水泥地基本性能.docx
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水泥地基本性能
硅酸盐水泥熟料的矿物组成
组成矿物名称
化学分子式
缩写
含量，%
硅酸三钙
3CaO·SiO2
C3S
37~60
75~82
硅酸二钙
2CaO·SiO2
C2S
15~37
铝酸三钙
3CaO·AI2O3
C3A
7~15
18~25
铁铝酸四钙
4CaO·AI2O3·Fe2O3
C4AF
10~18
1、硅酸三钙是硅酸盐水泥熟料中的主要矿物成分，遇水时水化反响速度快，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，遇水时水化反响速度慢，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响极快，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响速度快，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拟，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、粉煤灰水泥与复合水泥，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，故抵抗软水与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，如此因掺加混合材料的种类、比例不同而异。
五种水泥的特性和适用X围
硅酸盐水泥
普通水泥
矿渣水泥
火山灰水泥
粉煤灰水泥
特
性
1、快硬早强
2、水化热较高
3、抗冻性较好
4、耐热性较差
5、耐腐蚀性较差
1、早期强度较高
2、水化热较大
3、耐冻性好
4、耐热性较差
5、耐腐蚀与耐水性较差
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、耐硫酸盐侵蚀和耐水性较好
5、抗冻性差
6、易泌水
7、干缩性大
1、抗渗性较好
2、耐热性较差
3、不易泌水
其他同矿渣水泥
1、干缩性较小、抗裂性较好
2、抗碳化能力差
其他同火山灰水泥
适用X围
快硬早强的工程、配制高强度等级的混凝土、预应力构件、地下工程的喷射里衬等
一般土建工程中混凝土与预应力钢筋混凝土结构、受反复冰冻作用的结构、拌制高强度混凝土
1、高温车间和有耐热要求的混凝土结构
2、大体积混凝土结构
3、蒸汽养护的混凝土构件
4、地上、地下和水中的一般混凝土结构
5、有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程
1、地下、水中大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构
2、蒸汽养护的混凝土构件
3、一般混凝土结构
4、有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程
1、地上、地下、水中级大体积混凝土结构
2、蒸汽养护的混凝土构件
3、有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程
不适用X围
1、大体积混凝土工程
2、受化学侵蚀水与海水侵蚀的工程
3、受水压作用的工程
1、大体积混凝土工程
2、受化学侵蚀水与海水侵蚀的工程
3、受水压作用的工程
1、早期强度要求较高的工程
2、严寒地区，处在水位升降X围内的混凝土结构
1、处在枯燥环境的工程
2、有耐磨要求的工程
其他同矿渣水泥
有抗碳化要求的工程
其他同火山灰水泥
矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥与复合水泥的技术要求，包括氧化镁含量、三氧化硫含量、细度、凝结时间、安定性和碱含量七项。
所采用的指标与普通水泥要求相比：
这四种水泥的细度、凝结时间和安定性的指标，以与复合水泥的强度指标，完全一样；不同点有，氧化镁为熟料中的含量、三氧化硫含量对矿渣水泥放宽1%、除复合水泥外的三种水泥另订了同一的强度指标。
出厂水泥应保证出厂强度等级，其余技术要求应达标。
凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项未达标时，均为废品。
凡细度、终凝时间、不熔物和烧失量中的任一项未达标，或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格产品。
