水泥是一种良好的胶凝材料，广泛应用于道路、水利水电、市政、港口、岩土、桥梁、军事、国防等工程当中，并具有强度高、抗冻性好、耐久性强的特点。未来，建筑业不仅需要大量的高强度水泥，还需要大量具有各种特殊功能的水泥材料。

Part.1

四川特种水泥开发的重要性

水泥的种类多种多样。依照水泥的组成成分分类，可将水泥分为硅酸盐水泥、铁铝酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥和铝酸盐类水泥四类。水泥根据其用途和功能可分为三种类型：通用水泥、特性水泥及专用水泥三类。普通硅酸盐水泥是土木工程中常见的水泥类型，也被称为波特兰水泥。水泥是国民经济中基本的原材料，经济建设与水泥工业的发展密不可分。从长远来看，人类文明中重要的建筑材料仍将是水泥。水泥是混凝土的重要组成部分之一，其基本性能对混凝土的性能有重要影响。混凝土的设计强度等级应与水泥强度等级的选择相一致。随着土木工程技术和标准的提高，对特性水泥的需求也在不断增加。

Part.2

特种水泥的类型

2.1 快硬水泥

目前，中国主要生产和使用的快硬水泥包括快硬硅酸盐水泥，氟铝酸盐快硬水泥和硫铝酸盐快硬水泥。。快硬水泥的凝固时间与普通水泥相仿，然而，初始冷凝和终冷凝具有较短的时间间隔，并且快硬水泥的早期强度增加的较快，后期强度将随时间的推移而继续增加。近些年来，水泥在高强度和快硬度的发展方面取得了重大进展和突破。

随着现代建筑工程的发展，在低温建筑工程、应急修复工程等许多特殊情况下，水泥往往要求具有较高的早期强度、快速硬化、凝结时间可任意调整等特性。此外，在高标号混凝土预制件的生产中，使用快速硬化水泥， 能够消除蒸汽养护过程的工艺流程，能够大大缩短脱模所花费的时间，具有良好社会经济效益。高强度混凝土也可以用快硬水泥作为原料配置。但是，由于高强度水泥在水化阶段水化热较大，因此并不适合大型混凝土工程，如大坝、大型构筑物等。

2.2 抗硫酸盐硅酸盐水泥

由国家标准 GB 748 定义。根据水泥抵抗硫酸盐侵蚀的程度，可将耐硫酸盐硅酸盐水泥可分为两种类型：高抗硫酸盐硅酸盐水泥和中等抗硫酸盐硅酸盐水泥。“使用合适的波特兰水泥熟料，由适量石膏制成，并具有耐中等浓度硫酸根离子腐蚀的水硬性水泥质材料，称为中阻硫酸盐水泥。由适量石膏制成，并具有耐高浓度硫酸根离子腐蚀的水硬性水泥质材料，称为高抗硫酸盐水泥”。

在技术要求方面，高抗硫水泥和中抗硫水泥基本上与普通水泥相同，但在矿物成分方面却有不同的要求。在中抗硫类型的水泥中，C3S和C3A的质量分数分别不该超过55.0%和5.0%；在高抗硫水泥中，C3S 和 C3A 的质量分数分别不应超过 50.0%和 3.0%。高抗硫水泥和中抗硫水泥的烧矢量应小于 3.0%，水泥中的含量应小于 2.5%。水泥的比表面积不应小于 285/kg。抗硫酸盐水泥的各个龄期的强度也应符合国家规定的标准要求。

抗硫酸盐水泥通常适用于各种工程设施，如涵洞、地下空间、港口、桥梁道路和被硫酸盐侵蚀的水利设施等。

2.3 土聚水泥

近年来，土聚水泥成为国际社会上着手研究并发展的对象，土聚水泥是一种新型的无极胶凝材料，与传统的波特兰水泥不同，它是一种高性能的碱活化水泥。其原料是含高岭石的粘土，经低温工艺煅烧后终转化为变高岭石，具有无定形结构和高火山灰活性。经过水泥中添加的促进剂和碱性活化剂的相互作用，硅 - 铝氧化物经历了从解聚到再聚合的过程，逐渐形成了铝硅酸盐网络结构，和地壳中某些天然矿物的结构相近。

经实验表明，土聚水泥的物理性能要远远强于水泥和玻璃，与陶瓷、钢材等金属材料的优良性能相仿，具有良好的耐久性和耐磨性。与传统水泥相比，其耐火性更胜一筹，隔热效果更好。随着时代的发展和技术的提高 , 由于在耐磨性、耐久性及强度方面的诸多优点 , 土聚水泥逐渐受到世界各个国家的应用和推广，土聚水泥越来越得到建筑行业的关注。它为人们提供了新的灵感，即新的生产方法和新材料可用于获得所需的水泥材料。让人扼腕的是，土聚水泥刚刚在中国开始起步，国内几乎没有相关的研究。因此，我们须加大对这一领域的研究和投入，加大对这类新型胶凝材料的重视力度，努力赶超国内研发水平，赶上国际水平，进一步发挥土聚水泥的优良性能，实现弯道超车，将土聚水泥发展成为国内广泛使用的水泥，应用于新世纪国家的各种工程之中。

