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材料
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编辑分类

凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料,5%以下的石灰石或粒化高炉矿渣,适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,统称为硅酸盐水泥(Portland cement),国际上统称为波特兰水泥。

硅酸盐水泥分两种类型,不掺加混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥,代号P·Ⅰ;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为Ⅱ型硅酸盐水泥,代号P·Ⅱ。

基本信息

  • 中文名称

    硅酸盐水泥

  • 外文名称

    Portland Cement,Silicate Cement

  • 别名

    cement

  • 标明

    执行标准,水泥品种等

  • 分类

    概念,技术要求,基本性能

  • 名词审定

    材料科学技术名词审定委员会

  • 公布时间

    2011年

折叠 编辑本段 矿物组成

硅酸盐水泥的主要矿物组成是:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙铁铝酸四钙。硅酸三钙决定着硅酸盐水泥四个星期内的强度;硅酸二钙四星期后才发挥强度作用,约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度;铝酸三钙强度发挥较快,但强度低,其对硅酸盐水泥在1至3天或稍长时间内的强度起到一定的作用;铁铝酸四钙的强度发挥也较快,但强度低,对硅酸盐水泥的强度贡献小。

折叠 编辑本段 技术要求

硅酸盐水泥的细度采用比表面积测定仪检验,其比表面积应不宜超过350㎡/kg,否则为不合格品。国家标准规定:硅酸盐水泥的初凝时间不早于45min,否则为不合格品;终凝时间不迟于390min,否则为不合格品。硅酸盐水泥的体积安定性经检验必须合格,否则为不合格品。硅酸盐水泥根据3d和28d的抗压强度分为三个强度等级即42.5、52.5、62.5,每个等级有两个类型即普通型与早强型(用R表示)。

折叠 编辑本段 基本性能

A、凝结硬化快,早期强度及后期强度高,适用于有早强要求的混凝土、冬季施工混凝土,地上、地下重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程

B、抗冻性好,适用于严寒地区水位升降范围内遭受反复冻融循环的混凝土工程。

C、水化热大,不宜用于大体积混凝土工程,但可用于低温季节或冬期施工。

D、耐腐蚀性差,不宜用于经常与流动淡水或硫酸盐等腐蚀介质接触的工程,也不宜用于经常与海水、矿物水等腐蚀介质接触的工程。

E、耐热性差,不宜用于有耐热要求的混凝土工程。

F、抗碳化性能好,适用于空气中 CO2浓度较高的环境,如铸造车间等。

G、干缩小,可用于干燥环境下的混凝土工程。

H、耐磨性好,可用于路面与地面工程。

这类水泥包括不掺或掺有混合材料的各种硅酸盐水泥,中国按其混合材料的掺加情况,共分为如下六类。

1.纯熟料硅酸盐水泥

2.普通硅酸盐水泥

3.矿渣硅酸盐水泥

4.火山灰质硅酸盐水泥

5.粉煤灰硅酸盐水泥

6.复合硅酸盐水泥

折叠 编辑本段 发展简史

cement一词在英语里也写作caement 由拉丁文caementum发展而来,是碎石及片石的意思。水泥的历史最早可追溯到古罗马人在建筑中使用的石灰与火山灰的混合物,这种混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似。用它胶结碎石制成的混凝土,硬化后不但强度较高,而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来,它作为一种重要的胶凝材料,广泛应用于建筑工程。 1756年,英国工程师J.斯米顿在研究某些石灰在水中硬化的特性时发现:要获得水硬性石灰,必须采用含有粘土的石灰石来烧制;用于水下建筑的砌筑砂浆,最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。这个重要的发现为近代水泥的研制和发展奠定了理论基础。 1796年,英国人J.帕克用泥灰岩烧制出了一种水泥,外观呈棕色,很像古罗马时代的石灰和火山灰混合物,命名为罗马水泥。因为它是采用天然泥灰岩作原料,不经配料直接烧制而成的,故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性,特别适用于与水接触的工程。 1813年,法国的土木技师毕加发现了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好。 1824年,英国建筑工人J.阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权。他用石灰石和粘土为原料,按一定比例配合后,在类似于烧石灰的立窑内煅烧成熟料,再经磨细制成水泥。因水泥硬化后的颜色与英格兰岛上波特兰地方用于建筑的石头相似,被命名为波特兰水泥。它具有优良的建筑性能,在水泥史上具有划时代意义。 1907年,法国比埃利用铝矿石的铁矾土代替粘土,混合石灰岩烧制成了水泥。由于这种水泥含有大量的氧化铝,所以叫做"矾土水泥"。 1871年,日本开始建造水泥厂。 1877年,英国的克兰普顿发明了回转炉,并于1885年经兰萨姆改革成更好的回转炉。 1889年,中国河北唐山开平煤矿附近,设立了用立窑生产的唐山"细绵土"厂。1906年在该厂的基础上建立了启新洋灰公司,年产水泥4万吨。 1893年,日本远藤秀行和内海三贞二人发明了不怕海水的硅酸盐水泥。 20世纪,人们在不断改进波特兰水泥性能的同时,研制成功了一批适用于特殊建筑工程的水泥,如高铝水泥,特种水泥等。全世界的水泥品种已发展到100多种,2007年水泥年产量约20亿吨。 中国在1952年制订了第一个全国统一标准,确定水泥生产以多品种多标号为原则,并将波特兰水泥按其所含的主要矿物组成改称为矽酸盐水泥,后又改称为硅酸盐水泥至今。2007年中国水泥年产量约11亿吨。

