1.4 高铝水泥 1.4.1 高铝水泥熟料 1.4.2 高铝水泥的主要技术性质 1.4.3 高铝水泥的特点 1.4.4 高铝水泥的应用 3.4.1 高铝水泥熟料 熟料组成 CA：CaOAl2O3； CA2： CaO2Al2O3； C2AS：2CaOAl2O3SiO2（钙铝黄长石）； C12A7：12CaO7Al2O3； 少量C2S：2CaOSiO2 Al2O3含量约50%。 熟料生产 铝矾土 + 石灰石 生料 熟料 铝矾土：Al2O3H2O、Al2O33H2O、 Al2O32SiO22H2O CA在约900形成，C12A7形成温度950-1000 ， CA21000-1100，熟料烧结范围仅70-80 。 配料、混合 磨 细 1300-1330 熟料水化 CA + aq CAH10 2 CA + aq C2AH8 + AH3 3 CA + aq C3AH6 + 2 AH3 CA2 + aq CAH10 + AH3 2 CA2 + aq C2AH8 + 3 AH3 3 CA2 + aq C3AH6 + 5 AH3 20 15-20 20-30 30 20-30 30 针状、片状的CAH10、C2AH8构 成骨架，AH3凝胶充填孔隙。 C2AH8 CAH10 C2AH8 C3AH6 C3AH6 3.4.2 高铝水泥的主要技术性质 实际密度与表观密度。实际密度：3.0-3.2 g/cm3、表观密度：1000-1300 kg/m3 细度。0.080mm方孔筛筛余10%（GB201-81） 。 凝结时间。不得早于40min，不得晚于10h。 强度。以三天抗压强度值作为标号，共分为四 个标号425、525、625和725。 高铝水泥各龄期强度值 水泥标标号 抗压压强度值值，MPa抗折强度值值，MPa 1d3d1d3d 425 525 625 725 36.0 46.0 56.0 66.0 42.5 52.5 62.5 72.5 4.0 5.0 6.0 7.0 4.5 5.5 6.5 7.5 3.4.3 高铝水泥的特点 快凝早强，1d强度可达最高强度的80%以上， 后期强度增长不显著； 水化热大，且放热量集中，1d内即可放出水 化热总量的70-80%； 结构致密，抗硫酸盐性能很强，但抗极差； 耐热性差,30以上使用水硬性差；耐高温性 好，高铝水泥混凝土在1300还能保持约53%的 强度； 长期强度有降低的趋势。 3.4.4 高铝水泥的应用 配制不定形耐火材料； 配制不同类型的膨胀水泥和自应力水泥； 用于抢修、抢建，抗耐硫酸盐腐蚀和冬季施 工等特殊要求的工程。 高铝水泥最适宜的硬化温度为15左右，一 般不得超过25。因此用高铝水泥调制的混凝土 不能进行蒸汽养护，且不宜在高温季节施工。 3.5 专用水泥 3.5.1 道路水泥 3.5.2 砌筑水泥 3.5.1 道路水泥 各种公路路面建筑中 ，以水泥混凝土路面最为 优良。其优点是： 路面不易损坏，使用年 限长，可达数十年，是沥 青路面的好几倍； 路面阻力小； 抗油类侵蚀性强； 雨天不打滑； 保养简单，维护费用少 。 美国生产的水泥 ，近一半用于道路建 筑。 2008年奥运会， 北京将投入900亿元 资金用于道路交通的 建设，路面材料是用 水泥混凝土还是用改 性沥青，至今悬而未 决（2001年10月）。 道路特点 v 经受高速车辆的摩擦； v 循环不已的负荷； v 载重车的震荡与冲击； v 路面和路基的温度差及其产生的膨胀应力； v 夏天的高温路面经受骤雨冷却，冬季路面的冻 融循环等。 对道路水泥的要求 v 耐磨性好； v 收缩小； v 抗冻性好； v 弹性模量低； v 有高的应变性能 ； v 抗冲击性能好； v 有高的抗折强度 ； v 弹性好。 道路水泥不同于 普通水泥： 熟料组成； 粉磨细度； 石膏加入量； 外加剂。 熟料组成 提高C3S含量，适当提高C4AF含量，限制C3A含 量。