第九次课 第三章 掺大量混合材料的硅酸盐水泥

第二节掺混合材的硅酸盐水泥一．水泥用混合材料定义：在生产硅酸盐水泥的过程中，为了改善水泥的性质，调节水泥强度而加入水泥中的人工或天然矿物材料，称为水泥混合材料。

火山灰活性：混合材料磨成细粉并与石灰或石膏混合均匀，用水拌和后，在常温下可生成具有水硬性的水化物，这称为混合材料的火山灰活性。

1．分类（1）非活性混合材料也称为惰性混合材，主要起填充作用，可调节水泥强度，降低水化热及增加水泥产量等。

主要有磨细石英砂、石灰石、粘土、缓冷矿渣等。

（2）活性混合材料主要化学成分为活性二氧化硅、活性氧化铝。

本身与水不起化学反应，但在有激发剂（硫酸盐或碱性）的情况下，能发生水化反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙。

主要品种有：粒化高炉矿渣、火山灰质、粉煤灰等。

A粒化高炉矿渣炼铁时为使铁矿石易熔加入石灰石作溶剂，高温下氧化钙与铁矿石中的黏土矿物生成硅酸盐与铝酸盐矿物，浮于铁水表面，排出用水急冷成为颗粒状、质地疏松、多孔的粒化高炉矿渣，又称水淬高炉矿渣。

其玻璃体含量达80％以上，其矿物成分为硅酸钙，与水泥熟料矿物成分相似，差别是钙含量低、硅含量高。

B火山喷发时形成的一系列矿物材料统称为火山灰质混合材料，包括浮石、火山渣（灰）、凝灰岩1等。

还有一些天然材料或工业废渣，由于其成分与火山灰材料相似，也称为火山灰质混合材料，如烧粘土2、粉煤灰、自燃煤矸石、硅藻土3(石)等。

按化学成分和活性来源将火山灰质混合材料分为三类：(1) 含水硅酸质材料：以SiO2为主要活性成分，含有结合水，如硅藻土、蛋白石4和硅质渣5等。

与石灰反应能力强，活性好，但需水量大、干缩大。

(2) 铝硅玻璃质材料：以SiO2和Al2O3为主要活性成分，如火山灰、凝灰岩、浮石和粉煤灰等。

活性大小与化学成分、冷却速度有关。

(3) 烧粘土质混合材料：以Al2O3为主要活性成分，如烧粘土、煤渣、自燃煤矸石等．1凝灰岩：火山喷出的渣、砾夹杂火山灰沉积后再经石化而成；2烧粘土：含Al2O3较高的黏土经600～800℃煅烧而成；3硅藻土：由硅藻类微生物在水中死后残骸沉积而成；4蛋白石：由硅藻石微粒经硅质胶结材料胶结而成；5硅质渣：粘土经提取氧化铝后的残渣；C粉煤灰是火力发电厂以煤粉作燃料，燃烧后收集起来的粒径为1～50μm的极细灰渣颗粒，呈玻璃态实心或空心球状，由于其主要活性成分为SiO2和Al2O3，所以也把粉煤灰划归为火山灰质混合材料。

1．⽔泥混合材料 ⽣产⽔泥时，为改善⽔泥的性能，调节⽔泥强度等级，加⼊的⼈⼯或天然的矿物材料。

1）⽔泥混合材料的类别 混合材料分为：活性混合材料和⾮活性混合材料两类。

①活性混合材料。

指混合材料磨或细粉，与⽯灰或与⽯灰和⽯膏拌合在―起，并加⽔后，在常温下能⽣成具有胶凝性的⽔化物，既能在⽔中⼜能在空⽓中硬化，称为活性混合材料。

活性混合材料有：①粒化⾼炉矿渣，绝⼤部分为玻璃体，其活性成分为活性SiO2和活性A12O3；②⽕⼭灰质混合材料，含⼀定玻璃体，其活性成分为活性SiO2和活性A12O3；③粉煤灰，玻璃体含量较⾼，活性成分为活性SiO2和活性A12O3。

