矿渣硅酸盐水泥化学性能解析

　　摘 要:矿渣硅酸盐水泥又叫矿渣水泥，是通用硅酸盐水泥品种的其中一种，其制作过程硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣的混合量是有一定的技术要求的，是目前使用最普遍的一种硅酸盐水泥，也是化学性能较稳定的一种水泥。

　　关键词：化学性能 安定性 抗腐蚀性 强度

　　矿渣硅酸盐水泥是用硅酸盐水泥熟料与粒化高炉矿渣在加入3%～5%的石膏混合磨细或者分别磨后再加以混合均匀而制成的。水渣在磨细前必须烘干，但烘干温度不可太高(不应超过600℃)，否则会影响水渣的活性。在磨制矿渣水泥时，随着高炉矿渣的掺量的增加，水泥的抗压强度稍有降低，但总的影响不大，而对抗拉强度的影响更小，所以其掺入量可以加入到占水泥重量的20%～85%，这样对于提高水泥质量，降低水泥生产的成本是十分有利的。

　　1 矿渣硅酸盐水泥的特性

　　1.1安定性比较稳定

　　通常造成水泥安定性不好的原因，主要是由于水泥中游离CaO在水泥石结硬后遇水消解而发生体积膨胀。但在矿渣硅酸盐水泥中，熟料水化时所产生的Ca(OH)2被矿渣吸收，因而不会产生这种现象。

　　1.2放热量较小

　　水泥加水后，水泥颗粒表面的各种矿物很快与水发生化学反应，即为水解和水化，生成一系列新的化合物，并释放出一定的热量。水泥是多矿物的集合体，各矿物的水化会互相影响。

　　2 水泥熟料中主要矿物的各自水化过程及其产物

　　(1)硅酸三钙

　　在水泥矿物中，硅酸三钙含量最高。它与水作用时，反应较快，水化放热量大，生成水化硅酸钙及氢氧化钙：

　　(3CaO•SiO2)+6H2O=3CaO•2SiO2•3H2O+3Ca(OH)2 -----公式1

　　生成的水化硅酸钙几乎不溶于水，而立即以胶体微粒析出，并逐渐凝聚而成为凝胶。水化生成的氢氧化钙很快在溶液中达到饱和，从而以晶体析出。可见，各种矿物的水化是在石灰饱和溶液中进行的。

　　(2)硅酸二钙

　　硅酸二钙水化产物与硅酸三钙相同，但数量不同，其水化反应较慢，水化放热量小：

　　(2CaO•SiO2)+4H2O=3CaO•2SiO2•3H2O+Ca(OH)2 ----- 公式2

　　(3)铝酸三钙

　　铝酸三钙的水化作用进行极快，放热量很大，生成水化铝酸三钙：

　　3CaO•AL2O3+6H2O=3CaO•AL2O3•6H2O -----公式3

　　水化铝酸三钙微晶体，易溶于水，它在石灰饱和溶液中，能与氢氧化钙进一步反应，生成水化铝酸四钙(4CaO•AL2O3•12H2O)

　　本文由教育大论文下载中心WwW.JiaoYuDa.CoM整理(4)铁铝酸四钙

　　铁铝酸四钙与水作用时反应比较快，水化热中等，生成水化铝酸三钙及水化铁酸钙凝胶：

　　4CaO•AL2O3•Fe2O3+7H2O=3CaO•AL2O3•6H2O+CaO•Fe2O3 •H2O ----公式4

　　由此可知，矿渣硅酸盐水泥在硬化过程中放热量比硅酸盐水泥少得多，因为硅酸盐水泥中铝酸三钙、硅酸三钙水化时放热量最大，而硅酸二钙放热量较小。矿渣中多为低碱度的硅酸盐，水化时放热量很小，由于这个特性，这种水泥适用于大体积混凝土构筑物中。

　　3矿渣硅酸盐水泥具有较强的抗溶出性硫酸盐侵蚀性能

　　当水泥建筑物长期与水接触，已硬化了的水泥石中的氢氧化钙就溶解到水中，或者和水里的一些化学物质如碳酸盐、镁盐、氯化物等发生作用。导致水泥石中出现许多小溶洞，或者是在硬化的水泥石生成体积膨胀的新物质把建筑物胀裂，或者形成了一些质地疏松的东西，最后使得建筑物毁坏。这种现象称为水泥的腐蚀。水泥中主要是氢氧化钙和铝酸三钙导致水泥的腐蚀性。氢氧化钙在动态淡水中会发生溶出性腐蚀。在酸中也会繁盛腐蚀。矿渣硅酸盐水泥，是在硅酸盐水泥中加入矿渣取代部分水泥熟料，使水泥和水作用的同时，能与氢氧化钙在水泥还没有硬化之前就生成一些有益的新物质，这些新物质不仅不会破坏水泥石的结构，反而会提高水泥的抗腐蚀能力。从而减少易腐蚀的成分含量(氢氧化钙和铝酸三钙)，另外，矿渣粉末中含有活性成分，在碱性环境中，会产生二次反应，这个过程中也降低了氢氧化钙的含量，所以提高了水泥的抗腐蚀性能。通过试验表明，硅酸盐水泥在硫酸盐溶液的侵蚀下，其试件经过6～12个月后崩溃，而矿渣硅酸盐水泥非但没有被破坏，强度反而有所提高。同时矿渣硅酸盐水泥的抗溶出性硫酸盐侵蚀性能是随着矿渣掺量的增加而提高，故矿渣硅酸盐水泥能适用于水上工程、海港及地下工程等，但在酸性水及含镁盐的水中，矿渣水泥的抗侵蚀性较普通水泥差。

　　4 耐热性较强。使用在高温车间及高炉基础等容易受热的地方比普通水泥好。

　　5 矿渣硅酸盐水泥早期强度低，而后期强度增长率高。

　　混合材料分为活性与非活性的，其中活性材料又包括粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰。矿渣水泥的水化首先是熟料矿物水化，然后生成的氢氧化钙才与矿渣中的活性氧化硅和活性氧化铝发生反应。同时，由于矿渣水泥中含有粒化高炉矿渣，相应熟料含量较少，因此凝结稍慢，早期(3天、7天)强度较低。但在硬化后期，28天以后的强度发展将超过硅酸盐水泥。一般矿渣掺入量较多，早期强度越低，但后期强度增长率越大。此外，矿渣水泥受温度影响的敏感性

　　较硅酸盐水泥大。在低温下硬化很慢，显著降低早期强度;而采用蒸汽养护等湿热处理方法，则能加快硬化速度，而且不影响后期强度的发展。

　　综上所述。矿渣盐酸盐性能稳定，主要适用于大体积混凝土建筑中使用，相对于普通水泥性能较好，但要注意前期养护工作。

　　参考文献：[1]《GB 175-2007通用硅酸盐水泥》

　　[2]《建筑材料与检测技术》，辽宁省工程质量检测中心出版

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