掺混合材料的硅酸盐水泥
掺混合材的硅酸盐水泥
三种水泥各自特性
火山灰质水泥
❖抗冻性与耐磨性比矿渣水泥差； ❖在潮湿环境养护时抗渗性好：
▪火山灰质含有大量微细孔隙，具有良好的保水性； ▪水化后能形成较多的水化硅酸钙，水泥石结构密实。 ▪适用于抗渗要求较高的工程。 ❖干燥收缩大，在干燥环境中使用易开裂、起粉； ▪火山灰水泥含有大量胶体，长期处于干燥环境，胶体脱 水，产生裂纹； ▪不宜用于干燥环境的地上工程；也不宜用于有耐磨要求 的工程；有硫酸盐腐蚀的混凝土工程不能使用含烧黏土 火山灰水泥。
相同点： • MgO含量、细度、凝结时间、安定性的技术要求相同。
不同点：
• 三氧化硫含量：矿渣水泥不超过4.0％；火山灰质水泥、 粉煤灰水泥不得超过3.5％。
• 强度等级：强度等级划分为32.5，32.5R，42.5， 42.5R，52.5，52.5R共六个等级。各龄期的强度要求 见下表。
• 密度：水泥的密度为2800～3000kg/m3。
三种水泥各自特性
粉煤灰水泥
❖ 早期强度、水化热更低； 适用于大体积工程。
❖ 干缩小，抗裂性好。
▪粉煤灰表面致密的球形颗粒，流动性好，吸水量少。
四、 复合硅酸盐水泥
两种及以上混合材
磨细
硅酸盐水泥熟料
水硬性胶凝材料
复合酸盐水泥 P·Ｃ
适量石膏
❖通用水泥的主要品种之一； ❖混合材总掺量为15% ～ 50%； ❖允许≯8%的窑灰代替部分混合材。
掺混合材的水泥,铝酸盐水泥,水泥的应用.
第二节掺混合材的硅酸盐水泥
一．水泥用混合材料
定义：在生产硅酸盐水泥的过程中，为了改善水泥的性质，调节水泥强度而加入水泥中的人工或天然矿物材料，称为水泥混合材料。
火山灰活性：混合材料磨成细粉并与石灰或石膏混合均匀，用水拌和后，在常温下可生成具有水硬性的水化物，这称为混合材料的火山灰活性。
1．分类
（1）非活性混合材料
也称为惰性混合材，主要起填充作用，可调节水泥强度，降低水化热及增加水泥产量等。主要有磨细石英砂、石灰石、粘土、缓冷矿渣等。
（2）活性混合材料
主要化学成分为活性二氧化硅、活性氧化铝。本身与水不起化学反应，但在有激发剂（硫酸盐或碱性）的情况下，能发生水化反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙。主要品种有：粒化高炉矿渣、火山灰质、粉煤灰等。
A粒化高炉矿渣
炼铁时为使铁矿石易熔加入石灰石作溶剂，高温下氧化钙与铁矿石中的黏土矿物生成硅酸盐与铝酸盐矿物，浮于铁水表面，排出用水急冷成为颗粒状、质地疏松、多孔的粒化高炉矿渣，又称水淬高炉矿渣。其玻璃体含量达80％以上，其矿物成分为硅酸钙，与水泥熟料矿物成分相似，差别是钙含量低、硅含量高。
B火山喷发时形成的一系列矿物材料统称为火山灰质混合材料，包括浮石、火山渣（灰）、凝灰岩1等。还有一些天然材料或工业废渣，由于其成分与火山灰材料相似，也称为火山灰质混合材料，如烧粘土2、粉煤灰、自燃煤矸石、硅藻土3(石)等。
按化学成分和活性来源将火山灰质混合材料分为三类：
(1) 含水硅酸质材料：以SiO
2
为主要活性成分，含有结合水，如硅藻土、蛋白石4和硅质渣5等。与石灰反应能力强，活性好，但需水量大、干缩大。
掺混合材的硅酸盐水泥
建筑材料—水泥
5.1 硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥的定义与生产
1.定义：由硅酸盐水泥熟料、0％～5％石灰石或粒 化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材 料称为硅酸盐水泥（Portland Cement）. 2.生产工艺：两磨一烧 石膏 煅烧 石灰石 磨细 熟料 生料 粘土 混合 1400～ 铁矿粉 石灰石or矿渣 1450℃
建筑材料—水泥
(二) 凝结时间
