3.5 其他品种的水泥
3.5.1 快硬水泥
凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，以3d抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。
快硬硅酸盐水泥生产方法与硅酸盐水泥基本相同，只是要求C3S和C3A含量高些。通常快硬硅酸盐水泥熟料中C3S含量为50%～60%，C3A的含量为8%～14%，二者总含量应不小于60%～65%。为加快硬化速度，可适当增加石膏的掺量（可达8%）和提高水泥的细度，水泥的比表面积一般控制在3000～4000cm3/g。
根据行业标准《快硬硅酸盐水泥》（GB 199—1990）的规定，快硬硅酸盐水泥以3d强度表示强度等级，分为32.5、37.5、42.5三个等级。各级快硬水泥各规定龄期的强度不得低于表3.11的数据。
表3.11 快硬硅酸盐水泥的强度等级要求（GB 199—1990）
快硬硅酸盐水泥其他各项技术要求为：细度要求0.080mm方孔筛的筛余百分率不得超过10%；初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h；体积安定性用沸煮法检验必须合格。
快硬水泥水化放热速度快，水化热较高，早期强度高，但干缩性较大。主要用于抢修工程、军事工程、冬季施工工程、预应力钢筋混凝土构件，适用于配制干硬混凝土等，可提高早期强度，缩短养护周期，但不宜用于大体积混凝土工程。
3.5.2 膨胀水泥
由胶凝物质和膨胀剂混合而成的胶凝材料称为膨胀水泥，在水化过程中能产生体积膨胀，在硬化过程中不仅不收缩，而且有不同程度的膨胀。使用膨胀水泥能克服和改善普通水泥混凝土的一些缺点（常用水泥在硬化过程中常产生一定收缩，造成水泥混凝土构件裂纹、透水和不适宜某些工程的使用），能提高水泥混凝土构件的密实性，能提高混凝土的整体性。
膨胀水泥水化硬化过程中体积膨胀，可以达到补偿收缩、增加结构密实度以及获得预加应力的目的。由于这种预加应力来自于水泥本身的水化，所以称为自应力，并以“自应力值”（MPa）来表示其大小。按自应力的大小，膨胀水泥可分为两类：当自应力值不小于2.0MPa时，称为自应力水泥；当自应力值小于2.0MPa时，则称为膨胀水泥。
膨胀水泥按主要成分划分为硅酸盐型、铝酸盐型、硫铝酸盐型和铁铝酸钙型，其膨胀机理都是水泥石中所形成的钙矾石的膨胀。其中硅酸盐膨胀水泥凝结硬化较慢；铝酸盐膨胀水泥凝结硬化较快。
（1）硅酸盐膨胀水泥。它是以硅酸盐水泥为主要成分，外加铝酸盐水泥和石膏为膨胀组分配制而成的膨胀水泥。其膨胀值的大小通过改变铝酸盐水泥和石膏的含量来调节。
（2）铝酸盐膨胀水泥。铝酸盐膨胀水泥由铝酸盐水泥熟料，二水石膏为膨胀组分混合磨细或分别磨细后混合而成，具有自应力值高以及抗渗、气密性好等优点。
（3）硫铝酸盐膨胀水泥。它是以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成分，以石膏为膨胀组分配制而成。
（4）铁铝酸钙膨胀水泥。它是以铁相、无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成分，以石膏为膨胀组分配制而成。
以上四种膨胀水泥通过调整各种组成的配合比例，就可得到不同的膨胀值，制成不同类型的膨胀水泥。膨胀水泥的膨胀作用基于硬化初期，其膨胀源均来自于水泥水化形成的钙矾石，产生体积膨胀。由于这种膨胀作用发生在硬化初期，水泥浆体尚具备可塑性，因而不至于引起膨胀破坏。
膨胀水泥适用于配制收缩补偿混凝土，用于构件的接缝及管道接头、混凝土结构的加固和修补、防渗堵漏工程、机器底座及地脚螺丝的固定等。自应力水泥适用于制造自应力钢筋混凝土压力管及配件。
3.5.3 铝酸盐水泥
1.定义与分类
凡由铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料称为铝酸盐水泥，代号CA。
铝酸盐水泥按Al2O3含量百分数分为4类：
CA-50:50%≤Al2O3＜60%;
CA-60:60%≤Al2O3＜68%;
CA-70:68%≤Al2O3＜77%;
CA-80:77%≤Al2O3.
