掺煅烧硬石膏改善煤矸石水泥性能
王 志 周 勇 王军华
(山东建材学院 肥城矿务局水泥厂)
摘 要:借助于DT A、SEM、XRD等测试手段,探讨了不同石膏组分对煤矸石水泥性能的影响作用。实验结果表明,当煅烧硬石膏与二水石膏复合掺入水泥中时,煤矸石水泥水化产物种类不变,但其结晶形态及数量有一定差异,导致水泥石结构不同,某些性能得到改善,安定性良好,后期强度提高22.3%。关键词:煅烧硬石膏 煤矸石水泥 性能
煤矸石水泥作为一个水泥,目前还没有国家标准,习惯上是指用煤矸石全部代替粘土煅烧成的熟料,加入6～15%的煤矸石作为混合材与适量的石膏配制而成的水泥〔1〕。严格地说它仍属于硅酸盐水泥范畴。尽管煤矸石的开发利用已有几十年的历史,但由于煤矸石矿物组成复杂,成因条件与采矿方式的不同,其成分和性能波动很大,导致用它代替粘土烧成的水泥后期强度偏低、安定性不良,这是影响煤矸石水泥标号的主要原因。
石膏现已成为水泥工业中不可缺少的原料,除作为矿化剂外,主要用于缓凝剂,已有许多文献研究了石膏对多种水泥性能的影响。但是,石膏及其不同组分对煤矸石水泥性能的影响作用方面的研究,尚未见有正式报道。本文讨论了多种组分的石膏掺入水泥的作用效果,以期能为改善煤矸石水泥标号低、安定性差的缺点和其它性能,找出理论依据,更好地指导实际生产。
1 试验内容
1.1 原材料成分
试验中所用原材料均为工业原料,二水石膏产于山东平邑石膏矿,天然硬石膏取自南京石膏矿,水泥熟料为肥城矿务局水泥厂以煤矸石全部代粘土用立窑生产的,各种原材料的化学成分见表1。
名称结晶水SiO2Al2O3Fe2O3CaO M gO f-CaO SO3熟料19.92 6.31 5.7463.20 2.76 4.76
二水石膏19.2833.8144.12天然硬石膏0.3738.2348.83
1.2 试样制备
各种石膏组分经颚式破碎机粉碎后用球磨机研磨30分钟。二水石膏以A表示,天然硬石膏则以B表示。将二水石膏与硬石膏在马弗炉中分别煅烧950℃,1050℃,1200℃,且在各温度下恒温一小时,取出急冷,分别以A1、A2、A3和B1、B2、B3表示。
各种石膏组分均以4～5%内掺入煤矸石水泥熟料中,在磨机内混匀并磨制成煤矸石水泥试样。石膏合掺时,两种组分各占
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50%,如AB3表示二水石膏/1200℃煅烧硬石膏,即A:B3为1:1,其余类推。F表示水泥厂实际测定结果。
1.3 性能测定
按GB1346-89、GB3350.6-89、GB177 -92方法测定了煤矸石水泥的各项物理性能,结果见表2。
表2 煤矸石水泥性能测试结果
试 样编 号标稠(%)
凝结时间
初凝终凝
安定性
抗折强度(M Pa)抗压强度(M Pa)
3天28天3天28天
F283:304:41合格 5.48.231.453.5 A283:344:56合格 5.57.626.952.9 A1～A3急 凝未测未能成型B27.52:056:45合格 6.08.535.158.0 B127.51:455:30合格 5.88.231.254.3 B226.51:274:43合格 5.68.030.351.8 B326.51:014:06合格 5.37.726.549.0 AB283:427:48合格 5.77.931.256.7 AB1272:576:37合格 6.28.437.159.8 AB2272:466:14合格 6.38.539.262.5 AB3272:256:03合格 6.48.739.764.7
1.4 XRD与SEM研究
为了深入讨论石膏组分对煤矸石水泥性能影响的作用机制,采用日本理学公司D/ M ax-r A衍射仪和日立公司S-2500扫描电镜对三天龄期的水泥水化净浆试体进行观察分析与研究。
2 结果分析与讨论
2.1 石膏对凝结时间的影响
表2结果表明,二水石膏对煤矸石水泥凝结时间影响不大,但掺煅烧二水石膏的试样A1、A2、A3均发生急凝,无法成型。这是由煅烧石膏的溶解特点所决定的,硬石膏的溶解速度较慢且溶解量减少,C3S水化产物Ca(OH)2使水泥浆体呈碱性,C3A在此环境中能稳定生成C4AH13,其数量由于C3A水化很快而迅速增多,足以阻碍粒子的相对移动,使浆体产生瞬凝。此外,由于石膏溶出不足,水化早期[SO42-]浓度低,导致AFt向AFm 转化。SEM观察分析,在A2试体中,有大量卷片状水化产物,见图1.1,XRD分析知水化产物主要CSH及C4AH13和少量的AFm。
文献报道煅烧二水石膏对水泥凝结时间有一定的缩短,一般为30～80分钟。试验表明煅烧硬石膏对煤矸石水泥同样具有缩短凝结时间的作用,且随煅烧温度的升高作用增强,促使水泥早期凝结硬化见图1.2,水化产物形貌与A2相似,见图1.3。
1.A2 3d
2.B1 3d
3.B2 3d
图1 水泥水化产物形貌
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2.2 石膏对安定性的影响
在试验范围内,掺入不同组分的石膏对煤矸石水泥体积安定性影响不明显。主要原因可能是煤矸石水泥熟料矿物中C3A含量偏低,而煅烧石膏的溶解量在水化初期较少,导致水化初期生成的AFt向AFm转化,并缓解了因f-CaO含量较多引起的体积膨胀的共同作用,使安定性良好,这与前面分析结果一致。
2.3 石膏对强度的影响
从表2结果可以看出,随硬石膏B掺入量增加,煤矸石水泥强度明显提高。从经济角度看来由于硬石膏来源广,价格低,从技术方面考虑硬石膏不含结晶水,粉磨电耗降低,以硬石膏代替二水石膏作为缓凝剂有明显的经济效益。
用煅烧硬石膏与二水石膏合掺时,有利于加速硅酸盐矿物和活性混合材的水化速度,试体强度明显地随处理温度升高而增大,尤其是硬石膏煅烧1200℃与二水石膏合掺的试样AB3,其28天强度比单掺二水石膏的试样A的强度值高11.8MPa。然而,当全部使用煅烧硬石膏代替二水石膏时,随处理温度升高,煤矸石水泥强度下降。
图2.1显示了AB3致密的结构,水化反应充分,各种水化产物交织在一起产生较高的强度,图2.2为水泥石结构中细小的AFt 相均匀地分布于CSH凝胶物的缝隙里,尺寸约为0.2～0.3 m,构成交错生长的水泥石
