硫铝酸系列水泥混凝土.doc

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2、波特兰水泥专利。经历一百多年的发展，形成了庞大的硅酸盐水泥系列。按中国的水泥分类方法，分为通用水泥系列和特种水泥系列。通用水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐蜡嗣育抵漳韵蜗蔼纳捡掀储乡郧对挖乱眨与叮柠商磺膝嫩嗽椎散边钱冲狼山倍讫镐杭斤屋棠振砸页啥喻址福针哦妖局乱咙烩禹蛊沾范恤剖隧巨胞姆接挥墟澳磕大曾涧手弧唁洲伺颊割奶陇铰你谴疙咽相喷眉浊市累戚疑潦吨逸莉驱披砖息右摇艺橱穴消射萧询祥珊飘哼断停林唐亭务乞靖碗烟跪忿达激举皱统控俄啥憾卒待泅榔抨浑兰缉在亨杯长茨描橱钝涪由怒呵赛脖龙为花裕肿佛栓页凛架舍乔莉砰撅钵初劝饶摸碍邵啸瓮害作缮喷久饲怒虱怒侮裸钎独认丙敲川募舀垒掘蟹帅麦卵翅稽罢馒芯啸膛尉继

3、让凰态临勇惊渔币姻抄阐痒邯呀度履锡憨馆职魄湿沏璃安鸟拱窟怕囤滑镣育紧鸣欢狰沁兼局硫铝酸系列水泥混凝土疏畸在蒂秦企侣由直肛驹千蛹越清倦百盅盐苹焰货咳妥帛态蔫斧返糙损膀硅因缆峭腮哇横送帕谷胺悍匡桔利驱躺售朋垛贫淖白蚁呢怖蓉瑶密轮包曹借灶抱者吩译提割嘴稠愿凯沁钓蕾素扼构胜滤势顶挺浑擂潜痈酮鹃孤闸鹤雍娠蔓爹枯缎忱酪苛描靶眺诞吁溪泡底匪潦剿妮戏撤挨俱重男泼沏司哺祷囱狙耳躇抓好掏仰雕浓爹摧办愉韦扛眯抵酉尤龋峭勾湿雨返苔当夸穆材符省掖礁陛肢陋捷快店腰野派菌栋紫痉衍蟹绞污陀冠钎宴笺富糯葱律遗瞅仕味轰询裸钡咕增丫慈鸦绩誊募析敲朋与颐汐园盒壕诅钦窃哼蹦掂嫩酚吭崔柿连蔽摹泥表衅叔檀讥大倚什驯阅镶抠绍就墨惫堵嚼噎痔巡

4、功烹螟埋闪抄中国的第三系列水泥一、前 言 1824年、英国人Joseph Aspdin获得第一个波特兰水泥专利。经历一百多年的发展，形成了庞大的硅酸盐水泥系列。按中国的水泥分类方法，分为通用水泥系列和特种水泥系列。通用水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。特种水泥包括油井水泥、大坝水泥、快硬水泥、抗硫酸盐水泥和白水泥等等。硅酸盐水泥系列的主要特征是熟料矿物组成以C3S为主，该矿物决定了硅酸盐水泥的基本性能，如强度发展规律等。硅酸盐水泥是当今世界上最主要的建筑用胶结构材料，总产量达12亿吨左右。1908年在法国发表了铝酸盐水泥的专利，并于1908

5、年首先进行工业化生产。经过几十年的发展，已形成包括膨胀水泥、自应力水泥和耐火水泥在内的铝酸盐水泥系列，该系列水泥的特征是其熟料矿物组成以CA为主，由此而赋予水泥具有早强耐火等特殊性能。现在铝酸盐水泥主要用于耐高温浇注材料。在建筑上由于发现其后期强度倒缩而不再使用。二十世纪70年代，在中国发明了硫铝酸盐水泥。80年代又首创了铁铝酸盐水泥的工业生产。如果说，我们把硅酸盐水泥系列产品通称为第一系列水泥，把铝酸盐水泥系列产品通称第二系列水泥。那么，我们可以把硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥以及它们派生的其它水泥品种通称为第三系列水泥。该系列水泥的矿物组成特征是含有大量的C4A3 矿物。以此与其它系列水泥相区

6、别。并构成了第三系列水泥的早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐蚀、低碱和生产能耗低等基本特点。第三系列水泥在中国已得到广泛应用。二、第三系列水泥简介第三系列水泥是由中国建筑材料科学研究院研制成功的新品种水泥系列。它主要包括硫铝酸盐和铁铝酸盐两大类。该两类水泥分别于1981年和1987年获国家创造发明二等奖。1、熟料的化学成分改矿物组成第三系列水泥熟料化学成分属于CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-SO3五元系统。熟料主要矿物为C4A3 、C2S和C4AF。两大类水泥在成分上的主要差别是熟料中Al2O3/Fe2O3比和C4A3 与C4AF两个矿物的含量不同。如表1所示。 表1 硫铝酸盐和铁铝酸盐

