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1、第二章 无机胶凝材料 土木工程材料中，凡是经过一系列物理、化学作用，能将散粒或块状材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。 按化学组成分类：无机胶凝材料，有机胶凝材料。 按硬化条件：气硬性胶凝材料，水硬性胶凝材料。一、气硬性胶凝材料 1.石灰 （1） 石灰的生产 生成石灰的主要原料是以碳酸钙为主要成分的天然岩石。 石灰石等原材料在适当温度下煅烧，碳酸钙分解，释放出CO2，得到以CaO为主要成分的生石灰。即CaCO3 CaO CO2(900 -1000) 生石灰是一种白色或灰色块状物质，若将块状生石灰磨细，则可得到生石灰粉 。 因石灰原料中常含有一些碳酸镁成分，所以经煅烧生成的生石灰中，也相应含M
2、gO的成分。 钙质石灰(MgO含量5%)，镁质石灰(MgO含量5%)。 欠火石灰。 过火石灰。 （2）石灰的熟化 熟化是指生石灰（CaO）与水作用消解为熟石灰或消石灰（其主要成分为Ca(OH)2）的过程，这个过程又称为石灰的消化。即 CaO H2OCa(OH)264.9103J 石灰熟化为放热反应，熟化时体积增大1-2.5倍。 为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中“陈伏”两星期以上。 消石灰浆，消石灰粉。 （3）石灰的硬化 结晶过程：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。 碳化过程：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化作用，生成碳酸钙晶体，释放水分并蒸发。即Ca(OH)2+CO2+ nH2
3、OCaCO3+（n+1）H2O （4）石灰的技术性质 保水性和可塑性好 硬化速度慢 硬化后强度低 耐水性差 硬化时体积收缩大（5）石灰的技术标准项目钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量/%（不少于）908580858075CO2含量/%（不大于）5796810未消化残渣含量（5mm圆孔筛余）/%（不大于）5101551015产浆量/（L/kg）（不少于）2.82.32.02.82.32.0表2.1 建筑生石灰技术指标表2.2 建筑生石灰粉技术指标项目钙质生石灰粉镁质生石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量/%（不少于）85807580
4、7570CO2含量/%（不大于）791181012细度0.90mm筛筛余/%（不大于）0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余/%（不大于）7.012.018.07.012.018.0表2.3建筑消石灰粉技术指标项目钙质消石灰粉镁质消石灰粉白云石消石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量/%（不少于）706560656055656055游离水/%0.420.420.420.420.420.420.420.420.42体积安定性合格合格合格合格合格合格细度0.90mm筛筛余/%（不大于）000.5000.5000.50.125mm筛筛余/%（
5、不大于）310153101531015注：钙质消石灰粉MgO含量4%，镁质消石灰粉MgO含量4%且24%，白云石消石灰粉MgO含量24%且30%。 （6）石灰的应用 制作石灰乳涂料 配制砂浆 拌制石灰土和三合土 生成硅酸盐制品 （7）石灰的运输与贮存 石灰在储存和运输过程中，要防止受潮，防止碳化，并注意周围不要堆放易燃物，防止熟化时放热酿成火灾。 2.石膏 石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。 （1）石膏的生产 生产石膏胶凝材料的原料主要是天然石膏和化工石膏。 天然石膏有天然二水石膏（CaSO42H2O）和天然无水石膏（CaSO4），化工石膏是含CaSO42H2O或CaSO42H2O与C
