下载文档原格式
混凝土胶凝材料杂谈摘要水泥熟料、矿渣硅酸盐水泥、无熟料水泥、凝石、土聚物、地聚合物它们都应属于胶凝材料。
混凝土是重要的结构材料，是水泥、石子、砂子、水、外加剂（还有的加混合材料）组成的混合物，是一个有机的整体，混凝土的综合性能是五大材料特性及含量决定的，这五大组成部分互相依托、互为条件、互相作用、互相影响，混凝土的综合性能是五大材料特性的集中体现。
五大材料有自然条件形成的，有人工条件合成的，各材料矿物成分不同，特性不同，都或多或少地含有一些对混凝土有害的化学成分，影响混凝土的综合性能。
所以，制备混凝土必须统筹考虑水泥、石子、砂子、水、外加剂等各材料的矿物成分、矿物成分的特性，各矿物成分之间的关系，各矿物成分特性之间的关系，最终水化产物的矿物组成、性能等诸多因素，只有把五大材料看作是一个有机的整体，使各矿物成分的特性得到充分的发挥和利用，使水泥、骨料、水、外加剂各矿物成分的特性达到相对的统一，才能使混凝土的综合性能才能达到最佳状态。
目前，混凝土存在碱骨料反应问题、微裂缝问题、耐久性问题、五大材料之间的适应性问题等，对于这些问题还没有实质性的突破。
其主要原因是水泥本身存在一些问题，同时，石子、砂子、水、外加剂等各材料也存在一些问题，对于这些问题没有得到有效控制或有些根本就没有办法有效控制，更没有得到有效利用。
引发碱骨料反应的因素，主要是水泥、石子、砂子、水、外加剂中，都或多或少的含有非常活跃的钾、钠离子造成的，固化了这些非常活跃的钾、钠离子，也就消除了碱骨料反应问题。
微裂缝问题，温度是造成微裂缝的主要因素，在成型过程中因水化热过高造成的，水泥水化热的峰值基本出现在终凝之后，改变水泥的放热时机，就可以消除或大大降低水化热引起的温度裂缝。
消除钾、钠离子和水化热的危害，混凝土耐久性将有显著的提高。
水泥是混凝土的主要胶结材料，对混凝土的综合性能起主导作用，在混凝土中起桥梁和纽带的作用。
是由多种矿物成分组成的混物，水泥的综合性能是由水泥中所含矿物成分特性及含量决定的，是许多矿物成分特性的集中体现。
混凝土的主要组成材料混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施工程中的材料，主要由水泥、骨料、粉煤灰、粉石灰和水等若干种材料按一定比例混合而成。
混凝土的主要组成材料包括水泥、骨料、粉煤灰、粉石灰和水等。
1. 水泥：水泥是混凝土中的主要胶凝材料，其主要成分是硅酸盐和铝酸盐。
水泥在水的作用下，发生化学反应形成胶体，使得混凝土的骨料紧密粘结在一起。
常见的水泥有普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、普通磷酸盐水泥等。
2. 骨料：骨料是混凝土中负责承担力学性能的主要组成部分，采用天然石料或人工破碎的矿石作为原料。
骨料主要包括粗骨料和细骨料。
粗骨料用于提供混凝土的强度和稳定性，细骨料用于填充混凝土中的空隙和使混凝土更加紧密。
3. 粉煤灰：粉煤灰是一种灰白色细粉末，是燃烧煤炭时产生的矿物质残余物。
粉煤灰具有一定的胶凝性和活性，可以代替部分水泥使用，提高混凝土的强度、耐久性和抗裂性能。
4. 粉石灰：粉石灰是石灰石经煅烧后研磨而成的细粉末状物质。
粉石灰在混凝土中起到了改善黏结性能、提高强度和耐久性的作用。
5. 水：水是混凝土中的固化剂，需要添加适量的水来与水泥发生反应形成胶凝物，并使混凝土得以流动性和可塑性。
除了上述主要组成材料外，混凝土中还有一些辅助材料，如掺合料、固化剂、改性剂等，它们的添加能够改善混凝土的各项性能，增强混凝土的抗压强度、抗渗性和耐久性。