7、水泥熟料化学成分与矿物组成 化学成分与矿物组成（%）品种Al2O3SiO2CaOFe2O3SO3C4A3 C2SC4AF硫铝酸盐熟料28-403-1036-431-38-1555-7515-303-6铁铝酸盐熟料25-306-1243-465-125-1035-5515-3515-302、生产技术 第三系列水泥生产装备与硅酸盐水泥基本相似。其熟料煅烧装备现在主要发展 f2.545m带立筒预热器,台时产量稳定在910吨。比煅烧硅酸盐水泥熟料时产量提高20%左右。水泥配料采用三种原料：石灰石、矾土（铁矾土或矾土）和石膏（天然硬石膏或二水石膏）。也可采用相应成分的废渣替代。熟料煅烧与硅酸盐水泥差别较

8、大。熟料煅烧温度较硅酸盐水泥低100150。（硫铝酸盐水泥熟料烧成温度为1350。而铁铝酸盐水泥熟料为1300）。熟料主要靠固相反应形成。煅烧熟料时无需特意挂窑皮。该系列水泥熟料疏松多孔，硫铝酸盐酸盐熟料呈灰色，与硅酸盐水泥熟料颜色相似。3、品种第三系列水泥通过调节熟料、石膏和混合材的掺量，可以获得若干个性能各异的水泥品种。目前生产的水泥品种有：（1）硫铝酸盐水泥类快硬硫铝酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力硫铝酸盐水泥、低碱硫铝酸盐水泥等5个品种。（2）铁铝硫盐水泥类快硬铁铝酸盐水泥、高强铁铝酸盐水泥、自应力铁铝酸盐水泥等4个水泥品种。4、同属第三系列的硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐

9、水泥，其熟料主要矿物均为C4A3 ，所以在性能上有许多类似之处：早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐腐蚀等，并可在很大范围内调整其膨胀性能。更可贵的是由于水泥中碱含量和水化液相的PH值均较硅酸盐水泥低得多，所以不会发生因碱骨料反应而导致混凝土开裂的现象。由于两类水泥熟料所含铁相量有很大差别，所以性能上有许多不同之外。硫铝酸盐水泥水化液相碱度较低，对玻璃纤维腐蚀作用很小。铁铝酸盐水泥水化液相碱度较高，水化产物中的凝胶体除铝胶外，还有大量的铁胶。这些水化特征使水泥石具有许多优良性能。铁铝酸盐水泥混凝土表面不会发生起砂，抗海水冲刷和抗腐蚀性能优良。其自应力水泥自由膨胀比所有自应力水泥都小。其膨胀稳定期也较

10、短。现将目前已大量工业化生产的几种水泥的性能及用途介绍如下。（1）快硬硫铝酸盐和快硬铁铝酸盐水泥A. 主要性能早强高强性能：该两种快硬水泥不仅有较高的早期强度，而且有不断增长的后期强度。同时具有满足使用要求的凝结时间。12h1d抗压强度可达3550 MPa；抗折强度可达6.57.5 MPa。3d抗压强度可达5070 MPa；抗折强度可达7.58.5 MPa。根据3d水泥胶砂抗压强度确定水泥标号。目前市场出售的水泥标量为425、525、625 三种。该两种水泥已有1020年的生产历史。从510年水泥和混凝土长期强度结果可以看出，随养护龄期的增长，强度不断增长，最高强度可达100 MPa。高抗冻性

11、能：该两种快硬水泥均表现出极好的抗冻性。它具有以下几个特点：a.在010低温下使用，早期强度是硅酸盐水泥的58倍。b.在0-20负温下使用，加入少量防冻剂，混凝土入模温度维持在5以上，则可正常施工。混凝土37d强度可达设计标号的7080%。c.在正负温交替情况下施工，对后期强度增长影响不大。实验室200次冻融循环，混凝土强度损失不明显。抗冻标号可达200以上。耐蚀性能：该两种水泥对海水、氯盐（NaCl、MgCl2）、硫酸盐（Na2SO4、MgSO4、(NH4)2SO4）、尤其是它们的复合盐类（MgSO4+ NaCl）等，均具有极好的耐蚀性。快硬铁铝酸盐水泥的耐蚀性优于快硬硫铝酸盐水泥。从2年耐

12、腐蚀实验室结果可以看出，耐蚀系数均大于1，明显优于高抗硫硅酸盐水泥和高铝水泥。高抗渗性能：该两种水泥的水泥石结构较致密，因此混凝土抗渗性是同标号硅酸盐水泥混凝土的23倍。钢筋锈蚀：该两种水泥由于水化液相碱度不同，钢筋锈蚀情况不完全一样。快硬硫铝酸盐水泥由于碱度低（pH12），钢筋表面形不成钝化膜，因此对保护钢筋不利。在早期拌合的混凝土中，由于含有较多的空气和水分，因此使混凝土钢筋早期有轻微锈蚀。随着龄期增长，空气和水分逐渐减少和消失。因混凝土结构致密所以后期锈蚀情况无明显发展。实验室混凝土钢筋埋件和水泥制品长期龄观察结果（10年）均证明了这一点。如果在混凝土中加入少量碱性外加剂（NaNO2等）