6、aSO4混合物的化工副产品。 生产石膏的主要工艺流程是破碎、加热与磨细。根据加热方式和煅烧温度不同，可生产出不同性质的石膏产品。 加热至107-170时，生成半水石膏(CaSO40.5H2O)，其反应式为： CaSO42H2O CaSO40.5H2O1.5H2O 型半水石膏称为建筑石膏。 将二水石膏置于0.13MPa、125过饱和蒸汽条件下的蒸压釜中蒸炼，得到的是型半水石膏，称为高强石膏。 当加热温度为170200时，得到可溶性硬石膏。 加热温度超过400时，得到不溶性硬石膏，或称死烧石膏。 当温度超过800时，得到煅烧石膏，或称过烧石膏。 （2）建筑石膏的水化、凝结和硬化 建筑石膏加水拌和，
7、与水发生如下水化反应： CaSO40.5H2O 1.5H2O CaSO42H2O 随着水化反应的进行，浆体中的游离水分逐渐减少，二水石膏胶体微粒不断增加，浆体稠度逐渐增大，可塑性逐渐降低，此时称之为 “凝结”；水化反应继续进行，浆体继续变稠，胶体微粒逐渐凝聚成为晶体，晶体逐渐长大、共生并相互交错，使浆体产生强度，并不断增长，这个过程称为“硬化”。 （3）建筑石膏的技术性质 凝结硬化快 硬化时体积微膨胀 硬化后孔隙率较大 有一定的调温、调湿作用 防火性能良好 耐水性和抗冻性差（4）建筑石膏的技术要求 建筑石膏是白色粉末，密度为2.602.75g/cm3，堆积密度为8001100kg/m3。 表2
8、.4 建筑石膏的技术指标等级细度（0.2mm方孔筛筛余）/%凝结时间/mm2h强度/MPa初凝终凝抗折强度抗压强度3.010%3303.06.02.02.04.01.61.63.0 （5）建筑石膏的应用 制备粉刷石膏 制作各种石膏板材 装饰制品 （6）建筑石膏的运输与贮存 建筑石膏在运输和储存过程中不得受潮和混入杂物；在正常运输与储存条件下，储存期为三个月，超过三个月以后，强度明显降低。 3.水玻璃 一种能溶于水的硅酸盐，由不同比例的碱金属和二氧化硅所组成。 水玻璃通式为R2OnSiO2， R2O通常为Na2O或K2O，n为水玻璃模数。 （1）水玻璃的生产 湿法生产硅酸钠水玻璃时，将石英砂和苛
9、性钠溶液置于压蒸釜内用蒸汽加热，并加以搅拌，使之直接生成液体水玻璃，其反应是如下： 2NaOH+ nSiO2Na2OnSiO2+H2O 干法是将石英砂和碳酸钠磨细，按一定比例混合均匀，在熔炉内加热熔化，冷却后为固体水玻璃，其反应式如下： Na2CO3+ nSiO2Na2OnSiO2+ CO2 固体水玻璃加水溶解，即可得到液体水玻璃。 纯净的水玻璃应为无色透明液体，因含杂质而常呈青灰色、绿色或为黄色。 （2）水玻璃的硬化 液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成碳酸钠和无定形硅酸，反应式如下：Na2OnSiO2 +CO2+ mH2ONa2CO3+ nSiO2mH2O 这一反应在进行过程中，水分逐渐被
10、消耗和蒸发，硅酸逐渐凝聚成硅酸凝胶而析出，产生凝结和硬化。 水玻璃硬化过程进行得很慢，为了加速硬化，可将水玻璃加热或加入促硬剂，最常用的促硬剂为氟硅酸钠（Na2SiF6），反应是如下：2（Na2OnSiO2）+ Na2SiF6+mH2O（2n+1）SiO2mH2O+6NaF （3）水玻璃的技术性质 粘结能力强 不燃烧，耐高温 耐酸能力强 不耐水 不耐碱 （4）水玻璃的应用 涂刷材料表面 配制防水剂 用于土壤加固二、水泥 水泥呈粉末状，与水混合后，经过物理化学反应过程能由可塑性浆体变为坚硬的石状体，它不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并继续发展其强度，因此水泥属于水硬性胶凝材料。
11、按其组成分类，水泥可分为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥和硫铝酸盐类水泥等； 按其性能及用途分类，水泥可分为通用水泥（大量用于一般土木工程的水泥）、专用水泥（具有专门用途的水泥，如道路水泥、砌筑水泥等）、特性水泥（具有独特性能的水泥，如快硬水泥、膨胀水泥等）。 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，以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。 表2.5通用硅酸盐水泥品种代号组分/%熟料+石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石硅酸盐水
