1.2　水硬性膠凝材料

水硬性膠凝材料既適用于干燥環(huán)境,又適用于潮濕環(huán)境及水中的工程部位。水泥(cement)是水硬性無機(jī)膠凝材料,即水泥加水拌和,經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)作用后,既能在空氣中凝結(jié)硬化,又能在水中凝結(jié)硬化并保持其強(qiáng)度發(fā)展的一種膠凝材料。水泥是目前工程中最為重要的建筑材料之一,與鋼材、木材統(tǒng)稱為建筑上的“三材”。

水泥是一種粉狀材料,它與水拌和后,經(jīng)水化反應(yīng)隨著時(shí)間的進(jìn)行漿體由稀變稠,最終形成堅(jiān)硬的水泥石。水泥水化過程中還可以將砂、石等散粒材料膠結(jié)成整體而形成各種水泥制品。所以水泥不僅大量應(yīng)用于水利水電工程中,還廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、交通、道路與橋梁工程和國防建設(shè)等工程。

根據(jù)《通用硅酸鹽水泥》(GB175—2007)的規(guī)定,將水泥分為三大類別。具體分類見表1.3。

通用水泥按照混合材料的品種和摻量分為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥。由于目前我國水泥產(chǎn)量以硅酸鹽水泥為主,所以在討論水泥的性質(zhì)和應(yīng)用時(shí),以硅酸鹽水泥為基礎(chǔ)。

1.2.1　硅酸鹽水泥

1.2.1.1　硅酸鹽水泥的組成材料

硅酸鹽水泥由硅酸鹽熟料、適量石膏及0～5%的石灰石或粒化高爐礦渣制成的水硬性膠凝材料。其中硅酸鹽熟料是由石灰石、黏土和鐵礦粉按照一定的比例配合,經(jīng)過磨細(xì)、煅燒后形成。硅酸鹽水泥的代號分別為P.Ⅰ和P.Ⅱ。P.Ⅰ型水泥由熟料和石膏組成；而P.Ⅱ型水泥由硅酸鹽熟料、適量石膏及≤5%的石灰石或粒化高爐礦渣制成。

各品種的代號和組分應(yīng)符合表1.4的規(guī)定。

硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過程可簡化為四個(gè)字：“兩磨一燒”。其生產(chǎn)流程見圖1.14。水泥生產(chǎn)線工藝設(shè)備見圖1.15。

1.熟料

硅酸鹽水泥熟料由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按適當(dāng)比例磨成細(xì)粉燒至部分熔融所得以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質(zhì),主要為硅酸三鈣3CaO·SiO2、硅酸二鈣2CaO·SiO2、鋁酸三鈣3CaO·Al2O3、鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3四種礦物。其中硅酸鈣礦物不小于66%,氧化鈣和氧化硅質(zhì)量比不小于2.0。

2.石膏

在水泥生產(chǎn)過程中加入適量石膏可以延緩水泥的凝結(jié)時(shí)間,以滿足使用的要求。但是石膏摻量不宜過高,否則會導(dǎo)致水泥石膨脹性破壞。

所加入的石膏可以是天然石膏和工業(yè)副產(chǎn)石膏。天然石膏應(yīng)符合《天然石膏》(GB/T5483—2008)中規(guī)定的G類或M類二級(含)以上的石膏或混合石膏。工業(yè)副產(chǎn)石膏是以硫酸鈣為主要成分的工業(yè)副產(chǎn)物。采用前應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)證明對水泥性能無害。

3.混合材料

生產(chǎn)水泥時(shí),為了改善硅酸鹽水泥的某些性能或調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級,在水泥熟料中摻入人工或天然礦物材料稱為混合材料。硅酸鹽水泥中的混合材料為粒化高爐礦渣或石灰石。

混合材料分為活性混合材料和非活性混合材料。

(1)活性混合材料。

活性混合材料是具有水硬性或潛在水硬性的礦物材料,它能夠與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。不但可以改善水泥的某些性能,擴(kuò)大使用范圍,而且還能充分利用工業(yè)廢渣。

常用的活性混合材料有粒化高爐礦渣、粒化高爐礦渣粉、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料。

(2)非活性混合材料。

非活性混合材料是指在水泥中主要起填充作用,而又不損害水泥性能的礦物材料。非活性混合材料經(jīng)過磨細(xì)后,摻加到水泥中,可以調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度,節(jié)約水泥熟料,提高水泥產(chǎn)量,降低水泥成本,降低水泥的水化熱。