13、和高强硫铝酸盐水泥，则早期也完全无锈蚀。对于快硬铁铝酸盐水泥，由于水泥水化液相碱度较高（pH12），钢筋表面形成类似硅酸盐水泥混凝土的钝化膜。极化曲线快速测定和实验室常规检验均表明、快硬铁铝酸盐水泥对钢筋无锈蚀。综上所述，该两种快硬水泥耐久性均较好。B.主要用途 冬季施工工程：在我国华北、东北和西北等寒冷地带的冬季施工，普遍采用上述两种快硬水泥。例如，北京香山饭店、海洋局大楼、天津新车站、齐齐哈尔市铁路桥、新疆乌鲁木齐市人大会堂、青藏铁路桥等重要工程的关键部位。尤其是我国南级考查站的长城站和中山站其中建筑材料均采用快硬硫铝酸盐水泥。抢修和抢建工程：主要用于公路、机场和桥梁的修补和抢建。例如北京

14、西直门、三元立交桥和朝阳门立交桥的接头和叠合桥面，均达到抢速度争时间的目的。最近对这些桥梁考察的结果表明，其抗冻性、抗盐腐蚀性和抗碱骨料反应，明显优于相邻的硅酸盐水泥。福建东山岛，利用6小时潮差赶潮水施工，采用快硬铁铝酸盐水泥抑建防波堤取得圆满成功。其抗海水冲刷能力和强度均是硅酸下车水泥望尘莫及的。配制喷射混凝土：采用上述二种快硬水泥，配以专用速凝剂，配制喷射混凝土，于1981年至1983年在河北吴庄、引滦入津工程、三家店和峰峰矿务局三矿隧道等地工程使用效果良好。强度发展快，回弹率大幅度降低，及时起到支护围岩的作用。因此，加快了掘进速度、防止坍塌、确保施工安全和工程质量。生产水泥制品和混凝土预

15、制构件：利用上述两种快硬水泥生产电杆、轨枕等可以大大缩短蒸养时间或取消蒸养，从而达到加快模具周转和节能的目的确。而且这种制品和构件抗腐蚀能力强，特别适用于盐碱地。最近北京市政第四构件厂采用快硬铁铝酸盐水泥生产立交桥的大型预制梁柱，取消蒸养，生产工艺简化，大幅节省能源，生产速度提高了三倍。（2）高强铁铝酸盐水泥和高强硫铝酸盐水泥该两种高强水泥除具有上述两种相应的快硬水泥各种优良性能外，主要的特点是高强。其12h1d抗压强度可达6080MPa；抗折强度可达89 MPa。3d抗压强度可达100120 MPa；抗折强度可达1012MPa。高强铁铝酸盐水泥主要用于配制C60以上的高标号混凝土和生产C80

16、以上的高强管柱。高强硫铝酸盐水泥主要用于大水灰比的矿井巷旁充填材料。在水灰比为2.5条件下（水/固体积比9/1），配以合适的外加剂，2h抗压强度可达1.0MPa以上。在煤矿井下充填，要代替预留煤柱。达到节省煤资源和安全生产的目的。（3）膨胀硫铝酸盐水泥和膨胀铁铝酸盐水泥根据水泥的自由膨胀大小，上述两种水泥又分成两级：微膨胀和膨胀水泥。微膨胀水泥净浆28d自由膨胀0.10.5%、自应力值0.51.5MPa。膨胀水泥28d自由膨胀0.51%，自应力值1.53.0 MPa。其最大特点是：强度高：微膨胀水泥强度与快硬水泥相似。膨胀水泥较快硬水泥的早强（12h1d）略低，后期强度相似。抗渗性和耐腐蚀性优

17、于快硬水泥，抗渗标号可达B40。在干空气下（或自然条件下），自应力值保留率较高，一般可达50%。市场上出售的微膨胀和膨胀水泥有两个标号425和525。上述两种水泥砂浆和混凝土，主要用于补偿收缩混凝土和抗渗工程。例如北京石油化工总厂f51.95.8m大型储水池。唐山地区油库和定县石油公司的非金属油罐的防渗砂浆层，采用微膨胀硫铝酸盐水泥，均取得较好的使用效果。天津市科委地下室防水层，采用微膨胀铁铝酸盐水泥效果十分理想。制膨胀水泥还常用于浇注大型机床底座。（4）自应力硫铝酸盐水泥和自应力铁铝酸盐水泥该两种自应力水泥与自应力硅酸盐水泥比较，具有自由膨胀较小，自应力值较高的特点。与自应力铝酸盐水泥相比，

