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复合硅酸盐水泥

/composite portland cement/
最后更新 2022-01-20
浏览 169
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以硅酸盐水泥熟料、质量百分比为20%~50%的两种或两种以上规定的混合材及适量石膏共同磨细制成的水泥。代号P·C。

英文名称
composite portland cement
所属学科
材料科学与工程

复合硅酸盐水泥允许用不超过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。

中国于20世纪40年代末50年代初,就已有掺用非活性混合材的水泥,当时称为混合硅酸盐水泥,并于1956年制定了专业标准。1981年又实施了部颁标准(JC 101),该标准规定,允许用部分活性混合材代替非活性混合材,但仍以非活性混合材料为主。随后中国水泥工业高速发展,水泥产量逐年增加,矿渣等活性混合材供应不足,需寻求新的混合材来源。根据这一情况,1992年又颁布了国家标准(GB 12958),该类水泥改称为复合水泥。该标准大幅度扩大了混合材的种类,不仅包括传统的矿渣、粉煤灰、火山灰等混合材,还新增加了诸如精炼铬铁渣、钢渣、硅锰渣等冶金渣。该标准使企业生产更具灵活性,即企业可以在标准规定的掺量范围内(≤50%)灵活搭配混合材,但这也给品质控制带来风险。为此,2007年中国颁布了新标准GB 175取代GB 12958,并将该类水泥改称为复合硅酸盐水泥,且规定其是通用硅酸盐水泥中的一种。更为重要的是,该标准限定了混合材的种类,只包括火山灰、凝灰岩、沸石岩、浮石、硅藻土、硅藻石等天然火山灰质混合材和煤矸石、烧页岩、烧黏土、煤渣、硅质渣等人工火山灰质混合材。根据GB 175,复合硅酸盐水泥分列32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R共6个强度等级。2015年,为了适应高标号化的发展趋势,提升中国水泥质量,修订的GB 175取消了32.5等级的复合硅酸盐水泥,保留了其他5个强度等级。

相对于单掺,双掺或多掺混合材可使水泥的某些性能得到明显改善。某些混合材的再掺入可提高只掺单一混合材水泥的早期强度,改善其凝结时间、和易性,可提升水泥的抗硫酸盐侵蚀性能和抗冻融能力,可明显减轻碱集料反应程度。但由于复合硅酸盐水泥中熟料含量少,故其存在强度发展慢、对养护条件敏感、色泽变化等不足。为了弥补上述不足,可采取如下措施:①控制水泥熟料质量并恰当组合混合材。熟料是影响水泥强度的主要因素,优质的熟料为生产强度高的复合硅酸盐水泥提供保障。根据混合材特性合理搭配,实现优势互补,可提升水泥早期强度。例如,石灰石与矿渣搭配,石灰石可促进水化,提升早期强度;矿渣水化较慢,发挥后期强度提升作用。②调整石膏用量。石膏的作用是降低铝酸三钙(C3A)的水化速度、调节水泥的凝结时间。由于复合硅酸盐水泥中熟料的量减少,且混合材多样化,因此石膏的用量应根据水泥对石膏的实际需求来调整,而不是采用一成不变的经验控制值(通常为1.5%~3.5%,以SO3计)。③掺用合适的外加剂调整凝结时间和提升早期强度。通常,诸如硫酸钠等碱金属盐具有早强作用,可明显提升复合硅酸盐水泥的早期强度,但使用早强剂时要注意早期强度和后期强度的统筹,否则有可能引起后期强度发展缓慢甚至倒缩。

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