常用的非活性混合材料主要有磨細(xì)的石灰?guī)r、砂巖及其他活性指標(biāo)低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的活性混合材料。

1.2.1.2　硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)硬化

1.水化

硅酸鹽水泥遇水后,各熟料礦物與水發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng),并釋放熱量,這一過程稱為水化,其反應(yīng)式如下：

3(CaO·SiO2)＋6H2O══3CaO·2SiO2·3H2O(膠體)＋3Ca(OH)2(晶體)

2(2CaO·SiO2)＋4H2O══3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca(OH)2(晶體)

3CaO·Al2O3＋6H2O══3CaO·Al2O3·6H2O(晶體)

4CaO·Al2O3·Fe2O3＋7H2O══3CaO·Al2O3·6H2O＋CaO·Fe2O3·H2O(膠體)

硅酸鹽水泥水化反應(yīng)后,生成的水化產(chǎn)物有膠體和晶體,其結(jié)構(gòu)稱為水泥凝膠體。水化產(chǎn)物水化硅酸鈣和水化鐵酸鈣為膠體,水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣和氫氧化鈣為晶體。水化產(chǎn)物水化硅酸鈣約占50%、氫氧化鈣約占25%、水化硫鋁酸鈣約占7%。

硅酸鹽水泥熟料中各主要礦物的水化特性見表1.5。

隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行,水泥組成材料中的石膏與部分水化鋁酸鈣反應(yīng),生成難溶的水化硫鋁酸鈣(也稱為鈣礬石)的針狀晶體,最早生成的水化硫鋁酸鈣包裹著部分熟料,阻擋了熟料與水的接觸,從而延緩了水泥的凝結(jié)時(shí)間。

2.凝結(jié)硬化

通用硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化分為三個(gè)階段：初凝、終凝與硬化。

初凝：隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行,水泥漿體逐漸失去流動性和部分可塑性,此時(shí)尚未具有強(qiáng)度,此狀態(tài)即為初凝。

終凝：當(dāng)水化反應(yīng)不斷深入并加速進(jìn)行時(shí),水泥漿體將產(chǎn)生越多的凝膠和晶體水化物,各顆粒交錯(cuò)連接成網(wǎng),最終使得漿體完全失去可塑性,并具有一定的強(qiáng)度。此狀態(tài)即為終凝。

硬化：當(dāng)水化反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行,水化產(chǎn)物隨著時(shí)間的延續(xù)也增加,水泥漿體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密,強(qiáng)度大大提高,并逐漸變成堅(jiān)硬的水泥石(其結(jié)構(gòu)見圖1.16),此即硬化。

水泥的水化和凝結(jié)硬化過程是連續(xù)的。水化是凝結(jié)硬化的前提,而凝結(jié)硬化是水化的結(jié)果。凝結(jié)標(biāo)志著水泥漿失去流動性而具有了塑性強(qiáng)度,硬化則表示水泥漿固化后的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有一定的強(qiáng)度。

1.2.1.3　影響水泥石強(qiáng)度發(fā)展的因素

1.熟料礦物組成

由于各礦物的組成比例不同、性質(zhì)不同,對水泥性質(zhì)的影響也不同。硅酸三鈣的水化和凝結(jié)硬化速度最快,是影響水泥凝結(jié)時(shí)間的主要因素,加入石膏可延緩水泥凝結(jié),但石膏摻量不能過多。當(dāng)鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量較高時(shí),水泥凝結(jié)硬化快、早期強(qiáng)度高,水化放熱量大。熟料礦物對水泥性質(zhì)的影響是各礦物的綜合作用,不是簡單疊加,其組成比例是影響水泥性質(zhì)的根本因素,調(diào)整比例結(jié)構(gòu)可以改善水泥性質(zhì)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

2.水泥細(xì)度

水泥細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度,其影響水泥的水化速率、凝結(jié)硬化等性質(zhì)。因?yàn)樗嗟乃菑念w粒表面逐步向內(nèi)部發(fā)展的,顆粒越細(xì)小,其表面積越大,與水的接觸面積就越大,水化作用就越迅速越充分,使凝結(jié)硬化速率加快,早期強(qiáng)度越高。但水泥顆粒過細(xì)時(shí),硬化時(shí)會產(chǎn)生較大的體積收縮,同時(shí)水分蒸發(fā)產(chǎn)生較多的孔隙,會使水泥石強(qiáng)度下降。因此,水泥的細(xì)度要控制在一個(gè)合理的范圍。

