其他通用硅酸盐水泥介绍

（1）混合材料

磨制水泥时掺入的人工或天然的矿物材料称为混合材料。掺入混合材具有改善水泥性能、调节水泥强度等级、增加水泥产量、降低成本等作用。混合材料按其性能分为两种：活性混合材料和非活性混合材料。

1）活性混合材

该材料本身与水反应很慢，但当磨细并与石灰、石膏或硅酸盐水泥熟料混合，加水拌和后能发生化学反应，在常温下能缓慢生成具有水硬性胶凝物质的矿物材料，称为活性混合材。常用的活性混合材料有如下几种：

①粒化高炉矿渣

粒化高炉矿渣是在高炉冶炼生铁时将浮在铁水表面的熔融物经急冷处理后得到的疏松颗粒状材料。由于多采用水淬方法进行急冷处理，故又称水淬矿渣。水淬矿渣为多孔玻璃体结构，玻璃体含量达80%以上，内部储存有较大的化学潜能。粒化高炉矿渣的化学成分主要有：CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO等。衡量其活性的大小常用质量系数K表示，即

通常，矿渣的质量系数越大，其活性越高，国家标准《用于水泥中的粒化高炉矿渣》（GB/T 203—2008）要求用于水泥中的粒化高炉矿渣质量系数K不得小于1.2，堆积密度不大于1 200 kg/m3。

②火山灰质混合材料

火山灰质混合材料主要化学成分是活性氧化硅和活性氧化铝，按其成因可分为天然和人工两大类。天然火山灰质混合材包括火山灰、凝灰岩、浮石、沸石、硅藻土、硅藻石、蛋白石等。人工火山灰质混合材包括：烧黏土（如碎砖、瓦）、烧页岩、煤矸石、炉渣、煤灰等。

国家标准《用于水泥中的火山灰质混合材材料》（GB/T 2847—2005）规定：用于水泥中的火山灰混合材的三氧化硫含量不超过3.5%；火山灰活性试验必须合格；掺30%的火山灰质混合材水泥胶砂28 d抗压强度比不得低于65%。

③粉煤灰

粉煤灰是火力发电厂用收尘器从烟道中收集的灰粉（也称飞灰），为玻璃态实心或空心球状颗粒，表面光滑、色灰。化学成分中活性氧化硅和活性氧化铝两者占60%以上。国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB 1596—2005），其分级及其品质指标见表4.5。

表4.5　用于水泥和混凝土中的粉煤灰技术要求（GB/T 1596—2005）

注：F——由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰；
C——由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其氧化钙含量一般大于10%。

2）非活性混合材

该材料不与或几乎不与水泥成分产生化学作用，加入水泥的目的仅是降低水泥强度等级、提高产量、降低成本、减小水化热的这一类矿物材料，称为非活性混合材（也称惰性混合材）。例如，磨细的石灰石、石英砂、黏土、慢冷矿渣、窑灰等。

（2）普通硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥代号为P·O，其中加入了大于5%且不超过20%的活性混合材，并允许不超过水泥质量的8%的非活性混合材料或不超过水泥质量5%的窑灰代替部分活性混合材。

1）技术指标

普通硅酸盐水泥的技术指标要求如下：

①凝结时间。要求初凝时间不小于45 min，终凝时间不大于600 min。

②强度等级。根据3 d和28 d的抗折强度、抗压强度，将普通硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。各龄期的强度应满足表4.4的要求。

③细度、体积安定性、氧化镁含量、三氧化硫含量、氯离子含量要求与硅酸盐水泥完全相同。

2）性能及应用

普通硅酸盐水泥由于掺入的混合材料较少，因此其性能与硅酸盐水泥基本相同，只是强度等级、水化热、抗冻性、抗碳化性等较硅酸盐水泥略有降低，耐热性、耐腐蚀性略有提高。其应用范围与硅酸盐水泥大致相同。普通水泥是土木工程中用量最大的水泥品种之一。

（3）矿渣硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥分为两个类型：加入大于20%且不超过50%的粒化高炉矿渣的为A型，代号P·S·A；加入大于50%且不超过70%的粒化高炉矿渣的为B型，代号P·S·B。其中允许不超过水泥质量的8%的活性混合材、非活性混合材料和窑灰中的任一种材料代替部分矿渣。

1）技术指标

矿渣硅酸盐水泥的技术要求如下：

①细度。要求80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。

②氧化镁含量。对于P·S·A型，要求氧化镁的含量不大于6.0%，如果含量大于6.0%时，需进行压蒸安定性试验并合格。对于P·S·B型，不作要求。

③三氧化硫含量。要求三氧化硫含量不大于4.0%。

④强度等级。根据3 d和28 d的抗折强度、抗压强度，将矿渣硅酸盐水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。各龄期的强度不能低于表4.4中的规定。(www.xing528.com)

⑤凝结时间、体积安定性、氯离子含量要求均与普通硅酸盐水泥相同。

2）水化特点

矿渣硅酸盐水泥的水化分两步进行，即存在二次水化。首先是水泥熟料的水化，与硅酸盐水泥相同，水化生成水化硅酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙等；然后是活性混合材开始水化，熟料矿物析出的氢氧化钙作为碱性激发剂，石膏作为硫酸盐激发剂，促使混合材中的活性氧化硅和活性氧化铝的活性发挥，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙。二次水化是掺混合材水泥的共同特点。

3）性能及应用

①早期强度发展慢，后期强度增长快。由于矿渣硅酸盐水泥中的熟料含量较少，因此早期的熟料矿物的水化产物也相应减少，而二次水化又必须在熟料水化之后才能进行，因而凝结硬化速度慢，早期强度发展慢。但后期强度增长快，甚至可以超过同强度等级的硅酸盐水泥。该水泥不适用于早期强度要求较高的工程，例如现浇混凝土楼板、梁、柱等。

