第10讲掺混合材水泥
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掺混合材料的硅酸盐水泥正式版课件.
• 粉煤灰 是以煤粉为燃料的火力发电厂从其锅炉烟气 中收集下来的粉末，又称飞灰。粉煤灰中含有 较多的活性SiO2、Al2O3，具有较高的活性。
3. 活性混合材的作用 火山灰反应：
xCa(OH)2 + SiO2 + mH2O = xCaOSiO2nH2O
xCa(OH)2 + Al2O3 + mH2O = xCaOAl2O3nH2O
3.3.1混合材料及其分类
活性混合材料
活性混合材料是具有较高的火山灰性或潜在的 水硬性或两者兼有，性能符合有关国家标准的 矿物材料。
• 火山灰性：指一种材料磨成细粉，单独不具有 水硬性，但在常温下与石灰一起和水拌合后， 能生成具有水硬性化合物的性能。 • 潜在的水硬性：指将磨细的材料与水拌合后， 在有少量激发剂的情况下，具有水硬性的性能。
矿 渣 硅 酸 盐 水 泥
火 山 灰 硅 酸 盐 水 泥
粉 煤 灰 硅 酸 盐 水 泥
复 合 硅 酸 盐 水 泥
掺混合材水泥的代号
水泥品种 普通水泥 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥 组成特点 6％～15％的混合材 20～70％矿渣 20～50％火山灰 20～40％粉煤灰 15～50％两种混合材 代号 P ·O P ·S P ·P P ·F P ·C
一、普通硅酸盐水泥
• 强度等级：普通硅酸盐水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、 52.5、52.5R六个强度等级。各龄期的强度不低于下表的规 定。 抗压强度，MPa 强度等级 3d 32.5 32.5R 42.5 42.5R 52.5 52.5R 11.0 16.0 16.0 21.0 22.0 26.0 28d 32.5 32.5 42.5 42.5 52.5 52.5 3d 2.5 3.5 3.5 4.0 4.0 5.0 28d 5.5 5.5 6.5 6.5 7.0 7.0 抗折强度，MPa
3. 活性混合材的作用 火山灰反应：
xCa(OH)2 + SiO2 + mH2O = xCaOSiO2nH2O
xCa(OH)2 + Al2O3 + mH2O = xCaOAl2O3nH2O
3.3.1混合材料及其分类
活性混合材料
活性混合材料是具有较高的火山灰性或潜在的 水硬性或两者兼有，性能符合有关国家标准的 矿物材料。
• 火山灰性：指一种材料磨成细粉，单独不具有 水硬性，但在常温下与石灰一起和水拌合后， 能生成具有水硬性化合物的性能。 • 潜在的水硬性：指将磨细的材料与水拌合后， 在有少量激发剂的情况下，具有水硬性的性能。
矿 渣 硅 酸 盐 水 泥
火 山 灰 硅 酸 盐 水 泥
粉 煤 灰 硅 酸 盐 水 泥
复 合 硅 酸 盐 水 泥
掺混合材水泥的代号
水泥品种 普通水泥 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥 组成特点 6％～15％的混合材 20～70％矿渣 20～50％火山灰 20～40％粉煤灰 15～50％两种混合材 代号 P ·O P ·S P ·P P ·F P ·C
一、普通硅酸盐水泥
• 强度等级：普通硅酸盐水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、 52.5、52.5R六个强度等级。各龄期的强度不低于下表的规 定。 抗压强度，MPa 强度等级 3d 32.5 32.5R 42.5 42.5R 52.5 52.5R 11.0 16.0 16.0 21.0 22.0 26.0 28d 32.5 32.5 42.5 42.5 52.5 52.5 3d 2.5 3.5 3.5 4.0 4.0 5.0 28d 5.5 5.5 6.5 6.5 7.0 7.0 抗折强度，MPa
掺混合材的水泥,铝酸盐水泥,水泥的应用.
