掺混合材的水泥
第五节掺混合材料的水泥解析
碱性激发剂
能造成氢氧化钙液相以激发矿渣活性的 物质。如熟料中C2S和C3S水化放出Ca(OH)2， 故熟料和石灰属于碱性激发剂。
激发机理： 碱性溶液能破坏玻璃体表面的结构，使水分 易于进入，造成矿渣颗粒的分散和解体，产生有胶 凝性的水化硅酸钙和水化铝酸盐。
硫酸盐激发剂
在含有氢氧化钙的碱性介质中，加入一定数 量的硫酸钙，能使矿渣的活性更充分发挥出来。 激发机理： CaSO4的掺入，能进一步与矿渣中的活性 Al2O3在Ca(OH)2液相环境下生成水化硫铝酸钙， 而使强度增高。
非活性混合材料 (填充性混合材料)
活性混合材料 混合材料磨成细粉，与石灰 或与石灰和石膏拌合在一起，并 加水后，在常温下，能生成具有 胶凝性的水化产物，既能在水中， 又能在空气中硬化的，称为活性 混合材料。
非活性混合材料
活性混合材料
非活性混合材料
非活性混合材料是指不与 水泥成分起化学作用或作用很 小的混合材料。主要起惰性填 充作用，掺入的目的主要是为 了提高水泥的产量，调整水泥 的标号，减少水化热，故又被 称为填充性混合材料。
R=1时-----矿渣无活性； R值越高，矿渣活性越好
国家标准对粒化高炉矿渣质量要求
（1）质量系数K不应小于1.2
（2）MnO2不得超过4%；
（3）块状矿渣以质量计，不得超过5%，最大 直径不得超过10cm； （4）不得混有外来夹杂物，金属铁应严格控制。
用途
1）广泛用于地上、地下或水中混凝土工程；
活性评定方法
A、化学法
将含30%火山灰的水泥 20g与100ml水制成浑浊 液，于40℃±2℃条件下养 护7~14天。将溶液过滤， 滴度（以mmol/L）表示，然后在火山灰活性图上， 以CaO为纵坐标，OH-为横坐标画点。
第10讲掺混合材水泥
（二）普通硅酸盐水泥强度要求
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
硫酸盐激发剂：二水石膏和半水石膏（必须有碱 性激发剂的条件下作用得以发挥。
二、普通硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥定义
技术要求
强度要求 技术性能和应用
（ 一）普通硅酸盐水泥定义
6%-15%混合材料
磨 细
硅酸盐水泥熟料
水硬性胶凝材料
普通水泥
P· O
适 量 石 膏
普通硅酸盐水泥是一种水硬性的胶凝材料； 混合材料的最大量≯ 15%，允许掺≯5%窑灰
3、三种水泥的区别
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
复合酸盐水泥 水硬性胶凝材料 P· Ｃ
硅酸盐水泥熟料
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。
（四）三种水泥的技术性质和应用
1、与硅酸盐水泥或普通水泥的性质及应用的差异： 性能差异：
凝结硬化速度较慢，早期强度发展慢，强度低；后期发 展较快，强度高。原因是掺混合材水泥的水化分两步进
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SiO2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。
(2) 铝硅玻璃质材料：以SiO2和Al2O3为主要活性成分，如火山灰、凝灰岩、浮石和粉煤灰等。
活性大小与化学成分、冷却速度有关。
