造價(jià)師《計(jì)量土建》教材：3.4 -造價(jià)工程師 -環(huán)球網(wǎng)校

第四節(jié) 下 水 泥

水泥是一種良好的礦物膠凝材料。水泥漿體不但能在空氣中硬化，還能更好地在水中硬化，保持并繼續(xù)增長其強(qiáng)度，故水泥屬于水硬性膠凝材料。水泥品種很多，工程中最常用的是硅酸鹽系列水泥。

一、硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥

1.定義與代號

(1)硅酸鹽水泥。凡由硅酸鹽水泥熟料、O～5%的石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥(國外通稱為波特蘭水泥)o可分為兩種類型：不摻混合材料的稱為I型硅酸鹽水泥，代號P-I;摻人不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱為Ⅱ型硅酸鹽水泥，代號P.Ⅱo

(2)普通硅酸鹽水泥。由硅酸鹽水泥熟料、6%～15%的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥，代號P.O。

摻活性混合材料時(shí)，最大摻量不得超過15%，其中允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)量10%的非活性混合材料來代替。摻非活性混合材料時(shí)，最大摻量不得超過水泥質(zhì)量的10%。

2.硅酸鹽水泥熟料的組成

硅酸鹽水泥熟料主要礦物組成及其含量范圍和各種熟料單獨(dú)與水作用所表現(xiàn)特性，見表3.4.10

表3.4.1 水泥熟料礦物含量與主要特征

3.硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化

水泥的凝結(jié)硬化包括化學(xué)反應(yīng)(水化)及物理化學(xué)作用(凝結(jié)硬化)。水泥的水化反應(yīng)過程是指水泥加水后，熟料礦物及摻入水泥熟料中的石膏與水發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng);水泥凝結(jié)硬化機(jī)理比較復(fù)雜，一般解釋為水化是水泥產(chǎn)生凝結(jié)硬化的必要條件，而凝結(jié)硬化是水泥水化的結(jié)果。影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素有熟料的礦物組成、細(xì)度、水灰比、石膏摻量、環(huán)境溫濕度和齡期等。

4.硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)

(1)細(xì)度。細(xì)度是指硅酸鹽水泥及普通水泥顆粒的粗細(xì)程度，用比表面積法表示。水泥的細(xì)度直接影響水泥的活性和強(qiáng)度。顆粒越細(xì)，與水反應(yīng)的表面積越大，水化速度快，早期強(qiáng)度高，但硬化收縮較大，且粉磨時(shí)能耗大，成本高。但顆粒過粗，又不利于水泥活性的發(fā)揮，強(qiáng)度也低。 《通用硅酸鹽水泥》GB 175規(guī)定，硅酸鹽水泥比表面積應(yīng)大于300

/kg。

(2)凝結(jié)時(shí)間。凝結(jié)時(shí)間分為初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。初凝時(shí)間為水泥加水拌和起，至水泥漿開始失去塑性所需的時(shí)間;終凝時(shí)間從水泥加水拌和起，至水泥漿完全失去塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。水泥凝結(jié)時(shí)間在施工中有重要意義，為使混凝土和砂漿有充分的時(shí)間進(jìn)行攪拌、運(yùn)輸、澆搗和砌筑，水泥初凝時(shí)間不能過短;當(dāng)施工完畢后，則要求盡快硬化，具有強(qiáng)度，故終凝時(shí)間不能太長?！锻ㄓ霉杷猁}水泥》GB 175規(guī)定，硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不得早于45min，終凝時(shí)間不得遲于6.5h;普通硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不得早于45min，終凝時(shí)間不得遲于10ho

水泥初凝時(shí)間不合要求，該水泥報(bào)廢;終凝時(shí)間不合要求，視為不合格。

(3)體積安定性。水泥體積安定性是指水泥在硬化過程中，體積變化是否均勻的性能，簡稱安定性。水泥安定性不良會導(dǎo)致構(gòu)件(制品)產(chǎn)生膨脹性裂紋或翹曲變形，造成質(zhì)量事故。引起安定性不良的主要原因是熟料中游離氧化鈣、游離氧化鎂過多或三氧化硫含量過多。

