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水泥的分类、成分、适用范围、与特性
发布者:asfhn.com 发布时间:2011/1/4 22:34:30 阅读:3125

通常黑水泥指的是常用的普通硅酸盐水泥。

分类:黑水泥的分类方法有多种:1.根据生产的原料性质分为天然水泥、有熟料水泥(用石灰石和粘土按所需成分配合,在较高温度下煅烧得到的产物称为熟料)和无熟料水泥(利用粉煤灰、高炉矿渣等工业废料或天然火山灰与石灰、水玻璃等碱性激发剂以及石膏按比例磨细,不经煅烧而制得的水泥)。2.根据水泥的性能,可分为快硬水泥(早强水泥)、低热水泥、膨胀水泥、耐酸水泥、耐火水泥等。3.根据用途,可分为油井水泥、大坝水泥、喷射水泥、海工水泥等。4.根据水泥中主要化学成分,分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥(高铝水泥)、磷酸盐水泥等,后者应用较少。虽然水泥的品种繁多,但95%以上属硅酸盐水泥类,只是根据工程的要求改变其中化学组成,或在使用时加入某些调节性能的物质而已。

硅酸盐水泥: 一类以高碱性硅酸盐为主要化合物的水硬性水泥的总称(在西方国家通称波特兰水泥)。它是将钙质(石灰石等)和铝硅酸质(粘土等)原料按一定比例混合,磨细后在水泥窑内经高温(约1720K)煅烧,得到水泥熟料,再与适量的石膏共同研磨至一定细度而制得的。

(一)性能: 硅酸盐水泥的相对密度为3.1~3.2。水泥与水接触会放出热量,经过一定时间便凝结(不同品种的水泥有不同的凝结时间)。为保证水泥有合适的凝结时间,常加入适量的石膏,化肥工业副产品磷石膏、氟石膏也可作代用品。石膏的加入量主要决定于水泥熟料中铝酸盐的含量,加入量以三氧化硫计不能超过3.5%。水泥应有良好的体积安定性。凝结后的水泥在空气中和水中很快硬固并具有机械强度(抗压和抗折强度)。一般以水泥:砂=1:2.5的砂浆试样在水中养护3天、7天和28天的抗压和抗折强度,均符合国家标准作为水泥的强度指标,以kg/cm2计,并以28天的抗压强度的数值称为水泥的标号。硅酸盐水泥常用标号有325、425、525和625。一些高强和超高强水泥的标号,甚至可达1000以上。水泥熟料中各矿物与水接触时发生水化反应(即水合),同时生成氢氧化钙、水化硅酸钙凝胶、水化铝酸钙和水化铁酸钙等。当有石膏时,后两种水化物分别生成水化硫铝酸钙和水化硫铁酸钙。水泥浆体在干燥条件下会收缩,在潮湿环境下会膨胀。氢氧化钙和水化铝酸钙将受海水中硫酸盐的侵蚀作用,因此对海港等所用水泥要限制水泥中铝酸钙的含量。若水泥中碱含量过高,而制成混凝土的集料又含有活性氧化硅时,还会发生碱-集料反应,体积膨胀,水泥石和混凝土将会毁坏。熟料中过多的游离氧化钙和方镁石在水化反应时,也产生体积膨胀,造成水泥体积安定性不良,这种水泥就不合格。

(二)品种:硅酸盐水泥根据其中矿物组成的变化和外加混合材料的不同而有不同的品种。熟料中只加石膏而制得的水泥称纯硅酸盐水泥,如在其中加入高炉矿渣、粉煤灰或火山灰等混合材料,则分别称为矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥。如果上述混合材料的加入量不超过15%,则称为普通硅酸盐水泥(简称普通水泥)。上述五种水泥的生产量最大,常称为五大品种水泥。根据工程要求,在生产过程中可以改变水泥熟料的化学成分,从而生成的各种矿物的含量有差别,如对于高温油井水泥要求硅酸二钙含量增多;大坝用水泥则要求铝酸钙和硅酸三钙的含量低;白色硅酸盐水泥要求氧化铁的含量小于 0.5%;快硬水泥应使硅酸三钙的含量高等。从节约能源和开拓资源出发,生产硅酸盐水泥时,组分中有时还加入石膏和萤石,提高氧化铁含量,降低氧化钙含量,生成以硅酸二钙、铁铝酸钙和无水硫铝酸钙为主要矿物的水泥熟料。有的水泥中并含有少量的氟铝酸钙。

