水泥的性能特点及改进方法

水泥的性能特点及改进方法

摘要：水泥广泛应用于工业与民用建筑工程，还广泛应用于农业、水利、公路、铁路、海港和国防等工程。近年来，随着经济的发展和建设的需要，工程上越来越多的要求水泥具有多方面的性质。本文介绍了几种常用水泥的性质特点，同时对其可能的改性方法加以简略介绍。 关键词： 水泥 性能 施工 改良

一、几种常用水泥的组成与结构特点

1、硅酸盐水泥

硅酸盐水泥也称波特兰水泥，由硅酸盐水泥熟料、0~5%的石灰石活粒化高炉矿渣、适量石膏磨细组成。共分为两种类型：不掺混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P •Ⅰ,在硅酸盐水泥熟料中掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P •Ⅱ。硅酸盐水泥熟料主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙组成，除熟料外，还含有游离氧化钙、游离氧化镁和碱等次要成分。

国标GB 175—2007对硅酸盐水泥要求水泥颗粒粒径一般在7~200μm 范围内，可用筛析法和比表面积法检验。国标GB 175—2007规定硅酸盐水泥比表面积应大于300㎡/kg 。凝结时间初凝不得早于45min ，终凝不得迟于390min ，初凝时间不满足为废品，终凝时间不满足为不合格品。另外，体积安定性不良的水泥应作废品处理，不得用于工程中。碱含量（选择性指标）按O K O Na 22658.0 计算值表示。

GB/T 17671—1999规定，将水泥、标准砂和水按1：2.5：0.5的比例，并按规定的方法制成40mm ×40mm ×160mm 的标准试件，在标准养护条件下养护至规定的期龄，分别按规定的方法测定其3d 和28d 的抗压强度和抗折强度，根据测定结果，将水泥分为42.5、42.5R 、52.5、52.5R 、62.5、62.5R 六个等级。 2、普通硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料、>5%~≤20%的活性混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料，称为普通硅酸盐水泥，代号P •O 。允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量8%的非活性材料来代替。

GB175-2007规定，普通硅酸盐水泥初凝时间不小于45min ，终凝不大于600min 。安定性要求煮沸法合格。强度等级要求根据3d 和28d 的抗折和抗压强度，将普通硅酸盐水泥分为42.5、42.5R 、52.5、52.5R 四个强度等级，各强度

等级、各期龄的强度值不得低于表1中的数值。细度（选择性指标）要求比表面积不小于300㎡/kg 。碱含量（选择性指标）要求与硅酸盐水泥相同。 表1 （单位为兆帕）

3.矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰质硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称为矿渣水泥），代号P •S 。水泥中粒化高炉矿渣的掺量按质量百分比记为>20%~≤70%（>20%~≤50%为P •S •A 型，>50%~≤70%为P •S •B 型）。允许用窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种代替粒化高炉矿渣，代替数量不得超过水泥质量的8%。

由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性无机胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号P •P 。水泥中火山灰质混合材料掺加量为>20%~≤40%。

凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号P •F 。水泥中粉煤灰掺加量按质量百分比记为>20%~≤40%。

品种 强度 等级 抗压强度 抗折强度

3d

28d 3d

28d 硅酸盐水泥

42.5 ≧17.0 ≧42.5 ≧2.5 ≧6.5 42.5R ≧22.0 ≧4.0 52.5 ≧23.0 ≧52.5 ≧4.0 ≧7.0 52.5R ≧27.0 ≧5.0 62.5 ≧28.0 ≧52.5 ≧4.0 ≧7.0 62.5R

≧32.0 ≧5.0 普通硅酸盐水泥

42.5 ≧17.0 ≧42.5 ≧3.5 ≧6.5 42.5R ≧22.0 ≧4.0 52.5 ≧23.0 ≧52.5 ≧5.0 ≧7.0 52.5R

≧27.0 ≧6.0 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合硅酸盐水泥

32.5 ≧10.0 ≧32.5 ≧2.5 ≧5.5 32.5R ≧15.0 ≧3.5 42.5 ≧15.0 ≧42.5 ≧3.5 ≧6.5 42.5R ≧19.0 ≧4.0 52.5 ≧21.0 ≧52.5

≧4.0 ≧7.0

52.5R

≧23.0

≧4.5

这三种水泥的凝结时间、体检定性要求与普通硅酸盐水泥相同；细度要求为80μm 方孔筛筛余不大于10%或45μm 方孔筛筛余不大于30%。三种水泥根据3d 、28d 的抗折强度和抗压强度划分强度等级，分别为32.5、32.5R 、42.5、42.5R 、52.5、52.5R 。各强度等级、各期龄的强度不得低于表1中的数值。水泥中氧化镁的含量不得超过6%（P •S •B 不要求），如水泥经压蒸体积安定性合格，则可大于6%。矿渣水泥中的三氧化硫含量不得超过4%；火山灰水泥和粉煤灰水泥中的三氧化硫含量不得超过3.5%。 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、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为复合硅酸盐水泥，代号P •C 。水泥中混合材料总掺量按质量百分比为>20%~≤50%.水泥中允许用不超过8%的窑灰代替部分混合材料；掺矿渣时，混合材料不得与矿渣水泥重复。

二、几种水泥的性质特点及对混凝土工程的影响

硅酸盐水泥

1.凝结硬化快，早期强度及后期强度高，适用于有早强要求的混凝土、冬季施工混凝土，地上、地下重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程。

2.采用合理的配合比和充分养护后，可获得低孔隙率的水泥石，并有足够的强度，因此有优良的抗冻性，适用于严寒地区水位升降范围内遭受反复冻融的混凝土工程。

3.熟料中含有大量的S C 3及较多的A C 3,在水泥水化时，放热速度快且放热量大，因而不宜用于大体积混凝土工程，但可用于低温季节或冬季施工。

4.耐软水和化学侵蚀性能较差，不宜用于经常与流动淡水或硅酸盐等腐蚀介质接触的工程，也不宜用于经常与海水、矿物水等腐蚀介质接触的工程。

5.当温度较高且受热时间较长时，水泥石中的水化产物脱水、分解，使水泥石发生体积变化、强度下降，以至破坏。因此，硅酸盐水泥不宜用于有耐热要求的混凝土工程。

6.硅酸盐水泥在水化后，形成较多的2)(OH Ca ,碳化时碱度降低不明显，故适用于空气中2CO 浓度较高的环境中，如铸造车间等。

7.干缩小、耐磨性好。

普通硅酸盐水泥