水泥的凝结时间是指水泥净浆从加水至失去流动性所需要的 时间。由于用水量的多少，即水泥稀稠对水泥浆体的凝结时 间影响很大，因此国家标准规定水泥的凝结时间必须采用标 准稠度的水泥净浆、在标准温、湿条件下用水泥凝结时间测 定仪测定。测定前需首先测出标准稠度用水量——水泥浆达 到标准稠度时的用水量，然后按此用水量拌制水泥净浆。 1.初凝时间（t初）：水泥开始加水拌和至水泥浆开始失去可塑 性所需的时间。 2.终凝时间（t终）：水泥开始加水拌和至水泥浆完全失去可塑 性并开始产生强度所需的时间。 3.GB规定： t初≮45min ； t终≯6.5h 国产硅酸盐水泥的初凝时间一般为1h～3h，终凝时间一般为 4h～6h。
磨细
硅酸盐水泥
建筑材料—水泥
二、熟料的矿物组成、特性
1.矿物组成 ： C3S 、C2S 、C3A 、C4AF
建筑材料—水泥
掺混合材料硅酸盐水泥的种类
掺混合材料硅酸盐水泥的种类
掺混合材料硅酸盐水泥种类较多，常见的有以下几种：
1. P.O 4
2.5级水泥：这是掺杂混合材料后常用的一种硅酸盐水泥，能够满足强度要求同时具有较好的工艺性能。
2. P.C 32.5R级水泥：这是一种较为经济实惠的掺合材料后硅酸
盐水泥，可以通过掺杂矿渣、粉煤灰、矿渣粉等进一步减少成本。
3. 矿物掺合材料水泥：这种水泥主要以矾土、粉煤灰、矿渣等掺
杂物为主，能够在保证强度的前提下减少水泥用量，同时还能改善混
凝土的耐久性等性能。
4. 玻璃微珠掺合材料水泥：这是新型的微珠掺合材料水泥，晶粒
细小、有机械强度高、热稳定性好等特点，可以提高混凝土结构的强
度和耐久性。
总之，市场上的掺混合材料硅酸盐水泥种类丰富多样，根据不同
的需求和条件可以选择不同的材料以达到更优的效果。
2010年岩土工程师基础知识：掺混合材料的硅酸盐水泥
1．⽔泥混合材料
⽣产⽔泥时，为改善⽔泥的性能，调节⽔泥强度等级，加⼊的⼈⼯或天然的矿物材料。
1）⽔泥混合材料的类别
混合材料分为：活性混合材料和⾮活性混合材料两类。
①活性混合材料。指混合材料磨或细粉，与⽯灰或与⽯灰和⽯膏拌合在―起，并加⽔后，在常温下能⽣成具有胶凝性的⽔化物，既能在⽔中⼜能在空⽓中硬化，称为活性混合材料。
活性混合材料有：①粒化⾼炉矿渣，绝⼤部分为玻璃体，其活性成分为活性SiO2和活性A12O3；②⽕⼭灰质混合材料，含⼀定玻璃体，其活性成分为活性SiO2和活性A12O3；③粉煤灰，玻璃体含量较⾼，活性成分为活性SiO2和活性A12O3。
②⾮活性混合材料。磨细的⽯英砂、⽯灰⽯、黏⼟、慢冷矿渣等均属⾮活性混合材料，它们与⽔泥成分不起化学作⽤（即⽆化学活性）或化学作⽤很⼩。掺⼊⽔泥中仅起提⾼⽔泥产量和降低⽔泥强度⽔泥、减少⽔化热的作⽤。
2）活性混合材料的作⽤
粒化⾼炉矿渣，⽕⼭灰质混合材料和粉煤灰，它们与⽔调和后，本⾝不会硬化或硬化极慢，强度很低。但在氢氧化钙溶液中，便会发⽣显著的⽔化的反应，即
xCa（OH）2＋SiO2＋mH2O→xCaO·SiO2·nH2O
yCa（OH）2＋A12O3＋mH2O→yCaO·Al2O3·nH2O
当液相中存在⽯膏时，将与⽔化铝酸钙反应⽣成⽔化硫铝酸钙。这些⽔化产物能在空⽓中凝结硬化，并能在⽔中继续硬化，具有较⾼强度。氢氧化钙和⽯膏起着激发⽔化，促进凝结硬化的作⽤，故称为激发剂。
2．普通硅酸盐⽔泥
定义：凡由硅酸盐⽔泥熟料，6%～15%混合材料，适量⽯膏磨细制成的⽔硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐⽔泥（简称普通⽔泥）。
3.2掺混和材料的水泥
与矿渣水泥不同：
①在潮湿环境或水中养护时抗渗性好。 因为细 而多孔的火山灰材料适用于有抗渗要求工程， 发生膨胀胶化作用，生成较多的水化硅酸钙， 使水泥石的结构密实。 ②在干燥环境中使用易裂纹、起粉。 因为上述 水化反应在干燥的环境中不能进行，强度不发 展；且已生成的水化硅酸钙凝胶也会使水收缩， 产生裂纹，所以不适用于干热地区的地上建筑。 ③有硫酸盐腐蚀的混凝土工程不能使用含烧粘 土的火山灰水泥。
（5）抗冻性较差，抗碳化能力差，耐磨性差。
与矿渣水泥不同：