水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的，也属于不合格产品。
六种通用水泥的技术要求
项目
水泥品种
P·Ⅰ
P·Ⅱ
P·O
P·S
P·P
P·F
P·C
细度
比面积，m2/㎏
＞300
——
80um筛筛余，%
——
≤10
凝结时间
初凝时间
≥45分钟
终凝时间
≤6小时30分钟
≤10小时
安定性
用沸煮法检验必须合格
氧化镁含量*，%
水泥中≤
熟料中≤
三氧化硫含量，水泥中，%
≤
≤
≤
不熔物，水泥中，%
≤
≤
——
——
烧失量，%
≤
≤
≤
——
碱含量，按Na22O计算值表示
要求低碱水泥时，≤0.6%或协商
协商
强度
见下表
注：
假如水泥经压蒸安定性试验合格，可放宽至6%。
熟料中氧化镁的含量为5.0%~6.0%时，如P·S中混合材料总掺量大于40%或P·P中混合材料总掺量大于30%时，可不做压蒸试验。
六种通用水泥强度指标的最低限值
品种
强度等级
抗压强度，Mpa
抗折强度，Mpa
3d
28d
3d
28d
硅酸盐水泥
普通水泥
复合水泥
矿渣水泥
火山灰水泥
粉煤灰水泥
其他品种的水泥
一、铝酸盐水泥
铝酸盐水泥旧称矾土水泥、高铝水泥，是以铝酸钙为主、氧化铝含量约50%的熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料。
铝酸盐水泥的主要矿物成分为铝酸一钙，与水反响生成水化铝酸钙和氢氧化铝凝胶，致使水泥石密实并具有高强，凝结硬化十分迅速，水化放热很大。
因此，铝酸盐水泥适用于抡建、抡修和冬季施工等特殊需要工程，但不能用于大体积混凝土工程。
铝酸盐水泥具有较高的抗硫酸盐侵蚀能力，又具有较高的耐火性，因此适用于抗硫酸盐侵蚀工程与配制耐火混凝土等。
使用铝酸盐水泥时，不得与硅酸盐水泥、石灰等能析出氢氧化钙的胶凝物质混合，也不得与未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触。
铝酸盐水泥混凝土的后期强度下降较大，应按最低稳定强度设计。
铝酸盐水泥不宜在较高温度下施工，不得用蒸气养护。
未经试验，铝酸盐水泥中不得参加任何外加物。
以铝酸盐水泥为根底，通过调整其矿物成分，或参加外加物料，可制得许多铝酸盐系的水泥，如石膏矾土膨胀水泥、自应力水泥、高铝水泥-65、特快硬调凝铝酸盐水泥，等等。
二、快硬硅酸盐水泥
以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，以3d抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥〔简称快硬水泥〕。
快硬水泥，按规定方法测得的3d强度，划分强度等级，对其初凝，终凝，安定性，细度，三氧化硫的含量，熟料中氧化镁含量，都规定有技术指标。
快硬硅酸盐水泥可用来配制早强、高强混凝土，适用于紧急抢修工程、低温施工工程和高强混凝土预制件等。
三、白水泥和彩色水泥
1．白色硅酸盐水泥
以适当成分的生料，烧至局部熔融，所得以硅酸钙为主要成分，氧化铁含量少的白色硅酸盐熟料，参加适量石膏，磨细制成的水硬性材料，称为白色硅酸盐水泥〔简称白水泥〕。
白水泥按规定方法测得白度值，划分白度级别；按胶砂强度试验法，测定的抗压和抗折强度，划分强度等级；又按白水泥的白度级别和强度等级，划分产品等级。
白水泥其他的技术要求有，熟料中氧化镁的含量，水泥中三氧化硫的含量，细度，初凝，终凝时间和安定性等项，都必须合格。
白水泥主要用于配制白色或彩色砂浆、混凝土和涂料等。
用白色泥熟料、适量石膏和碱性颜料共同磨细，可制成彩色硅酸盐水泥。
用彩色水泥做饰面，比将颜料直接掺在白水泥中使用，色彩均匀，简化工序，装饰效果会好得多。
在配制生料时，加适量的金属氧化物，直接烧成彩色水泥熟料，磨细后得到彩色水泥。
用这种方法生产的水泥，颜色稳定，本钱低，但色彩的种类有限。
彩色水泥尚未形成国家级标准，各生产厂自订有技术要求指标。
彩色水泥的凝结时间，一般比白水泥快，其程度随颜料的品种和掺量不同而异。
强度一般因惨入颜料而降低。
彩色水泥主要用于配制彩色混凝土和砂浆，制作水磨石、人造某某石、花阶砖等。
白色硫酸盐水泥，是以硫酸钙为主要成分的白水泥。
这种水泥的水硬性较弱，其性质与白色硅酸盐水泥截然不同，不能直接用于承重结构。
钢渣白水泥，是以电炉复原渣为主要原料，参加适量经煅烧的无水石膏，经磨细制成。
钢渣白水泥的凝结快，水硬性较弱，易锈蚀钢筋，不能制作钢筋混凝土构件和加筋制品。
铝酸盐彩色水泥，是在铝酸盐水泥生料中，参加烧后致色的物料，直接烧成的水泥。
这种水泥早期强度高、耐高温性好，具有铝酸盐水泥的特性，不能与彩色硅酸盐水泥混同。
