“十一五”省重点图书

    水泥“十万”个为什么 ①

    水泥品种

    工艺设计

    原燃材料

    林宗寿 编著

    武汉理工大学出版社

    武 汉 图书在版编目(CIP)数据

    水泥“十万”个为什么①· 水泥品种、工艺设计、原燃材料

    林宗寿编著.—武汉：武汉理工大学出版社，2006

    ISBN 7唱5629唱2388唱4

    Ⅰ. 水… Ⅱ. 林… Ⅲ. 水泥—基本知识 Ⅳ. TQ172

    中国版本图书馆 CIP 数据核字(2005)第161341 号

    出版发行：武汉理工大学出版社(武汉市洪山区珞狮路122 号 邮编430070)

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    经 销 者：各地新华书店

    印 刷 者：武汉理工大印刷厂

    开 本：787 ×960 116

    印 张：24

    字 数：460 千字

    版 次：2006 年7 月第1 版

    印 次：2006 年7 月第1 次印刷

    印 数：1—3000 册

    定 价：48.00 元

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    本社购书热线电话：(027)87397097 87394412前

    言

    我国现代水泥工业历经半个多世纪的发展，取得了长足的进步，为人民居住

    环境的改善、社会经济的发展做出了很大的贡献。 但是，我们也应该认识到水泥

    工业在高速成长的过程中也有许多问题亟待解决。 主要表现为：与发达国家的

    水泥企业相比，普遍存在着企业规模小、能源消耗高、产品质量不稳定、经济效益

    差、从业人员技术素质偏低、企业管理粗放等问题。 目前，我国的水泥行业正处

    在控制总量、调整结构的时期，国家大力提倡采用高效能的新型干法水泥生产方

    式。 在这一背景下，水泥企业怎样去适应国家产业政策的调整、应对国内外市场

    的残酷竞争呢？ 毋庸置疑，最重要的是苦练内功，切实提高和稳定水泥产品的质

    量，降低水泥生产成本。

    在水泥生产过程中，岗位工人和生产管理人员经常会遇到一些疑难问题。

    这些问题，手册中查不到，教材中一般不涉及，查阅期刊既不方便，也未必具有针

    对性。 大家普遍反映缺少一套内容全面、简明实用、针对性强的水泥技术参考

    书。

    “传道、授业、解惑”，自古以来就是教师的天职。 作为一名高校教师，我常

    常为自己学识浅薄而感到愧疚。 每当面对提出问题的学生，面对水泥厂那些被

    种种疑难所困扰的技术人员和工人朋友，我就深感有一种义不容辞的责任。 为

    此，十几年前，我便开始搜集资料，潜心学习和整理国内外专家、学者的研究成

    果，特别是水泥厂生产过程中一些宝贵的实际经验，并结合自己在水泥科研、教

    学及水泥技术服务实践中的切身体会，集腋成裘，为实践这一责任奠定了基础。

    2000 年 4 月以来，我应邀在全国各地主讲了70 多场“水泥新技术讲座及疑

    难问题咨询会”，与会人员累计已过万人。 每次咨询会都至少安排一天时间与

    学员们进行互动式答疑解惑。 从他们渴望的目光里，我一次次地体悟“授之鱼，不如授之以渔”的道理。 同时，我也通过他们获得了大量第一手资料，从而更加

    坚定了我编写这套丛书的决心。

    枟水泥“十万”个为什么枠是一套供水泥行业管理人员、技术人员和岗位操作

    1工阅读和参考的系列工具书。 它涉及了水泥生产从原料破碎、粉磨、烘干、均化、输送、化验室、煅烧、环保到计量、包装等全过程中常见的问题及解决方法。 本书

    力求做到删繁就简、深入浅出、内容全面、突出实用，既有理论研究的浓缩和概

    括，又有实践工作经验的归纳与提升。 书中共有条目 3350 余条，已基本囊括了

    水泥生产和水泥研究工作中的多发问题、常见问题；对这些问题有理论、原理方

    面的阐述，又指出解决问题的途径，具有较强的指导性和可操作性。 由于本书编

    写着眼于解决实际问题，尽量地回避复杂的数学计算、高深的理论探讨，很好地

    解决了岗位操作工看得懂、用得上的问题。 同时，本书对水泥领域的最新技术和

    理论研究成果也进行了介绍，可作为专业院校、技校师生及水泥科研人员的参考

    书。

    在本书的编写过程中，得到了我妻子刘顺妮教授极大的鼓励和帮助，在此表

    示衷心的感谢。 同时，对提供宝贵经验和资料的众多专家、学者以及生产技术人

    员致以衷心的感谢!