掺合料是指这些可以部分取代水泥的材料，如矿渣粉、粉煤灰、硅灰等。
通过添加适量的掺合料，可以降低混凝土的热释放和收缩性，而且还可以减少水泥的用量，提高混凝土的工作性能和耐久性。
固化剂主要用于加速水泥水化反应的速度，使混凝土早期强度得以迅速提高。
常见的固化剂有硅酸钙、三盐硬化剂等。
改性剂是指能够改变混凝土微观结构和物理性能的一类材料。
改性剂可以改善混凝土的水化反应过程、流变性能和耐久性能，提高混凝土的工作性能和耐久性。
常见的改性剂有减水剂、增粘剂、缓凝剂、加速剂、增强剂等。
综上所述，水泥、骨料、粉煤灰、粉石灰和水是混凝土的主要组成材料。
矿物掺合料在水泥混凝土中的应用研究一、引言水泥混凝土作为建筑工程中的主要材料，其强度、耐久性、抗渗性等性能一直是研究的热点。
近年来，矿物掺合料的应用在混凝土中得到了广泛关注，该掺合料不仅可以提高混凝土的力学性能，还能改善混凝土的耐久性和可持续性，同时减少水泥的使用量，降低混凝土的碳排放。
本文旨在探讨矿物掺合料在水泥混凝土中的应用研究，并总结其优缺点及未来发展方向。
二、矿物掺合料的种类矿物掺合料是指在水泥混凝土中加入的不含胶凝性材料，主要包括粉煤灰、硅灰、石灰石粉、矿渣粉等。
其中，粉煤灰和矿渣粉是应用最广泛的两种掺合料。
1.粉煤灰粉煤灰是燃煤产生的一种灰烬，是一种细粉末状的无机物，其主要成分是氧化硅、氧化铝和氧化铁等，常用于水泥混凝土中的掺合料。
粉煤灰具有较高的活性，可以和水泥中的钙化合物反应，生成水硅酸钙和水铝酸盐等化合物，从而提高混凝土的强度和耐久性。
2.矿渣粉矿渣粉是钢铁冶炼后的副产品，是一种细粉末状的无机物，主要成分是氧化硅、氧化钙、氧化铝和氧化镁等。
矿渣粉的应用可以改善混凝土的耐久性和可持续性，同时减少水泥的使用量，降低混凝土的碳排放。
三、矿物掺合料在水泥混凝土中的应用矿物掺合料的应用可以提高混凝土的力学性能、耐久性和可持续性，同时减少水泥的使用量，降低混凝土的碳排放。
下面将从以上三个方面进行阐述。
1.提高混凝土的力学性能矿物掺合料可以提高混凝土的强度和硬度，同时改善混凝土的工作性能和耐久性。
粉煤灰和矿渣粉的应用可以提高混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度。
研究发现，掺入20%的粉煤灰可以提高混凝土的28d抗压强度约10%，掺入30%的矿渣粉可以提高混凝土的28d抗压强度约15%。
此外，矿物掺合料还可以改善混凝土的工作性能，例如，掺入粉煤灰可以提高混凝土的流动性和泵送性能，掺入矿渣粉可以减少混凝土的收缩和裂缝。
2.改善混凝土的耐久性矿物掺合料的应用可以改善混凝土的耐久性，主要表现在以下几个方面：(1)抗硫酸盐侵蚀性能粉煤灰和矿渣粉的应用可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。
矿粉对商品混凝土性能的影响及注意要点研究引言矿渣粉也是目前商品混凝土生产企业广泛采用的原材料之一。
掺加矿物掺合料不但可以提高混凝土的和易性、流动性，抗压强度等多项性能，同时可以降低生产企业的材料成本提高生产效益。
尤其是利用矿渣粉和粉煤灰等活性混合材相复合，取代部分水泥。
目前，随着我国大型立磨矿粉技术的快速发展，大量细度在400～430m/kg的矿粉得到了广泛应用，矿粉替代水泥量达到40%以上。
现在，众多商品混凝土公司大量使用矿粉，但是由于单掺矿粉，容易导致混凝土发黏a板结，而通过与粉煤灰复配，可以改善混凝土的泵送性能，同时降低了混凝土的生产成本，并且通过次第水化和微集料效应，还改善了混凝土的结构和耐久性。