(3) 烧粘土质混合材料：以Al2O3为主要活性成分，如烧粘土、煤渣、自燃煤矸石等．1凝灰岩：火山喷出的渣、砾夹杂火山灰沉积后再经石化而成；2烧粘土：含Al2O3较高的黏土经600～800℃煅烧而成；3硅藻土：由硅藻类微生物在水中死后残骸沉积而成；4蛋白石：由硅藻石微粒经硅质胶结材料胶结而成；5硅质渣：粘土经提取氧化铝后的残渣；C粉煤灰是火力发电厂以煤粉作燃料，燃烧后收集起来的粒径为1～50μm的极细灰渣颗粒，呈玻璃态实心或空心球状，由于其主要活性成分为SiO2和Al2O3，所以也把粉煤灰划归为火山灰质混合材料。
水泥中掺加混合材料的好处
1、水泥中掺加混合材料的好处：节省熟料；改善水泥性能，增加水泥品种；调节水泥标号；利于环保。
2、火山灰反应；材料本身不具备水硬性但在碱性条件下水硬性能被激发，产生水化反应，产生强度。
3、混合材包括粒状高炉矿渣；火山灰质材料；粉煤灰等4、率值：KH0.88，n2.00 p1.205、碳酸钙滴定至的测定意义：控制生料质量稳定性；稳定水泥生料的成分；控制水泥的连续生产6、生料中碳酸钙滴定值的测定原理：水泥生料中所有的碳酸盐（包括碳酸钙、碳酸镁）均能与标准盐酸溶液作用，生成相应的盐与碳酸（又分解为CO2与H2O），然后用标准的NAOH溶液滴定过剩的盐酸，根据消耗标准NAOH永夜的体积毫升数与浓度，计算生料中碳酸钙的滴定值。
7、游离氧化钙：有少量的CAO没能与酸性氧化物SIO2、AL2O3和Fe2O3等结合形成矿物，而以游离状态存在，称为游离氧化钙（f-CAO）8、为什么过量的游离氧化钙会引起水泥安定性不良：由于CAO水化很慢，在水泥浆体硬化后体积还会继续膨胀，造成硬化后的水泥局部产生多张应力，因而CAO过量会使水泥强度下降，造成安定性不良9、石膏作用：水泥熟料在粉末过程中要加入适量石膏起缓凝作用。
石膏与C3A反应生成钙矾石，包在C3A表面生组织了快速水化与缓凝。
10、过量的游离SO3为什么会引起安定性不良：钙矾石的形成，需吸收不足结晶水。
若过量SO3水化后发生该反应，在硬化的水泥中生成针棒状的钙矾石晶体，造成水泥体积膨胀。
11、水泥细度测定的意义：水泥过细会引起水泥比表面积增加，增大水泥需水量，降低水泥性能，增大电耗和水泥生产成本。
水泥过粗也会影响水泥的性能，如凝结时间、水化速度和力学性能。
因此水泥的细度必须合理的控制。
12、水泥细度的检测方法有筛析法，比表面积测定法，颗粒平均直径与颗粒组成的测定等方法。
13、比表面积测定法：用比表面积表示粗细14、筛析法检验有负压筛法，水筛法和手工干筛法三种。
用筛余的百分数表示细度高低15、颗粒平均直径：用平均颗粒径尺寸以及不同颗粒尺寸范围的颗粒的含量来表示细度16、水泥密度测定的注意事项：（1）李氏比重瓶两次恒温的温度必须一致；（2）水泥必须仔细的装入李氏比重瓶中，防止水泥粘附在上部的细径壁上或溅出瓶外。
复合硅酸盐水泥的混合材掺量-概述说明以及解释
复合硅酸盐水泥的混合材掺量-概述说明以及解释1.引言1.1 概述复合硅酸盐水泥是一种现代建筑材料，它具有较高的强度和耐久性，被广泛应用于建筑行业。
复合硅酸盐水泥的主要成分是硅酸盐胶凝材料和适量的掺合材料。
在建筑材料中，掺合材料是指在水泥基体中加入一定比例的其他材料，如粉煤灰、矿渣粉等。
这些掺合材料不仅可以改善水泥的力学性能，还可以改善其耐久性能和工艺性能。
在复合硅酸盐水泥中使用掺合材料可以有效地提高材料的性能。
混合材的掺量是指掺和在复合硅酸盐水泥中的掺合材料的比例。
混合材的掺量对复合硅酸盐水泥的性能有着重要影响。
适当的掺合材掺量可以改善硬化水泥砂浆的强度、抗渗性和耐久性。
然而，过高或过低的混合材掺量都会对水泥的性能产生负面影响。
本篇文章旨在研究复合硅酸盐水泥中混合材掺量对其性能的影响，并对未来的研究方向进行展望。
通过对复合硅酸盐水泥的混合材掺量进行研究，可以为工程实践提供指导，并促进建筑材料领域的发展和创新。