3.拌和用水量

通常水泥水化時(shí)的理論需水量大約是水泥質(zhì)量的23%左右,但為了使水泥漿體具有一定的流動性和可塑性,實(shí)際的加水量遠(yuǎn)高于理論需水量,不參加水化的“多余”水分,使水泥顆粒間距增大,會延緩水泥漿的凝結(jié)時(shí)間,并在硬化的水泥石中蒸發(fā)形成毛細(xì)孔,拌和用水量越多,水泥石中的毛細(xì)孔越多,孔隙率就越高,水泥的強(qiáng)度越低,硬化收縮越大,抗?jié)B性、抗侵蝕性能就越差。

4.養(yǎng)護(hù)濕度、溫度

水化反應(yīng)是水泥凝結(jié)硬化的前提。因此,水泥加水拌和后,必須保持濕潤狀態(tài),以保證水化進(jìn)行和獲得強(qiáng)度增長。若水分不足,會使水化停止,同時(shí)導(dǎo)致較大的早期收縮,甚至使水泥石開裂。提高養(yǎng)護(hù)溫度,可加速水化反應(yīng),提高水泥的早期強(qiáng)度,但后期強(qiáng)度可能會有所下降。硅酸鹽水泥的水化硬化較快,早期強(qiáng)度高,若采用較高溫度養(yǎng)護(hù),反而還會因水化產(chǎn)物生長過快,損壞其早期結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò),造成強(qiáng)度下降。因此,硅酸鹽水泥不宜采用蒸汽養(yǎng)護(hù)等濕熱方法養(yǎng)護(hù)。

5.養(yǎng)護(hù)齡期

水泥的水化硬化是一個(gè)長期不斷進(jìn)行的過程。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長,水化產(chǎn)物不斷積累,水泥石結(jié)構(gòu)趨于致密,強(qiáng)度不斷增長。由于熟料礦物中對強(qiáng)度起主導(dǎo)作用的硅酸三鈣早期強(qiáng)度發(fā)展快,使硅酸鹽水泥強(qiáng)度在3～14d內(nèi)增長較快,28d后增長變慢,長期強(qiáng)度還有增長。

6.儲存條件

水泥應(yīng)該儲存在干燥的環(huán)境里。如果水泥受潮,其部分顆粒會因水化而結(jié)塊,從而失去膠結(jié)能力,強(qiáng)度嚴(yán)重降低。即使是在良好的干燥條件下,也不宜儲存過久。

1.2.1.4　硅酸鹽水泥的特性及應(yīng)用

詳見表1.6及表1.7。

1.2.2　摻混合材料的硅酸鹽水泥

1.2.2.1　組成材料

當(dāng)硅酸鹽水泥由熟料、石膏及不同百分比含量的粒化高爐礦渣、粒化高爐礦渣粉、粉煤灰、火山灰質(zhì)等的混合材料組成時(shí),形成硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥及復(fù)合硅酸鹽水泥。

1.2.2.2　特性

結(jié)合硅酸鹽類水泥的組成成分,分析其特性及適用條件。

通用硅酸鹽水泥的成分及特性見表1.6。

以上6種通用硅酸鹽水泥的特性,也決定了其用途。其適用范圍見表1.7。

1.2.3　特性水泥

1.2.3.1　抗硫酸鹽硅酸鹽水泥

以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料,加入適量石膏,磨細(xì)制成的具有抵抗硫酸根離子侵蝕的水硬性膠凝材料,稱為抗硫酸鹽硅酸鹽水泥。抗硫酸鹽硅酸鹽水泥又根據(jù)抵抗硫酸鹽濃度的不同分為中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥(簡稱中抗硫水泥,代號P.MSR)和高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥(簡稱高抗硫水泥,代號P.HSR)。

中抗硫水泥和高抗硫水泥按其強(qiáng)度分為425、525兩個(gè)標(biāo)號。抗硫水泥一般能抵抗?jié)舛炔怀^2500mg/L的純硫酸鹽的腐蝕,而高抗硫水泥一般可抵抗?jié)舛炔怀^8000mg/L的純硫酸鹽的腐蝕。它們主要用于受到硫酸鹽侵蝕的海港、水利、隧道、引水、道路和橋梁基礎(chǔ)等工程部位。