(三)原料: 硅酸盐水泥熟料中的主要化学组成是氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁。氧化钙主要来源于石灰质原料,如石灰石、白垩、泥灰岩等;氧化铝和氧化硅则来源于含硅酸铝的物质,如粘土、高炉矿渣、粉煤灰等;氧化铁则利用硫酸生产中的硫铁矿渣。用于生产硅酸盐水泥的石灰质原料中的氧化钙含量一般在52%左右;粘土质原料中的氧化硅含量达57%左右,氧化铝的含量则小于20%。为了降低煅烧温度,并在煅烧过程中生成一部分熔融物,常加少量氧化铁原料。对原料还要控制其中碱和氧化镁的含量,即在水泥熟料中氧化镁的含量应小于5%,总碱量(Na2O+K2O)对于一般水泥应小于1.2%,对低碱水泥则应小于0.6%。

(四)水泥成分:水泥生料在窑内受热过程中发生一系列物理和化学变化,如游离水的蒸发、粘土脱去结晶水、碳酸钙分解成氧化钙。后者与粘土中的氧化硅和氧化铝及铁矿石间发生固相反应生成化合物,它们的存在形式主要有四种,即硅酸三钙(3CaO·SiO2,简写C3S)、硅酸二钙(2CaO·SiO2,简写C2S),铝酸三钙(3CaO·AI2O3,简写C2A)和铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3,简写C4AF)。还有少量未化合的氧化钙和方镁石 (MgO)。有时还有硫酸盐、钛酸盐等,但数量更少。由于熟料中还含有其他氧化物,上述各化合物并不是以纯的状态存在,往往固溶有其他各种氧化物。故又将它们按照矿物相(即晶相)来命名,如硅酸三钙称阿利特,它在熟料中占50%以上;硅酸二钙称贝利特,约含有25%;铝酸三钙为铝酸盐;铁铝四钙称才利特。从反光显微镜下观察到的水泥熟料结构可见到六方晶体是阿利特,圆粒晶体是贝利特。晶体间的物质系由于物料在1450℃左右温度下有约30%熔融经冷却后形成,称中间相,其中亮的部分是才利特,又称白色中间相(即无定形的非晶相),暗色的是铝酸盐,又称黑色中间相。水泥熟料化学成分(%)有一定范围要求,氧化钙62~67,氧化硅20~24,氧化铝4~7,氧化铁3~5。

五种常用硅酸盐系水泥的成分、特性的适用范围:
(一)硅酸盐水泥PI PII
成分:
1. 水泥熟料及少量石膏(Ⅰ型)
2. 水泥熟料、5%以下混合材料、适量石膏(Ⅱ型)
主要特征:
1. 早期强度高
2. 水化热高
3. 耐冻性好
4. 耐热性差
5. 耐腐蚀性差
6. 干缩较小
适用范围:
1. 制造地上地下及水中的混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土结构,包括受循环冻融的结构及早期强度要求较高的工程
2. 配制建筑砂浆
不适用处:
1. 大体积混凝土工程
2. 受化学及海水侵蚀的工程

(二)普通水泥(P.O)
成分:
在硅酸盐水泥中掺活性混合材料6%~15%或非活性混合材料10%以下
主要特征:
1. 早强
2. 水化热较高
3. 耐冻性较好
4. 耐热性较差
5. 耐腐蚀性较差6. 干缩较小
适用范围:
与硅酸盐水泥基本相同
不适用处:
同硅酸盐水泥

