【文章內(nèi)容簡介】 10%~18%。 上述四種礦物中硅酸鈣礦物（包括硅酸三鈣和硅酸二鈣）是主要的，其含量占 70%~85%。這些礦物是依靠原料中所提供的 CaO、 SiO Al2O Fe2O3 等氧化物在高溫下互相作用而形成的。為了得到合理礦物組成的水泥熟料，要嚴(yán)格控制生料的化學(xué)成分及燒成條件。硅酸鹽水泥中不摻混合材料或含很少的混合材料， 所以其性質(zhì)基本上由硅酸鹽水泥熟料所決定。 各礦物性質(zhì)如下： 鋁酸三鈣：凝結(jié)速度最快，水化時(shí)的放熱量最大，主要作用是促進(jìn)水化早期強(qiáng)度的增長，而對水泥石后期強(qiáng)度的貢獻(xiàn)較小。 硅酸三鈣：凝結(jié)硬化較快，水化時(shí)放熱量也較大，在凝結(jié)硬化的前 4 周內(nèi)，它是水泥石強(qiáng)度的主要貢獻(xiàn)者。 硅酸二鈣：水化反應(yīng)的產(chǎn)物與硅酸三鈣基本相同，但它水化反應(yīng)速度很慢，水化放熱量也小，在水泥石中大約 4 周之后才發(fā)揮其強(qiáng)度作用，經(jīng) 1 年左右，它對水泥石強(qiáng)度的影響類似于硅酸三鈣。 目前認(rèn)為鐵鋁酸四鈣對水泥石強(qiáng)度的貢獻(xiàn)居中等。 提高硅酸三鈣的相對含量，可以 制得快硬高強(qiáng)水泥。減少鋁酸三鈣及硅酸三鈣的含量，提高硅酸二鈣的含量可以制得水化熱低的低熱水泥等 見下表： 表 41 硅酸鹽水泥熟料礦物性質(zhì) 礦物名稱 簡寫 礦物特性 水泥中的含量（ %） 強(qiáng)度發(fā)展 水化熱 耐化學(xué)腐蝕能力 干縮 普通水泥 低熱水泥 早強(qiáng)水泥 超早強(qiáng)水泥 耐硫酸鹽水泥 早期 后期 3CaO SiO2 C3S 大 大 中 中 中 52 41 65 68 57 2 CaO SiO2 C2S 小 大 小 稍大 小 24 34 10 5 23 3 CaO Al2O3 C3A 大 小 大 小 大 9 6 8 9 2 4 CaO Al2O3 Fe2O3 C4AF 小 中 小 大 小 9 6 9 8 13 三、硅酸鹽水泥熟料的水化 硅酸鹽水泥熟料加水拌和后，常溫下，四種硅酸鹽水泥熟料礦物與水反應(yīng)如下： （ 1）硅酸三鈣的水化 2（ 3CaO SiO2） +6H2O→ 3CaO 2SiO2 3H2O+3Ca（ OH） 2 （ 2）硅酸二鈣的水化 2（ 2CaO SiO2） +4H2O→ 3CaO 2SiO2 3H2O+Ca（ OH） 2 （ 3）鋁酸三鈣的水化 3CaO Al2O3+6H2O→ 3CaO Al2O3 6H2O （ 4）鐵鋁酸四鈣的水化 4CaO Al2O3 Fe2O3+7H2O→ 3CaO Al2O3 6H2O+CaO Fe2O3 H2O 硅酸鹽水泥水化后，生成的主要水化產(chǎn)物為水化硅酸鈣（ 3CaO 2SiO2 3H2O）、氫氧化鈣 [Ca（ OH） 2]、水化鋁酸鈣（ 3CaO Al2O3+6H2O）、水化鐵酸鈣（ CaO Fe2O3 H2O）、水化硫鋁酸鈣（ 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O）等，其中水化硅酸鈣的尺度為 ~100nm，相當(dāng)于膠體物質(zhì)的尺度范圍，并具有膠體物質(zhì) 的特性，通常稱為 CSH 凝膠，占水化產(chǎn)物的 50%以上。而水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣及氫氧化鈣為晶體。 四、硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化 初凝：水泥漿體失去流動(dòng)性和部分可塑性，未具有強(qiáng)度，即初凝。 終凝：水化作用不斷深入并加速進(jìn)行，生成較多的凝膠和晶體水化物，并互相貫穿而使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng)，終至漿體完全失去可塑性，并具有一定的強(qiáng)度，即終凝。 硬化：水化反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，水化物隨時(shí)間的延續(xù)而增加，且不斷填充于毛細(xì)孔中，水泥漿體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更趨致密，強(qiáng)度大為提高并逐漸變成堅(jiān)硬巖石狀固體 —— 水泥石，稱為硬化。 五、硅酸鹽水泥 的技術(shù)要求 《通用硅酸鹽水泥》（ GB1752020）對硅酸鹽水泥的技術(shù)要求有如下規(guī)定： 不溶物 I 型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過 %； II 型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過 %。 燒失量 燒失量是指水泥在一定灼燒溫度和時(shí)間內(nèi)，燒失的量占原質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。 I 型硅酸鹽水泥中燒失量不得大于 %， II 型硅酸鹽水泥中燒失量不得大于 %。 氧化鎂 水泥中氧化鎂的含量不宜超過 %。如果水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗(yàn)合格，則水泥中氧化鎂的含量允許放寬到 %。 