1.2.3.2　白色及彩色硅酸鹽水泥

1.白色硅酸鹽水泥

由白色硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏,經(jīng)磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為白色硅酸鹽水泥(簡稱白水泥),見圖1.17。磨細(xì)時(shí)可加入5%以內(nèi)的石灰石或窯灰。

白水泥系采用含極少量著色物質(zhì)的原料,如純凈的高嶺土、純石英砂、純石灰石或白堊等,在較高溫度(1500～1600℃)燒成以硅酸鹽為主要成分的熟料。為了保持其白度,在煅燒、粉磨和運(yùn)輸時(shí)均應(yīng)防止著色物質(zhì)混入,常采用天然氣、煤氣或重油作燃料,在球磨機(jī)中用硅質(zhì)石材或堅(jiān)硬的白色陶瓷作為襯板及研磨體。白水泥用于外墻裝飾見圖1.18。

白水泥的很多技術(shù)性質(zhì)與普通水泥相同,按照《通用硅酸鹽水泥》(GB175—2007)規(guī)定：氧化鎂含量不得超過4.5%。而對三氧化硫含量、細(xì)度、安定性要求與普通硅酸鹽水泥相同。初凝不得早于45min,終凝不得遲于12h。白水泥按規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度劃分為32.5、42.5、52.5、62.5四個(gè)強(qiáng)度等級。

2.彩色硅酸鹽水泥

彩色硅酸鹽水泥,簡稱彩色水泥。按其生產(chǎn)方法可分為兩類：一類是在白水泥的生料中加入少量金屬氧化物,直接燒成彩色水泥熟料,然后再加入適量石膏磨細(xì)制成。另一類是采用白色硅酸鹽水泥熟料、適量石膏和耐堿礦物顏料共同磨細(xì)而制成。

耐堿礦物顏料對水泥不起有害作用,常用的有：氧化鐵(紅、黃、褐、黑色)、氧化錳(褐、黑色)、氧化鉻(綠色)、赭石(赭色)、群青(藍(lán)色)以及普魯士紅等。

白色和彩色硅酸鹽水泥,主要用于建筑物內(nèi)外的表面裝飾工程中,如地面、樓面、樓梯、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,也可用于雕塑及裝飾部件或制品見圖1.19和圖1.20。使用白色或彩色硅酸鹽水泥時(shí),應(yīng)以彩色大理石、石灰石、白云石等彩色石子或石屑和石英砂作粗細(xì)骨料。制作方法可以在工地現(xiàn)場澆制,也可在工廠預(yù)制。

1.2.3.3　道路硅酸鹽水泥

由道路水泥熟料,0～10%活性混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為道路硅酸鹽水泥(以下簡稱道路水泥)。

道路水泥的技術(shù)性質(zhì)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《道路硅酸鹽水泥》(GB13693—2005)的規(guī)定：道路水泥熟料中鋁酸三鈣的含量不得大于5.0%,鐵鋁酸四鈣的含量不得小于16.0%。初凝不得早于1h,終凝不得遲于10h。28d的干縮率不得大于0.10%。其耐磨性以磨損量表示,不得大于3.60kg/m2。其他技術(shù)性質(zhì)如細(xì)度、氧化鎂、三氧化硫含量、體積安定性的要求同普通水泥。道路水泥分為42.5、52.5、62.5三個(gè)強(qiáng)度等級。

道路水泥早期強(qiáng)度較高,干縮值小,耐磨性好,適用于修筑道路路面和飛機(jī)場地面,也可用于一般土建類工程中。

1.2.3.4　快硬高強(qiáng)型水泥

隨著建筑業(yè)的發(fā)展,高強(qiáng)、早強(qiáng)類混凝土的應(yīng)用量日益增加,快硬高強(qiáng)型水泥的品種與產(chǎn)量也隨之增多,這類水泥最大的特點(diǎn)就是凝結(jié)硬化速度快,早期強(qiáng)度高,有些品種還具有一定的抗?jié)B和抗硫酸鹽腐蝕的能力。在工程中主要應(yīng)用于有快硬、早強(qiáng)、高強(qiáng)、抗?jié)B和抗硫酸鹽腐蝕要求的工程部位。目前,我國快硬、高強(qiáng)水泥已有5個(gè)系列,近10個(gè)品種,是世界上少有的品種齊全的國家之一。下面介紹幾種典型的快硬高強(qiáng)水泥。