安定性不合格的水泥不得用于工程，應(yīng)廢棄。

(4)強(qiáng)度。水泥強(qiáng)度是指膠砂的強(qiáng)度而不是凈漿的強(qiáng)度，它是評定水泥強(qiáng)度等級的依據(jù)。根據(jù)《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》GB/T 17671的規(guī)定，將水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂和水按照(質(zhì)量比)水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂一1:3拌和用0.5的水灰比制成膠砂試件，在標(biāo)準(zhǔn)溫度(20℃±1℃)的水中養(yǎng)護(hù)，測3d和28d的試件抗折和抗壓強(qiáng)度，以規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度劃分強(qiáng)度等級。硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R(帶“R’’早強(qiáng)型，不帶“R’’普通型)六個(gè)等級;普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級分為42.5、42.5R、52.5、52.5R四個(gè)等級。

(5)堿含量。水泥的堿含量將影響構(gòu)件(制品)的質(zhì)量或引起質(zhì)量事故?！锻ㄓ霉杷猁}水泥》GB 175中規(guī)定：水泥中堿含量按Na20 0.658K20計(jì)算值來表示，若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中堿含量不得大于60%或由供需雙方商定。

(6)水化熱。水泥的水化熱是水化過程中放出的熱量。水化熱與水泥礦物成分、細(xì)度、摻人的外加劑品種、數(shù)量、水泥品種及混合材料摻量有關(guān)。水泥的水化熱主要在早期釋放，后期逐漸減少。

對大型基礎(chǔ)、水壩、橋墩等大體積混凝土工程，由于水化熱產(chǎn)生的熱量積聚在內(nèi)部不易發(fā)散，將會使混凝土內(nèi)外產(chǎn)生較大的溫度差，所引起的溫度應(yīng)力使混凝土可能產(chǎn)生裂縫，因此水化熱對大體積混凝土工程是不利的。

5.硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥的應(yīng)用

普通硅酸鹽水泥混合材料摻量十分有限，性質(zhì)與硅酸鹽水泥十分相近，所以在工程中的適應(yīng)范圍是一致的，。主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：

(1)水泥強(qiáng)度等級較高，主要用于重要結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程。

(2)凝結(jié)硬化較快、抗凍性好，適用于早期強(qiáng)度要求高、凝結(jié)快，冬期施工及嚴(yán)寒地區(qū)受反復(fù)凍融的工程。

(3)水泥中含有較多的氫氧化鈣，抗軟水侵蝕和抗化學(xué)腐蝕性差，所以不宜用于經(jīng)常與流動(dòng)軟水接觸及有水壓作用的工程，也不宜用于受海水和礦物等作用的工程。

(4)因水化過程放出大量的熱，故不宜用于大體積混凝土構(gòu)筑物。 j、摻混合材料的硅酸鹽水泥

1.混合材料

在生產(chǎn)水泥時(shí)，為改善水泥性能、調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級而加到水泥中的人工的或天然的 t礦物材料，稱為水泥混合材料。按其性能分為活性(水硬性)混合材料和非活性(填充性)混合材料兩類。

(1)活性混合材料。常用的活性混合材料有符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的粒化高爐礦渣、礦渣粉、火山灰質(zhì)混合材料。水泥熟料中摻人活性混合材料，可以改善水泥性能、調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級、擴(kuò)大水泥使用范圍、提高水泥產(chǎn)量、利用工業(yè)廢料、降低成本，有利于環(huán)境.