12、泥P100P955955普通硅酸盐水泥PO80且5且20矿渣硅酸盐水泥PSA50且20且50PSB30且50且70火山灰质硅酸盐水泥PP60且20且40粉煤灰硅酸盐水泥PF60且20且40复合硅酸盐水泥PC50且20且50 整个水泥生产过程可以概括为“两磨一烧”。 水泥的主要成分是熟料，熟料烧成是水泥生产的关键。2.通用硅酸盐水泥的生产 3.通用硅酸盐水泥的组成 （1）硅酸盐水泥熟料表2.6硅酸盐水泥孰料矿物组成名称矿物成分简称含量/%硅酸三钙3CaOSiO2C3S3760硅酸二钙2CaOSiO2C2S1537铝酸三钙3CaOAl2O3C3A715铁铝酸四钙4CaOAl2O3 Fe2O3C4A
13、F1018表2.7硅酸盐水泥熟料的基本特性水化反应速率水化放热量强度耐化学侵蚀性干缩硅酸三钙C3S快大高中中硅酸二钙C2S慢小早期低，后期高良小铝酸三钙C3A最快最大低差大铁铝酸四钙C4AF快中低优小图2.2水泥熟料硬化时的强度增长曲线图2.3水泥熟料硬化时的放热曲线 （2）石膏 天然石膏：符合GB/T5483中规定的G类或M类二级（含）以上的石膏或混合石膏；工业副产石膏：以硫酸钙为主要成分的工业副产物，采用前应经过试验证明对水泥性能无害。 （3）混合材料 活性混合材料 常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰和火山灰质混合材料。 非活性混合材料 活性指标分别低于标准要求的粒化
14、高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰和火山灰质混合材料；石灰石和砂岩，其中石灰石中的三氧化二铝含量应不超过2.5%。 窑灰 窑灰是从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘。 4.硅酸盐水泥的水化 (1) 硅酸盐水泥的水化 水泥颗粒与水接触后，水泥熟料中各矿物立即与水发生水化作用，生成新的水化物，并放出一定的热量。 2(3CaOSiO2) 6H2O=3CaO2SiO23H2O(水化硅酸钙)3Ca(OH)2 (氢氧化钙) 2(2CaOSiO2) 4H2O=3CaO2SiO23H2O (水化硅酸钙) Ca(OH)2 (氢氧化钙) 3CaOAl2O3 6H2O=3CaOAl2O36H2O (水化铝酸钙)4CaOA
15、l2O3Fe2O37H2O=3CaOAl2O36H2O CaOFe2O3H2O (水化铁酸钙) 在有石膏存时，水化铝酸钙会与石膏反应，生成高硫型水化硫铝酸钙(钙矾石,AFt) 晶体：3CaOAl2O36H2O3(CaSO42H2O) 19H2O = 3CaOAl2O33CaSO431H2O( 高硫型水化硫铝酸钙) 当石膏消耗完后，部分钙矾石将转变为单硫型水化硫铝酸钙(3CaOAl2O3CaSO412H2O, AFm )晶体。 硅酸盐水泥主要水化产物： 凝胶：水化硅酸钙，水化铁酸钙。 晶体：水化铝酸钙，氢氧化钙,高硫型水化硫铝酸钙，单硫型水化硫铝酸钙。 充分水化的水泥石中，C-S-H凝胶约占70
16、%，CH约占20%，AFt和AFm约占7%。 5.硅酸盐水泥的凝结和硬化 水泥加水拌和后，水泥颗粒表面的矿物溶解于水并与水发生水化反应，形成具有可塑性的浆体，随着水化反应的进行，水泥浆体逐渐变稠失去可塑性，但还不具有强度的过程，称为水泥的凝结；随着水泥水化的进一步进行，凝结的水泥浆体开始产生强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。表2.8水泥凝结硬化时的几个划分阶段凝结硬化阶段一般的放热反应速度一般的持续时间主要的物理化学变化初始反应期168J/(gh)510min初始溶解和水化潜伏期4.2 J/(gh)1h凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长凝结期在6h内逐渐增加到21 J/(gh)