2.技术性质
根据国标《铝酸盐水泥》（GB 201—2000）的规定，铝酸盐水泥的细度：比表面积不小于300m2/kg或通过0.045mm方孔筛上的筛余不大于20%，两种方法由供需双方商订，发生争议时以比表面积为准。
凝结时间：CA-50、CA-70、CA-80型铝酸盐水泥初凝时间不得早于30min，终凝时间不得迟于6h；CA-60型铝酸盐水泥初凝时间不得早于60min，终凝时间不得迟于18h。
强度：各类型铝酸盐水泥各龄期强度值不得低于表3.12的数值。
表3.12 铝酸盐水泥各龄期强度（GB 201—2000）
① 当用户需要时，生产厂应提供结果。
3.铝酸盐水泥的主要特性和应用
（1）快凝早强。早期强度很高，后期强度增长不显著。所以铝酸盐水泥主要用于工期紧急（如筑路、桥）的工程、抢修工程（如堵漏）等；也可用于冬季施工的工程。
（2）水化热大。与一般高强度硅酸盐水泥大致相同，但其放热速度特别快，且放热量集中，1d内即可放出水化热总量的70%～80%。铝酸盐水泥不宜用于大体积混凝土工程。
（3）抗矿物水和硫酸盐作用的能力很强。
（4）铝酸盐水泥抗碱性极差，不得用于接触碱性溶液的工程。
（5）较高的耐热性。当采用耐火粗细骨料（如铬铁矿等）时，可制成使用温度达1300～1400℃的耐热混凝土，且强度能保持53%。
（6）配制膨胀水泥、自应力水泥，也可以作为化学建材的添加料使用。
（7）自然条件下，长期强度及其他性能略有降低的趋势。因此，铝酸盐水泥不宜用于长期承重的结构及处于高温高湿环境的工程中。
还应注意，铝酸盐水泥制品不能进行蒸汽养护；铝酸盐水泥不得与硅酸盐水泥或石灰相混，以免引起闪凝和强度下降；铝酸盐水泥也不得与尚未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触使用。
此外，在运输和储存过程中要注意铝酸盐水泥的防潮，否则吸湿后强度下降快。
3.5.4 白色及彩色硅酸盐水泥
1.白色硅酸盐水泥
由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量的石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥简称白水泥，代号P·W。磨细水泥时，允许加入不超过水泥质量10%的石灰石或窑灰作为外加物，水泥粉磨时，允许加入不损害水泥性能的助磨剂，加入量不得超过水泥质量的1%。
白水泥与常用水泥的主要区别在于氧化铁含量少，因而色白。白水泥与常用水泥的生产制造方法基本相同，关键是严格控制水泥原料的铁含量，严防在生产过程中混入铁质。此外，锰、铬等的氧化物也会导致水泥白度的降低，必须控制其含量。
白水泥的性能与硅酸盐水泥基本相同。根据国家标准（GB 2015—2005）的规定，白色硅酸盐水泥分为32.5、42.5、52.5三个强度等级，各强度等级水泥各规定龄期的强度不得低于表3.13的数值。
表3.13 白色硅酸盐水泥强度要求
白水泥的技术要求中与其他品种水泥最大的不同是有白度要求，白度的测定方法按GB/T 5950进行，水泥白度值不低于87。
白水泥其他各项技术要求包括：细度要求为0.080mm方孔筛筛余量不超过10%；其初凝时间不得早于45min，终凝时间不迟于10h；体积安定性用沸煮法检验必须合格，同时熟料中氧化镁的含量不得超过5.0%，三氧化硫含量不得超过3.5%。
2.彩色硅酸盐水泥
彩色硅酸盐水泥根据其着色方法不同，有三种生产方式：一是直接烧成法，在水泥生料中加入着色原料而直接煅烧成彩色水泥熟料，再加入适量石膏共同磨细；二是染色法，将白色硅酸盐水泥熟料或硅酸盐水泥熟料、适量石膏和碱性着色物质共同磨细制得彩色水泥；三是将干燥状态的着色物质直接掺入白水泥或硅酸盐水泥中。当工程使用量较少时，常用第三种办法。
彩色硅酸盐水泥有红色、黄色、蓝色、绿色、棕色、黑色等。根据行业标准《彩色硅酸盐水泥》（JC／T 870—2000）的规定，彩色硅酸盐水泥强度等级分为27.5、32.5、42.5三个等级。各级彩色水泥各规定龄期的强度不得低于表3.14的数据。
表3.14 彩色硅酸盐水泥的强度等级要求（JC／T 870—2000）
彩色硅酸盐水泥其他各项技术要求为：细度要求0.080mm方孔筛筛余不得超过6.0%；初凝时间不得早于1h，终凝时间不得迟于10h；体积安定性用沸煮法检验必须合格，彩色水泥中三氧化硫的含量不得超过4.0%。
白色和彩色硅酸盐水泥主要应用于建筑装饰工程中，常用于配制各类彩色水泥浆、水泥砂浆，用于饰面刷浆或陶瓷铺贴的勾缝，配制装饰混凝土、彩色水刷石、人造大理石及水磨石等制品，并以其特有的色彩装饰性，用于雕塑艺术和各种装饰部件。