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。
建材掺混合材水泥PPT学习教案
15
粉煤粒灰径1～50微米，
呈玻璃质的实心或 空心球状颗粒。
化学成分： 活性
SiO2、Al2O3
第15页/共59页
16
粉煤灰的应用—— 水泥活性混合材
第16页/共59页
17
粉煤灰的应用——混凝土掺和料
第17页/共59页
18
粉煤灰的应用——大坝
第18页/共59页
19
粉煤灰的应用——路基
二灰土
如石灰石粉、砂岩、慢冷矿渣等 仅起增加水泥产量、调节水泥强度等级、
第2页/共59页
降低水化热的作用
3
活性混合材
本身加水不水化，不产生强度，但与石灰或石膏加水混合后，在 常温下可生成具有水硬性的水化物
具有火山灰活性或潜在水硬性 主要含活性SiO2和活性Al2O3，都为无定形非晶体（玻璃体）
修补工程、抢修工程
浆锚、喷锚支护、灌浆施工
快速堵漏
第42页/共59页
玻璃纤维增强水泥（GFRC） 43
4.3 快硬硅酸盐水泥
Rapid-hardening Portland Cement
定义－凡以硅酸盐水泥熟料和 适量的石膏磨细制成的，以3d
抗压强度表示标号的水硬性胶
凝材料 水泥标号
抗压强度（MPa）
第36页/共59页
37
熟料组成
化学组成
Al2O3 （大于50%）
矿物组成
铝酸一钙(CaO.Al2O3－CA)70％ 二铝酸一钙（ CaO.2Al2O3－CA2 ） 硅酸二钙C2S-少量
第37页/共59页
38
铝酸盐水泥的水化硬化
其水化速度快，生成物随环境温度而发生 变化，且晶型易转变。
凝C3A结的硬含化量快。，早期强度增进较快－通过增加熟料中C3S、
粉煤粒灰径1～50微米，
呈玻璃质的实心或 空心球状颗粒。
化学成分： 活性
SiO2、Al2O3
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粉煤灰的应用—— 水泥活性混合材
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粉煤灰的应用——混凝土掺和料
第17页/共59页
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粉煤灰的应用——大坝
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粉煤灰的应用——路基
二灰土
如石灰石粉、砂岩、慢冷矿渣等 仅起增加水泥产量、调节水泥强度等级、
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降低水化热的作用
3
活性混合材
本身加水不水化，不产生强度，但与石灰或石膏加水混合后，在 常温下可生成具有水硬性的水化物
具有火山灰活性或潜在水硬性 主要含活性SiO2和活性Al2O3，都为无定形非晶体（玻璃体）
修补工程、抢修工程
浆锚、喷锚支护、灌浆施工
快速堵漏
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玻璃纤维增强水泥（GFRC） 43
4.3 快硬硅酸盐水泥
Rapid-hardening Portland Cement
定义－凡以硅酸盐水泥熟料和 适量的石膏磨细制成的，以3d
抗压强度表示标号的水硬性胶
凝材料 水泥标号
抗压强度（MPa）
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熟料组成
化学组成
Al2O3 （大于50%）
矿物组成
铝酸一钙(CaO.Al2O3－CA)70％ 二铝酸一钙（ CaO.2Al2O3－CA2 ） 硅酸二钙C2S-少量
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铝酸盐水泥的水化硬化
其水化速度快，生成物随环境温度而发生 变化，且晶型易转变。
凝C3A结的硬含化量快。，早期强度增进较快－通过增加熟料中C3S、
掺混合材的水泥,铝酸盐水泥,水泥的应用.
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。
掺混合材的水泥
活性混合材常用的激发剂
➢碱性激发剂：硅酸盐水泥熟料和石灰 ➢硫酸盐激发剂：各类天然石膏或以CaSO4为
主要成分的化工副产品，如氟石膏、磷石 膏等。
非活性混合材是指活性指标达不到活性混合材 要求的矿渣、火山灰材料、粉煤灰以及石灰石 、砂岩、生页岩等材料。
➢ 对水泥性能无害； ➢ 有些非活性混合材不仅仅起填充作用，可与水
掺混合材的水泥
8.1 混合材料的分类
按照它的性质分为活性和非活性两大类 凡是天然的或人工的矿物质材料，磨成细粉，
加水后本身不硬化(或有潜在水硬活性)，但与激 发剂混合并加水拌和后，不但能在空气中而且能 在水中继续硬化者，称为活性混合材料.