结构网络。
1、AB3微观结构
2、缝隙中的AFt相
图2 AB3致密的水泥石结构
可以认为煅烧硬石膏与二水石膏合掺时,由于两种石膏溶解度和溶解速度的匹配产生了最佳效果。二水石膏由于溶解快,十分钟基本达到饱合溶解度(2.11g/l,CaSO4计),提供了水泥水化初期的石膏需求,起到缓凝的作用。而煅烧硬石膏同样条件下的溶解量仅为0.971g/l,除参与早期水化作用外,尚有少量的石膏会在水泥石形成过程中产生作用,形成AFt相,这与前面观察分析相吻合。XRD分析表明,石膏组分的改变并未使煤矸石水泥化产物种类发生变化,它只能使水化产物的结晶形态和形成数量有一定的差异。
3 结语
3.1 以1200℃煅烧之硬石膏与二水石膏合掺入煤矸石水泥中,能有效地改善这类水泥的性能,其28天抗压强度高达6
4.7MPa,较单独掺加二水石膏时提高22.3%。
3.2 以硬石膏代替二水石膏,可能使煤矸石水泥性能稍有改善,掺入煅烧二水石膏水泥急凝,掺入煅烧硬石膏时水泥强度下降。3.3 各种组分的石膏配合不能改变水化产物的种类,仅使其结晶形态与数量有一定差异。煅烧硬石膏与二水石膏作用的匹配是水泥性能改善和强度标号提高的主要原因。
参考文献
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几种常见硅酸盐水泥的特性 一、组成部分 1)硅酸盐水泥(又称波特兰水泥) 由硅酸盐水泥熟料、0%-5%石灰石或粒化高炉炉渣、适量石膏磨细制成。 硅酸盐水泥熟料的主要成分为硅酸三钙3CaO·SiO2，硅酸二钙2CaO·SiO2，铝酸三钙3CaO·Al2O3和铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3。 2)矿渣硅酸盐水泥（简称故渣水泥） 由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成 水泥中粒化高炉矿渣掺加量按重量计为20～70％；允许用不超过混合材料总掺量1/3的火山灰质混合材料（包括粉煤灰）、石灰石、窑灰来代替部分粒化高炉矿渣,这些材料的代替数量分别不得超过15％、10％、8％；允许用火山灰质混合材料与石灰石，或与窑灰共同来代替矿渣，但代替的总量不得超过15％，其中石灰石不得超过10％、窑灰不得超过8％;替代后水泥中的粒化高炉矿渣不得少于20％。 3) 火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥） 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。 水泥中火山灰质混合材料掺加量按重量计为20～50％；允许掺加不超过混合材料总掺量1/3的粒化高炉矿渣,代替部分火山灰质混合材料，代替后水泥中的火山灰质混合材料不得少于20％。 4）粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥） 由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成 水泥中粉煤灰掺加量按重量计为20～40％；允许掺加不超过混合材料总掺量1/3的粒化高炉矿渣，此时混合材料总掺量可达50％，但粉煤灰掺量仍不得少于20％或大于40％。 5）复合硅酸盐水泥（简称复合水泥） 由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰混合材料、适量石膏磨细制成 水泥中混合材料总掺加量按质量百分比应大于15％，不超过50％。水泥中允许用不超过8％的窑灰代替部分混合材料；掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥
1 新型干法水泥熟料煅烧工艺过程 1.1 水泥熟料的形成过程 水泥熟料的形成过程，是对合格的水泥生料进行煅烧，使其连续被加热， 经过一系列的物理化学反应，形成熟料，再进行冷却的过程。 生料在加热过程中，依次发生干燥、粘土矿物脱水、碳酸盐分解、固相 反应、熟料烧结及熟料冷却结晶等重要的物理化学反应。这些反应过程的反 应温度、反应速度及反应产物不仅受原料的化学成分和矿物组成的影响，还 受反应时的物理因素诸如生料粒径、均化程度、气固相接触程度等的影响。 1.1.1 干燥 排除生料中自由水分的工艺过程称为干燥。 生料都含有一定量的自由水分，随着温度的升高，物料中的水分被蒸发， 当温度升高到100～150℃时，生料中的自由水分全部被排除，这一过程称为 干燥过程。新型干法水泥生料水分小于1%，在预热器内瞬间完成。 1.1.2 脱水 脱水是指粘土矿物分解放出化合水。 粘土矿物的化合水有两种：一种是以OH 一离子状态存在于晶体结构中， 称为晶体配位水(也称结构水)；另一种是以水分子状态吸附于晶层结构间， 称为晶层间水或层间吸附水。所有的粘土都含有配位水；多水高岭土、蒙脱 石还含有层间水；伊利石的层间水因风化程度而异。层间水在100℃左右即 可排除，而配位水则必须高达400～600℃以上才能脱去。 粘土中的主要矿物高岭土发生脱水分解反应如下式所示： Al2O3 2SiO2 2H20 Al203 2SiO2 + 2H2O↑ 高岭土无水铝硅酸盐(偏高岭土) 水蒸气 Al203 2SiO2 Al203 + 2SiO2 高岭土进行脱水分解反应属吸热过程。高岭土在失去化合水的同时，本身 晶体结构遭受破坏，生成了非晶质的无定形偏高岭土(脱水高岭土)，由于偏高岭 土中存在着因 OH 一基跑出后留下的空位，故可以把它看成是无定型的SiO2 和 Al2O3，这些无定形物具有较高活性。 1.1.3 碳酸盐分解 生料中的碳酸钙和夹杂的少量碳酸镁在煅烧过程中分解并放出CO2 的过程称 碳酸盐分解。 碳酸镁的分解温度始于402～480℃左右，最高分解温度700℃左右；碳酸钙 在600℃时就有微弱分解发生，但快速分解温度在812～928℃之间变化。MgCO3 在590 ℃、CaCO3 在890℃时的分解反应式如下： MgC03 MgO + CO2↑－(1047～1 214)J/g
