其他品种水泥

由NX配制的超快硬水泥在低温下可以正常硬化，如下表所示。
而52.5强度等级的硅酸盐水泥在5℃下硬化，24h尚难凝 结，3d才能脱模。掺有NX的超快硬水泥实际上在-10℃ 左右也能正常硬化。

掺有促硬剂的超快硬水泥可以用于快速施工工程、紧 急抢修工程、冬季施工工程，抗渗堵漏工程及地下工 程等。
二、高强水泥

快硬硅酸盐水泥主要用于抢修工程、军事工程以及预应 力钢筋混凝土构件。
（二）快硬剂
采用快硬剂使水泥获得超快硬特性，是水泥工业的一项 新进展。日本的QT快硬剂、我国的SH快硬剂和NX快硬剂 为常用水泥应用于特殊工程开辟了广阔前景。
QT快硬剂的生产：主要原料为烧矾土和生石灰，按适当
配比在电炉中于1500℃熔融，经淬冷后烘干磨细，加
但近代的研究表明，在低浓度的Ca(OH)2溶液中形成的钙 矾石也会膨胀。（钙矾石的分布状态不同）

——梅塔（P.K.Mehta)的理论：只有凝胶状的钙矾石粒 子才是产生膨胀的根源。带负电荷的钙矾石粒子吸引周 围的极性水分子，从而引起颗粒间的斥力，造成体系的 膨胀。 ——我国国家建筑材料科学研究院的研究认为：只要溶 液内有适当浓度的钙离子、铝酸盐和硫酸盐离子，能形 成一定数量的钙矾石，就能产生膨胀。
（一）高标号硅酸盐水泥

生产高标号硅酸盐水泥的主要工艺措施是烧制高强 度的硅酸盐水泥熟料，提高水泥的粉磨细度以及适当 增加石膏掺量。表8-7为高标号水泥的强度
龄期 8h 12h 16h 1d 3d 7d 28d 90d
抗折强度 （MPa） 抗压强度 （MPa）
6.8
8.5
9.2
10.6
11.0
14.1

试验表明，C3S或C2S 中掺有C3A后， 其膨胀率迅速增加。 所以，从矿物组成 方面提高水泥 抗硫酸盐侵蚀的措施： （一）降低C3A含量， 相应提高C4AF的含量。
（二）降低C3S的含量，相应增加C2S的含量。 所以，抗硫酸盐水泥熟料中C3A和C3S的含量必须加以
限制。GB748规定，C3S和C3A的计算矿物含量分别不应
具有后期强度增进率高的特点。

抗硫酸盐水泥具有较低的水化热，其他性能如胀缩、抗
渗、弹性模量、抗冻等与硅酸盐水泥相似。
第三节

膨胀水泥
普通硅酸盐水泥在空气中硬化，通常都将产生收缩。
一般收缩率平均在0.02%～0.03%，180天的收缩率平
均在0.04～0.06%
因此，水泥混凝土成型后，由于收缩内部会产生微裂 缝而使其一系列性能下降。
12h前的强度，主要依靠钙矾石的生成；12h后，阿利特 水化形成的C-S-H凝胶才能对强度发挥作用。下表为 25%QT与75%硅酸盐水泥混合后的砂浆强度（水灰比为 0.45）。
龄期 抗压强度 （MPa） 1h 9.8 2h 15.2 3h 18.6


NX促硬剂可使水泥的小时强度达10MPa以上。见表 8-5。
325
425
2.5
3.3
3.6
4.5
5.4
6.3
11.8
15.7
18.6
24.5
32.5
42.5
抗硫酸盐水泥适用于一般受硫酸盐侵蚀的海港、水利、 地下、隧涵、引水、道路和桥梁基础等工程。 在我国，抗硫酸盐水泥已广泛应用于有硫酸盐侵蚀的 工程，如成昆铁路的隧道工程、青海盐湖筑路工程、新 疆公路工程以及一些海港工程等等。
面积 （cm2/g） 1d 3d 7d 28d
2980 454பைடு நூலகம் 6300
10.5 25.3 26.1
27.9 43.7 44.0
38.6 47.8 52.6
43.6 53.3 61.2

快硬水泥的水化热较高，早期干缩率大。在储存运输过 程中易风化，一般储存期不应超过一个月。 快硬水泥的水泥石比较致密，其不透水性和抗冻性常优 于普通水泥。

在MDF水泥材料制造过程中，由于有机聚合物的加入， 并在强力剪切搅拌、挤压下排出材料中的气孔。由于 孔隙率和孔径的减少，材料的强度，尤其是抗折强度 得以提高。
增加了水泥浆体的和易性，因此可以大大减少水胶比，

聚合物在材料中主要起减水、增塑、填充孔隙等作
用。关于MDF水泥的高强机理，以及聚合物与水泥间

近20年来，水泥在快硬和高强方面，都有重大突破。 在快硬方面，已发展了超早强水泥，能在5～20min硬
化，硬化1h的抗压强度可达10～30MPa。在类型上，除
了硫铝酸钙型和氟铝酸钙型快硬水泥外，还发明了超 快硬外加剂。在高强方面水泥标号已可以超过100MPa 以上。