1.快硬硅酸鹽水泥

以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料,加入適量石膏,經(jīng)磨細(xì)制成的具有早期強(qiáng)度增進(jìn)率較快的水硬性膠凝材料,均稱為快硬硅酸鹽水泥,簡稱快硬水泥。熟料中硬化最快的礦物成分是鋁酸三鈣和硅酸三鈣。制造快硬水泥時(shí),應(yīng)適當(dāng)提高它們的含量,通常硅酸三鈣為50%～60%,鋁酸三鈣為8%～14%,鋁酸三鈣和硅酸三鈣的總量應(yīng)不少于60%～65%。為加快硬化速度,可適當(dāng)提高水泥的粉磨細(xì)度。快硬水泥以3d強(qiáng)度確定其強(qiáng)度等級。

快硬水泥主要用于配制早強(qiáng)混凝土,適用于緊急搶修工程和低溫施工工程。

2.快硬高強(qiáng)鋁酸鹽水泥

以鋁酸鈣為主要成分的熟料,加入適量的硬石膏,磨細(xì)制成的具有快硬高強(qiáng)性能的水硬性膠凝材料,均稱為快硬高強(qiáng)鋁酸鹽水泥。其強(qiáng)度增進(jìn)率較快,早期(1d)的強(qiáng)度就達(dá)到很高的水平。

快硬高強(qiáng)鋁酸鹽水泥適用于早強(qiáng)、高強(qiáng)、抗?jié)B、抗腐蝕及搶修等特殊工程。為了發(fā)揮該水泥的快硬高強(qiáng)的特性,在配制混凝土?xí)r,每1m3混凝土的水泥用量不小于300kg,砂率控制在30%～34%,坍落度以20～40mm為宜。

3.快硬硫鋁酸鹽水泥

以適當(dāng)成分的生料,燒成以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的熟料,加入適量石膏和0～10%的石灰石,磨細(xì)制成的早期強(qiáng)度高的水硬性膠凝材料,稱為快硬硫鋁酸鹽水泥,代號R.SAC。

快硬硫鋁酸鹽水泥具有快凝、早強(qiáng)、不收縮的特點(diǎn),可用于配制早強(qiáng)、抗?jié)B和抗硫酸鹽侵蝕的混凝土,適用于負(fù)溫施工(冬季施工),漿錨、噴錨支護(hù)、搶修、堵漏工程及一般建筑工程。由于這種水泥的堿度低,適用于玻璃纖維增強(qiáng)水泥制品,但堿度低易使鋼筋銹蝕,使用時(shí)應(yīng)予注意。

4.快硬鐵鋁酸鹽水泥

以適當(dāng)成分的生料,經(jīng)煅燒所得以無水硫鋁酸鈣、鐵相和硅酸二鈣為主要礦物成分的熟料,加入適量石膏和0～10%的石灰石,磨細(xì)制成的早期強(qiáng)度高的水硬性膠凝材料,稱為快硬鐵鋁酸鹽水泥,代號R.FAC。

快硬鐵鋁酸鹽水泥適用于要求快硬、早強(qiáng)、耐腐蝕、負(fù)溫施工的海工、道路等工程。

1.2.3.5　砌筑水泥

凡由一種或一種以上的水泥混合材料,加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏,經(jīng)磨細(xì)制成的和易性較好的水硬性膠凝材料,稱為砌筑水泥,代號M。水泥中混合材料摻加量按重量百分比計(jì)應(yīng)大于50%,允許摻入適量的石灰石或窯灰。水泥中混合材料摻加量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù)。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《砌筑水泥》(GB/T3183—2003),砌筑水泥分為12.5、17.5及22.5三個(gè)強(qiáng)度等級,其中7d抗壓強(qiáng)度分別不低于7.0MPa及10.0MPa,28d抗壓強(qiáng)度分別不低于12.5MPa及22.5MPa。

砌筑水泥的主要特點(diǎn)是凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低,它是一種低強(qiáng)度水泥,但具有良好的和易性和保水性。主要用于配制建筑用的砌筑砂漿和內(nèi)墻抹面砂漿,不能用于鋼筋混凝土中,做其他用途時(shí)必須通過試驗(yàn)來決定。