浅谈硅酸盐水泥特性 摘要：水泥作为建筑行业重要的基础原料，成为了国民经济建设的必要物资基础，而硅酸盐水泥因为其自身的特性，在特定环境下更是显得必不可少。 关键字：硅酸盐；水泥；特性 Abstract: Cement as the construction industry important basic material, become the national economic construction of the necessary material base, and Portland cement because its own characteristics, in certain circumstances it is to appear more indispensable. Key Word: Portland; Cement; characteristics 1.硅酸盐水泥定义及分类 硅酸盐水泥在国外又称为波特兰水泥，在我国的定义是凡是由硅酸盐水泥熟料，搀和0-5%的石灰石或者是粒化高炉矿渣，在添加适量的石膏，研磨成细粉状的水硬性胶凝材料，这是中国的国家通用标准对硅酸盐水泥的定义。 按照国家标准，硅酸盐水泥一般分为两种类型，第一种是Ⅰ型硅酸盐水泥这种硅酸盐水泥的代号是P怠，其定义为不掺加任何混合材料的硅酸盐水泥。第二种是Ⅱ型硅酸盐水泥，这种硅酸盐水泥的代号是P愠，其定义为在硅酸盐水泥粉磨时搀和石灰石或者是粒化高炉矿渣,掺加的质量不得超过水泥本身质量的5%。 2.硅酸盐水泥特性及应用 2.1硅酸盐水泥特性 (1硅酸盐水泥强度高 硅酸盐水泥的特性与一般水泥相比，最显著的特性是凝结快，凝结快预示着硬化快，硬化快意味着硅酸盐水泥的早期强度增长率比一般谁大，强度比一般水泥高。 (2硅酸盐水泥水化热高
硅酸盐和硫铝酸盐复合水泥性能的研究班级：材料1003班姓名：指导老师： 摘要 本论文从研究硫铝酸盐水泥熟料、硅酸盐水泥熟料、粉煤灰、二水石膏四种原料复合后的水泥体系的物理性能入手，运用xRD衍射和扫描电镜等方法测试复合水泥体系的水化产物，对该复合水泥体系的水化机理进行了详细的探讨，通过复合水泥矿物组成和水化产物的理论计算，初步探讨复合水泥矿物的匹配。 本文确定了性能较好的各组分的配合比。研究表明，在硅酸盐水泥熟料中掺入10％以下硫铝酸盐水泥熟料的情况下，当石膏掺量为10％，CSA熟料含量在5％左右时，复合系统各方面的性能指标比较理想。当硅酸盐水泥熟料中掺入少量硫铝酸盐水泥熟料后，并配以适量的石膏掺量，可以提高硅酸盐水泥的早朗强度，抗压强度平均提高5MPa，同龄期抗折强度也有所提高。两种熟料复合后，水泥体系的凝结时间会明显缩短。 关键词：硅酸盐水泥,铝酸盐水泥,复合,性能
目录 第1章绪论------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1引言------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1.1硅酸盐水泥的发展概况 ---------------------------------------------------- 1 1.1.2硫铝酸盐水泥的发展概况 ------------------------------------------------- 3 1.2硅酸盐和硫铝酸盐复合水泥体系的研究现状 --------------------------------- 4 1．3论文选题的目的及意义 ---------------------------------------------------------- 5 1.3.1研究目的 ---------------------------------------------------------------------- 5 1.3.2论文选题的意义 ------------------------------------------------------------- 6 1．4研究内容 ---------------------------------------------------------------------------- 7 第2章实验内容------------------------------------------------------------------------------- 8 2.1实验原料------------------------------------------------------------------------------- 8 2.2材料化学成分------------------------------------------------------------------------- 8 2.3.1复合水泥的制备 ----------------------------------------------------------- 11 2.4水泥物理性能测定----------------------------------------------------------------- 11 2.4.1水泥净浆标准稠度用水量和凝结时间 -------------------------------- 11 2.4.2水泥砂浆抗压强度和抗折强度 ----------------------------------------- 11 2.5水泥微观分析----------------------------------------------------------------------- 11 2.5.1水泥净浆水化产物的取得 ----------------------------------------------- 11 2.5.2 XRD分析水泥水化产物的组成 ---------------------------------------------- 12 2.5.3扫描电镜(SEM)分析法观察水泥净浆水化产物的形貌------------------ 12
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