原因是： 水泥的耐磨性与其抗压强度有较好的相关性， 因此提高C3S含量； C3S从液相中析出，而液相由C4AF和C3A的相应 成份提供； 熟料矿物的化学减缩作用大小顺序为： C3AC4AFC3SC2S 为了提高道路水泥的致密性，因而要限制C3A的含 量；从而适当提高C4AF含量。 粉磨细度 道路水泥的比表面积300320m2/kg，80m 方孔筛筛余510%，稍细于普通水泥。 水泥粉磨细度增加，虽可提高强度，但水泥 的细度增加，收缩增加很快，从而易产生微细 裂缝，使道路易于破坏。 硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg， 普通水泥80m方孔筛筛余不超过10%。 石膏加入量 适当提高水泥中的石膏加入量，可提高水 泥的强度和降低收缩，对制造道路水泥是有利 的。 C4AF C3A 石膏 钙矾石 体积增大1.5倍 外加剂 加入硬度大的物质，如加入5%以下的石英砂 ，可提高道路混凝土的耐磨性。 3.5.2 砌筑水泥 定义： 凡由活性混合材加入适量的硅酸盐水泥熟 料和石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料，总 称为砌筑水泥。 砌筑水泥标号： GB3183-82，125、175、225 类型： 矿渣砌筑水泥：矿渣加入量不得少于70%； 火山灰质砌筑水泥：火山灰质掺入量不少于50% ； 粉煤灰质砌筑水泥：粉煤灰掺入量不少于40%。 三种混合材允许相互代替，当代替量不超过混合 材总掺量1/3时，水泥名称不变。当超过1/3时， 则应在砌筑水泥名称前冠以两种混合材的名称。 3.6 特性水泥 3.6.1 快硬水泥 3.6.2 抗硫酸盐硅酸盐水泥 3.6.3 白色硅酸盐水泥 3.6.4 膨胀水泥及自应力水泥 3.6.1 快硬水泥 主要用于抢修工程、军事工程、预应力钢筋 混凝土构件等；快硬水泥以3d的抗压强度值作为 标号，有两类： 快硬硅酸盐水泥：325、375和425 快硬硫铝酸盐水泥：425、525和625 快硬硅酸盐水泥 快硬硅酸盐盐水泥普通硅酸盐盐水泥 C3S C3A 比表面积积 (m2/kg) 石膏（SO3）计计 50-60% 8-14% 330-450 3-3.5% 36-60% 7-15% 300 1.5-2.5% 标标号 3d抗压压强度值值 325、375、425 28d抗压压强度值值 32.5、42.5、52.5 快硬硫铝酸盐水泥 熟料组成： 3(CaOAl2O3)CaSO4 36-44% -C2S 23-34% C2F 10-17% CaSO4 12-17% 快硬硫铝酸盐水泥熟料生产过程 原料：石灰石、矾土、无水石膏。 900-1000： CaCO3CaO + CO2 Al2O3xH2O Al2O3 + H2O 1000-1250： CaSO4 + 3CaO + 3Al2O3 3(CaOAl2O3)CaSO4 CaSO4 + 4CaO + 2SiO2 2CaOSiO2CaSO4 1280： 2CaOSiO2CaSO4 2CaOSiO2+ CaSO4 合适煅烧温度1250-1350。 快硬硫铝酸盐水泥的水化 3(CaOAl2O3)CaSO4 + 2(CaSO42H2O) + 36H2O 2Al(OH)3 + 3CaOAl2O33CaSO432H2O 3(CaOAl2O3)CaSO4 + 18H2O 2Al(OH)3 + 3CaOAl2O3CaSO412H2O C2S + n H2OC-S-H + Ca(OH)2 3 Ca(OH)2 + Al(OH)3 + 3(CaSO42H2O)+ 20H2O 3CaOAl2O33CaSO432H2O 钙矾石构成骨架结构，Al(OH)3和C-S-H凝胶充填于骨架间隙中。 