3.5.5 生态水泥
生态水泥主要是降低水泥生产和使用的环境负担，措施主要有节省能源（燃料和电力），减少CO2排放量，以及利用水泥生产的特点，掺入大量固体废弃物作为原料。
1.环境负荷水泥添加料
用矿渣、火山灰等原理烧制水泥熟料，或者以粉煤灰、石灰石微粉、矿渣作混合料磨制混合水泥，并扩大用量。这样可减少普通硅酸盐水泥的用量，减少石灰石等天然资源的用量，节省烧制水泥所消耗的能量，降低CO2的排放量。
2.生态水泥生产技术
生态水泥主要是在生产和使用过程中尽量减少对环境影响的水泥。除对成分进行环境友好改进外，在水泥生产过程中也尽量减少能耗，降低水泥的烧成温度等。比较成功的有两个实例，一是日本秩文-小野田水泥公司用城市生活垃圾的焚烧灰和下水道污泥的脱水干粉作为主要原料生产水泥的新技术。这项新技术的特点是，将城市垃圾焚烧灰中含5%～10%的氯化物不加处理就直接利用，通过不同的烧制方法就可以生产出与通常水泥不同的特种水泥。这种水泥的强度大大高于普通水泥，而且重金属含量不超标，是生产块状预制板、地砖等建筑材料的好原料。这项技术的推广对城市垃圾的资源化循环利用及环境保护发挥了作用。
第二个实例是我国同济大学研制成功的新型矿渣水泥，它的特点是矿渣掺量大，等级高，发热低。生产工艺的主要特点是矿渣和熟料分别磨细，然后均匀混合。它的技术关键是矿渣的高级利用和熟料、矿渣的最佳匹配。这种新型矿渣水泥与传统矿渣水泥在概念上有很大的不同，在传统矿渣水泥中，矿渣主要是起掺淡作用，而在新型的矿渣水泥中，通过矿渣粉磨技术，增大了矿渣的比表面面积，使矿渣本身的胶凝性和火山灰活性得到了充分的发挥，提高了它对水泥强度的贡献。
3.5.6 中低热硅酸盐水泥
中低热硅酸盐水泥指以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细而成的具有低水化热或中等水化热的水硬性胶凝材料。中低热水泥包括中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥及低热矿渣硅酸盐水泥三个品种，规范《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥及低热矿渣硅酸盐水泥》（GB 200—2003）对这三种水泥的技术要求和强度等级要求作出了相应的规定，见表3.15和表3.16。
表3.15 中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥及低热矿渣硅酸盐水泥技术要求
① 如果水泥经压蒸安定性合格，则水泥中MgO含量允许放宽到6.0%。
② 水泥中碱含量以Na2O+0.658K2O的计算值来表示，由供需双方商定。若使用活性骨料或用户提出低碱要求时，中热及低热水泥中碱含量不得大于0.60%，低热矿渣中碱含量不得大于1.0%。
表3.16 中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥及低热矿渣硅酸盐水泥强度等级要求
三种中低热水泥各龄期的水化热应不大于表3.17的数值，且低热水泥28d的水化热应不大于310kJ/kg。
表3.17 水泥强度等级的各龄期水化热
中低热水泥主要用于要求水化热较低的大坝和大体积工程。中热水泥主要适用于大坝溢流面的面层和水位变动区等要求耐磨性和抗冻性的工程，低热水泥和低热矿渣水泥主要适用于大坝或大体积建筑物内部及水下工程。
3.5.7 道路硅酸盐水泥
道路硅酸盐水泥是由普通硅酸盐水泥熟料，适量石膏，可加入规范规定的混合材料，磨细制成的水硬性胶凝材料，简称道路水泥，代号P·R。国标中对道路硅酸盐水泥的技术要求和强度等级要求作出了相应规定，见表3.18和表3.19。道路硅酸盐水泥熟料要求铝酸三钙（3CaO·Al2O3）的含量应不超过5.0%，铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）的含量应不低于16.0%，游离氧化钙（CaO）的含量，旋窑生产应不大于1.0%，立窑生产应不大于1.8%。
表3.18 道路硅酸盐水泥技术要求
注 水泥中碱含量以Na2O+0.658K2O的计算值来表示，由供需双方商定。若使用活性骨料或用户提出低碱要求时，水泥中碱含量不得大于0.60%。
表3.19 道路硅酸盐水泥强度等级要求
道路水泥是一种强度高、特别是抗折强度高，耐磨性好，干缩性小，抗冲击性好，抗冻性和抗硫酸性比较好的水泥。它适用于道路路面、机场跑道道面，城市广场等工程。