MgO镁对水泥熟料煅烧的影响 (2011-01-04 00:00:00) Mg镁对水泥熟料煅烧的影响 水泥熟料主要成份是CaO、SiO 2、Al 2 O 3 、Fe 2 O 3 等四种化合物，次要成份为MgO、 R 2O、SO 3 等化合物，而其中MgO含量允许达到5%，是次要成份中含量最多的一 种。通常人们认为MgO影响水泥产品的安定性，规定了限制值，但实际上MgO 在一定程度影响着熟料的煅烧，这种情况往往被忽视。现根据国内外的研究成果及工厂生产实践，讨论MgO对熟料煅烧及其产品性能的影响，供有关技术人员参考。 1、水泥原料中镁MgO 水泥生产中，生料中的MgO主要来源于石灰石中的镁质矿物，这些矿物主要以硅酸镁、白云石、菱镁矿、铁白云石等不同类型存在。当石灰石中MgO以硅酸镁形式存在时，可获得均匀分布和细小（1～5μm）的方镁石晶体，而以白云石或菱镁矿形式存在时，易生成粗大（25～30μm）的方镁石晶体。我院曾对不同年代所形成的石灰石中MgO含量对熟料强度的影响进行了测试，发现石灰石中MgO的含量对熟料强度有一定的影响，总的趋势是石灰石中MgO含量越高，则熟料强度越低。根据试验研究，镁质矿物中MgCO 3 的分解温度为660～700℃， 白云石Mg（CO 3） 2 的分解温度为800℃，而石灰石中CaCO 3 分解温度接近900℃。 在水泥熟料生产过程中，MgO较CaO先形成。 2、Mg镁对熟料煅烧的影响 熟料煅烧时，约有2%的MgO和熟料矿物结合成固熔体，此类固熔体甚多，例如 CaO·MgO·SiO 2、2CaO·MgO·SiO 2 、2CaO·MgO·2SiO 2 、3CaO·MgO·2SiO、 7CaO·MgO·2Al 2O 3 、3CaO·MgO·2Al 2 O 3 、MgO·Al 2 O 3 、MgO·Fe 2 O 3 以及C 3 MS 2 等， 此类化合物的稳定温度在1200～1350℃，同时它还可能含有一些微量元素。在温度超过1400℃以上时，MgO的化合物会分解，且从熔融物中结晶出来。当熟料中含有少量细小方镁石晶格的MgO时，它能降低熟料液相生成温度，增加液相数量，降低液相粘度，增加液相表面张力，有利于熟料形成和结粒，也有利于C 3 S的生成，还能改善熟料色泽。粗大方镁石晶体的MgO超过2%时，则易形成方镁石晶体，导致熟料安定性不良。而当氧化镁含量过高时，则易生成大块、结圈和结厚窑皮，以及表面呈液相的熟料颗粒，此类熟料易损坏篦冷机篦板。 3、Mg镁对熟料结粒的影响 3.1 影响熟料结粒的因素 窑内熟料颗粒是在液相（有些资料称熔体）作用下形成的，液相在晶体外形成毛细管桥。液相毛细管桥起到两个作用：一是使颗粒结合在一起，另一作用是
硅酸盐水泥的制备及性能测试 第1章实验目的 1.1 掌握硅酸盐水泥的制备工艺原理及工艺过程（包括原料的选择、生料的粉磨与成型、水泥熟料的烧结、水泥的粉磨）。 1.2提出具体的实验方案，确定合理的工艺条件（包括原料的配方、熟料的率值、烧成温度及水泥的组成和配合比），制备出合格的硅酸盐水泥样品。 1.3按国家标准对硅酸盐水泥样品进行相关的性能测定。 第2章实验原理 硅酸盐水泥的制备分为三个阶段：石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后，根据硅酸盐水泥熟料的率值进行配料、磨细成为成分合适、质量均匀的生料，称为生料制备；生料在窑炉内煅烧至部分熔融所得到的以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，称为熟料煅烧；熟料加适量石膏共同磨细成为水泥，称为水泥粉磨。水泥加水拌成的浆体，起初具有可塑性和流动性，随着水泥与水发生一系列物理化学反应——水化反应的不断进行，浆体逐渐失去流动能力，转变成为具有一定强度及其它性能的固体。 第3章实验设备、材料及试剂 3.1 实验材料及试剂 化工原料（化学纯或分析纯）：碳酸钙（CaCO3），石英砂（SiO2），氧化铝（Al2O3），氧化铁（Fe2O3），标准砂。 3.2 实验设备 水泥试验磨、高铝坩埚、硅碳棒高温炉、烘干箱、勃氏透气比表面积仪、电子天平、水泥净浆搅拌机、水泥净浆标准稠度及凝结时间测定仪、水泥混凝土恒温恒湿标准养护箱、水泥胶砂搅拌机、水泥胶砂振实台(或水泥胶砂振动台)、电动抗折试验机、数显式建材压力试验机、沸煮箱、水泥抗压夹具、水泥抗折试模。 3.2.1 实验设备图及介绍
A.水泥试验磨是由罩壳、磨机、 支座及电器控制箱等四大部分组成。 （1）罩壳：罩壳由二层玻璃钢板中间 夹吸音棉组成，分上下两罩，上罩壳 有罩门，下罩壳有取料斗，可盛放磨 好的物料，罩壳与磨机轴用带有毛毡 圈端盖7密封，所以罩壳起到隔音和 防尘的良好密封作用。（2）磨机：磨 机由筒体磨门盖、轴承及轴承、联轴 器和齿轮减速机等组成，是研磨物料 的主体部分，在卸料时将磨盖换上栅 孔卸料板，满足卸料的要求。（3）支 座：支座是由磨机及电动机组成的钢 结构，用以支承罩壳，磨机，电动减 速机及电器控制箱等，磨机座底部有4个Φ20底脚螺栓孔，用以固定全套设备。4、电器控制箱：由按钮、组合开关、热继电器、时间继电器、组合开关等组成，用它控制电机的启动和停止。 B.水泥净浆搅拌机主要有双速电 机、传动箱、主轴、偏心座、搅拌叶、 搅拌锅、底座、立柱、支座、外罩、 程控制器等组成。双速电动机通过联 轴器将动力传给传动箱内的蜗杆再经 蜗轮及一对齿轮和传给主轴并减速。 主轴带动偏心座同步旋转，使固定在 偏心座上的搅拌叶进行公转。同时搅 拌叶通过搅拌叶轴上端的行星齿轮围 绕固定的内齿轮完成自转运动。双速 电机经时间程控器控制自动完成一次 慢—停—快转的规定工作程序。搅拌 锅与滑板用偏心槽旋转锁紧。