按照成分和特性的不同，活性混合材料可分为三 大类：（1）各种工业炉渣(粒化高炉矿渣、钢渣、 化铁炉渣、磷渣等) （2）火山灰质混合材料（3） 粉煤灰
化中学前组三成者：占含 90有％S以i上O2、。A另l2外03还、含Ca有O、少M量gO的等M氧gO化、物Fe，O和其 一些硫化物，如CaS、MnS、FeS等。在个别情况下，还 可能含有TiO2、P205和氟化物等。
矿（硅（物 酸C2aC组一OaO成 钙·A·：(lCM2铝OagO3O方···柱2S2SSi石iOOiO2（2)2），2）C、M、ag硅OO镁含酸·橄A量二l榄2多O钙石时3（·（还S2i有2OCM2a镁）OgO方、··柱S钙SiO石i长O2 2）石）、
➢掺30％粉煤灰的水泥3个月抗压强度增进率才相当硅 酸盐水泥28d的增进率，也说明粉煤灰活性此时才明显 地发挥出来 。
水泥抗压强度增进率/%
水泥
28天 3月
6月 1年
硅酸盐水泥 88.8
98.2
99.3 100
掺30%粉煤灰 63.4
掺混合材的水泥
粉煤灰掺入量对水泥强度的影响
粉煤 灰掺 入量
/%
0
细度 /%
6.0
抗折强度/MPa 3d 7d 28d 6.3 7.0 7.2
抗压强度/MPa 3d 7d 28d 32.1 41.5 55.5
25 5.6 4.7 5.7 6.5 23.1 29.1 44.0
35 5.6 4.2 5.3 6.4 18.5 24.9 42.2
粒化高炉矿渣的活性评价
• 质量系数 K=（CaO%+MgO%+Al2O3%）/（SiO2%+MnO%+TiO2%）≮1.2 • CaO含量高，矿渣活性高 • Al2O3含量高，矿渣活性高 • MgO含量高，降低矿渣溶液的粘度，有利于矿渣活性
提高 • SiO2含量高，粘度大，形成低碱性硅酸钙。 • MnO使得矿渣形成锰的硅酸盐和铝硅酸盐，活性比硅
酸盐活性低。 • TiO2与CaO形成无活性的CaO ·TiO2
粒化高炉矿渣的活性
矿渣的活性主要取决于化学成分和成粒质量 ➢ 化学成分有关 ➢ 矿渣的熔融温度 ➢ 冷却速度：反玻璃化现象（900℃左右玻璃体转
变成晶体称反玻璃化），失去活性。
8.2 掺混合材的硅酸盐水泥
• 掺混合材硅酸盐水泥的基本组成材科是硅酸盐水 泥熟料并掺加各种混合材料，国家标准对各种水 泥的混合材料的品种和掺加量作了严格的规定， 为了确保工程混凝土的质量，凡国标中没规定的 混合材科品种，水泥厂严格禁止使用。
矿渣水泥的强度等级：32.5，32.5R，42.5，42.5R， 52.5，52.5R
矿渣水泥的生产：粒化高炉矿渣烘干后与硅酸盐 水泥熟料、石膏按一定比例送入磨内共同粉磨。 根据水泥熟料、矿渣的质量，改变熟料和矿渣的 配合比及水泥的粉磨细度，生产出不同强度等级 的水泥。
第五节 掺混合材料的水泥
3、常用混合材的活性及评定 （1）粒化高炉矿渣 高炉炼铁时的熔融渣经急冷粒化而得，故 称粒化高炉矿渣，简称矿渣。
组分及活性：
易形成低活 性的低碱性 硅酸钙和高 硅玻璃而降 低矿渣活性。
CaO、Al2O3、MgO、SiO2（30~40%）
形成C2S的 主要组分
在激发剂作用下， 与Ca(OH)2和石 膏反应，生成水 化铝酸钙等。 增加熔融矿渣 的流动性，促 使矿渣粒子化， 利于活性。
R=1时-----矿渣无活性； R值越高，矿渣活性越好
国家标准对粒化高炉矿渣质量要求
（1）质量系数K不应小于1.2
（2）MnO2不得超过4%；
（3）块状矿渣以质量计，不得超过5%，最大 直径不得超过10cm； （4）不得混有外来夹杂物，金属铁应严格控制。
用途
1）广泛用于地上、地下或水中混凝土工程；
因此，水泥生产中在烘干矿渣时，必须注 意避免温度过高（900℃），以免矿渣产生 “反玻璃化”现象而结晶，失去活性。
活性评定方法
化学分析法：K 物理法：直接测定矿渣硅酸盐水泥强度的方法。 用强度比值R来评定矿渣的活性。
R 矿渣硅酸盐水泥的 28 天抗压强度 100 不掺矿渣的硅酸盐水泥 的28 天抗压强度（ 100 - 矿渣掺入百分数）
3、性能特点和用途
相对熟料含量小，一般密度较硅酸盐水泥 小，所以水泥的凝结时间比硅酸盐水泥长，早 期强度低，但长期强度增进率大，因为后来混 合材料的二次水化使水化产物增多之故。 故不宜冬天露天施工。
此类水泥水化热比硅酸盐水泥低，耐水、 耐热较好，抗硅酸盐性能优于硅酸盐水泥， 抗冻性及抗大气稳定性差。
用途
与一般矿渣水泥相同，根据本身特
点，还较适用于具有抗渗要求的混凝土
环境工程土建掺混合材料的硅酸盐水泥教学课件PPT
