第三节 其他品种水泥
在实际工程中，除使用通用水泥外，有时还使用一些特性水泥和专用水泥。一、铝酸盐水泥
铝酸盐水泥是以石灰石和铝矾土为主要原料，经煅烧至全部或部分熔融，得到以铝酸钙为主要矿物的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料，代号为CA。铝酸盐水泥是一种硬化快、早期强度高、水化热高、耐热和耐腐蚀性能好的水泥。
根据《铝酸盐水泥》（GB201—2000）的规定，按Al2O3含量铝酸盐水泥可分为4
类：①CA-50（50%≤Al2O3＜60%）；②CA-60（60%≤Al2O3＜68%）；③CA-70（68%≤Al2O3＜77%）；④CA-80（77%≤Al2O3）。
1.铝酸盐水泥的矿物成分、水化与凝结硬化
铝酸盐水泥的主要矿物成分为铝酸一钙（CaO· Al2O3 ，简写为CA）和二铝酸一钙（CaO·2Al2O3，简写为CA2），还含有少量的硅酸二钙和其他铝酸盐。
铝酸盐水泥的水化，主要是铝酸一钙的水化过程及其水化产物结晶，铝酸一钙硬化快，是铝酸盐水泥的主要强度来源。其水化受温度影响较大，在温度较低（低于30℃时）时，水化产物主要是水化铝酸钙（CAH10）和水化铝酸二钙（C2AH8）；温度较高（在30℃以上）时，水化产物主要是水化铝酸三钙（C3AH6）。二铝酸一钙硬化缓慢，早期强度低，而后期强度逐渐增长，具有较好的耐高温性能。整个水化过程进行迅速，并且放出大量的热。水化5～7d以后，水化产物的数量基本不增加了。因此，铝酸盐水泥早期强度增长很快，以后强度增长相当缓慢并趋于稳定；因水化铝酸钙（CAH10）和水化铝酸二钙（C2AH8）不稳定，随着时间逐渐转化为强度较低的水化铝酸三钙（C3AH6），导致水泥石随时间延长强度下降显著。一般5年以上的铝酸盐水泥混凝土，其剩余强度约为其强度等级的50%甚至更低。
2.铝酸盐水泥的技术要求
铝酸盐水泥的密度和堆积密度与硅酸盐水泥相近，其细度、凝结时间及各龄期强度，
见表2 13。
3.铝酸盐水泥的特性和应用
（1）铝酸盐水泥凝结硬化快，早期强度发展迅速，适用于紧急抢修工程和有早强要求的混凝土工程。
（2）铝酸盐水泥水化时，集中放出大量的水化热，1d放出的水化热为总热量的70%～80%，因此适用于冬季施工的混凝土工程，不宜用于大体积混凝土工程中。
（3）铝酸盐水泥的水化产物中没有易受侵蚀的组分氢氧化钙，而且水泥石结构密实，
表2 13
铝酸盐水泥的技术指标
因此可用于有抗渗性和抗软水、酸和盐侵蚀要求的混凝土工程中。铝酸盐水泥在碱性环境中容易腐蚀，应避免与碱性介质接触。
（4）铝酸盐水泥当温度升高时（30℃以上），水化产物会发生晶型转化导致强度降低。在湿热养护条件下，强度降低更为明显。因此，铝酸盐水泥不宜用于高温施工的工程，更不适合湿热养护的混凝土工程，也不宜用于长期程中结构。
（5）虽然铝酸盐水泥不宜在高温条件下施工，但是硬化的铝酸盐水泥石具有较高的耐热性。因为在高温条件下，硬化水泥石中的组分发生了固相反应形成陶瓷胚体，在1300℃时也具有较高强度。因此，铝酸盐水泥可制成使用温度达1300～1400℃的耐热混凝土。
（6）铝酸盐水泥与硅酸盐水泥或石灰相混不但产生闪凝，而且由于生成高碱性的水化铝酸钙，使混凝土开裂破坏。因此，施工时除不得与石灰和硅酸盐水泥混合外，也不得与尚未硬化的硅酸盐水泥接触使用。
二、白色硅酸盐水泥
白色硅酸盐水泥即将适当成分的生料烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分、铁质含量少的熟料，加入适量的石膏，磨成细粉，制成的白色水硬性胶凝材料，简称白水泥。它与常用的硅酸盐水泥的主要区别在于氧化铁（Fe2O3）的含量只有后者的1/10左右。水泥中氧化铁含量3%～4%时，水泥呈暗灰色；氧化铁含量0.45%～0.70%时，水泥呈淡绿色；氧化铁含量0.35%～0.40%以下时，水泥略带淡绿、接近白色。因此，严格控制水泥中的含铁量是白水泥生产中的一项主要技术措施。
1.特点及用途
白水泥具有强度高、色泽洁白等特点，所以可配制各种彩色砂浆及彩色涂料，用于装饰工程的粉刷；制造有艺术性的各种白色和彩色混凝土或钢筋混凝土等的装饰结构部件；
制造各种颜色的干粘石、水磨石、斩假石及人造石材等制品；配制彩色水泥。
2.主要技术要求
按《白色硅酸盐水泥》（GB/T2015—2005）标准，白水泥分32.5、42.5和52.5共3
个强度等级，其技术性能见表214。
表2 14
白水泥的技术性能
3.白水泥在应用中的注意事项
（1）在制备混凝土时粗细骨料宜采用白色或彩色大理石、石灰石、石英砂和各种颜色的石屑，不能掺合其他杂质，以免影响其白度及色彩。