保護(hù)。

(2)非活性混合材料。非活性混合材料是指與水泥成分中的氫氧化鈣不發(fā)生化學(xué)作用或很少參加水泥化學(xué)反應(yīng)的天然或人工的礦物質(zhì)材料，如石英砂、石灰石及各種廢渣，活性指標(biāo)低于相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)要求的?；郀t礦渣、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料。

水泥熟料摻人非活性混合材料可以增加水泥產(chǎn)量、降低成本、降低強(qiáng)度等級、減少水化熱、改善混凝土及砂漿的和易性等。.

2.定義與代號

(1)礦渣硅酸鹽水泥。由硅酸鹽水泥熟料和20%-70%?；郀t礦渣、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為礦渣硅酸鹽水泥，代號P.So

(2)火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。由硅酸鹽水泥熟料和20% -50%的火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，代號P.Po

(3)粉煤灰硅酸鹽水泥。由硅酸鹽水泥熟料和20%-40%的粉煤灰、適量石膏磨細(xì)制成的水硬件膠凝材料，稱為粉煤灰硅酸鹽水泥，代號P.Fa

3.五種水泥的主要特性及適用范圍

五種水泥的主要特性及適用范圍見表3.4.2。

表3.4.2 特性及適用范圍

三、鋁酸鹽水泥

鋁酸鹽水泥，以前稱為高鋁水泥，也稱礬土水泥。根據(jù)《鋁酸鹽水泥》GB 201的規(guī)定，凡以鋁酸鈣為主的鋁酸鹽水泥熟料，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為鋁酸鹽水泥，代號CA o根據(jù)需要也可在磨制Al203含量大于68%的水泥時(shí)，摻加適量的a- Al203粉。根據(jù)Al203含量百分?jǐn)?shù)將鋁酸鹽水泥分為四類：CA-50、CA-60.CA-70.CA-800 鋁酸鹽水泥的細(xì)度要求比表面積不小于300m27kgo CA- 60水泥初凝時(shí)間不得早于60min，終凝時(shí)間不得遲于18h，其余三類水泥均要求初凝時(shí)間不得早于30min，終凝時(shí)間不得遲于6ho

鋁酸鹽水泥早期強(qiáng)度高，凝結(jié)硬化快，具有快硬、早強(qiáng)的特點(diǎn)，水化熱高，放熱快且放熱量集中，同時(shí)具有很強(qiáng)的抗硫酸鹽腐蝕作用和較高的耐熱性，但抗堿性差。

鋁酸鹽水泥可用于配制不定型耐火材料;與耐火粗細(xì)集料(如鉻鐵礦等)可制成耐高溫的耐熱混凝土;用于工期緊急的工程，如國防、道路和特殊搶修工程等;也可用于抗硫酸鹽腐蝕的工程和冬季施工的工程。

鋁酸鹽水泥不宜用于大體積混凝土工程;不能用于與堿溶液接觸的工程;不得與未硬化的硅酸鹽水泥混凝土接觸使用，更不得與硅酸鹽水泥或石灰混合使用;不能蒸汽養(yǎng)護(hù)，不宜在高溫季節(jié)施工

四、白色和彩色硅酸鹽水泥

白色硅酸鹽水泥是以適當(dāng)?shù)纳蠠敛糠秩廴?，得到以硅酸鈣為主要成分、氧化鐵含量很小的白色硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的混合材料，共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，代號P.Wo白色硅酸鹽水泥的性質(zhì)與普通硅酸鹽水泥相同，按照.《白色硅酸鹽水泥》GB 2015的規(guī)定，白色硅酸鹽水泥分32.5、42.5和52.5三個(gè)強(qiáng)度等級。白色硅酸鹽水泥的白度應(yīng)不低于87%，其初凝時(shí)間不得早于45min，終凝時(shí)間不得遲于10ho

