2.8　掺混合材硅酸盐水泥

除硅酸盐水泥外，通用水泥还有普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥五大类。它们同属于硅酸盐水泥系列，都是以硅酸盐水泥熟料为主要组分，以石膏作缓凝剂。不同品种水泥之间的差别主要在于所掺加混合材的种类和数量不同。

2.8.1　混合材

2.8.1.1　混合材的种类与作用

混合材是指在粉磨水泥时与熟料、石膏一起加入磨内的矿物质材料，其主要作用是：①提高水泥产量，降低水泥生产成本，节约能源，提高经济效益；②改善水泥的性能，如改善水泥安定性、提高混凝土的抗蚀能力、降低水泥水化热等；③调节水泥的强度等级，生产多品种水泥，以便满足各项建设工程的需要；④综合利用工业废渣，减少环境污染，实现水泥工业生态化。

根据来源，混合材分为天然的和人工的（主要是工业废渣），但通常根据混合材的性质及其在水化过程中所起的作用，分为活性混合材和非活性混合材两大类。

活性混合材是指具有火山灰性或潜在水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料，它们的活性指标均应符合有关的国家标准或行业标准。活性混合材主要有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材和粉煤灰三大类。

火山灰性是指一种材料磨成细粉后，单独和水不具有水硬性，但在常温下与石灰一起和水后，能形成具有水硬性化合物的性能。火山灰质混合材的硬化机理是其中所含活性SiO₂在Ca（OH）₂的激发下，能够反应生成具有胶凝作用的水化硅酸钙。

潜在水硬性是指材料单独加水后基本无水硬性，但在石膏的作用下，可呈现水硬性。具有潜在水硬性混合材的硬化机理是其中活性组分在石膏的激发下，生成水化硫铝酸钙，并凭借自身的钙，形成水化硅酸钙。

非活性混合材是指在水泥中主要起填充作用而又不损害水泥性能的矿物质材料，即活性指标达不到活性混合材要求的矿渣、火山灰材料、粉煤灰以及石灰石、砂岩、生页岩等。

2.8.1.2　粒化高炉矿渣

高炉矿渣是冶炼生铁的废渣，根据其化学成分中碱性氧化物（CaO+MgO）和酸性氧化物（SiO₂+Al₂O₃）比值M的大小，可分为三种：M>1的为碱性矿渣；M=1的为中性矿渣；M<1的为酸性矿渣。根据冶炼生铁的种类，可分成铸造生铁矿渣、炼钢生铁矿渣、特种生铁矿渣。根据冷却方法、物理性能及外形，矿渣可分为慢冷渣（块状、粉状）和急冷渣（粒状、纤维状、多孔状、浮石状）。

（1）高炉矿渣的化学组成　矿渣含SiO₂、Al₂O₃、CaO和MgO等氧化物，其中前三者占90％以上。另外还含有少量的MnO、FeO和一些硫化物，如CaS、MnS和FeS等。在个别情况下，还可能含有TiO₂、P₂O₅和氟化物等。粒化高炉矿渣的化学成分与水泥熟料相似，只是氧化钙含量低。各种粒化高炉矿渣的化学成分差别很大，同一工厂的矿渣，化学成分也不完全一样。利用粒化高炉矿渣制造水泥时，矿渣中各氧化物的作用如下。

①氧化钙　矿渣中的氧化钙在熔体冷却过程中能与氧化硅和氧化铝结合形成具有水硬性的硅酸钙和铝酸钙，所以对矿渣活性有利。

②二氧化硅　就生成胶凝性组分而言，矿渣中SiO₂含量相对于CaO和Al₂O₃含量已经过多。SiO₂含量较高时，矿渣熔体的黏度较大，冷却时，易于形成低碱性硅酸钙和高硅玻璃体，使矿渣活性降低。

③氧化铝　氧化铝在矿渣中一般形成铝酸钙或硅铝酸钙玻璃体，对矿渣活性有利。

④氧化镁　矿渣中的氧化镁一般都以稳定化合物或玻璃态化合物存在，对水泥安定性不会发生不良影响。氧化镁的存在可以降低矿渣熔体的黏度，有助于提高矿渣的粒化质量，增加矿渣活性。

⑤氧化亚锰　氧化亚锰含量较低时对矿渣活性影响不显著；但含量超过4％～5％时，矿渣活性会下降。高炉冶炼锰铁时所得的矿渣，氧化亚锰的质量分数可以放宽到15％。这是因为锰铁合金高炉矿渣的Al₂O₃含量较高，而SiO₂含量较低。另外锰铁矿冶炼时出渣温度比较高，锰矿渣经成粒后，形成的玻璃体含量较高，对活性有利。