本文通过对水化热、收缩以及氯离子渗透的研究，指出矿粉和粉煤灰复掺40%～60%，能够有效保证混凝土的强度和耐久性。
1 实验材料及实验方法1.1 原材料水泥：P.O42.5水泥，28天抗压强度52Mpa；粉煤灰：I级粉煤灰；矿粉：S95级矿粉；砂：中砂，细度模数2.7，含泥量小于3.0%；石：5～25mm。
连续级配，含泥量小于0.5%；减水剂：北京成百星JSP-V萘系减水剂。
1.2 实验方法水化热测定参照GB2022-80进行，测得水化温升与时间的关系曲线；自由收缩是在干燥条件下测定25×25×285mm胶砂棒收缩率；氯离子渗透是采用美国ASTM C1202-97方法，记录6小时内通过Φ100×50mm的圆柱体试件的电量Q值，用来评价混凝土的密实程度和抵抗氯离子渗透能力。
2 实验结果与分析2.1 矿粉对水化热的影响在表1和图1中，从曲线2和3可知，掺矿粉的水泥水化速率要高于掺粉煤灰，出现最高温峰时间要早，且最高温峰较粉煤灰高，但是与纯水泥1相比，水化最高温升有了明显降低，这样可以避免由于水化温升导致混凝土内外温差而产生微裂纹；曲线2、3、5，替代水泥量为40%时，单掺矿粉、单掺粉煤灰和双掺矿粉和粉煤灰出现最高温峰时间差距不大。
水泥替代材料的性能与应用研究在建筑行业中，水泥作为一种重要的胶凝材料，被广泛应用于各类建筑工程中。
然而，随着对可持续发展和环境保护的重视，寻找和研究水泥替代材料成为了一个重要的课题。
水泥生产过程中不仅消耗大量的能源和资源，还会排放出大量的二氧化碳等温室气体，对环境造成较大的压力。
因此，开发性能优良、环保经济的水泥替代材料具有重要的现实意义。
一、常见的水泥替代材料1、粉煤灰粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。
粉煤灰具有火山灰活性，在水泥中掺入一定量的粉煤灰，可以改善水泥的性能。
粉煤灰能够降低水泥的水化热，提高混凝土的耐久性，减少收缩和开裂的风险。
2、矿渣粉矿渣粉是炼铁过程中产生的废渣经过粉磨加工而成。
矿渣粉的活性较高，与水泥混合使用时，可以提高水泥的强度和抗腐蚀性。
同时，矿渣粉还能改善混凝土的工作性能，增加其流动性和可泵性。
3、硅灰硅灰是在生产硅铁合金或工业硅时产生的一种副产品。
硅灰的颗粒极细，具有很高的活性。
在水泥中掺入少量的硅灰，可以显著提高水泥的强度和耐久性，但硅灰的成本相对较高。
4、石灰石粉石灰石粉是由天然石灰石经过破碎和粉磨加工而成。
适量掺入石灰石粉可以改善水泥的流变性能，降低生产成本，但掺入量过多可能会对水泥的强度产生一定的影响。
二、水泥替代材料的性能特点1、工作性能水泥替代材料的掺入可以改善混凝土的工作性能，如粉煤灰可以增加混凝土的流动性，减少坍落度损失；矿渣粉可以提高混凝土的黏聚性和保水性，使混凝土易于施工和浇筑。
2、强度发展不同的水泥替代材料对水泥强度的影响有所不同。
一般来说，粉煤灰在早期对水泥强度的贡献较小，但在后期会逐渐发挥作用；矿渣粉则在早期和后期都能对水泥强度产生积极影响；硅灰能够显著提高水泥的早期强度。
3、耐久性水泥替代材料可以提高混凝土的耐久性，如抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性等。
粉煤灰和矿渣粉可以降低混凝土的渗透性，减少有害物质的侵入；硅灰可以细化混凝土的孔隙结构，提高其抗腐蚀能力。
一、辅助性胶凝材料现代混凝土的组分中通常都掺有辅助性胶凝材料（SCM）。
这些材料通常都是其它工业生产过程中产生的副产品或者天然材料。
其中，有一部分材料需要进行深加工处理才能适合用于混凝土。
这些材料中有些本身就具有胶凝特性；另外，还有部分材料本身不具有胶凝特性，我们称之为火山灰材料。