（2）白水泥的施工和养护方法与通用水泥相同。但施工时底层及搅拌工具必须清洗干净，否则将影响白水泥的装饰效果。
（3）配制彩色水泥浆刷浆时，须保证基层湿润，并养护涂层。为加速涂层的凝固，可在水泥浆中加入1%～2%（占水泥重量）的无水氯化钙，提高水泥浆的黏结力，以解决水泥浆脱粉、被冲洗脱落的问题。
（4）制品表面白霜的出现会影响其白度及鲜艳度，防止白霜的有效方法有：1）使集料颗粒级配合理。
2）在不影响和易性的前提下尽量减少用水量，施工时尽可能提高砂浆或混凝土的密实度。
3）掺用能够与白霜发生化学反应的物质（如碳酸铵、丙烯酸钙等）。4）对表面进行处理，涂刷密封剂（如石蜡乳液）。
5）蒸汽养护能有效防止水泥制品初期白霜的产生。三、抗硫酸盐硅酸盐水泥
根据《抗硫酸盐硅酸盐水泥》（GB748—2005）规定，按抗硫酸盐侵蚀程度可分为中抗硫酸盐硅酸盐水泥和高抗硫酸盐硅酸盐水泥两类。以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的具有抵抗中等浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为中抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称中抗硫水泥，代号P·MSR。以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适
量石膏磨细制成的具有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为高抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称高抗硫水泥，代号P·HSR。
中抗硫酸盐水泥中C3S小于等于55.0%，C3A小于等于5.0%；高抗硫酸盐水泥中
C3S小于等于50.0%，C3A小于等于3.0%。
水泥中烧失量应小于等于3.0%。
水泥中MgO的含量应小于等于5.0%。如果水泥经过压蒸安定性试验合格，则水泥中MgO的含量允许放宽到6.0%。
水泥中SO3含量应小于等于2.5%。水泥比表面积应小于等于280m2/kg。初凝应不早于45min，终凝应不迟于10h。安定性用沸煮法检验，必须合格。
水泥的强度等级与各龄期强度应不低于表215数值。
中抗硫酸盐水泥14d线膨胀率应不大于0.060%；高抗硫酸盐水泥14d线膨胀率应不
大于0.040%。
表2 15
抗硫酸盐硅酸盐水泥的强度等级与各龄期的强度
抗硫酸盐水泥适用于一般受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下、隧涵、道路和桥梁基础等工程设施。
四、膨胀和自应力水泥
膨胀水泥是在硬化过程中不仅不产生体积收缩、而且具有一定膨胀性能的水泥。
按胶结材料不同，膨胀水泥可分为硅酸盐型膨胀水泥、铝酸盐型膨胀水泥和硫铝酸盐型膨胀水泥。用硅酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥和二水石膏按适当比例共同粉磨或分别研磨再混合均匀，可制得硅酸盐型膨胀水泥。由于水泥水化后生成钙矾石、水化氢氧化钙等水化产物，因这些水化生成物的体积均大于原固相的体积，所以造成硬化水泥浆体的体积膨胀。用高铝水泥熟料和二水石膏按适当比例，再加入助磨剂经过磨细，制成铝酸盐型膨胀水泥。用中、低品位的矾土、石灰和石膏为原料，适当配合磨细后经煅烧得到的以硫铝酸钙、硅酸二钙为主要矿物熟料，再配以二水石膏磨细制得的具有膨胀性的水硬性胶凝材料，称为硫铝酸盐型膨胀水泥。
按膨胀值不同，膨胀水泥可分为收缩补偿水泥和自应力水泥。收缩补偿水泥的膨胀性能较弱，膨胀时所产生压应力大致能抵消水泥干缩所引起的应力，可防止混凝土产生干缩裂缝。自应力水泥具有较强的膨胀性能，当它用于钢筋混凝土中时，由于它具有膨胀性能，使钢筋受到较大的拉应力，而使混凝土受到相应的压应力。当外界因素使混凝土结构产生拉应力时，就可被预先具有的压应力抵消或降低。这种靠水泥自身水化产生膨胀来张拉钢筋达到预应力称为自应力，混凝土中所产生的压应力数值即为自应力值。
膨胀水泥可用于防渗混凝土工程、填筑混凝土结构或构件接缝、管道接头、结构修补与加固和浇注机器底座地脚螺栓等。自应力水泥主要用于生产自应力钢筋混凝土压力管。
五、道路硅酸盐水泥
1.道路硅酸盐水泥的定义
