矽酸鹽水泥

矽酸鹽水泥

矽酸鹽水泥是以矽酸鈣為主的矽酸鹽水泥熟料,5%以下的石灰石或粒化高爐礦渣,適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料,統稱為矽酸鹽水泥,國際上統稱為波特蘭水泥。矽酸鹽水泥分兩種類型,不摻加混合材料的稱為Ⅰ型矽酸鹽水泥,代號P·Ⅰ,摻加不超過水泥質量5%的石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的稱為Ⅱ型矽酸鹽水泥,代號P·Ⅱ。矽酸鹽水泥當與水混合時,發生複雜的物理和化學反應,稱為水合。從水泥加水伴和後,成為具有可塑性的水泥漿,到水泥漿逐漸變稠失去塑性但尚未具有強度,這一過程稱為“凝結”。隨後產生明顯的強度並逐漸發展成堅硬的水泥石,這一過程稱為硬化。凝結和硬化是人為劃分的,實際上是一個連續的物理化學變化過程。

基本信息

礦物組成

矽酸鹽水泥矽酸鹽水泥

矽酸鹽水泥的礦物組成是: 矽酸三鈣、矽酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。矽酸三鈣決定著矽酸鹽水泥四個星期內的強度;矽酸二鈣四星期後才發揮強度作用,約一年左右達到矽酸三鈣四個星期的發揮強度;鋁酸三鈣強度發揮較快,但強度低,其對矽酸鹽水泥在1至3天或稍長時間內的強度起到一定的作用;鐵鋁酸四鈣的強度發揮也較快,但強度低,對 矽酸鹽水泥的強度貢獻小。

技術要求

矽酸鹽水泥的細度採用比表面積測定儀檢驗,其比表面積應大於300㎡/kg,否則為不合格品。國家標準規定:矽酸鹽水泥的初凝時間不早於45min,否則為不合格品;終凝時間不遲於390min,否則為不合格品。矽酸鹽水泥的體積安定性經檢驗必須合格,否則為不合格品。矽酸鹽水泥根據3d和28d的抗壓強度分為三個強度等級即42.5、52.5、62.5,每個等級有兩個類型即普通型與早強型(用R表示)。

分類

在矽酸鹽水泥熟料中加入適量石膏,磨細而成的水泥,分425、525、625、725四個標號。其早期強度比其他幾種矽酸鹽水泥高5~10%,抗凍性和耐磨性較好,適用於配製高標號混凝土,用於較為重要的土木建築工程。

2、普通矽酸鹽水泥

1)概念

由矽酸鹽水泥熟料、5%~20%的混合材料、適量石膏混合磨細製成的水硬性膠凝材料,稱為普通矽酸鹽水泥,簡稱普通水泥,代號P·O。

混合材料的加入量根據其具有的活性大小而定。按中國標準規定:普通水泥中如摻加活性混合材料(如粒化高爐礦渣、火山灰、粉煤灰等),其摻加量按重量計不得超過15%,允許用不超過 5%的窯灰(用迴轉窯生產矽酸鹽類水泥熟料時,隨氣流從窯尾排出的灰塵,經收塵設備收集所得的乾燥粉末)或不超過10%的非活性混合材料代替;摻加非活性混合材料不得超過10%。普通水泥分為275、325、425、525、625和 725六個標號,廣泛用於製做各種砂漿和混凝土。

2)技術要求

細度要求為80um方孔篩篩余不得超過10%,否則視為不合格品。初凝時間不早於45min,終凝時間不遲於10h。初凝不滿足視為廢品,終凝不滿足視為不合格品。體積安定性經檢驗必須合格,否則為廢品。

3)基本性能與套用

普通矽酸鹽水泥在套用方面與矽酸鹽水泥基本相同,並且有一些矽酸鹽水泥不能套用的地方普通矽酸鹽水泥也可以用,這使得普通矽酸鹽水泥成為建築行業套用面最廣,使用量最大的水泥品種。

3、礦渣矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥

概念

礦渣矽酸鹽水泥

凡是由矽酸鹽水泥熟料、20~70%的粒化高爐礦渣、適量石膏混合磨細製成的水硬性膠凝材料,稱為礦渣矽酸鹽水泥,簡稱礦渣水泥,代號P·S。

中國標準規定:水泥中粒化高爐礦渣摻加量按重量計為20~70%;允許用不超過混合材料總摻量 1/3的火山灰質混合材料(包括粉煤灰)、石灰石、窯灰來代替部分粒化高爐礦渣,這些材料的代替數量分別不得超過15%、10%、8%;允許用火山灰質混合材料與石灰石,或與窯灰共同來代替礦渣,但代替的總量不得超過15%,其中石灰石不得超過10%、窯灰不得超過8%;替代後水泥中的粒化高爐礦渣不得少於20%。