①早强低，因为粉煤灰球形玻璃体表面 密实，1～3个月后表面活性物质才发生 二次水化作用，适应于承重迟缓的工程。 ②干缩小，抗裂性好：表面结构密实， 吸水量少。 ③泌水性大（快）易产生失水裂纹，抗 渗性差。
粉煤灰水泥的应用
粉煤灰水泥适用于地上、地下及水中混 凝土及钢筋混凝土，大体积混凝土、蒸 汽养护混凝土、抗硫酸盐的混凝土。不 适用于早强混凝土、高强混凝土、冬季 施工混凝土、抗冻性的混凝土、耐磨混 凝土、抗碳化混凝土等。
水泥企业应该重点关注的修订内容
掺混合材料的硅酸盐水泥参考
一、高铝水泥
高铝水泥各龄期强度要求 水泥标号 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 1d 3d 1d 3d 425 35.3 41.7 3.9 4.4 525 45.1 51.5 4.9 5.4 625 54.9 61.3 5.9 6.4 725 64.7 71.1 6.9 7.4
一、高铝水泥
四、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
凡是由硅酸盐水泥熟料、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， 代号P.P。水泥中火山灰质混合材料掺加量按质量百分比 计为20% ~ 50%。 按照国家标准《矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥 与粉煤灰硅酸盐水泥》（GB1344—92）规定：对于火山 灰水泥熟料中氧化镁的含量不得超过5.0%，如果水泥经压 蒸安定性试验合格，则熟料中氧化镁的含量允许放宽到 6.0%。火山灰水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。
普通硅酸盐水泥各龄期的强度要求(GBl75—1999) 强度 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 3d 28d 3d 28d 等级 32.5 11.0 32.5 2.5 5.5 32.5R 16.0 32.5 3.5 5.5 42.5 16.0 42.5 3.5 6.5 42.5R 21.0 42.5 4.0 6.5 52.5 22.0 52.5 4.0 7.0 52.5R 26.O 52.5 5.O 7.0
掺混合材料的硅酸盐水泥正式版
活性混合材料
• 粒化高炉矿渣
粒化高炉矿渣是炼铁高炉的熔融矿渣经急速 冷却而成的松软颗粒，其粒径一般为0.5～5mm。 矿渣经水淬的原因，就是要使之形成无定形的 玻璃体，具有热力学不稳定性，因此具有活性。
活性混合材料
• 火山灰质混合材料
凡是天然或人工的以氧化硅、氧化铝为主要 成分，具有火山灰性的矿物材料，称为火山灰 质混合材料。如火山灰、凝灰岩、煤矸石渣等。
石灰石硅酸盐水泥（P· L）
凡由硅酸盐水泥熟料和石灰石、适量石膏磨细制成 的水硬性胶凝材料称为石灰石硅酸盐水泥。 石灰石硅酸盐水泥的技术要求应符合相应标准的规 定。
复合水泥的强度等级（GB12958——1999）
抗 压 强 度 抗 折 强 度 3d 2.5 3.5 3.5 4.0 4.0 5.0 28d 5.5 5.5 6.5 6.5 7.0 7.0
2070矿渣2050火山灰2040粉煤灰1650两种混合材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复合硅酸盐水泥掺混合材水泥的代号水泥品种组成特点代号普通水泥615的混合材2070矿渣2050火山灰050火山灰2040粉煤灰1550两种混合材po矿渣水泥火山灰水泥火山灰水泥粉煤灰水泥复合水泥pspppfpc331混合材料及其分类混合材料为了改善水泥性能提高水泥的产量在生产时掺入的天然或人工矿物质材料
抗压强度(MPa)
jzx第3.2 掺混合材的硅酸盐水泥
水化反应停止 但在干燥环境下
已形成C–S–H凝胶逐渐干燥 表面碳化
“起粉”
注：故不宜用于长期处于干燥环境和水位变 化区的混凝土工程。