    由于编者水平有限，书中纰漏在所难免，恳请广大读者和专家提出批评并不

    吝赐教，以便再版时修正。

    林宗寿

    2006 年1 月于武汉

    2目 录

    前言

    1 水泥品种

    1.1 什么是水泥，水泥如何分类 3

    1.2 何为硅酸盐水泥 3

    1.3 何为普通硅酸盐水泥 3

    1.4 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的技术要求 4

    1.5 普通硅酸盐水泥有何特性 5

    1.6 何为矿渣硅酸盐水泥 6

    1.7 何为粉煤灰硅酸盐水泥 6

    1.8 何为火山灰质硅酸盐水泥 6

    1.9 矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的技术要求 6

    1.10 矿渣硅酸盐水泥的特性是什么 7

    1.11 何为复合硅酸盐水泥 8

    1.12 常见的复合硅酸盐水泥有哪些种类 8

    1.13 生产复合水泥时应注意的问题 12

    1.14 复合水泥与普通水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥及火山灰水泥的区别 13

    1.15 何为白色硅酸盐水泥 13

    1.16 何为石灰石硅酸盐水泥 14

    1.17 石灰石硅酸盐水泥有何性能 14

    1.18 如何生产快硬硅酸盐水泥 16

    1.19 特快硬水泥的生产及性能特点 17

    1.20 抗硫酸盐水泥的生产及性能特点 171.21 何为快凝快硬硅酸盐水泥 18

    1.22 何为快硬高强铝酸盐水泥 19

    1.23 何为快硬铁铝酸盐水泥 20

    1.24 何为特快硬调凝铝酸盐水泥 21

    1.25 油井水泥的生产及性能特点 22

    1.26 高抗硫 D 级水泥的性能及工艺参数 23

    1.27 高铝水泥的生产及性能特点 24

    1.28 快硬氟铝酸盐水泥的生产及性能特点 26

    1.29 快硬硫铝酸盐水泥的生产及性能特点 26

    1.30 膨胀和自应力水泥的生产及性能特点 27

    1.31 何为膨胀铁铝酸盐水泥 28

    1.32 明矾石膨胀水泥的性能和用途 29

    1.33 何为膨胀硫铝酸盐水泥 30

    1.34 何为无收缩快硬硅酸盐水泥 31

    1.35 道路水泥的生产及性能特点 32

    1.36 何为自应力硅酸盐水泥 32

    1.37 何为自应力硫铝酸盐水泥 33

    1.38 何为自应力铝酸盐水泥 34

    1.39 何为自应力铁铝酸盐水泥 34

    1.40 何谓低热微膨胀水泥，其主要品质指标如何 35

    1.41 什么是双快型砂水泥，对其物理性能有哪些要求 37

    1.42 何为砌筑水泥 37

    1.43 中低热水泥的生产及性能特点 38

    1.44 何为Ⅰ型低碱度硫铝酸盐水泥 40

    1.45 何为低温合成粉煤灰水泥 41

    1.46 何为粉煤灰低热水泥 41

    1.47 装饰水泥的生产及性能特点 41

    1.48 何为粉煤灰喷射水泥 42

    1.49 何为钢渣矿渣水泥 43

    1.50 何为磷渣硅酸盐水泥 43

    1.51 何为磷硅酸水泥 44

    1.52 何为磷酸氨镁水泥 44

    1.53 何为磷酸钙水泥 45

    1.54 何为磷酸镁水泥 46

    1.55 何为磷酸钠水泥 46

    1.56 何为磷酸锌水泥 46

    2 水泥“十万”个为什么1.57 何为硫氧镁水泥 46

    1.58 何为铝硅水泥 47

    1.59 何为氯氧铝水泥 47

    1.60 何为氯氧镁水泥 47

    1.61 何为氯氧锌水泥 49

    1.62 何为镁水泥 49

    1.63 何为磨细双粉灰 49

    1.64 何为水榴石型水泥 50

    1.65 何为铁铝酸盐水泥 50

    1.66 何为无钙和无硅硅酸盐型水泥 51

    1.67 何为无石膏水泥 51

    1.68 什么是窑灰钾肥，其品质如何评定 52

    1.69 何为阿利尼特水泥和贝利尼特水泥 53

    1.70 何为贝利特水泥 53

    1.71 何为非水化水泥 53

    1.72 何为刚性防水技术 54

    1.73 何为高水速凝固化充填材料 54

    1.74 何为矿渣微粉，有何作用 55

    1.75 何为离子聚合物水泥 56

    1.76 何为少熟料粉煤灰水泥 57

    1.77 何为无熟料粉煤灰水泥 57

    1.78 何为细微粉水泥 57

    1.79 何为憎水水泥 58

    1.80 气硬性和水硬性胶凝物质有何不同 58

    1.81 微细水泥有何作用 58

    1.82 如何生产适应固化土壤用的缓凝水泥 59

    1.83 用户怎样选购水泥 61

    1.84 CAS 水泥微膨胀剂有何功能 62

    2 工艺设计

    2.1 波特兰水泥的诞生年应从何时计算 65

    2.2 水泥厂建设可行性研究报告应包括哪些内容 66

    2.3 选择水泥厂厂址应考虑哪些问题 72

    2.4 设计水泥厂需要哪些基础资料 75

    2.5 设计水泥厂应遵循哪些节能原则 77

    3 目 录2.6 水泥厂总平面布置的设计原则是什么 77

    2.7 建厂进行可行性研究有何作用 81

    2.8 水泥厂初步设计文件的编制有哪些要求 81

    2.9 基本建设应遵循哪些程序 83

    2.10 厂前区生产管理及生活设施布置应符合哪些规定 85

    2.11 水泥厂建厂计划任务书包括哪些内容 85

    2.12 对化验室分析室的建筑有何要求 86

    2.13 设计厂区雨水排水系统应遵循的原则 87

    2.14 设计水泥厂供配电方案应注意哪些事项 88

    2.15 设计水泥厂控制室应符合哪些要求 89

    2.16 设计水泥厂区的通道宽度应符合哪些要求 90

    2.17 设置电修车间应遵循哪些原则 90

    2.18 设计水泥厂机修车间应遵循哪些原则 91

    2.19 车间控制应符合哪些规定 91

    2.20 如何确定水泥厂生产和生活的用水量 92

    2.21 机械修理及仓库的布置应符合哪些规定 93

    2.22 如何确定水泥厂电修车间的规模 93

    2.23 如何选择生产给水系统 94

    2.24 水泥企业化验室应具备哪些基本条件 95

    2.25 生产辅助用室设计应注意哪些问题 100

    2.26 车间配电线路及敷设应符合哪些规定 100

    2.27 车间厂房设计应注意哪些问题 102

    2.28 设计生产车间检修设施有哪些要求 102

    2.29 电修车间如何配置 103

    2.30 电修车间的功能与组成是什么 104

    2.31 生产设备冷却通风的设计应符合哪些要求 105

    2.32 水泥厂采暖设计应符合哪些要求 105

    2.33 水泥厂厂房结构布置应注意哪些问题 106

    2.34 水泥厂厂房结构计算应注意哪些问题 107

    2.35 水泥厂车间布置设计应遵循哪些原则 107

    2.36 水泥厂防洪工程设计应注意哪些事项 110

    2.37 水泥厂供热热源设计应符合哪些要求 111

    2.38 水泥厂管线综合布置应注意哪些事项 112

    2.39 水泥厂建筑构造设计应符合哪些要求 113

    2.40 水泥厂节电有何措施 115

    2.41 水泥厂区动力及公用设施的布置应符合哪些规定 116

    4 水泥“十万”个为什么2.42 水泥厂如何充分利用热能 117

    2.43 水泥厂如何进行防雷保护 117

    2.44 设计水泥厂时，如何进行运输设计 118

    2.45 设计水泥厂时，如何考虑竖向布置 123

    2.46 水泥厂主机设备设计年利用率的选择 126

    2.47 水泥厂生产设施的布置应符合哪些规定 126

    2.48 水泥厂照明设计应符合哪些要求 127

    2.49 事故通风的设计应符合哪些要求 130

    2.50 室外热力管网设计应符合哪些要求 130

    2.51 水泥生产过程自动化设计应符合哪些要求 131

    2.52 物料输送设计应符合哪些规定 134

    2.53 水泥厂生产与辅助生产建筑的通风设计应符合哪些要求 135

    2.54 自然通风设计应符合哪些要求 137

    2.55 选择水源应遵循哪些原则 137

    2.56 选择仪表应注意哪些事项 138

    2.57 压缩空气站设计应注意哪些事项 139

    2.58 设计新型干法回转窑时应注意哪些事项 139

    2.59 预分解窑废气处理系统的设计应注意哪些事项 140

    2.60 现代水泥工业的节能措施有哪些 142

    2.61 新型干法水泥厂各生产环节的电耗 146

    2.62 新型干法水泥生产技术的发展过程 147

    2.63 新型干法水泥生产技术的进步及发展方向 148

    2.64 熟料烧成系统的单位热耗国际先进指标 151

    2.65 新型干法窑用湿粉煤灰代替粘土配料时需注意哪些问题 151

    2.66 水泥工业的能耗及其构成 153

    2.67 为什么说“均衡稳定”是搞好新型干法生产的关键 155

    2.68 如何确定水泥厂主要生产系统的工作制度 157

    2.69 回转窑窑尾高温风机选型和布置应注意哪些事项 158

    2.70 化验室的建筑设计有何要求 159

    2.71 空调房间的布置及围护结构应符合哪些要求 159

    2.72 空调设备选型应符合哪些要求 160

    2.73 如何设置仪表维修室 161

    2.74 水泥企业电缆火灾隐患及防范措施 161

    2.75 一条生料线供两台立窑，如何解决两台窑热耗不同的矛盾 164

    2.76 增加出磨水泥库存量，提高散装水泥储存能力有何作用 165

    2.77 爆炸及火灾危险场所电气设计应符合哪些规定 165

    5 目 录2.78 安全阀的作用是什么 166

    2.79 入窑生料粉料定量给料秤应如何进行工艺布置 166

    2.80 为什么要推广散装水泥 168

    2.81 电气测量仪表的配置应符合哪些要求 169

    2.82 选择电动机型式应遵循哪些原则 169

    2.83 如何用电石渣浆代水成球煅烧立窑熟料 171

    2.84 采用煤矸石生产水泥的技术途径时，如何计算煤矸石的发热量 173

    2.85 如何进行粉煤灰分选 174

    2.86 如何生产纯粉煤灰水泥 174

    2.87 粉煤灰如何进行脱炭 175

    2.88 设备安装时，如何确定垫铁的面积 176

    2.89 如何设计厂区的配电线路 177

    2.90 煤磨系统与窑的连接方式的种类和特点 178

    2.91 煤粉制备系统设计中应注意哪些问题 179

    2.92 矿山供配电设计有何规定 181

    2.93 水泥厂矿山设计一般应遵循哪些原则 182

    2.94 矿山总平面设计应符合哪些要求 183

    2.95 矿山采用溜井 -平硐开拓方案应注意哪些事项 184

    2.96 矿山防洪与排水设计应符合哪些规定 185

    2.97 矿山辅助生产设施设计应注意哪些事项 186

    2.98 矿山供配电线路设计应符合哪些要求 187

    2.99 矿山平硐内的电力设备和供电线路设计应符合哪些要求 187

    2.100 露天矿采矿场的电气设计应符合哪些要求 189

    2.101 矿山照明设计应符合哪些要求 190

    2.102 在什么条件下，矿山宜选用公路 -汽车开拓运输方案 191

    2.103 在什么条件下，矿山宜选用溜井 -平硐开拓运输方案 191

    2.104 水泥厂物料破碎设计应注意哪些事项 192

    2.105 烘干工艺设计应注意哪些事项 194

    2.106 为提高沸腾炉燃烧效率，设计时应注意哪些问题 195

    2.107 烘干机喂料仓的设计应注意什么 196

    2.108 储库设计应注意哪些事项 197

    2.109 间歇式生料均化库的设计应注意哪些事项 197

    2.110 连续式生料均化库的设计应注意哪些事项 198

    2.111 预均化堆场设计应注意哪些事项 199

    2.112 水泥储库设计应注意哪些事项 200

    2.113 露天堆场的设计应符合哪些规定 201

    6 水泥“十万”个为什么2.114 圆筒库设计应注意哪些事项 202

    2.115 料斗设计应注意哪些事项 202

    2.116 水泥包装系统设计应注意哪些事项 203

    2.117 散装水泥贮库的工艺布置有几种，有何特点 204

    2.118 粉磨车间工艺布置应注意哪些问题 205

    2.119 粉磨车间配料工艺设计应注意哪些问题 207

    2.120 立窑车间工艺设计应注意哪些事项 208

    2.121 水泥工厂环境影响报告书应包含哪些基本内容 210

    2.122 如何设计水泥厂的消防及其用水 211

    2.123 水泥厂排水系统设计应注意哪些事项 212

    2.124 水泥厂如何进行绿化设计 213

    2.125 厂址选择工作中，环境保护应注意哪些问题 214

    3 原燃材料

    3.1 水泥工业常用的原料有哪些 217

    3.2 什么是石灰质原料，常用的石灰质原料有哪些 217

    3.3 对石灰质原料的质量有何要求 218

    3.4 何为石灰岩，有何性质 218

    3.5 石灰石具有什么样的显微特征 220

    3.6 石灰石主要有哪些物理力学性质 221

    3.7 石灰质和粘土中石英和燧石的含量为何要限制 221

    3.8 石灰石晶体大小对生料易烧性有何影响 221

    3.9 如何控制自有矿山的进厂石灰石的质量 222

    3.10 如何根据石灰石断面判断氧化镁含量高低 223

    3.11 石灰质原料的选择应注意哪些问题 224

    3.12 选择石灰石和粘土原料时为何要注意原料中的矿物形态 224

    3.13 何为石灰废渣，可否用作水泥混合材 225

    3.14 何为碳酸钡废渣，可否用于水泥生产 226

    3.15 石灰石开采的注意事项 227

    3.16 何为泥灰岩，有何性质 228

    3.17 什么是粘土质原料，常用的粘土质原料有哪些 229

    3.18 我国不同地区粘土的物理性能有何差别 230

    3.19 如何选择粘土质原料 230

    3.20 用页岩和粉砂岩作粘土质原料为何有利于熟料烧成 231

    3.21 煤矸石代替粘土时，必须解决的关键问题 232

    7 目 录3.22 电厂炉渣能否代替粘土配料 232

    3.23 水泥生产中对粘土质原料的要求 233

    3.24 各种水泥对原料铝矾土化学成分有何要求 234

    3.25 铝矾土的主要化学成分是什么 235

    3.26 铝矾土的主要矿物组成是什么 236

    3.27 什么是铁质原料，常用的铁质原料有哪些 238

    3.28 何为锑渣，可否用作铁质原料 238

    3.29 何为锡矿渣，可否用作铁质原料 239

    3.30 何为铁锌渣，可否用作水泥的原料 239

    3.31 燃料的分类 240

    3.32 水泥生产对燃料有何要求 241

    3.33 水泥生产对煤质有何要求 241

    3.34 我国的煤是如何分类的 243

    3.35 无烟煤如何分类 244

    3.36 回转窑可以使用无烟煤吗 245

    3.37 立窑煅烧应选择什么样的无烟煤好 245

    3.38 无烟煤的品质对立窑熟料质量和燃烧的影响 246

    3.39 如何估算煤灰的熔点 247

    3.40 如何计算无烟煤的氢含量 248

    3.41 何谓实物煤及标准煤 249

    3.42 选择燃料煤应注意哪些问题 249

    3.43 煤为何宜采用发热量计价方法 250

    3.44 水泥厂对进厂原煤应如何进行管理 251

    3.45 煤的粒度对燃烧有何影响 252

    3.46 煤的燃烧速度对燃烧有何影响 252

    3.47 煤粉燃烧中影响火焰长度的因素有哪些 252

    3.48 煤粉是怎样燃烧的 252

    3.49 煤粉细度对窑的煅烧和熟料质量有什么影响 254

    3.50 影响煤粉燃烧的因素有哪些 255

    3.51 影响煤着火温度的主要因素 256

    3.52 对入窑煤粉有何要求 257

    3.53 什么是石煤 258

    3.54 煤炭各种基的表示方法及换算系数 258

    3.55 什么是粉煤灰，它是怎么产生的 260

    3.56 用粉煤灰作混合材时，要控制哪些指标 260

    3.57 分选粉煤灰具有什么样的性能指标 261

    8 水泥“十万”个为什么3.58 为什么要从粉煤灰中选炭，怎样选炭 261

    3.59 何为高钙粉煤灰，用作水泥混合材应注意何问题 262

    3.60 何为增钙粉煤灰，可否用于水泥混合材 266

    3.61 如何提高粉煤灰的活性 267

    3.62 立窑生料用粉煤灰配料应注意哪些事项 269

    3.63 能否用粉煤灰配料煅烧湿法回转窑熟料 270

    3.64 粉煤灰有何作用 271

    3.65 什么是混合材料，掺混合材料有何意义 272

    3.66 什么是活性混合材料和非活性混合材料 273

    3.67 如何划分混合材的类型 273

    3.68 如何选择水泥的混合材 274

    3.69 水泥厂使用混合材应符合哪些要求 275

    3.70 何为火山灰质混合材料，如何分类，有何要求 276

    3.71 如何评定火山灰质混合材的活性品质 277

    3.72 何为增钙液态渣，可否用作水泥混合材 278

    3.73 何为硅质渣，可否用作水泥混合材 278

    3.74 何为锂渣，可否用作水泥混合材 280

    3.75 何为安山岩，可否用作水泥混合材 284

    3.76 何为电炉灰，可否用作水泥原料 285

    3.77 何为铬铁渣，可否用作水泥混合材 286

    3.78 何为水淬煤矸石，可否用作水泥混合材 287

    3.79 何为水合硅粉，对水泥性能有何影响 288

    3.80 何为锡锑渣，可否用作水泥原料 289

    3.81 硫酸渣可否用作水泥的混合材 289

    3.82 什么是硫铁矿烧渣，它有哪些利用途径 291

    3.83 水淬矿渣是怎样制成的 292

    3.84 高炉矿渣有哪些利用途径 293

    3.85 高炉矿渣是由哪些化学成分和矿物组成的 293

    3.86 矿渣可否用于立波尔窑生料配料 294

    3.87 矿渣为何能用于生料配料，用矿渣配料有何好处 298

    3.88 如何评价矿渣的活性 299

    3.89 什么是钢渣，它的化学组成是什么 300

    3.90 钢渣有哪些利用途径 301

    3.91 什么是煤矸石，它对环境有什么危害 301

    3.92 煤矸石的化学成分和矿物组成是什么 302

    3.93 煤矸石有哪些利用途径 303

    9 目 录3.94 何为磷渣，可否用于水泥生产 303

    3.95 青砖、红砖和瓦片为什么可以作活性混合材料使用 304

    3.96 何为硫磺渣，可否用于配制水泥生料 304

    3.97 何为镁渣，可否用作水泥原料 305

    3.98 何为柠檬酸渣，可否用作水泥的缓凝剂 306

    3.99 何为乳酸渣，可否用作水泥的缓凝剂 308

    3.100 泥灰岩和铜锌尾矿可否用作水泥原料 308

    3.101 何为铅锌尾矿，可否用作水泥原料 309

    3.102 何为金矿尾砂，有何特性 310

    3.103 金矿尾砂可否用作水泥原料 311

    3.104 金矿尾砂作水泥原料在生产工艺上应注意何问题 312

    3.105 何为铜尾矿，可否用作水泥的原料 315

    3.106 何为页岩，有何性质 316

    3.107 何为烟道灰，可否用于煅烧立窑熟料 317

    3.108 何为高硫石油焦，能否用于立窑煅烧 317

    3.109 何为脱硫石膏，可否用作水泥缓凝剂 318

    3.110 石膏的分类及其技术要求如何 321

    3.111 何为硼石膏，可否用作水泥缓凝剂 322

    3.112 如何用粒化高炉矿渣对磷石膏进行改性 323

    3.113 什么是硼泥，它有什么危害 324

    3.114 什么是铬渣，它对环境有哪些危害 324

    3.115 何谓校正原料，对校正原料有何要求 325

    3.116 什么是赤泥 326

    3.117 氟石膏可否用作白色硅酸盐水泥的缓凝剂 326

    3.118 何为玄武岩，可否用作水泥的混合材 328

    3.119 何谓完全燃烧、不完全燃烧、闪点、燃点 329

    3.120 如何对原料、燃料进行控制 330

    3.121 如何估算燃料燃烧所需空气量 331

    3.122 如何控制进厂燃煤质量 331

    3.123 生产白色硅酸盐水泥时对原料有何要求 332

    3.124 生产高铝耐火水泥和耐火集料时，对原料有何要求 332

    3.125 生产高铝水泥时，对原、燃料有何要求 332

    3.126 水泥工业常用的固体燃料的种类 333

    3.127 什么叫着火和着火温度 334

    3.128 石灰石中结晶二氧化硅含量对生料易烧性的影响 334

    3.129 粉煤灰在墙体材料中有哪些应用 335

    0 1 水泥“十万”个为什么3.130 微量镧系元素对熟料烧成有何影响 337

    3.131 用玄武岩配料时对煅烧有何影响 337

    3.132 用于回转窑上的燃料应具备什么条件 338

    3.133 原、燃料工艺性能试验应遵循哪些规定 339

    3.134 水泥原料矿产如何进行钻探 340

    3.135 水泥原料矿床勘探常采用哪些方法 341

    3.136 水泥原料矿床勘探工程应采取什么样的布置形式 342

    3.137 水泥原料矿床勘探有哪些类型 343

    3.138 水泥原料矿床如何进行槽探和浅井坑探 343

    3.139 水泥原料矿区地形地质测量中应着重观察研究哪些内容 344

    3.140 水泥原料矿山如何进行硐室爆破 345

    3.141 水泥原料矿山如何进行深孔爆破 346

    3.142 水泥原料矿山如何进行二次爆破或破碎 351

    3.143 选择矿山开拓方法应遵守哪些原则 351

    3.144 水泥原料矿产储量是如何分级的 352

    3.145 如何确定水泥原料矿床勘探工程密度 353

    3.146 水泥厂对原料矿山储量有何要求 354

    3.147 水泥厂矿山开采应遵循哪些原则 355

    3.148 水泥矿山爆破工程应满足哪些要求 359

    3.149 矿山的外部运输可采取哪些方式 359

    3.150 矿山的防雷和电气装置接地应符合哪些要求 360

    3.151 矿山废石场的位置选择应符合哪些原则 361

    3.152 矿山管线敷设应遵守哪些规定 361

    3.153 矿山如何节能 362

    3.154 何谓水泥原料矿山的贫化和损失 363

    3.155 脱硫石膏如何造粒 364

    参考文献 365

    1 1 目 录1 水泥品种

    1. 1 什么是水泥，水泥如何分类

    凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能

    在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为

    水泥。

    水泥的种类很多，按其用途和性能可分为通用水泥、专用水泥及特性水泥三

    大类。 通用水泥为用于大量土木建筑工程一般用途的水泥，如硅酸盐水泥、普通

    硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。 专

    用水泥是指有专门用途的水泥，如油井水泥、大坝水泥、砌筑水泥等。 特性水泥

    是某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、抗硫酸

    盐硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥等。

    按照主要的水硬矿物，水泥又可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水

    泥、氟铝酸盐水泥以及少熟料和无熟料水泥等。

    目前，水泥品种已达100 余种。

    1. 2 何为硅酸盐水泥

    凡由硅酸盐水泥熟料、0 ～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的

    水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥(即国外通称的波特兰水泥)。

    硅酸盐水泥分两种类型。 不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号

    P· Ⅰ；在硅酸盐水泥熟料粉磨时，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为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号 P· Ⅱ。

    1. 3 何为普通硅酸盐水泥

    凡由硅酸盐水泥熟料、6% ～15%混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶

    凝材料，称为普通硅酸盐水泥(简称普通水泥)，代号 P· O。

    掺活性混合材料时，最大掺量不得超过 15%，其中允许用不超过水泥质量

    5%的窑灰或不超过水泥质量 10%的非活性混合材料来代替。

    3 1 水泥品种掺非活性混合材时，最大掺量不得超过水泥质量的 10%。

    1. 4 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的技术要求

    (1)不溶物

    Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%；

    Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。

    (2)烧失量

    I 型硅酸盐水泥中烧失量不得大于 3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得大

    于 3.5%。 普通水泥中烧失量不得大于 5.0%。

    (3)氧化镁

    水泥中氧化镁的含量不得超过 5.0%。 如果水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放宽到 6.0%。

    (4)三氧化硫

    水泥中三氧化硫的含量不得超过 3.5%。

    (5)细度

    硅酸盐水泥比表面积大于 300m2

    kg 时，普通水泥80μ m 方孔筛筛余不得超

    过 10.0%。

    (6)凝结时间

    硅酸盐水泥初凝不得早于 45min，终凝不得迟于 6.5h。 普通水泥初凝不得

    早于45min，终凝不得迟于10h。

    (7)安定性

    用沸煮法检验必须合格。

    (8)强度

    水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各强度等级水泥

    的各龄期强度不得低于表1.1 所列数值。

    (9)碱

    水泥中碱含量按 Na2O +0.658K2O 计算值来表示。 若使用活性骨料，用户

    要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。

    4 水泥“十万”个为什么表1. 1 各强度等级水泥的各龄期强度指标

    品 种 强度等级

    抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    3d 28d 3d 28d

    硅酸盐水泥

    42.5 17.0 42.5 3.5 6. 5

    42.5R 22.0 42.5 4.0 6. 5

    52.5 23.0 52.5 4.0 7. 0

    52.5R 27.0 52.5 5.0 7. 0

    62.5 28.0 62.5 5.0 8. 0

    62.5R 32.0 62.5 5.5 8. 0

    普通水泥

    32.5 11.0 32.5 2.5 5. 5

    32.5R 16.0 32.5 3.5 5. 5

    42.5 16.0 42.5 3.5 6. 5

    42.5R 21.0 42.5 4.0 6. 5

    52.5 22.0 52.5 4.0 7. 0

    52.5R 26.0 52.5 5.0 7. 0

    摘自国家标准 GB 175—1999，该标准可能会被修订，应予注意。

    1. 5 普通硅酸盐水泥有何特性

    (1)优点

    ①早期强度高；

    ②凝结硬化快；

    ③抗冻性好。

    (2)缺点

    ①水化热较高；

    ②抗水性差；

    ③耐酸碱和硫酸盐类的化学侵蚀差。

    该水泥适用于：

    ①一般地上工程和不受侵蚀作用的地下工程，以及不受水压作用的工程；

    ②无腐蚀水中的受冻工程；

    ③早期强度要求较高的工程；

    ④在低温条件下需要强度发展较快的工程。

    该水泥不适用于水利工程的水中部分、大体积混凝土工程和受化学侵蚀的

    5 1 水泥品种工程。

    1. 6 何为矿渣硅酸盐水泥

    凡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(简称矿渣水泥)，代号P· S。 水泥中粒化高炉矿渣掺

    加量，按质量百分数计为20% ～70%。

    1. 7 何为粉煤灰硅酸盐水泥

    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 P· F。 水泥中粉煤灰掺加量，按质

    量百分数计为 20% ～40%。

    1. 8 何为火山灰质硅酸盐水泥

    凡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胶

    凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥(简称火山灰水泥)，代号 P· P。 水泥中火山

    灰质混合材料掺加量，按质量百分数计为 20% ～50%。

    1. 9 矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的技术要求

    (1)氧化镁

    熟料中氧化镁的含量不得超过 5.0%。 如果水泥经压蒸安定性试验合格，则熟料中氧化镁的含量允许放宽到 6.0%。

    注：熟料中氧化镁的含量为 5.0% ～6.0%时，如果矿渣水泥中混合材料总

    掺加量大于 40%或火山灰水泥和粉煤灰水泥中混合材料掺加量大于 30%，则制

    成的水泥可不做压蒸试验。

    6 水泥“十万”个为什么(2)三氧化硫

    矿渣水泥中三氧化硫的含量不得超过 4.0%；火山灰水泥和粉煤灰水泥中

    三氧化硫的含量不得超过3.5%。

    (3)细度

    80μ m 方孔筛筛余不得超过 10.0%。

    (4)凝结时间

    初凝不得早于45min，终凝不得迟于 10h。

    (5)安定性

    用沸煮法检验必须合格。

    (6)强度

    水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各强度等级水泥

    的各龄期强度不得低于表1.2 所示数值。

    表1. 2 各强度等级矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的各龄期强度指标

    强度等级 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    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

    (7)碱

    水泥中的碱含量按 Na2O +0.658K2O 计算值来表示。 若使用活性骨料要求

    限制水泥中的碱含量时，由供需双方商定。

    1. 10 矿渣硅酸盐水泥的特性是什么

    (1)优点

    ①对硫酸盐类侵蚀的抵抗能力及抗水性较好；

    ②耐热性好；

    7 1 水泥品种③水化热低；

    ④在蒸汽养护中强度发展较快；

    ⑤在潮湿环境中后期强度增进率较大。

    (2)缺点

    ①早期强度低，凝结较慢，且在低温环境中尤甚；

    ②抗冻性较差；

    ③干缩性较大，有泌水现象。

    该品种水泥适用于：

    ①地下、水中和海水中的工程，以及经常受较高水压的工程；

    ②大体积混凝土工程；

    ③蒸汽养护工程；

    ④受热工程；

    ⑤代替普通硅酸盐水泥用于地上工程，但应加强养护，亦可用于不常受冻融

    交替作用的受冻工程。

    该品种水泥不适用于对早期强度要求高的工程和低温环境中施工而无保温

    措施的工程。

    1. 11 何为复合硅酸盐水泥

    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(简称复合水泥)。 水泥中混合材料总

    掺加量，按质量百分数计为 15% ～50%。

    1. 12 常见的复合硅酸盐水泥有哪些种类

    在水泥生产时加入混合材料，可以节约熟料及相关的资源与能源，提高水泥

    产量，降低水泥成本，大量利用工业废渣还可以减少环境的污染。 同时，混合材

    料也可以改善水泥的某些性能，如降低水化热，提高耐久性能等。 我国通用水泥

    标准中允许掺加混合材料已有几十年的历史，目前掺加混合材料的硅酸盐水泥

    在国外也越来越多。

    8 水泥“十万”个为什么王幼云等人的大量试验证明，采用两种或两种以上混合材料复掺较单掺时

    能明显改善水泥的性能。 当然，并不是各类混合材料简单的混合，而是有意识地

    取长补短，产生单一混合材料不能有的优良效果。 我国水泥工业界已逐渐认识

    到复合水泥的优越性，在该水泥的研究、生产方面有了较大的发展，出现了多种

    体系的复合水泥，不仅有传统混合材料生产的复合水泥，也有新开辟混合材料的

    复合水泥。 传统的混合材料为高炉矿渣、火山灰、粉煤灰、石灰石、砂岩、窑灰等；

    新开辟的混合材料有化铁炉渣、精炼铬铁渣、增钙液态渣、磷渣、钛渣等。

    (1)含矿渣的复合水泥

    粒化高炉矿渣在我国早已成为一种重要的水泥原料，由于其来源、分布方面

    的原因，致使许多地区矿渣资源很紧张，价格较高。 为了节约矿渣掺量，降低水

    泥成本，一些企业采用石灰石、沸石、磷渣、粉煤灰、钢渣、煤矸石等与矿渣双掺或

    三掺，因而形成了以矿渣为主要混合材料的系列复合水泥。

    1)矿渣、石灰石复合水泥

    据李东旭等人的研究，矿渣与石灰石双掺后，其 3d 抗压强度高于两者中任

    一种单掺时强度。 总掺量为20% ～50%时，复合水泥的抗压强度随石灰石掺量

    增加而降低。 当石灰石掺量控制在 10%以内时，不会改变原矿渣水泥的性能。

    中国水泥厂用矿渣(20% ～26%)、石灰石(5% ～9%)、窑灰(2% ～4%)三掺，生

    产出了 28d 抗压强度高于52.5MPa 的复合水泥。 济南水泥厂以矿渣(28%)与

    石灰石为混合材料生产复合水泥，石灰石掺量为 12% ～15%，其早期强度优于

    矿渣水泥，初凝时间也较理想。 以矿渣、石灰石、粉煤灰三掺时，粉煤灰不宜超过

    3%的掺加量，否则早期强度偏低，凝结时间也延长了。

    2)矿渣、煤矸石复合水泥

    邯郸水泥厂将矿渣、煤矸石作为混合材料生产复合水泥，并用窑灰部分代替

    矿渣，复合水泥性能全部达到标准中 425 号复合水泥的各项技术要求。 该厂的

    混合材料掺量为矿渣25% ～27%，煤矸石8.5% ～12.5%，窑灰5%，水泥28d 抗

    压强度可达到51MPa 以上。 煤矸石中的基本组分是含水硅酸盐的粘土矿物、高

    岭石或多水高岭石，其中碳质页岩约占 40% ～50%，经自燃后，其活性氧化硅、活性氧化铝总量占69% ～85%，活性较高。 陕西省耀县水泥厂特种水泥分厂用

    15%矿渣、15%煤矸石(没有自燃)双掺生产出的复合水泥性能也较好，28d 抗压

    强度可达到 50MPa 以上。

    3)矿渣、磷渣复合水泥

    磷渣是电炉升华制磷的副产物，经过水淬后，磷渣含有 80%以上的玻璃体，主要矿物是 α唱 CS(假硅灰石)、β唱 C2 S、C12 A7 、C3 S2 (钙硅石)、C3 S2 · CaF2 (枪晶