以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分和较多量的铁铝酸四钙的硅酸盐熟料，称为道路硅酸盐水泥熟料。由道路硅酸盐水泥熟料、0～10%的活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥（简称道路水泥）。道路水泥熟料中铝酸三钙的含量不得大于5.0%，铁铝酸四钙的含量不得小于16%。
2.道路硅酸盐水泥的技术要求
《道路硅酸盐水泥》（GB13693—2005）有关技术要求如下：
（1）氧化镁含量。道路水泥中氧化镁的含量不得超过5%。
（2）三氧化硫含量。道路水泥中三氧化硫含量不得超过3.5%。（3）烧失量。烧失量不得大于3.0%。
（4）比表面积。比表面积为300～450m2/kg。
（5）凝结时间。初凝时间不得早于1.5h，终凝时间不得迟于10h。（6）体积安定性。用沸煮法检验必须合格。
（7）干缩率。28d干缩率应不大于0.10%。
（8）耐磨性。28d磨耗量应不大于3.00kg/m2。
（9）碱含量。由供需双方商定。若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不超过0.60%。
（10）强度。道路水泥分为32.5、42.5和52.5共3个强度等级，各龄期强度值，见
表2 16。
表2 16
道路水泥各龄期强度表
3.道路硅酸盐水泥的性质与应用
道路硅酸盐水泥是一种强度高、特别是抗折强度高、耐磨性好、干缩性小、抗冲击性好、抗冻性和抗硫酸盐腐蚀性比较好的专用水泥。它适用于道路路面、机场跑道道面、城市广场地坪等工程。由于道路水泥具有干缩性小、耐磨、抗冲击等特性，可减少水泥混凝土路面的裂缝和磨耗等病害，减少维修费用，延长路面使用年限，因而获得显著的社会效益和经济效益。
六、砌筑水泥
凡是以活性混合材料为主要原材料，加入少量的硅酸盐水泥熟料和适量石膏共同磨细
制成的水硬性胶凝材料称为砌筑水泥，代号M。砌筑水泥中混合材料掺加量应大于50%，允许掺入适量的石灰石或窑灰。砌筑水泥主要用于配制砌筑砂浆和抹面砂浆，不能用于结构混凝土。
《砌筑水泥》（GB/T3183—2003）主要技术要求有：0.08mm方孔筛筛余不大于
10%；初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于12h；体积安定性用沸煮法检验必须合格，且水泥中SO3含量不得超过4.0%；保水率应不低于80%；砌筑水泥分为12.5和22.5两个强度等级，各龄期强度值，见表217。
表2 17
砌筑水泥各龄期强度表
七、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥
中热硅酸盐水泥是由适当成分的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，简称中热水泥，代号P· MH。中热水泥熟料中硅酸三钙的含量应不超过55%，铝酸三钙的含量应不超过6%，游离氧化钙的含量应不超过1.0%。
低热硅酸盐水泥是由适当成分的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，简称低热水泥，代号P·LH。低热水泥熟料中硅酸二钙的含量应不小于40%，铝酸三钙的含量应不超过6%，游离氧化钙的含量应不超过1.0%。
低热矿渣硅酸盐水泥是由适当成分的硅酸盐水泥熟料加入矿渣和适量石膏磨细而成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，简称低热矿渣水泥，代号P·SLH。矿渣掺量为水泥质量的20%～60%，允许用不超过混合材料总量50%的粒化电炉磷渣或粉煤灰代替部分高炉矿渣。铝酸三钙的含量应不超过8%，游离氧化钙的含量应不超过1.2%，氧化镁的含量不宜超过5.0%；如果水泥经压蒸安定性试验合格，则熟料中的氧化镁含量允许放宽到6.0%。
《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥》（GB200—2003）有关技术要求如下：
水泥中三氧化硫的含量应不大于3.5%；水泥的比表面积应不低于250m2/kg；初凝应不早于60min，终凝应不迟于12h；安定性用沸煮法检验应合格。
水泥的强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度划分，各龄期的强度值应不低于表
2 18数值。
表2 18
中热水泥、低热水泥和低热矿渣水泥各龄期的强度要求
水泥的各龄期水化热应不大于表219数值。
表2 19
水泥强度等级的各龄期水化热
这3种水泥适用于要求水化热较低的大坝和大体积混凝土工程。