三氧化硫 水泥中三氧化硫的含量不得 超過 %。 細(xì)度 細(xì)度是指水泥顆粒粗細(xì)的程度，它是影響水泥需水量、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度和安定性能的重要指標(biāo)。 硅酸鹽水泥比表面積大于 300m2/kg。 凝結(jié)時(shí)間 硅酸鹽水泥初凝不得早于 45min，終凝不得遲于 。 凝結(jié)時(shí)間是指水泥從加水開始到失去流動(dòng)性，即從可塑狀態(tài)發(fā)展到開始形成固體狀態(tài)所需的時(shí)間，分為初凝和終凝。 初凝時(shí)間為水泥從開始加水拌和起至水泥漿開始失去可塑性所需的時(shí)間；終凝時(shí)間是從水泥開始加水拌和起至水泥漿完全失去可塑性，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。 水泥的凝結(jié)時(shí)間在施工中意義重大，水泥 的初凝時(shí)間不宜過早，以便在施工中有足夠的時(shí)間完成混凝土或砂漿的攪拌、運(yùn)輸、澆搗和砌筑等操作；水泥的終凝不宜過遲，以免拖延施工工期。 安定性 體積安定性指水泥漿體硬化后體積變化的穩(wěn)定性。用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。 強(qiáng)度 水泥強(qiáng)度等級按規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來劃分，各強(qiáng)度等級水泥的各齡期強(qiáng)度不得低于下表數(shù)值： 表 42 硅酸鹽水泥的強(qiáng)度要求（ GB1752020） 品種 強(qiáng)度等級 抗壓強(qiáng)度 抗折強(qiáng)度 3 天 28 天 3 天 28 天 硅酸鹽水泥 堿含量 水泥中堿含量按 Na2O+ 計(jì)算值來表示。若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中堿含量不得大于 %或由供需雙方商定。 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 在測定水泥凝結(jié)時(shí)間、體積安定性等性能時(shí)，為使所測結(jié)果有準(zhǔn)確的可比性，規(guī)定在試驗(yàn)時(shí)所使用的水泥凈漿必須以標(biāo)準(zhǔn)方法（按 GB/T1346 規(guī)定）測試，并達(dá)到統(tǒng)一規(guī)定的漿體可塑性程度（即標(biāo)準(zhǔn)稠度）。 水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量，是指拌制水泥凈漿時(shí)為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度所需的加水量。它以水與水泥質(zhì)量之比的百分?jǐn)?shù)表示。 1水化熱 水化熱是指水泥和水之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)放出的熱量，通常以焦耳 /千克（ J/kg）表示。 水泥水化放出的熱量以及放熱速度，主要決定于水泥的礦物組成和細(xì)度。熟料礦物中鋁酸三鈣和硅酸三鈣的含量愈高，顆粒愈細(xì)，則水化熱愈大，這對一般建筑的冬季施工是有利的，但對于大體積混凝土工程是有害的。為了 避免由于溫度應(yīng)力引起水泥石的開裂，在大體積混凝土工程施工中，不宜采用硅酸鹽水泥，而應(yīng)采用水化熱低的水泥。水化熱的數(shù)值根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法測定。 六、水泥石的腐蝕及防止 水泥石腐蝕的原因 軟水腐蝕（溶出性侵蝕）；鹽類腐蝕；酸類腐蝕；強(qiáng)堿腐蝕 水泥石腐蝕的防止 根據(jù)侵蝕環(huán)境特點(diǎn)，合理選用水泥品種； 提高水泥石的密實(shí)度； 加作保護(hù)層 七、硅酸鹽水泥的儲存和應(yīng)用 水泥的運(yùn)輸和保管，不得受潮和混入雜質(zhì)，不同品種和等級的水泥應(yīng)分別貯運(yùn)，不得混雜。散裝水泥應(yīng)有專用運(yùn)輸車，直接卸入現(xiàn)場特制的貯倉，分別存放。袋 裝水泥堆放高度一般不應(yīng)超過 10 袋。存放期一般不應(yīng)超過 3 個(gè)月，超過 6 個(gè)月的水泥必須經(jīng)過試驗(yàn)才能使用。 第二節(jié) 摻混合材料的硅酸鹽水泥 一、水泥混合材料 活性混合材料 活性混合材料是具有火山灰性或潛在水硬性，或兼有火山灰性和潛在水硬性的礦物質(zhì)材料。 火山灰性是指磨細(xì)的礦物質(zhì)材料和水拌和成漿后，單獨(dú)不具有水硬性，但在常溫下與外加的石灰一起和水后的漿體，能形成具有水硬性化合物的性能。 潛在水硬性是指該類礦物質(zhì)材料只需在少量外加劑的激發(fā)條件下，即可利用自身溶出的化學(xué)成分，生成具有水硬性的化合物。 常用 的活性混合材料有：粒化高爐礦渣、火山灰質(zhì)混合材料、粉煤灰等。 非活性混合材料 在水泥中主要起填充作用，而又不損害水泥性能的礦物質(zhì)材料。