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1、通用硅酸盐水泥的特点及改性浅述姓名：翁信天 学号：20130512226 班级：材料化学班 指导老师：刘春摘要：水泥已不仅仅运用于简单的民用和工业建筑上，还在农业、道路、国防安全、水利枢纽等工程上。随着经济体制的发展和建设规划的需要，工程上对水泥这种经典材料的需求量和需求方向越来越多。本文主要介绍了几种常用水泥的性质特点，并且对其未来可能的改性方向和方法进行浅述。关键词：水泥分类 水泥改性 硅酸盐水泥 前言：现阶段，我们在日常的生产生活中主要运用到的水泥主要硅酸盐水泥，其分类大致分为以下几种：硅酸盐水泥（P、P ）、普通硅酸盐水泥（ P0）、矿渣硅酸盐水泥（PS）、火山灰质硅酸盐水泥（PP ）
2、、粉煤灰硅酸盐水泥（ PF）、复合硅酸盐水泥（PC）。其主要的改性方法在整体上分为两大类，一是改变其组成结构，二是添加其他材料。通过改性手段，改变水泥干缩率、水泥抗冻、抗渗、耐磨、抗剪强度和弹性模量等性质。、1、通用硅酸盐水泥的定义和分类【1】通用硅酸盐水泥 Common Portland Cement 是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。其标准规定的通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。各品种的组分和代号应符合下表的规定。2、硅酸盐水泥【2】硅酸盐水泥也称波特
3、兰水泥，由硅酸盐水泥熟料、05%的石灰石活粒化高炉矿渣、适量石膏磨细组成。共分为两种类型：不掺混合材料的称型硅酸盐水泥，代号 P,在硅酸盐水泥熟料中掺加不超过水泥质量 5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称型硅酸盐水泥，代号 P。硅酸盐水泥熟料主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙组成，除熟料外，还含有游离氧化钙、游离氧化镁和碱等次要成分。 国标 GB 1752007 对硅酸盐水泥要求水泥颗粒粒径一般在 7200m 范围内，可用筛析法和比表面积法检验。国标 GB 1752007 规定硅酸盐水泥比表面积应大于 300/kg。凝结时间初凝不得早于 45min，终凝不得迟于 390min，初
4、凝时间不满足为废品，终凝时间不满足为不合格品。另外，体积安定性不良的水泥应作废品处理，不得用于工程中。GB/T 176711999 规定，将水泥、标准砂和水按 1：2.5：0.5 的比例，并按规定的方法制成 40mm40mm160mm 的标准试件，在标准养护条件下养护至规定的期龄，分别按规定的方法测定其 3d 和 28d 的抗压强度和抗折强度，根据测定结果，将水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六个等级。3、普通硅酸盐水泥【3】由硅酸盐水泥熟料、5%20%的活性混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料，称为普通硅酸盐水泥，代号 PO。允许用不超过水泥质量
5、 5%的窑灰或不超过水泥质量 8%的非活性材料来代替。 GB175-2007 规定，普通硅酸盐水泥初凝时间不小于 45min，终凝不大于 600min。安定性要求煮沸法合格。强度等级要求根据 3d 和 28d 的抗折和抗压强度，将普通硅酸盐水泥组 分品种 代号 熟料+石膏 粒化高炉矿渣火山灰质混合材料 粉煤灰 石灰石PI 100 - - - -95 5 - - -硅酸盐水泥 P95 - - - 5普通硅酸盐水泥 PO 80且5且20 a -PSA 50且20且50 b - - -矿渣硅酸盐水泥PSB 30且50且70 b - - -火山灰质硅酸盐水泥 PP 60且20且40c - -粉煤灰硅酸
6、盐水泥 PF 60且20且40 d -复合硅酸盐水泥 PC 50且20且50 ea本组分材料为符合本标准5.2.3的活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准5.2.4的非活性混合材料或不超过水泥质量5%且符合本标准5.2.5的窑灰代替。b本组分材料为符合GB/T203或 GB/T18046的活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量 8%且符合本标准第5.2.3条的活性混合材料或符合本标准第5.2.4条的非活性混合材料或符合本标准第5.2.5条的窑灰中的任一种材料代替。c本组分材料为符合GB/T2847的活性混合材料。d本组分材料为符合GB/T1596 的活性混合材料。e本组分材料为
7、由两种（含）以上符合本标准第5.2.3条的活性混合材料或/和符合本标准第5.2.4条的非活性混合材料组成，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准第 5.2.5条的窑灰代替。掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。分为 42.5、42.5R、52.5、52.5R 四个强度等级，各强度等级、各期龄的强度值不得低于表1 中的数值。细度（选择性指标）要求比表面积不小于 300/kg。碱含量（选择性指标）要求与硅酸盐水泥相同。4、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰质硅酸盐水泥【4】由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称为矿渣水泥），代号
