水泥的分类和质量要求
水泥品种很多,对水泥种类的划分和命名都有基本原则,从水泥名称上能了解水泥的主要组分组成和基本特性。
一、中国水泥分类方法和命名原则
中国对水泥按其用途和性能分为三大类:
1.通用水泥:可用于一般土木建筑工程上的水泥,是最常用的水泥。
2.专用水泥:具有专门用途的水泥。
3.特性水泥:某种特性比较突出的水泥。
水泥名称首先是按主要水硬性矿物名称命名,例如:
①硅酸盐水泥,即国外的波特兰水泥,水泥熟料的主要水硬性矿物是硅酸盐。
②铝酸盐水泥,主要水硬性矿物为铝酸盐。
③硫铝酸盐水泥。
④氟铝酸盐水泥等等。
对任何一种水泥的命名要按水泥类别的不同,根据主要水硬性矿物,混合材种类,用途和特性加以命名。对通用水泥要在主要水硬性矿物名称前面冠以混合材名称,如普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥,混合硅酸盐水泥。对专用水泥则以专门用途命名,如油井水泥,大坝水泥,浇注水泥。对特性水泥则以主要水硬性矿物名称冠以主要特性命名,如快硬硅酸盐水泥,低热矿渣硅酸盐水泥,膨胀硫铝酸盐水泥。还有一些以具有火山灰性或潜在水硬性以及其他活性材料为主要组分的水泥,即无熟料或少熟料水泥,则用主要组分的名称冠以活化材料名称命名,如用石膏活化矿渣的水泥称石膏矿渣水泥,用石灰活化火山灰的水泥称石灰火山灰水泥。了解这些原则便可根据水泥名称大致了解水泥的基本特性,也可对新开发的水泥品种给以恰当的名称。此外,在水泥名称之前还要加上标号、型号或其他特性,如425早强型矿渣硅酸盐水泥,A级油井水泥等。
四、对水泥的质量要求
一般说来水泥的各项质量指标符合标准要求就算好水泥,然而今天看来这只是{zd1}水平,远远满足不了市场需求。因为标准规定只是{zd1}要求,并非对各种情况都是{zj0}值。现行的水泥标准多是为生产企业服务的生产标准,其中对水泥应用技术性能反映不多,标准中的指标是由标准试体测出的,与混凝土的实际情况还不能xx对应,所以国外水泥业很早就开始重视提高水泥实物质量,我国许多大中型水泥厂近几年也已开始重视这个问题,水泥实物质量已有很大变化。目前国内外对水泥质量除标准规定以外的要求主要有以下几项:
1.水泥早期强度
水泥早期强度高对许多工程是有利的,可以使混凝土提早脱模,加快施工进度,所以现行的欧洲试行标准做2天强度,生产厂则自己控制提高1天强度,德国等一些欧洲国家,从50年代中期开始平均每年以1.5%~2%的速度提高水泥和混凝土的{yt}强度,到70年代末已提高50%,目前水泥3天强度都是28天强度的60%以上,甚至接近70%。中国水泥早期强度相对低一些,525和625水泥三天强度相当于28天强度的50%~60%,其他水泥都在50%以下。
2.凝结硬化特性
水泥的凝结硬化特性影响新拌混凝土的可加工性,一般要求水泥需水量要低,初凝时间要长,在2小时左右,终凝时间要短,3小时左右,和易性即可加工性要好,砂浆不能过早僵硬,坍落度损失要小。
3.与外加剂的相容性
今天,在国外几乎都以工厂化生产混凝土,其中80%一90%都加外加剂,尤其是减水剂用得更多。混凝土过去是由水泥、集料和水三种组分组成,现在变成由水泥、集料、水、掺和料和外加剂5种组分组成。在我国·预拌混凝土厂也普遍使用外加剂,外加剂用量占水泥重量的3%一5%。外加剂的效果与水泥的某些组分和特性有很大关系,同品种同标号的水泥对同一种外加剂的相容性有很大差别,用户一般要选用与自己常用外加剂相容性{zh0}的水泥,水泥厂则应生产能适应当地主要外加剂的水泥。
4.与混凝土品种和施工工艺的适应性
混凝土的耐久性日益受到重视,与耐久性关系比较大的是混凝土的密实性,不易开裂性、抗蚀性,以及早期强度,这些性能都与水泥的应用技术性能有关,如水泥的早期发热量,需水量,易僵硬性,凝结时间等等。不同用途、不同施工工艺和不同季节都要求使用不同性能的水泥,例如混凝土道路用水泥早期强度和早期发热量都不能太高,基础混凝土可用磨得粗一些,掺混合材多的水泥,用在室外的钢筋混凝土用水泥硅质粉煤灰的掺加量要有限定,预拌混凝土和混凝土制品对水泥性能的要求差别更大,如对需水量、僵硬性、凝结时间,早期水化热等方面的要求都是刚好相反,具体如表2所示。同一品种标号的水泥对混凝土制品适用对预拌混凝土就不一定适用,今后会更加要求水泥厂提供确实好用的水泥。
表2不同混凝土工艺对水泥应用技术性能的要求
注:↑表示高或长,→表示中等,↓表示低或短。
5.均匀和稳定性