（三）凝结时间 初凝时间不得早于45min ， 终凝时间不能迟于10h
（四）体积安定性
三、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤 灰硅酸盐水泥
矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，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，代号P·S。
水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计 为>20%且≤70%，并分为A型和B型。 A型矿渣掺 量 >20% 且 ≤50% ， 代 号 P·S·A ； B 型 矿 渣 掺 量 >50%且≤70%，代号P·S·B。
普通硅酸盐水泥强度标准（GB175－2007）
品种
强度等级
抗压强度(MPa)
3d
28d
抗折强度(MPa)
3d
28d
42.5
17.0
普通硅酸盐 42.5R
22.0
水泥
52.5
23.0
52.5R
27.0
42.5
3.5
6.5
42.5
4.0
6.5
52.5
4.0
7.0
52.5
5.0
7.0
（二）细度 采用筛分法测定
掺活性混合材料时，不得超过15%，其中允许用不超过5% 的窑灰或不超过10%的非活性混合材料来代替。
按照国家标准《普通硅酸盐水泥各龄强度数值》 （GB175—1999）
普通硅酸盐水泥技术要求
（一）强度
普通硅酸盐水泥强度等级分为32.5、32.5R、42.5、 42.5R、52.5、52.5R四个强度等级 。
四、道路硅酸盐水泥
以适当成份的生料，烧至部分熔融，得到的 铁铝酸四钙含量较高硅酸盐类水泥熟料，称为道 路硅酸盐水泥
技术性质：细度、凝结时间、体积安定性、 强度、干缩率、耐麿性
（四）体积安定性
三、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤 灰硅酸盐水泥
矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，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，代号P·S。
水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计 为>20%且≤70%，并分为A型和B型。 A型矿渣掺 量 >20% 且 ≤50% ， 代 号 P·S·A ； B 型 矿 渣 掺 量 >50%且≤70%，代号P·S·B。
普通硅酸盐水泥强度标准（GB175－2007）
品种
强度等级
抗压强度(MPa)
3d
28d
抗折强度(MPa)
3d
28d
42.5
17.0
普通硅酸盐 42.5R
22.0
水泥
52.5
23.0
52.5R
27.0
42.5
3.5
6.5
42.5
4.0
6.5
52.5
4.0
7.0
52.5
5.0
7.0
（二）细度 采用筛分法测定
掺活性混合材料时，不得超过15%，其中允许用不超过5% 的窑灰或不超过10%的非活性混合材料来代替。
按照国家标准《普通硅酸盐水泥各龄强度数值》 （GB175—1999）
普通硅酸盐水泥技术要求
（一）强度
普通硅酸盐水泥强度等级分为32.5、32.5R、42.5、 42.5R、52.5、52.5R四个强度等级 。
四、道路硅酸盐水泥
以适当成份的生料，烧至部分熔融，得到的 铁铝酸四钙含量较高硅酸盐类水泥熟料，称为道 路硅酸盐水泥
技术性质：细度、凝结时间、体积安定性、 强度、干缩率、耐麿性
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硫酸盐激发剂：二水石膏和半水石膏（必须有碱 性激发剂的条件下作用得以发挥。
二、普通硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥定义
技术要求
强度要求 技术性能和应用
（ 一）普通硅酸盐水泥定义
6%-15%混合材料
磨 细
硅酸盐水泥熟料
水硬性胶凝材料
普通水泥
P· O
适 量 石 膏
普通硅酸盐水泥是一种水硬性的胶凝材料； 混合材料的最大量≯ 15%，允许掺≯5%窑灰
（2）抗软水和硫酸盐腐蚀较强、耐热的混凝土
（3） 抗淡水侵蚀强、抗渗性高的混凝土；
作业与复习思考题
（4）抗硫酸盐腐蚀高、干缩小、抗裂性较好的混凝土； （5）夏季现浇混凝土 （6）紧急军事工程； （7）大体积混凝土； （8）水中、地下的建筑物； （9）在我国北方，冬季施工混凝土； （10）位于海水下的建筑物； （11）填塞建筑物接缝的混凝土。
