水泥的分类、组成和特性

水泥的定义

凡细磨材料（粉末状），加入适量水后，成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。

水泥的分类

水泥种类很多。按其用途及性能可分为：通用水泥、专用水泥及特性水泥。

通用水泥如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等；

专用水泥如油井水泥、砌筑水泥等；

特性水泥如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐等。目前水泥品种已达100余种。

水泥组份化学成分、特性及作用

水泥熟料

适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的产物

（1）水泥熟料成分

氧化物组成

CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3 ~95%

MgO、 SO3、TiO2、P2O5、K2O和Na2O等 ~5%

主要氧化物含量波动范围：

CaO 62~67%；

SiO2 20~24%；

Al2O3 4~7%；

Fe2O3 2.5~6.0%。

矿物组成

经高温煅烧后，两种或两种以上的氧化物反应生成多种矿物集合体，结晶细小（30~60μm）。

四种主要矿物：

硅酸三钙 3CaO·SiO2，可简写为C3S；

硅酸二钙 2CaO·SiO2，可简写为C2S；

铝酸三钙 3CaO·Al2O3，可简写为C3A；

铁相固溶体4CaO·Al2O3·Fe2O3作为代表式，可简写为C4AF。

另外，还含有少量的游离氧化钙（f-CaO）、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物以及玻璃体等。

矿物组成的计算

鲍格（Bogue）法：

C3S=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86SO3；

C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3-3.07C=2.87S-0.754C3S；

C3A=2.65A-1.69F；

C4AF=3.04F；

CaSO4=1.70SO3

式中C——CaO；S——SiO2；A——Al2O3；F——Fe2O3 百分含量。

石膏

天然或工业副产石膏（CaSO4，CaSO4·2H2O）

作用：调节凝结时间，提高早期强度，降低干缩变形，改善耐久性、抗渗性等性能，对混合材起活性激发作用。

最佳掺量：依据C3A含量、混合材掺量而定以水泥中SO3含量作为石膏掺量的控制指标过少，不能合适地调节水泥正常凝结时间过多，它会和铝酸钙生成含水硫铝酸钙，结晶时体积会增大，导致水泥体积安定性不良。

活性混合材

活性混合材指本身不与水反应，加入激发剂后，在激发剂与水作用下发生反应产生强度。

碱性激发剂：CaO、Ca(OH)2、NaOH、KOH等

硫酸盐激发剂：CaSO4等

外加剂：减水剂、速凝剂、膨胀剂等

定义：混合材磨细后与水泥、石灰和石膏等拌合，加水后既能在水中又能在空气中硬化的称为活性混合材。

粒化高炉矿渣：炼铁高炉的熔融矿渣经水淬急冷形成，物相组成大部分为玻璃体，具有较高的化学潜能，在激发剂的作用下具有水硬性。

化学成分：CaO、Al2O3、SiO2 >90%

MgO、MnO、Fe2O3、CaS、FeS、TiO2等

质量系数=（CaO+MgO+Al2O3）/（SiO2+MnO）

活性矿渣质量系数>1.2，非活性矿渣质量系数<1.2

粒化高炉矿渣粉的活性指数（A）=R/R0×100%

粒化高炉矿渣粉级别（28d的A）：S105，S95，S75

火山灰质混合材

凡天然的及人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物质原料，磨成细粉加水后并不硬化，但与石灰混合后再加水拌和，则不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化者称为火山灰质混合材。

天然：火山灰、火山凝灰岩、浮石、硅藻土、硅藻石、蛋白石等

人工：烧粘土、活性硅质渣、粉煤灰、烧页岩等。

粉煤灰

燃煤发电厂电收尘器收集的细灰

主要化学成分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO

物相组成：玻璃体60~85%；结晶化合物10~30%；未燃尽碳约5%。

非活性混合材

与水泥成分不起化学作用或化学作用很小的称为非活性混合材。

磨细石英砂、石灰石、慢冷矿渣等

作用：提高水泥产量，减少水化热，降低水泥标号。不管在任何情况下都不发生反应，只能作为填料作用。

水泥标准介绍

强制性标准：

1、国家标准（代号GB）

2、建材行业标准（代号JC）

推荐性标准：

1、国家标准（GB/T）

2、建材行业标准（代号JC/T）

企业标准：（代号：Q）

水泥标准代号说明

水泥的技术要求

1、 不溶物

Ⅰ型硅酸盐水泥不溶物不超过0.75%。Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。

2、 氧化镁

水泥中氧化镁含量不超过5.0%。如果水泥压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁含量允许放宽到6.0%。

3、三氧化硫

水泥中SO3含量不得超过3.5%。

4、 烧失量

Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.5%。普通水泥中烧失量不得大于5.0%。

5、 细度

硅酸盐水泥比表面积大于300㎡/kg，普通水泥80μm方孔筛筛余不得超过10.0%。

6、 凝结时间

硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于390min。普通水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。

7、 安定性

用沸煮法检验必须合格。

8、强度

水泥标号按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各标号 水泥的各龄期强度不得低于表1-2-1中数值。

9.碱

水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示，若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。

废品与不合格品

1、废品

凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任何一项不符合本标准规定时，均为废品。

2、不合格品

凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任何一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品标号规定的指标时称为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、标号、工厂名称和出厂编号不全的也属于不合格品。