折叠 编辑本段 行业标准

通用硅酸盐水泥》标准,于2007年11月9日,由国家质检总局、国家标准化委员会联合发布。

该标准在大量试验和多次征求意见的基础上完成的,主要将以前GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999三项国家标准合而为一,在技术要求、混合材品种和掺量、合格判定等方面做了较大的变动,特别是在水泥品种划分、混合材种类限定、取消P.O32.5、增加水泥出厂合格证内容等方面做了详细规定,详细查看GB175-2007《通用硅酸盐水泥》标准条文解释。

GB 175-2007/XG1-2009 《 通用硅酸盐水泥 》国家标准第1号修改单了原GB175-2007《通用硅酸盐水泥》相关数据与分类。现《通用硅酸盐水泥》以GB 175-2007/XG1-2009 《 通用硅酸盐水泥 》为标准。

硅酸盐水泥

Common Portland Cement

硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料

熟料

由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料,按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。其中硅酸钙矿物不小于66%,氧化钙和氧化硅质量比不小于2.0。

简称P.O水泥

强度等级

硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。

普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。

矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥的强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级。

凝结时间

硅酸盐水泥初凝不小于45min,终凝不大于390min;

普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min,终凝不大于600min。

安定性

沸煮法合格。

细度

(选择性指标)

硅酸盐水泥以比表面积表示,不小于300m2/kg;普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示,80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。

折叠 编辑本段 标志

水泥包装袋上应清楚标明:执行标准、水泥品种、代号、强度等级、生产者名称、生产许可证标志(QS)及编号、出厂编号、包装日期、净含量。包装袋两侧应根据水泥的品种采用不同的颜色印刷水泥名称和强度等级,硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色,矿渣硅酸盐水泥采用绿色;火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥采用黑色或蓝色。

散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。

适用性

硅酸盐水泥不宜用于下列工程:

1.大体积混凝土

2.海水堤坝混凝土

3.抗硫酸盐、耐高温的混凝土

折叠 编辑本段 分类

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。

2、普通硅酸盐水泥

1)概念

由硅酸盐水泥熟料、5%~20%的混合材料、适量石膏混合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。

混合材料的加入量根据其具有的活性大小而定。按中国标准规定:普通水泥中如掺加活性混合材料(如粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等),其掺加量按重量计不得超过15%,允许用不超过 5%的窑灰(用回转窑生产硅酸盐类水泥熟料时,随气流从窑尾排出的灰尘,经收尘设备收集所得的干燥粉末)或不超过10%的非活性混合材料代替;掺加非活性混合材料不得超过10%。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。

2)技术要求

细度要求为80um方孔筛筛余不得超过10%,否则视为不合格品。初凝时间不早于45min,终凝时间不迟于10h。初凝不满足视为废品,终凝不满足视为不合格品。体积安定性经检验必须合格,否则为废品。

3)基本性能与应用

普通硅酸盐水泥在应用方面与硅酸盐水泥基本相同,并且有一些硅酸盐水泥不能应用的地方普通硅酸盐水泥也可以用,这使得普通硅酸盐水泥成为建筑行业应用面最广,使用量最大的水泥品种。