    9 1 水泥品种石)等，具有与矿渣相接近的水化活性。 青岛水泥厂在生产复合水泥时发现，磷

    渣掺量达到 25%的情况下，其水泥性能与矿渣水泥性能相似；在不改变生产工

    艺的情况下，完全可以生产 425 号水泥，其他各项指标均符合标准规定。 磷渣掺

    量超过 25%后，水泥凝结时间延长，3d、7d 强度随磷渣掺量增加而显著下降，28d

    强度则下降幅度较小，如采用激发剂则可改善此种情况。

    4)矿渣、沸石复合水泥

    沸石是我国常用的一种天然火山灰质混合材料，湖北省黄石市二水泥厂用

    矿渣25%、沸石10%双掺，可生产出 425 号复合水泥，但沸石掺量不宜过多。 例

    如，芦令超等人用矿渣 10% ～20%、沸石 30% ～40%进行了双掺试验研究发现，加入大量沸石会导致复合水泥早期、后期强度较大幅度下降。 使用复合激发剂

    后，可减小强度降低的幅度。 李东旭等人的研究表明，不用激发剂时，固定矿渣、沸石总掺量为 40%，强度随沸石掺量而下降。 当加入激发剂时，3d、7d 强度有所

    提高。 不论有无激发剂加入，复合水泥中以沸石掺量10%时强度最好。

    5)其他含矿渣的复合水泥

    金成昌等人用矿渣、钢渣、粉煤灰、煤渣作混合材料，总掺量达到 45%以上，激发剂 4.5%，制造出的复合水泥 28d 抗压强度可达到 48MPa 以上。 原山东建

    材学院水泥研究所张德成等人研究表明，用矿渣 20% ～25%、电厂炉渣 15% ～

    20%也可生产出符合标准的 425 号复合水泥，此项技术已在泰安某水泥厂得到

    生产应用，并取得了可观的经济效益。 其他应用实例如矿渣、碎砖双掺，矿渣、页

    岩、石灰石三掺等，也取得了很好的效果。

    (2)硅质渣、铁粉复合水泥

    硅质渣是化工厂用铝矾土作原料生产硫酸铝时产生的废渣，又称为硫酸铝

    渣，主要化学组成为 SiO2 、Ak2O3 ，硫与碱含量很少。 XRD 分析表明，硅质渣含有

    大量活性 SiO2 、Ak2O3 ，单掺时，能提高水泥 3d、7d 及28d 的强度。

    铁粉是用硫铁矿石生产硫酸时排出的废渣，又称为硫铁矿渣。 其主要化学

    组成为 Fe2O3 、SiO2 、Ak2O3 ，外观为红色，常作为水泥生产中的铁质校正原料，单

    掺试验表明其具有一定的水化活性。

    临沂第三水泥厂的生产表明，当硅质渣和铁粉的掺量固定为 30%时，复合

    水泥28d 抗压强度随硅质渣掺量减少而降低；总掺量为 25%时，硅质渣掺量

    15%为最好；总掺量为 20%时，硅质渣掺量10%为最好。 在后两种情况下，复合

    水泥28d 抗压强度均高于纯硅酸盐水泥的强度。

    硅质渣有一定的促凝作用，可缩短复合水泥的凝结时间；掺量较大时，需水

    量相应增加。

    0 1 水泥“十万”个为什么由于铁粉外观为红色，故该复合水泥也呈暗红色，这与习惯上常用的水泥颜

    色不一致，在一定范围内影响了该水泥的使用。 但是，该水泥已直接用于那些需

    要红色水泥的场合，如制作水磨石、红底水刷石、地面、花砖等，作为彩色水泥使

    用时，永不褪色。 该水泥又称为硫酸铝渣、硫铁矿渣复合水泥。

    (3)含粉煤灰的复合水泥

    k)粉煤灰、磷渣复合水泥

    根据张虹等人的研究结果，粉煤灰单掺时不如粉煤灰与磷渣双掺时的效果

    好。 在粉煤灰掺量 25%及石膏掺量5%的情况下，改变熟料与磷渣的相对掺量，当磷渣掺量小于25%时水泥强度随磷渣掺量增加而增加；当磷渣掺量大于 25%

    时，水泥强度随之降低；混合材料总掺量为 50%时，磷渣掺量为 25%时效果最

    好。 该水泥早期强度高，凝结时间正常，达到了 425 号 R 型水泥的标准，具有良

    好的抗冻性及抗蚀性。

    2)粉煤灰、煤渣复合水泥

    峨眉山盐化工业集团公司水泥厂，用粉煤灰与煤渣双掺生产复合水泥，掺入

    两种混合材料的比例最好是 1∶1。 根据多次实验，生产 425 号复合水泥时，总混

    合材料的最佳掺量是 25%左右，最多可以达到 30%，超过 30%后水泥抗压强度

    波动大，无法稳定生产。 根据该厂的经验，生产复合水泥时，熟料的 28d 抗压强

    度至少要高于 54MPa；水泥细度相对要求更细一些，企业内控指标应小于 5%以

    下；同时，对混合材料的烧失量也要严格控制，防止复合水泥的烧失量超过国家

    标准。

    3)粉煤灰、硅锰渣复合水泥

    硅锰渣是生产硅锰合金时用 CaO 还原后形成的一种副产品，经水淬后成为

    粒状，结构疏松，外观为浅绿色。 岩相分析证实，其中的 C2 S 含量在 75%以上，其余矿物为尖晶石类矿物及锰酸钙，与粉煤灰双掺可生产 425 号复合水泥。 辽

    宁省朝阳二建水泥厂与辽宁省辽阳建材研究所的研究发现，硅锰渣掺量增多可

    以提高复合水泥的抗折强度；用其配制抹灰砂浆，和易性好，泌水性小，早期强度

    发展较快。

    (4)烧粘土、废渣、石灰石复合水泥

    富平飞跃建材厂研制生产了这种复合水泥。 烧粘土是一种人工火山灰质混

    合材料，含有较多的 SiO2 、Ak2O3 ，这里所用的废渣也是一种含有 SiO2 、Ak2O3 的

    人工火山灰材料。 根据试验所确定的混合材料最佳三掺配比为：烧粘土 12% ～

    16%，废渣 5% ～10%，石灰石 3% ～5%，总掺量为 20% ～31%。 该水泥符合国

    家标准 425 号、425 号 R 型复合水泥的技术要求，并有部分水泥达到 525 号复合

    1 1 1 水泥品种水泥的指标要求。 石灰石起着提高强度的作用，如果只用烧粘土与废渣双掺，则

    28d 抗压强度低于三掺时的强度值；单掺烧粘土 12% ～16%时也不如三掺时的

    效果好。

    (5)煤矸石、液态渣(或石灰石)复合水泥

    陕西省耀县水泥厂特种水泥分厂用液态渣 15%、煤矸石15%双掺所生产的

    复合水泥，虽然早期强度较低，但水泥需水量较小，浆体流动度较好，强度增进率

    较高。 该厂采用的液态渣是电厂煤灰经过水冷后形成的半透明玻璃体材料，较

    难磨，其主要化学组成为 SiO2 、Ak2O3 、Fe2O3 ，而 CaO 含量很少。 用煤矸石 20%、石灰石 5%双掺，及液态渣 20%、石灰石 5%双掺，均可生产 425 号 R 型复合水

    泥。

    (6)彩色复合水泥

    李岳庆用特定的矿渣、钢渣与石灰石、石膏、白色硅酸盐水泥熟料，经合理配

    比后，磨细制成了彩色复合水泥。 该复合水泥的 3d、7d 强度均达到早强型水泥

    的要求，具有较高的强度增进率。 钢渣掺量要求小于 10%，否则会产生急凝、安

    定性不良、强度增进率低等现象。 这里采用的钢渣为水淬还原钢渣，含有较多的

    C2 S 矿物，由于水淬阻止了 β唱 C2 S 向 γ唱 C2 S 的转化，故活性较高。

    由于彩色复合水泥中混合材料掺量较大，因而降低了水泥碱度( pH 为 8.5

    左右)，其坯体白度(不加颜料时的水泥白度)为 65 度左右。 应用该水泥制成的

    彩色水泥制品色泽艳丽、持久，不泛白、不起霜；同时，矿渣的水化使得混凝土表

    面凝胶增多，水泥制品色泽显得特别光亮。

    据报道，也有研究人员用矿渣、钢渣、石灰石、磷渣、煤渣等作混合材料制备

    出了复合道路水泥。

    1. 13 生产复合水泥时应注意的问题

    (1)选择性能优势可互补的混合材料并确定适宜掺量

    采用石灰石和矿渣双掺时，细磨的石灰石能提高复合水泥的早期强度，而矿

    渣则使水泥后期强度提高，两种混合材料互为弥补，使复合水泥前后期强度都有

    提高。 混合材料的掺量取决于自身的性能和熟料的质量与矿物组成，对于 C3A

    高的熟料，石灰石宜多掺，而碱含量高的熟料则可多掺火山灰质混合材料。

    (2)选择合理的石膏掺量和粉磨细度

    合理的石膏掺量能调节水泥的凝结时间，提高水泥的硬化强度。 当石膏掺

    2 1 水泥“十万”个为什么量过大时，在水泥浆体硬化以后，钙矾石大量形成，因体积膨胀而使水泥石结构

    疏松，甚至产生裂纹。 所以，必须通过实验确定最佳石膏掺量。

    另外，一定的细度是保证各矿物组分充分水化的前提，为此，应根据各种混

    合材料的易磨性能，确定合适的粉磨制度，以获得满足要求的复合水泥细度，同

    时控制能耗。

    (3)选用合适的外加剂

    当混合材料掺量较高时，外加剂的加入就显得较为重要。 添加外加剂的基

    本原则是不引入对水泥性能有害的元素，且同时兼顾水泥的前后期性能，特别应

    满足28d 以后乃至半年及更长时间后的水泥耐久性能。 因此，外加剂的选择要

    特别慎重，掺量要严格控制，并且必须报行业主管部门批准，确实能证明对水泥

    长期性能及耐久性没有危害。 此外，外加剂不应增加对环境的污染。

    1. 14 复合水泥与普通水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥及火

    山灰水泥的区别

    复合水泥与普通水泥的区别主要在于混合材料的掺加量不同，普通水泥的

    混合材料掺加量不超过 15%，而复合水泥中混合材料掺加量应大于15%。 复合

    水泥与矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥的区别主要有两个方面，一是复合水

    泥必须掺加两种或两种以上的混合材料，后三种水泥主要是单掺混合材料；在规

    定的小范围内，矿渣水泥允许混合材料复掺；二是复合水泥扩大了混合材料品种

    的使用范围，而后三种水泥的混合材料品种仅限于矿渣、粉煤灰、火山灰、石灰石

    和窑灰五种，五种以外的混合材料再好也不准使用。

    1. 15 何为白色硅酸盐水泥

    由白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为白

    色硅酸盐水泥(简称白水泥)。

    磨制白水泥时，允许加入不超过水泥质量 5%的石灰石或窑灰作为外加物。

    白水泥粉磨时，允许加入不损害水泥性能的助磨剂，加入量不得超过水泥质量的

    1%。

    白色硅酸盐水泥熟料是指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、氧化铁含量少的熟料。

    3 1 1 水泥品种1. 16 何为石灰石硅酸盐水泥

    凡由硅酸盐水泥熟料和石灰石、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为

    石灰石硅酸盐水泥，代号 P· L。 水泥中石灰石掺加量为 10% ～25%。

    石灰石质量应符合表1.3 要求。

    表1. 3 石灰石质量要求

    化学成分 含量(%)

    CaCO3 ≥75

    Ak2O3 ≤2. 0

    水泥强度等级分为 32.5、32.5R、42.5、42.5R 四个等级；熟料中氧化镁含量

    不得超过 5.0%，如果水泥经压蒸安定性试验合格，则熟料中氧化镁的含量允许

    放宽到 6.0%；水泥中三氧化硫含量不得超过 3.5%；水泥的比表面积不得小于

    350m2

    kg；初凝不得早于45min，终凝不得迟于 10h。 各强度等级石灰石硅酸盐

    水泥的各龄期抗压强度和抗折强度不得低于表 1.4 中数值。

    表1. 4 各强度等级石灰石硅酸盐水泥的各龄期强度指标

    强度等级 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    3d 28d 3d 28d

    32.5 11.0 32.5 2.5 5. 5

    32.5R 16.0 32.5 3.5 6. 5

    42.5 16.0 42.5 3.5 6. 5

    42.5R 21.0 42.5 4.0 6. 5

    1. 17 石灰石硅酸盐水泥有何性能

    (1)强度

    据杨建森等实验(见表 1.5)，石灰石的掺入量为 5%时，对水泥早期强度有

    利，但掺石灰石对后期强度都不利，总的是降低强度。 同时，石灰石对抗折强度

    和抗压强度的影响不同，当石灰石掺量在 5%左右时，各龄期抗折强度都呈最大

    值；7d 龄期时的抗压强度增长与抗折强度大致相同，到 28d、60d 时，与未掺石灰

    石的硅酸盐水泥相比，任意掺量石灰石对抗压强度都不利，且随石灰石掺量增加

    4 1 水泥“十万”个为什么抗压强度下降。 随着石灰石掺量增加，水泥的标准稠度下降，即需水量减少，对

    水泥强度发展有利。

    表1. 5 石灰石硅酸盐水泥物理性能和强度

    石灰石

    掺量

    (%)

    水泥

    细度

    (%)

    标准

    稠度

    凝结时间

    (h：min)

    初凝 终凝

    安定性

    抗折强度

    (MPa)

    抗压强度

    (MPa)