17、6h膜层增厚，水泥颗粒进一步水化硬化期在24h内逐渐降低到4.2 J/(gh)6h至若干年凝胶体填充毛细孔（a） （b） （c） （d）图2.4水泥凝结硬化过程示意（a）分散在水中未水化的水泥颗粒；（b）水泥颗粒表面形成水化物膜层；（c）膜层长大并互相连接（凝结）；（d）水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化）1水泥颗粒；2水分；3凝胶；4晶体；5水泥颗粒的未水化内核；6毛细孔 硬化后的水泥石是由水化产物（凝胶体和晶体）、未水化的水泥颗粒内核、水及孔隙（毛细孔和凝胶孔）组成的不匀质结构体。 6.影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素（1）熟料矿物组成（2）石膏掺量（3）细度（4）温度和湿度（5）养护时间
18、（6）水灰比 （a） （b）图2.5不同水化程度水泥石的组成（a）水化程度（水灰比0.4）；（b）水化程度（水灰比0.7） 7.通用硅酸盐水泥的技术要求 （1）化学指标品种代号不溶物/%烧失量/%三氧化硫/%氧化镁/%氯离子/%硅酸盐水泥P0.753.03.55.06.0P1.503.5普通硅酸盐水泥PO5.0矿渣硅酸盐水泥PSA4.06.0PSB火山灰质硅酸盐水泥PP3.56.0粉煤灰硅酸盐水泥PF复合硅酸盐水泥PC表2.9通用硅酸盐水泥的化学指标 （2）含碱量 水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量不大于0.60%或由买卖
19、双方协商确定。 （3）物理指标 凝结时间 初凝时间为水泥加水拌和时起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间为水泥加水拌和时起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。 硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于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时间不小于45min，终凝时间不大于600min。 体积安定性 体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生了不均匀的体积变化，会导致水泥石膨胀开裂、翘曲，即安定性不良。 强度表2.10通用硅酸盐水泥各龄期的强度要求 品种强度
20、等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.04.052.523.052.54.07.052.5R27.05.062.528.062.55.08.062.5R32.05.5普通硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.04.052.523.052.54.07.052.5R27.05.0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32.510.032.52.55.532.5R15.03.542.515.042.53.56.542.5R19.04.052.521.052.54.07.052.5R23.0
21、4.5 细度 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其比表面积不小于300m2/kg；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，其80m方孔筛筛余不大于10%或45m方孔筛筛余不大于30%。 8.水泥混合材料 生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，而加到水泥中去的人工或天然的矿物材料，称为水泥混合材料。水泥混合材料包括活性混合材料、非活性混合材料和窑灰。 非活性混合材料 非活性混合材料与水泥成分不起化学作用（无化学活性）或化学作用很小，掺入硅酸盐水泥中仅起提高水泥产量、降低水泥强度等级和减少水化热等作用。 活性混合材料 磨细的活性混合材料
22、与石灰或石膏拌和，加水后在常温下能生成具有水硬性的水化产物。活性混合材料具有潜在的水硬性，或称火山灰活性。常用的活性混合材料通常有粒化高炉矿渣、粉煤灰和火山灰质混合材料等。 粒化高炉矿渣：在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，简称矿渣。 粉煤灰：电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。 火山灰质混合材料：火山灰是火山喷发的细粒碎屑的疏松沉积物。具有火山灰性的天然或人工矿物质材料为火山灰质混合材料。 活性混合材料的活性 在氢氧化钙溶液中，会发生显著的水化，而在饱和的氢氧化钙溶液中水化更快。反应是如下：xCa(OH)2+SiO2+mH2O=x