1.2 文章结构本篇长文分为引言、正文和结论三个部分，具体结构如下：1. 引言部分概述了本文的研究背景和意义，介绍了复合硅酸盐水泥及混合材的基本概念，并明确了本文的目的。
2. 正文部分主要包括三个方面的内容。
首先，2.1部分定义了复合硅酸盐水泥，并介绍了其特点和优势。
接下来，2.2部分详细介绍了常见的混合材种类及其在复合硅酸盐水泥中的作用机理。
最后，2.3部分探讨了复合硅酸盐水泥中混合材掺量的变化对其性能的影响，包括强度、耐久性、收缩性等方面。
3. 结论部分总结了本文对于混合材掺量对复合硅酸盐水泥性能的影响进行的研究，并得出了一些结论。
在3.1部分对影响总结进行了详细阐述，指出了混合材掺量的优化对于提升复合硅酸盐水泥性能的重要性。
同时，在3.2部分对未来研究的展望进行了展望性的讨论，指出了继续深入研究的方向和可能的发展趋势。
最后，在3.3部分通过结束语点明了本文的结论和对于复合硅酸盐水泥混合材掺量的重要性的强调。
水泥
加拿大Montreal体育馆
一、硅酸盐水泥的生产
石膏 石灰石
粘 土
配料、
磨细、匀化
生 料
煅烧 1450℃
熟料
磨细
水泥
铁矿粉
硅酸盐水泥生产工艺示意图
硅酸盐水泥的熟料成分
硅酸三钙（3CaO.SiO2）－C3S 36～60％ 硅酸二钙（2CaO.SiO2）－C2S 15～37％ 铝酸三钙（3CaO.Al2O3）－C3A 7～15％ 铁铝酸四钙（4CaO.Al2O3.Fe2O3）－C4AF 10～18％
氧化镁（MgO）：≤ 5%. 影响体积稳定 性。 三氧化硫(SO3): ≤ 3.5%(矿渣水泥SO3 ≤ 4%）。 影响体积稳定性。 氯离子： ≤0.06%.
不溶物、烧失量
不溶物—是指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会 影响水泥的粘结质量。 规范规定： P.Ⅰ≤ 0.75% P.Ⅱ≤ 1.50% 烧失量－水泥在一定灼烧温度和时间内，烧失的量占原 质量的百分数。 用于判定其中未燃碳的含量，烧失量大，影响水泥的凝 结硬化。 规范规定： P.Ⅰ≤ 3.0% P.Ⅱ≤ 3.5%
2、盐类的腐蚀
硫酸盐腐蚀－膨胀腐蚀
4CaO.Al2O3.12H 2O 3CaSO4 20H 2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4 .31H 2O Ca(OH )2
镁盐腐蚀－双重腐蚀
MgSO4+Ca(OH)2——CaSO4.2H2O+Mg(OH)2
MgCl2+ Ca(OH)2——CaCl2+Mg(OH)2
水泥石的结构
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
水泥混合材料的分类
提高粉煤灰水泥强度的途径
(1)选择优质粉煤灰并且控制粉煤灰掺 量 (2)提高粉煤灰水泥的细度 (3)选择适宜的熟料矿物组成。
§10-6 复合硅酸盐水泥
定义：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。
混合材料总掺量大于15%，不超过50%
允许用不超过8%的窑灰代替
15.0 42.5
19.0 42.5
21.0 52.5
23.0 52.5
抗折强度
3天
7天
2.5
5.5
3.5
5.5
3.5
6.5
4.0
6.5
4.0
7.0
4.5
7.0
混合材料的掺加量
火山灰质混合材 料掺加量对水泥 强度的影响
火山灰质硅酸盐水泥性能 264图10.5
1、对硫酸盐类侵蚀的抵抗能力较强； 2、抗水性较好； 3、水化热较低； 4、在湿润环境中后期强度增进率较大； 5、在蒸汽养护中强度发展较快； 6、早期强度较低，凝结较慢，在低温环境中尤 甚； 7、抗冻性差； 8、吸水性大； 9、干缩性较大。