    3d 7d 28d 60d 3d 7d 28d 60d

    0 3.2 25.0 1：30 2：15 合格 6.6 7.4 8.2 37.8 48.1 57. 2

    5.0 4.6 25.0 1：35 2：35 合格 6.8 7.7 8.3 8.5 39.6 49.4 54.4 57. 6

    11.0 3.3 24.8 1：25 2：20 合格 6.9 7.6 8.1 40.8 48.4 54. 1

    15.0 3.9 24.6 1：30 2：30 合格 6.7 7.4 8.0 8.3 41.2 48.2 54.3 57. 0

    20.0 5.1 24.6 1：10 2：10 合格 6.4 7.1 7.6 7.8 38.6 44.8 48.5 53. 1

    25.0 5.3 24.4 1：15 2：15 合格 6.2 6.8 7.7 7.7 36.7 44.4 47.8 51. 9

    27.5 5.3 24.0 1：20 2：15 合格 6.0 6.8 7.6 37.2 42.9 47. 3

    30.0 4.9 23.6 1：20 2：10 合格 6.0 6.9 7.5 35.7 41.4 45. 4

    石灰石硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥具有基本相同的物理性能和强度。 在

    细度指标上，石灰石硅酸盐水泥要求细一些。 由于石灰石较熟料易磨，如果在相

    同粉磨细度情况下，熟料颗粒相对较粗，不易磨细，但粉磨细度过高，势必造成粉

    磨电耗大幅度上升。 试验表明，石灰石硅酸盐水泥比表面积控制在 350 ～

    400m2

    kg 较为合理。

    (2)和易性

    石灰石硅酸盐水泥有较好的和易性，在配制砂浆和混凝土时，在相同的水泥

    用量和水灰比条件下，与普通水泥相比流动性好。 试验表明，对于水泥用量为

    300kg m3

    、水灰比为0.60 的混凝土，三种硅酸盐水泥流动度平均值为 37cm，而

    三种石灰石硅酸盐水泥混凝土流动度平均值达 45cm。 由此可见，石灰石硅酸盐

    水泥具有良好的工作性，所配制的混凝土塑性好。 在配制混凝土时，石灰石硅酸

    盐水泥可以减少用水量。 水泥用量为 300kg m3

    ，混凝土所用水灰比由硅酸盐水

    泥的0.60 减为0.57，混凝土强度可提高 8MPa。

    (3)泌水性

    混凝土捣实后，离析水的多少，也即泌水率，反映未硬化混凝土的凝聚力，对

    混凝土结构表面质量和外观均有影响。 水泥拌制砂浆后放入波动圆筒内，停置

    2h，吸出离析水并称量，石灰石硅酸盐水泥的离析水较硅酸盐水泥的离析水少一

    半以上。

    5 1 1 水泥品种(4)抗碳化性

    石灰石硅酸盐水泥的抗碳化性与普通硅酸盐水泥接近，但优于矿渣水泥。

    试验表明，随着石灰石掺量增大，石灰石硅酸盐水泥的抗碳化性逐渐下降。 这是

    由于水泥中熟料含量相对减少，使水泥石中碱度相应降低的缘故。

    (5)抗渗性

    石灰石硅酸盐水泥配制的混凝土较密实，因此在相同的配比和养护条件下，比硅酸盐水泥的抗渗性要好些。

    (6)干缩率

    试验表明，掺加 30%石灰石的硅酸盐水泥与硅酸盐水泥或普通水泥在达到

    相同龄期时，干缩率基本一致。 由于石灰石硅酸盐水泥石较密实，水泥抗裂性能

    则有所改善。

    (7)抗冻性

    石灰石硅酸盐水泥的抗冻性与硅酸盐水泥基本一致。 试验表明，石灰石掺

    量对水泥抗冻性无明显影响，当其掺量在 10% ～25%之间变化时，石灰石硅酸

    盐水泥都有较好的抗冻性。 水泥用量 300 kg m3

    、水灰比 0.60 的石灰石硅酸盐

    水泥混凝土试件，经 100 次冻融循环，其质量损失仅为 0.4% ～1.09%，具有较

    好的抗冻性。

    (8)抗硫酸盐性

    水泥中掺加石灰石后，可以改善水泥的抗硫酸盐性能。 砂浆试件在 2000

    g L SO2 -

    4 溶液中侵蚀试验结果表明，掺 30%石灰石的硅酸盐水泥较不掺或少掺

    石灰石的普通水泥的抗硫酸盐性能有较明显改善。

    用德国方法 1∶3 胶砂，水灰比 0.5，1cm ×1cm ×6cm 试件经 28d 水中养护

    后，放置在10%Na2 SO4 溶液中浸渍56d，以 KC >0.7 作为评定是否具有抗硫酸

    盐能力的界限。 试验表明，石灰石硅酸盐水泥的 KC >0.7，抗硫酸盐性能优于硅

    酸盐水泥。

    1. 18 如何生产快硬硅酸盐水泥

    凡由硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成，以3d 抗压强度表示强度等级的

    水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥(简称快硬水泥)。

    除强度外，快硬水泥的品质指标与硅酸盐水泥略有区别。 例如，SO3 最大含

    量为4.0%，细度为 0.08mm 方孔筛筛余不得超过 10%，初凝时间不得早于

    6 1 水泥“十万”个为什么45min，终凝时间不得迟于 10h。

    快硬水泥生产方法与硅酸盐水泥基本相同，只是要求 C3 S 和 C3A 含量高

    些，C3 S 含量为 50% ～60%，C3A 含量为 8% ～14%，也可以只提高 C3 S 含量而

    不提高 C3A 含量。 为保证熟料煅烧良好，要求生料均匀，比表面积大。 要求生

    料细度为 0.08mm 方孔筛筛余小于 5%，水泥比表面积一般控制在 330 ～450m2

    kg。 适当增加石膏掺量，使之硬化时形成较多的钙矾石，以利于水泥强度的发

    展。 SO3 含量一般为3% ～3.5%。

    快硬水泥水化放热快，水化热较高，早期强度高，但早期干缩率较大；水泥石

    较致密，不透水性和抗冻性均优于普通水泥。 快硬水泥主要用于抢修工程、军事

    工程、预应力钢筋混凝土构件；用于配制干硬混凝土时，水灰比可控制在 0.40 以

    下。

    1. 19 特快硬水泥的生产及性能特点

    特快硬水泥是一种短时间就能发挥很高强度的水泥，其硬化速度比快硬水

    泥更快。 如日本的 Oneday Cement，1d 抗压强度可达20MPa；英国的 Swifterete 水

    泥和德国的 Dreifach 水泥均为特快硬硅酸盐水泥。

    生产特快硬水泥的关键，主要是煅烧出水硬性良好的熟料，并尽量提高细度

    和增加石膏掺量。 在配料上，石灰饱和率更高，同时掺入 CaF2 、CaSO4 、 TiO2 、BaO、P2O5 、MnO 和 Cr2O3 等少许成分，以提高阿利特含量和水泥熟料矿物的水

    化速度。 其次是将水泥进行高细粉磨，比表面积高达 500 ～700m2

    kg。 石膏掺

    量按 SO3 计为 3.0%左右。

    特快硬水泥水化快、凝结快，抗压强度特别是早期抗压强度高。 我国尚无特

    快硬硅酸盐水泥，只有特快硬调凝铝酸盐水泥。 特快硬调凝铝酸盐水泥是一种

    以铝酸一钙为主要成分的熟料，加入适量硬石膏和促硬剂磨细而成的可调节凝

    结时间、小时强度增长迅速的水泥。

    1. 20 抗硫酸盐水泥的生产及性能特点

    抗硫酸盐水泥按其抗硫酸盐侵蚀程度分为中抗硫酸盐硅酸盐水泥和高抗硫

    7 1 1 水泥品种酸盐硅酸盐水泥两类。

    以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的具有抵抗中等浓

    度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为中抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称中抗硫

    水泥，代号 P· MSR。

    以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的具有抵抗较高浓

    度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为高抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称高抗硫

    水泥，代号 P· HSR。

    中抗硫酸盐水泥中，C3 S 应小于 55.0%，C3A 应小于 5.0%。 高抗硫酸盐水

    泥中，C3 S 应小于50.0%，C3A 应小于 3.0%。

    抗硫酸盐水泥中，氧化镁含量不得超过 5.0%，如果水泥经过压蒸安定性试

    验合格，则水泥中氧化镁含量允许放宽到 6.0%。 水泥中，烧失量不得超过

    3.0%，三氧化硫的含量不得超过 2.5%，不溶物不得超过 1.50%。 水泥比表面

    积不得小于 280m2

    kg，初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。

    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、道路和桥

    梁基础等工程。 中抗硫酸盐硅酸盐水泥一般用于硫酸根离子浓度不超过 2500

    mg L的纯硫酸盐的腐蚀。 高抗硫酸盐硅酸盐水泥一般用于硫酸根离子浓度不

    超过8000mg L 的纯硫酸盐的腐蚀。

    1. 21 何为快凝快硬硅酸盐水泥

    凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸三钙、氟铝酸钙为主的熟

    料，加入适量的硬石膏、粒化高炉矿渣、无水硫酸钠，经过磨细制成的一种凝结

    快、小时强度增长快的水硬性胶凝材料，称为快凝快硬硅酸盐水泥。 粒化高炉矿

    渣掺加量按水泥质量百分比计为10% ～15%。

    快凝快硬硅酸盐水泥的标号按 4h 强度确定，分为双快—150、双快—200 两

    个标号，适用于机场道面、桥梁、隧道和涵洞等紧急抢修工程，以及冬季施工、堵

    漏等工程。

    快凝快硬硅酸盐水泥熟料中 MgO 的含量不得超过 5.0%；水泥中 SO3 的含

    量不得超过 9.5%；水泥比表面积不得低于 450m2

    kg；初凝不得早于 10min，终

    凝不得迟于 60min。 各龄期强度均不得低于表 1.6 所示指标。

    8 1 水泥“十万”个为什么表1. 6 快凝快硬硅酸盐水泥强度指标

    水泥标号 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    4h 1d 28d 4h 1d 28d

    双快—150 15 19 32.5 2.8 3.5 5. 5

    双快—200 20 25 42.5 3.4 4.6 6. 4

    注：摘自 JC 314—82，该标准可能会被修订，应予注意。

    1. 22 何为快硬高强铝酸盐水泥

    凡以铝酸钙为主要成分的熟料，加入适量的硬石膏，磨细制成具有快硬高强

    性能的水硬性胶凝材料，称为快硬高强铝酸盐水泥。

    快硬高强铝酸盐水泥分625、725、825、925 四个标号；水泥比表面积不得低

    于 400m2

    kg；初凝不得早于 25min，终凝不得迟于 3h；经供需双方协商，初凝时

    间可以小于 25min。 水泥中 SO3 的含量不得超过 11.0%；各龄期强度不得低于

    表 1.7 所示指标。

    表1. 7 快硬高强铝酸盐水泥强度指标

    水泥标号

    抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    1d 28d 1d 28d

    625 35.0 62.5 5.5 7. 8

    725 40.0 72.5 6.0 8. 6

    825 45.0 82.5 6.5 9. 4

    925 47.0 92.5 6.7 10. 2

    注：①若用户需要小时强度，则 6h 抗压强度不得低于 20MPa；

    ②表中数据摘自 JC 416—91 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    9 1 1 水泥品种1. 23 何为快硬铁铝酸盐水泥

    以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙、铁相和硅酸二钙为主要矿

    物成分的熟料，加入适量石膏和0 ～10%的石灰石，磨细制成的早期强度高的水

    硬性胶凝材料，称为快硬铁铝酸盐水泥，代号 R· FAC。

    快硬铁铝酸盐水泥标号以 3d 抗压强度表示，分为425、525、625、725 四个标

    号；比表面积、凝结时间应符合表1.8 规定；各龄期强度不得低于表 1.9 所示强

    度指标。

    表1. 8 比表面积、凝结时间要求

    项 目 指标值

    比表面积(m2

    kg) 不小于 350

    凝结时间

    (min)

    初凝 不早于 25

    终凝 不迟于 180

    注：用户要求时，凝结时间可以变动。

    注：摘自 JC 435—1996 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    表1. 9 快硬铁铝酸盐水泥强度指标

    水泥标号

    抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    1d 3d 28d 1d 3d 28d

    425 34.5 42.5 48.0 6.5 7.0 7. 5

    525 44.0 52.5 58.0 7.0 7.5 8. 0

    625 52.5 62.5 68.0 7.5 8.0 8. 5

    725 59.0 72.5 78.0 8.0 8.5 9. 0

    注：摘自 JC 435—1996 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    0 2 水泥“十万”个为什么1. 24 何为特快硬调凝铝酸盐水泥

    以铝酸一钙为主要成分的水泥熟料，加入适量硬石膏和促硬剂，经磨细制成

    凝结时间可调节、小时强度增长迅速、以硫铝酸钙为主要水化物的水硬性胶凝材

    料，称为特快硬调凝铝酸盐水泥。

    水泥标号以2h 抗压强度表示，确定为 225 一个标号。 水泥中 SO3 的含量不

    得低于 7.0%，不得超过 11.0%；水泥比表面积不得低于 500m2

    kg；初凝不得早

    于 2min，终凝不得迟于 10min；加入水泥质量 0.2%酒石酸钠作缓凝剂时，初凝

    不得早于 15min，终凝不得迟于 40min。 各龄期强度不得低于表 1.10 所示强度

    指标。

    表1. 10 特快硬调凝铝酸盐水泥强度指标

    水泥标号

    抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    2h 1d 2h 1d

    225 22.06 34.31 3.43 5.39

    注：①用户要求时可以检测 28d 抗压强度、抗折强度，其值分别不低于 53.92MPa 和 7.35MPa；

    ②此表摘自 ZBQ 11002—85 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    使用特快硬调凝铝酸盐水泥应注意以下事项：

    ①该水泥不得与其他品种水泥混合使用，可以与已硬化的硅酸盐水泥混凝

    土接触使用。

    ②不得使用于温度长期处于50℃以上的环境中。

    ③应用该水泥施工时，必须随拌和随使用，防止结硬。

    ④采用机械拌和混凝土工程时，除必须将设备清洗洁净外，应先加水和石子

    转几转后，再加砂和水泥。

    ⑤用于钢筋混凝土工程时，钢筋的保护层厚度不得小于3cm，预应力混凝土

    工程暂不使用。

    ⑥根据施工条件和强度要求，采用酒石酸钠、氟硅酸钠等调节凝结时间。

    ⑦浇注和修补用的混凝土配比，根据设计强度而定，水灰比不应大于 0.42，水泥用量应大于400kg m3。

    ⑧浇注和修补的混凝土或砂浆施工后，应根据硬化情况及时浇水养护。

    ⑨该水泥水化热集中在前2h 释放，在浇注较大体积混凝土工程时，应根据

    环境温度情况，采取适当的降温措施。

    1 2 1 水泥品种⑩混凝土标号的设计，以 2h 或1d 的强度指标为准。

    1. 25 油井水泥的生产及性能特点

    油井水泥专用于油井、气井的固井工程，又称堵塞水泥。 它的主要作用是将

    套管与周围的岩层胶结封固，封隔地层内油、气、水层，防止互相窜扰，以便在井

    内形成一条从油层流向地面且隔绝良好的油流通道。

    油井水泥的基本要求是，水泥浆在注井过程中要有一定的流动性和合适的

    密度；水泥浆注入井内后，应较快凝结，并在短期内达到相当强度；硬化后的水泥

    浆应有良好的稳定性和抗渗性、抗蚀性等。

    油井底部的温度和压力随着井深的增加而提高，每深入 100m，温度约提高

    3℃，压力增加 1.0 ～2.0MPa。 例如，井深达 7000m 以上时，井底温度可达

    200℃，压力可达到 125MPa。 因此，高温高压特别是高温对水泥各种性能的影响

    是油井水泥生产和使用的最主要问题。 高温作用使硅酸盐水泥的强度显著下

    降，因此，不同深度的油井应该用不同组成的水泥。 根据国家标准 GB 10238—

    98，我国油井水泥分为八个级别，包括普通型(O)、中抗硫酸盐型(MSR)和高抗

    硫酸盐型(HSR)三类。 各级别油井水泥使用范围如下：

    A 级：在无特殊性能要求时使用，仅有普通型。

    B 级：适合于井下条件要求的中抗或高抗硫酸盐时使用，分为中抗硫酸盐型

    和高抗硫酸盐型两种类型。

    C 级：适合于井下条件要求高的早期强度时使用，分为普通型、中抗硫酸盐

    型和高抗硫酸盐型三种类型。

    D 级：适合于中温中压的井下条件时使用，分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐

    型两种类型。

    E 级：适合于高温高压的井下条件时使用，分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐

    型两种类型。

    F 级：适合于超高温高压的井下条件时使用，分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸

    盐型。

    G 级：是一种基本油井水泥，分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型两种类型。

    H 级：是一种基本油井水泥，分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型两种类型。

    油井水泥的物理性能要求包括水灰比、水泥比表面积、15 ～30min 内的初始

    稠度、在特定温度和压力下的稠化时间，以及在特定温度、压力和养护龄期下的

    2 2 水泥“十万”个为什么抗压强度等。

    油井水泥的生产方法有两种，一种是制造特定矿物组成的熟料，以满足某级

    水泥的化学和物理要求；另一种是采用基本油井水泥(G 级或 H 级水泥)，加入

    相应的外加剂，以达到等级水泥的技术要求。 采用前一方法往往给水泥厂带来

    较多的困难，因此，现在多用第二种方法。

    G 级水泥与 H 级水泥的矿物组成、质量标准、技术要求完全相同，不同的是

    水灰比，G 级为 0.44，而 H 级为 0.38。 因此，H 级的比表面积较低，仅为 270 ～

    300m2

    kg。

    在化学成分方面，中抗硫酸盐型要求：

    MgO≤6.0%；

    SO3≤3.0%；

    烧失量≤3.0%；

    不溶物≤0.75%；

    C3 S 为48% ～58%；

    C3A≤8%；

    总碱量(Na2O +0.658K2O)≤0.75%。

    高抗硫酸盐型除要求 C3A≤3%，2C3A +C4AF≤24%，C3 S 为 48% ～65%

    外，其余化学成分要求均与中抗硫酸盐型相同。

    在物理性能方面，不分类型，除水灰比外，G 级和 H 级的物理性能要求相

    同。 其要求为：

    游离水≤3.5mL(以 250mL 为基准，折合 1.4%)；

    15 ～30min 内的初始稠度≤30Bc(水泥浆体稠度的 Bearden 单位)；

    52℃、35.6MPa 压力下的稠化时间为 90 ～120min；

    38℃常压养护 8h 的抗压强度≥2.1MPa；

    60℃常压养护 8h 的抗压强度≥10.3MPa。

    油井和气井的情况十分复杂，为适应不同油气井的具体条件，有时还要在水

    泥中加入一些外加剂，如增重剂、减轻剂或缓凝剂等。

    1. 26 高抗硫D 级水泥的性能及工艺参数

    (1)高抗硫 D 级水泥的性能要求

    ①化学成分

    3 2 1 水泥品种MgO≤6.0%；

    SO3≤3.0%；

    烧失量≤3.0%；

    不溶物≤0.75%；

    C3A≤3.0%；

    2C3A +C4AF≤24%。

    ②物理性能

    (水灰比 0.38)体积安定性≤0.80%；

    15 ～30min 稠度≤30Bc；

    62℃、51.6MPa 稠化时间≥100min；

    77℃、20.7MPa、24h 抗压强度≥6.9MPa；

    110℃、20.7MPa、8h 抗压强度≥3.5MPa；

    110℃、20.7MPa、24h 抗压强度≥13.8MPa。

    (2)生产高抗硫 D 级水泥的主要工艺数据

    C2 S：50% ～60%；

    C3A：0；

    f唱 CaO：不大于 0.5%；

    出磨水泥 SO3 含量：1.3% ～1.6%；

    出磨水泥比表面积：260 ～280m2

    kg。

    1. 27 高铝水泥的生产及性能特点

    以铝酸钙为主，氧化铝含量约为 50%的熟料磨细制成的水硬性胶凝材料，称为高铝水泥。 高铝水泥熟料的主要矿物组成为 CA、CA2 、C12 A7 、C2AS，还有微

    量的尖晶石(MA)、钙钛石(CaO· TiO2 )及铁相。 铁相的矿物组成可能为 C2 F，也可能为 CF、Fe2O3 、FeO 等。

    生产高铝水泥所用原料为矾土和石灰石。 国外多采用熔融法生产高铝水

    泥，此时，原料不需磨细，可用低品位矾土，但烧成热耗高，熟料硬度高，粉磨电耗

    大。 我国广泛采用回转窑烧成法生产高铝水泥，烧成热耗及粉磨电耗低，可用生

    产硅酸盐水泥的设备；但要用优质原料，生料要均匀，烧成温度范围窄，仅 50 ～

    80℃，烧成温度一般在 1300 ～1380℃。 在煅烧中要采用低灰分燃料，以免灰分

    4 2 水泥“十万”个为什么落入而影响物料的均匀性，造成结大块和熔融。 另外，要控制好烧成带的火焰温

    度。 由于熟料凝结正常，水泥粉磨时不加石膏等缓凝剂。

    生料配料主要控制碱度系数 Am ＝C -1.87S -0.7(F +T)

    0.55(A -1.7珔 S -2.53M)