18、具有稳定期较短的特点。同时具有快硬水泥高抗渗、耐腐蚀等优点。目前市场出售的自应力水泥有两个等级：35、45。自应力水泥主要用于生产f100600mm自应力水泥压力管。目前我国有80%的自应力压力管厂采用自应力铁铝酸盐水泥，少数制管厂采用自应力铁铝酸盐水泥、自应力硅酸盐水泥和自应力铝酸盐水泥。上述两种自应力水泥每年用量约11万吨。大部分压力管用作输水管。1978年，在胜利油田试辅过f300mm和f400mm的输油管。1985年实地考察，使用效果良好。（5）低碱硫铝酸盐水泥（或称GRC专用水泥）硫铝酸盐水泥熟料水化液碱度较低（固/液为1/10，pH约11.5），采用该熟料配制低碱水泥，水化液pH约

19、10.5。该种水泥对玻璃纤维腐蚀性很小，因此玻璃纤维与该种水泥复合，纤维强度保留率可稳定在7090%。上述两种材料复合生产的玻璃纤维增强水泥制品，其理论计算寿命可超过50年。市场上销售的水泥有两个标号：425和525。采用低碱硫铝酸盐水泥和抗碱玻璃纤维复合生产纤维增强水泥制品，这是目前较理想的新型建筑材料和制品。主要用于生产内、外复合墙板和各种异型构件、波瓦、网架板、卫生盒予间、各种通风管道、浴盆以及各种建筑小品。综上所述，根据硫铝酸盐和铁铝酸盐两大类水泥性能特点和使用效果，我们认为在建筑工程、水泥制品和预应力混凝土构件中选用快硬、高强和自应力铁铝酸盐水泥较好。对于GRC水泥制品和高水充填材料

20、，采用低碱、快硬和高强硫铝酸盐水泥较好。三、发展前景在特种水泥推广过程中，通常遇到连续性、大批量生产与间隙性、小批量使用之间的矛盾，从而造成在实验室研究出的水泥品种很多，但能工业化长期生产的却寥寥无几。因此在工业发达国家，为使水泥混凝土具有某种特殊性能，主要是采用在大批量生产的硅酸盐水泥中掺加外加剂的办法，然而，这种方法有一定局限性。在很多情况下不能达到用户所要求的性能，还必须走烧制特定矿物组成熟料的技术道路。在我国，资源分布广，动力便宜，水泥工业在较小规模下生产仍有经济价值，所以具有改变熟料矿物组成来发展特种水泥的良好社会条件。现在，中国有300多台直径小于3m的小回转窑，由制造硅酸盐水泥改

21、产特种水泥，已成为这些小窑较好的技术改造途径之一。第三系列水泥在中国已成功地应用于各种建筑工程（尤其是冬季施工工程）、海港工程、地下工程，各种水泥制品和预制构件，如水泥压力管、高强桩、大型梁柱以及各种GRC制品。广阔的使用范围为水泥常年均衡生产提供了条件，很好地解决了生产与使用的矛盾。目前，我们正在进一步开发其用途，随着经济建设的发展，第三系列水泥的市场将愈来愈大。现在已经开始批量出口，在国际市场上有很强的竞争力。特定的社会条件使中国的第三系列水泥具有良好的发展前景。关于硫铝酸系列水泥混凝土的长期强度问题所谓长期强度的稳定性，实际上是指水泥水化产物在使用环境下的稳定性。铁铝酸盐水泥和硫铝酸盐水

22、泥的主要水化产物是一样的，在正常环境使用条件下是稳定的。 我们对长期龄的硫铝酸盐水泥水化浆体进行了X射线分析，从X射线衍射图中知道，主要水化产物钙矾石和铝胶稳定存在。铁道部铁道科学研究院曾作过多年的硫铝酸盐水泥混凝土强度试验数据，强度不但没有出现倒缩现象，还有一定幅度的增长，保留了十几年的硫铝酸盐水泥试件的抗压强度已发展到近100MPa。下表为掺外加剂的铁铝酸盐水泥高强混凝土的长期强度，后期亦有大幅度的增长。 铁铝酸盐水泥超高强混凝土的长期强度 水灰比坍落度（cm）抗压强度（MPa）3天 7天28天3.5年0.254.082.9122.60.286.072.280.5从上世纪70年代开始，用硫

23、铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥施工了大量混凝土建筑物，生产了许多混凝土制品和构件，没有发现强度不稳定及由此造成的质量事故。 我们和法国拉法基公司合作对硫铝酸盐系列水泥的耐久性进行了系统的研究。我们考察了许多已使用了十至二十年的建筑和混凝土构件，如山东胜利油田的硫铝酸盐水泥自应力水泥输气管、北京的一些早期高层建筑和桥梁、天津汉沽盐场的铁路桥涵、福建东山岛的海水中浸泡十四年的防坡堤和管子等，混凝土外观质量良好、强度高，而且钢筋均未发生锈蚀现象。 根据多年的研究结果和现场实际考察，我们有理由相信硫铝酸盐系列水泥混凝土长期性能是稳定的，同时我们也有充分的信心来迎接对硫铝酸盐系列水泥混凝土的考验。硫铝酸盐系列