二、矿渣粉与粉煤灰的化学组分以及成分稳定性矿渣粉和粉煤灰是混凝土行业应用最广泛的两种辅助性胶凝材料。
现如今，大多数混凝土的生产过程中都掺加了其中一种或两种材料。
正因如此，它们的性能也被混凝土技术人员频繁进行相互比较，以此寻求最佳的混凝土配比。
虽然，这些材料在化学组分上存在相似性，但它们对混凝土性能的影响仍然存在较大差异。
这种差异主要是基于每种材料组分中氧化物的比例不同（表1）。
表1不同胶凝材料中的主要氧化物组成图1 不同胶凝材料中的氧化物三元相图如图1三元相图所示，矿渣粉的化学成分相比于粉煤灰更接近硅酸盐水泥。
这也是矿渣粉之所以能大掺量应用于混凝土中的原因之一。
矿渣粉和粉煤灰都可以部分取代硅酸盐水泥应用于混凝土中。
在普通混凝土中，矿渣粉的掺量可以高达50%（在一些特殊应用中，比如大体积混凝土，矿渣粉的掺量可以达到80%）。
而粉煤灰的掺量通常控制在20%~30%之间。
矿渣粉是炼铁过程中产生的一种副产品，整个工艺受到严格控制，所以即使原材料来源有所波动，其化学组分仍能保持相对稳定。
而粉煤灰是燃煤电厂煤粉燃烧后产生的副产品，原材料的差异则会直接导致粉煤灰化学成分的波动。
三、矿渣粉与粉煤灰对混凝土性能影响的异同与粉煤灰相比，矿渣粉的化学组分波动更小。
因此，掺矿渣粉混凝土的质量稳定性要比掺粉煤灰混凝土的质量稳定性更优。
1、两者对塑性混凝土性能的影响1）减水性：使用这两种材料均会减少混凝土达到指定流动性能所需的用水量。
矿渣粉之所以具有减水作用是因为它可以影响到浆体特性及其吸附性能。
（微神新材：矿渣粉的颗粒级配合理，掺量合适的情况具有一定的减水作用。
矿渣和粉煤灰水泥基材料的水化机理研究共3篇矿渣和粉煤灰水泥基材料的水化机理研究1水泥基材料是建筑工程中常用的材料之一，矿渣和粉煤灰水泥基材料是近年来发展的一种新型水泥基材料。
矿渣和粉煤灰是工业副产品，将其掺入水泥基材料中，不仅能够降低生产的成本，还能够有效地利用工业副产品，减少对环境的污染，从而得到广泛的应用。
本文将探讨矿渣和粉煤灰水泥基材料的水化机理。
1. 矿渣水化机理水泥基材料的水化反应主要是硅酸盐水化反应。
矿渣中含有大量的二氧化硅和铝氧化物等成分，这些成分可以参与硅酸盐水化反应。
矿渣水化是一个较为复杂的过程，主要包括以下几个阶段：(1) CaO和MgO水化阶段：矿渣中含有大量的CaO和MgO等物质，当石灰石与热力煤渣反应时，产生的高温可以将石灰中的CaO和MgO分解出来，在水中溶解形成Ca(OH)2和Mg(OH)2等化合物。
这些化合物具有较强的碱性，可以中和其它酸性物质，从而起到保护作用。
(2) 活性硅酸盐水化阶段：当矿渣中的SiO2在水中溶解时，可以与Ca(OH)2等碱性物质反应形成C-S-H凝胶，C-S-H凝胶是水泥基材料的主要水化产物之一，可以起到胶凝和增强作用。
(3) 铝酸盐水化阶段：矿渣中含有大量的铝酸盐，当铝酸盐在水中溶解时，可以与Ca(OH)2等碱性物质反应，形成膨胀胶体，并将矿渣中的Ca(OH)2消耗殆尽，从而减缓水化反应速率，增加水化产物的稳定性。
2. 粉煤灰水化机理粉煤灰水泥基材料的水化机理与矿渣水泥基材料有些不同。
粉煤灰中含有大量的SiO2和Al2O3等物质，这些物质可以参与水化反应，并与水中的Ca(OH)2等碱性物质反应形成C-S-H凝胶和C-A-H凝胶等水化产物，从而起到增强作用。
粉煤灰水泥基材料的水化反应主要包括以下几个阶段：(1) CaO和MgO水化阶段：粉煤灰中含有大量的CaO和MgO等物质，这些物质可以与水中的Ca(OH)2等碱性物质反应，形成Ca(OH)2和Mg(OH)2等化合物，从而起到碱性作用。