    和铝硅比系数

    (Ak2O3 SiO2 )。 Am 值高，则 CA 多，水泥凝结快，强度高；Am 值低，则 CA 少，而

    CA2 多，凝结慢，强度低。 回转窑生产时，普通高铝水泥一般 Am 选取 0.75；若为

    快硬高强的高铝水泥，Am 应控制在0.8 ～0.9 之间；如要求具有较好的耐高温性

    能，则 Am 应控制在0.55 ～0.65 较为合适。 铝硅比 A S 值对水泥强度有很大影

    响，A S >7，水泥强度等级可达 32.5 级以上；A S >9，水泥强度等级可达 42.5

    级以上；对于低钙铝酸盐水泥，A S 常高于 16。

    CA 是高铝水泥的主要矿物组成，有很高的水硬活性，凝结时间正常，水化硬

    化迅速；CA2 水化硬化慢，后期强度高，但早期强度却较低，具有较好的耐高温性

    能。

    CA 的水化产物与温度关系很大，在环境温度低于 20℃时，主要生成

    CAH10 ；温度为 20 ～30℃时，转变为 C2AH8 和 Ak(OH)3 凝胶；温度高于 30℃时，则转变为C3AH6 和 Ak(OH)3 凝胶。 C12A7 的水化与 CA 相似，结晶的C2AS 水化

    很慢，β唱 C2 S 水化生成 C唱 S唱 H 凝胶。 由于介稳相 CAH10 和 C2AH8 逐步转变为

    C3AH6 稳定相，温度越高，转变越快；同时，晶型转变释放出大量游离水，孔隙率

    急剧增加，使得高铝水泥的长期强度特别是在湿热环境下会明显下降，甚至引起

    工程破坏。 因此，许多国家限制高铝水泥应用于结构工程。

    高铝水泥初凝时间不得早于 40min，终凝时间不得迟于 10h。 在高铝水泥中

    加入15% ～60%硅酸盐水泥会发生闪凝，这是因为硅酸盐水泥析出 Ca(OH)2 ，增加液相的 pH 值之故。

    高铝水泥的特点是强度发展非常迅速，24h 内几乎可达到最高强度，强度等

    级以3d 抗压强度来表示；其 28d 强度不得低于 3d 的强度指标。 另一特点是，低

    温(5 ～10℃)下也能很好硬化，而在气温较高( >30℃)条件下养护，强度剧烈下

    降。 因此，高铝水泥使用温度不得超过 30℃，更不宜采用蒸汽养护。 高铝水泥

    抗硫酸盐性能好，因为水化时不析出 Ca(OH)2 。 此外，水化产物含有 Ak(OH)3

    凝胶，使水泥石致密，抗渗性好，对碳酸水和稀酸(pH 不小于 4)也有很好的稳定

    性，但对浓酸和浓碱的耐蚀性不好。 由于在高温( >900℃)下，高铝水泥会发生

    固相反应，烧结结合逐步取代水化结合，因此，高铝水泥又有一定耐高温性，在高

    温下仍能保持较高强度，特别是低钙铝酸盐水泥，可用作各种高温炉内衬材料。

    目前，高铝水泥主要用于配制膨胀水泥、自应力水泥和 1200 ～1400℃的耐热混

    5 2 1 水泥品种凝土。

    1. 28 快硬氟铝酸盐水泥的生产及性能特点

    矾土、石灰石、萤石(或加石膏)经配料、煅烧得到以氟铝酸钙( C11 A7 ·

    CaF2 )为主要矿物的熟料，再与石膏一起磨细制成的水硬性胶凝材料，称为快硬

    氟铝酸盐水泥。

    快硬氟铝酸盐水泥的主要矿物为阿利特、贝利特、氟铝酸钙和铁铝酸四钙。

    烧成温度一般控制在 1250 ～1350℃。 温度过高，易结大块，易结圈；温度过低，易生烧。 熟料要快速冷却，易磨性好，比表面积一般控制在 500 ～600m2

    kg。

    该类水泥水化速度很快，氟铝酸钙几乎在几秒钟内就水化生成水化铝酸钙

    CAH10 、C2AH8 、C4AH13 、C4AH19和 AH2珔 F(珔 F 为氟化钙)；几分钟内，水化铝酸钙与

    硅酸盐相水化产生的 Ca(OH)2 及 CaSO4 作用生成低硫型水化硫铝酸钙和钙矾

    石。 C3 S 和 C2 S 的水化产物也是 C唱 S唱 H 凝胶和 Ca(OH)2 。 水泥石结构以钙矾石

    为骨架，其间填充 C唱 S唱 H 凝胶和铝胶，故迅速达到很高的致密度而具有快硬早强

    特性。

    氟铝酸盐水泥凝结很快，初凝一般仅几分钟，终凝一般不超过半小时。 可用

    酒石酸、柠檬酸和硼酸调节凝结时间。 5 ～10min 就可硬化，2 ～3h 后抗压强度可

    达 20MPa，4h 混凝土强度可达 15MPa。 低温硬化性能好，6h 可达 10MPa，1d 可

    达 30MPa。

    氟铝酸盐水泥可用于抢修工程，也可用作喷锚用的喷射水泥。 由于其水化

    产物钙矾石在高温下迅速脱水分解，可作为型砂水泥用于铸造业。

    1. 29 快硬硫铝酸盐水泥的生产及性能特点

    铝质原料(如矾土)、石灰质原料(如石灰石)和石膏经适当配合后，煅烧成

    含有适量无水硫铝酸钙的熟料，再掺适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，即为快硬硫铝酸盐水泥。

    快硬硫铝酸盐水泥的主要矿物组成为无水硫铝酸钙( C4A3珔 S)和 β唱 C2 S。 其

    矿物组成大致范围为：C4A3珔 S 36% ～44%，C2 S 23% ～34%，C2 F 10% ～27%，6 2 水泥“十万”个为什么CaSO4 4% ～17%。 熟料煅烧温度为 1250 ～1350℃，不宜超过 1400℃，否则

    CaSO4和 C4A3 将分解。 要防止还原气氛，否则 CaSO4 将分解成 CaS、CaO 和

    SO2 。 由于烧成温度低，主要是固相反应，所以出现液相少，窑中不易结圈，熟料

    易磨性好，热耗较低。

    水泥水化过程主要是 C4A3珔 S 和石膏形成钙矾石和 Ak(OH)3 凝胶，使早期强

    度增长较快。 另外，较低温度烧成的 β唱 C2 S 水化较快，生成 C唱 S唱 H 凝胶填充在水

    化硫铝酸钙之间，使水泥石后期强度增大。 改变水泥中石膏掺量，可制得快硬不

    收缩、微膨胀、膨胀和自应力水泥。 快硬硫铝酸盐水泥凝结较快，初凝与终凝时

    间间隔较短，初凝一般 8 ～60min，终凝 10 ～90min。 加入柠檬酸、糖蜜、二甲基苯

    磺酸钠等可使水泥凝结速度减慢。

    快硬硫铝酸盐水泥早期强度高，长期强度稳定；低温硬化性能好，在 5℃仍

    能正常硬化；水泥石致密，抗硫酸盐性能良好，抗冻性和抗渗性好，可用于抢修工

    程、冬季施工工程、地下工程，以及配制膨胀水泥和自应力水泥。 快硬硫铝酸盐

    水泥浆体液相碱度低，pH 值只有9.8 ～10.2，对玻璃纤维腐蚀性小。

    1. 30 膨胀和自应力水泥的生产及性能特点

    普通硅酸盐水泥在空气中硬化时，其收缩率约为 0.20% ～0.35%，这将使

    混凝土内部产生微裂缝，其强度、抗渗性和抗冻性均下降。 在浇注装配式构件接

    头或建筑物之间的连接处以及堵塞孔洞、修补缝隙时，由于水泥的收缩，也达不

    到预期的效果，而用膨胀水泥可克服这些缺点。 用膨胀水泥配制钢筋混凝土时，由于水泥石膨胀，钢筋受拉而伸长，混凝土则因钢筋的限制而受到相应的压应

    力，这种压应力称为“自应力”，并以“自应力值” (MPa)表示混凝土所产生压应

    力的大小。

    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。 前者所产生的压应力大致抵消干缩所引起的拉应力，膨胀值不是很大。 后

    者膨胀值大，其膨胀在抵消干缩后，仍能使混凝土有较大的自应力值。

    使水泥产生膨胀的反应主要有三种：CaO 水化生成 Ca(OH)2 ，MgO 水化生

    成 Mg(OH)2 以及形成钙矾石。 因为前两种反应产生的膨胀不易控制，目前广

    泛使用的是以钙矾石为膨胀组分的各种膨胀水泥。

    (1)膨胀和自应力硅酸盐水泥

    由硅酸盐水泥、高铝水泥和石膏组成，相当于美国的 M 型膨胀水泥。 膨胀

    7 2 1 水泥品种硅酸盐水泥的配比为：硅酸盐水泥77% ～81%，高铝水泥12% ～13%，二水石膏

    7% ～9%(SO3 <5%)；水养护 1d 线膨胀应大于 0.3%，28d 线膨胀应小于 1%，湿空气养护 3d 内不应有收缩。

    自应力硅酸盐水泥的配比为：硅酸盐水泥 67% ～73%，高铝水泥 12% ～

    15%，二水石膏15% ～18%；水泥浆体自由膨胀 1% ～3%，膨胀在 7d 内达最大

    值。

    膨胀的产生主要是由于高铝水泥中的 CA 和 CA2 与石膏作用生成钙矾石所

    致。 由于水泥浆体的液相碱度高，膨胀较激烈，稳定期短，膨胀特性不易控制，所

    以产品质量不够稳定，抗渗性和气密性不够好，自应力值低，不宜制造大口径的

    高压输水、输气管道。

    (2)膨胀和自应力铝酸盐水泥

    由高铝水泥和二水石膏磨细而成。 自应力铝酸盐水泥的配比为：高铝水泥

    60% ～66%，二水石膏 30% ～40%(以 SO3 计约为 15.5% ～16.5%)；自应力值

    高，可达 5MPa；其膨胀也是由于形成钙矾石所致。

    由于高铝水泥既是强度组分，又是膨胀组分，且液相碱度低，生成的钙矾石

    分布均匀，同时还析出相当数量的 Ak(OH)3 凝胶起塑性垫衬作用，因此，浆体抗

    渗性和气密性好，制品成型易于控制，质量比较稳定，但成本高，膨胀稳定期长。

    (3)膨胀和自应力硫铝酸盐水泥

    由硫铝酸盐水泥熟料掺入较多石膏磨细而成，相当于美国的 K 型膨胀水

    泥。 水泥比表面积为 350 ～400m2

    kg，初凝时间为 1h 左右，终凝时间为 1.5 ～

    2h，水泥的膨胀也是由于形成钙矾石所致。 水化产物主要为钙矾石和 Ak(OH)3

    凝胶，水化初期形成的钙矾石起骨架作用，Ak(OH)3凝胶和 C唱 S唱 H 凝胶的存在，对膨胀起垫衬作用，因此，膨胀特性缓和，水泥石致密，具有良好的致密性和抗渗

    性。 该水泥膨胀量和自应力值取决于石膏掺入量，石膏掺量愈高，自应力值愈

    大，通常自应力值可达 2 ～7MPa，可用于制造大口径高压输水、输气、输油管道。

    1. 31 何为膨胀铁铝酸盐水泥

    以适当成分的生料，经煅烧所得以铁相、无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿

    物成分的熟料，加入适量石灰石和石膏磨细制成的具有可调膨胀性能的水硬性

    胶凝材料，称为膨胀铁铝酸盐水泥。

    以水泥自由膨胀率值划分，该水泥可分为微膨胀铁铝酸盐水泥和膨胀铁铝

    8 2 水泥“十万”个为什么酸盐水泥两类。 两类膨胀铁铝酸盐水泥的标号均以 28d 抗压强度表示，定为

    525 一个标号。 水泥比表面积、凝结时间、游离氧化钙含量应符合表 1.11 的规

    定；各龄期强度不得低于表 1.12 所示指标；微膨胀水泥净浆试体1d 自由膨胀率

    不得小于 0.05%，28d 自由膨胀率不得大于 0.5%；膨胀水泥净浆试体 1d 自由

    膨胀率不得小于0.10%，28d 自由膨胀率不得大于1.00%。

    表1. 11 膨胀铁铝酸盐水泥比表面积、凝结时间、游离氧化钙要求

    项 目 技术指标

    比表面积(m2

    kg) 不小于 400

    凝结时间(min)

    初凝 不早于 30

    终凝 不迟于 180

    游离氧化钙(%) 不大于 0. 3

    注：摘自 JC 436—91 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    表1. 12 膨胀铁铝酸盐水泥强度指标

    分 类

    抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    1d 3d 28d 1d 3d 28d

    微膨胀水泥 31.5 41.0 52.5 4.9 5.9 6. 9

    膨胀水泥 27.5 39.0 52.5 4.4 5.4 6. 4

    注：摘自 JC 436—91 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    1. 32 明矾石膨胀水泥的性能和用途

    明矾石膨胀水泥(Akunite Expansive Cement，简称 AEC)是以普通硅酸盐水

    泥熟料为基材，以明矾石等作为膨胀组分，经共同粉磨制成的具有微膨胀性能的

    水硬性胶凝材料。 其特点是具有补偿收缩，后期强度高，能显著提高混凝土的抗

    裂防渗性能，达到结构与防水合二为一的功能。

    (1)主要技术性能

    ①抗裂性能

    AEC 一般在 14 ～28d 膨胀稳定。 在限制膨胀条件下，1∶2 砂浆的膨胀率为

    0.03% ～0.05%。 水泥用量为 350kg m3

    、配筋率为 0.2% ～1.6%的钢筋混凝土

    的自应力一般达 0.2 ～0.8MPa。 由于导入适量自应力可补偿混凝土干缩时引起

    9 2 1 水泥品种的拉应力，达到减少和防止混凝土裂纹的效果。 因此，AEC 抗裂性能大大优于

    普通混凝土。

    ②抗渗性能

    AEC 被誉为防水水泥，这是由于在水化过程中形成钙矾石膨胀结晶体，起

    到填充、堵塞毛细孔洞的作用。 用高压水银测孔仪测定 AEC 和 PC 水化产物的

    孔结构，结果表明 AEC 总孔隙率减少，大孔径减小。 因此，AEC 具有优良的抗渗

    防水性能。

    ③物理性能

    a. 凝结时间：初凝不早于 45min，终凝不迟于 6h。

    b. 膨胀率：自由膨胀率 1d 不小于 0.15%，28d 不小于 0.35%，但不大于

    1.2%。 该水泥一般在 14 ～28d 膨胀稳定，可大大减少混凝土的干缩开裂。

    c. 不透水性：1∶3 软练砂浆试体在水中养护 3d，在 0.1MPa 水压下恒压 8h

    完全不透水，作为自防水混凝土，防水性能和耐久性能良好。

    d. 强度：后期强度稳定上升。

    e. 抗冻性及耐蚀性：优于普通混凝土。

    f. 其他性能和普通混凝土一样。

    (2)主要用途

    ①抗裂防渗混凝土结构工程。 如高层建筑的地下室、人防工程、停车场、地

    铁、隧道、矿井及要求防水的构筑物。

    ②建造水池、游泳池、污水处理池、水塔、粮仓、油缸等。

    ③自防水刚性防水屋面，砂浆防渗层、防潮层。

    ④现场浇注混凝土工程的后浇缝，预制梁柱接头和管道接头。

    ⑤各种要求抗裂防渗的水泥构件，如上下水管等。

    ⑥大型机器底座、地脚螺栓及二次灌浆材料。

    1. 33 何为膨胀硫铝酸盐水泥

    凡以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物

    成分的熟料，加入适量二水石膏磨细制成的具有可调膨胀性能的水硬性胶凝材

    料，称为膨胀硫铝酸盐水泥。

    以水泥自由膨胀率值划分，该水泥分为微膨胀硫铝酸盐水泥和膨胀硫铝酸

    盐水泥两类。 两类膨胀硫铝酸盐水泥的标号均以 28d 抗压强度表示，定为 525

    0 3 水泥“十万”个为什么一个标号。 水泥中不允许出现游离氧化钙；水泥比表面积不得低于 400m2

    kg；

    初凝不得早于30min，终凝不得迟于 3h。 微膨胀水泥净浆试体 1d 自由膨胀率不

    得小于 0.05%，28d 自由膨胀率不得大于 0.5%。 膨胀水泥净浆试体 1d 自由膨

    胀率不得小于 0.10%，28d 不得大于1.00%；各龄期强度不得低于表 1.13 所示

    指标。

    表1. 13 膨胀硫铝酸盐水泥强度指标

    分 类

    抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    1d 3d 28d 1d 3d 28d

    微膨胀水泥 31.4 41.2 51.5 4.9 5.9 6. 9

    膨胀水泥 27.5 39.2 51.5 4.4 5.4 8. 4

    1. 34 何为无收缩快硬硅酸盐水泥

    凡以硅酸盐水泥熟料与适量的二水石膏和膨胀剂共同粉磨制成的具有快

    硬、无收缩性能的水硬性胶凝材料，称为无收缩快硬硅酸盐水泥(又称“浇筑水

    泥”)。

    水泥标号以 28d 抗压强度表示，分 525、625、725 三个标号。 熟料中 MgO 的

    含量不得超过 5.0%；水泥中 SO3 的含量不得超过 3.5%；水泥 0.08mm 方孔筛

    筛余不得超过 10%；水泥初凝不得早于 30min，终凝不得迟于 6h；水泥净浆试体

    水中养护，各龄期自由膨胀率 1d 不小于 0.02%，28d 不得大于 0.3%。 各龄期

    强度均不得低于表1.14 所示指标。

    表1. 14 无收缩快硬硅酸盐水泥强度指标

    水泥标号

    抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    1d 3d 28d 1d 3d 28d

    525 13.7(140) 28.4(290) 51.5(525) 3.4(35) 5.4(55) 7.1(72)

    625 17.2(175) 34.3(350) 61.3(625) 3.9(40) 5.9(60) 7.8(80)

    725 20.6(210) 41.7(425) 71.1(725) 4.4(45) 6.4(65) 8.6(88)