（2）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力。 （3）不耐高温、需水性大、干缩率大。 （4）抗渗性好，抗冻性差（强度发展慢、低）、抗碳化能力差、 耐磨性差。
四、粉煤灰水泥（P.F）
2、白色硅酸盐水泥（GB2015–91) 主要区别在于氧化铁含量的不同。
3、膨胀水泥
一、特点：
(1)、水泥混凝土成型后，由于水泥石收缩，内部甚 至混凝土表面产生很多微裂缝，而使混凝土一系列 性能降低，强度减小，抗渗性减小，从而导致耐久 性减小。膨胀水泥产生微膨胀，可减少微裂缝。
(2)、当混凝土膨胀受到钢筋约束，在混凝土中建立 起压应力，压应力达到或者大于2MPa的水泥称为自 应力水泥。σc<2MPa，称为膨胀水泥。 (3)、主要以“钙矾石”的生成作为膨胀源。
温度20～30：2CA+11H2O 温度高于30：3CA+12H2O C2AH8+AL2O3.3H2O C3AH6+2AL2O3.3H2O
三、高铝水泥的特点及应用
1、快硬早强：
1d可达到极限强度的80％，可用于紧急抢修工程， 但长期强度下降，特别是30℃以上的湿热环境下， 可降低至最高强度的50~60％。
在1300º C时，尚有原始强度的53％
掺混合材料的硅酸盐水泥
掺混合材料的硅酸盐水泥
掺混合材料的硅酸盐水泥（Blended cement）是指通过将普通硅酸盐
水泥与其他材料进行混合，形成一种新型水泥。混合材料可以是粉煤灰、
矿渣粉、石膏或其他具有水泥特性的材料。这种混合材料的硅酸盐水泥在
建筑领域得到广泛应用，因为它具有减少碳排放、提高混凝土性能和延长
混凝土寿命等优点。
首先，掺混合材料的硅酸盐水泥可以大幅降低建筑产业的碳排放。普
通硅酸盐水泥的生产过程会产生大量的二氧化碳，这是因为石灰石在高温
炉中被煅烧的过程中会释放出二氧化碳。而混合材料的硅酸盐水泥可以减
少单方生产原料的使用量，从而减少碳排放。例如，当石灰石掺入粉煤灰
或矿渣粉时，水泥的碳排放量可以降低30%以上。这有助于减少建筑行业
对于全球气候变化的影响。
其次，掺混合材料的硅酸盐水泥可以提高混凝土的性能。混合材料中
的粉煤灰或矿渣粉等物质具有活性，可以更加充分地发挥水泥的水化特性，提高混凝土的强度和耐久性。特别是在高温环境下，掺混合材料的硅酸盐
水泥可以减少水泥的受热膨胀，提高混凝土的稳定性。此外，使用掺混合
材料的硅酸盐水泥可以减少混凝土的收缩和开裂，提高整体结构的稳定性。
最后，掺混合材料的硅酸盐水泥可以延长混凝土的使用寿命。普通硅
酸盐水泥在使用一段时间后，容易发生钙碱反应，导致混凝土内部出现裂缝，降低结构的强度和稳定性。然而，掺混合材料的硅酸盐水泥可以抑制
钙碱反应的发生，延长混凝土的使用寿命。此外，掺混合材料的硅酸盐水
泥可以提高混凝土的耐久性，减少水泥的氯离子渗透，从而减少混凝土内
部钢筋的腐蚀。
总之，掺混合材料的硅酸盐水泥在建筑领域具有广泛的应用前景。它可以减少碳排放，提高混凝土性能和延长混凝土寿命。随着环境问题和可持续发展的重要性不断提高，掺混合材料的硅酸盐水泥将逐渐取代传统的硅酸盐水泥，成为建筑行业的重要选择。
03-混合材料与掺混合材料水泥
本次授课主要内容
混合材料定义
混合材料掺入的目的
混合材料的分类
掺混合材料的硅酸盐水泥品种
3.2.1 混合材料
（1）耐腐蚀性差—硅酸盐水泥水化后，含有较多的氢氧化钙和水化铝酸三钙，因此耐软水和耐化学腐蚀性差，不能用于海港工程、抗硫酸腐蚀工程。（2）耐高温性差—氢氧化钙在600℃以上会分解成氧化钙和二氧化碳，高温后水泥石再次受潮时，氧化钙会与水反应，体积膨胀，造成水泥石破坏。不能用于工业窑炉和高温炉基础工程。
（3）水化热大—由于硅酸盐水泥中铝酸三钙和硅酸三钙的含量高，水化热较大，不能用于大体积混凝土工程，由于混凝土的导热系数低，形成较大温差，产生温度应力，造成混凝土破坏。
3.2.1 混合材料钙质
石灰石
硅质
黏土校正原料铁矿粉粉磨生料煅烧
熟料
石膏
混合材料
粉磨
水泥
1450℃
（1）混合材料的定义