水泥混合材料的分类
2021年7月17日星期六
通用水泥即硅酸盐水泥系列包括
硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥
矿渣硅酸盐水泥
熟料
火山灰质硅酸盐水泥 组分材料均为: 石膏
粉煤灰硅酸盐水泥
混合材料
复合硅酸盐水泥
石灰石硅酸盐水泥
区别: 混合材料的
种类和数量不同
§10-1 混合材料的种类及质量要求
一、混合材料的分类:
1、地下、水中和海水中工程，以及经 常受高水压的工程； 2、大体积混凝土工程； 3、蒸汽养护的工程； 4、一般地上工程。 5.受热车间（200℃以下） 不适：早强、低温、冻融
细磨水泥熟料高掺量混合材水泥的研究
２０ ０２・ｌ・ 中国建材装备
细 泥 料 量 合 水 研 磨水 熟 高掺 混 材 泥的 究
张长 森 马素花 李如 华
陈 通
盐城工学院 材料系（ ４０ ２ ０３ ２
推簿水泥厂［２１８ ２ １６）
１ 引言 ，
值及矿物组成见表 ２
表 ２ 熟料的率值及矿 韧组成 ｃ ％） ｌ Ｋ ｌ Ｍ ｌ Ｈ Ｓ ｌ Ｍ ｃＳ 【ｃＳ Ａ ｑＡ ｏ ｌｌ ２ ｌ Ｆｌ ｔ ｔ ａ
２１ 石膏： ．＿ ４ 山东产二水石膏， 化学成份见表 ３
表 ３ 石 膏的化学成分 ｃ ％）
及晶 粒Ｒ寸的 减少， 促进了熟 料矿物的 水化， 格畸 而晶 变则是 影响水泥水化速度的重要因素。 大量研究证明， 熟料颗粒中是 ３ 下的颗粒是发挥强度的有效组成 ，３ —０ａ的在 ０ｍ ０ ６ｐ ｎ ２ｄ ８ 后起作用， 当超过６ ｏｍ时， 对强度的发展没有影响， 只 起截集料的作用 因此， 提高熟料中小于３ Ｏ ｍ颗粒的含量， 减少其平均粒径或特征粒径， 提高其均匀性系数， 这将有利于 充分 发挥熟料的有 效潜能， 大幅提高水泥中 可 混合材的掺 量：本文就高掺量粉煤灰、 烧煤矸石水泥作了试验研究。
２２ ． 试验方法
２２１ ．． 煤矸石煅饶 ： 把煤矸石置于容器中放人 ｓ ｌ— ｘ—０ １ 型箱式电炉， ２ 从室温升 ７０ 煅烧， ５＇ Ｅ 保温 １后取出自 ｈ 然冷 却。 ２２２ ．． 原料粉磨： 水泥熟料 （ 掺入４ 和粉煤灰、 ％） 烧煤矸 石分别粉磨，烧煤矸石和粉煤灰来用 ４ ０ × ０ Ｐ ０ ５０试验磨机： ５ 水泥熟料采用二级粉磨 ， 其一级粉磨采用 ４０ ５０ Ｐ ０ 试验磨 ５ ｘ０ 机， 二级粉磨采用Ｚ ８ 型振动磨。 Ｍ０ ２２３比表面积测定： Ｄ Ｔ ２ 型勃氏透气比表面 ．． 采用 Ｂ一１７ 积仪。 ２２４ ．． 颗粒细度测定： 采用 ＮＫ ～１ ｓｃ Ａ型光适式粒度分 析仪。 ２２５ ．． 水泥胶砂强度： Ｇ １５－２ 按 Ｂ７－９ 进行 － ３ 试验结果分析 ．
混合材掺量与水泥性能的关系
1.24
1.18 1.18 1.17 1.17 1.16 1.16 1.15 1.15 1.14 0 10 20 30 40 50 60 70 80 混合材掺量，%
矿渣2（分磨）掺量与流动度的关系
单位流动度所需水量， l/mm
1.19 1.18 1.17 1.16 1.15 1.14 0 20 40 混合材掺量，% 60 80
50
强度损失率，%
强度损失率，%
40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 掺量，% 50 60 70 80
矿渣2（分磨）掺量与抗冻融性的关系 30
强度损失率，%
25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 掺量，% 50 60 70 80
矿渣掺量与水泥性能的关系 ——泌水率