高性能水泥基复合材料的性能分析及应用研究概述 发表时间：2019-04-02T11:08:48.373Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：夏春强 [导读] 关系到整个建筑的施工和质量。本文主要针对水泥基复合材料的性能和应用进行分析。 胜利油田营海集团山东东营 257087 摘要:我国建筑业正处于快速发展时期，为提高建筑施工质量，保障建筑使用性能，各种新材料和新工艺不断引入到建筑行业，水泥是建筑施工中使用最多的材料之一，关系到整个建筑的施工和质量。本文主要针对水泥基复合材料的性能和应用进行分析。 关键词：水泥基复合材料；性能；应用 引言 21世纪以来，科学技术高速发展，社会时代飞速进步，伴随着环境恶化、资源紧缺和能源危机问题日益凸显。这些问题的出现对人类的可持续发展提出了新的挑战，同样也对我们材料科学提出了更高的要求。因此，高性能水泥基复合材料的出现和应用将会存在巨大潜力。 1水泥基复合材料的发展 混凝土作为一种力学性能优良的建筑材料，已广泛应用于在土木工程的各个领域。但其仍存在以下两方面的问题:1)由混凝土开裂引起的耐久性问题。结构中的混凝土往往处于裂缝状态。裂缝的形成会引起钢筋锈蚀，降低混凝土的承载能力。同时，外界的有害影响也会侵入结构部件内部，降低结构的耐久性能。2)极端荷载条件下的脆性破坏问题。已有的研究工作表明，在爆炸与冲击等高速动荷载作用下，混凝土材料往往呈现脆性破坏模式，导致结构破坏具有突然性，不利于人员避险。同时混凝土材料失效时会产生飞散的破片从而对结构内部的人员与设备造成伤害。混凝土材料在正常工作荷载下的开裂及在高速动荷载作用下的破碎与剥落的原因在于其本身断裂韧性和抗拉强度的不足。因此，有必要采用一定的方法改善和优化混凝土材料的力学性能，增加其断裂韧性，从而提高其抗拉强度。 近年来，国内展开了对水泥复合材料材料的研究，徐世烺团队的研究成果具有代表性，该团队定义了一种超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)，使用的纤维体积掺量不超过2．5%，并且硬化后具有应变-硬化的特性。UHTCC在直接拉伸荷载条件下可以观察到多条细小的裂纹，通过测量可发现达到峰值应力时，对应的裂缝宽度能稳定在100μm以内，对应极限拉应变达到3%以上。对纤维体积掺量为2%的PVA-水泥复合材料进行单轴抗压应力-应变曲线分析。结果显示，PVA-水泥复合材料的极限压缩应变(强度下降到峰值应力的20%时对应的应变)是混凝土的5～10倍，峰值应变是混凝土的4～7倍，由此可显示出PVA-水泥复合材料极强的压缩韧性;通过单轴抗拉伸试验，三点/四点弯曲试验和单轴压缩试验探究了UHTCC的力学性能，试验结果证实了UHTCC在不同破坏荷载作用下会通过产生多缝消散能量，具有明显的延性，不会发生脆性破坏，具有良好的整体性。此外，对低收缩率的水泥复合材料单轴抗拉伸、抗压缩性能、弹性模量及极限压缩应变等进行研究，试验结果表明该种水泥复合材料在拉伸时表现出明显的塑性变形，其极限应变、裂缝宽度都有明显的改善;采用快速冻结法将高韧性水泥复合材料与混凝土和砂浆的抗冻融性能进行对比，并且还深入探究了国产PVA纤维与进口PVA纤维对水泥复合材料抗冻融性能的影响，通过300次冻融循环试验，发现国产PVA-水泥复合材料的质量损失率要比进口PVA-水泥复合材料高1%左右。 2水泥基复合材料基本性能 纤维增强水泥基材料一般可划分为变形硬化和变形软化两类，其中变形硬化材料又可细分为应变硬化和应变软化。应变硬化材料具有裂缝形成后的材料强度会大于初裂强度，试件应变均匀且多缝开裂的典型特点。UHTCC材料在直接拉伸和弯曲荷载作用下均表现出应变硬化材料的受力和变形特点。 水泥基复合材料在单轴拉伸试验过程中表现出应变硬化的本构特性，极限抗拉强度可稳定达到6.0MPa，峰值拉应变接近3.6%；且该材料裂缝无害化分散能力突出，即便在峰值荷载作用下，裂缝宽度仍可以有效控制在100μm以内，有些甚至可以控制在50μm以内。 水泥基复合材料的压缩性能试验研究表明，在水泥基体材料中添加适当比例的纤维能改善材料的应力应变关系，使其具有的开裂后的荷载承受能力、压缩韧性和塑性变形性能明显优于混凝土。水泥基复合材料和混凝土的多轴压缩试验发现，与普通混凝土相比，在侧向压力存在的情况下，强度和延性改善幅度更明显。 水泥基复合梁构件承受横向荷载作用时表现出应变硬化和多缝开裂的特点，但与直接拉伸性能并不完全相同。试件受弯出现第一条裂缝后，裂缝宽度可以稳定在非常细窄的水平，此时材料的开裂强度与单向开裂强度几乎相等。随荷载增加，在梁截面弯矩作用较大的范围内先后出现与初始裂缝宽度相当的大量细微裂缝，载荷达到峰值后，某条微裂缝开始局部扩展导致试件失效破坏，破坏时刻材料的极限抗弯强度约为开裂强度的五倍。 3水泥基复合材料研究现状 3.1对矿物掺合料的研究 矿物掺合料，是为了改善混凝土工作性能，节约用水量，调节混凝土强度等级，而在混凝土拌合时掺入天然的或人工的能够改善混凝土力学性能和工作性能的粉状矿物质。活性掺合料是在掺入减水剂的情况下，能够增加新拌混凝土的工作性能，并能提高混凝土的力学性能和耐久性。在高强混凝土中掺入适量的硅灰，在一定程度上增强了混凝土的抗压强度和抗折强度。硅灰能够显著改善混凝土的工作性和耐久性，过量的硅灰的自收缩性大，会降低混凝土的抗压强度。超细石灰石粉具有微集料效应，微显核效应等，能够促进C3S的水化，显著提高混凝土抗压强度。超细高含硅质矿粉增强了集料与胶结料界面的粘结力。通过研究指出，掺10%粉煤灰或矿渣粉不会影响低水胶比浆体的水化进程，粉煤灰对水化进程的延缓效果要优于同等掺量的矿渣粉。双掺超细磨粉煤灰和硅灰能够显著提高混凝土的早期强度。以上研究表明，不同的矿物掺合料单掺、双掺和三掺作用机理不一样，对抗压强度的影响也就会产生不同。矿物掺合料的掺入可以替代部分水泥，降低成本，最根本的是可以降低水化热，优化孔洞结构，增强各相间的粘结，从而提高强度。矿物掺合料在降低水泥水化热的同时，也对水泥水化起到一定促进作用。 3.2对纤维掺量的研究 通过纤维技术与混凝土技术结合，可研制出能够改善混凝土力学性能，提高土建工程质量的高性能混凝土。不同纤维对于混凝土的作用不同，影响程度也不同。例如，钢纤维对于机场、大坝、高速公路等工程可起到抗渗、防裂、抗冲击和抗折性能，合成纤维可以起到预