在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加入的人工或天然的矿物材料，称为水泥混合材料。
（2）混合材料掺入的目的
1）调节水泥性能，增加水泥品种。
2）节约、利废。粉煤灰、矿渣等。
3）调节强度，掺加混合材料后可降低水泥的强度等级。
“十二五”末年产生量为5.7亿吨
（3）混合材料的分类
活性混合材料：混合材料磨成细粉与水拌合后，本身不具有胶凝性质，或者胶结能力很小，但磨细的混合材料与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起加水拌合后，在常温下能生成水硬性胶凝材料的水化产物。（潜在水硬性或者火山灰特性）
主要作用：改善水泥性能。
非活性混合材料：加入水泥中不与水发生反应。
主要作用：降低水泥强度、提高产量、降低成本。
（4）常用的活性混合材料
掺混合材的硅酸盐水泥
制成的水硬性胶凝材料。
• 2.技术要求
• 要求基本同普通硅酸盐水泥。
• 3.水化过程及特点
•
原因:熟料少,活性混合材料水化消耗Ca(OH)2 。
• 上述特点程度取决于活性混合材料的掺量,掺量越大,其特点越突出。
• 4.性能与应用 • (1)矿渣水泥 • ①早强低,后强高。 • 适用于一般的地上,地下,水中混凝土工程,适合蒸汽养护。不宜早强要求高,低温环境施工的工程。 • ②水化热小,且放热缓慢。 • 适用于大体积的混凝土工程。 • ③耐腐蚀性较好,耐热性好。 • 适用于有硫酸盐,镁盐,软水等腐蚀作用的工程,耐热混凝土工程。 • ④抗冻性,抗碳化性差,耐磨性差,保水性差,干缩大。. • 不宜严寒地区工程,抗碳化工程,地面和路面工程,干湿循环频繁的工程。
• ②低热矿渣水泥适用于大体积建筑物或大坝内部要求更低水化热的部位。
• ③均可用于较低硫酸盐侵蚀程度的工程。
• 五.抗硫酸盐硅酸盐水泥
• (1)定义
• 中抗硫酸盐水泥(P.MSR) 以适当成分的硅酸盐水泥熟料,加入适量石膏,磨细制成的具有抵抗中等 浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料。
掺混合材料的硅酸盐水泥
掺混合材料的硅酸盐水泥
摘要
掺混合材料的硅酸盐水泥是一种新型的水泥材料，通过掺入不同种类的材料，
能够改善硅酸盐水泥的性能，降低成本，达到可持续发展的目的。本文将介绍掺混合材料的硅酸盐水泥的制备方法、性能优势以及在工程应用中的潜在价值。
引言
硅酸盐水泥是一种重要的水泥类型，具有优良的耐久性和抗压强度，被广泛应
用于建筑和工程领域。然而，传统硅酸盐水泥在生产和使用过程中存在一些问题，如能耗高、CO2排放多、抗裂性差等。为了改进硅酸盐水泥的性能同时降低成本，研究人员开始探索掺入不同种类的混合材料的方法。
制备方法
掺混合材料的硅酸盐水泥的制备主要采用以下步骤：
1.原材料的选取：选择高品质的硅酸盐水泥基料和混合材料，如粉煤灰、
矿渣等。
2.研磨混合：将硅酸盐水泥基料和混合材料进行研磨混合，确保颗粒均
匀。
3.调整配比：根据不同的工程要求，调整掺混合材料的比例。
4.加入助剂：适当添加增塑剂、缓凝剂等助剂，提高材料的性能。
5.机械搅拌：通过机械搅拌设备，将材料充分混合均匀。
性能优势
掺混合材料的硅酸盐水泥具有以下性能优势：
1.抗压强度提升：混合材料的掺入可以提高水泥的抗压强度，增加工程
结构的承载能力。
2.耐久性提高：掺混合材料后的水泥耐久性更好，能够延长工程结构的
使用寿命。
3.抗裂性改善：掺入混合材料能有效改善水泥的抗裂性能，减少裂缝的
产生。
4.CO2排放减少：使用混合材料可以减少水泥生产过程中的CO2排放
量，降低环境负担。
工程应用
掺混合材料的硅酸盐水泥在工程应用中具有广泛的潜在价值：
1.水泥制品：掺混合材料的硅酸盐水泥可以用于生产混凝土、砖块等水
掺混合材料的硅酸盐水泥
3.3 掺混合料的硅酸盐水泥
2、非活性混合材料