⑥硫化钙　矿渣中的CaS与水作用生成Ca（OH）₂，对矿渣自身起碱性激发作用，因而是有利组分。

⑦氧化钛　矿渣中的TiO₂以钛钙石（CT）形式存在，是一种惰性矿物，因而使矿渣的活性下降。

⑧氧化铁和氧化亚铁　在正常冶炼时，矿渣中氧化铁和氧化亚铁含量很少，一般为1％～2％，对矿渣的活性影响不大。

（2）粒化高炉矿渣　慢冷的结晶态矿渣基本上不具有水硬活性，因此必须进行急冷处理。矿渣熔体经水淬或空气急冷以后，冷凝成尺寸为0.5～5mm的颗粒状矿渣，即粒化高炉矿渣。粒化高炉矿渣主要由玻璃体组成，而玻璃体含量与矿渣熔体的化学成分及冷却速率有很大关系。一般来说，酸性矿渣的玻璃体含量较碱性矿渣高。此外，熔渣温度越高，冷却速率越快，玻璃体含量就越多，矿渣的活性也越高。

据测定，熔渣在850℃左右时，已开始产生结核，生长晶体。因此，为获得活性高的矿渣，就必须把熔渣温度迅速急冷到800℃以下。同时，在烘干粒化高炉矿渣时，还必须避免温度过高，防止其产生反玻璃化（900℃左右玻璃体转变成晶体，称反玻璃化），失去活性。

（3）粒化高炉矿渣活性的激发　磨细的粒化高炉矿渣单独与水拌和时，基本没有水硬性。但在碱性溶液中则能水化并产生一定强度，这种能形成碱性液相以激发矿渣活性的物质称为碱性激发剂。在碱性溶液中，由于OH^-比水分子较易进入矿渣网状结构的内部空穴，并能比较激烈地与活性阳离子互相作用，因而促进了矿渣的分散和溶解，形成有胶凝性的物质。常用的碱性激发剂有石灰和硅酸盐水泥熟料，此时，它们水化时所形成的Ca（OH）₂可与矿渣中的活性SiO₂和活性Al₂O₃化合生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等。

在含有氢氧化钙的碱性介质中，加入一定数量的硫酸钙，能使矿渣的潜在活性较为充分地发挥，产生比单独加碱性激发剂时高得多的强度，这一类物质称为硫酸盐激发剂。Ca（OH）₂促使矿渣颗粒的分散和解体，并生成水化硅酸钙与水化铝酸钙，而硫酸钙的掺入，能进一步与矿渣中的活性氧化铝化合，生成水化硫铝酸钙，促使强度进一步提高。常用的硫酸盐激发剂有二水石膏、半水石膏及无水石膏。

（4）粒化高炉矿渣的质量评定及质量要求　高炉矿渣的化学成分、矿物组成和结构是十分复杂的，而这些因素又直接影响着矿渣的活性；并且同一种矿渣，用于制造不同品种的矿渣水泥，由于所用激发剂的种类和数量不同，所表现的活性也不—样。因此，就造成了评定矿渣质量的复杂性。

用化学成分分析来评定矿渣的质量，虽然不够全面，没有涉及矿渣的内部结构，但是，对粒化矿渣来说，用这种方法已能说明矿渣的特性，所以是目前国内外评定粒化高炉矿渣质量的主要方法。GB/T 203—2008对粒化高炉矿渣的质量系数（K）规定如下。

　　 （2-29） 　　

式中w_CaO，w_MgO，，，w_MnO，——矿渣中相应氧化物的质量分数，％。

质量系数K反映了矿渣中活性组分与低活性和非活性组分之间的比例，其值越大，则矿渣的活性越高。用化学成分计算出来的质量指标，没有考虑矿渣的结构，所以也有人建议采用质量系数与矿渣中玻璃体含量的乘积来表示。乘积越大，矿渣的活性越高。

除了化学成分分析外，还可直接测定矿渣硅酸盐水泥的强度，用抗压强度比来评定矿渣的活性。虽然该方法比较符合生产实际，但由于所用熟料的质量、水泥粉磨细度、矿渣和石膏的掺入量等均对测定结果产生影响，因而很难提出一个统一的标准作为衡量矿渣质量的指标。

