下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
水泥是由石灰质原料、黏土质原料与少数校正原料（如石英砂岩、钢渣等）破碎后按比例配合、磨细并调配成为成分合适的生料，经高温（1450℃）煅烧至部分熔融制成熟料，再加入适量的调凝剂（石膏）、混合材料（如粉煤灰、粒化高炉矿渣等）、活性或非活性混合材料，共同磨细而成的一种粉状无机水硬性胶凝材料，它加水拌和成塑性浆体，能胶结砂石等材料，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并保持、发展其强度。
水泥是当代最重要的建筑材料之一，目前广泛应用于工业、农业、国防、交通、城市建设、水利以及海洋开发等工程建设中。
（1）通用硅酸盐水泥。通用硅酸盐水泥是以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。通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥，如图1-3～图1-7所示。
1）通用硅酸盐水泥的组分应符合表1-8的规定。
图1-3 普通硅酸盐水泥
图1-4 矿渣硅酸盐水泥
图1-5 火山灰质硅酸盐水泥
图1-6 粉煤灰硅酸盐水泥
图1-7 复合硅酸盐水泥
表1-8 通用硅酸盐水泥的组分（%）
2）通用硅酸盐水泥的技术要求见表1-9。
表1-9 通用硅酸盐水泥的技术要求
3）通用硅酸盐水泥的化学指标见表1-10。
表1-10 通用硅酸盐水泥的化学指标
续表1-10
注：①是指如果水泥压蒸试验合格，则水泥中氧化镁的含量（质量分数）允许放宽至6.0%。
②是指如果水泥中氧化镁的含量大于6.0%，需进行水泥压蒸安定性试验并合格。
③是指当有更低要求时，该指标由买卖双方协商确定。
4）通用硅酸盐水泥的主要特征见表1-11。
表1-11 通用硅酸盐水泥的主要特征
5）常用水泥品种的选用见表1-12。
表1-12 常用水泥品种的选用
6）水泥强度等级的选择。
①硅酸盐水泥的强度等级可分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。
②普通硅酸盐水泥的强度等级可分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。
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、复合硅酸盐水泥的强度等级可分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级。
不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥，其各龄期的强度应符合表1-13的规定。
表1-13 通用硅酸盐水泥的强度（MPa）
（2）特种水泥。
1）低热微膨胀水泥。低热微膨胀水泥具有低水化热和微膨胀的特性，主要适用于要求较低水化热和要求补偿收缩的混凝土、大体积混凝土，也适用于要求抗渗和抗硫酸盐侵蚀的工程，其定义和技术要求见表1-14。
表1-14 低热微膨胀水泥的定义和技术要求
续表1-14
表1-15 水泥的等级与各龄期强度（MPa）
表1-16 水泥的各龄期水化热（kJ/kg）
2）抗硫酸盐硅酸盐水泥如图1-8所示。抗硫酸盐硅酸盐水泥的定义及技术要求见表1-17。
图1-8 抗硫酸盐硅酸盐水泥
表1-17 抗硫酸盐硅酸盐水泥的定义及技术要求
表1-18 水泥的强度等级和各龄期的强度（MPa）
3）钢渣硅酸盐水泥。钢渣硅酸盐水泥适用于一般工业与民用建筑、地下工程与防水工程、大体积混凝土工程等。钢渣硅酸盐水泥的定义及技术要求应符合表1-19的规定。
表1-19 钢渣硅酸盐水泥的定义及技术要求
续表1-19
表1-20 水泥的强度等级与各龄期强度（MPa）
4）硫铝酸盐水泥。硫铝酸盐水泥是以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的水泥熟料掺加不同量的石灰石、适量石膏共同磨细制成的具有水硬性的胶凝材料。硫铝酸盐水泥分为快硬硫铝酸盐水泥（图1-9）、低碱度硫铝酸盐水泥（图1-10）、自应力硫铝酸盐水泥，其定义及技术要求见表1-21。
图1-9 快硬硫铝酸盐水泥
图1-10 低碱度硫铝酸盐水泥
表1-21 硫铝酸盐水泥的定义及技术要求
续表1-21
表1-22 硫铝酸盐水泥性能指标
注：①是指用户要求时，可以变动。
表1-23 快硬硫铝酸盐水泥强度（MPa）
表1-24 低碱度硫铝酸盐水泥强度（MPa）
表1-25 自应力硫铝酸盐水泥的各龄期强度（MPa）
（3）水泥的水化与凝结硬化。水泥由于能够生成水合物，才会凝结、变硬而成为结构材料。水泥和水混合在一起时，立即发生水化反应。水泥和水混合成水泥浆，水泥浆随时间的推移会逐渐僵化、凝结，以致最后硬化。水泥的水化是一个复杂的物理化学过程，它包括：