在水泥中主要起填充作用而不与水泥发生化学反应或化学反应很 微弱的矿物材料，又称填充性混合材料。在水泥中掺入非活性混 合材料主要是为调节水泥强度等级、节约水泥熟料、提高水泥产 量。 非活性混合材料包括：质地较坚实的有石英岩、石灰岩、砂岩等 磨成的细粉；质地较松 软的有粘土、黄土等。另外，凡不符合技 术要求的粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰等。
JIANZHUCAILIAO
3.3 掺混合料的硅酸盐水泥
活性混合材料主要包括：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉
煤灰 （1）粒化高炉矿渣
目的是阻止结晶，使其绝 大部分成为不稳定的玻璃 体，储有较高的化学性能 ，从而有较高的潜在活性
粒化高炉矿渣是将炼铁高炉的熔融矿渣，经急速冷却得到的松软 颗粒。
粒化高炉矿渣的化学成分主要是活性CaO、SiO2、Al2O3。如果 CaO、Al2O3 含量越高，则矿渣活性越高。
石灰石或粒化矿渣
硅酸盐水泥生产工艺流程示意图
简称两磨一烧
P.II水泥
JIANZHUCAILIAO
(二) 硅酸盐水泥熟料矿物组成及特性
8000C左右
生料
分解反应
CaO SiO2 800~14500C Al2O3 结合反应 Fe2O3
3CaO·SiO2（C3S） 2CaO·SiO2 （C2S） 3CaO·Al2O3 （C3A） 4CaO·Fe2O3 ·Al2O3 （C4AF）
掺混合材料的硅酸盐水泥(水泥外加剂)
掺混合材料的硅酸盐水泥(水泥外加剂）
一、混合材料
掺入到水泥或混凝土中的人工或天然矿物材料称为混合材料。
（一）非活性混合材料
常温下不能与氢氧化钙和水反应，也不能产生凝结硬化的混合材料，称为非活性混合材料。在水泥中主要起到调节标号、降低水化热、增加水泥产量、降低成本等作用。主要使用的有石灰石、石英砂、缓慢冷却的矿渣等。
（二）活性混合材料
常温下可与氢氧化钙反应生成具有水硬性的水化产物，凝结硬化后产生强度的混合材料，称为活性混合材料。它们在水泥中的主要作用是调整水泥标号、增加水泥产量、改善某些性能、降低水化热和成本等。常用活性混合材料有：
1.粒化高炉矿渣
粒化高炉矿渣又称水淬高炉矿渣。其活性来自非晶态的（即玻璃态的）氧化硅和氧化铝，称为活性氧化硅和活性氧化铝。
2.火山灰质混合材料
常见火山灰质混合材料有：
（1）含水硅酸质混合材料：主要有硅藻土、硅藻石、蛋白石和硅质渣等。其活性来源为活性氧化硅。
（2）铝硅玻璃质混合材料：主要有火山灰、浮石、凝灰岩等。其活性来源为活性氧化硅和活性氧化铝。
（3）烧黏土质混合材料：主要有烧黏土、炉渣、煅烧的煤矸石等。其活性来源主要为活性氧化铝和少量活性氧化硅。掺此类活性混合材料的水泥的耐硫酸盐腐蚀性差，因水化后，水化铝酸钙含量较高。
3.粉煤灰
粉煤灰是煤粉锅炉吸尘器所吸收的微细粉尘。灰份经熔融、急冷成为富含玻璃体的球状体。其活性来源主要为活性氧化铝和少量活性氧化硅。
（三）掺活性混合材料的硅酸盐水泥的水化特点
掺活性混合材料的硅酸盐水泥在与水拌和后，首先是水泥熟料矿物水化，之后，水泥熟料矿物的水化产物氢氧化钙与活性混合材料发生水化（亦称二次反应）
第二节 掺混合材的硅酸盐水泥
掺混合材水泥的技术特点（共性）
凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强 度高； 水化放热速度慢，放热量低； 抗软水、SO42-的腐蚀性好；矿渣水泥 的耐热性好 温度敏感性大，温度低时影响强度发展； 适于水下、大体积混凝土结构和蒸养的 混凝土构件； 不适于抗冻、干燥地区的混凝土工程。
掺混合材水泥各龄期强度要求
第二节掺混合材的硅酸盐水泥blendedcement六大通用水泥一掺混合材的硅酸盐水泥的定义硅酸盐水泥熟料不小于5的各种矿物材料混合材以及适量的石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料均属掺混合材的硅酸盐水泥
第二节 掺混合材的硅酸盐水泥 Blended cement 六大通用水泥