四、膨胀水泥
膨胀水泥，是在水化过程中，能形成大量体积增大的晶体，而产生一定膨胀能的水泥。
按所含主要水硬性物质，可分为硅酸盐系、铝酸盐系膨胀水泥。
能膨胀特性，可分为膨胀类和自应力类；膨胀类中，又有中膨胀、微膨胀和无收缩之别。
按膨胀源，可分为硫铝酸钙型、氧化钙型和铁型等；目前较多的为硫铝酸钙型。
1、硅酸盐膨胀水泥
以适当成分的硅酸盐水泥熟料、膨胀剂和石膏，按一定比例混合粉磨而制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐膨胀水泥。
硅酸盐膨胀水泥的膨胀率，按规定的线膨胀试验法试验，当水中养护时，1d的膨胀率不得小于0.3%；28d的不得大于1.0%，且又不得大于3d的70%。
在湿度大于90%的条件养护下，最初3d内不应有收缩。
硅酸盐膨胀水泥适用于制造砂浆防水层和防水混凝土，用于结构加固、浇灌机器底座或地脚螺栓，并可用于接缝与修补工程。
禁止用于有硫酸盐侵蚀的水中工程。
2、石膏矾土膨胀水泥
以适当成分的硅酸盐水泥熟料、二水石膏和少量助磨剂，按一定比例共同粉磨而成的一种具有快硬、早强和膨胀性的水硬性胶凝材料，称为石膏矾土膨胀水泥。
石膏矾土膨胀水泥的凝结时间，初凝不得早于20min，终凝不得迟于4h。
膨胀率〔当水中养护时〕，1d不小于0.15%；28d不小于0.30%，且不大于1.0%。
石膏矾土膨胀水泥，适用于制作砂浆防水层、防水混凝土和钢筋混凝土贮油罐，混凝土结构的补强和加固，装配式结构构件的接缝与管道接头等。
不能用于与碱液接触的工程；施工温度低于5℃，且无辅助加热措施的工程；环境温度或工作温度高于80℃的工程。
3、硫铝酸盐微膨胀水泥
硫铝酸盐微膨胀水泥，是以适当成分生料，经煅烧所得以无水硫铝酸⇞⊾⌬逴郘郬酨釲鉘鉮銄錦鎺鐰鑨鑼锘閤陂隐隰韊顪顸馘馨騖髢ú切ú切ú切ú切ú切ú切ú切ú切ú切ú切ú切ú切òíЀ摧᱖W&䘋摧᱖WЀ摧㼉éᬀ钙和β型硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，参加适量石膏，磨细制成具有一定膨胀性能的水硬性胶凝材料。
硫铝酸盐微膨胀水泥的凝结时间，初凝不早于30min，终凝不迟于3h。
在水中养护的自由膨胀率，1d不小于0.05%；28d不大于0.50%。
硫铝酸盐微膨胀水泥，适用于管道接头、油罐、贮水池等的防渗抹面，工程的接缝、接头、和浆锚。
不得用于耐热工程或使用温度经常处于100℃的混凝土工程。
自应力水泥自应力水泥，属高膨胀的水泥，是依靠自身水化时产生的膨胀能，使混凝土制品硬化后产生预加的自应力值。
自应力水类。
1、中热硅酸盐水泥
中热硅酸盐水泥，是以适当成分的硅酸盐水泥熟料，参加适量石膏，磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料。
中热硅酸盐水泥熟料中的C3A含量，不得超过6%，C3S含量不得超过55%。
2、低热矿渣硅酸盐水泥
以适当成分的硅酸盐水泥熟料，参加矿渣、适量石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，称为低热矿渣硅酸盐水泥。
水泥中矿渣掺加量，以质量的百分比计为20%—60%，允许用不超过混合材总量50%的磷渣或粉煤灰代替局部矿渣。
低热矿渣硅酸盐水泥熟料中，铝酸三钙含量不得超过8%，游离氧化钙含量不得超过1.2%。
3、低热微膨胀水泥
低热微膨胀水泥，是以粒化高炉矿渣为主要组成，参加适量硅酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成的，具有低水化热和微膨胀性能的水硬性胶凝材料。
低热微膨胀水泥的线膨胀率，1d不得小于0.05%；7d不得小于0.10%；28d不得大于0.50%。
4、以上三种水泥，除一般要求的物理、化学性指标外，对水化热的限定，必须符合下表：
三种低水化热水泥的水化热高限，KJ/Kg
强度
等级
中热硅酸盐水泥
低热硅酸盐水泥
低热微膨胀水泥
3d
7d
3d
7d
3d
7d
——
251
251
——
293
293
188
197
——
230
230
——
155
176
——
176
197
——
5、上述四种水泥，主要适用于要求低水化热的混凝土；其中低热微膨胀水泥，同时适用于要求补偿收缩的混凝土，也适用于要求抗渗和抗硫酸盐侵蚀的工程。
此外，大坝水泥也属于低水化热的水泥，除专门用于大坝外，同时也适用于大体积混凝土工程。
目前已形成标准的有，硅酸盐大坝水泥、普通硅酸盐大坝水泥和矿渣硅酸盐大坝水泥三种。
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