（四）三种水泥的技术性质和应用
1、与硅酸盐水泥或普通水泥的性质及应用的差异： 性能差异：
凝结硬化速度较慢，早期强度发展慢，强度低；后期发 展较快，强度高。原因是掺混合材水泥的水化分两步进
不适用于要求早强高的混凝土工程，如冬季施工、现浇工
程等。
行。 应用差异： 适用于中期养护的预制构件以及承重迟缓的工程；
第十讲
掺混合材的硅酸盐水泥
主讲：籍凤秋
本讲内容
混合材料
普通硅酸盐水泥
矿渣、火山灰、粉煤灰水泥 复合硅酸盐水泥
一、 混合材料
定义 分类
活性混合材
非活性混合材 活性混合材的水化
（一） 混合材料定义
改善水泥性能
生产水泥时加入的天 然的或人工的矿物材料
调节水泥强度等级 降低成本
在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，降低 成本，而加到水泥中去的天然的或人工的矿物材料。
矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥 各强度等级各龄期的强度数值 (GBl344—1999) 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 强度等级 3d 28d 3d 28d 32.5 10.0 32.5 2.5 5.5 32.5R 15.0 32.5 3.5 5.5 42.5 15.0 42.5 3.5 6.5 42.5R 19.0 42.5 4.0 6.5 52.5 21.0 52.5 4.0 7.0 52.5R 23.0 52.5 4.5 7.0
（一）矿渣硅酸盐水泥
粒化高炉矿渣
硅酸盐水泥熟料
磨 细
水硬性胶凝材料
矿渣水泥
P· S
粒化高炉矿渣掺量为20% ～ 70%。
适 量 石 膏
可用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合
材料中的一种代替矿渣，代替数量≯水泥质量 的8%，代替后水泥中粒化高炉矿渣≮２0%。
（一）矿渣硅酸盐水泥
技术性质： GB1344-1999规定：
发电厂烟道气体中收集的玻璃态的粉末。球形颗粒 表面致密，粒径0.001-0.05mm。 活性组分：活性SiO2、活性Al2O3（高达60%）
粉 煤 灰
粉煤灰简介
（五）活性混合材的作用
活性混合材与水调和后，本身不会硬化或硬化极慢，强度 极低，在氢氧化钙溶液中显著水化，而在饱和的该溶液中 水化更快，水化反应： xCa(OH)2 + SiO2 + mH2O —— CaOSiO2(m +x) H2O yCa(OH)2 + A2O3 + nH2O —— CaOA2O3(n +y) H2O 掺混合材的硅酸盐水泥水化分两步： 第一步：水泥熟料的水化； 第二步：氢氧化钙与活性混合材反应生成水化硅酸钙和水 化铝酸钙。
作业与复习思考题
1、何谓水泥的活性混合材料和非活性混合材料？二者在
水泥中的作用是什么？硅酸盐水泥常掺入哪几种活性 混合材料？？ 2、掺混合材的水泥与硅酸盐水泥相比，在性能上有何特点？ 为什么？ 3、在下列混凝土工程中，试分别选用合适的水泥品种，并 说明选用的理由。 （1）早期强度要求高、抗冻性好的混凝土；
四、 复合硅酸盐水泥
技术性质
GB12958-1999规定：
MgO≯5.0%，如压蒸试验合格， MgO含量允许放宽到
6.0%；
SO3 ≯3.5%； 强度等级：32.5，32.5R，42.5,，42.5R，52.5， 52.5R； 密度2.8～3.1g/cm3，堆积密度约为900 ～ 1000Kg/cm3。
（五）活性混合材的作用
当液相中有石膏存在时，将于水化铝酸钙反应生成水
化硫铝酸钙，这些水化物能在空气中硬化，并能在水
中继续硬化，具有相当高的强度。 激发剂：氢氧化钙和石膏的存在，使活性混合材的潜 在活性得以发挥，即氢氧化钙和石膏的起着激发水化、 促进凝结的作用，故称为激发剂。 激发剂分类 碱性激发剂：石灰和水泥熟料
常用水泥的选用
小 结
混合材的定义、种类以及作用； 普通硅酸盐水泥定义，性能特点（与硅酸盐水泥性 能相近）以及应用（常用品种）； 矿渣水泥、火山灰水泥以及粉煤灰水泥性能特点 （与硅酸盐水泥性能差异，三种水泥的区别）以及 应用范围（常用品种）； 复合硅酸盐水泥定义，性能特点（取决于混合材的 种类和掺加数量）以及应用（常用品种） 常用水泥的选用（六大品种水泥）
硅酸盐水泥熟料
磨 细
水硬性胶凝材料
火山灰水泥
P· P