礦渣水泥是中國目前產量最大的水泥品種,分為32.5、32.5R、42.5、42.5R和52.5、52.5R六個標號。與普通矽酸鹽水泥相比,礦渣水泥的顏色較淺,比重較小,水化熱較低,耐蝕性和耐熱性較好,但泌水性較大,抗凍性較差,早期強度較低,後期強度增進率較高,因此需要較長的養護期。礦渣水泥可用於地面、地下、水中各種混凝土工程,也可用於高溫車間的建築,但不宜用於需要早期強度高和受凍融循環、乾濕交替的工程。

火山灰質矽酸鹽水泥

凡是由矽酸鹽水泥熟料、20~50%的火山灰質混合材料(如火山灰、凝灰岩、浮石、沸石、硅藻土、粉煤灰、燒粘土、燒頁岩、煤矸石等)、適量石膏混合磨細製成的水硬性膠凝材料,稱為火山灰質矽酸鹽水泥,簡稱火山灰水泥,代號P·P。中國標準規定:水泥中火山灰質混合材料摻加量按重量計為20~50%;允許摻加不超過混合材料總摻量1/3的粒化高爐礦渣,代替部分火山灰質混合材料,代替後水泥中的火山灰質混合材料不得少於20%。火山灰水泥分為275、325、425、525和625五個標號。火山灰水泥與普通水泥相比,其比重小,水化熱低,耐蝕性好,需水性(使水泥漿體達到一定流動度時所需要的水量)和乾縮性較大,抗凍性較差,早期強度低,但後期強度發展較快,環境條件對火山灰水泥的水化和強度發展影響顯著,潮濕環境有利於水泥強度發展。火山灰水泥一般適用於地下、水中及潮濕環境的混凝土工程,不宜用於乾燥環境、受凍融循環和乾濕交替以及需要早期強度高的工程。

粉煤灰矽酸鹽水泥

凡是由矽酸鹽水泥熟料、20~40%的粉煤灰、適量石膏混合磨細製成的水硬性膠凝材料,稱為粉煤灰矽酸鹽水泥,簡稱粉煤灰水泥,代號P·F。

中國標準規定:水泥中粉煤灰摻加量按重量計為20~40%;允許摻加不超過混合材料總摻量 1/3的粒化高爐礦渣,此時混合材料總摻量可達50%,但粉煤灰摻量仍不得少於20%或大於40%。粉煤灰水泥分為 275、325、425、525和625五個標號。它除具有火山灰質矽酸鹽水泥的特性(如早期強度雖低,但後期強度增進率較大,水化熱較低等)外,還具有需水性及乾縮性較小,和易性、抗裂性和抗硫酸鹽侵蝕性好等性能。適用於大體積水工建築,也可用於一般工業和民用建築。20世紀60年代以來,法、日、蘇、中、美、聯邦德國等都先後生產粉煤灰水泥,產量日趨增多。中國於50年代初就開始研究粉煤灰作水泥混合材料,並於1977年制定了粉煤灰矽酸鹽水泥標準。

技術要求

三種水泥的細度、凝結時間、體積安定性的要求同普通矽酸鹽水泥。三種水泥分別根據3d和28d的抗壓強度、抗折強度分為三個強度等級即32.5、42.5、52.5,每個等級又分為普通型與早強型。

基本性能

A.三種水泥的共性

(A)凝結硬化慢,早期強度低,後期強度增長較快,因而,這三種水泥不宜用於早強要求高的混凝土工程,如冬期施工工程等。其中的粉煤灰水泥早期強度比礦渣水泥和火山灰水泥還低,適合承載晚的工程。

(B)對溫度敏感,適合高溫養護。

(C)耐腐蝕性好,可用於有耐腐蝕要求的混凝土工程。但使用時應注意,火山灰水泥抵抗硫酸鹽腐蝕的能力較弱,因而不宜用於有硫酸鹽腐蝕介質的工程中。

(D)水化熱小,適用於大體積混凝土工程。

(E)抗凍性與耐磨性差,不宜用於嚴寒地區水位升降範圍內的混凝土工程和有耐磨要求的混凝土工程中。

(F)抗碳化能力差,因而不宜用於 CO2濃度高的環境中,但在一般的工業與民用建築中,對鋼筋仍具有良好的保護作用。

B.三種水泥的個性

(A)礦渣水泥的抗滲性較差,不宜用於有抗滲要求的混凝土工程中。但具有良好的耐熱性,可用於溫度不高於200℃的混凝土工程中,如熱工窯爐基礎等。

(B)火山灰水泥具有較高的抗滲性和耐水性,可優先用於有抗滲要求的混凝土工程中。但是火山灰水泥乾縮大,不宜用於長期處於乾燥環境中的混凝土工程中。

(C)粉煤灰水泥乾縮小、抗裂好,但由於施工處理不當易產生失水裂縫,因而不宜用於乾燥環境,也不宜用於抗滲要求高的混凝土工程。

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