水泥的品種及各自的特性 作者：胡鋒 2012級土建1班 2012301550042 論文摘要：本文從總體上闡述當今常用的水泥品種及其特性，從不同的角度探索水泥工作的原理，從而得到了新的感悟。 關鍵詞：水泥，特性，應用1、 水泥的概況 細磨成粉末狀，加入適量水后，可成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂、石等材料牢固地膠結在一起的水硬性膠凝材料，通稱為水泥。早期石灰與火山灰的混合物與現代的石灰火山灰水泥很相似，用它膠結碎石制成的混凝土，硬化后不但強度較高，而且還能抵抗淡水或含鹽水的侵蝕。長期以來，它作為一種重要的膠凝材料，廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程。 當今中國水泥業情況是照這樣的，從全國水泥行業整體情況看，2010年全國水泥產量為18.68億噸，同比增長15.5%。2011年預計新增產能約9000萬噸，淘汰落后產能約1億噸，總產能比2010年略減一些，約為22.5億噸。從需求上看，在2011年，“4萬億刺激政策”對水泥向上的推動效應已大大減弱，但其大多數工程仍然在建，對水泥需求的支撐作用還在，而水利、高鐵等建設的興起也使水泥需求得到了一定保障。 硅酸鹽類水泥的生產工藝在水泥生產中具有代表性，是以石灰石和粘土為主要原料，經破碎、配料、磨細制成生料，然后喂入水泥窯中煅燒成熟料，再將熟料加適量石膏（有時還摻加混合材料或外加劑）磨細而成。水泥生產隨生料制備方法不同，可分為干法（包括半干法）與濕法（包括半濕法）兩種。干法生產。將原料同時烘干并粉磨，或先烘干經粉磨成生料粉后喂入干法窯內煅燒成熟料的方法。但也有將生料粉加入適量水制成生料球，送入立波爾窯內煅燒成熟料的方法，稱之為半干法，仍屬干法生產之一種。濕法生產。將原料加水粉磨成生料漿后，喂入濕法窯煅燒成熟料的方法。也有將濕法制備的生料漿脫水后，制成生料塊入窯煅燒成熟料的方法，稱為半濕法，仍屬濕法生產之一種。 生產水泥的原材料有：（）石灰石質原料（主要成份為碳酸鈣，提供氧化鈣），如石灰巖、泥灰巖、白堊、貝殼等（）粘土質原料（提供氧化硅和氧化鋁及部分氧化鐵），如黃土、粘土、頁巖、泥巖、粉砂巖及河泥等（）少量校正原料（鐵質校正原料和硅質校正原料，提供氧化鐵和氧化硅），鐵質校正原料如低品位鐵礦石、煉鐵廠尾礦以及硫酸廠工業廢渣硫酸渣（硫鐵礦渣）等；硅質校正原料如砂巖、河砂、粉砂巖等。 二、常用水泥的基本特征與用途 常用水泥有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合水泥、白色硅酸鹽水泥等。 硅酸鹽水泥：硅酸鹽水泥熟料、05的石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，早期強度及后期強度都較高，在低溫下強度增長比其他種類的水泥快。抗凍、耐磨性都好，但水化熱較高抗腐蝕性較差。適用于普通或者干燥氣候環境中。 普通硅酸鹽水泥：硅酸鹽水泥熟料、615的石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，除早期強度比硅酸鹽水泥稍低，其他性能接于硅酸鹽水泥。適用于普通或者干燥氣候環境，嚴寒地區的露天混凝土、寒冷地區的處在水位升降范圍內的混凝土。 礦渣硅酸鹽水泥：硅酸鹽水泥熟料和2070粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，早期強度較低，在低溫環境中強度增長較慢，但后期強度增長較快，水化熱較低，抗硫酸鹽侵蝕性較好，耐熱性較好，但干縮變形較大，析水性較大，耐磨性較差。用于在高濕度環境中或永遠處在水下的混凝土。 火山灰質硅酸鹽水泥：硅酸鹽水泥熟料和2050火山灰質混合材料、適量石膏磨細制成，早期強度較低在低溫環境中強度增長較慢，在高溫潮濕環境中(如蒸汽養護)強度增長較快，水化熱較低，抗硫酸鹽侵蝕性較好，但干縮變形較大，析水性較大，耐磨性較差。用于厚大體積的混凝土。 三、特種水泥的組成與主要性能 抗硫酸鹽硅酸鹽水泥：抗硫酸鹽硅酸鹽水泥按其抗硫酸鹽侵蝕程度分為中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥（C3A5%,C3S55%）高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥（C3A3%,C3S55%）兩類。