第一章 高性能水泥

★ 但是，早期强度比硅酸盐水泥低。

高贝利特水泥的应用
HBC水泥是一种低热高性能的环保型节能 水泥。
用高贝利特水泥开发的高性能混凝土、高抗裂新 型大坝混凝土在工作性、力学性能、热学性能、 抗裂性和耐久性方面均优于高硅酸三钙的通用硅 酸盐水泥混凝土。
目前，高贝利特水泥已在我国重点工程三峡工程、 首都国际机场、北京五环路等工程建设中得到大 规模应用。
② 由于该水泥系列强度发挥快，因此在预制构 件中应用可省去蒸养的能源费用; ③ 低碱铝酸盐水泥水化浆液PH小于10.5，特 别适用于玻璃纤维制品（GRC）；
④ 具有抗冻性能好，广泛应用于冬季低温施 工的工程； ⑤ 抗渗、耐海水腐蚀性能大大优于硅酸盐水 泥，适用于海洋建筑工程;
⑥ 对有害废弃物的固结具有特殊效能等优越 性能，适用有害、有毒废弃物的固化处理。

MPC胶结材料的应用领域
1、土木工程抢修、抢建和修补材料
鉴于MPC 胶结材料的优良性能，使其在快速抢修、 抢建和工程修补方面具有独特的优势，不仅在国 防工程的快速构筑与工程设施的抢修恢复方面具 有非常重要的军事意义和应用价值；
而且在民用房屋建Fra Baidu bibliotek、机场跑道、桥梁码头、高速 公路、市政主干道及厂房设施等工程的快速修补 方面也有着广泛的应用前景。

3、制造人造板材 生产人造板材通常以水泥或有机高分子聚合物为 结合剂，这些结合剂对木质原料要求都比较高， 仅能利用部分固体废料，而对于纸浆废液等其它 含纤维的废料无法利用。

MPC胶结材料代替传统结合剂，对木质原料的要 求比较低，可应用的原料范围很广，从森林采伐 中的废料、加工过程产生的木屑及残余边角料到 造纸厂的纸浆废液和纸屑残渣等都可用来生产人 造板材。 MPC胶结材料与木质废料混合后，在水化过程中 形成磷酸盐，将木质元素胶结在网络状结构体中， 形成致密的复合材料。 由此生产的板材制品耐火性更好，抗霉变腐蚀， 尺寸稳定性好，耐久性强，产品的机械性能优于 传统水泥或高聚物结合剂制成的产品，有较高的 抗机械冲击、热震和断裂性能。

MPC胶结材料的水化反应速度较快，水化速度 过快会造成施工不便。限制了其推广应用。 胶结材料制备的关键技术在于控制其凝结时 间及强度。
目前降低 MPC胶结材料凝结速度的途径主要是 从控制氧化镁的活性、比表面积以及掺入缓 凝剂等方面考虑。 氧化镁的活性与生产温度有关。 轻烧镁（活性镁）－氯氧镁水泥，代木材料 死烧镁－耐火材料，MPC原料，反应慢
（1）硫铝酸盐水泥类 快硬硫铝酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、膨胀硫 铝酸盐水泥、自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸 盐水泥等5个品种。 （2）铁铝酸盐水泥类 快硬铁铝酸盐水泥、高强铁铝酸盐水泥、自应力 铁铝酸盐水泥等4个水泥品种。

主要用途
① 具有早强、高强的特点，其3天强度相当于 同标号硅酸盐水泥的28天强度，适用于抢修 抢建工程；



Types of Portland Cements
Type
Name
Type I Type IA Type II
Type IIA Type III Type IIIA Type IV Type V
Normal 普通水泥 Normal, air entraining 普通引气水泥 Moderate sulfate resistance 中热抗硫酸盐 水泥 Moderate sulfate resistance, air entraining 中热抗硫酸盐水泥，引气 High early strength 高早强水泥 High early strength, air entraining 高早强 引气水泥 Low heat of hydration 低热水泥 High sulfate resistance 高抗水泥