胶凝材料分类一、水泥类胶凝材料水泥是一种常用的胶凝材料，主要用于混凝土和砂浆的制作。
根据其成分和用途的不同，水泥可分为硅酸盐水泥、矿渣水泥、石膏水泥、高铝水泥等多种类型。
水泥的主要特点是具有较高的强度和耐久性，适用于各种建筑工程。
二、石膏类胶凝材料石膏是一种常见的胶凝材料，主要用于石膏板、石膏线和装饰材料的制作。
石膏可以分为石膏粉和石膏砂两种类型。
石膏的主要特点是具有良好的可塑性和可加工性，可以根据需要进行模塑和雕刻。
三、粉煤灰类胶凝材料粉煤灰是一种由燃烧煤炭产生的细粉状物质，可以用作胶凝材料。
根据粉煤灰的硅铝比和活性指数的不同，可以将其分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类粉煤灰。
粉煤灰的主要特点是具有较高的活性和较低的胶凝性，适用于混凝土和砂浆的制作。
四、矿渣类胶凝材料矿渣是一种由冶炼金属时产生的副产物，可以用作胶凝材料。
常见的矿渣包括炉渣、高炉渣和转炉渣等。
根据矿渣的成分和活性指数的不同，可以将其分为矿渣水泥、矿渣粉和矿渣砂等多种类型。
矿渣的主要特点是具有较高的活性和较低的胶凝性，适用于混凝土和砂浆的制作。
五、高效胶凝材料高效胶凝材料是指在常规胶凝材料的基础上，通过添加剂改善其性能的材料。
常见的高效胶凝材料包括减水剂、增强剂和延缓剂等。
减水剂可以改善混凝土的流动性和工作性能，增强剂可以提高混凝土的强度和耐久性，延缓剂可以延长混凝土的凝结时间。
高效胶凝材料的主要特点是具有较好的可操作性和性能调控性，适用于各种特殊工程。
六、其他胶凝材料除了上述分类的胶凝材料外，还有一些特殊的胶凝材料被广泛应用于工程建设中。
例如，聚合物胶凝材料可以通过聚合反应形成胶凝体，具有良好的柔性和抗裂性；纳米胶凝材料可以通过纳米技术改善材料的性能，具有较高的强度和耐久性。
这些胶凝材料的特点各不相同，可以根据具体工程的要求进行选择和应用。
胶凝材料是一类广泛应用于工程建设中的材料，根据其成分和性能的不同，可以将其分为水泥类、石膏类、粉煤灰类、矿渣类、高效胶凝材料和其他胶凝材料等多种类型。
２００８年第１期水泥工程０前言在自然界许多天然的土壤和地下水中都含有硫酸盐，并有可能导致混凝土结构的破坏。
此外，海水、工业废料、农用化肥、酸雨等也都含有硫酸盐，同样会导致混凝土结构的破坏［１－３］。
因此，硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的一个极其重要的方面。
硅酸盐水泥在水化过程中伴随有放热现象，其绝对的水化放热量或水化放热速率对于大体积混凝土工程有很大的影响。
因混凝土的导热能力很低，水泥水化放出的热量聚集在混凝土内部长期散发不出来，会使混凝土内部温度升高（有时可高达５０℃），形成内、外部温差与温度应力。
当温度应力大于混凝土抗拉强度时就会导致混凝土裂缝的产生，严重时将形成结构损伤，对结构承受荷载极其不利。
本文采用在水泥中掺加矿渣粉和粉煤灰的方法制成复合胶凝材料，研究该复合胶凝材料的水化性能、抗硫酸盐性能及水化热等特性。
１复合胶凝材料的水化热及水化性能试验１．１试验材料（１）复合胶凝材料。
将熟料＋石膏、矿渣、粉煤灰分别磨到一定的细度，按比例制成复合胶凝材料，编号为Ｐ１，Ｐ２。
（２）硅酸盐水泥。
某新型干法水泥厂生产的Ｐ．Ⅱ５２．５级水泥，编号ＰＧ。
试验材料的质量配比和细度要求见表１。
１．２试验方法（１）水化热。
采用ＧＢ／Ｔ１２９５９－９１《水泥水化热测定方法（溶解热法）》，分别测定三试样３ｄ，７ｄ龄期的水化放热值；（２）初期水化液相中的ｐＨ值。