2.4 中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥

中热硅酸盐水泥是一种水硬性胶结材料，具有中等的水化热，与适量的研磨石膏和波特兰水泥熟料的适当组分混合，称为中热水泥。其中，铝酸三钙的含量在中热硅酸盐水泥中应低于 6.0％，硅酸三钙的含量在中热硅酸盐水泥中应低于55.0％，氧化钙的含量应低于 1.0％。

低热硅酸盐水泥是水化胶凝材料中的一种，具有低水化热，是适量的研磨石膏和波特兰水泥熟料掺混而成的混合物。其中，铝酸三钙在低热硅酸盐水泥中的含量应低于 6.0%，硅酸二钙的含量在低热硅酸盐水泥中应低于 40.0%，氧化钙的含量应低于 1.0%。

低热渣硅酸盐水泥是水化胶结材料类型之一，具有低水化热是细磨石膏，波特兰水泥熟料和矿渣的混合物，被称为低热矿渣水泥。其中，铝酸三钙的含量在低热渣硅酸盐水泥中应低于 8.0％，游离氧化钙的含量在低热渣硅酸盐水泥中不应低于1.2％，氧化镁的质量分数在低热渣硅酸盐水泥中应低于5.0％，矿渣的混合质量为水泥质量的 20%~30% 左右，并且容许用粉煤灰和粒化电炉磷渣替代高炉矿渣，但不应超过混合材料总体质量的 50％。

在实际中，减缓水泥放热速率和降低水化热的方法有许多，应用较为广泛的是选择合适的研磨细度和熟料矿物的适当组成比，亦或者在水泥中再掺入其他适量的混合材料。决定水合热和热释放速率的主要因素是熟料的矿物组成。

三种类型的水泥都是低水化热的水泥类型，适用于浇筑大型混凝土工程，如水坝和大型结构。因此，合理控制水泥低热和中热水泥的比例在建筑中变得越来越重要。

2.5 低热微膨胀水泥

以颗粒状高炉矿渣为主要成分，加入适量的磨料石膏和波特兰水泥熟料，研磨成具有微膨胀性和低水化热的水硬性胶凝材料，称为低热微膨胀水泥。由国家标准 GB2938-2008《低热微膨胀水泥》定义，其强度等级为 32.5 级；水化热三天不应大于 185kJ/kg，七天不应大于 220 kJ/kg；低热微膨胀水泥的一天线膨胀率不应小于 0.06%，七天的线膨胀率不应小于 0.12%，二十八天线膨胀率不应大于 0.60%。

水化热较低是低热微膨胀水泥的特性之一，并且具备较好的抗渗性和微膨胀性，因此可应用于水利大坝等大型混凝土工程中。

主要有三种制备膨胀水泥的方法 :

一是在水泥中加入适量的氧化钙 ( 生石灰 )，氧化钙须在特定温度下锻烧制得 , 水化过程中，氧化钙的体积会产生一定膨胀。锻烧时，通常将 CaO 的温度控制在 1150℃ ~1250℃左右。

二是在水泥中掺入适量的氧化镁（菱苦土），氧化镁须在特定温度下缎烧制成 , ，水化过程中，氧化镁的体积会有一定的膨胀。锻烧时，通常将 MgO 的温度控制在 900℃ ~9500℃左右。

三是在水泥浆的水合和硬化过程中，在一定时间内形成钙矾石，使浆料具有一定的体积膨胀。

在实际生产中，钙矾石作为膨胀源广泛应用于各种膨胀水泥。

2.6 油井水泥

油井水泥是特种水泥种类之一，被广泛应用于天然气井和油井等固井工程当中。其主要功能是密封套管和周围岩层，防止分离层中的天然气、油层和水层相互串联，从而在井里形成从油层到地面的良好绝缘的油流通道。水硬硅酸钙熟料、适量的石膏和适当的助磨剂是组成油井水泥的主要成分。油井水泥在使用过程中具有一定的特殊要求：在注入水泥浆期间，应保持水泥浆具有良好的密度，一定的流动性也是水泥浆须具备的。

在将水泥浆注入井中后，应当尽快控制水泥浆冷凝，并在较短的时间里达到较高的强度水平。水泥浆经过硬化后，具有良好的物理和力学性能，在抗腐蚀性，抗渗透性和稳定性方面大大提高。

Part.3

结语

水泥是重要和广泛使用的水泥材料之一，并且具有十分重要的地位。它是土木工程主要原材料的基础。近些年来，随着中国建筑材料技术不断提升，将继续发展四川特种水泥的各种特性和适合各种特殊项目的专用水泥，逐步克服传统普通水泥在使用中的各种缺点，丰富特种水泥新的特性，扩展特种水泥的使用领域，将中国水泥行业水平和建材行业跃上一个新台阶。