五种常用硅酸盐系水泥的成分、特性的适用范围 （一）硅酸盐水泥PI PII 成分：1. 水泥熟料及少量石膏(Ⅰ型) ；2. 水泥熟料、5%以下混合材料、适量石膏(Ⅱ型) 主要特征：1. 早期强度高；2. 水化热高；3. 耐冻性好；4. 耐热性差；5. 耐腐蚀性差；6. 干缩较小。 适用范围：1. 制造地上地下及水中的混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土结构，包括受循环冻融的结构及早期强度要求较高的工程； 2. 配制建筑砂浆 不适用处：1. 大体积混凝土工程；2. 受化学及海水侵蚀的工程 （二）普通水泥(P.O) 成分：在硅酸盐水泥中掺活性混合材料6%~15%或非活性混合材料10%以下 主要特征：1. 早强；2. 水化热较高；3. 耐冻性较好；4. 耐热性较差；5. 耐腐蚀性较差；6.干缩较小； 适用范围：与硅酸盐水泥基本相同 不适用处：同硅酸盐水泥 （三）矿渣水泥(P·S) 成分：在硅酸盐水泥中掺入20%~70%的粒化高炉矿渣 主要特征：1. 早期强度低，后期强度增长较快；2. 水化热较低；3. 耐热性较好；4. 对硫酸盐类侵蚀抗和抗水性较好；5. 抗冻性较差；6. 干缩较大；7. 抗渗性差；8. 抗碳化能力差抵 适用范围：1. 大体积工程；2. 高温车间和有耐热耐火要求的混凝土结构；3. 蒸汽养护的构件；4. 一般地上地下和水中的混凝土及钢筋混凝土结构；5. 有抗硫酸盐侵蚀要求的工程；6. 配建筑砂浆 不适用处：1. 早期强度要求较高的混凝土工程；2. 有抗冻要求的混凝土工程 （四）火山灰水泥(P·P) 成分：在硅酸盐水泥中掺入20%~50%火山灰质混合材料 主要特征：1. 早期强度低，后期强度增长较快；2. 水化热较低；3. 耐热性较差；4. 对硫酸盐类侵蚀抵抗力和抗水性较好；5. 抗冻性较差；6. 干缩较大；7. 抗渗性较好 适用范围：1. 地下、水中大体积混凝土结构；2. 有抗渗要求的工程；3. 蒸汽养护的工程构件；4. 有抗硫酸盐侵蚀要求的工程； 5. 一般混凝土及钢筋混凝土工程； 6. 配制建筑砂浆 不适用范处：1. 早期强度要求较高的混凝土工程；2. 有抗冻要求的混凝土工程；3. 干燥环境的混凝土工程；4. 耐磨性要求的工程 （五）粉煤灰水泥(P·F) 成分：在硅酸盐水泥中掺入20%~40%粉煤灰 主要特征：1. 早期强度低，后期强度增长较快；2. 水化热较低；3. 耐热性较差；4. 对硫酸盐类侵蚀和抗水性较好；5. 抗冻性较差；6. 干缩较小；7. 抗碳化能力较差 适用范围：1. 地上、地下、水中和大体积混凝土工程；2. 蒸汽养护的构件；3. 有抗裂性要求较高的构件；4. 有抗硫酸盐侵蚀要求的工程；5. 一般混凝土工程；6. 配制建筑砂浆 不适用处：1. 早期强度要求较高的混凝土工程；2. 有抗冻要求的混凝土工程；3. 抗碳化要求的工程
8硅酸盐水泥的性能及应用 习要点硅酸盐水泥的性能是具有理论性和实用性的重要内容学习时应重点理解并定凝结时间的意义和影响凝结时间的因素;掌握水泥强度的产生、发展和影响因素；积变化与水化热在工程中所产生的影响了解抗渗性、抗冻性及坏境介质对水泥耐久 响机理拿握普通混凝土配合比的计算并了解混凝土的种类及应用了解外加剂对水凝土的作用和常用夕卜加剂的种类及机理。 硅酸盐水泥在现代建筑工程中主要用以配制砂浆、混凝土和生产水泥制品，随着国民经济的不断发展，水泥作为大量应用的工程材料，研究和改善其性能，对于发展水泥品种、提髙建筑效率、改进工程质量都具有十分重要的意义。硅酸盐水泥的性能包括:物理性能，如密度细度等, 建筑性能，如凝结时间、泌水性、保水性、强度、体积变化和水化热、耐久性等. 8. 1硅酸盐水泥的凝结时间 水泥浆体的凝结时间，对于建筑工程的施工具有十分重要的意义。水泥浆体的凝结可分为初凝和终凝。初凝表示水泥浆体失去流动性和部分可塑性，开始凝结。终凝则表示水泥浆体逐渐硬化，完全失去可塑性，并具有一泄的机械强度，能抵抗一泄的外来压力。从水泥加水搅拌到水泥初凝所经历的时间称为“初凝时间”，到终凝所经历的时间称为“终凝时间”。在施工过程中，若初凝时间太短，往往来不及进行施工浆体就变硬，因此，应有足够的时间来保证混凝丄砂浆的搅拌、输送、浇注、成型等操作的顺利完成。同时还应尽可能加快脱模及施工进度，以保证工程的进展要求。为此，各国的水泥标准中都规左了水泥的凝结时间。初凝时间，对水泥的使用更具有实际意义。根据中国水泥国家标准GB 175—1999 规泄，酸盐水泥初凝不得早于45min,终凝不得迟于390min° 8. 1?1凝结速度 水泥凝结时间的长短决泄于其凝结速度的快慢。从水泥的水化硬化过程可知，水泥加水拌和后熟料矿物开始水化，熟料中各矿物28d的水化速度大小顺序为CaA>CaS>C4AF>C2S, 并产生各种水化物，C3S与C2S水化生成C_S_H凝胶和Ca(0H)2, C3A与C4AF在石膏作用下?根据石膏掺量的不同可分别水化生成三硫型水化硫铝(铁)酸钙(AFt).单硫型水化硫铝(铁)酸钙(AFm)和C/H：個溶体。随着水化作用的继续进行，水化产物逐渐长大增多并初步联结成网，逐渐失去流动性与可塑性而凝结。所以，凡是影响水化速度的齐种因素，基本上也同样影响水泥的凝结速度，如熟料矿物组成、水泥细度.水灰比. 温度和外加剂等?但水化和凝结又有一左的差异。例如，水灰比越大，水化越快，凝结反而变慢。这是因为加水量过多.颗粒间距增大.水泥浆体结构不易紧密，网络结构难以形成的缘故。水泥的凝结速度既与熟料矿物水化难易有关，又与各矿物的含量有关。决左凝结速度的主要矿物为C3A 和C3S。R. H.鲍格和w?勒奇等人认为，C3A的含疑是控制初凝时间的决左因素。在C3A含量较髙或石膏等缓凝剂掺量过少时，硅酸盐水泥加水拌和后，C3血速反应，很快生成大量片状的水化铝酸钙，并相互连接形成松散的网状结构，出现不可逆的固化现象，称为“速凝”或“闪凝”。产生这种不正常快凝时，浆体迅速放出大量热，温度急剧上升。但是如果C3A较少(W2%)或掺加有石膏等缓凝剂，就不会出现快凝现象，水泥的凝结快慢则主要由C3S水化来决左。所以说，快凝是由C3A造成的，而正常凝结则是受 C3 S制约的。 事实上，水泥的凝结速度还与熟料矿物和水化产物的形态结构有关系。实验证明，即使化学组成和表而积完全相同的水泥，但由于锻烧制度的差异，仍可使熟料结构有所不同，凝结时间也将发生相应的变化。如急冷熟料凝结正常,而慢冷熟料常岀现快凝现象。这是因为慢冷时C。A能充分结晶，CsA晶体相对较多，使水化加快，而急冷时CsA固溶体与玻璃体中，由于玻璃体结构致密，相对CsA晶体水化较慢。同样，若水化产物是凝胶状的，则会 形成薄膜，包裹在未水化的水泥周围，阻碍矿物进一步水化，因而能延缓水泥的凝结。 温度的变化也会影响水泥的凝结速度。温度升髙，水化加快，凝结时间缩短，反之则凝结时间会延长，如图8. 1所示。所以，在炎热季石及高温条件下施工时，需注意初凝时间的变化，在冬季或寒冷条件下施工时应注意采取适当的保温措施，以保证正常的凝结时间。 总之，影响水泥凝结快慢的因素是多方而的，但主要还是C3A的影响，因此在生产上都是