采用ＰＨＳ－３Ｃ型酸度计，分别测定三试样０．５，１，２，４，８，１２，１６，２０，２４，２８，３２，３６ｈ龄期的ｐＨ值（水灰比为１０）；（３）水化产物的形貌特征。
采用电镜，对三试样各龄期水化产物的形貌特征进行分析。
１．３试验结果与讨论复合胶凝材料Ｐ１，Ｐ２和硅酸盐水泥ＰＧ水化热中图分类号：ＴＱ１７２文献标识码：Ｂ文章编号：１００７－０３８９（２００８）０１－００３０－０３水泥－矿渣粉－粉煤灰复合胶凝材料特性研究周惠群１，吴虹２（１．昆明冶金高等专科学校，云南昆明６５０１０２；２．云南瑞安建材集团，云南昆明６５０１０８）摘要：对水泥、矿渣、粉煤灰分别粉磨复配制成复合胶凝材料，并与硅酸盐水泥进行水化热、水化性能、抗硫酸盐性能的对比研究。
结果证实：复合胶凝材料的水化热较低，抗硫酸盐性能好，耐久性好；而且生产复合胶凝材料对降低水泥产品环境负荷具有良好的效果。
关键词：复合胶凝材料；水化热；抗硫酸盐性Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｅｍｅｎｔ－ｓｌａｇ－ｆｌｙａｓｈｓｙｓｔｅｍＺｈｏｕＨｕｉｑｕｎ１，ＷｕＨｏｎｇ２（１．ＫｕｎｍｉｎｇＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＣｏｌｌｅｇｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ，Ｙｕｎｎａｎ，６５０１０２）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒｏｕｎｄｃｅｍｅｎｔ，ｓｌａｇａｎｄｆｌｙａｓｈｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｍｉｘｅｄｔｈｅｍａｔａｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ，ａｎｄａｃｏｍｐｏｕｎｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｉｓｐｒｏｄｕｃｅｄ．Ｓｔｕｄｉｅｄｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｓｈｙｄｒａｔｉｏｎｈｅａｔ，ｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｓｕｌｐｈａｔｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｍｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｈｅＰｏｒｔｌａｎｄｃｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐｏｕｎｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｈａｓｌｏｗｅｒｈｙｄｒａｔｉｏｎｈｅａｔ，ｇｒｅａｔｅｒｓｕｌｐｈａｔｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｂｅｔｔｅｒｄｕｒａｂｉｌｉｔｙａｎｄｉｔｃａｎｌｏｗｅｒｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｏａｄｏｆｔｈｅｃｅｍｅｎｔｐｒｏｄｕｃｔｔｏｐｒｏｄｕｃｅｃｏｍｐｏｕｎｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｕｎｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｈｙｄｒａｔｉｏｎｈｅａｔ；ｓｕｌｐｈａｔｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ表１复合胶凝材料和硅酸盐水泥质量配比和细度编号组分材料质量配比／％细度／（ｍ２・ｋｇ－１）Ｐ１熟料＋石膏６０２８０矿渣２５４００３１４（Ｐ１）粉煤灰１５４００Ｐ２熟料＋石膏６０４２０矿渣２５５００４２６（Ｐ２）粉煤灰１５４００ＰＧ熟料＋石膏１００３５０３５０设计研究周惠群，等：水泥－矿渣粉－粉煤灰复合胶凝材料特性研究３０－－２００８年第１期水泥工程表２复合胶凝材料和硅酸盐水泥水化热编号水化放热值／（Ｊ・ｇ－１）３ｄ７ｄＰ１１７７．９２２０．６Ｐ２１７９．５２２０．２ＰＧ２７０．８３３９．４值见表２；初期水化液相的ｐＨ值变化情况见图１。
由表２可见，复合胶凝材料各龄期的水化放热值远远低于硅酸盐水泥试样的相应值，这表明其初期水化速度比较慢，有利于初期水化结构的完善，水化速度更加均衡，胶凝材料的石结构更加致密，有利于结构耐久性的提高。
硅酸盐水泥水化早期起决定作用的矿物是Ｃ３Ａ和Ｃ３Ｓ。
其中Ｃ３Ａ水化极快，可由缓凝石膏控制；正常水化过程则决定于量大水化又较快的Ｃ３Ｓ。
根据“溶解－沉淀”理论，Ｃ３Ｓ的水化反应必须在液相中Ｃａ（ＯＨ）２达到过饱和析出结晶才进行并不断生成Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶。
Ｃａ（ＯＨ）２过饱和即液相中Ｃａ２＋和ＯＨ－浓度过饱和，可用溶液的ｐＨ值表征，未饱和时ｐＨ逐渐升高，达到某一饱和值时ｐＨ应为最高值，此后Ｃａ（ＯＨ）２晶体不断析出，Ｃ－Ｓ－Ｈ不断形成，Ｃ３Ｓ则不断消耗。
随着水化深入，Ｃａ２＋和ＯＨ－浓度逐渐下降，而最终维持在某一水平［１］。
由图１可以看出，本实验三个样品水化刚开始时，由于Ｐ２样品的比面积较大（４２６ｍ２／ｋｇ），熟料较细（４２０ｍ２／ｋｇ），故水化较快；１ｈ后，硅酸盐水泥的水化加快。
复合胶凝材料中由于矿渣粉及粉煤灰的掺入，初期的ｐＨ值略低于硅酸盐水泥的相应值，１２ｈ龄期两者已很接近，１６ｈ的水化深度已超过了硅酸盐水泥（本试验复合胶凝材料的水化速度１２ｈ能接近硅酸水泥的水化速度）。
对复合胶凝材料，其熟料细度对水化速度的影响最大；另矿渣及粉煤灰的超细粉磨，能够破坏矿渣和粉煤灰的固有结构，解除颗粒间的连接，大幅度提高矿渣和粉煤灰的活性，加速复合胶凝材料的水化速度。
复合胶凝材料Ｐ１，Ｐ２和硅酸盐水泥ＰＧ的各龄期水化产物ＳＥＭ照片见图２￣４。
从ＳＥＭ照片分析可见，复合胶凝材料试样水化１０ｄ时，主要水化产物是Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶和ＣＨ晶体，但其尺度均较小，有少量的钙矾石生成，有部分未水化的熟料矿物。
由于矿渣粉和粉煤灰粉的填充作用，复合胶凝材料水化产物间的空隙比硅酸盐胶凝材料的空隙低，矿渣开始逐步水化，但不明显。
到３ｄ龄期，随着水化深入，矿渣和粉煤灰明显水化，生成的水化产物对早期水化结构进一步填充密实，颗粒表面可见纤维状和针棒状水化产物。
到２８ｄ，随着水化产物的大量生成，粉煤灰在水化过程中胶凝相较多，大空隙较少，微细孔增多，胶凝材料浆体结构变得更加致密，胶凝材料性能得到改善。
２复合胶凝材料的抗硫酸盐性能２．１试验方法参考ＧＢ２４２０－８１《胶凝材料抗硫酸盐侵蚀试验设计研究周惠群，等：水泥－矿渣粉－粉煤灰复合胶凝材料特性研究３１－－２００８年第１期水泥工程方法》，结合工厂的实验检验条件，采用ＩＳＯ强度检验方法，胶砂比＝１∶３，水灰比＝０．５０，试模规格４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ。