4、将工业废料转化为建筑材料 粉煤灰在MPC 胶结材料中的掺量可达40%以上， 所得建材制品的强度与掺量相同的水泥制品相比 还要高一些，MPC胶结材料与粉煤灰复合的建材 制品，密度范围在1.7～2.0g/cm3，比同掺量的 水泥制品低约25%。 开口气孔率也比水泥制品低，一般少于5%，而 相应的水泥制品为20%左右。但其中的闭口气孔 率很高，约占整个体积的20%，这也是MPC胶结 材料掺粉煤灰制得的制品轻质的原因。
高贝利特水泥与通用硅酸盐水泥相比，具有很多优势： ★ 烧成温度降低了100度，节约煤资源； ★ 利用的石灰石品位低，亦即对选用的石灰石要求不 高； ★ 烧成过程中产生的二氧化碳、二氧化硫的排放量大 大降低，减少环境污染； ★ 制成水泥的成本低，成本节约约为10%； ★ 通用硅酸盐水泥高放热，在冷却过程中制成品收缩， 易造成成品断裂。高贝利特水泥低放热，建筑物不 易发生裂缝。
第一章 高性能水泥
第一节 高贝利特水泥 背景 目前，硅酸盐水泥是世界上使用量最多的水泥!
1985年，水泥产量达到1.6亿吨，居世界第一。 1997年达到5亿吨，2003年10月我国水泥年产 量已经突破7亿吨。 2010年我国水泥产量18.68亿吨.
硅酸盐水泥的生产与性能特点
主要优点－ 可模性好，可灌筑成各种形状和尺寸的结构; 整体性好，可灌筑成为一个整体； 抗压强度高： 与钢筋结合好； 工程造价和维护费用低。 主要缺点－ 容易出现裂缝(混凝土抗拉强度低；放热量大（ C3S ， C3A ） 结构自重比钢、木结构大； 室外施工受气候和季节的限制； 易受环境介质的侵蚀。
第一系列水泥：硅酸盐系列水泥（六大通 用 水泥） 第二系列水泥：高铝水泥（铝酸盐水泥） 高早强； 耐海水腐蚀； 耐火材料； 不能做结构材料！！！ 第三系列水泥：硫铝（铁）酸盐水泥
第二节 硫铝酸盐水泥 （第三系列水泥）
通过调节熟料、石膏和混合材的掺量，可以获得若干 个性能各异的水泥品种。目前生产的水泥品种有：
昆明机场跑道下沉－
受百年一遇的干旱天气影响，2010年3月昆明机场 的跑道由于地下水位降低，使得跑道板块出现了 沉降、断板、脱皮等现象。 经过检测，跑道、滑行道与停机坪破损板块达152 块。位于跑道1895米、1900米、2125米处的三 块跑道板块出现了破损，严重影响了飞机的起降 安全。 为保证航空安全昆明机场在3月16日零点至7点30 分开始对跑道上出现破损的跑道板块进行更换。
地震、泥石流等突发自然灾害
2、固化有害及放射性废料 MPC胶结材料可以在室温下固化废料，不需要特 殊的烧结设备，不仅可以减少燃料所需的费用， 同时避免了废料中挥发性成份对环境造成的二次 污染及二次污染的处理费用。

废料颗粒与MPC 胶结材料结合，污染物与部分 MPC 胶结材料的水化产物发生反应，形成新的磷 酸盐，而这种有害物质的磷酸盐的溶解度要远远 小于它的氧化物或盐的溶解度，这些新形成的磷 酸盐被包裹于MPC 胶结材料的水化产物的网络结 构体中，形成的废料制品强度高，不溶解，稳定 性好，孔隙率低，有害成份溶出率低。
(粮食、饮用水、蔬菜、各种副食的污染)
第三节 磷铝酸盐水泥（略） 第四节 磷酸镁水泥

概述
磷酸镁水泥又称为化学结合磷酸镁胶结材料或者 化学结合陶瓷材料），具有快凝快硬、高早期强 度、高粘接强度、干缩变形小等优良性能，非常 适用于高速公路、机场跑道和市政主干道的快速 修补，在军事工程的抢修抢建及有害物质的固化 方面也有着广阔的应用前景。



由于MPC胶结材料的密度比水泥低30%左 右，由其生产的产品比常规结合剂生产的 产品质量更轻，更结实，且不易燃，不易 受湿度和昆虫影响，更耐气候波动。 MPC 胶结材料在室温下即可快速凝结硬化， 通常情况对环境湿度也没有特殊要求。与 传统生产人造板材工艺过程相比，显著地 降低能源消耗，减少对环境的污染。
硅酸盐水泥熟料的四种主要矿物
矿物组成 阿里特 硅酸三钙 C3S 快 贝利特 硅酸二钙 C2S 慢 铝酸三钙 C3A 最快 铁铝酸四钙 C4AF 快
反应速度
28d水化放 热量
早期强度 后期强度
多
高 高
少
低 高
最多
低 低
中
低 低
耐腐蚀性
干缩性
中
中
良
小
差
大
好
小

高贝利特水泥的组成
高贝利特水泥与传统的硅酸盐水泥（PC）同属硅酸盐体系， 矿物组成的种类是相同的，即熟料矿物也是由C3S、 C2S、C3A和C4AF组成，区别于传统硅酸盐水泥的显 著特征。(与硅酸盐水泥熟料矿物组成相同，只是前两种 矿物的含量不同)