基本介紹
- 中文名：矽酸水泥
- 外文名：silica cement
- 學科：建築材料
- 定義：以矽酸鈣為主的熟料的水泥
- 類別：普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥
- 組成：矽酸三鈣、矽酸二鈣
簡介,水化硬化,類別,普通矽酸鹽水泥,礦渣矽酸鹽水泥,火山灰質矽酸鹽水泥,複合矽酸鹽水泥,粉煤灰矽酸鹽水泥,專用水泥,
簡介
矽酸水泥的組成材料有矽酸鹽水泥熟料、石膏、活性混合材料如火山灰或潛在水硬性混合材料 (粉煤灰、高爐礦渣)、非活性混合材料如砂岩、石灰石、窯灰(即窯尾廢氣中收集的粉 塵) 和助磨劑(<1%)。矽酸水泥分兩種類型，不摻加混合材料的稱為Ⅰ型矽酸鹽水泥；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。矽酸水泥一般可分為普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥、複合矽酸鹽水泥以及專用水泥。
水化硬化
水化－物質由無水狀態變為有水狀態，由低含水變為高含水，統稱為水化。凝結－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的漿體，然後逐漸變稠並失 去可塑性的過程稱為凝結。 硬化－此後，漿體的強度逐漸提高並變成堅硬的石狀固體（水泥石），這一過程稱為硬化。
矽酸鹽水泥的水化硬化機理最早是由法國人呂·查德理提出的晶體理論，認為由於未水化水泥化合物溶於水中,然後沉澱出水化物，呈交錯生長的晶體，從而引起膠凝作用。德國人米哈埃利斯提出的膠體理論認為水化物凝膠的生成和脫水才是產生膠凝作用的原因，即水泥水化後生成大量膠體，由於乾燥或未水化的水泥顆粒繼續水化產生內吸作用而失水，從而使膠體凝聚變硬。對於水泥的水化，形成了兩種不相容的水化機理，一種是所謂溶解機理，即水泥中的化合物能夠溶解在水中，並在溶液中產生離子，然後再與水化合生成水化物。第二種機理為局部化學機理或稱為固相反應機理，認為水泥化合物不必進人溶液，而是直接與水反應形成水化產物。後人的研究證明，水泥的水化過程中既有溶解機理，又有固相反應機理，在水泥水化的早期，溶解機理占主導地位，而水化後期特別是擴散作用更難進行時，主要是固相反應機理起作用。
類別
普通矽酸鹽水泥
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 42.5、 42.5R、 52.5、 52.5R、 62.5、62.5R等6個標號，廣泛用於製做各種砂漿和混凝土。
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。體積安定性通過沸煮法檢驗。
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。
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32.5、32.5R、42.5、42.5R和52.5、52.5R六個標號。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。
複合矽酸鹽水泥
簡稱複合水泥。由矽酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規定的混合材料、適量石膏磨細製成的水泥。水泥中混合材料摻加量按質量計應大於15%，不超過50%，摻礦渣時混合材料摻量不得與礦渣矽酸鹽水泥重複。允許用不超過8%的窯灰代替部分混合材料。混合材料分活性和非活性兩類，前者如粒化高爐礦渣、粉煤灰、火山灰質混合材料，以及化鐵爐渣、精煉鉻鐵渣、增鈣液態渣等；後者指活性不符合標準要求的潛在水硬性或火山灰性的混合材料和石灰石、砂岩，以及鈦渣等。採用石灰石時其中的Al2O3含量不得超過2.5%。分32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個強度等級。與普通水泥比較，3d、7d強度指標不變，而28d強度指標要提高0.6～1.2MPa。該種水泥擴大了混合材料的利用，且使水泥性能得到改善。其性能取決於以主要的混合材料，如以火山灰質混合材為主則類似於火山灰質矽酸鹽水泥。
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32.5、32.5R、42.5、42.5R和52.5、52.5R六個標號。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。
專用水泥
有專門用途的水泥。為滿足其專門用途，故各種水泥的礦物組成和性能差別很大。如油井水泥要求泵送性好，達到澆注部位後能很快凝結硬化，具有較高強度和抗硫酸鹽性能，其礦物組成要求鋁酸三鈣和矽酸三鈣含量隨井深而降低，並摻入一定活性乃至非活性混合材料;鑄造用的型砂水泥要求快凝快硬且澆鑄鐵水後潰散性好，矽酸三鈣或氟鋁酸鈣含量較高或兩者都高;大體積混凝土灌漿用的灌漿水泥要求顆粒細、凝結時間長、流動性好，常在矽酸鹽水泥中加緩凝劑或塑化劑;道路路面和機場跑道用的道路水泥要承受車輛頻繁摩擦和負載的衝擊，要求鐵鋁酸四鈣和矽酸三鈣含量高而鋁酸三鈣含量低。