    注：摘自 ZBQ 11009—88 标准，该标准可能会被修订，应予关注。

    1 3 1 水泥品种1. 35 道路水泥的生产及性能特点

    由较高 C4AF 含量的硅酸盐道路水泥熟料，0 ～10%活性混合材和适量石膏

    磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥(简称道路水泥)。

    对道路水泥的性能要求是：耐磨性好，收缩小，抗冻性好，抗冲击性好，有高

    的抗折强度和良好的耐久性。 道路水泥熟料矿物组成要求为：

    C3A <5%；C4AF >16%；f唱 CaO 旋窑生产的不得大于 1.0%，立窑生产的不

    得大于 1.8%；其水泥的细度为 0.08mm 方孔筛筛余不得超过 10%；初凝不早于

    1h，终凝不迟于10h；28d 干缩率不大于0.10%；磨损量不大于3.6kg m2；各龄期

    强度不得低于表1.15 所示指标。

    表1. 15 道路水泥强度指标

    水泥标号 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    3d 28d 3d 28d

    425

    525

    625

    22.0

    27.0

    32.0

    42.5

    52.5

    62.5

    4.0

    5.0

    5.5

    7.0

    7.5

    8. 5

    注：摘自 BG 13693—92 ，该标准可能会被修订，应予注意。

    1. 36 何为自应力硅酸盐水泥

    以适当比例的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、高铝水泥和天然二水石膏磨

    制而成的膨胀性的水硬性胶凝材料，称为自应力硅酸盐水泥。

    根据自应力硅酸盐水泥28d 自应力值的大小分为四个能级，代号为 S1 、S2 、S3 、S4 。 水泥比表面积大于 340m2

    kg；初凝不得早于 30min，终凝不得迟于

    39min；28d 自由膨胀率不得大于 3%；每一能级自应力的值应符合表 1.16 所示

    要求；膨胀稳定期不得迟于 28d；脱模强度为 12 ±3MPa，28d 强度不得低于

    10MPa。

    2 3 水泥“十万”个为什么表1. 16 自应力值要求

    能级 S1 S2 S3 S4

    自应力值

    (MPa)

    1.0≤S1 <2.0 2.0≤S2 <3.0 3.0≤S3 <4.0 4.0≤S4 < 5

    注：摘自 JC T 218—1995 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    1. 37 何为自应力硫铝酸盐水泥

    凡以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物

    成分的熟料，加入适量石膏磨细制成的强膨胀性水硬性胶凝材料，称为自应力硫

    铝酸盐水泥，代号 S· SAC。

    按 28d 自应力值，自应力硫铝酸盐水泥分为30 级、40 级、50 级三个级别；水

    泥比表面积、凝结时间、自由膨胀率应符合表 1.17 的规定；各级别各龄期自应力

    值应符合表 1.18 的要求；抗压强度 7d 不小于 32.5MPa，28d 不小于 42.5MPa；

    28d 自应力增进率不大于 0.0070MPa d。 水泥中的碱含量按 Na2O +0.658K2O

    计小于 0.50%。

    表1. 17 比表面积、凝结时间、自由膨胀率要求

    项 目 指标值

    比表面积(m2

    kg) 不小于 370

    凝结时间

    (min)

    初凝 不早于 40

    终凝 不迟于 240

    自由膨胀率

    (%)

    7d 不大于 1.30

    28d 不大于 1.75

    注：用户要求时，初凝时间可以变动。

    注：摘自 JC 715—1996 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    表1. 18 各龄期自应力值要求

    级 别

    自应力(MPa)

    7d不小于 28d

    不小于 不大于

    30

    40

    50

    2.3

    3.1

    3.7

    3.0

    4.0

    5.0

    4.0

    5.0

    6. 0

    注：摘自 JC 715—1996 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    3 3 1 水泥品种1. 38 何为自应力铝酸盐水泥

    自应力铝酸盐水泥是以一定量的高铝水泥熟料和二水石膏粉磨而成的大膨

    胀率的水硬性胶凝材料。

    自应力铝酸盐水泥按 1∶2 标准砂浆 28d 自应力值分为 3.0、4.5 和 6.0MPa

    三个级别；水泥中 SO3 含量、细度、凝结时间等应符合表 1.19 的规定。 自由膨胀

    率、抗压强度、自应力值等应符合表 1.20 的规定。

    表1. 19 三氧化硫、细度、凝结时间要求

    项 目 技术指标

    水泥中三氧化硫(%) 不大于 17. 5

    细度(80μ m筛筛余)(%) 不大于 10

    凝结时间

    (h)

    初凝 不早于 0. 5

    终凝 不迟于 4

    注：摘自 JC 214—91 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    表1. 20 自由膨胀率、抗压强度、自应力值要求

    项 目 指标值

    7d 28d

    自由膨胀率(%) 不大于 1.0 2. 0

    抗压强度(MPa) 不大于 28.0 34. 0

    自应力值(MPa)

    不小于

    3.0 级 2.0 3. 0

    4.5 级 2.8 4. 5

    6.0 级 3.8 6. 0

    注：摘自 JC 214—91 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    1. 39 何为自应力铁铝酸盐水泥

    以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙、铁相和硅酸二钙为主要矿

    物成分的熟料，加入适量石膏磨细制成的强膨胀性水硬性胶凝材料，称为自应力

    4 3 水泥“十万”个为什么铁铝酸盐水泥，代号 S· FAC。

    按 28d 自应力值，自应力铁铝酸盐水泥分为30 级、40 级、50 级三个级别；水

    泥比表面积、凝结时间及自由膨胀率应符合表 1.21 的规定；各级别各龄期自应

    力值应符合表 1.22 的要求；抗压强度 7d 不小于 32.5MPa，28d 不小于42.5MPa；

    28d 自应力增进率不大于0.0070MPa d；水泥中的碱含量按 Na2O +0.658K2O 计

    小于0.50%。

    表1. 21 比表面积、凝结时间及自由膨胀率要求

    项 目 指标值

    比表面积(m2

    kg) 不小于 370

    凝结时间

    (min)

    初凝 不早于 40

    终凝 不迟于 240

    自由膨胀率

    (%)

    7d 不大于 1.30

    28d 不大于 1.75

    注：用户要求时，初凝时间可以变动。

    注：摘自 JC 437—1996 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    表1. 22 自应力值要求

    级 别

    自应力(MPa)

    7d不小于

    28d

    不小于 不大于

    30

    40

    50

    2.3

    3.1

    3.7

    3.0

    4.0

    5.0

    4.0

    5.0

    6. 0

    注：摘自 JC 437—1996 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    1. 40 何谓低热微膨胀水泥，其主要品质指标如何

    凡以粒化高炉矿渣为主要组分，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏磨细制成

    的具有低水化热和微膨胀性能的水硬性胶凝材料，称为低热微膨胀水泥，代号

    LHEC。

    (1)组分材料

    5 3 1 水泥品种①粒化高炉矿渣

    符合 GB T 203 规定的优等品粒化高炉矿渣的要求。

    ②石膏

    a. 符合 GB T 5483 规定的 A 类或 G 类二级(含)以上的石膏或硬石膏的要

    求；

    b. 二水石膏经 600 ～800℃煅烧成的无水石膏，其要求与硬石膏相同。

    ③硅酸盐水泥熟料

    熟料强度等级要求达到 52.5 级以上，游离氧化钙含量不得超过 3.0%，氧

    化镁含量不得超过6.0%。

    (2)品质要求

    ①三氧化硫：水泥中 SO3 含量应为4% ～7%。

    ②比表面积：水泥比表面积不得小于 300m2

    kg。

    ③凝结时间：初凝不得早于45min，终凝不得迟于12h，也可由生产单位和使

    用单位商定。

    ④安定性：用沸煮法检验必须合格。

    ⑤强度：各标号水泥的各龄期强度不得低于表1.23 所示的指标。

    表1. 23 各强度等级低热微膨胀水泥各龄期强度指标

    水泥标号

    抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    7d 28d 7d 28d

    325 17.0 32.5 4.5 6. 5

    425 26.0 42.5 6.0 8. 0

    注：摘自 GB 2938—1997，该标准可能会被修订，应予注意。

    ⑥水化热：各标号水泥各龄期水化热不得超过表1.24 所示指标。

    表1. 24 低热微膨胀水泥各龄期水化热指标

    水泥标号

    水化热(kJ kg)

    3d 7d

    325 170 190

    425 185 205

    注：在特殊情况下，水化热指标允许由生产单位和使用单位商定。

    注：摘自 GB 2938—1997，该标准可能会被修订，应予注意。

    ⑦线膨胀率：水泥净浆试体水中养护至各龄期的线膨胀率应符合以下要求：

    6 3 水泥“十万”个为什么1d 不得小于 0.05%；

    7d 不得小于 0.10%；

    28d 不得大于 0.60%。

    1. 41 什么是双快型砂水泥，对其物理性能有哪些要求

    以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主、氟铝酸钙为辅的熟

    料，再加入适量的无水石膏和助磨剂共同粉磨制成的一种具有凝结快、硬化快的

    水硬性胶凝材料，称为快凝快硬水泥，简称双快水泥。 由于这种水泥主要用于机

    械铸造行业作型砂的粘结材料，所以又称双快型砂水泥。 其物理性能指标为：比

    表面积不得小于500m2

    kg；初凝时间不早于 5min，终凝时间不迟于 12min；抗压

    强度1h 大于0.3MPa，2h 大于0.4MPa，24h 大于0.9MPa。

    1. 42 何为砌筑水泥

    凡由一种或一种以上的水泥混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，经

    磨细制成的工作性较好的水硬性胶凝材料，称为砌筑水泥，代号 M。

    活性混合材料可采用矿渣、粉煤灰、煤矸石、沸腾炉渣、沸石等。

    水泥中混合材料掺加量按质量百分比计应大于 50%，允许掺入适量的石灰

    石或窑灰。

    砌筑水泥分为 12.5、22.5 两个强度等级；其各龄期的强度指标见表 1.25 所

    示。 进行强度试验时，试块允许湿养3d 后脱模下水。

    表1. 25 砌筑水泥各龄期的强度指标

    强度等级 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    7d 28d 7d 28d

    12.5 7.0 12.5 1.5 3. 0

    22.5 10.0 22.5 2.0 4. 0

    生产砌筑水泥所用的硅酸盐水泥熟料，可用回转窑生产，也可用立窑生产，熟料MgO 含量不得超过6%。 若采用钢渣、化铁炉渣、赤泥、磷渣、窑灰等活性混

    7 3 1 水泥品种合材料生产砌筑水泥，必须经过试验；在粉磨砌筑水泥时，允许采用助磨剂，掺入

    量不得超过 1%；掺入其他外加剂时，必须通过试验。

    砌筑水泥的品质要求如下：

    ①水泥中 SO3 含量不得超过4%；

    ②水泥细度以0.08mm 方孔筛筛余计，不得超过10%；

    ③水泥的凝结时间初凝应大于 45min，终凝应小于 12h；

    ④水泥的安定性试验必须合格。 由于水泥的早期强度较低，安定性试饼允

    许延长湿气养护时间，但不得超过3d。

    砌筑水泥的粉磨方式，可采用分别粉磨后再混合，也可以先分别粉磨，然后

    再混合粉磨，或直接混合粉磨。 具体采用哪种方式，要根据各组分物料的性能和

    粉磨设备而定。 生产粉煤灰砌筑水泥时，采用两级粉磨流程比较合理，即水泥熟

    料和石膏首先粉磨至 0.08mm 方孔筛筛余约 35%，再与粉煤灰一起粉磨至成

    品。

    生产粉煤灰砌筑水泥时，一般可采用下列配比：硅酸盐水泥熟料 30%左右，石膏4% ～5%，其余为粉煤灰。

    粉煤灰砌筑水泥的和易性良好，泌水性较小，使用操作方便，成本较低，配制

    同体积同强度等级砂浆，采用粉煤灰砌筑水泥可节约水泥熟料13%以上。

    砌筑水泥适用于工业与民用建筑的砌筑砂浆，内墙抹面砂浆及基础垫层等；

    允许用于生产砌块及瓦等。 砌筑水泥一般不用于配制混凝土，但通过试验，允许

    用于低强度等级混凝土，但不得用于钢筋混凝土等承重结构。

    1. 43 中低热水泥的生产及性能特点

    根据国家标准 GB 200—2003 规定，中低热硅酸盐水泥有三个品种，即中热

    硅酸盐水泥(简称中热水泥)、低热硅酸盐水泥(简称低热水泥)和低热矿渣硅酸

    盐水泥(简称低热矿渣水泥)，水泥中含有粒化高炉矿渣 20% ～60%。

    混凝土的导热率低，水泥水化时放出的热量不易散失，容易使混凝土内部最

    高温度达 60℃以上；同时，由于混凝土外表面冷却较快，就使混凝土内外温差达

    几十度。 因此，混凝土外部冷却产生收缩，而内部尚未冷却，就产生内应力，容易

    产生微裂缝，致使混凝土耐水性降低。 采用低放热量和低放热速率的水泥可以

    降低大体积混凝土的内部温度。

    降低水泥的水化热和放热速率，主要是选择合理的熟料矿物组成、粉磨细度

    8 3 水泥“十万”个为什么以及掺入适量混合材料。

    C3A、C3 S 的水化热和放热速率高于 C4AF、C2 S，要降低水泥的水化热和放热

    速率，必须降低熟料中 C3A 和 C3 S 的含量，相应提高 C4AF 和 C2 S 的含量。 但

    是，C2 S 的早期强度很低，不宜增加过多，C3 S 含量也不应过少，否则，水泥强度

    发展过慢。 因此，在设计中热硅酸盐水泥熟料和低热水泥熟料矿物组成时，应着

    重减少 C3A 的含量，相应增加 C4AF 的含量。 按国家标准 GB 200—2003 要求，中热硅酸盐水泥熟料中，C3 S 含量应不超过 55%，C3A 含量应不超过 6%，游离

    氧化钙含量应不超过 1.0%；在低热硅酸盐水泥熟料中，C2 S 含量应不小于

    40%，C3A 含量应不超过 6%，游离氧化钙含量应不超过1.0%；在低热矿渣硅酸

    盐水泥熟料中，C3A 含量应不超过 8%，游离氧化钙含量应不超过 1.2%，MgO 的

    含量不宜超过5.0%，如果水泥经压蒸安定性试验合格，则 MgO 的含量允许放宽

    到 6.0%。

    中热水泥和低热水泥熟料中的碱含量，按 Na2O +0.658K2O 计算值表示不

    得超过 0.6%；在生产低热矿渣水泥时，允许放宽到 1.0%。

    中热水泥、低热水泥和低热矿渣水泥的初凝不得早于 60min，终凝不得超过

    12h。 水泥中 SO3 含量不得超过3.5%。

    增加水泥粉磨细度，水化热也增加，尤其是增加早期水化热；水泥磨得过粗，强度下降，单位体积混凝土中的水泥用量增加，虽然水泥的水化热下降，但混凝

    土的放热量反而增加。 所以，中热水泥细度一般与普通硅酸盐水泥相近。

    水泥中掺入混合材料，如粒化高炉矿渣，可使水化热按比例下降。 例如，掺

    加 50%矿渣，使水泥的3d 水化热下降45%，7d 水化热下降 37%。 掺入矿渣，虽

    然水泥强度有所下降，但下降的程度远较水化热的降低为小。

    中热水泥和低热水泥强度等级为 42.5，低热矿渣水泥强度等级为 32.5。 水

    泥的强度等级和各龄期强度见表1.26 所示。 各龄期水化热的上限值见表 1.27

    所示。

    表1. 26 中低热水泥的强度等级和各龄期强度

    品 种 强度等级

    抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    3d 7d 28d 3d 7d 28d

    中热水泥 42.5 12.0 22.0 42.5 3.0 4.5 6. 5

    低热水泥 42.5 13.0 42.5 3.5 6. 5

    低热矿渣水泥 32.5 12.0 32.5 3.0 5. 5

    9 3 1 水泥品种表1. 27 中低热水泥各龄期水化热的上限值

    品 种 强度等级 水化热(kJ kg)

    3d 7d

    中热水泥 42.5 251 293

    低热水泥 42.5 230 260

    低热矿渣水泥 32.5 197 230

    中热硅酸盐水泥主要适用于大坝溢流面的面层和水位变动区等要求较高的

    耐磨性和抗冻性工程；低热水泥和低热矿渣水泥主要适用于大坝或大体积建筑

    物内部及水下工程。

    1. 44 何为Ⅰ型低碱度硫铝酸盐水泥

    Ⅰ型低碱度硫铝酸盐水泥是以无水硫铝酸钙为主要成分的硫铝酸盐水泥熟

    料，配以一定量的硬石膏磨细而成，具有碱度较低特性的水硬性胶凝材料。

    Ⅰ型低碱度硫铝酸盐水泥的基本要求是，比表面积不得低于 450m2

    kg；初

    凝不得早于25min，终凝不得迟于3h；灰水比为 1∶10 的水泥浆液，1h 的 pH 值不

    得大于10.5；1∶2.5 砂浆28d 自由膨胀率不得大于0.15%，用圆网抄取法工艺生

    产玻璃纤维增强水泥制品时，自由膨胀率可由用户与生产厂协商决定；水泥运输

    与贮存时，不得受潮和混入杂物，应与其他水泥分别贮运，不得混杂；使用时，不

    得与其他品种水泥混合使用；各龄期强度不得低于表1.28 所示指标。

    表1. 28 Ⅰ型低碱度硫铝酸盐水泥的强度指标

    水泥标号 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    3d 7d 28d 3d 7d 28d

    525 29.4 39.2 51.5 3.9 4.9 5. 4

    425 19.6 29.4 41.7 2.9 3.9 4. 4

    注：摘自 ZBQ 11003—86 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    0 4 水泥“十万”个为什么1. 45 何为低温合成粉煤灰水泥