24、水泥进行高强混凝土施工的技术特点分析现代高强混凝土的应用已遍及桥梁工程、房建工程、港口海洋工程、地下工程等各个土建工程领域。现在有的发达国家的施工现场已能获得强度为80MPa的商品高强混凝土，更高强度的混凝土也能供应。我国混凝土的年用量达二亿多立方米，可是强度普遍低下，成为我国土建行业落后于发达国家的重要标志之一。近年来，随着我国城市建设规模迅速向着更高档次发展以及大规模基础设施建设高潮的出现，高强混凝土在技术和经济效益上的巨大优越性正日益为人们所认识。因此在我国的一些部门和地区，高强混凝土的推广应用已有了重要进展，目前在北京、沈阳、上海、广东、山东、河南、福建、广西、新疆等地都有在建的应用高

25、强混凝土的高层建筑。但从总体上看，高强混凝土在房屋建筑中的应用还很不普遍，特别是混凝土的强度等级还比较低，仅限于C50或C60级混凝土。我国高强混凝土的发展之所以缓慢关键在于技术经济政策上的一些问题以及缺乏相应的设计施工条件，还在于我国不少工地的施工管理水平过于落后。另外，当混凝土强度高于C80级时，掺加硅粉几乎成为获得高强的唯一手段，不仅增加了混凝土的造价，也增加了现场施工的困难。因此，在我国目前这种情况下，应用高强混凝土最主要应该考虑的是施工队伍的素质和管理水平、现场的施工条件和设备条件。有些在实验室容易做到的但在施工现场却往往很难做到。因此，需要解决的最主要问题是研制能够适应我国国情的、

26、在现有的现场施工和设备条件下易于被工人掌握的、现场施工操作能够满足要求的高强混凝土。我们正是基于这样的考虑，才进行了硫铝酸盐系列水泥配制高强及超高强混凝土的研究工作，并在实际工程的应用中受到了施工单位和用户的好评。 硫铝酸盐系列水泥本身优缺点并存，用这种水泥配制高强混凝土的关键问题是在发挥其长处的同时避免它的缺点。由于它的初凝时间较之硅酸盐水泥快得多，因此传统的看法是其混凝土拌合物难以有足够的施工操作时间，但是外加剂的使用却使这一情况发生了变化。使用专用外加剂既可以大幅度降低水灰比，确保硫铝酸盐系列水泥混凝土的强度，又可以调节混凝土的凝结时间和可工作时间，在现场使得工人能够从容操作，同时使混凝

27、土拌合物具有良好的和易性，宜于振捣密实。使用硫铝酸盐系列水泥配制C80级以上的高强混凝土可以不必掺加硅灰等混合材，现场施工更为方便可行，混凝土成本也可以降低。因此，可以说明硫铝酸盐系列水泥配制高强混凝土的技术对于许多施工单位来说是切实可行的，具有较大的推广应用价值。硫铝酸盐系列水泥膨胀混凝土的抗渗性能 硫铝酸盐系列补偿混凝土的一个主要特性就是抗渗性好。作为硫铝酸系列水泥之一的铁铝酸盐膨胀水泥混凝土与其他类型的混凝土的比较结果如下表：恒压时间渗透高度(cm)1.5MP 2.0MP 2.5MP 3.0MP 普通水泥防水混凝土800012 14铁铝酸盐膨胀混凝土88885 6U型补偿收缩混凝土888

28、86 8EA补偿收缩混凝土88886 8氧化铁防水混凝土888815有机硅防水混凝土880015从上表可以看出，铁铝酸盐水泥膨胀混凝土的抗渗性能明显优于其他品种水泥混凝土的性能。铁铝酸盐水泥混凝土的抗渗性能之所以好，是因为该水泥硫铝酸钙类水化产物在受到水化空间等邻位限制的条件下，向各孔隙延伸发展，使得本来的通道被一一断开。除此之外，铁胶和铝胶类水化产物不断填充空隙，这种双重作用的叠加，使得混凝土的孔隙率降低，最可几孔径向小孔径漂移的结果。铁铝酸盐水泥混凝土在其自身的膨胀过程中受到各种限制的内部机质发生了与防水剂混凝土不同的变化，各水化产物之间相互挤压，获得相互连生、搭接，从而具有较高的抗裂性。

29、 铁铝酸盐水泥及其混凝土除具有上述优异性能外，快硬硫铝酸盐水泥及其混凝土的所有特性如抗冻、抗腐蚀等，它都具备。硫铝酸盐系列水泥膨胀混凝土的应用抗渗工程是硫铝酸盐系列水泥膨胀混凝土应用的一个重要方面例如：天津市建材研究所地下实验室位于天津水上公园附近，地下水位在1米左右，雨季更高。地下室分地下、地上共两层，其中地下实验室建筑面积为54.34平方米，室内标高为-2.59-2.64米。地下实验室采用钢筋混凝土结构，外墙、底板、顶板均采用300号的微膨胀混凝土，它兼有抗裂防渗的功能，不再采用其它防水措施。试验结果表明，在标准养护28天时，抗压强度达40.6MPa，自应力值为0.8Kg/cm2；在标准养