水泥的基本性能 硅酸盐水泥熟料的矿物组成
1、硅酸三钙是硅酸盐水泥熟料中的主要矿物成分，遇水时水化反应速度快，水化热大，凝结硬化快，其水化产物表现为早期强度高。
硅酸三钙是主要赋予硅酸盐水泥早期强度的矿物。 2、硅酸二钙是硅酸盐水泥中的主要矿物，遇水时水化反应速度慢，水化热很低，其水化产物表现为早期强度低而后期强度增进较高。硅酸二钙是决定硅酸盐水泥后期强度的矿物。 3、铝酸三钙遇水时水化反应极快，水化热很大，水化产物的强度很低。铝酸三钙主要影响硅酸盐水泥的凝结时间，同时也是水化热的主要来源。由于在煅烧过程中，铝酸三钙的熔融物是生成硅酸三钙的基因，故被列为“熔媒矿物”。 4、铁铝酸四钙遇水时水化反应速度快，水化热低，水化产物的强度也很低。由于在煅烧熔融阶段有助于硅酸三钙的生成，同样属于“熔媒矿物”。 硅酸盐水泥的技术要求 按国家标准规定，硅酸盐水泥应确保九项技术要求：水泥中的不熔物、氧化镁含量、三氧化硫含量、烧失量和碱含量，均不得超限；水泥的细度、凝结时间、安定性和强度，均必须达标。 2 掺加混合材料的硅酸盐水泥 1、普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥，代号P·O。
2、矿渣水泥凡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（简称矿渣水泥），代号P·S。 3、火山灰水泥凡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。
4、粉煤灰水泥凡由硅酸盐熟料和粉煤灰、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。 5、复合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（简称复合水泥），代号P·C。 除普通硅酸盐水泥的上述四种水泥，其组成物料与普通硅酸盐水泥比较，虽然都有硅酸盐水泥熟料和适量石膏但它们的混合材料掺加量较多，且品种不同。因此在使用性能方面，矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及复合水泥，与普通水泥明显不同。由于这四种水泥的共同点是熟料的相对减少，因此，凝结硬化速度较慢，早期强度较低；水化放热速度慢，发热量低；由于生成的氢氧化钙较少，在与混合材料化合时又耗去很多，故抵抗软水及硫酸盐介质的侵蚀能力较强。由于这四种水泥的共同点是掺加混合材料较多，因此其抗碳化、耐磨、抗冻等性能显差，干缩量也较高。此外，由于这四种水泥的混合材料品种不同，导致他们在 3 性能上也有所差异。如矿渣水泥泌水显著，制品的抗渗性差，而火山灰水泥的需水量较大，制品的抗渗性好；矿渣水泥、特别是火山灰水泥的干缩性差，而粉煤灰水泥有一定的抗裂性；复合水泥的性质，则因掺加混合材料的种类、比例不同而异。
纤维增强型水泥基复合材料 一、纤维增强型水泥基复合材料的概述 纤维增强型水泥基复合材料是以水泥与水发生水化、硬化后形成的硬化水泥浆体作为基体，以不连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料组合而成的一种复合材料。 普通混凝土是脆性材料，在受荷载之前内部已有大量微观裂缝，在不断增加的外力作用下，这些微裂缝会逐渐扩展，并最终形成宏观裂缝，导致材料破坏。 加入适量的纤维之后，纤维对微裂缝的扩展起阻止和抑制作用，因而使复合材料的抗拉与抗折强度以及断裂能较未增强的水泥基体有明显的提高。 二、纤维增强型水泥基复合材料的力学性能 在纤维增强水泥基复合材料中，纤维的主要作用在于阻止微裂缝的扩展，具体表现在提高复合材料的抗拉、抗裂、抗渗及抗冲击、抗冻性等。 ? 2.1 抗拉强度 ?在水泥基复合材料受力过程中纤维与基体共同受力变形，纤维的牵连作用使基体裂而不断并能进一步承受载荷，可使水泥基材料的抗拉强度得到充分保证；当所用纤维的力学性能、几何尺寸与掺量等合适时，可使复合材料的抗拉强度有明显的提高。 ? ? 2.2 抗裂性
在水泥基复合材料新拌的初期，增强纤维就能构成一种网状承托体系，产生有效的二级加强效果，从而有效的减少材料的内分层和毛细腔的产生； 在硬化过程中，当基体内出现第一条隐微裂缝并进一步发展时，如果纤维的拉出抵抗力大于出现第一条裂缝时的荷载，则纤维能承受更大的荷载，纤维的存在就阻止了隐微裂缝发展成宏观裂缝的可能。 ? 2.3 抗渗性 纤维作为增强材料，可以有效控制水泥基复合材料的早期干缩微裂以及离析裂纹的产生及发展，减少材料的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生。另外，纤维起了承托骨料的作用，降低了材料表面的析水现象与集料的离析，有效地降低了材料中的孔隙率，避免了连通毛细孔的形成，提高了水泥基复合材料的抗渗性。 2.4 抗冲击及抗变形性能 在纤维增强水泥基复合材料受拉（弯）时，即使基体中已出现大量的分散裂缝，由于增强纤维的存在，基体仍可承受一定的外荷并具有假延性，从而使材料的韧性与抗冲击性得以明显提高。 2.5 抗冻性 纤维可以缓解温度变化而引起的水泥基复合材料内部应力的作用，从而防止水泥固化过程中微裂纹的形成和扩散，提高材料的抗冻性；同时，水泥基复合材料抗渗能力的提高也有利于其抗冻能力的提高。 ?纤维的纤维掺量对混凝土强度的影响很大 ?合成纤维可有效地控制由混凝土内应力产生的裂缝，使混凝土早期收缩裂缝减少50～90%，显著提高混凝土的抗渗性和耐久性，使混凝 土内钢筋锈蚀时间推迟2.5倍。除抗裂外，合成纤维还能提高混凝土的粘 聚性和抗碎裂性。 ?以聚丙烯合成纤维为例 ?掺入聚丙烯合成纤维后，混凝土的性能将发生变化，当纤维含量适当时，混凝土抗压强度、抗弯强度等均有不同程度的提高。纤维掺量对混凝土强 度的影响见下表。 三、几种主要增强型水泥基复合材料的应用现状