现行标准混合材掺量的依据
五十年代的 规定 六、七十年代进行了系统的研究验证、解 释 混合材掺量小于5%时性能变化不大，掺量 小于15%时，水泥性能近似硅酸盐水泥， 混合材掺量在15%~20%时，水泥性能介于 硅酸盐水泥和矿渣、火山灰、粉煤灰水泥 之间
混合材掺量与水泥性能的关系 ——原因、目的
矿渣掺量与水泥性能的关系 —标准稠度用水量
矿渣（混磨）掺量与稠度的关系
矿渣（分磨）掺量与稠度的关系
标准稠度用水量，%
29.0 28.0 27.0 26.0 25.0 24.0 23.0 0 20 40 掺量，% 60 80
标准稠度用水量，%
28.0 27.5 27.0 26.5 26.0 25.5 25.0 24.5 24.0 23.5 0 10 20 30 40 掺量，% 50 60 70 80
强度，MPa
强度，MPa
掺混合材料的硅酸盐水泥正式版
3.4.1.2 铝酸盐水泥
铝酸盐水泥的技术要求
细度 比表面积不小于300 m2/kg或0.045mm筛余不大 于20%。 凝结时间
按GB201-2000规定的标准稠度胶砂测得的凝结时间应 符合如下要求：CA-50、CA-70、CA-80铝酸盐水泥的初凝 时间不早于30min，终凝时间应不迟于6ｈ；CA-60铝酸盐水 泥的初凝时间不早于60min，终凝时间应不迟于18ｈ。
质量的验收
检查出厂合格证和试验报告 ； 复验 ； 仲裁检验 。
(二)、通用水泥的保管
不同品种和不同强度等级的水泥要分别存放， 不得混杂。 防水防潮，做到“上盖下垫”。
堆垛不宜过高，一般不超过10袋，场地狭窄时
最多不超过15袋。 储存期不能过长，通用水泥不超过三个月。水 泥储存期超过三个月，水泥会受潮结块，强度 大幅度降低，会影响水泥的使用 。
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。
强度 等级 抗压强度，MPa） 3d 28d 抗折强度，MPa 3d 28d
稀释作用 3d 减少水泥中熟料矿物含量，降低水化热； 7d
减少水泥石中Ca(OH)2的含量。
超细粉末的密实填充效应
49d
矿渣掺量对硬化水泥浆中Ca(OH)2的影响 活性矿物粉磨颗粒与石灰的反应 掺加粉煤灰的水泥石中 Ca(OH)2的含量 掺加粉煤灰的水泥的水化热
182d
非活性混合材料
3.4.1.2 铝酸盐水泥
铝酸盐水泥的水化与硬化
掺混合材硅酸盐水泥的共性与运用
普通硅酸盐水泥：1凝结硬化快、强度高，尤其早期强度高，适宜配制高强混凝土、预应力混凝土、要求早期强度高的混凝土、冬季施工。
2水泥石较致密，抗冻性好，干缩也较小，适用于严寒地区遭受反复冻融的混凝土工程。
3含有较多的Ca(OH)2,碱度高，抗碳化能力强，适用于CCh浓度高的区域。
4耐磨性好，适用于、地面工程。
5水化热大，不宜用于大体积混凝土。
6耐热性差，不宜用于长期受高温作用的环境。
7耐腐蚀性差，不宜用于有腐蚀性介质的环境。
(P.O)矿渣硅酸盐水泥：1保水性差，因此干缩性较大，养护不当易开裂，抗渗性差，不宜用于抗渗工程。
2耐热性较好，可用于耐热工程。
(RS)火山灰硅酸盐水泥：1颗粒细，泌水性小，故抗渗性较高，宜用于抗渗工程。
2需水量大，干缩较大，宜干缩开裂，不宜用于干燥地区。
3抗冻性较差，不宜用于受冻部位。
(RP)粉煤灰硅酸盐水泥：1与火山灰硅酸盐水泥相似，但粉煤灰为球形致密颗粒，所以需水量小,配制的混凝土流动性好，干缩性较小，抗裂性好。
(RF)铝酸盐水泥：1早期强度高，适用于紧急抢修工程。
2水化热大，且放热速率特别快，不宜用于大体积混凝土工程。
3抗硫酸盐性能很强，适合抗硫酸盐工程，抗碱性极差，不得用于碱性环境。
4耐热性好，适用于配制耐热混凝土。