②水化热低。水泥中掺入了大量的混合材，水泥熟料很少，放热量高的C3A和C3S含量少，因此，水化放热速度慢、放热量小，可以用于大体积混凝土工程。

③耐热性好。因为矿渣本身有一定的耐高温性，且硬化后水泥石中的氢氧化钙含量少，所以矿渣水泥适用于高温环境。例如，轧钢、铸造等高温车间的高温窑炉基础及温度达到300~400℃的热气体通道等耐热工程。

④抗腐蚀性好。由于二次水化消耗了大量的氢氧化钙，因此抗软水和海水侵蚀能力增强。可用于海港、水工等受硫酸盐和软水腐蚀的混凝土工程。

⑤硬化时对湿热度敏感性强。当温度、湿度低时，凝结硬化慢，故不适于冬季施工。但在湿热条件下，可加速二次水化反应进行，凝结硬化速度明显加快，28 d的强度可以提高10%~20%。特别适用于蒸汽养护的混凝土预制构件。

⑥抗碳化能力差。由于二次水化反应的发生，致使水泥石中Ca（OH）2含量少，碱度降低，在相同的二氧化碳的含量中，碳化进行得较快，碳化深度也较大，因此其抗碳化能力差，一般不用于热处理车间的修建。

⑦抗冻性差。由于水泥中掺入了大量混合材，使水泥需水量增大，水分蒸发后造成的毛细孔隙增多，且早期强度低，故抗冻性差，不宜用于严寒地区，特别是严寒地区水位经常变动的部位。

⑧抗渗性差、干缩较大。由于矿渣本身不容易磨细，磨细后又呈多棱角状，且颗粒平均粒径大于硅酸盐水泥粒径，矿渣硅酸盐水泥的保水性差、抗渗性差、泌水通道较多、干缩较大，使用中要严格控制用水量，加强早期养护。

（4）粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥代号为P·F，其中加入大于20%且不超过40%的粉煤灰。火山灰质硅酸盐水泥代号为P·P，其中加入了大于20%且不超过40%的火山灰质混合材料。复合硅酸盐水泥代号为P·C，其中加入了两种（含）以上大于20%且不超过50%的混合材料，并允许用不超过水泥质量8%的窑灰代替部分混合材料，所用混合材材料为矿渣时，其掺入量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。

1）技术指标

这三种水泥的细度、凝结时间、体积安定性、强度等级、氯离子含量要求与矿渣硅酸盐水泥相同。三氧化硫含量要求不大于4.0%，氧化镁的含量要求不大于6.0%，如果含量大于6.0%时，需进行压蒸安定性试验并达到合格。

2）性能及应用

与矿渣硅酸盐水泥比较，这三种水泥同样具有早期强度发展慢、后期强度增长快、水化热小、耐腐蚀性好、湿热度敏感性强、抗碳化能力差、抗冻性差等性质。但由于水泥中所加入混合材料的种类和量不同，各自存在如下的特点：

①粉煤灰硅酸盐水泥干缩较小、抗裂性高。粉煤灰颗粒多呈球形玻璃体结构，表面致密，吸水性小，不易水化，因而粉煤灰硅酸盐水泥干缩较小，抗裂性高，用其配制的混凝土和易性好，但其早期强度较其他掺混合材料的水泥低。粉煤灰硅酸盐水泥适用于承受荷载较迟的工程，尤其适用于大体积水利工程。

②火山灰质硅酸盐水泥抗渗性好。火山灰颗粒较细，比表面积大，在潮湿环境下使用时，水化产生较多的水化硅酸钙可增加结构致密程度，因此，火山灰质硅酸盐水泥抗渗性好，适用于有抗渗要求的混凝土工程。但在干燥、高温的环境中，水泥石中的水化硅酸钙与空气中的二氧化碳反应，分解成碳酸钙和氧化硅，易产生“起粉”现象，因此，不宜用于干燥环境的工程，也不宜用于有抗冻和耐磨要求的混凝土工程。

③复合硅酸盐水泥综合性质较好。复合硅酸盐水泥使用了两种或两种以上混合材料，弥补了掺入单一混合材料的缺陷，改变了水泥石的微观结构，促进水泥熟料的水化，因此，其早期强度大于同强度等级的矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥，综合性质较好。复合硅酸盐水泥是目前大力发展的水泥品种。

（5）水泥的应用与储运

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥是土木工程中广泛使用的六大水泥品种。现将其选用原则列表4.6，以供参考。

水泥在储存和运输中不得受潮和混入杂物。水泥受潮结块时，在颗粒表面产生水化和碳化，从而丧失胶凝能力，严重降低其强度。即使在良好的储存条件下，也会吸收空气中的水分和二氧化碳，产生缓慢的水化和碳化。一般情况下，储存3个月的水泥，强度下降10%~20%；储存6个月水泥强度下降15%~30%；储存1年的水泥，强度下降25%~40%。水泥有效存放期规定：自水泥出厂之日起，不得超过3个月，超过3个月的水泥使用时应重新检验，以实测强度为准。对于受潮水泥，可以进行处理，然后再使用。处理方法及适用范围见表4.7。

水泥在运输和储存中，不同品种、不同强度等级的水泥不能混装。对于袋装水泥，包装袋两侧应印有产品名称、代号、净含量、强度等级、生产许可证编号、注册商标、执行标准号、包装日期、生产厂家及地址等。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥用红色的字样打印在包装袋上，矿渣硅酸盐水泥为绿色字体，粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥均为黑色字体。

表4.6　通用硅酸盐水泥的选用

续表

表4.7　受潮水泥的处理与使用

例题及工程应用4.2