8、PS。水泥中粒化高炉矿渣的掺量按质量百分比记为20%70%（20%50%为 PSA 型，50%70% 为 PSB 型）。允许用窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种代替粒化高炉矿渣，代替数量不得超过水泥质量的8%。 由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性无机胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号 PP。水泥中火山灰质混合材料掺加量为20%40%。 凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号 PF。水泥中粉煤灰掺加量按质量百分比记为 20%40%。这三种水泥的凝结时间、体检定性要求与普通硅酸盐水泥
9、相同；细度要求为 80m 方孔筛筛余不大于 10%或 45m 方孔筛筛余不大于 30%。三种水泥根据 3d、28d 的抗折强度和抗压强度划分强度等级，分别为 32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。各强度等级、各期龄的强度不得低于表 1 中的数值。水泥中氧化镁的含量不得超过 6%（PSB 不要求），如水泥经压蒸体积安定性合格，则可大于 6%。矿渣水泥中的三氧化硫含量不得超过 4%；火山灰水泥和粉煤灰水泥中的三氧化硫含量不得超过 3.5%。5、复合硅酸盐水泥【5】凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为复合硅酸盐水泥，代号
10、PC。水泥中混合材料总掺量按质量百分比为 20%50%.水泥中允许用不超过 8%的窑灰代替部分混合材料；掺矿渣时，混合材料不得与矿渣水泥重复。 6、水泥改性方法水泥自身的组成结构和组成比例对水泥的性质有着巨大的影响。【6】比如对贝利特-硫铝酸钡钙水泥而言，其本身的早期强度不足，可以通过 SrO 和 MgO 掺杂使 C2S 主要以-C2S 存在 ;3-5%SrO 和 1%MgO 可以明显提高水泥早强。掺杂 SrO 的水泥各龄期抗压强度与 SrO 掺量满足开口向下的抛物线,最大强度值点在 5%左右。 MgO 掺量大于 3%各龄期强 度呈现逐步增长趋势。岩相照片显示,贝利特-硫铝酸钡钙水泥中,阿利特
11、尺寸小于贝利特,呈现短小棱柱状或规则板状,贝利特呈现圆度很好的圆粒状。【7】在其他添加材料上，丁苯(SBR)乳液在水泥基材料中广泛应用,三点弯曲实验表明,水灰比为 0.45 的 SBR 改性水泥砂浆的强度随聚合物掺量的增加而提高,当 SBR 掺量为 7.5%时达到最大。固定水灰比情况下,大于 10%SBR 乳液的加入使抗压强度降低 ,抗折强度提高。除了乳液以外，添加纤维素可以改变水泥的性质。纤维素醚(CE)和 PVA 改性对瓦片粘接砂浆微观结构和粘接性能的影响,发现乳液均匀分散在水泥砂浆基体中,增加了砂浆的粘接强度；羟乙基纤维素(HEC)的加入可以抑制 EVA 引起的孔隙率的增加 ,该作者认为
12、这是由于HEC 更容易使混合水转变为凝胶的缘故。与未改性净浆对比,EVA 使净浆中的平均孔径增加,而实验同时发现 EVA 改性砂浆的抗水性提高； SBR 乳液和甲基纤维素的加入可以降低水泥净浆的热软化温度和热膨胀性。0.4%甲基纤维素和 20%SBR 乳液的加入可以增加不锈钢纤维和水泥浆之间的粘接强度,与硅灰一起加入可以大幅度降低水泥砂浆的热传导性。7、水泥展望水泥品种会随着研发的进行而更加多样化，它在未来不单单用于建筑工程中，会有越来越多具有新特性的水泥出现，走进我们的日常生活中，也会因为水泥的性质会不断的完善，走向精尖行业，更好的为人类生产生活而服务。参考文献：【1】朱学安 山东建材, 2
13、008, 29(1):9-12【2】硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥国家标准 GB 175-1999 代替 GB175-1992【3】王学武对 GB175-1999(硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥标准修订的几点想法和建议2006，8：43-45【4】颜碧兰，江丽珍，肖忠明，刘晨，张秋英 通用硅酸盐水泥标准修订焦点解析 水泥, 2006(10):1-4【5】王绍华 复合硅酸盐水泥 CN, 2003【6】赵燕婷，芦令超，王守德，宫晨琛 掺杂 SrO、MgO 对贝利特- 硫铝酸钡钙水泥组成、力学性能和水化的影响 全国水泥和混凝土化学及应用技术会议暨水泥技术粉煤灰应用交流会, 2013【7】王茹，王培铭 聚合物改性水泥基材料性能和机理研究进展 材料导报, 2007, 21(1):93-96
