[科普中國]-水硬性膠凝材料

水硬性膠凝材料是指在建筑工程中能將散粒材料（如砂、石）或塊狀 材料（如磚、瓷磚等）膠結(jié)成一個整體的材料。它不僅能在空氣中，而且能更好地在水中硬化，保持并繼續(xù)發(fā)展其強度，如各種水泥。

簡介1824年英國工程師阿斯普?。ˋsPdih）獲得第一份水泥專利標(biāo)志著水泥的發(fā)明。水泥的發(fā)明為建筑工程的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，使其由陸地工程發(fā)展到水中、地下工程等。水泥發(fā)明已有一 百多年的歷史，它始終是用途最廣、用量最多的一種膠凝材料1。

分類為了適應(yīng)不同建筑工程的需要，水泥品種不斷增加，已達(dá)200多種。因此水泥常按以下幾個方面的特點分類。

(1）按照水泥的主要水硬性物質(zhì)分：硅酸鹽類水泥（主要水硬 性物質(zhì)是硅酸鈣）、鋁酸鹽類水泥（主要水硬性物質(zhì)是鋁酸鈣）、硫鋁酸鹽水泥（主要水硬性物質(zhì)是硫鋁酸鈣）等。因為它們的水硬性 物質(zhì)不同，它們的性質(zhì)也各異，如鋁酸鹽類水泥凝結(jié)速度快。早期 強度高，耐熱性能好而且耐硫酸鹽腐蝕；硫鋁酸鹽水泥硬化后體積 會膨脹等。

（2）按照水泥的用途分為：通用水泥（用于一般的建筑工程，主 要是硅酸鹽類的五種水泥）、專用水泥（是指適應(yīng)于專門用途的水 泥，有大壩水泥、油井水泥、砌筑水泥等》特種水泥（具有比較突出的某種性能的水泥，如膨脹水泥、低熱水泥、彩色水泥、白水泥等）。

在諸多的水泥品種中，硅酸鹽類水泥是最基本且用量最多的 一類水泥，在進(jìn)行室內(nèi)裝飾裝修中也常用到這類水泥。此外，裝修 中還用到的是白水泥和彩色水泥

水泥依據(jù)顏色可分為黑色水泥、白色水泥和彩色水泥。黑色水泥多用于砌墻、墻面批燙、粘貼瓷磚。白色水泥大部分用于填補磚縫等修飾性的用途。彩色水泥多用于水面或墻面具有裝飾性的裝修項目和一些人造地面，例如水磨石。

水泥依據(jù)粘力的不同，又分為不同的標(biāo)號。

水泥依照成分的不同，也可分為多種：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。我們常用的水泥是普通硅酸鹽水泥及硅酸鹽水泥，一般使用的是普通硅酸鹽水泥，普通袋裝的重量為50kg。

特點水泥呈粉末狀，與水混合后，經(jīng)過物理化學(xué)過程能由可塑性漿 體變成堅硬的石狀體，并能將散粒材料膠結(jié)成為整體，是一種良好的礦物膠凝材料。水泥不僅能在空氣中硬化，還能更好地在水中硬 化，保持并發(fā)展強度，所以水泥屬于水硬性膠凝材料，它可以用于 地上、地下、水中的工程。1

主要參數(shù)國家于2001年4月對水泥的標(biāo)號制定新的標(biāo)準(zhǔn)。通用水泥新標(biāo)準(zhǔn)是：GB175-1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》、GB1344-1999《礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥》、GB12958-1999《復(fù)合硅酸鹽水泥》。六大水泥標(biāo)準(zhǔn)實行以MPa表示的強度等級,如32.5、32.5R、42.5、42.5R等,使強度等級的數(shù)值與水泥28天抗壓強度指標(biāo)的最低值相同。新標(biāo)準(zhǔn)還統(tǒng)一規(guī)劃了我國水泥的強度等級,硅酸鹽水泥分3個強度等級6個類型,即42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。其他五大水泥也分3個等級6個類型,即32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。

國家建材局經(jīng)測試，得出新水泥標(biāo)準(zhǔn)的強度等級與老水泥標(biāo)準(zhǔn)的水泥標(biāo)號之間存在如下表中對等關(guān)系：

GB175-92 GB175-1999

725(R) 62.5(R)

625(R) 52.5(R)

525(R) 42.5(R)

425(R) 32.5(R)

二、 沙

沙也稱砂，是水泥沙漿里面的必須材料。如果水泥沙漿里面沒有沙，那么水泥沙漿的凝固強度將幾乎是零。

從規(guī)格上沙可分為細(xì)沙、中沙和粗沙。沙子細(xì)度模數(shù)1.6-2.2mm平均粒徑0.25-0.35mm為細(xì)沙，細(xì)度模數(shù)2.3-3.0mm平均粒徑0.25-0.5mm為中沙，細(xì)度模數(shù)3.1-3.7mm平均粒徑大于0.5mm的由稱為粗沙。一般家裝中推薦使用中沙。

從來源上沙可分為海沙、河沙和山沙。在建筑裝飾中，國家是嚴(yán)禁使用海沙的。海沙雖然潔凈，但鹽分高，對工程質(zhì)量造成很大的影響。要分辨是否是海沙，主要是看沙里面是否含有海洋細(xì)小貝殼。山沙由于表面粗糙，所以水泥附著效果好，但山沙成分復(fù)雜，多數(shù)含有泥土和其他有機雜質(zhì)。所以，一般裝飾工程中，都推薦使用河沙。河沙表面粗糙度適中，而且較為干凈，含有雜質(zhì)較少。一般從市面上購買回來的沙都得用網(wǎng)子進(jìn)行篩選后方可使用；當(dāng)然也有用于測試水泥性能的標(biāo)準(zhǔn)砂。這種標(biāo)準(zhǔn)砂粒徑均勻，無雜質(zhì)。