河南大学土木建筑学院课题：硅酸盐水泥
硅酸盐水泥 胶凝材料是指在物理、化学作用下，从具有可塑性的浆体逐渐变成坚固石状体的过程，能将其他物料胶结为整体并具有一定机械强度的物质。因其具有原料丰富、生产成本低、耐久性好、适应性强、耐火性好等众多优点而广泛应用于工业、民用建筑、水利工程等建设之中，成为在国民经济及人民生活中不可缺少的重要材料。 胶凝材料一般可分为有机和无机两类。有机胶凝材料是指各种树脂和沥青等；无机胶凝材料又可分为水硬性和非水硬性。水硬性胶凝材料在拌水后技能在空气中硬化一，又能在水中硬化并具有强度，通常称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫酸盐水泥等；非水硬性胶凝材料是指不能在水中硬化，但能在空气中或其他条件下硬化，如石灰、石膏、镁质胶凝材料等等。 在众多的胶凝材料中，水泥占有尤为突出的，它是基本建设的主要原料之一，广泛应用于工业、农业、国防、交通、城市建设、水利及海洋开发等工程建设。水泥工业的发展对保证国家建设和提高生活水平具有十分重要的意义。水泥按其主要矿物组成可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、少熟料或无熟料水泥。水泥的主要技术特征是：水硬性（分为快硬和特快硬两类）；水化热（分为中热和低热两类）；抗硫酸盐性（分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀）；膨胀性（分为膨胀和自应力）；耐高温性（铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级）。 在水泥诸多品种中，硅酸盐水泥是应用最广泛和研究最多的。在此从硅酸盐水泥的分类、生产、技术要求、性能及应用等方面对硅酸盐水泥进行简单的研究分析。 所谓硅酸盐水泥是指从黏土和石灰石为原料，经高温煅烧得到以硅酸盐钙为主要成分的熟料，加入0—5％的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，国际上统称为波特兰水泥。 硅酸盐水泥的分类 硅酸盐水泥包括纯熟料硅酸盐水泥和掺混合材料硅酸盐水泥两类，我国按其混合材料的掺加情况，共分为如下五类：纯熟料硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥。 纯熟料硅酸盐水泥在硅酸盐水泥熟料中加入适量石膏，磨细而成的水泥，分425、525、625、725四个标号。其早期强度比其他几种硅酸盐水泥高5～10％,抗冻性和耐磨性较好，适用于配制高标号混凝土，用于较为重要的土木建筑工程。 普通硅酸盐水泥简称普通水泥。由硅酸盐水泥熟料掺加少量混合材料和适量石膏磨细而成。混合材料的加入量根据其具有的活性大小而定。普通水泥分为275、325、425、525、625和725六个标号,广泛用于制做各种砂浆和混凝土。 矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥。由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣，加
硅酸盐水泥熟料的矿物组成 1、硅酸三钙是硅酸盐水泥熟料中的主要矿物成分，遇水时水化反应速度快， 水化热大，凝结硬化快，其水化产物表现为早期强度高。硅酸三钙是主要赋予硅酸盐水泥早期强度的矿物。 2、硅酸二钙是硅酸盐水泥中的主要矿物，遇水时水化反应速度慢，水化热很 低，其水化产物表现为早期强度低而后期强度增进较高。硅酸二钙是决定硅酸盐水泥后期强度的矿物。 3、铝酸三钙遇水时水化反应极快，水化热很大，水化产物的强度很低。铝酸 三钙主要影响硅酸盐水泥的凝结时间，同时也是水化热的主要来源。由于在煅烧过程中，铝酸三钙的熔融物是生成硅酸三钙的基因，故被列为“熔媒矿物”。 4、铁铝酸四钙遇水时水化反应速度快，水化热低，水化产物的强度也很低。 由于在煅烧熔融阶段有助于硅酸三钙的生成，同样属于“熔媒矿物”。 硅酸盐水泥的技术要求 按国家标准规定，硅酸盐水泥应确保九项技术要求：水泥中的不熔物、氧化镁含量、三氧化硫含量、烧失量和碱含量，均不得超限；水泥的细度、凝结时间、安定性和强度，均必须达标。
掺加混合材料的硅酸盐水泥 1、普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料、适量石膏磨细 制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥，代号P·O。 2、矿渣水泥凡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（简称矿渣水泥），代号P·S。 3、火山灰水泥凡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。 4、粉煤灰水泥凡由硅酸盐熟料和粉煤灰、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。 5、复合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（简称复合水泥），代号P·C。 除普通硅酸盐水泥的上述四种水泥，其组成物料与普通硅酸盐水泥比较，虽然都有硅酸盐水泥熟料和适量石膏但它们的混合材料掺加量较多，且品种不同。因此在使用性能方面，矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及复合水泥，与普通水泥明显不同。由于这四种水泥的共同点是熟料的相对减少，因此，凝结硬化速度较慢，早期强度较低；水化放热速度慢，发热量低；由于生成的氢氧化钙较少，在与混合材料化合时又耗去很多，故抵抗软水及硫酸盐介质的侵蚀能力较强。由于这四种水泥的共同点是掺加混合材料较多，因此其抗碳化、耐磨、抗冻等性能显差，干缩量也较高。此外，由于这四种水泥的混合材料品种不同，导致他们在性能上也有所差异。如矿渣水泥泌水显