(三)矿渣水泥(P·S)
成分:
在硅酸盐水泥中掺入20%~70%的粒化高炉矿渣
主要特征:
1. 早期强度低,后期强度增长较快
2. 水化热较低
3. 耐热性较好
4. 对硫酸盐类侵蚀抗和抗水性较好
5. 抗冻性较差
6. 干缩较大
7. 抗渗性差
8. 抗碳化能力差抵
适用范围:
1. 大体积工程
2. 高温车间和有耐热耐火要求的混凝土结构
3. 蒸汽养护的构件
4. 一般地上地下和水中的混凝土及钢筋混凝土结构
5. 有抗硫酸盐侵蚀要求的工程
6. 配建筑砂浆
不适用处:
1. 早期强度要求较高的混凝土工程
2. 有抗冻要求的混凝土工程

(四)火山灰水泥(P·P)
成分:
在硅酸盐水泥中掺入20%~50%火山灰质混合材料
主要特征:
1. 早期强度低,后期强度增长较快
2. 水化热较低
3. 耐热性较差
4. 对硫酸盐类侵蚀抵抗力和抗水性较好
5. 抗冻性较差
6. 干缩较大
7. 抗渗性较好
适用范围:
1. 地下、水中大体积混凝土结构
2. 有抗渗要求的工程
3. 蒸汽养护的工程构件
4. 有抗硫酸盐侵蚀要求的工程
5. 一般混凝土及钢筋混凝土工程
6. 配制建筑砂浆
不适用范处:
1. 早期强度要求较高的混凝土工程
2. 有抗冻要求的混凝土工程
3. 干燥环境的混凝土工程
4. 耐磨性要求的工程

(五)粉煤灰水泥(P·F)
成分:
在硅酸盐水泥中掺入20%~40%粉煤灰
主要特征:
1. 早期强度低,后期强度增长较快
2. 水化热较低
3. 耐热性较差
4. 对硫酸盐类侵蚀和抗水性较好
5. 抗冻性较差
6. 干缩较小
7. 抗碳化能力较差
适用范围:
1. 地上、地下、水中和大体积混凝土工程
2. 蒸汽养护的构件
3. 有抗裂性要求较高的构件
4. 有抗硫酸盐侵蚀要求的工程
5. 一般混凝土工程
6. 配制建筑砂浆
不适用处:
1. 早期强度要求较高的混凝土工程
2. 有抗冻要求的混凝土工程
3. 抗碳化要求的工程

白水泥是白色硅酸盐水泥的简称,它是以硅酸钙为主要成份,铁度含量极少的硅酸盐熟料经漂白处理,加入适量的石膏磨细制成的白色硬性胶凝内材料。
主要用于建筑装饰工程的粉刷、雕塑、地面、楼梯亭柱台阶的装饰和制造各种颜色水沙石、水磨石制品,在白色水泥中渗入适量的 耐缄色素,可制成彩色水泥。
技术要求:
1、氧化镁:熟料中氧化镁的含量不超过6.0%。
2、三氧化硫:水泥中三氧化硫的含量不超过3.5%。
3、细度:0.080mm方孔筛筛余量不超过10%。
4、凝结时间:初凝不早于45分钟,终凝不迟于10小时。
5、安定性:按煮沸法检验合格。
6、强度:各标号各令期强度见表1数值。
7、白度:各等级的白度>87%。

表1
标号 抗压强度 抗折强度
3天 28天 3天 28天
325 12.0 32.5 3.0 6.0
425 17.0 42.5 3.5 6.5
525 22.0 52.5 4.0 7.0

表2
白水泥等级 白度 标号
级别 白度(%)
优等品 特级 >86 625
525

一等品 一级 >84 525
425

二级 >80 525
425

合格品 二级 >80 325

三级 >75 425
325

黑水泥与白水泥不能混用,如果楼板砼结构本身不好的话单独以水泥来做防水,则防水效果较差。卫生间的防水可以采用水泥基聚合物防水涂料,即在水泥基聚合物防水涂料中加入适量的水泥搅拌均匀后直接涂刷在楼板砼结构面上,形成一层防水保护涂膜来防止水渗漏。

 
 

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