30、护180天时，抗压强度达42.3MPa，自应力值为1.06Kg/cm2；混凝土静压弹性模量为3.55105 Kg/cm2；混凝土的抗渗标号为40 Kg/cm2。抗压强度及抗渗标号均超过设计指标。工程经数年的使用，效果良好。 首钢利用硫铝酸盐系列水泥具有的微膨胀、低收缩和防水性能好的特点，在一条长60米、深6米、防水等级为S8的混凝土地下通廓工程采用了这种水泥。在水泥用量不增加的情况下，抗渗性能达到1.2MPa。使用结果表明，工程无渗漏，防水效果好。 北京石油化工总厂51.95.8M大型储水池、唐山地区油库和定县石油公司的非金属油罐的防渗砂浆层，采用微膨胀硫铝酸盐水泥，均取得较好的使用效果。 微

31、膨胀水泥还常用于浇注大型机床底座。硫铝酸盐水泥混凝土与普通水泥混凝土性能的对比为了了解硫铝酸盐水泥混凝土的早强和抗冻特性，做到心中有数，确保工程质量，某厂选用一特种水泥厂生产的525#硫铝酸盐水泥和一水泥厂生产的525#普通硅酸盐水泥，分别配制C45混凝土，在同坍落度和条件下养护，进行混凝土强度和抗冻性能的对比试验。1、强度对比试验（见表1） 表1 水泥品种标号(MPa)设计强度(MPa)配合 比强 度 (MPa)水泥水砂石子外加剂1d3d7d28d10202040477205668760326UNF-52.3%普通525#C454.122.535.952.6硫铝525#C4545018074

32、6752322ZB-53%40.248.850.658.6 注：1、养护条件为室内标养2、UNF5为高效减水剂3、ZB5为硫铝酸盐泵送混凝土专用外加剂 从表1可以看出在水泥用量基本相同的条件下，硫铝酸盐水泥混凝土早期强度发展比普通水泥混凝土快得多，1天可达设计强度的88%，3天可达设计强度的113%。也就是说硫铝酸盐水泥混凝土浇注一天后，即可进行下道工序施工，三天后即可拆模，这为加快工程进度提供了有力的保证。2、抗冻性对比试验（见表2） 表2 水泥品种标号(MPa)配 合 比强 度 (MPa)水泥水砂石子外加剂1d3d7d28d1020204047720566060326UNF-52.3%TD

33、-10 14%普通525#7.617.024.4硫铝525#450100746752322ZB-53%4.431.636.046.0注：1、养护条件为室外受冻，不加任何覆盖物，最高气温为3，最低气温为-11，平均气温为-5 2、TD10为防冻剂 由表2可以看出，硫铝酸盐水泥混凝土在正、负交替的自然条件下，早期强度的增长仍然比掺防冻剂的普通水泥混凝土要快得多，3天强度可达设计强度的70%，7天可达设计强度的80%，14天可达设计强度的104%。 由于硫铝酸盐水泥混凝土是从水泥根本解决了抗冻问题，即使混凝土强度很快达到了混凝土强度标值的40%（抗冻临界值），此时混凝土毛细孔中的水结成冰所形成的膨胀

34、应力小于混凝土的约束力，已无法破坏混凝土。而普通混凝土仅仅是依赖了防冻剂中防冻组分来降低冰点，使混凝土不受冻；利用早强组分来提高早期强度，未从根本上解决问题，因而强度的增长很缓慢，这从表2中得到了充分反映，这给施工和工期带来了很大影响，所以在北方冬季施工中，使用硫铝酸盐水泥是保证工程质量的有力措施。粉煤灰与硫铝酸盐水泥的配合作用某厂在进行工程施工时，会遇到一个问题，就是需要标号为C25的硫铝酸盐水泥混凝土，还要求泵送，可是水泥仓里只有525#硫铝酸盐水泥，其它水泥仓也被占用，所以不可能再进425#硫铝酸盐水泥，只好用现有的525#硫铝酸盐水泥配制。通过计算发现水泥最多用300Kg左右，和易性肯

35、定无法满足泵送要求。为此，用超量取代法掺入一些III级粉煤灰，掺量15%、超量系数为2.0，经试拌后发现坍落度为160mm时，和易性仍然很好，可泵时间可达2h，能满足泵送要求；3天强度可达31.6MPa（水泥量283Kg、粉煤灰用量100 Kg），达到设计强度的126%。铁铝酸盐水泥混凝土的耐蚀性研究水泥混凝土抵抗环境水侵蚀的能力决定于许多因素，其中水泥品种被认为是最主要的因素之一。根据国内大量试验研究表明，水泥品种对于混凝土的耐蚀性能有明显的影响。因此世界各国对于耐腐蚀混凝土用水泥的矿物成分作了一定的规定，尤其是对水泥熟料中C3A、C3S等矿物作了明确的限制。 铁铝酸盐水泥中没有易受腐蚀的C