530度以上的潮湿环境导致水化产物晶型转变,强度显著降低,不宜蒸汽养护、高温季节施工、温湿环境，适宜的硬化温度15度。
6长期强度有降低趋势，不宜用于长期承载结构。
7与硅酸盐水泥或石灰相混，会产生闪凝现象，且产生膨胀开裂。
硫铝酸盐水泥：1凝结速度很快，早期强度高，后期强度发展缓慢。
2空气中收缩小，抗冻性和抗渗性良好，抗硫酸盐性能很强。
3可用于抢修工程，冬季施工工程，地下工程，配制膨胀水泥和自应力水泥4因水泥液碱度小，可用于配制玻璃纤维砂浆5适用于堵漏工程和预制件拼装接头。
氟铝酸盐水泥：1水化、凝结硬化极快，结构致密，不仅早期强度高，而且后期强度稳定。
可制成锚喷用的喷射水泥，用于抢修工程。
第4章 水泥(2)
（1）普通硅酸盐水泥的技术指标
普通硅酸盐水泥的细度、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，凝结时间和强度等级技术指标要求不同。
① 凝结时间。要求初凝时间不小于45min，终凝
时间不大于600min。 ② 强度等级。根据3d和28d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4-3的 要求。
复合硅酸盐水泥（composite Portland cement） 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，其掺加量不得与 矿渣硅酸盐水泥重复。
（1）三种水泥的技术指标 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 性试验并合格。
（2）三种水泥的性能及应用 这三种水泥与矿渣硅酸盐水泥的性质和应用有以 上很多共同点，如早期强度发展慢，后期强度增长快； 水化热小；耐腐蚀性好；温湿度敏感性强；抗碳化能 力差；抗冻性差等。但由于每种水泥所加入混合材材 料的种类和量不同，因此也各有其特点：
①火山灰质硅酸盐水泥抗渗性好。
因为火山灰颗粒较细，比表面积大，可使水泥 石结构密实，又因在潮湿环境下使用时，水 化中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适用于有抗 渗要求的混凝土工程。 但在干燥、高温的环境中，与空气中的二氧化 碳反应使水化硅酸钙分解成碳酸钙和氧化硅， 易产生“起粉”现象，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。
《《建筑材料》》掺加混合料的硅酸盐水泥
③性能与应用 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及复合硅酸盐水泥在组成上具有共性 （均是硅酸盐水泥熟料、加较多的活性混合材料，再加上适量石膏磨细制成的 ），所以它们在性能上也存在着共性。 共性：与硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥相比，密度较小，早期强度比较低 ，后期强度增长较快；对养护温湿度敏感，适合蒸汽养护；水化热小，耐腐蚀 性较好；抗冻性、耐磨性不及硅酸盐水泥或普通水泥。
复合水泥：在几种混合材料中，哪种混合材料的掺加量大其性质就接近哪 种水泥（如掺两种混合材料矿渣和火山灰，矿渣含量占大多数则该复合水泥的 性能就接近矿渣水泥）。
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普通硅酸盐水泥的体积安定性及氧化镁、三氧化硫、碱含量、氯离子等技术 要求与硅酸水泥相同。虽然普通硅酸盐水泥中掺入的混合材料的量较硅酸盐水 泥稍多，但与其他种类的掺混合材料的硅酸盐类水泥相比混合材料的掺加量仍 然较少，从性能上看接近于同强度等级的硅酸盐水泥。这种水泥被广泛用于各 种混凝土或钢筋混凝土工程，是我国主要的水泥品种之一。