适 量 石 膏
通用水泥的主要品种之一； 火山灰质混合材掺量为20% ～ ５0%。
（二）火山灰质硅酸盐水泥
技术性质
GB1344-1999规定：
MgO≯5.0%，如压蒸试验合格， MgO含量允许放宽
到6.0%；
SO3 ≯3.5%； 强度等级：32.5，32.5R，42.5,，42.5R，52.5， 52.5R； 密度2.8～3.1g/cm3，堆积密度约为900 ～ 1000Kg/cm3。
（三）掺入混合材料的作用
提高产量
降低成本 改善水泥性能 调节水泥强度等级 降低水化热 减少碱骨料反应 扩大应用范围 充分利用工业废渣
保护环境
（四）常用活性混合材料
粒化高炉
矿渣 火山灰质 混合材
炼铁高炉的熔融炉渣，经急速冷却而成的颗粒。 活性组分：活性SiO2和活性Al2O3 具有弱得水硬性。 随同熔岩一起喷发的大量碎屑沉积在地面行成松软物质 活性组分：活性SiO2和活性Al2O3。 分类（1）含水硅酸质：硅藻土、硅藻石、蛋白石等； (2)铝硅玻璃质：火山灰、凝灰岩、浮石 （3）烧粘土质：烧粘土、煤渣、煅烧的煤矸石。
（三）粉煤灰硅酸盐水泥
粉 煤 灰
硅酸盐水泥熟料
磨 细
粉煤灰水泥
水硬性胶凝材料
P· Ｆ
适 量 石 膏
通用水泥的主要品种之一； 粉煤灰掺量为20% ～４0%；
细度、凝结时间、体积安定性和
强度要求与火山灰水泥相同。
（四）三种水泥的技术性质和应用
强度指标：分为６个强度等级（下见表）
其他技术要求同普通硅酸盐水泥。
2、三种水泥的共性和应用
抗腐性强，抗碳化能力差
适用于水工、海港混凝土工程及受化学侵蚀的工程； 碳化作用进行快，深度大，对防护钢筋锈蚀不利， 不适用于钢筋混凝土结构或预应力混凝土构件。
水化热低
适用于大体积混凝土工程；
温度敏感性大
适用于蒸汽养护。
2、三种水泥的共性和应用
抗冻性差、耐磨性差
早期强度低；
3、三种水泥的区别
粉煤灰水泥
早期强度、水化热更低；
适用于大体积工程。
干缩小，抗裂性好。
粉煤灰表面致密的球形颗粒，流动性好，吸水量少。
四、 复合硅酸盐水泥
两种及以上混合材
磨 细
复合酸盐水泥 水硬性胶凝材料 P· Ｃ
硅酸盐水泥熟料
适 量 石 膏
通用水泥的主要品种之一； 混合材总掺量为15% ～ 50%； 允许≯8%的窑灰代替部分混合材。
矿渣和粉煤灰泌水形成连通或粗大孔隙； 火山灰需水量大，水分蒸发后孔隙增加。
3、三种水泥的区别
矿渣水泥
耐热性好 能耐400℃高温，用于高温车间、高炉基础以及热气
体通道等耐热工程。
干缩大，抗渗性和抗冻性差 矿渣有尖锐棱角，保水性差，标准稠度需水量大，泌水 性较大。 不适用于有抗渗要求的混凝土工程。
四、 复合硅酸盐水泥
技术要求： 6个强度等级，见下表。 细度、凝结时间、体积安定性的要求同普通硅酸盐水泥。 复合硅酸盐水泥的特性取决于所掺混合材的种类和掺量 及相对比例。其使用根据所掺混合材的种类，参照其他 混合材水泥的适用范围和实践经验而定。
标 号 325 425 425R 525 525R 复合硅酸盐水泥各龄期的强度要求 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 3d 7d 28d 3d 7d 28d -18.5 32.5 -3.5 5.5 -24.5 42.5 -4.5 6.5 21.0 -42.5 4.0 -6.5 -31.5 52.5 -5.5 7.0 26.0 -52.5 5.0 -7.O
3、三种水泥的区别
火山灰质水泥
抗冻性与耐磨性比矿渣水泥差； 在潮湿环境养护时抗渗性好： 火山灰质含有大量微细孔隙，具有良好的保水性； 水化后能形成较多的水化硅酸钙，水泥石结构密实。 适用于抗渗要求较高的工程。 干燥收缩大，在干燥环境中使用易开裂、起粉； 火山灰水泥含有大量胶体，长期处于干燥环境，胶体脱 水，产生裂纹； 不宜用于干燥环境的地上工程；也不宜用于有耐磨要求 的工程；有硫酸盐腐蚀的混凝土工程不能使用含烧黏土 火山灰水泥。
（二）混合材的分类
活性混合材
特点：本身并不具有胶凝性质或胶结能
力很小，但与石灰、石膏一起，在常温下 能生成具有水硬性的水化产物。
分类
常用品种：粒化高炉矿渣，粉煤灰
火山灰。
特点：不与水泥成分起化学作用或作用很
二、普通硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥定义
技术要求
强度要求 技术性能和应用
（ 一）普通硅酸盐水泥定义
6%-15%混合材料
磨 细
硅酸盐水泥熟料
水硬性胶凝材料
普通水泥
P· O
适 量 石 膏