白色硅酸鹽水泥熟料、石膏和耐堿性礦物顏料(氧化鐵、氧化錳、氧化鉻等)共同磨細(xì)，可制成彩色硅酸鹽水泥，但耐堿性礦物顏料不能對水泥起有害作用。

白色和彩色硅酸鹽水泥主要用于建筑物內(nèi)外的表面裝飾工程，如地畫、樓面、墻、柱及臺階等。.可做成水泥拉毛、彩色砂漿、水磨石、水刷石、斬假石等飾面。

五、硫鋁酸鹽水泥

硫鋁酸鹽水泥是以適當(dāng)成分的生料，經(jīng)煅燒所得以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的熟料，摻人不同量的石灰石、適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，代號 P.SACo硫鋁酸鹽水泥分為快硬硫鋁酸鹽水泥(R.SAC)、低堿度硫鋁酸鹽水泥(L.SAC)和自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥(S.SAC)o

根據(jù)《硫鋁酸鹽水泥》GB 20472，快硬硫鋁酸鹽水泥以3d抗壓強(qiáng)度劃分為42.5、52.5、62.5和72.5四個(gè)強(qiáng)度等級?？煊擦蜾X酸鹽水泥中不允許出現(xiàn)游離氧化鈣，比表面積不得低于380m2 /kg，其初凝時(shí)間不得早于25min，終凝時(shí)間不得遲于3ho

硫鋁酸鹽水泥具有快凝、早強(qiáng)、不收縮的特點(diǎn)，宜用于配制早強(qiáng)、抗?jié)B和抗硫酸鹽侵蝕等混凝土，適用于漿錨、噴錨支護(hù)、搶修、抗硫酸鹽腐蝕、海洋建筑等工程。由于硫鋁

酸鹽水泥水化硬化后生成的鈣礬石在150℃高溫下易脫水發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變，引起強(qiáng)度大幅下降，所以硫鋁酸鹽水泥不宜用于高溫施工及處于高溫環(huán)境的工程。

六、膨脹水泥和自應(yīng)力水泥

膨脹水泥和自應(yīng)力水泥在硬化過程中不但不收縮，而且有不同程度的膨脹。膨脹水泥和自應(yīng)力水泥有兩種配制途徑：一種以硅酸鹽水泥為主配制，凝結(jié)較慢，俗稱硅酸鹽型;另一種以高鋁水泥為主配制，凝結(jié)較快，俗稱鋁酸鹽型。

當(dāng)膨脹水泥中高鋁水泥膨脹組分含量較多，.其膨脹值就較大。在膨脹過程中又受到限制時(shí)(如受到鋼筋的限制)，則水泥石本身就會受到壓應(yīng)力。該壓力是依靠水泥本身的水化反應(yīng)而產(chǎn)生的，所以稱為自應(yīng)力，并以自應(yīng)力值表示所產(chǎn)生壓應(yīng)力的大小。自應(yīng)力值大于2MPa的稱為自應(yīng)力水泥。

膨脹水泥適用于補(bǔ)償收縮混凝土，用作防滲混凝土;填灌混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的接縫及管道接頭，結(jié)構(gòu)的加固與修補(bǔ)，澆注機(jī)器底座及固結(jié)地腳螺絲等。自應(yīng)力水泥適用于制作自應(yīng)力鋼筋混凝土壓力管及配件。

七、道路硅酸鹽水泥

道路硅酸鹽水泥是由道路硅酸鹽水泥熟料，O～l0%標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的活性混合材料和適量 石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，代號P.R。道路硅酸鹽水泥熟料是以硅酸鈣為主要成 分和較多量的鐵鋁酸鈣的硅酸鹽水泥熟料。根據(jù)《道路硅酸鹽水泥》GB 13693的規(guī)定， 比表面積為300～450 /kg,28d干縮率不得大于0.10%，其初凝時(shí)間不得早于1.5h， 終凝時(shí)間不得遲于10ho

道路硅酸鹽水泥主要用于公路路面、.機(jī)場跑道等工程結(jié)構(gòu)，也可用于要求較高的工廠 地面和停車場等工程。