3.6.2 抗硫酸盐硅酸盐水泥 抗硫酸盐盐硅酸盐盐水 泥 普通硅酸盐盐水泥 C3S C3S + C2S C3A C4AF 40-50% 77-80% 2-4% 15-18% 36-60% 75-82% 7-15% 10-18% 特点 C2S和C4AF含量较较高 ，水化热热低，早期强 度小，抗硫酸盐盐侵 蚀蚀。 C3S和C3A含量较较高 ，水化热热高，耐硫 酸盐盐侵蚀蚀差。 硫酸盐侵蚀机理 硫酸盐与水泥石中的Ca(OH)2及水化铝酸钙作用： MgSO4 + Ca(OH)2 + 2H2OCaSO42H2O + Mg(OH)2 4CaOAl2O313H2O + 3(CaSO42H2O) + 19H2O 3CaOAl2O33CaSO432H2O 因此，控制水泥中的Ca(OH)2及水化铝酸钙的含量 就能从组成的角度达到防止硫酸盐侵蚀的目的。 3.6.3 白色硅酸盐水泥 由Fe2O3含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石 膏磨细制成。Fe2O30.5%，其它着色元素也有严 格限制。 主要矿物组成为：C3S、C2S和C3A，因而其烧成 温度更高。 加入颜料，可以制成彩色水泥。用于装饰工程 中。 3.6.4 膨胀水泥及自应力水泥 铝酸钙的水化产物与石膏作用生成钙矾石， 产生1.5倍的体积膨胀。若这种膨胀发生在水泥 硬化之后，就会对水泥石产生破坏作用。若发 生在硬化初期，则其膨胀可以抵消水泥水化后 的收缩，埋充孔隙，甚至可以产生膨胀膨 胀水泥。 若膨胀组分含量较高时，在膨胀过程中又受 到限制（如钢筋）则水泥石本身就受到压应力 自应力，自应力值2MPa时,称为自应力水 泥。 膨胀水泥 v 普通硅酸盐水泥在空气中硬化，通常表现为 收缩。水泥混凝土成型后，7-60天内的收缩率较 大，60天后收缩率趋向缓慢。由于收缩，混凝土 内部会产生微裂纹，使混凝土的耐久性降低。 v 为解决普通水泥硬化后的收缩问题，研制了 膨胀水泥。 膨胀水泥原理 v 在水泥中掺入1150-1250煅烧的CaO，氧化 钙水化时产生体积膨胀； v 在水泥中掺入900-950煅烧的MgO，氧化镁 水化时产生体积膨胀； v 在水泥水化过程形成钙矾石，产生体积膨胀 。 由于温度对CaO和MgO的水化速度较敏感，在 生产上往往膨胀性能不够稳定，因此实际上应用 较广的是钙矾石的膨胀。 膨胀水泥类型 硅 酸 盐 型 铝 酸 盐 型 硅酸盐水泥 适量高铝水泥 石 膏 高铝水泥 石 膏 硫 铝 酸 盐 型 铁 铝 酸 钙 型 3(CA) CaSO4 + C2S 石 膏 石 膏 铁相(C2F、C4AF) 3(CA) CaSO4 + C2S 膨胀水泥及自应力水泥的应用 v 膨胀水泥适用于配制收缩补偿混凝土，用于 构件的接缝及管道接头，混凝土结构的加固和 修补，防渗堵漏工程，机器底座及地脚螺丝的 固定等； v 自应力水泥适用于制造自应力钢筋混凝土压 力管及其配件。 1、在硅酸盐水熟料矿物C3S、C2S、C3A、C4AF中，干 缩性最大的是_ 。 C3A 2、国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于 _ ，终凝时间不迟于_ 。 45min 6.5h 答案 答 案 练 习 练 习 3、水泥孰料中，水化速度最快，28天水化热最大的 是。 C3A ABD 答案 答案 4、引起水泥安定性不合格的原因有（）。 A、熟料游离氧化钙过多 B、熟料中游离氧化镁过多 C、二氧化硅含量过量 D、加入的石膏过多 5、以下工程适合用硅酸盐水泥的是。 A.大体积混凝土工程 B.受海水及化学侵蚀的工程 C.耐热混凝土工程 D.早期强度要求较高的淺工程 6、生产硅酸盐水泥时，一定要加入适量石膏， 是为了 对水泥起_ 作用。 D 缓凝 7、判断：国标规定，硅酸盐水泥体积安定性不符合要求 时应初视为废品