②⾮活性混合材料。

磨细的⽯英砂、⽯灰⽯、黏⼟、慢冷矿渣等均属⾮活性混合材料，它们与⽔泥成分不起化学作⽤（即⽆化学活性）或化学作⽤很⼩。

掺⼊⽔泥中仅起提⾼⽔泥产量和降低⽔泥强度⽔泥、减少⽔化热的作⽤。

2）活性混合材料的作⽤ 粒化⾼炉矿渣，⽕⼭灰质混合材料和粉煤灰，它们与⽔调和后，本⾝不会硬化或硬化极慢，强度很低。

但在氢氧化钙溶液中，便会发⽣显著的⽔化的反应，即 xCa（OH）2＋SiO2＋mH2O→xCaO·SiO2·nH2O yCa（OH）2＋A12O3＋mH2O→yCaO·Al2O3·nH2O 当液相中存在⽯膏时，将与⽔化铝酸钙反应⽣成⽔化硫铝酸钙。

这些⽔化产物能在空⽓中凝结硬化，并能在⽔中继续硬化，具有较⾼强度。

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。

2．普通硅酸盐⽔泥 定义：凡由硅酸盐⽔泥熟料，6%～15%混合材料，适量⽯膏磨细制成的⽔硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐⽔泥（简称普通⽔泥）。

代号：P·O 普通⽔泥按照国家标准《硅酸盐⽔泥、普通硅酸盐⽔泥》（GB 175—1999）的规定分为32．5、32．5R、42．5、42．5R、52．5和52．5R六个强度等级。

掺混合材料的硅酸盐水泥(水泥外加剂）一、混合材料掺入到水泥或混凝土中的人工或天然矿物材料称为混合材料。

（一）非活性混合材料常温下不能与氢氧化钙和水反应，也不能产生凝结硬化的混合材料，称为非活性混合材料。

在水泥中主要起到调节标号、降低水化热、增加水泥产量、降低成本等作用。

主要使用的有石灰石、石英砂、缓慢冷却的矿渣等。

（二）活性混合材料常温下可与氢氧化钙反应生成具有水硬性的水化产物，凝结硬化后产生强度的混合材料，称为活性混合材料。

它们在水泥中的主要作用是调整水泥标号、增加水泥产量、改善某些性能、降低水化热和成本等。

常用活性混合材料有：1.粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣又称水淬高炉矿渣。

其活性来自非晶态的（即玻璃态的）氧化硅和氧化铝，称为活性氧化硅和活性氧化铝。

2.火山灰质混合材料常见火山灰质混合材料有：（1）含水硅酸质混合材料：主要有硅藻土、硅藻石、蛋白石和硅质渣等。

其活性来源为活性氧化硅。

（2）铝硅玻璃质混合材料：主要有火山灰、浮石、凝灰岩等。

其活性来源为活性氧化硅和活性氧化铝。

（3）烧黏土质混合材料：主要有烧黏土、炉渣、煅烧的煤矸石等。

其活性来源主要为活性氧化铝和少量活性氧化硅。

掺此类活性混合材料的水泥的耐硫酸盐腐蚀性差，因水化后，水化铝酸钙含量较高。

3.粉煤灰粉煤灰是煤粉锅炉吸尘器所吸收的微细粉尘。

灰份经熔融、急冷成为富含玻璃体的球状体。

其活性来源主要为活性氧化铝和少量活性氧化硅。

（三）掺活性混合材料的硅酸盐水泥的水化特点掺活性混合材料的硅酸盐水泥在与水拌和后，首先是水泥熟料矿物水化，之后，水泥熟料矿物的水化产物氢氧化钙与活性混合材料发生水化（亦称二次反应）产生水化产物。

由水化过程可知，掺活性混合材料的硅酸盐水泥的早期强度较硅酸盐水泥低。

二、普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、（6%～15%）活性混合材料和适量石膏组成。

其中非活性混合材料的掺量不得大于10%，窑灰不得大于5%。

代号为P•O。