普通硅酸盐水泥是一种水硬性的胶凝材料； 混合材料的最大量≯ 15%，允许掺≯5%窑灰
（2）抗软水和硫酸盐腐蚀较强、耐热的混凝土
（3） 抗淡水侵蚀强、抗渗性高的混凝土；
作业与复习思考题
（4）抗硫酸盐腐蚀高、干缩小、抗裂性较好的混凝土； （5）夏季现浇混凝土 （6）紧急军事工程； （7）大体积混凝土； （8）水中、地下的建筑物； （9）在我国北方，冬季施工混凝土； （10）位于海水下的建筑物； （11）填塞建筑物接缝的混凝土。
（四）三种水泥的技术性质和应用
1、与硅酸盐水泥或普通水泥的性质及应用的差异： 性能差异：
凝结硬化速度较慢，早期强度发展慢，强度低；后期发 展较快，强度高。原因是掺混合材水泥的水化分两步进
不适用于要求早强高的混凝土工程，如冬季施工、现浇工
程等。
行。 应用差异： 适用于中期养护的预制构件以及承重迟缓的工程；
第十讲
掺混合材的硅酸盐水泥
主讲：籍凤秋
本讲内容
混合材料
普通硅酸盐水泥
矿渣、火山灰、粉煤灰水泥 复合硅酸盐水泥
一、 混合材料
定义 分类
活性混合材
非活性混合材 活性混合材的水化
（一） 混合材料定义
改善水泥性能
生产水泥时加入的天 然的或人工的矿物材料
调节水泥强度等级 降低成本
在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，降低 成本，而加到水泥中去的天然的或人工的矿物材料。
矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥 各强度等级各龄期的强度数值 (GBl344—1999) 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 强度等级 3d 28d 3d 28d 32.5 10.0 32.5 2.5 5.5 32.5R 15.0 32.5 3.5 5.5 42.5 15.0 42.5 3.5 6.5 42.5R 19.0 42.5 4.0 6.5 52.5 21.0 52.5 4.0 7.0 52.5R 23.0 52.5 4.5 7.0
（一）矿渣硅酸盐水泥
粒化高炉矿渣
硅酸盐水泥熟料
磨 细
水硬性胶凝材料
矿渣水泥
P· S
粒化高炉矿渣掺量为20% ～ 70%。
适 量 石 膏
可用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合
材料中的一种代替矿渣，代替数量≯水泥质量 的8%，代替后水泥中粒化高炉矿渣≮２0%。
（一）矿渣硅酸盐水泥
技术性质： GB1344-1999规定：
发电厂烟道气体中收集的玻璃态的粉末。球形颗粒 表面致密，粒径0.001-0.05mm。 活性组分：活性SiO2、活性Al2O3（高达60%）
粉 煤 灰
粉煤灰简介
（五）活性混合材的作用
活性混合材与水调和后，本身不会硬化或硬化极慢，强度 极低，在氢氧化钙溶液中显著水化，而在饱和的该溶液中 水化更快，水化反应： xCa(OH)2 + SiO2 + mH2O —— CaOSiO2(m +x) H2O yCa(OH)2 + A2O3 + nH2O —— CaOA2O3(n +y) H2O 掺混合材的硅酸盐水泥水化分两步： 第一步：水泥熟料的水化； 第二步：氢氧化钙与活性混合材反应生成水化硅酸钙和水 化铝酸钙。
作业与复习思考题
1、何谓水泥的活性混合材料和非活性混合材料？二者在
水泥中的作用是什么？硅酸盐水泥常掺入哪几种活性 混合材料？？ 2、掺混合材的水泥与硅酸盐水泥相比，在性能上有何特点？ 为什么？ 3、在下列混凝土工程中，试分别选用合适的水泥品种，并 说明选用的理由。 （1）早期强度要求高、抗冻性好的混凝土；
四、 复合硅酸盐水泥
技术性质
GB12958-1999规定：
MgO≯5.0%，如压蒸试验合格， MgO含量允许放宽到
6.0%；
SO3 ≯3.5%； 强度等级：32.5，32.5R，42.5,，42.5R，52.5， 52.5R； 密度2.8～3.1g/cm3，堆积密度约为900 ～ 1000Kg/cm3。
（五）活性混合材的作用
当液相中有石膏存在时，将于水化铝酸钙反应生成水
化硫铝酸钙，这些水化物能在空气中硬化，并能在水
中继续硬化，具有相当高的强度。 激发剂：氢氧化钙和石膏的存在，使活性混合材的潜 在活性得以发挥，即氢氧化钙和石膏的起着激发水化、 促进凝结的作用，故称为激发剂。 激发剂分类 碱性激发剂：石灰和水泥熟料
常用水泥的选用
小 结