36、3A与C3S，具有较好的耐腐蚀性能，本试验利用上述熟料，选用粉煤灰、石膏、石灰石、矿渣等四种混合材配制成六种水泥，在七种腐蚀性介质中进行长期试验，同时用自来水进行了对比试验。另外还用该种水泥在福建省东山县进行了海堤修复等实际工程试验，效果良好。用该水泥制成的自应力混凝土管放入该地区的海水中进行干湿循环试验，经三年后观察情况良好。试验的结果表明： 1、用各种铁铝酸盐水泥配制的混凝土试件的耐氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸钠+氯化镁复盐的能力都比较强，经过二年的腐蚀试验，其耐蚀系数均在0.8以上。说明了铁铝酸盐水泥对硫酸钠、氯化钠具有很好的耐腐蚀能力。 2、不同水泥对氯化铵、硫酸铵的耐蚀能力是不一样的

37、。 3、铁铝酸盐水泥耐氯化镁的腐蚀能力均比较差。 4、混合材对水泥的性能影响较大，其强度的绝对值提高较大，这样虽然他们的耐蚀系数与未掺混合材的相近，但经过腐蚀以后的剩余强度仍高得多，这样相对也提高了它的耐蚀能力。 5、铁铝酸盐水泥耐复盐腐蚀的能力比耐单一种盐好。 6、铁铝酸盐水泥和普通水泥比，绝对强度要高得多，耐耐蚀能力也好得多。 铁铝酸盐水泥所以有比较好的耐盐类腐蚀性能，其主要原因可能是因为铁铝酸盐水泥中没有C3A等易受腐蚀的矿物，而含有较多的耐腐蚀性能较好的铁相，因此它受到的化学腐蚀较轻，同时铁铝酸盐水泥水化后的水泥石结构比较致密。 掺石灰石的铁铝酸盐水泥绝对强度较高，后期强度也高、耐腐蚀

38、能力较好，其主要原因是加入石灰石后，减缓了铁铝酸盐水泥早期的瞬时水化速度，使水化产物不是直接在未水化颗粒表面上生成，而是通过溶介、析晶、凝聚逐渐形成，同时产生大量的铝胶、铁胶、C-S-H凝胶，因此随期龄增加，水泥石愈来愈致密，这就使得强度和耐蚀能力均有提高。自应力硫铝酸盐水泥及其混凝土的碱害自应力硫铝酸盐水泥从二十世纪七十年代中期开始用于制造混凝土压力管迄今已有几十年了，国内许多管厂都曾或在使用过该种水泥。 1、自应力硫铝酸盐水泥及其混凝土中含有的碱，是导致试体在水养期内弯曲、开裂甚至断裂的直接原因，含碱量越高、形成发生的时间越早、程度越重，对该现象可称为“碱害”。 2、自应力硫铝酸盐水泥及其

39、混凝土自应力值越高、自由膨胀率越大，对碱的包容性越差，可允许的碱含量越低。 3、碱害造成的自由膨胀试体形变重于限制试体，这种形变一般发生在水养3至7天，是前期爆管的一种征兆。 4、碱加速C2S水化，使钙矾石在早期大量、快速形成，结晶细小、C-S-H凝胶填充期间、孔隙率降低、水泥石结构致密，脱模强度与早期强度较高，致使水养阶段继续形成的钙矾石具有较大的膨胀压，当水泥石结构承受不了这种膨胀压时就导致破裂、胀坏。 5、对自应力硫铝酸盐水泥及其混凝土规定的碱的安全含量是十分必要的，这对于发展自应力硫铝酸盐水泥、防止前期爆管、避免经济损失具有重要的意义。铁铝酸盐水泥高强预应力混凝土管桩的抗弯试验 抗弯试

40、验采用简支式试验方法，试验方法按国家规范的要求进行。加荷顺序按抗裂弯矩20%的级差由零加荷至抗裂弯矩的80%，每次静停持荷时间为3分钟，然后按抗裂弯矩10%的级差继续加荷至抗裂弯矩的100%。对于成型的4007米的管桩而言，硅酸盐水泥高强桩的抗裂弯矩荷载规定为8吨，但铁铝酸盐水泥混凝土桩加载超过8吨后仍未出现裂纹，因而按抗裂弯矩10%的级差继续加荷至裂纹出现，每次静停时间为3分钟。共测试了二根管桩，荷载梁中点挠度曲线如下图所示。 抗裂弯矩按下式计算：M=1/40mgl+P/4(3/5L-1)试验结果如下表所示。 桩的抗弯试验结果编号规格初裂荷载（吨）抗裂弯矩（KNm）裂缝条数14007米9.8