矿渣水泥：保水性差，泌水性大。由矿渣水泥制成的混凝土的抗渗性、抗 冻性及耐磨性会受到影响，但矿渣水泥的耐热性较好。
火山灰水泥：易吸水，具有较高的抗渗性和耐水性。干燥环境下易失水产 生体积收缩而出现裂缝。不宜用于长期处于干燥环境和水位变化区的混凝土工 程。抗硫酸盐能力随成分而不同。
粉煤灰水泥：需水量较低、抗裂性较好。适合大体积水工混凝土及地下和 海港工程等。
国家标准（GB175－2007）中对普通硅酸盐水泥的技术要求为：细度：用比表面 积法测量，普通硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。凝结时间：初凝不得早于 45min。终凝不得迟于600min。强度：普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、 52.5、52.5R共4个强度等级。
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活性混合材常用的激发剂
➢碱性激发剂：硅酸盐水泥熟料和石灰 ➢硫酸盐激发剂：各类天然石膏或以CaSO4为
主要成分的化工副产品，如氟石膏、磷石 膏等。
非活性混合材是指活性指标达不到活性混合材 要求的矿渣、火山灰材料、粉煤灰以及石灰石 、砂岩、生页岩等材料。
➢ 对水泥性能无害； ➢ 有些非活性混合材不仅仅起填充作用，可与水
掺混合材的水泥
8.1 混合材料的分类
按照它的性质分为活性和非活性两大类 凡是天然的或人工的矿物质材料，磨成细粉，
加水后本身不硬化(或有潜在水硬活性)，但与激 发剂混合并加水拌和后，不但能在空气中而且能 在水中继续硬化者，称为活性混合材料.
按照成分和特性的不同，活性混合材料可分为三 大类：（1）各种工业炉渣(粒化高炉矿渣、钢渣、 化铁炉渣、磷渣等) （2）火山灰质混合材料（3） 粉煤灰
化中学前组三成者：占含 90有％S以i上O2、。A另l2外03还、含Ca有O、少M量gO的等M氧gO化、物Fe，O和其 一些硫化物，如CaS、MnS、FeS等。在个别情况下，还 可能含有TiO2、P205和氟化物等。
矿（硅（物 酸C2aC组一OaO成 钙·A·：(lCM2铝OagO3O方···柱2S2SSi石iOOiO2（2)2），2）C、M、ag硅OO镁含酸·橄A量二l榄2多O钙石时3（·（还S2i有2OCM2a镁）OgO方、··柱S钙SiO石i长O2 2）石）、
➢掺30％粉煤灰的水泥3个月抗压强度增进率才相当硅 酸盐水泥28d的增进率，也说明粉煤灰活性此时才明显 地发挥出来 。
水泥抗压强度增进率/%
水泥
28天 3月
6月 1年
硅酸盐水泥 88.8
98.2
99.3 100
掺30%粉煤灰 63.4
81.8
的水泥
掺30%沸石的 67.0
81.9
水泥
掺30%页岩渣 69.7
粉煤灰的活性来源
1）从物理相结构上看，主要来自低铁玻璃体，含量 越高，活性也越高；石英、莫来石、赤铁矿、磁铁 矿不具有活性，含量多则活性下降；
2）从化学成分上看，活性主要来自SiO2和Al2O3 ，含 量越高，活性也越高；
3）粉煤灰越细，表面能越大，化学反应面积越大，活 性也越高；
4）颗粒形状对活性也有影响，细小密实球形玻璃体含 量越高，标准稠度需水量低，活性也高。不规则的多 孔玻璃体含量多，粉煤灰标准稠度需水量增多，活性 下降。未燃碳粒增多、需水量增多，由其制成的粉煤 灰水泥强度也低。