3、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥

折叠 概念

矿渣硅酸盐水泥

凡是由硅酸盐水泥熟料、20~70%的粒化高炉矿渣、适量石膏混合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。

中国标准规定: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%。

矿渣水泥是中国产量最大的水泥品种,分为32.5、32.5R、42.5、42.5R和52.5、52.5R六个标号。与普通硅酸盐水泥相比,矿渣水泥的颜色较浅,比重较小,水化热较低,耐蚀性和耐热性较好,但泌水性较大,抗冻性较差,早期强度较低,后期强度增进率较高,因此需要较长的养护期。矿渣水泥可用于地面、地下、水中各种混凝土工程,也可用于高温车间的建筑,但不宜用于需要早期强度高和受冻融循环、干湿交替的工程。

火山灰质硅酸盐水泥

凡是由硅酸盐水泥熟料、20~50%的火山灰质混合材料(如火山灰、凝灰岩、浮石、沸石硅藻土、粉煤灰、烧粘土、烧页岩、煤矸石等)、适量石膏混合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。中国标准规定: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%。火山灰水泥分为275、325、425、525和625五个标号。火山灰水泥与普通水泥相比,其比重小,水化热低,耐蚀性好,需水性(使水泥浆体达到一定流动度时所需要的水量)和干缩性较大,抗冻性较差,早期强度低,但后期强度发展较快,环境条件对火山灰水泥的水化和强度发展影响显著,潮湿环境有利于水泥强度发展。火山灰水泥一般适用于地下、水中及潮湿环境的混凝土工程,不宜用于干燥环境、受冻融循环和干湿交替以及需要早期强度高的工程。

粉煤灰硅酸盐水泥

凡是由硅酸盐水泥熟料、20~40%的粉煤灰、适量石膏混合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。

中国标准规定: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%。粉煤灰水泥分为 275、325、425、525和625五个标号。它除具有火山灰质硅酸盐水泥的特性(如早期强度虽低,但后期强度增进率较大,水化热较低等)外,还具有需水性及干缩性较小,和易性、抗裂性和抗硫酸盐侵蚀性好等性能。适用于大体积水工建筑,也可用于一般工业和民用建筑。20世纪60年代以来,法、日、苏、中、美、联邦德国等都先后生产粉煤灰水泥,产量日趋增多。中国于50年代初就开始研究粉煤灰作水泥混合材料,并于1977年制定了粉煤灰硅酸盐水泥标准。

折叠 技术要求

三种水泥的细度、凝结时间、体积安定性的要求同普通硅酸盐水泥。三种水泥分别根据3d和28d的抗压强度、抗折强度分为三个强度等级即32.5、42.5、52.5,每个等级又分为普通型与早强型。

折叠 基本性能

A.三种水泥的共性

(A)凝结硬化慢,早期强度低,后期强度增长较快,因而,这三种水泥不宜用于早强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强度比矿渣水泥和火山灰水泥还低,适合承载晚的工程。

(B)对温度敏感,适合高温养护。

(C)耐腐蚀性好,可用于有耐腐蚀要求的混凝土工程。但使用时应注意,火山灰水泥抵抗硫酸盐腐蚀的能力较弱,因而不宜用于有硫酸盐腐蚀介质的工程中。

(D)水化热小,适用于大体积混凝土工程。

(E)抗冻性与耐磨性差,不宜用于严寒地区水位升降范围内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,因而不宜用于 CO2浓度高的环境中,但在一般的工业与民用建筑中,对钢筋仍具有良好的保护作用。

B.三种水泥的个性

(A)矿渣水泥的抗渗性较差,不宜用于有抗渗要求的混凝土工程中。但具有良好的耐热性,可用于温度不高于200℃的混凝土工程中,如热工窑炉基础等。

(B)火山灰水泥具有较高的抗渗性和耐水性,可优先用于有抗渗要求的混凝土工程中。但是火山灰水泥干缩大,不宜用于长期处于干燥环境中的混凝土工程中。

(C)粉煤灰水泥干缩小、抗裂好,但由于施工处理不当易产生失水裂缝,因而不宜用于干燥环境,也不宜用于抗渗要求高的混凝土工程。

折叠 编辑本段 硅酸盐

折叠 概念

凡是由硅酸盐水泥熟料、15%~50%的两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏混合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。

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