根据国家标准GB/T 203—2008，用于水泥中粒化高炉矿渣的性能应符合表2-15的要求。

此外，矿渣的放射性应符合GB 6566的规定，并且矿渣中不得混有外来夹杂物，如含铁尘泥，未充分淬冷矿渣等。如果采用成品矿渣粉，其技术指标应符合GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》所提出的要求。

2.8.1.3　火山灰质混合材

（1）分类　火山灰质混合材包括天然的火山灰质混合料，如火山灰、凝灰岩、沸石岩、浮石、蛋白石、硅藻土或硅藻石等；人工的火山灰质混合料，如自然或煅烧煤矸石、烧页岩、烧黏土、煤渣、硅灰和硅质渣等。

（2）火山灰质混合材的活性检定　火山灰质混合材的活性检定包括火山灰性实验和28天抗压强度比实验。

①火山灰性实验　混合材火山灰性实验原理及过程详见GB/T 2847—2005《用于水泥中的火山灰质混合材》，简述如下。

a．火山灰质混合材含水量应小于1％，80μm方孔筛筛余为1％～3％。硅酸盐水泥应符合GB 175的有关要求，强度等级不低于42.5。试验样品由上述硅酸盐水泥和火山灰质混合材按7:3质量比混合而成。

b．将100g蒸馏水和20.00g±0.01g试验样品先后放入塑料瓶中，密封后用力摇动20s，制成浑浊液。然后，将塑料瓶放入40℃±1℃恒温箱中恒温8天或15天。

c．恒温8天后，将瓶内溶液过滤，并将滤液冷却至室温。测定滤液的总碱度（OH^-浓度）和氧化钙含量。

d．以总碱度为横坐标，氧化钙含量为纵坐标，将试验结果点在火山灰活性图上（图2-14）。如果试验点落在图中曲线（40℃时氢氧化钙的溶解度曲线）的下方，则认为该混合材火山灰性试验合格；如果试验点落在图中曲线上方或曲线上，则需要重做试验，不过塑料瓶应在恒温箱内放置15天。此时如果试验点落在图中曲线的下方则认为该混合材火山灰性试验仍为合格。

②水泥胶砂28天抗压强度比　火山灰水泥胶砂28天抗压强度比按GB/T 12957—2005《用于水泥混合材的工业废渣活性试验方法》进行测定。其中，实验所用对比样水泥应符合GSB 14—1510《强度检验用水泥标准样品》的规定，或采用强度等级为42.5及以上的硅酸盐水泥，有矛盾时以前者为准。实验水泥由对比水泥和待检验火山灰按7:3质量比混合而成。按GB/T 17671分别测定对比水泥胶砂抗压强度和试验水泥胶砂抗压强度，然后依照式（2-30）计算火山灰水泥胶砂28天抗压强度比。

　　 （2-30） 　　

式中　R₁——掺30％火山灰后的试验样品28天抗压强度，MPa；

R₂——对比样品28天抗压强度，MPa。

（3）火山灰质混合材的质量要求　火山灰质混合材的主要质量控制指标见表2-16。

2.8.1.4　粉煤灰

粉煤灰是从煤粉炉烟道气体中收集的粉末，按煤种可分为F类粉煤灰（由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰）和C类粉煤灰（由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其氧化钙含量一般大10％）。

粉煤灰是具有一定活性的火山灰质混合材，其化学成分主要是SiO₂、Al₂O₃、CaO和未燃的炭。在显微镜下可以看到，粉煤灰是由结晶体、玻璃体及少量未燃尽的炭组成的。在结晶体中，有石英、莫来石；玻璃体，有光滑的球形玻璃体粒子，有形状不规则的小颗粒（孔隙少），有疏松多孔、形状不规则的玻璃球；另外还有赤铁矿（Fe₂O₃）、磁铁矿（Fe₃O₄）和疏松多孔的未燃炭粒。

粉煤灰活性主要来自低铁玻璃体，其含量越高，则活性越高；石英、莫来石、赤铁矿和磁铁矿含量多时，粉煤灰活性下降。粉煤灰中玻璃体含量可在50％～80％之间波动，而玻璃体含SiO₂20％～45％，Al₂O₃3％～25％。

另外，细小的密实球形玻璃体含量越多，粉煤灰活性越高，其标准稠度需水量也越低。不规则的多孔玻璃体含量越多，粉煤灰的标准稠度需水量越高，活性下降。未燃炭粒越多，需水量越多，由其制成粉煤灰水泥的强度也低。粉煤灰中含有5～45μm的细颗粒越多，活性越高；含有80μm以上颗粒越多，活性越低。

GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》规定，水泥活性混合材用粉煤灰应符合表2-17中的技术要求。

此外，还要求粉煤灰的放射性符合GB 6566的规定：当粉煤灰用于活性集料混凝土，要限制掺和料的碱含量时，由供需双方协商确定；粉煤灰的均匀性以细度（45μm方孔筛筛余）为考核依据，单一样品的细度不应超过前10个样品细度平均值的最大偏差，最大偏差范围由供需双方协商确定。

粉煤灰强度活性指数按GB/T 1596—2005附录D进行测定。实验所用对比水泥应符合GSB 14—1510《强度检验用水泥标准样品》的要求；实验水泥由对比水泥和待检验粉煤灰按7:3质量比混合而成。按GB/T 17671分别测定对比水泥胶砂抗压强度和试验水泥胶砂抗压强度，然后依照式（2-31）计算粉煤灰强度活性指数。

　　 （2-31） 　　

式中　H₂₈——活性指数，％；

R——实验胶砂28天抗压强度，MPa；

R₀——对比胶砂28天抗压强度，MPa。

2.8.2　掺混合材硅酸盐水泥的生产

几种掺混合材硅酸盐水泥的生产过程相似。在我国，熟料、混合材和石膏通常是共同入磨进行粉磨，生产中主要是确定它们之间的配合比。水泥中混合材的种类和掺量要根据熟料质量、混合材的活性和要求生产水泥的品种及强度等级进行综合考虑，其适宜掺量依据强度试验的结果决定。

掺混合材硅酸盐水泥的最大缺点是早期强度较低。为提高它们的早期强度，一般可采取以下措施：①适当提高熟料中早强矿物C₃S和C₃A的含量；②控制混合材的质量和加入量；③提高水泥粉磨细度，但应综合考虑磨机产量降低和电耗增加带来的不利影响；④对于矿渣水泥，特别是熟料和矿渣中氧化铝含量较高时，可适当提高石膏的掺量，它不仅可以调节水泥的凝结时间，还起着硫酸盐激发剂的作用；⑤利用不同种类混合材之间的互补作用，生产复合硅酸盐水泥。

2.8.3　掺混合材硅酸盐水泥的水化与硬化

掺混合材硅酸盐水泥的水化硬化过程，较硅酸盐水泥更为复杂。但基本上可归纳如下：水泥加水拌和后，首先是水泥熟料与水作用，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙和氢氧化钙等，这些水化物的性质与纯硅酸盐水泥水化时的产物是相同的。生成的氢氧化钙是混合材的碱性激发剂，它离解了矿渣玻璃体的结构，使玻璃体中的Ca²⁺、、Al³⁺和进入溶液，生成新的水化物，即水化硅酸盐、水化铝酸钙。有石膏存在时，还生成水化硫铝（铁）酸钙、水化铝硅酸钙（C₂ASH₈）和水化石榴子石等。Ca（OH）₂与火山灰质混合材或粉煤灰中玻璃体所含的活性SiO₂和Al₂O₃作用，使其崩溃、溶解，生成难溶于水的二次水化硅酸钙、水化铝酸钙等。

由于掺混合材水泥中熟料矿物相对减少，并且相当多的氢氧化钙又与混合材组分相互作用，所以与硅酸盐水泥相比，水化产物的碱度一般要低一些，其中氢氧化钙含量也相对减少。

由上可知，掺混合材水泥的硬化过程，首先是水泥熟料的水化硬化，然后混合材才参加反应。由于掺混合材水泥中熟料矿物相对减少，因此其早期硬化较慢，所表现出来的是水泥的3天和7天强度偏低。

随着水化不断进行，虽然Ca（OH）₂在不断减少，但新的水化硅酸钙、水化铝酸钙以及钙矾石大量形成，水泥颗粒与水化产物间的联结较硅酸盐水泥更紧密，结合更趋牢固，三维空间的稳固性更好，硬化体孔隙率逐渐变低，平均孔径变小，强度不断增长，其28天以后的强度可以赶上甚至超过硅酸盐水泥。

综上所述，矿渣水泥的水化硬化过程与硅酸盐水泥没有本质的区别，但又有自身的显著特点。影响硅酸盐水泥水化硬化的诸因素同样影响着掺混合材硅酸盐水泥的水化与硬化。混合材活性越高，颗粒越细，掺量越少，水化硬化就越快。