以適當成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細制成的具有抵抗硫酸根離子侵蝕的水硬性膠凝材料，稱為抗硫酸鹽硅酸鹽水泥。其主要組成是限制C3A,C3S的含量，抗硫酸鹽侵蝕能力強，同時具有較強的抗凍性及較低的水化熱，適用于同時受硫酸鹽侵蝕，凍融和干濕作用的海港工程、水利工程及地下工程。 快硬硅酸鹽水泥：其硅酸鹽水泥熟料礦物組成中，C3S,C3A的含量較多，且粉末細度較細，快硬水泥可用來配置早強、高標號混凝土，適用于緊急搶修工程、低溫施工工程和高標號混凝土預制件等。快硬水泥凝結時間正常，而且中凝和初凝之間的時間間隔很短，早期強度發展很快，后期強度持續增長。用快硬水泥可以配置高早強混凝土。該水泥還適用于制作蒸養條件下的混凝土制品，快硬水泥得其他性能，如干縮、與鋼筋粘結等與硅酸鹽水泥相似。與使用普通水泥相比，可加快施工進度，加快模板周轉，提高工程和制品質量，具有較好的技術經濟效益和社會效益。 因水化放熱比較集中，不宜用于大體積混凝土工程。 低熱微膨脹水泥：凡以粒化高爐礦渣為主要組分，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，磨細制成的具有低水化熱和微膨脹性能的水硬性膠凝材料，稱為低熱微膨脹水泥。顧名思義，該水泥具有低水化熱和微膨脹性的特性，主要適用于要求較低水化熱和要求補償收縮的混凝土、大體積混凝土，也適用于要求抗滲和抗硫酸鹽侵蝕的工程。 膨脹水泥：膨脹水泥是指在水化和硬化過程中產生體積膨脹的水泥，一般硅酸鹽水泥在空氣中硬化時，體積會發生收縮。收縮會使水泥石結構產生微裂縫，降低水泥石結構的密實性，影響結構的抗滲、抗凍、抗腐蝕等。膨脹水泥在硬化過程中體積不會發生收縮，還略有膨脹，可以解決由于收縮帶來的不利后果。膨脹水泥由膠凝物質和膨脹劑混合而成，在硬化過程中，形成較密實的水泥石結構，抗滲性能較高，適用于收縮混凝土結構工程、防滲層及防滲混凝土，構建的接縫及管道接口。 砌筑水泥：砌筑水泥是由一種或一種以上活性混合材料或具有水硬性的工業廢料為主要原料，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，經磨細制成的水硬性膠凝材料。這種水泥的強度較低，不能用于鋼筋混凝土或結構混凝土，主要用于工業與民用建筑的砌筑和抹面砂漿、墊層混凝土等。 鋁酸鹽水泥：鋁酸鹽水泥是以鋁礬土和石灰石為原料，經煅燒制得的以鋁酸鈣為主要成分、氧化鋁含量約50%的熟料，再磨制成的水硬性膠凝材料。鋁酸鹽水泥常為黃或褐色，也有呈灰色的。鋁酸鹽水泥的主要礦物成為鋁酸一鈣（CaOAl2O3，簡寫CA）及其他的鋁酸鹽，以及少量的硅酸二鈣（2CaOSiO2）等。鋁酸鹽水泥凝結硬化速度快。1d強度可達最高強度的80%以上，主要用于工期緊急的工程，如國防、道路和特殊搶修工程等。鋁酸鹽水泥水化熱大，且放熱量集中。1d內放出的水化熱為總量的70%80%，使混凝土內部溫度上升較高，即使在10下施工，鋁酸鹽水泥也能很快凝結硬化，可用于冬季施工的工程。鋁酸鹽水泥在普通硬化條件下，由于水泥石中不含鋁酸三鈣和氫氧化鈣，且密度較大，因此具有很強的抗硫酸鹽腐蝕作用。鋁酸鹽水泥具有較高的耐熱性。如采用耐火粗細骨料（如鉻鐵礦等）可制成使用溫度達13001400的耐熱混凝土。但鋁酸鹽水泥的長期強度及其他性能有降低的趨勢，長期強度約降低40%50%左右，因此鋁酸鹽水泥不宜用于長期承重的結構及處在高溫高濕環境的工程中，它只適用于緊急軍事工程（筑路、橋）、搶修工程（堵漏等）、臨時性工程，以及配制耐熱混凝土等。另外，鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥或石灰相混不但產生閃凝，而且由于生成高堿性的水化鋁酸鈣，使混凝土開裂，甚至破壞。因此施工時除不得與石灰或硅酸鹽水泥混合外，也不得與未硬化的硅酸鹽水泥接觸使用。4、 總結及結論 水泥是國民經濟建設的重要原材料，目前國內外尚無一種材料可以代替它的地位，了解水泥特性，及其作用原理，我們才能更好