一、掺混合材的硅酸盐水泥的定义
5.5
5.5 6.5 6.5 7.0 7.0
Portland pozzolan cement（代号P· P） 由硅酸盐水泥熟料，火山灰质混合材料和适量石 水化速度慢，水化热小； 膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
强度等级（GB1344－99）：同P· S水泥
32.5、 32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六 个
第二节
掺混合材的硅酸盐水泥
32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个
第二节
掺混合材的硅酸盐水泥
5、复合硅酸盐水泥
Portland compsite cement（代号P· C） 由硅酸盐水泥熟料，两种或两种以上的混合材料和适量 石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 熟料＋ 15%~50%火山灰质材料＋石膏 新型通用水泥，各种混合材 特点： 复合使用，产生协同效应可
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4.强度及强度等级
（1）意义：水泥的强度是评定其质量的重要指标，也是
二、硅酸盐水泥的生产及熟料矿物组成 1、水泥生产 原料主要有：石灰质原料（主要提供氧 化钙）和粘土质原料（主要提供氧化硅、氧 化铝及氧化铁），还有校正原料（主要是铁 质校正原料，硅质校正原料）。硅酸盐水泥 的生产工艺概括起来就是“两磨一烧”。
生产工艺过程：“两磨一烧”
煅烧的过程： 100-200 水分蒸发，干燥阶段 300-500 原材料预热阶段 500-800 分解阶段，粘土开始脱水，生 成 氧化硅、氧化铝及氧化铁，石灰石有少量分 解生成氧化钙 900-1100 固相反应阶段 1100-1200 反应较完全 1300-1450 生成硅酸三钙的过程，时间足够 长。
五、硅酸盐水泥的腐蚀与防止 1、已经硬化的水泥制品在一般条件下，具 有良好的耐久性 ，但在某些腐蚀性液体和 气体（统称侵蚀介质）的作用下，有时也 会逐渐遭到破坏，引起强度降低甚至造成 建筑物结构破坏，这样的现象叫做侵蚀对 水泥石的腐蚀。产生水泥石腐蚀的主要原 因有以下几种：
（1）.淡水腐蚀 水泥石中氢氧化钙等易溶于 水的成分，在淡水中有较大的溶解度(1升水 中能溶氢氧化钙1.3克以上），水质越纯， 溶解度越大。特别是在流动水的冲刷或压 力水的渗透作用下会加速其溶解，致使水 泥石的孔隙增大强度降低，逐渐被破坏。 （2）. 酸性腐蚀 在工业废水、地下水、沼泽 水中常含有不同种类的酸，这些酸与水泥 石中的氢氧化钙作用，生成的化合物有的 易溶于水，有的体积膨胀，使水泥石受到 腐蚀以至破坏。
特性水泥
某种性能比较突出的水泥， 如快硬硅酸盐水泥
常用水泥
硅酸盐水泥 六大品种水泥 掺混合材料硅酸盐水泥
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 复合硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥的定义及分类 凡以硅酸盐水泥熟料（凡以适当生料烧至 部分熔融，所得以硅酸钙为主的水泥熟料）， 0～5％的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨 细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥 (即国外通称的波特兰水泥)。 当硅酸盐水泥中不掺混合材料时，称为Ⅰ 型硅酸盐水泥，代号P.Ⅰ。 当硅酸盐水泥中混合材料掺量不超过5%时， 称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。
第四章 水 泥
