泥六个品种。其产品质量水平划分为优等品、一等品和合格品三个等级。优等品要求产品标准必须达到国际先进水平，且水泥实物的质量水平与国外同类产品相比，达到其近5年内的先进水平；一等品要求水泥产品标准必须达到国际一般水平，且水泥实物的质量水平达到国际同类产品的一般水平；合格品要求按我国现行水泥产品标准组织生产，水泥实物的质量水平必须达到产品标准的要求。

水泥实物质量在符合相应标准的技术要求基础上，进行实物质量水平的分等，掺混合材料的硅酸盐水泥的实物质量水平根据3d抗压强度、28d抗压强度和终凝时间进行分等。掺混合材料的硅酸盐水泥的实物质量应符合表4-6的要求。

表4-6　通用水泥实物质量等级的技术要求（JC/T452—1997）

注为同品种同强度等级水泥28d抗压强度上月平均值。至少以20个编号平均，不足20个编号时，可2个月或3个月合并计算。对于强度等级62.5（含62.5）以上水泥，28d抗压强度不大于1.1的要求不作规定。

4.2.3.2　掺混合材料的硅酸盐水泥的废品及不合格品的评定

1.废品

凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合国家标准规定者，均为废品。

2.不合格品

（1）普通水泥，凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合国家标准规定者；矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥，凡细度、终凝时间中的任一项不符合国家标准规定者，均为不合格品。

（2）混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品等级规定的指标时，均为不合格品。

（3）水泥包装标志中水泥品种、强度等级、工厂名称和出厂编号不全的也属于不合格品。

4.2.3.3　掺混合材料的硅酸盐水泥的选用

掺混合材料的硅酸盐水泥是土建工程中用途最广、用量最大的水泥品种。为了便于查阅和选用，现将掺混合材料的硅酸盐水泥的选用原则（见表4-15）列出供参考。