2.8.4　掺混合材硅酸盐水泥的性能与应用

通用硅酸盐水泥在建筑上主要是用以配制砂浆和混凝土。其中，硅酸盐水泥凝结硬化快，早期强度高，水泥强度等级高；抗冻性、耐磨性好，但水化热较高、抗化学侵蚀性较差。因而，硅酸盐水泥主要用于配制高强度等级的混凝土、早期强度要求较高的工程和在低温条件下需要强度发展较快的工程；也可用于一般地上工程和不受侵蚀的地下工程、无腐蚀性水中的受冻工程。对于其他通用硅酸盐水泥来说，由于所掺加混合材的种类和数量不同，其性能和使用范围也有所差别。

2.8.4.1　普通硅酸盐水泥

普通水泥的性能与硅酸盐水泥是相近的，没有明显的差别。这是由于普通水泥中熟料所占比例很大，起主导作用，混合材则起辅助作用。然而，由于普通水泥毕竟掺有5％～20％的混合材，因而与硅酸盐水泥相比也有一些差别。主要表现在普通水泥早期强度的增进率低。此外，如使用火山灰质混合材时，水泥的需水量、干缩性较大，泌水性有所降低，而抗蚀性有所提高。

普通水泥除不太适合于早期强度要求较高的工程和水利工程的水中部分、大体积混凝土工程以外，其他使用范围与硅酸盐水泥使用范围相同。长期的实践证明，用普通水泥配制的各种混凝土，其各项性能与用硅酸盐水泥配制的混凝土相似，所以普通水泥得到较为广泛的应用。

2.8.4.2　矿渣硅酸盐水泥

矿渣水泥的颜色比硅酸盐水泥淡，密度比硅酸盐水泥小，为2.8～3.0g/cm³。在矿渣水泥中，水泥熟料的含量比硅酸盐水泥少得多，因而凝结时间一般比硅酸盐水泥长，初凝一般2～5h，终凝5～9h。标准稠度与普通水泥相近。早期强度较普通水泥低，但在硬化后期，28天后的强度发展将超过硅酸盐水泥。一般来说，矿渣掺量越多，早期强度越低，但后期强度增长率越大。

矿渣水泥具有较好的化学稳定性，对海水或Na₂SO₄、MgSO₄等硫酸盐溶液，都有较强的抵抗能力。对于淡水所引起的溶出性侵蚀，矿渣水泥也具有较好的抗蚀能力。一般认为矿渣水泥中Ca（OH）₂以及铝酸盐含量的显著减少，是矿渣水泥化学稳定性提高的主要原因。同时，矿渣水泥中的水化硅酸钙凝胶的结构较紧密，对于阻止侵蚀性介质的扩散也起一定的作用。但应注意，矿渣水泥在抵抗酸性水和镁盐侵蚀方面比普通水泥差。而且，其抗大气性、抗冻性及抗干湿交替环境等性能不及普通水泥。

矿渣水泥的干缩性比普通水泥大，和易性较差。如养护不当。在未充分水化之前干燥或干湿交替，则容易产生裂缝。同时，矿渣水泥泌水性较大，拌制混凝土时容易析出多余的水分，形成毛细管通路。由此，在施工过程中要采取相应措施，如加强保湿养护、严格控制加水量、低温施工时采用保温养护等。

此外，矿渣水泥中C₃S和C₃A的相对含量少，水化硬化过程缓慢，因此水化热比普通水泥低很多。矿渣水泥与钢筋的黏接力很好，保护钢筋不锈蚀的能力，可和普通水泥相比。矿渣水泥硬化后，Ca（OH）₂的含量很低，因而具有耐热性强的特点。

根据上述矿渣水泥的特点，矿渣水泥主要适用于以下领域。

①与普通水泥一样，能用于任何地上工程，制造各种混凝土及钢筋混凝土构件。但施工时要严格控制混凝土的用水量，并尽量排除混凝土表面泌出的水分。加强保湿养护，防止产生干缩现象。拆模时间可相对延长。低温施工时，必须采取保温或加速硬化等措施。

②适用于地下或水中工程以及经常受较高水压的工程。对于要求耐淡水侵蚀和耐硫酸盐侵蚀的水工或海港工程，以及大体积混凝土工程，尤其适宜。但不适用于受冻融或干湿交替的建筑。