三、 添加劑

水泥沙漿添加劑目的是加強其粘力和彈性，主要的品種有：

1) 107膠(聚乙烯醇縮甲醛)，由于107膠含毒，污染環(huán)境，國內(nèi)一些城市已經(jīng)開始禁止107的繼續(xù)使用。

2) 白乳膠(聚醋酸乙烯乳液)，性能要比107要好，但價格也相對較高。

四、 水泥沙漿的調(diào)配

一般來說，家裝中的水泥沙漿比例約為1:3 (水泥:沙)，水的用量應(yīng)以現(xiàn)場視感為主，不宜太干，亦不能太稀。其中添加劑的比例不宜超過40%。

五、 紅磚

紅磚一般由紅土制成，依據(jù)各地土質(zhì)的不同，顏色也不完全一樣。一般來說，紅土制成的磚及煤渣制成的磚比較堅固。

由于制造紅磚需取粘土，在特定角度來說，會破壞農(nóng)田或自然植被，再加上結(jié)構(gòu)承重的問題，所以國家已經(jīng)開始禁止紅磚在建筑中的使用，但筆者對于在廚衛(wèi)內(nèi)墻使用空心磚的做法有保留意見，因為因此引起的問題不勝其煩。

紅磚規(guī)劃在225*105*70mm(公差±5mm)

六、 空心磚

空心磚是內(nèi)建筑行業(yè)常用的墻體主材，由于質(zhì)輕、消耗原材少等優(yōu)勢，已經(jīng)成為國家建筑部門首先推薦的產(chǎn)品。與紅磚一樣，空心磚的常見制造原料是粘土和煤渣灰，一般規(guī)格是240*115*90mm。

七、 填縫劑

彩色磚石填縫劑是一種單組份水泥基聚合物改性干混合砂漿。逞粉狀，一般國內(nèi)銷售是用小包安裝。雖然在國外面市較早，但在國內(nèi)還是一樣新玩意。它具有持久、防水、耐壓等特點，是一般填縫材料白水泥的替代品，用于高級裝飾工程，可填充各種石材及瓷磚縫隙。有兩種調(diào)配方式：

1、適量清水（約5.5～6.5公升），并充分?jǐn)嚢柚辆鶆驘o顆粒膏糊狀。

2、先加水于桶內(nèi)，然后慢慢加入粉劑，并不斷攪拌至均勻無顆粒、成膏狀。然后靜置5～10分鐘，再略攪拌后使用。

使用填縫劑的縫隙，不應(yīng)小于1mm，而且以1-5mm為宜。也有寬縫做法，即縫隙在6-12mm。

水泥1 、水泥歷史不長，只 100 多年的歷史，但發(fā)展驚人

2 、水泥品種

1 ）按化學(xué)成分為：

① 硅酸鹽類水泥

有六大類：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥。

② 鋁酸鹽類水泥

③ 無熟料（少熟料）類水泥

2 ）按用途分為：

① 普通水泥

② 特殊水泥

硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥

定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、 0—5% 的石灰石或?；郀t礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。即國外的波特蘭水泥 Portland cement 分為不摻混合材料 P I 和摻不超過 5% 混合材料 P II

不合格品水泥：細(xì)度，終凝，不溶物，燒失量及混合料過多，強度過低

摻混合料的硅酸鹽水泥 （復(fù)合硅酸鹽水泥）

（一）定義：為改善硅酸鹽水泥水泥的某些性能，增加水泥品種，擴大水泥使用范圍，并達(dá)到降低成本，增加產(chǎn)量的目的，可以在硬硅酸鹽水泥熟料中摻入適量的混合料，與石膏共同磨細(xì)制成的不同品種的硅酸鹽水泥，稱為摻混合料的硅酸鹽水泥，簡稱混合水泥。

（二）、混合材料的類型

1 、活性混合料，分為

?；郀t礦渣

火山灰質(zhì)混合材料

粉煤灰

2 、非活性混合料（又稱填充性混合材料），如：石英砂、石灰石、粘土等，以及不符合技術(shù)要求的?；郀t礦渣、粉煤灰及火山灰質(zhì)混合材料。

（三）混合水泥種類

1 、礦渣硅酸鹽水泥，簡稱礦渣水泥，代號 PS

凡由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，即為礦渣硅酸鹽水泥。

2 、火山灰水泥，簡稱火山灰水泥，代號 PP

凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合料，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，即為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。

3 、粉煤灰硅酸鹽水泥，簡稱粉煤灰水泥，代號 PF

凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，即為粉煤灰硅酸鹽水泥。

粉煤灰水泥的性能及應(yīng)用

1 ）粉煤灰水泥凝結(jié)硬化緩慢，早期強度低，后期強度高，甚至趕上或明顯地超過硅酸鹽水泥。

2 ）粉煤灰內(nèi)比表面積較小，吸附水的能力小，因而這種水泥干縮性小，抗裂性較強。

3 ）粉煤灰水泥泌水較快，易引起失水裂縫，在硬化早期應(yīng)加強養(yǎng)護，并采取一定的工藝措施1。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)