将上述三编号的胶凝材料试样成型，在养护箱中养护２４ｈ脱模。
脱模后试块放入快速养护箱内，控制温度在５０℃，养护７ｄ。
从养护箱内取出后分成两组，一组放入２０℃水中养护；另一组放入人工配制的质量浓度为１０％的Ｎａ２ＳＯ４溶液（即ＳＯ４２－：２５０００ｍｇ／Ｌ中）浸泡［４］。
由于水化时试体中Ｃａ（ＯＨ）２的溶出，侵蚀液的ｐＨ值升高。
为保持溶液的ｐＨ值，在硫酸钠溶液中浸泡过程，每天一次用０．５０ｍｏｌ／Ｌ的Ｎａ２ＳＯ４滴定溶液，中和试体在溶液中放出的Ｃａ（ＯＨ）２。
加入量判定方法是：溶液中加入数滴酚红作指示剂，边滴边搅拌，直到溶液颜色由红变黄时停止滴定，使溶液的ｐＨ值保持在７．０左右。
浸泡时试体完全浸没，容器加盖。
试体经２８ｄ水中养护和Ｎａ２ＳＯ４溶液浸泡后取出，先观察试体的表面，发现编号ＰＧ的胶凝材料表面明显有层砂粒，而Ｐ１，Ｐ２的表面较光滑，无起砂层；然后按ＧＢ／Ｔ１７６７１－１９９９《水泥胶砂强度检验方法（ＩＳＯ法）》进行抗折试验，并计算抗蚀系数Ｋ，Ｋ＝试体在１０％的Ｎａ２ＳＯ４溶液中浸泡２８ｄ抗折强度／试体在２００℃水中养护２８ｄ抗折强度２．３试验结果与讨论复合胶凝材料和硅酸盐水泥的对比测试结果见表３。
从表３可知，预先在水中养护７ｄ，再在硫酸盐溶液中养护２８ｄ后，ＰＧ的抗折强度下降了；但在同样条件下，复合胶凝材料Ｐ１和Ｐ２的抗折强度则有所提高。
试验结果表明，掺加矿渣粉和粉煤灰的复合胶凝材料可提高胶凝材料的抗硫酸盐性。
分析认为，这主要是侵蚀液中的ＳＯ４２－渗透进入复合胶凝材料硬化体，一方面与水泥浆体内的Ｃａ（ＯＨ）２作用生成二水石膏结晶，另一方面又进一步与水化铝酸盐反应生成三硫酸盐型水化硫铝酸钙结晶，从而使结构得以更加紧密。
值得注意的是：生成的结晶化合物在胶凝材料浆体孔隙中生长，由于晶体不断增长，伴随体积膨胀，产生膨胀应力，膨胀程度与胶凝材料中铝酸盐含量以及水化时产生的Ｃａ（ＯＨ）２量有关，二者含量越多，破坏就愈厉害［４］。
复合胶凝材料由于矿渣粉和粉煤灰的加入，熟料量少，熟料矿物含量较硅酸盐水泥低，水泥水化后产生的Ｃａ（ＯＨ）２量和水化铝酸盐量低，生成的二水石膏结晶和三硫酸盐型水化硫铝酸钙结晶量少，使水泥石的结构变得密实；另一方面由于粉煤灰的加入，引起了胶凝材料浆体密实度增加的物理效应，并附有火山灰的化学作用，使复合胶凝材料硬化体的结构致密，明显提高了其抗硫酸盐能力。
３结语（１）试验表明采用分磨混合生产的复合胶凝材料具有较低的水化热和较好的抗硫酸盐性，可以提高胶凝材料的耐久性。
这一试验结果对改善水泥的应用性能和提高混凝土的耐久性有积极意义。
（２）复合胶凝材料虽水化初期的水化速度略慢，但后期强度增进率较大。
特别是粉煤灰的加入，使复合胶凝材料浆体密实度增加。
参考文献［１］陈袁魁．微量外掺物和工艺参数对高碱熟料形成及其性能的影响［Ｄ］．武汉：武汉工业大学，１９８９．［２］中国建材研究院胶凝材料所．胶凝材料性能及其检验［Ｍ］．中国建材工业出版社，１９９４．［３］中华人民共和国清洁生产促进法［Ｓ］．［４］Π．舒别特．含粉煤灰胶凝材料砂浆的抗硫酸盐性［Ｃ］／／第六届国际水泥化学会议论文集（第三卷）水泥及其性能．中国建筑工业出版社，１９８０：１４５－１４９．———————————————————【作者简介】周惠群（１９６２年生），女（白族），云南大理人，昆明冶金高等专科学校材料与机械学院副教授，工学学士，主要从事无机材料研究和教学管理工作。