混合材的定义、种类以及作用； 普通硅酸盐水泥定义，性能特点（与硅酸盐水泥性 能相近）以及应用（常用品种）； 矿渣水泥、火山灰水泥以及粉煤灰水泥性能特点 （与硅酸盐水泥性能差异，三种水泥的区别）以及 应用范围（常用品种）； 复合硅酸盐水泥定义，性能特点（取决于混合材的 种类和掺加数量）以及应用（常用品种） 常用水泥的选用（六大品种水泥）
硅酸盐水泥熟料
磨 细
水硬性胶凝材料
火山灰水泥
P· P
适 量 石 膏
通用水泥的主要品种之一； 火山灰质混合材掺量为20% ～ ５0%。
（二）火山灰质硅酸盐水泥
技术性质
GB1344-1999规定：
MgO≯5.0%，如压蒸试验合格， MgO含量允许放宽
到6.0%；
SO3 ≯3.5%； 强度等级：32.5，32.5R，42.5,，42.5R，52.5， 52.5R； 密度2.8～3.1g/cm3，堆积密度约为900 ～ 1000Kg/cm3。
（三）掺入混合材料的作用
提高产量
降低成本 改善水泥性能 调节水泥强度等级 降低水化热 减少碱骨料反应 扩大应用范围 充分利用工业废渣
保护环境
（四）常用活性混合材料
粒化高炉
矿渣 火山灰质 混合材
炼铁高炉的熔融炉渣，经急速冷却而成的颗粒。 活性组分：活性SiO2和活性Al2O3 具有弱得水硬性。 随同熔岩一起喷发的大量碎屑沉积在地面行成松软物质 活性组分：活性SiO2和活性Al2O3。 分类（1）含水硅酸质：硅藻土、硅藻石、蛋白石等； (2)铝硅玻璃质：火山灰、凝灰岩、浮石 （3）烧粘土质：烧粘土、煤渣、煅烧的煤矸石。
（三）粉煤灰硅酸盐水泥
粉 煤 灰
硅酸盐水泥熟料
磨 细
粉煤灰水泥
水硬性胶凝材料
P· Ｆ
适 量 石 膏
通用水泥的主要品种之一； 粉煤灰掺量为20% ～４0%；
细度、凝结时间、体积安定性和
强度要求与火山灰水泥相同。
（四）三种水泥的技术性质和应用
强度指标：分为６个强度等级（下见表）
其他技术要求同普通硅酸盐水泥。
2、三种水泥的共性和应用
抗腐性强，抗碳化能力差
适用于水工、海港混凝土工程及受化学侵蚀的工程； 碳化作用进行快，深度大，对防护钢筋锈蚀不利， 不适用于钢筋混凝土结构或预应力混凝土构件。
水化热低
适用于大体积混凝土工程；
温度敏感性大
适用于蒸汽养护。
2、三种水泥的共性和应用
抗冻性差、耐磨性差
早期强度低；
3、三种水泥的区别
粉煤灰水泥
早期强度、水化热更低；
适用于大体积工程。
干缩小，抗裂性好。
粉煤灰表面致密的球形颗粒，流动性好，吸水量少。
四、 复合硅酸盐水泥
两种及以上混合材
磨 细
复合酸盐水泥 水硬性胶凝材料 P· Ｃ
硅酸盐水泥熟料
适 量 石 膏
通用水泥的主要品种之一； 混合材总掺量为15% ～ 50%； 允许≯8%的窑灰代替部分混合材。
矿渣和粉煤灰泌水形成连通或粗大孔隙； 火山灰需水量大，水分蒸发后孔隙增加。
3、三种水泥的区别
矿渣水泥
耐热性好 能耐400℃高温，用于高温车间、高炉基础以及热气
体通道等耐热工程。
干缩大，抗渗性和抗冻性差 矿渣有尖锐棱角，保水性差，标准稠度需水量大，泌水 性较大。 不适用于有抗渗要求的混凝土工程。
四、 复合硅酸盐水泥
技术要求： 6个强度等级，见下表。 细度、凝结时间、体积安定性的要求同普通硅酸盐水泥。 复合硅酸盐水泥的特性取决于所掺混合材的种类和掺量 及相对比例。其使用根据所掺混合材的种类，参照其他 混合材水泥的适用范围和实践经验而定。
标 号 325 425 425R 525 525R 复合硅酸盐水泥各龄期的强度要求 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 3d 7d 28d 3d 7d 28d -18.5 32.5 -3.5 5.5 -24.5 42.5 -4.5 6.5 21.0 -42.5 4.0 -6.5 -31.5 52.5 -5.5 7.0 26.0 -52.5 5.0 -7.O
3、三种水泥的区别
火山灰质水泥
抗冻性与耐磨性比矿渣水泥差； 在潮湿环境养护时抗渗性好： 火山灰质含有大量微细孔隙，具有良好的保水性； 水化后能形成较多的水化硅酸钙，水泥石结构密实。 适用于抗渗要求较高的工程。 干燥收缩大，在干燥环境中使用易开裂、起粉； 火山灰水泥含有大量胶体，长期处于干燥环境，胶体脱 水，产生裂纹； 不宜用于干燥环境的地上工程；也不宜用于有耐磨要求 的工程；有硫酸盐腐蚀的混凝土工程不能使用含烧黏土 火山灰水泥。
（二）混合材的分类
活性混合材
特点：本身并不具有胶凝性质或胶结能
力很小，但与石灰、石膏一起，在常温下 能生成具有水硬性的水化产物。
分类
常用品种：粒化高炉矿渣，粉煤灰
火山灰。
特点：不与水泥成分起化学作用或作用很