第一章 高性能水泥

第一章高性能水泥第一节高贝利特水泥背景目前，硅酸盐水泥是世界上使用量最多的水泥!1985年，水泥产量达到1.6亿吨，居世界第一。1997年达到5亿吨，2003年10月我国水泥年产量已经突破7亿吨。2010年我国水泥产量18.68亿吨.硅酸盐水泥的生产与性能特点主要优点－可模性好，可灌筑成各种形状和尺寸的结构;整体性好，可灌筑成为一个整体；抗压强度高：与钢筋结合好；工程造价和维护费用低。主要缺点－容易出现裂缝(混凝土抗拉强度低；放热量大（C3S，C3A）结构自重比钢、木结构大；室外施工受气候和季节的限制；易受环境介质的侵蚀。

矿物组成

阿里特硅酸三钙C3S贝利特硅酸二钙C2S铝酸三钙C3A铁铝酸四钙C4AF反应速度快慢最快快28d水化放热量多少最多中早期强度高低低低后期强度高高低低耐腐蚀性中良差好干缩性中小大小硅酸盐水泥熟料的四种主要矿物高贝利特水泥的组成高贝利特水泥与传统的硅酸盐水泥（PC）同属硅酸盐体系，矿物组成的种类是相同的，即熟料矿物也是由C3S、C2S、C3A和C4AF组成，区别于传统硅酸盐水泥的显著特征。(与硅酸盐水泥熟料矿物组成相同，只是前两种矿物的含量不同)高贝利特水泥与通用硅酸盐水泥相比，具有很多优势：★烧成温度降低了100度，节约煤资源；★利用的石灰石品位低，亦即对选用的石灰石要求不高；★烧成过程中产生的二氧化碳、二氧化硫的排放量大大降低，减少环境污染；★制成水泥的成本低，成本节约约为10%；★通用硅酸盐水泥高放热，在冷却过程中制成品收缩，易造成成品断裂。高贝利特水泥低放热，建筑物不易发生裂缝。★但是，早期强度比硅酸盐水泥低。高贝利特水泥的应用HBC水泥是一种低热高性能的环保型节能水泥。用高贝利特水泥开发的高性能混凝土、高抗裂新型大坝混凝土在工作性、力学性能、热学性能、抗裂性和耐久性方面均优于高硅酸三钙的通用硅酸盐水泥混凝土。目前，高贝利特水泥已在我国重点工程三峡工程、首都国际机场、北京五环路等工程建设中得到大规模应用。

TypeNameTypeINormal普通水泥TypeIANormal,airentraining普通引气水泥TypeIIModeratesulfateresistance中热抗硫酸盐水泥TypeIIAModeratesulfateresistance,airentraining中热抗硫酸盐水泥，引气TypeIIIHighearlystrength高早强水泥TypeIIIAHighearlystrength,airentraining高早强引气水泥TypeIVLowheatofhydration低热水泥TypeVHighsulfateresistance高抗水泥TypesofPortlandCements

第一系列水泥：硅酸盐系列水泥（六大通用水泥）第二系列水泥：高铝水泥（铝酸盐水泥）高早强；耐海水腐蚀；耐火材料；不能做结构材料！！！第三系列水泥：硫铝（铁）酸盐水泥

第二节硫铝酸盐水泥

（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、低碱度硫铝酸盐水泥等5个品种。（2）铁铝酸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。

主要用途①具有早强、高强的特点，其3天强度相当于同标号硅酸盐水泥的28天强度，适用于抢修抢建工程；②由于该水泥系列强度发挥快，因此在预制构件中应用可省去蒸养的能源费用;③低碱铝酸盐水泥水化浆液PH小于10.5，特别适用于玻璃纤维制品（GRC）；④具有抗冻性能好，广泛应用于冬季低温施工的工程；