41、981.2224007米10.6887.43从图中的曲线形状看,用铁铝酸盐水泥制作的高强桩达到初裂载荷之前,曲线仍接近于直线,而且出现的裂缝条数较多,分布也均匀,说明这种桩的韧性很好,而且其抗裂弯矩也达到了先张法预应力混凝土管桩国家标准中B级的指标要求。硬化铁铝酸水泥高强混凝土的物理力学性能强度的发展规律下图为同条件下用纯硅酸盐水泥和铁铝酸盐水泥配制的砼的强度发展规律。可见，与硅酸盐水泥砼相比，铁铝酸盐水泥砼强度发展特点是早期强度高，1天可达28天强度的70%，3天可达90%；硅酸盐水泥砼1天强度只达28天强度的30%，3天达60%。掺入减水剂后，可以进一步提高铁铝酸盐水泥砼的强度。 表1为掺

42、ZB-1型专用外加剂的铁铝酸盐水泥砼的配合比及拌合物的性能。表2为其硬化后砼的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度随龄期发展的情况。一年后强度仍在继续增长。 新拌铁铝酸盐水泥混凝土的性能 1凝结时间和可工作性 从铁铝酸盐水泥的国家标准来看，初凝时间规定为不少于25分钟，比普通水泥快得多，因此许多施工技术人员在使用这种水泥时担心凝结时间太快而无法满足施工操作性的问题。如果单纯采用增加水灰比以增大初始坍落度的方法来满足施工操作性的要求，将会对砼的力学性能尤其是耐久性产生非常不利的影响。为了解决这个问题，中国建材研究院研制了专用的外加剂，通过调节外加剂的掺量，达到调整砼的凝结时间和可工作性的目的，并减少用水

43、量，改善砼硬化后的性能。 表1为掺不同类型的ZB型专用外加剂的砼的凝结时间。显然是完全可以满足现场施工操作要求的。 表2为掺ZB-1缓凝型专用外加剂的高标号砼坍落度损失的情况，亦可以满足高强砼的现场施工要求。 2泌水性 砼的泌水是由于拌合物中固体组份向下沉降时，其保住全部拌合水的能力不足引起的。砼的泌水率愈小即砼的保水性愈好，产生分层离析的可能性就愈小，砼就愈均质，抗渗性也就愈高。从表3的实验结果可见，无论是掺还是不掺专用外加剂的铁铝酸盐水泥砼，其泌水率较普通硅酸盐水泥相比均小得多。因此说明用这种水泥施工更容易获得优质砼，抗渗性能也可以得到提高。但由于铁铝酸盐水泥的泌水率小，砼表面水分蒸发后内

44、部水分来不及补偿，很容易产生表面塑性收缩裂纹，因此加强砼的早期养护是十分重要的。 铁铝酸盐水泥高强混凝土的徐变和干缩为了研究铁铝酸盐水泥高强混凝土在持续荷载作用下的徐变性能，中国水利水电科学研究院结构材料所对标号为C50及C80两种强度的砼进行了测试。试件由中国建材研究院提供，测试在不密封条件下进行。对于硅酸盐水泥混凝土而言，在早龄期，由于水泥水化正在进行，强度很低，故徐变较大。随着龄期的增长，水泥不断水化，强度也不断提高，故晚龄期徐变较小。以28天龄期加荷徐变为基准，则3天龄期加荷徐变为28天龄期的1.62.3倍，用铁铝酸盐水泥浇筑预应力混凝土或制作预应力混凝土构件的优点是施加预应力的时间可

45、较硅酸盐水泥混凝土大大提前。因此，铁铝酸盐水泥混凝土的早龄期徐变性能直接关系到混凝土预应力损失的程度。表1为用于进行徐变试验的高强铁铝酸盐水泥混凝土的性能、加荷兰应力和徐变试验结果。在不密封的条件下，用硅酸盐水泥配制的C50级混凝土，28天加荷的徐变一般为508010-6/MPa。C80混凝土的徐变一般为204510-6/MPa。表2为美国Luther等人测得的不密封混凝土的干缩和徐变试验结果及与铁铝酸盐水泥高强混凝土试验结果的对比。可见，后者尽管是3天龄期加荷兰徐变约为28天龄期的1.3倍。将铁铝酸盐水泥用于制备预应力混凝土结构物对于减少由于徐变等所引起的预应力损失是十分有利的。硫铝酸盐系列

46、水泥的生产控制与技术要求由于硫铝酸盐系列水泥生产采用的原料与传统波特兰水泥有较大差别，因此生产控制也有明显不同。1、原燃料技术要求：石灰石 CaO50% MgO2% SiO21%铝矾土 Al2O365% R2O0.5%铁矾土 Al2O355% Fe2O315% R2O0.5%二水石膏 SO338%硬石膏 SO348%烟煤 发热量5500大卡/公斤，灰分15%，挥发份25%2、生料控制指标CaCO3滴定值 0.5%SO3 0.5%细度 0.080mm（4900孔）筛余8%3、燃料控制指标细度 0.080mm（4900孔）筛余5%水分 1%4、熟料控制指标硫铝酸盐水泥熟料 立升重 650850克铁铝酸盐水泥熟料 立升重 700900克SO3含量大于形成C4A3所需SO3的理论量5、水泥控制指标SO3 1%其余指标根据 ZBQ11005-87