    将粉煤灰和磨细的生石灰及晶种混合并加水消解后，经轮碾、成型，然后通

    过蒸汽养护，再进行 700 ～850℃低温煅烧，最后再加入 5% ～7%石膏共同粉磨

    制成的水硬性胶凝材料，称为低温合成粉煤灰水泥。

    生产这种水泥，从原料、配料直至蒸养成半成品，除原料和配合比不同外，其

    工艺与粉煤灰常压蒸养砖完全相同，故可利用粉煤灰蒸养砖的设备生产。

    低温合成粉煤灰水泥中粉煤灰含量可达 70%，而且干灰、湿灰都可利用。

    这种水泥特性是快凝，安定性好，强度发挥快，冬季也能正常施工(5℃以上)，可

    作为喷射水泥、型砂水泥、加气粉煤灰、砌块用水泥、抗硫酸盐水泥、大坝水泥等

    特种水泥使用，也可用于一般的建筑工程。

    1. 46 何为粉煤灰低热水泥

    粉煤灰低热水泥是用粉煤灰、矿渣和少量硅酸盐水泥熟料、硬石膏配制成的

    水硬性胶凝材料。

    这种水泥的特点是熟料用量少，粉煤灰掺量多。 水泥组成为：粉煤灰 36%

    ～52%，矿渣20% ～36%，熟料 18% ～20%，硬石膏 10%，糖蜜 0.15%。 水泥比

    表面积控制在 400 ～550m2

    kg；水泥强度等级可达到 32.5，且具有水化热低、微

    膨胀等特性；3d 水化热小于 146kJ kg，7d 水化热小于 188kJ kg，放热速度比较

    缓慢，水化热高峰延缓出现。

    1. 47 装饰水泥的生产及性能特点

    装饰水泥指白色水泥和彩色水泥。 硅酸盐水泥的颜色主要由氧化铁引起。

    当水泥中 Fe2O3 含量在 3% ～4%时，熟料呈暗灰色；在 0.45% ～0.7%时，熟料

    带淡绿色；而降低到 0.35% ～0.40%后，熟料接近白色。 因此，白色硅酸盐水泥

    (简称白水泥)的生产主要是降低 Fe2O3 含量。 此外，氧化锰、氧化钴和氧化钛

    1 4 1 水泥品种也对白水泥的白度有显著影响，其含量也应尽量减少。 石灰质原料应选用纯的

    石灰石或方解石，粘土可选用高岭土或瓷石。 生料的制备和熟料的粉磨均应在

    没有铁污染的条件下进行。 磨机的衬板一般采用花岗岩、陶瓷或耐磨钢制成，并

    采用硅质卵石或陶瓷质研磨体。 燃料最好用无灰分的天然气或重油；若用煤粉，其煤灰含量要求低于 10%，且煤灰中的 Fe2O3 含量要低。 由于生料中的 Fe2O3

    含量少，故要求较高的煅烧温度(1500 ～1600℃)，为降低煅烧温度，常掺入少量

    萤石(0.25% ～1.0%)作为矿化剂。

    白水泥的石灰饱和系数 KH 与通常的硅酸盐水泥相近，由于 Fe2O3 含量只

    有 0.35% ～0.40%，因此硅酸率 SM 较高(4 左右)，铝率 IM 很高(20 左右)；主

    要矿物为 C3 S、C2 S 和 C3A，C4AF 含量极少。

    通常以白水泥与 MgO 标准白板的反射率的比值来表示白度。 为提高熟料

    白度，煅烧时宜采用弱还原气氛，使 Fe2O3 还原成颜色较浅的 FeO。 另外，通常

    采用的漂白措施是，将刚出窑的熟料喷水冷却，使熟料从 1250 ～1300℃急冷至

    500 ～600℃，可提高熟料白度，熟料存放一段时间(7d)也可提高白度。 为提高

    水泥白度，粉磨时应加入白度较高的石膏，同时提高水泥粉磨细度。

    采用铁含量很低的铝酸盐或硫铝酸盐水泥生料，也可生产出白色铝酸盐或

    硫铝酸盐水泥。

    用白色水泥熟料与石膏、颜料共同磨细，可制得彩色水泥。 要求所用颜料对

    光和大气具有耐久性，能耐碱而又不对水泥性能起破坏作用。 常用的颜料有氧

    化铁(红、黄、褐红)、二氧化锰(黑、褐色)、氧化铬(绿色)、赭石(赭色)、群青蓝

    (蓝色)和炭黑(黑色)；制造红、褐、黑等较深颜色彩色水泥时，也可用一般硅酸

    盐水泥熟料来磨制。

    在白水泥生料中加入少量金属氧化物着色剂直接烧成彩色熟料，也可制得

    彩色水泥。

    1. 48 何为粉煤灰喷射水泥

    喷射水泥主要用于各种坑道、隧道、地下防空工程，水利水电地下工程等喷

    锚支护方面。 采用喷射水泥可以加快施工速度，节省工程投资，提高效率，便于

    机械化操作。 一般采用强度等级 42.5 以上的普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水

    泥外掺速凝剂代作喷射水泥使用。 普通水泥掺入少量(3% ～4%)速凝剂后能

    使混凝土的早期强度很快提高，但其后期强度损失较大。 粉煤灰喷射水泥与其

    2 4 水泥“十万”个为什么他粉煤灰水泥相似，其后期强度有所增大，弥补了这一不足。

    粉煤灰喷射水泥是以低温合成粉煤灰水泥为主要成分，外掺入 30%硅酸盐

    水泥熟料和适量煅烧石膏共同粉磨制成的水硬性胶凝材料。 粉煤灰喷射水泥生

    产工艺简单，粉煤灰利用量大，产品性能好，是粉煤灰资源开发利用的最有效途

    径之一。

    1. 49 何为钢渣矿渣水泥

    凡由平炉、转炉钢渣(简称钢渣)、粒化高炉矿渣为主要组分，加入适量硅酸

    盐水泥熟料、石膏或其他外加剂磨细制成的水硬性胶凝材料，称为钢渣矿渣水

    泥。 水泥中钢渣的最少掺入量(以质量计)不少于 30%；钢渣和高炉矿渣的总掺

    入量不少于 60%。

    钢渣矿渣水泥分为 275、325、425 三个标号。 要求水泥中 SO3 含量不超过

    4%；水泥的比表面积不小于350m2

    kg；初凝时间不得早于 45min，终凝时间不得

    迟于12h；用 MgO 含量大于13%的钢渣制成的水泥，经压蒸安定性检验，必须合

    格；钢渣中 MgO 含量为5% ～13%时，如粒化高炉矿渣掺加量大于 40%制成的

    水泥，可不做压蒸法检验。 各龄期强度指标见表1.29 所示。

    表1. 29 钢渣矿渣水泥各龄期强度指标

    水泥标号 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    7d 28d 7d 28d

    275 13.0 27.5 2.5 5. 0

    325 15.0 32.5 3.0 5. 5

    425 21.0 42.5 4.0 6. 5

    1. 50 何为磷渣硅酸盐水泥

    凡由硅酸盐水泥熟料、粒化电炉磷渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材

    料，称为磷渣硅酸盐水泥。

    水泥中磷渣掺加量按质量百分比计为 20% ～40%。 允许用小于混合材料

    3 4 1 水泥品种总掺量 12 的粒化高炉矿渣来代替部分磷渣，此时混合材料总掺量可达 50%，但磷渣掺量仍不得超过 40%。 允许用火山灰质混合材料(包括粉煤灰)、石灰石

    和窑灰中的任一种材料或用粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料(包括粉煤灰)、石灰石和窑灰中的任两种材料代替部分磷渣，代替的总量不得超过混合材料总

    量的13；其中，石灰石不得超过10%，窑灰不得超过 8%；替代后水泥中磷渣掺

    量不得少于 20%；此时，混合材料总量仍不得超过 40%。

    熟料中 MgO 的含量不得超过5.0%，如水泥经压蒸安定性试验合格，则熟料

    中 MgO 的含量允许放宽到 6.0%；水泥中 SO3 含量不得超过 4.0%；水泥中烧失

    量旋窑厂不得超过5.0%，立窑厂不得超过 7.0%；水泥细度以 0.08mm 方孔筛

    筛余计不得超过 12%；初凝不得早于 45min，终凝不得迟于 12h；水泥分 325、425、525 三个标号，各龄期强度不得低于表 1.30 所示指标。

    表1. 30 磷渣硅酸盐水泥各龄期强度指标

    水泥标号 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)

    7d 28d 7d 28d

    325 14.7 31.9 3.2 5. 4

    425 20.6 41.7 4.1 6. 3

    525 28.4 51.5 4.9 7. 1

    注：摘自 JC T 740—87 标准，该标准可能会被修订，应予注意。

    1. 51 何为磷硅酸水泥

    磷硅酸水泥含有 CaSiO3 粉末和缓冲磷酸溶液，通常会在 30min 内产生凝

    结，并在 4h 内达到50MPa 的抗压强度。 影响强度发展的因素包括 CaSiO3 粉末

    的颗粒尺寸、液体中 P2O5 的含量及其液体唱 固体粉末比。 酸与晶体颗粒表面会

    产生反应，结果是导致 CaSiO3 粉末表观表面积的减小，并使基体的强度得到发

    展。 但这种水泥的抗拉粘结强度较低。

    1. 52 何为磷酸氨镁水泥

    磷酸氨镁水泥由 MgO、NH4H2 PO4 、Na5 P3O10及各种惰性填料(包括细砂)混

    合而成。 填料的掺入是为了控制用水量(约 12%)，并且经搅拌有助于获得较高

    4 4 水泥“十万”个为什么工作度的水泥浆体。 磷酸氨镁水泥可在 10 ～15min 内凝结，在 30 ～60min 内硬

    化。 这种水泥的凝结和硬化是由于酸碱反应产生的一系列晶体水化产物，包括

    MgNH4 PO4 · 6H2O、 MgNH4 PO4 · H2O、 Mg ( NH4 )2 ( HPO4 )2 · 4H2O 和

    NaNH4HPO4 · 4H2O。 在 20 ～25℃时，反应可在 15min 内完成；在 0 ～5℃时，凝

    结则推迟至 200min。 水泥 1h 的抗压强度可达 24MPa，24h 的抗压强度可达

    45MPa，28d 的抗压强度可达55MPa。 有关的化学反应可以描述为：

    MgO +2(NH4H2 PO4 ) +3H2O Mg(NH4 )2 (HPO4 )2 · 4H2O

    Mg(NH4 )2 (HPO4 )2 · 4H2O +MgO 2(MgNH4 PO4 · H2O) +3H2O

    Mg(NH4 )2 (HPO4 )2 · 4H2O +MgO +7H2O 2(MgNH4 PO4 · 6H2O)

    Na5 P3O10 +5NH4H2 PO4 +22H2O 5(NaNH4HPO4 · 4H2O) +3H3 PO4

    1. 53 何为磷酸钙水泥

    磷酸钙水泥有多种不同的配比组成。 通常，两种溶解度高于羟基磷灰石的

    磷酸钙的组分，都会在适宜条件下产生硬化水泥形式的产品。 磷酸钙水泥在

    25℃下的凝结时间约为 8 ～22min，最终强度可达 30MPa。 由于这种水泥在

    300℃下仍能抵御碳酸碱的侵蚀，所以该水泥可用于牙齿修补和地热井的浇筑。

    磷酸钙水泥在水中的反应包括：

    Ca(H2 PO4 )2 · H2O +H2O CaHPO4 · 2H2O +H2 PO -

    4 +H +

    5[Ca(H2 PO4 )2 ]· 2H2O Ca5OH(PO4 )3 +2H2 PO -

    4 +2H +

    +H2O

    1.67[Ca3 (PO4 )2 ] +H2O Ca5OH(PO4 )3 +0.33H2 PO -

    4 +0.33H +

    1.25[Ca4O(PO4 )2 ] +0.5H2 PO -

    4 +0.5H +

    Ca5OH(PO4 )3 +0.25H2O

    Ca3 (PO4 )2 +H2 PO4

    -

    +H +

    +2H2O 3CaHPO4 · 2H2O

    磷酸钙水泥可以由 NaH2 PO4 或(NaPO3 ) n 作为酸溶液和铝酸盐水泥作为碱

    性反应物，在 25℃下通过酸碱反应合成制备。 (NaPO3 ) n 可使水泥在 24h 内的

    强度大于 20MPa，但孔隙率仍有 30%以上。 (NaPO3 ) n 比 NaH2 PO4 有更高的反

    应活性。 在铝酸盐水泥和(NaPO3 ) n 系统中掺入一些轻质材料还可以制备轻质

    磷酸钙水泥浆体，其密度仅为 1.12 ～1.32g cm3。 以 C2AS 和 CA 为主要矿物的

    铝酸盐水泥会缩短浆体的稠化时间，而以 CA、CA2 和 α唱 Ak2O3 为主要矿物的铝

    酸盐水泥则会延长浆体的稠化时间。

    5 4 1 水泥品种1. 54 何为磷酸镁水泥

    磷酸镁水泥的开发是为了满足各种需要，包括改善氯氧镁水泥的抗水性能，生产高早强混凝土及生产镁基的耐火混凝土。 通常，在氯氧镁水泥中加入可溶

    的磷酸盐即可形成一些不可溶的水化产物，并使水泥的抗水性能得到改善。 这

    些水化产物为 Ca5 (PO4 )3OH 和 CaHPO4 · H2O，其 Ak2O3 H3 PO4 摩尔比为1.1 ～

    1.4。 磷酸盐可被吸附在水化颗粒表面，形成不溶的磷酸盐层。 磷酸盐还可以填

    充到一些孔隙中，这样就限制了水的侵入。

    1. 55 何为磷酸钠水泥

    六磷酸钠水泥(NaPO3 )6 与水形成非常稳定的粘结，且在 120℃下 24h 的抗

    压强度达 64MPa。 但是这种水泥的抗剪切强度仅有0.5MPa，其应用也受到了限

    制。 在这种浆体溶液中掺入菱镁土可以制成砂浆，用于镁砖的粘结。

    1. 56 何为磷酸锌水泥

    氧化锌与磷酸相互作用会产生胶凝水化产物。 这种水泥的凝结时间较快，并在5min 后产生水化产物，即：

    3ZnO +2H3 PO4 +H2O Zn3 (PO4 )2 · 4H2O

    这一反应在最初 30min 非常迅速，并可在 1d 内完成。 最终的抗压强度可达

    75 ～100MPa。

    1. 57 何为硫氧镁水泥

    硫氧镁水泥是在氯化镁溶液中加入硫酸钙或硫酸钙和磷酸钙的混合物。 硫

    氧镁水泥可以认为是氯氧镁水泥的一种变化。 磷酸盐的掺入主要是为了改善水

    泥浆体的流变性及抗水特性。 此外，也可以将氧化镁用硫酸处理以产生硫氧镁

    6 4 水泥“十万”个为什么水泥， 此 种 工 艺 生 产 的 水 泥 中 有 下 列 相： 3Mg ( OH )2 · MgSO4 · 8H2O、5Mg(OH)2 · MgSO4 · 3H2O、 Mg(OH)2 · MgSO4 · 5H2O、 Mg(OH)2 · 2MgSO4 ·

    3H2O、 2Mg(OH)2 · 3MgSO4 · 5H2O、 MgSO4 · H2 SO4 · 3H2O 和 3Mg(OH)2 ·

    MgSO4 · 4H2O。

    硫氧镁水泥的强度可以与氯氧镁水泥相同，主要用于生产一些轻质隔热板

    材。

    1. 58 何为铝硅水泥

    铝硅水泥是将硅、铝玻璃加入到磷酸溶液中，硅、铝玻璃可以通过急冷熔融

    氧化硅、氧化铝获得。 在进行硅、铝熔融时，还可加入氟盐或碳酸钠作助熔剂。

    这种水泥可在2 ～4min 内凝结，其硬化也很迅速。 反应机理包括溶解和沉淀。

    Ak

    3 +

    和 Ca

    2 +

    离子从玻璃中被释放出，并且与溶液中的离子反应，产生磷酸盐固

    体沉淀。 这种水泥的最终强度可达 16 ～20MPa。

    1. 59 何为氯氧铝水泥

    氯氧铝溶于水中后会产生高浓度 Ak

    3 +

    离子溶液。 pH 的微小变化会导致水

    解及其铝胶的形成：

    2Ak(OH)2Ck +(n -1)H2O Ak2O3 · nH2O +2HCk

    形成的铝胶可以用做粘结耐火集料。 由氯氧铝水泥生产的混凝土的耐火度

    可达1500℃。 应注意的是，加热时会产生氯化氢，并对金属产生腐蚀作用。 除

    此之外，由于处理方便，氯氧铝水泥在陶瓷及冶金工业中的应用正逐渐增加。

    1. 60 何为氯氧镁水泥

    氯氧镁水泥是将氧化镁粉末与氯化镁水溶液混合，其反应形成的主要相为：

    Mg3 (OH)5 Ck· 4H2O 和 Mg2 (OH)3 Ck· 4H2O。 受大气中 CO2 的侵蚀，还会形成

    Mg2 (OH)Ck(CO3 )· 4H2O 和 Mg5 (OH)2 (CO3 )4 · 4H2O。 MgO 在 MgCk2 溶液中

    7 4 1 水泥品种的溶解，导致凝胶的形成，并在其他水化产物结晶前产生凝结。 在相同的孔结构

    条件下，氯氧镁水泥比硅酸盐水泥有较高的强度。

    MgO 需要有适宜的煅烧。 欠烧的 MgO 活性过高，而过烧的 MgO 又会失去

    活性。 氯氧镁水泥的一些复杂的化学反应可简单表示如下：

    5MgO +MgCk2 +13H2O 2[Mg3 (OH)5 Ck· 4H2O]

    3MgO +MgCk2 +11H2O 2[Mg2 (OH)3 Ck· 4H2O]

    3MgO +MgCk2 +2CO2 +9H2O 2[Mg2 (OH)Ck(CO3 )· 4H2O]

    5MgO +4CO2 +5H2O Mg5 (OH)2 (CO3 )4 · 4H2O

    Mg3 (OH)5 Ck· 4H2O +2CO2 Mg2 (OH)Ck(CO3 )· 3H2O +MgCO3 +3H2O

    MgO +MgCk2 +2MgCO3 +7H2O 2[Mg2OHCkCO3 · 3H2O]