非活性混合材料摻入水泥中主要起調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度，增加水泥產(chǎn)量及降低水化熱等作用。常用的有磨細(xì)石英砂、石灰石粉及磨細(xì)的塊狀高爐礦渣與高硅質(zhì)爐灰等。 二、摻混合材料的硅酸鹽水泥（通用水泥） 普通硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料、 6%~15%混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥（簡稱普通水泥），代號 P O。 摻活性混合材料時(shí)，最大摻量不得超過 15%， 其中允許用不超過水泥質(zhì)量 5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)量 10%的非活性混合材料來代替。 摻非活性混合材料時(shí)，最大摻量不得超過水泥質(zhì)量 10%。 普通水泥分 、 、 、 四個(gè)強(qiáng)度等級。初凝時(shí)間不早于 45min，終凝時(shí)間不遲于 10h。 表 43 普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度要求（ GB1752020） 強(qiáng)度等級 抗壓強(qiáng)度（ MPa） 抗折強(qiáng)度（ MPa） 3d 28d 3d 28d 礦渣硅酸鹽水泥 簡稱礦渣水泥，代號 P S，凡由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為礦渣硅酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥），代號 P S。 水泥中?；郀t礦渣摻加量按質(zhì)量百分比計(jì)為 20%~70%。允許用石灰石、窯灰、粉煤灰和火山灰質(zhì)混合材料中的一種材料代替礦渣，代替數(shù)量不得超過水泥質(zhì)量的 8%，替代后水泥中?；郀t礦渣不得少于 20%。 火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥 簡稱火山灰水泥，代號 P P，凡由硅酸 鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（簡稱火山灰水泥），代號 P P。 水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻量按質(zhì)量百分比計(jì)為 20%~50%。 粉煤灰硅酸鹽水泥 簡稱粉煤灰水泥，代號 P F，凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥（簡稱粉煤灰水泥），代號 P F。 水泥中粉煤灰摻量按質(zhì)量百分比計(jì)為 20%~40%。 復(fù)合硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸 鹽水泥（簡稱復(fù)合水泥），代號 P C。 水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比計(jì)應(yīng)大于 15%，但不超過 50%。 水泥中允許用不超過 8%的窯灰代替部分混合材料；摻礦渣時(shí)混合材料摻量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù)。 表 44 礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥的強(qiáng)度要求（ GB1752020） 強(qiáng)度等級 抗壓強(qiáng)度（ MPa） 抗折強(qiáng)度（ MPa） 28d 3d 28d 三、水泥的選用 水泥的主要技術(shù)性質(zhì)、特性和選用原則見下表： 表 45 常用水泥的主要技術(shù)性能 性能水泥品種 硅酸鹽水泥 （ PI， PII） 普通水泥 （ P O） 礦渣水泥 （ P S） 火山灰水泥 （ P P） 粉煤灰水泥 （ P F） 復(fù)合水泥 （ P C） 水泥中混合材料摻量 0~5% 活性混合材料6~15%，或非活性混合材料10%以下 ?；?爐礦渣20~70% 火山灰質(zhì)混合材料20~50% 粉煤灰20~40% 兩種或兩種以上的混合材料，其總摻量為 15~50% 密度（ g/cm3） ~ ~ 堆積密度（ kg/m3） 1000~1600 1000~1200 900~1000 1000~1200 細(xì)度 比表面積 300m2/kg 80μ m 方孔篩篩余量 10% 凝結(jié)時(shí)間 初凝 45min 終凝 10h 體積安定性 安定性 沸煮法必須合格（若試餅法和雷氏法兩者有爭議，以雷氏法為準(zhǔn)） MgO 含量 % SO3 含量 %（礦渣水泥中含量 %） 強(qiáng)度等級 齡期 抗壓抗折 （ MPa）（ MPa） 抗壓抗折 （ MPa）（ MPa） 抗壓抗折 （ MPa）（ MPa） 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 堿含量 用戶要求低堿水泥時(shí)，按 Na2O+ 計(jì)算的堿含量，不得大于 %，或由供需雙方商定 水泥的特性和選用原則見下表： 表 46 常用水泥的特性及適用范圍 硅酸鹽水 泥 普通水泥 礦渣水泥 火山灰水 泥 粉煤灰水 泥 特性