一、快硬水泥
目前，快硬水泥主要有快硬硅酸盐水泥，以及前章论


由于氧化钙和氧化镁的水化膨胀性能不够稳定，较难控 制。 所以，在实际上得到广泛应用的是以钙矾石作为膨胀源 的各种膨胀水泥。

关于钙矾石产生膨胀的机理，存在着不同的假说，尚处 在不断探索之中。
——拉福姆理论：在高浓度的 Ca(OH)2溶液中，钙矾石是 通过固相反应形成，大量水进入结构中从而引起膨胀。

抗硫酸盐水泥一般可抵抗SO42-离子浓度不超过2500mg/L
的纯硫酸盐的腐蚀。如果环境侵蚀水中 SO42-离子浓度过
高，则要用高抗硫酸盐水泥。

高抗硫酸盐水泥熟料中铝酸三钙含量不大于 2%，硅酸三 钙含量不大于35%。高抗硫酸盐水泥可抗SO42-离子浓度 为（1～2）×104mg/L ，但这种水泥的早期强度较低，
和选择合适的养护温度等都会对MDF材料的最终
性能产生一定影响。

MDF水泥具有优异的工程应用性能，除了力学 性能大幅度改善外，在电学、磁学、声学、低 温使用性能上都具有广阔的开发前景。

如孔隙率为1%、密度为2.5g/cm3的MDF水泥的 抗压强度可达300MPa，抗折强度达150-240MPa， 弹性模量为5×104MPa，热膨胀为9.7μm/（m· k)。
2、宏观无缺陷水泥（MDF水泥）

由英国帝国化学公司和牛津大学的Birchall推出的一
种新型高强水泥。
MDF是将某些聚合物按一定比例加入到水泥与水的系
统中进行混合，随后进行高效剪切搅拌而获得塑性较
高的混合物。该混合物可通过挤压或其他成型技术制 成制品。 MDF的生产工艺过程中，采用低的水/固比，选用适宜的 水泥品种，控制水泥的颗粒分布，施加适当的成型压力

50%～60%，C3A含量为8%～14%。

快硬水泥的强度要求见表8-1
水泥标 号
325 375 425
抗压强度（MPa） 抗折强度（MPa）
1d 14.7 16.7 18.6 3d 32.5 37.5 42.5 1d 3.4 3.9 4.4 3d 5.4 5.9 6.3
水泥的比表面积对其强度，特别是早期强度的影响很大， 见下表。 水泥比表 抗压强度（MPa）
述的硫铝酸盐型快硬水泥和氟铝酸盐型快硬水泥。此
外也可用超快硬外加剂提高通用水泥的早期强度。
（一）快硬硅酸盐水泥

定义：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅
酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，
磨细制成具有早期强度增进率较高的水硬性胶凝材料，
称为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。

快硬水泥的标号以3天抗压强度来表示，分为325、375、 425三个标号。 为了提高水泥的早期强度，一般熟料矿物中C3S含量达

一、制取膨胀水泥的工艺原理

主要有三种方法：

1、在水泥中掺入一定量的在特定温度下煅烧制得的氧
化钙（生石灰），氧化钙水化时产生体积膨胀。

2、在水泥中掺入一定量的在特定温度下煅烧制得的氧
化镁（菱苦土），氧化镁水化时产生体积膨胀。 3、在水泥浆体水化硬化过程的某一适当时机形成钙矾 石，产生体积膨胀。
是否存在化学反应，不同学者基于自己的研究提出了 各自的观点。

——Birchall等采用SEM方法研究了MDF水泥浆体的
微观结构，并将其与普通水泥浆体进行比较，观察 到两者的主要差别在于宏观缺陷上，MDF水泥基本上 消除了宏观缺陷（大的孔隙）。两种水泥浆体在低 水灰比的情况下，其结构是相似的。用SEM检查样品
14.8
15.1
28.3
42.4
53.4
69.2
98.4
103.9 116.5 128.8
（二）特种高强水泥

目前的特种高强水泥的理论基础均基于T.C.Powers的
胶孔材料理论：水泥石的强度主要决定于水泥的水化程
度和水灰比（孔隙率）。 1、热压高强水泥

美国D.M.Roy采用大幅度地降低成型时的水灰比和总 孔隙率的途径，使水泥石的孔隙率仅为 1.78 %，水泥 石强度高达652MPa。

当用膨胀水泥配制混凝土时，在硬化过程中 定数值的膨胀，就可以克服或改善上述缺点。
产生一

根据膨胀值和用途的不同，膨胀水泥可分为：收缩补 偿水泥和自应力水泥两类。

——收缩补偿水泥：膨胀值较低，限制膨胀时所产生
的压应力，大致能抵消干缩所引起的拉应力，主要用
以减少或防止混凝土的干缩裂缝。

——自应力水泥：膨胀值较高，足以使干缩后的混凝 土仍有较大的自应力，用以配制各种自应力混凝土。 习惯上通常将补偿收缩的水泥称为膨胀水泥，用以 配制自应力混凝土的膨胀水泥则称为自应力水泥。
的断裂表面、残余熟料颗粒的形貌、内部水化产物
以及氢氧化钙晶体等，所以这些都是相似的。

——唐明述教授等认为：水泥和聚合物的抗折强度 均小于100MPa，而MDF水泥的抗折强度却大大高于此 值。

说明必然存在聚合物与水泥两相的复合增强作用，
他们研究了聚丙烯酸衍生物与Ca, Al, Fe, Si离子的 红外反应活性，得到了化学反应的信息，并通过X 射线分析认为，在所研究的体积内形成了Ca和Al的 聚羧酸盐。