23、CaOSiO2（m+x）H2OyCa(OH)2+Al2O3+nH2O=yCaOAl2O3（n+y）H2O 式中，x和y值决定于混合材料的种类、石灰和活性氧化物的比例、环境温度及反应延续的时间等，一般为1或稍大；n和m值一般为12.5。 当液相中有石膏存在时，与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙。水化硫铝酸钙具有相当高的强度。 氢氧化钙和石膏的存在使活性混合材料潜在活性得以发挥，即氢氧化钙和石膏起着激发水化，促进凝结硬化的作用，故称为激发剂。 通常将水泥中活性混合材料参与的水化反应称为二次水化反应，或二次反应。 9.通用硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 （1）软水侵蚀（溶出性侵蚀） 雨水、雪水、蒸馏水、工厂
24、冷凝水及含重碳酸盐很少的河水与湖水等都属于软水。 在流水及压力水作用下，氢氧化钙会不断溶解流失。而且，由于水泥石中氢氧化钙不断减少，还会引起其他水化物的分解，使水泥石结构遭受进一步的破坏。 当环境水的水质较硬，即水中重碳酸盐含量较高时，重碳酸盐与水泥石中的氢氧化钙反应：Ca(OH)2+Ca(HCO3)22CaCO3+2H2O 硫酸盐与水泥石中的氢氧化钙起置换作用，生成硫酸钙：SO42-+Ca(OH)2CaSO4+2OH 反应生成的硫酸钙再与水泥石中固态水化铝酸钙作用生成高硫型水化硫铝酸钙（Aft）：4CaOAl2O312H2O3CaSO420H2O = 3CaOAl2O33CaSO431H2O
25、+ Ca(OH)2 高硫型水化硫铝酸钙含有大量结晶水，比原有体积增加1.5倍以上，对水泥石产生极大的膨胀破坏作用。 高硫型水化硫铝酸钙通常被称为“水泥杆菌”。 当水中硫酸盐浓度较高时，硫酸钙将在水泥石孔隙中直接结晶成二水石膏，体积膨胀，导致水泥石破坏。 镁盐的腐蚀 海水和地下水中，常含有大量镁盐，主要是硫酸镁和氯化镁。它们与水泥石中的氢氧化钙起复分解反应：MgSO4+Ca(OH)2+2H2OCaSO42H2O+Mg(OH)2MgCl2+ Ca(OH)2CaCl2+Mg(OH)2 生成的氢氧化镁松软无胶凝能力，氯化钙易溶于水，二水石膏则引起硫酸盐破坏。 因此，硫酸镁对水泥石起镁盐和硫酸盐的双重腐
26、蚀作用。 （3）酸类腐蚀 碳酸腐蚀 二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙：Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2O 生成的碳酸钙再与含碳酸的水作用，转变成碳酸氢钙：CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2 生成的碳酸氢钙易溶于水。 一般酸腐蚀 例如，盐酸与水泥石中的氢氧化钙作用：2HCl+ Ca(OH)2CaCl2+ H2O 生成的氯化钙易溶于水。 再如，硫酸与水泥石中的氢氧化钙作用：H2SO4+Ca(OH)2CaSO42H2O 生成的二水石膏或者直接在水泥石孔隙中结晶产生膨胀，或者与水泥石中的水化铝酸钙作用，生成高硫型水化硫铝酸钙，其破坏性更大。 （4）强碱的腐蚀 氢氧
27、化钠与水泥熟料中未水化的铝酸盐作用，生成易溶的铝酸钠：3CaOAl2O3+6NaOH3Na2OAl2O3+3Ca(OH)2 当水泥石被氢氧化钠浸透后又在空气中干燥，氢氧化钠会残留在水泥石孔隙中，与空气中的二氧化碳发生反应生成碳酸钠：2NaOH+ CO2+H2ONa2CO3+2H2O 碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉淀，使水泥石胀裂。 （5）水泥石腐蚀的防止 引起水泥石腐蚀的基本原因有两个方面：一是，水泥石中存在着易腐蚀的组分，如氢氧化钙和水化铝酸钙；二是，水泥石本身不密实，有很多毛细孔通道，侵蚀性介质易进入其内部。 根据对水泥石腐蚀原因的分析，可采取以下措施防止水泥石腐蚀。 根据腐蚀环境特点，合理