    Mg2 (OH)3 Ck· 4H2O +CO2 Mg2OHCkCO3 · 3H2O +2H2O

    MgO +4MgCO3 +5H2O Mg5 (OH)2 (CO3 )4 · 4H2O

    水泥的抗水性能取决于氯氢氧水化物向不溶碳酸盐的转变。 掺入一些外加

    剂可以提高水泥的抗水性能，这些外加剂可分为无机和有机两大类。 无机类包

    括磷酸盐、硼酸盐、硫酸钙和硅酸盐的混合物；有机类则包括树脂、密胺、尿素和

    甲醛。 但一些外加剂会使水泥强度发展缓慢。 通常，氯氧镁水泥有较高的早期

    强度，并可以采用大量的各种集料，包括玻璃纤维、木材和膨胀粘土等。

    氯氧镁水泥可以用作油井水泥。 掺入硅质和铝质集料，氯氧镁水泥可在

    85℃下作为耐高温油井水泥，在 300 ～450℃下的胶结物则为 3MgO· Ak2O3 ·

    0.55SiO2 · nH2O。 氯氧镁水泥有一定的弹性特性，并可以抵御累积静荷载，因

    此常用于工业地板面的浇筑施工。 氯氧镁水泥的主要缺点是体积的不稳定性，较低的抗冻融循环能力，并且不能抗大气的侵蚀。 氯氧镁水泥为水溶性的，并且

    水解后还会释放一些锈蚀溶液。

    氯氧镁水泥仍有一些新的研究进展和应用。 例如，一种是氯氧镁水泥中掺

    入约10%的水溶性胺盐，如氯化氨或氨基塑料，有助于提高氯氧镁水泥抗水流

    中硫酸镁侵蚀或卤水侵蚀性能，另外还会改善水泥的凝结特性。 另一种是氯氧

    镁水泥中含有镁和钙的氧化物、碳酸盐和硫酸盐的化学计量配比，并在含氯化物

    的水中进行水化；这种水泥混合物经水化可形成高强度的羟基硫酸镁盐 氯化镁

    盐多水化合物。 在 MgO唱 MgCk2唱 H2O唱 粉煤灰系统中加入 H3 PO4 ，也可以生产抗水

    的氯氧镁水泥，这种水泥的硬化浆体中形成了稳定的 5Mg ( OH)2 · MgCk2 ·

    8H2O 相和不溶的 Mg2 P2O7 相。

    8 4 水泥“十万”个为什么1. 61 何为氯氧锌水泥

    氧化锌与氯化锌在水中反应可产生非常坚硬的氯氧锌水泥产物。 与氯氧镁

    水泥不同的是，这种水泥产物可以防止酸或沸水的侵蚀。 氯氧锌水泥的主要水

    化产物有 4ZnO· ZnCk2 · 5H2O 和 ZnO· ZnCk2 · 2H2O。 前一水化产物非常稳

    定，且为不溶物，但会对水泥的流动度产生不利的影响；后一水化产物在水中不

    稳定，并且会导致过多的溶解和析出。 由于两种水化产物会同时形成，这就限制

    了材料的可靠应用。

    1. 62 何为镁水泥

    镁水泥可水化形成镁胶和晶体氢氧化镁 Mg(OH)2 。 水化首先从水泥颗粒

    的表面进行，这样，一些孔隙就会被水化产物填充，整个水泥浆体得到密实，强度

    也有发展。 镁水泥的主要水化反应为：

    MgO +H2O Mg(OH)2

    与方镁石有关的还有可以用做耐火材料的高钙铬镁水泥。 这种水泥是方镁

    石和铬酸钙、亚铬酸钙的混合物。 铬酸钙和亚铬酸钙是在氧化气氛中由石灰与

    氧化铬 Cr2O3 反应产生。 水化时可加入 30%的 MgCk2 · 6H2O 溶液。 水化产物

    主要包括 Mg(OH)2 、Mg(OH) Ck、CaCr2O4 · 2H2O、CaCr2O4 和 Ca(OH)2 。 由于

    受到二氧化碳的作用，水化产物还可包括 MgCO3 、CaCO3 和(Ca，Mg)CO3 。

    1. 63 何为磨细双粉灰

    磨细双粉灰，即将粉煤灰和石灰按一定比例混合磨细后制成的水硬性胶凝

    材料，一般用于砌筑砂浆和装修用灰等。 根据不同的使用要求，可采用不同的配

    比。

    9 4 1 水泥品种1. 64 何为水榴石型水泥

    合成的水榴石型水泥的组成为 3CaO· Ak2O3 · 1.6SiO2 · 2.8H2O。 这种水

    榴石可在 100 ～250℃和 50MPa 压力下加热处理含 20% ～25%CaO· 2Ak2O3 的

    矿渣和含 80%Ca2 SiO4 的矿渣获得。 热处理的时间长达 7d。 最终产品的水 水

    榴石比为 0.16，孔隙率为 27%，但 7d 龄期的抗压强度则达到 126MPa。 降低用

    水量有助于获得高强性质，而水泥的胶结性能则取决于 SiO2 Ak2O3 的比例，且

    比例愈高，粘结性能愈好。

    由含有 45% ～55%CaO、12% ～26%SiO2 和 22% ～40%Ak2O3 的硅铝酸钙

    玻璃，在水灰比为 0.3 ～0.4 条件下进行水化，可制得水榴石唱 钙黄长石水合水

    泥。 硅铝酸钙玻璃应粉磨至颗粒尺寸为10 ～15μ m，即比表面积为 350 ～500m2

    kg，然后再进行养护。 SiO2 含量较低时(小于 15%)，水榴石为主要相，而 SiO2

    含量较高时(大于20%)，钙黄长石(C2ASH8 )则成为主要相。 水榴石为主要相

    的水泥的强度可达79 ～100MPa，孔隙率为 20% ～30%，且具有很好的化学稳定

    性和热稳定性；而以钙黄长石为主要相的水泥的强度可达110 ～136MPa，孔隙率

    为 1% ～10%，但超过100℃后会失去稳定性。

    1. 65 何为铁铝酸盐水泥

    铁铝酸盐水泥是由矾土、石灰石、磁铁矿石经适当配比，在 1300℃温度下烧

    成，其主要矿物为 4CaO· Ak2O3 · Fe2O3 或 6CaO· Ak2O3 · 2Fe2O3 。 铁铝酸盐水

    泥在 20℃、水灰比为 0.25 时，28d 龄期可完成 50%的水化，其水化产物为

    Ca2 [(Ak，Fe)(OH)5 ]2 · 3H2O 和 Ca3 [( Ak， Fe ) ( OH)6 ]2 。 在较高的温度下

    (60℃)养护，可以提高化学反应活性，且 Ca3 [(Ak，Fe) (OH)6 ]2 成为主要水化

    产物，可以使 7d 龄期的强度由37MPa 增至 74MPa。 另外，加入碳酸钠可促进水

    化的进行和强度的发展。

    0 5 水泥“十万”个为什么1. 66 何为无钙和无硅硅酸盐型水泥

    硅酸盐水泥在生产时可以用锶和钡代替钙，用锗、锡和铝代替硅，生产无钙

    或无硅硅酸盐型水泥。 钙不能由镁代替，因为硅酸镁或铝酸镁没有固有的胶凝

    特性；基于同样的原因，硅也不能用钛代替。 无钙或无硅硅酸盐型水泥比普通硅

    酸盐水泥有更高的强度和抗硫酸盐侵蚀性能，但其水化过程不易控制。 通常，锗

    酸三钙和锗酸二钙会形成锗酸钙水化产物 C唱 G唱 H，这比硅酸钙水化产物 C唱 S唱 H

    有更高的粘结强度。 锶酸钙和铅酸钙也具有一定的水硬活性。 硒酸钙可代替石

    膏用于水泥的调凝。

    这些水泥的生产成本很高，目前仅有一些研究和少量的试用。 潜在的应用

    范围包括锶水泥和钡水泥用于耐火混凝土，钡水泥用于辐射防护。 另外，应注意

    硒酸钙还具有一定的毒性。

    1. 67 何为无石膏水泥

    石膏的掺入是用于硅酸盐水泥及其他有关水泥凝结时间的调节，也可用木

    质磺酸钙 -碳酸氢钠的混合物代替石膏用于水泥的调凝。 水泥中掺入石膏会增

    加用水量，并且会影响到水泥浆体的流动性，采用适宜的外加剂取代石膏则有助

    于水泥性能的提高。

    木质磺酸钙是一种常用的减水缓凝剂，而碳酸氢钠则是一种促凝剂，两者的

    混合物可以使粉磨熟料分散，并对无石膏硅酸盐水泥的凝结进行调节。 有研究

    表明，采用这种调凝剂有助于减小用水量，并使水泥有很快的早期水化和强度发

    展，水泥浆体的微结构也产生变化。 水化硅酸钙不再以细长的胶体颗粒出现，而

    是呈现为一些等三维尺寸的颗粒，并迅速填充在一些有限的空间。 水化产物中

    不再包括钙矾石晶体，这种水泥还可以在 0℃以下凝结和硬化。

    无石膏水泥的另一发展是粉磨水泥熟料唱 多磺酸酚唱 碱金属盐系统。 多磺酸

    酚与碱金属碳酸盐反应可产生强液化体系，并使硅酸盐水泥熟料悬浮。 这种液

    化作用可以制备水泥悬浮液，该液体具有实际的牛顿流体行为，并且在水灰比低

    于 0.20 时也不会有屈服值。 多磺酸酚 -碳酸盐系统复合作用可以代替石膏的

    1 5 1 水泥品种凝结或稠化调节作用。 粉磨水泥熟料(比表面积为 300 ～700m2

    kg)唱 多磺酸酚唱

    碱金属碳酸盐水泥不同于传统的硅酸盐水泥，因前者在较低的水灰比条件下有

    很好的流变特性，很高的抗压强度发展(在 4 ～5h 为 20 ～40MPa，在 24h 为 60 ～

    100MPa)，在低于0℃下可凝结和硬化，养护温度升高时会在很短的时间内有迅

    速的强度增长，以及具有很好的抗侵蚀、抗高温特性。 这种水泥的硬化浆体非常

    致密，且不存在氢氧化钙晶体。

    无石膏水泥的水灰比为 0.20 ～0.25，水化 1 ～3h 后的抗压强度为 1 ～

    9MPa。 水化产物包括一些晶质的和非晶质的材料。 其 C S ＝1 ～5，C A ＝10 ～

    50。 在12 ～24h 后，浆体结构会变得致密，但其形态并没有改变。 在 28d 龄期，水泥的抗压强度可超过 100MPa。 在致密结构中的主要粘结物为高钙 C唱 S唱 H(C

    S ＝2.7)，并且连生有非常细小的 Ca(OH)2 和高分散的水化铝酸盐相。

    无石膏矿渣水泥是基于粉磨矿渣(300 ～500m2

    kg)、塑化剂和碱性组分(氢

    氧化碱或硅酸碱)的混合，水灰比为0.24 ～0.26。 硬化无石膏矿渣水泥浆体28d

    龄期的抗压强度为 50 ～90MPa，180d 龄期的抗压强度则大于 100MPa。 这种致

    密的浆体结构会有低钙 C唱 S唱 H，并且连生有高分散的铝酸盐和铝硅酸盐水化相，但未测定出氢氧化钙晶体。

    1. 68 什么是窑灰钾肥，其品质如何评定

    窑灰钾肥是水泥窑在生料煅烧过程中由窑内废气带出的含钾盐的粉尘。 生

    产水泥所采用的原料、燃料中含有一定数量不同形态的含钾铝硅酸盐矿物，这些

    矿物在高温煅烧的条件下，各组分相互反应，含钾矿物的结构被破坏，部分氧化

    钾在1100℃时开始大量挥发并与烟气中的 CO2 、 SO2 化合生成可溶性钾盐

    K2 CO3 和 K2 SO4 ，这些含钾化合物随着窑内气流从高温区移向低温区时结晶成

    微细的颗粒，其中大部分混入窑灰中致使窑灰含钾量较高，收集后可作为无机钾

    肥使用，故称为窑灰钾肥。 窑灰钾肥的质量指标，按水泥窑灰钾肥 JC 216—80

    标准执行，以其中有效 K2O 的百分数含量作为判定等级的标准(表 1.31)。

    表1. 31 窑灰钾肥的质量指标与等级标准

    级 别 一级 二级 三级 四级

    有效K2O含量(%) >20 15 ～20 10 ～15 5 ～10

    有效 K2O 含量低于5%的窑灰，不能称为窑灰钾肥。

    2 5 水泥“十万”个为什么1. 69 何为阿利尼特水泥和贝利尼特水泥

    生产水泥熟料时，将氯化钙加入到原料中可使熟料的形成温度降低 400 ～

    500℃。 此时，熟料中会含有阿利尼特矿物，其矿物结构与阿利特(C3 S)相同，但

    含有一定量的氯离子。 阿利尼特水泥熟料中矿物相的含量为：阿利尼特 60% ～

    80%，贝利特(C2 S)10% ～30%，氯铝酸钙(Ca6AkO7Ck)5% ～10%，铁酸二钙 2%

    ～10%。 由于阿利尼特矿物有较弱的 Ca—Ck 键，因此比较容易粉磨。 石膏的掺

    入主要起到促进强度发展的作用，而不是主要用于凝结时间的调节。

    阿利尼特矿物的分子式可以写成为 Ca21 Mg( Si0.75 Ak0.25 O4 )8O4 Ck2 。 阿利尼

    特水泥具有很好的早强特性，其主要水化产物为水化硅酸钙，并含有一些氯离

    子。 这种水化硅酸钙在形态上与普通硅酸盐水泥浆体中的不同。

    由含镁的熔融氯化钙可以合成贝利尼特 Ca8Mg[( SiO4 )4 Ck2 ]。 这种矿物的

    水化活性较低，类似于硅酸盐水泥中的贝利特相(C2 S)。

    1. 70 何为贝利特水泥

    通过原料的适宜烧结可制得贝利特，再通过与一定比例的硅酸盐水泥混合

    即可生产贝利特水泥。 在中等碱含量条件下，这种水泥会产生较高的后期强度，这是由于贝利特水化形成 C唱 S唱 H 的速度较慢所致。 这种水泥可用作低热水泥，且贝利特的逐渐水化会使水泥混凝土的渗透性下降。

    活性较高的硅酸二钙(含 SO3 约5%)可由海绵岩与硝酸钙在 750℃下反应

    生成，掺入 SO2 -

    4 离子可以加速 C唱 S唱 H 的形成。 但是，相对于硅酸盐水泥中的硅

    酸三钙，合成硅酸二钙的水化活性仍较低。

    1. 71 何为非水化水泥

    非水化水泥又称无水水泥，是由聚合电解质树脂( P，如聚丙烯酸)与金属氧

    化物(如 ZnO)反应而成：

    3 5 1 水泥品种ZnO +H2 P ZnP +H2O

    这是一种快硬水泥，其在 100%相对湿度条件下 24h 的抗压强度可达

    60MPa，5d 龄期的抗压强度则可达95MPa。 “无水”指的是水泥不需要加水即可

    达到硬化，事实上，在硬化过程中还会释放出一些水分。 水化产生的聚合物的官

    能团可以与金属牢固地粘结。 这种水泥常用于生物陶瓷。

    另一种无水水泥是由下列反应产生：

    CaHPO4 +Ca4 (PO4 )2O

    H2 O

    Ca5 (PO4 )3OH

    这是一种酸碱反应，反应需要在液体介质中进行，但水并没有参与反应。

    1. 72 何为刚性防水技术

    土木建筑工程的防水是一项至今没有完全解决好的问题。 通常在防水设计

    上，大多数采用防水卷材或用防水涂料，即柔性防水。

    用普通水泥配制的混凝土由于收缩开裂往往发生渗漏，而且大大降低了混

    凝土工程的使用功能和耐久性。 为了克服混凝土收缩开裂的缺点，国内外采用

    了以膨胀水泥或在普通水泥中掺入适量膨胀剂来配制补偿收缩混凝土(或砂

    浆)，使水泥在水化过程中形成大量的膨胀结晶体，起到填充、堵塞毛细孔隙的

    作用，使大孔减少，总孔隙率下降，达到长久防水的目的。

    刚性防水技术是指以膨胀水泥或在普通水泥中加入适当比例的膨胀剂、砂、石子为原料，通过调整配合比，抑制孔隙率，改善孔结构，增加各种材料界面的密

    实性，或通过补偿收缩，提高混凝土的抗裂防渗能力等方法，使混凝土构筑物达

    到长久防水的技术。 目前，国际上公认用膨胀水泥或膨胀剂配制的补偿收缩混

    凝土是解决混凝土开裂的良好材料，日本建筑学会、美国混凝土协会已经将膨胀

    混凝土列入施工规范，可见，刚性防水技术及材料的发展前景是十分广阔的。

    1. 73 何为高水速凝固化充填材料

    高水速凝固化充填材料是一种含水量高达 86% ～90%(按体积计算)的新

    型材料，主要用于矿井支护、充填、堵漏及阻燃灭火，适用于煤矿井巷充填和金属

    矿山全尾砂充填采矿法的充填材料。

    4 5 水泥“十万”个为什么高水速凝固化充填材料是甲、乙两种组分的粉状物料，使用时分别加水配制

    成浆液，通过两套管路，泵送到使用现场，经专用混合器混合后，注入固定的充填

    袋内，混合浆液便能快速凝固、硬化。 高水速凝固化充填材料的水灰比为 2.0 ～

    3.0，泵送距离可达 3000 ～5000m。 甲、乙两种组分材料在分别加水搅拌时，24h

    内不沉淀、不凝固、不堵管。 两种浆液混合后将在 5 ～30min 内凝固，强度发展很

    快，从混合均匀算起，2h 抗压强度可达 0.8 ～1.5MPa，24h 可达 2.5MPa 以上，7d

    可达4.0MPa 以上，是现用液压支护抗压强度(0.8MPa)的 5 倍以上，完全达到

    井下采掘快速推进的技术要求。

    高水速凝固化充填材料的甲组分，是以铝酸盐、硫铝酸盐或铁铝酸盐等为主

    要成分的特种水泥熟料，加入适量缓凝剂共同磨细制成的粉状物料。 高水速凝

    固化充填材料的乙组分，是以硬石膏、生石灰与若干种促凝剂共同磨细制成的粉

    状物料。 它们具有早强高，使用寿命长，省电，施工工艺简单，操作方便，无腐蚀

    性，对皮肤无伤害，安全可靠，充填体密实，不漏气，能抑制采空区煤层的自然着

    火等特点，是一种应用范围广，具有较大的经济效益和社会效益的新产品，有着

    十分广阔的应用前景。

    高水速凝固化充填材料的生产工艺、技术要求和生产设备类似于硫铝酸盐

    等特种水泥的生产，非常适合水泥企业进行生产。 高水速凝固化充填材料的生

    产可分甲料生产线和乙料生产线两部分。 甲料生产类似硫铝酸盐水泥生产，需

    熟料煅烧和粉磨；乙料生产则无熟料煅烧工序，只需将几种原料按一定比例配合

    磨细、均化即可。 根据煤炭行业标准的规定，高水速凝固化充填材料甲、乙组分

    均用防潮袋包装，每袋净重 25 ±0.5kg；甲组分包装袋用红字表示，乙组分用黑

    字表示；产品出厂每一个编号不超过 60t。 为便于用户使用与管理，甲料和乙料

    按 1∶1 的比例出厂及配合使用。

    1. 74 何为矿渣微粉，有何作用

    矿渣微粉是将炼铁高炉排出的水淬矿渣经细粉磨后得到的一种粉末状产

    品，比表面积通常在 ......