火山灰质混合材的分类 天然：火山灰、凝灰岩、浮石、沸石岩、硅藻 土和硅藻石、蛋白石 人工：工业副产品或废渣，如烧页岩、煤矸石、 烧粘土、煤渣、硅灰
火山灰质混合材料的性能：
➢火山灰质混合材料的化学组成：以SiO2、 Al2O3为主，其含量占70%左右，CaO含量低 ，多在5%以下。
➢矿物组成：波动大，玻璃体含量一般在 40%-50%。
粉煤灰的化学 成分及波动范 围
➢SiO2 35%-60% ➢Al2O3 13%-40% ➢CaO 2%-5%
➢Fe2O3 2%-12% ➢未燃尽炭(以烧失量表示)约1％-24％ ➢玻璃体含量为50％-80％ ➢晶体部分主要是莫来石 (3 Al2O3 ·2SiO2)、石英(α-SiO2)，还 有赤铁矿、磁铁矿
➢当试验点落在曲 线下方时，说明该 试验材料能与熟料 水化析出的 Ca(OH)2作用，即 具有火山灰性。
➢反应试验点落在 曲线上方，说明该 材料不与Ca(OH)2 反应，不具有火山 灰性。
• 物理法：即强度对比试验法。最常用最能直 接衡量混合材活性的是水泥胶砂强度试验法 ，以火山灰材料抗压强度比来衡量。其含义 是：R比=（掺30%火山灰的水泥28d抗压强度 ）/（硅酸盐水泥28d抗压强度）
87.1
的水泥
93.6 100 90.5 100 94.5 100
粉煤灰的活性指数
H28=(R/R0) ×100%
H28— 活性指数，单位为百分数（%） R — 试验胶砂28d抗压强度，单位为MPa R0 — 对比胶砂28d抗压强度，单位为MPa
8.1.3 粒化高炉矿渣
• 高炉矿渣是冶炼生铁的废渣。 • 高炉炼铁生产时，除了铁矿石和燃料(焦炭)之
•按国家标准GB2847—2005规定，其比值R值应 大于65％
•此外，对人工火山灰质混合材，其烧失量不得 超过10％，SO3不得超过3.5％。
8.1.2 粉煤灰
• 定义：系火力发电厂煤粉锅炉收尘器所补集 的烟气中的微细粉尘。
• 粉煤灰具有一定活性的火山灰质混合材。
粉煤灰的形貌
粉煤灰的化学组成
泥的矿物发生反应，提高早期强度，但是对后期强度无益。
生产水泥使用混合材：增产水泥、降低成本、 又可改善水泥的性能。
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8.1.1 火山灰质混合材
定义：凡以SiO2、Al2O3为主要成分的矿物质 原料，磨成细粉拌水后本身并不硬化，但与 石灰混合，加水拌和成胶泥状后，既能在空 气中硬化又能在水中硬化者，称为火山灰质 混合材。
➢物理性能：比表面积大，需水量大，制品 干缩性大。
火山灰质混合材的活性评价：
• 化学法：化学方法是将含30％火山灰的水泥20g 与100ml水制成混浊液，于40土1℃的条件下养护 7d或14d，到养护龄期时，将溶液过滤，滴定溶 液中的CaO、OHˉ的浓度(以mol/L表示)。以CaO为 纵坐标，OHˉ为横坐标，在火山灰活性图(图1— 9—1)上面的点。
外，为了降低冶炼温度，还要加入相当数量的 石灰石和白云石作为熔剂。
• 密度为2.3—2.8g／cm3 • 颗粒形状：经水或空气急冷处理便成粒状颗粒
，多呈疏松多孔结构
物理性质：体积密度只有800kg／m3，其玻璃体含量一 般在85％以上，粒化高护矿渣单独水化时具有微弱的 水硬性，但与水泥、石灰、石膏在一起水化时却有很 大的水硬性。
粉煤灰的水化
➢ 由于粉煤灰经高温熔融，结构非常致密，因此水化 速度比较慢。
➢粉煤灰颗粒经过一年时间大约只有三分之一水化，在 28d以前，粉煤灰活性发挥稍低于沸石、页岩渣等火山 灰材料，但三个月以后的长龄期，与一般火山灰材料 相当。说明粉煤灰颗粒外层的致密熔壳，在Ca(OH)2不 断作用下，需三个月的时间逐步地受到侵蚀，将内部 表面暴露出来，积极地参与水化作用。