水泥的定义及分类
1、水泥定义：水泥呈粉末状，与水混合，成 可塑性浆体，经过物理化学反应过程可形成 坚固的石状休，既能在空气硬化，又能在水 中硬化的水硬性胶凝材料。
2、水泥分类
硅酸盐系水泥
矿物组成 铝酸盐系水泥 硫铝酸盐系水泥、 铁铝酸盐系水泥
水泥
性能和用途
通用水泥 专用水泥
大量用于—般土木 工程的水泥,如硅酸 盐水泥、普通水泥 等六大常用水泥 专门用途的水泥，如油井水 泥、大坝水泥
四、硅酸盐水泥的技术要求 1、细度：水泥颗粒的粗细程度。 国家标准规定：硅酸盐水泥的细度用透气式比表 面积仪测定，要求其比表面积测定，要求其比表 面积大于300m2/kg；用筛析法，要求在0.08mm 方孔筛上的筛余量不得超过10%。 2、凝结时间： （1）初凝时间：水泥加水拌合至标准稠度净浆 开始失去可塑性的时间。国家标准规定不早于 45min。 （2）终凝时间：水泥加水拌合至标准稠度净浆 开始失去可塑性的时间。国家标准规定不迟于 390min。
3CaO Al2O3 6H 2O 3(CaSO4 2H 2O) 19H 2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H 2 O
2、硬化
硬化后的水泥石 是由胶体粒子、 晶体粒子、凝胶 孔、毛细孔及未 水化的水泥颗粒 所组成。其结构 如图所示。
A－－未水化水泥颗粒 B－－胶体粒子 C－－晶体粒子 D－－毛细孔（毛细孔水） E－－凝胶孔
划分水泥强度等级的依据。
（2）国家标准规定：采用ISO法检验水泥胶砂强度。 该法是将水泥和标准砂按1：3.0混合，加入规定数量的水 (水灰比0.50),并按规定的方法制成40mm×40mm×160mm的 试件，在标准温度(20士1℃)的水中养护，分别测定其3d 和28d的抗压强度和抗折强度。
（3）强度等级：根据3d、28d的抗压强度和抗折强度结果, 将硅酸盐百度文库泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和 62.5R六个强度等级。水泥按3d强度又分为普通型和早强 型两种类型，其中有代号R者为早强型水泥。
2(2CaO SiO2 ) 4H 2O 3CaO 2SiO2 3H 2O Ca(OH ) 2
3CaO Al2 O3 6H 2 O 3CaO Al2 O3 6H 2 O
4CaO Al2O3 Fe2O3 7H 2O 3CaO Al2O3 6H 2O CaO Fe2O3 H 2O
硅酸盐水泥熟料矿物水化、凝结硬化特性
名称
凝结硬化速度 28d水化放热量 强度
硅酸 三钙 快 多 高
硅酸二钙
慢 少 早期低，后 期高
铝酸 三钙 最快 最多 低
铁铝酸 四钙 快 中 低
三、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 1、水化
3CaO SiO2 6H 2O 3CaO 2SiO2 3H 2 0 3Ca(OH )2
3.体积安定性
（1）概念：指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。
（2）危害：水泥体积安定性不良产生膨胀性裂缝，降低 建筑物质量 ，甚至引起严重工程事故。因此体积安定性 不合格的水泥作废品处理。
（3）水泥安定性不良的原因：熟料中含有过多的游离氧 化钙或游离氧化镁，或者水泥粉磨时所掺的石膏过量。
（4）国家标准规定：用沸煮法检验必须合格。
2、孰料矿物组成
硅酸三钙(简写式C3S)——其矿物组成为3CaO·SiO2， 含量约50%左右
硅酸二钙(简写式C2S)——其矿物组成为2CaO·SiO2， 含量约20%左右
铝酸三钙(简写式C3A)——其矿物组成为3CaO·Al2O3， 含量7%～15% 铁铝酸四钙(简写式C4AF)——矿物组成为 4CaO·Al2O3·Fe2O3，含量10%～18% 硅酸盐水泥熟料中还含有少量的游离氧化钙和游离氧 化镁及少量的碱(氧化钠和氧化钾)。它们可能对水泥的 质量及应用带来不利影响。