⑤抗渗、耐海水腐蚀性能大大优于硅酸盐水泥，适用于海洋建筑工程;⑥对有害废弃物的固结具有特殊效能等优越性能，适用有害、有毒废弃物的固化处理。(粮食、饮用水、蔬菜、各种副食的污染)第三节磷铝酸盐水泥（略）第四节磷酸镁水泥概述磷酸镁水泥又称为化学结合磷酸镁胶结材料或者化学结合陶瓷材料），具有快凝快硬、高早期强度、高粘接强度、干缩变形小等优良性能，非常适用于高速公路、机场跑道和市政主干道的快速修补，在军事工程的抢修抢建及有害物质的固化方面也有着广阔的应用前景。MPC胶结材料的水化反应速度较快，水化速度过快会造成施工不便。限制了其推广应用。胶结材料制备的关键技术在于控制其凝结时间及强度。目前降低MPC胶结材料凝结速度的途径主要是从控制氧化镁的活性、比表面积以及掺入缓凝剂等方面考虑。

氧化镁的活性与生产温度有关。轻烧镁（活性镁）－氯氧镁水泥，代木材料死烧镁－耐火材料，MPC原料，反应慢MPC胶结材料的应用领域1、土木工程抢修、抢建和修补材料鉴于MPC胶结材料的优良性能，使其在快速抢修、抢建和工程修补方面具有独特的优势，不仅在国防工程的快速构筑与工程设施的抢修恢复方面具有非常重要的军事意义和应用价值；而且在民用房屋建筑、机场跑道、桥梁码头、高速公路、市政主干道及厂房设施等工程的快速修补方面也有着广泛的应用前景。昆明机场跑道下沉－受百年一遇的干旱天气影响，2010年3月昆明机场的跑道由于地下水位降低，使得跑道板块出现了沉降、断板、脱皮等现象。经过检测，跑道、滑行道与停机坪破损板块达152块。位于跑道1895米、1900米、2125米处的三块跑道板块出现了破损，严重影响了飞机的起降安全。为保证航空安全昆明机场在3月16日零点至7点30分开始对跑道上出现破损的跑道板块进行更换。地震、泥石流等突发自然灾害2、固化有害及放射性废料MPC胶结材料可以在室温下固化废料，不需要特殊的烧结设备，不仅可以减少燃料所需的费用，同时避免了废料中挥发性成份对环境造成的二次污染及二次污染的处理费用。废料颗粒与MPC胶结材料结合，污染物与部分MPC胶结材料的水化产物发生反应，形成新的磷酸盐，而这种有害物质的磷酸盐的溶解度要远远小于它的氧化物或盐的溶解度，这些新形成的磷酸盐被包裹于MPC胶结材料的水化产物的网络结构体中，形成的废料制品强度高，不溶解，稳定性好，孔隙率低，有害成份溶出率低。3、制造人造板材生产人造板材通常以水泥或有机高分子聚合物为结合剂，这些结合剂对木质原料要求都比较高，仅能利用部分固体废料，而对于纸浆废液等其它含纤维的废料无法利用。MPC胶结材料代替传统结合剂，对木质原料的要求比较低，可应用的原料范围很广，从森林采伐中的废料、加工过程产生的木屑及残余边角料到造纸厂的纸浆废液和纸屑残渣等都可用来生产人造板材。MPC胶结材料与木质废料混合后，在水化过程中形成磷酸盐，将木质元素胶结在网络状结构体中，形成致密的复合材料。由此生产的板材制品耐火性更好，抗霉变腐蚀，尺寸稳定性好，耐久性强，产品的机械性能优于传统水泥或高聚物结合剂制成的产品，有较高的抗机械冲击、热震和断裂性能。由于MPC胶结材料的密度比水泥低30%左右，由其生产的产品比常规结合剂生产的产品质量更轻，更结实，且不易燃，不易受湿度和昆虫影响，更耐气候波动。MPC胶结材料在室温下即可快速凝结硬化，通常情况对环境湿度也没有特殊要求。与传统生产人造板材工艺过程相比，显著地降低能源消耗，减少对环境的污染。4、将工业废料转化为建筑材料粉煤灰在MPC胶结材料中的掺量可达4