1.2.3.6　大壩水泥

大壩水泥有硅酸鹽大壩水泥(俗稱純大壩水泥)、普通硅酸鹽大壩水泥(簡稱普通大壩水泥)和礦渣硅酸鹽大壩水泥(簡稱礦渣大壩水泥)三種。這三種水泥最大的特點(diǎn)就是水化熱低,適用于要求水化熱較低的大型基礎(chǔ)、水壩、橋墩等大體積混凝土工程中。對于大體積混凝土構(gòu)件,由于其體積較大,混凝土澆筑后所產(chǎn)生的水化熱易積聚在內(nèi)部,導(dǎo)致內(nèi)部溫度很快上升,使得構(gòu)件內(nèi)外部產(chǎn)生較大的溫差,引起溫度應(yīng)力,最終可導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生溫度裂縫,因此水化熱對大體積混凝土是一個(gè)非常有害的因素。在大體積混凝土工程中,不宜采用水化熱較高的水泥品種。

1.2.3.7　膨脹型水泥

一般的水泥品種,在凝結(jié)硬化后體積都有一定程度的收縮,很容易在水泥石中產(chǎn)生收縮裂縫,而膨脹型水泥在凝結(jié)硬化后會產(chǎn)生體積膨脹,這種特性可減少和防止混凝土的收縮裂縫,增加密實(shí)度,也可用于生產(chǎn)自應(yīng)力水泥砂漿或混凝土。

膨脹型水泥適用于補(bǔ)償收縮混凝土結(jié)構(gòu)工程,防滲抗裂混凝土工程,補(bǔ)強(qiáng)和防滲抹面工程,大口徑混凝土管及其接縫,梁柱和管道接頭,固接機(jī)器底座和地腳螺栓,見圖1.21。

1.2.3.8　鋁酸鹽水泥

鋁酸鹽水泥是以鋁礬土和石灰石為原料,經(jīng)煅燒制得的以鋁酸鈣為主要成分、氧化鋁含量約50%的熟料,再磨制成的水硬性膠凝材料。鋁酸鹽水泥常為黃或褐色,也有呈灰色的。鋁酸鹽水泥的主要礦物成分為鋁酸一鈣(CaO·Al2O3,CA)及其他的鋁酸鹽,以及少量的硅酸二鈣(2CaO·SiO2)等。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《鋁酸鹽水泥》(GB201—2000)的規(guī)定：鋁酸鹽水泥的密度和堆積密度與普通硅酸鹽水泥相近。其細(xì)度為比表面積≥300m2/kg或45μm篩篩余≤20%。鋁酸鹽水泥分為CA-50、CA-60、CA-70、CA-80四個(gè)類型,各類型水泥的凝結(jié)時(shí)間和各齡期強(qiáng)度不得低于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

鋁酸鹽水泥凝結(jié)硬化速度快。1d強(qiáng)度可達(dá)最高強(qiáng)度的80%以上,主要用于工期緊急的工程,如國防、道路和特殊搶修工程等。

鋁酸鹽水泥水化熱大,且放熱量集中。1d內(nèi)放出的水化熱為總量的70%～80%,使混凝土內(nèi)部溫度上升較高,即使在-10℃下施工,鋁酸鹽水泥也能很快凝結(jié)硬化,可用于冬季施工的工程。

鋁酸鹽水泥在普通硬化條件下,由于水泥石中不含鋁酸三鈣和氫氧化鈣,且密實(shí)度較大,因此具有很強(qiáng)的抗硫酸鹽腐蝕作用。

鋁酸鹽水泥具有較高的耐熱性。如采用耐火粗細(xì)骨料(如鉻鐵礦等)可制成使用溫度達(dá)1300～1400℃的耐熱混凝土。

但鋁酸鹽水泥的長期強(qiáng)度及其他性能有降低的趨勢,長期強(qiáng)度約降低40%～50%,因此鋁酸鹽水泥不宜用于長期承重的結(jié)構(gòu)及處在高溫高濕環(huán)境的工程中,它只適用于緊急軍事工程(筑路、橋)、搶修工程(堵漏等)、臨時(shí)性工程,以及配制耐熱混凝土等。

另外,鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥或石灰相混不但產(chǎn)生閃凝,而且由于生成高堿性的水化鋁酸鈣,使混凝土開裂,甚至破壞。因此施工時(shí)除不得與石灰或硅酸鹽水泥混合外,也不得與未硬化的硅酸鹽水泥接觸使用。