28、选用水泥品种。 提高水泥石的密实程度。 加保护层。 10.通用硅酸盐水泥的技术性质及应用 （1）硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥。 普通硅酸盐水泥中混合材料掺量少，性能与应用与硅酸盐水泥相近。 凝结硬化快，早期强度高。 抗冻性好。 水化热大。 耐腐蚀性差。 耐热性差。 干缩小。 耐磨性好。 抗碳化性能好。 （2）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 共性： 早期强度低，后期强度发展较快。图2.6不同品种水泥强度发展规律1硅酸盐水泥；2掺混合材料硅酸盐水泥；3混合材料 水化热低。 耐腐蚀性较好。 抗碳化性能差。 适合高温养护。 抗冻性差，耐磨性差。 个性： 矿渣硅酸盐水
29、泥：抗渗性差，干缩较大，耐热性好。 火山灰质硅酸盐水泥 ：抗渗性好 ，干缩大 。 粉煤灰硅酸盐水泥 ：流动性较好 ，干缩较小 ，保水性差，泌水性大 。 复合硅酸盐水泥 ：复合硅酸盐水泥的特性取决于所掺各种混合材料的种类、掺量及相对比例，与矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥有不同程度的相似。 11.通用硅酸盐水泥的运输与贮存 水泥在运输与贮存时不得受潮和混入杂物，不同品种和强度等级的水泥在贮运中避免混杂。 一般水泥的贮存期为三个月，超过三个月以后，水泥的强度会有不同程度的下降。使用存放三个月以上的水泥，必须重新检验其强度，否则不得使用。 三、其他品种水泥 1.白色硅酸盐水泥与彩
30、色硅酸盐水泥 （1）白色硅酸盐水泥 白色硅酸盐水泥是由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料、适量石膏及符合标准要求的混合材料，磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥（简称“白水泥”），代号PW。 白色硅酸盐水泥分为32.5，42.5和52.5三个强度等级。 （2）彩色硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料及适量石膏（白色硅酸盐水泥）、混合材料及着色剂磨细或混合制成的带有色彩的水硬性胶凝材料称为彩色硅酸盐水泥。 彩色硅酸盐水泥分为27.5，32.5和42.5三个强度等级 。 白色水泥和彩色水泥与通用硅酸盐水泥的性质基本相同。 2.抗硫酸盐硅酸盐水泥 抗硫酸盐硅酸盐水泥按其抗硫酸盐性能分为中抗硫酸盐硅酸盐水泥
31、和高抗硫酸盐硅酸盐水泥两类。 抗硫酸盐硅酸盐水泥强度等级有32.5和42.5两个等级。表2.14抗硫酸盐硅酸盐水泥中硅酸三钙和铝酸三钙含量分类硅酸三钙含量/%铝酸三钙含量/%中抗硫酸盐水泥55.05.0高抗硫酸盐水泥50.03.0 3.中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥及低热矿渣硅酸盐水泥 中热硅酸盐水泥是指以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，简称中热水泥，代号PMH。 中热水泥熟料中，硅酸三钙（3CaOSiO2）的含量应不超过55%，铝酸三钙（3CaOAl2O3）的含量应不超过6%，游离氧化钙的含量应不超过1.0%。 低热硅酸盐水泥是指以适当成分的
32、硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，简称低热水泥，代号PLH。 低热水泥熟料中，硅酸二钙（2CaOSiO2）的含量应不小于40%，铝酸三钙（3CaOAl2O3）的含量应不超过6%，游离氧化钙的含量应不超过1.0%。 低热矿渣硅酸盐水泥是指以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入粒化高炉矿渣、适量石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，简称低热矿渣水泥，代号PSLH。 水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量分数计为20%60%，允许用不超过混合材料总量50%的粒化电炉磷渣或粉煤灰代替部分粒化高炉矿渣。 低热矿渣水泥熟料中，铝酸三钙（3CaOAl2O3）的含量应不超过8%，