现在的混凝土基本上都是工厂化生产的,原材料的调配和搅拌都是自动控制,要求水泥质量均匀并在较长时期内稳定不变。另一方面对混凝土质量和耐久性要求越来越高,在欧洲目前盛行表观混凝土和装饰混凝土,这些混凝土表面都不加处理,这就要求混凝土表面质量和颜色要好而且均匀,不能有裂纹和大的色差,尤其大型工程需要批量大、质量又均匀的水泥,若水泥性能如需水量波动就会使混凝土的表面孔隙率和颜色发生变化,所以对大体积的表观混凝土只能使用一个厂家的水泥,今后,会越来越要求水泥厂和水泥供应站能够提供大批量质量均匀和稳定的水泥。
五、水泥标准中的有关部分
我国常用水泥品种有六大类,都有相应的国家标准,这里只就有关水泥的定义和强度规定作一介绍。
六、大水泥的定义与强度规定
1.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重量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥,代号P·Ⅱ。
2.普通硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料、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,{zd0}掺量不得超过15%,其中允许用不超过水泥重量5%的窑灰或不超过水泥重量10%的非活性混合材料来代替。
掺非活性混合材料时{zd0}掺量不得超过水泥重量10%。
3.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重量百分比计为20%~70%。允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种材料代替矿渣,代替数量不得超过水泥重量的8%,替代后水泥中粒化高炉矿渣不得少于20%。
4.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重量百分比计为20%~50%。
5.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重量百分比计为20%~40%。
6.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),代号P·C。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比应大于15%,不超过50%。
水泥中允许用不超过8%的窑灰代替部分混合材料;掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。水泥依据颜色可分为黑色水泥、白色水泥和彩色水泥。黑色水泥多用于砌墙、墙面批烫、粘贴瓷砖。白色水泥大部分用于填补砖缝等修饰性的用途。彩色水泥多用于水面或墙面具有装饰性的装修项目和一些人造地面,例如水磨石。
水泥依据粘力的不同,又分为不同的标号。
水泥依照成分的不同,也可分为多种:硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。我们常用的水泥是普通硅酸盐水泥及硅酸盐水泥,一般使用的是普通硅酸盐水泥,普通袋装的重量为50kg。
国家于2001年4月对水泥的标号制定新的标准。通用水泥新标准是:GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》、GB1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》、GB12958-1999《复合硅酸盐水泥》。六大水泥标准实行以MPa表示的强度等级,如32.5、32.5R、42.5、42.5R等,使强度等级的数值与水泥28天抗压强度指标的{zd1}值相同。新标准还统一规划了我国水泥的强度等级,硅酸盐水泥分3个强度等级6个类型,即42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。其他五大水泥也分3个等级6个类型,即32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。
国家建材局经测试,得出新水泥标准的强度等级与老水泥标准的水泥标号之间存在如下表中对等关系:
GB175-92 GB175-1999
725(R) 62.5(R)
625(R) 52.5(R)
525(R) 42.5(R)
425(R) 32.5(R