1）水泥中某些组分的溶解。
2）溶液中的化学反应以及各种电解质离子间相互作用。
3）在溶液中以及固体表面附近水泥水合物及其他沉淀物的生成。
4）水合物及沉淀物在固体表面的沉积，渗透膜的生成。
5）水泥成分透过渗透膜的继续溶解以及沉淀物的不断沉积。
6）水合物晶体的生成、生长以及形态变化。
7）水合物的晶体在固体颗粒空隙间充填、搭桥，从而形成三维结构等。
水泥的水化过程，对于最早形成的水泥材料的结构和性质有极重要的影响。因此，长期以来它是水泥工业研究的一个重要领域，直到最近，有关的研究工作仍然十分活跃。影响水泥水化的因素很多，包括：
1）水泥的组成、颗粒的细度。
2）水/水泥的重量比，叫做水灰比，用 W / C 表示，是一个经常使用的控制量。
3）外加剂的种类、数量及加入方式。
4）温度、湿度、搅拌情况等。
水泥的水化与凝结硬化是一个连续过程，先水化，后凝结，凝结硬化结果如何要取决于水化条件，也就是说，只要水化充分、有良好的水养护条件，其粘结性和质量稳定性都是有可靠保证的。
水泥的强度形成是一个渐进式的过程，在良好的持续性自养护状况下，几年后或更长时间，它的强度仍会有所提高。有一个例证，就是打水泥地面或修建水泥路，当水泥层厚度达到几十公分时，施工后在几个月内不能完全干燥的情况下，工人师傅还要连续很长时间浇水并盖上草帘子进行水养护，其目的主要是让水泥充分水化，减缓水泥的凝结硬化速度，提高水泥的后期强度，降低水泥干缩性，防止产生裂缝等。此外，水泥的水化、凝结硬化速度受环境温度的影响也是很明显的，即环境温度降低时，水泥的水化、凝结硬化速度会慢；而当环境温度升高时，水泥的水化、凝结硬化速度就会随之自动加快。经试验与研究，除特殊养护条件（如水泥预制件等）外，凡是早强、早硬的水泥砂浆，其后期强度都较差，也很容易出现龟裂、空鼓、脱落等现象；凡是晚干、晚硬、晚强的水泥砂浆，其后期强度都较高，抗裂性也较好，也很稳定。因此，早强、早硬的水泥，如硫铝酸盐水泥、白水泥或其他特种水泥等是不宜用于生产聚合物干混砂浆的。
水泥的水化、水养护是水泥砂浆强度形成的必要条件。普通砂浆由于没有加入聚合物树脂胶粉等聚合物，其保水性和利用环境条件自养护能力较差，而聚合物树脂胶粉可以提高水泥初期强度，具有向水泥砂浆提供良好的保水、养护功能，使水泥达到最佳强度，同时控制水泥干缩力，防止裂缝产生等。
（4）水泥保管。
1）储存水泥必须严格防水、防潮，并保持干净。
2）临时露天存放，必须下垫上盖。
3）堆放时，应按厂别、品种、强度等级、批号以及出厂日期严格分开堆放。水泥的储存期一般为三个月，快硬水泥为一个月，储存期超过规定应取样复验，按试验结果的强度等级使用。
石灰是一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。石灰是用石灰石、白云石、白垩、贝壳等碳酸钙含量高的产物，经900～1100℃高温煅烧而成。石灰是人类最早应用的胶凝材料，如图1-11所示。
石灰的品种、组成、特性和用途见表1-26。
图1-11 石灰
表1-26 石灰的品种、组成、特性和用途
续表1-26
石膏是以硫酸钙为主要成分的传统气硬性胶凝材料之一，如图1-12所示。在自然界中硫酸钙以两种稳定形态存在，一种是未水化的，叫天然无水石膏（CaSO 4 ），另一种水化程度最高的，称为二水石膏（CaSO 4 ·2H 2 O）。
生石膏即二水石膏（CaSO 4 ·2H 2 O），又称天然石膏。
熟石膏是将生石膏加热至107～170℃，部分结晶水脱出，即成半水石膏。若温度升高至190℃以上，则完全失水，变成硬石膏，即无水石膏。半水石膏和无水石膏统称熟石膏。熟石膏品种很多，建筑上常用的有建筑石膏、模型石膏、地板石膏、高强石膏四种。
建筑石膏是将天然二水石膏等原料在一定温度下（一般为107～170℃）煅烧成熟石膏，经磨细而成的白色粉状物，主要成分是 β 型半水硫酸钙（CaSO 4 ·1/2H 2 O）。
建筑石膏的用途很广，主要用于室内抹灰、粉刷和生产各种石膏板等。
水玻璃为硅酸盐的水溶液，有无色、微黄、灰白等色。建筑工程中常用的液体水玻璃模数为2.6～2.8，比重为1.36～1.50。由于它能溶于水，稀稠和比重可根据需要进行调节，故使用方便。但它在空气中硬化很慢，为了加速硬化，可将水玻璃加热或加入氟硅酸钠作为促凝剂，如图1-13所示。
图1-12 石膏
图1-13 水玻璃
水玻璃有良好的粘结能力，硬化时析出的硅酸凝胶能堵塞毛细孔，防止水分渗透。水玻璃还有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无机酸和有机酸的侵蚀。因此，在建筑工程中有多种用途。在抹灰工程中，常用水玻璃来配制特种砂浆，用于有耐酸、耐热、防水等要求的工程上，也可与水泥等调制成胶粘剂。