33、游离氧化钙含量应不超过1.2%，氧化镁的含量不宜超过5.0%；如果水泥压蒸安定性试验合格，在熟料中氧化镁的含量允许放宽到6.0%。 中热水泥和低热水泥强度等级为42.5，低热矿渣硅酸盐水泥强度等级为32.5。表2.17中热水泥、低热水泥、低热矿渣水泥的水化热要求品种强度等级水化热/(kJkg-1)3d7d28d中热水泥42.5251293低热水泥42.5230260310低热矿渣水泥32.5197230 4.道路硅酸盐水泥 道路硅酸盐水泥是指由道路硅酸盐水泥熟料、适量石膏、符合标准规定的混合材料，磨细制成的水硬性胶凝材料，简称道路水泥，代号PR。 道路水泥熟料中铝酸三钙（3CaOAl2O3）的
34、含量应不超过5.0%，铁铝酸四钙（4CaOAl2O3Fe2O3）的含量应不低于16.0%，游离氧化钙的含量，旋窑生产应不大于1.0%，立窑生产应不大于1.8%。道路水泥中活性混合材料的掺加量按质量分数计为010%。 道路水泥分为32.5，42.5和52.5三个强度等级 。 道路水泥的技术要求与通用硅酸盐水泥基本相同。但是，对于道路硅酸盐水泥，提出了干缩率和耐磨性要求。 5.铝酸盐水泥 凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料称为铝酸盐水泥，代号CA。 铝酸盐水泥的主要矿物成分为铝酸一钙（CaOAl2O3，简写CA），另外还含有其他铝酸盐，如CaO2Al2O3（简写CA2）、2C
35、aOAl2O3SiO2(简写C2AS)、12CaO7Al2O3（简写C12A7）等，有时还含有很少量的2CaOSiO2等。 （1）铝酸盐水泥的水化 铝酸盐水泥的水化和硬化，主要是铝酸一钙的水化及其水化物的结晶。 当温度小于20时，其反应如下：CaOAl2O3+10H2OCaOAl2O310H2O （铝酸一钙） （水化铝酸钙（CAH10） 当温度在2030时，其反应如下：2（CaOAl2O3）+11H2O2CaOAl2O38H2O （水化铝酸二钙（C2AH8） + Al2O33 H2O 当温度大于30时，其反应如下：2（CaOAl2O3）+12H2O3CaOAl2O36H2O （水化铝酸三钙（C
36、3AH6） + 2（Al2O33 H2O） 水化物CAH10或C2AH8都属六方晶系，具有细长的针状和板状结构，能互相结成坚固的结晶连生体，形成晶体骨架。析出的氢氧化铝凝胶难溶于水，填充于晶体骨架的空隙中，形成较密实的水泥石结构。 （2）铝酸盐水泥的技术要求 铝酸盐水泥常为黄色或褐色，也有呈灰色的。铝酸盐水泥的密度和堆积密度与普通硅酸盐水泥相近。 铝酸盐水泥根据Al2O3的质量分数分为四类： CA-50（50%Al2O360%） CA-60（60%Al2O368%） CA-70（68%Al2O377%） CA-80（77%Al2O3） 化学成分 表2.19 铝酸盐水泥的化学成分类型Al2O3S
37、iO2Fe2O3R2O(Na2O+0.658K2O)SClCA-5050,608.02.50.400.10.1CA-6060,685.02.0CA-7068,771.00.7CA-80770.50.5 细度 比表面积不小于300m2/kg或0.045mm筛余不大于20%。 凝结时间表2.20 铝酸盐水泥凝结时间水泥类型初凝时间不得早于/min终凝时间不得迟于/hCA-50，CA-70，CA-80306CA-606018 强度表2.21铝酸盐水泥的强度要求水泥类型抗压强度/MPa抗折强度/MPa6h1d3d28d6h1d3d28dCA-502040503.05.56.5CA-602045852.55.010.0CA-7030405.06.0CA-8025304.05.0 （3）铝酸盐水泥的主要技术性质 早期强度增长快，长期强度有降低的趋势。 水化热大，放热快。 耐热性好。 耐硫酸盐腐蚀性强。 耐碱性差。 （4）铝酸盐水泥的应用 铝酸盐水泥主要适用于紧急军事工程、抢修工程；也可用于配制耐热混凝土；还可用于寒冷地区冬期施工的混凝土工程。 铝酸盐水泥不宜用于大体积混凝土工程，也不可用于长期承重的结构及高温高湿环境中施工的工程，不可用于与碱性溶液接触的工程，另外，铝酸盐水泥制品不能用蒸汽养护。 注意：施工时不得与石灰和硅酸盐水泥混合，也不得与尚未硬化的硅酸盐水泥接触。