③最适用于蒸汽养护的预制构件。据试验，矿渣水泥经蒸汽养护后，不但能获得较好的力学性能，而且浆体结构的微孔变细，能改善制品和构件的抗裂性及抗冻性。

④适用于受热车间（200℃以下）如冶炼车间、锅炉间和承受较高温度的工程。

2.8.4.3　火山灰质硅酸盐水泥

火山灰水泥的密度比硅酸盐水泥小，一般为2.7～2.9g/cm³。火山灰水泥的需水量与混合材的种类和掺入量有关，如混合材为凝灰岩、粗面凝灰岩，需水量与硅酸盐水泥相近；当用硅藻上、硅藻石等作混合材时，则水泥的需水量增加，并且也随混合材掺入量的增加而增加，准标稠度需水量的增大，使水泥强度明显下降。

火山灰水泥的强度发展较慢，尤其是早期强度较低，这主要是由于掺加混合材后的水泥中，C₃S和C₃A含量相对降低的缘故，但是，后期强度往往可以赶上甚至超过硅酸盐水泥的强度。混合材的活性越高，追上的时间越短。后期强度增长较大，是由于混合材中的活性SiO₂与Ca（OH）₂反应，生成比硅酸盐水泥水化产物更多的水化硅酸钙凝胶的缘故。

火山灰水泥的水化热比硅酸盐水泥低，因而对养护温度较敏感。养护温度低，凝结硬化显著变慢，所以不宜冬季施工。而采用蒸汽养护等水热处理，可以加速硬化，较适用于制作蒸汽养护的水泥制品。

火山灰水泥在空气中的干缩率，由于混合材的品种不同而有很大的差别。火山灰质混合材的比表面积，对水泥干缩率的影响很大。一般来说，硅藻土的比表面积最大，由它制备的硬化水泥胶砂试体的干缩率最大。

火山灰水泥水化产物中Ca（OH）₂含量极低，水化铝酸盐的含量也较少，而水化硅酸钙凝胶含量较多，因而水泥石的致密度较高。其抗渗性和抗淡水溶析性以及抗硫酸盐性较硅酸盐水泥好。

根据上述火山灰水泥的性能，其使用范围大致如下。

①最适用于地下或水中工程，尤其是需要抗渗性、抗淡水及硫酸盐侵蚀的工程中。它的抗冻性和抗大气性不如硅酸盐水泥，不宜用于受冻融的部位。

②火山灰水泥水化热较低，适用于大体积混凝土工程。

③宜进行蒸汽养护，生产混凝土预制构件。

④可和普通水泥一样用于地面建筑工程。但用软质混合材的火山灰水泥由于干缩变形较大，不适用于干燥地区或高温车间。

使用火山灰水泥还应注意到：火山灰水泥在泌水性能方面，特别是采用软质混合材，而且粉磨较细时，泌水性小是其突出的优点。但也必须认识到，由于火山灰质混合材品种的不同，水泥的性能也存在差异。如水泥中掺入软质混合材时，其容积密度、比密度和泌水性较小，但标准稠度需水量和膨胀变形较大；而掺硬质混合材时，这些性能又和普通水泥相似。火山灰水泥抗硫酸盐的侵蚀性比普通水泥好得多，有时甚至超过矿渣水泥，但是并不是所有的水泥都有如此的抗硫酸盐性。当混合材中活性氧化铝含量较多，且熟料又含有较多的C₃A时，其抗硫酸盐的能力甚至比C₃A含量少的普通水泥还差。因此，必须掌握不同混合材对火山灰水泥性能的影响。

2.8.4.4　粉煤灰硅酸盐水泥

粉煤灰水泥在性能上具有干缩性小，抗裂性强，配制混凝土和易性好，水化热低，以及对碱-集料反应有一定的抑制作用等。

粉煤灰水泥的干缩率比掺其他种类火山灰质混合材的水泥要小。由于粉煤灰中含有大量致密的球形玻璃体颗粒，所以它与一般表面粗糙多孔的天然火山灰质混合材有明显差别。大多数天然火山灰质材料，如硅藻土、凝灰岩、火山灰等，都是具有很大内表面积的多孔结构，对水的物理吸附能力较大。而粉煤灰的内表面积较小，相比之下其结构较为致密，因此，对水的吸附能力也小得多。

粉煤灰水泥具有较好的抗裂性能。水泥的抗裂性能与水泥的干缩性能、抗拉强度有密切的关系。干缩率越大，抗拉强度越低，水泥制品产生裂缝的机会越多。粉煤灰有很多球状颗粒，所以需水量小，干缩率较小，这对增强水泥制品的抗裂性有良好的作用。

粉煤灰水泥与其他火山灰水泥一样，具有较高抗淡水和抗硫酸盐的腐蚀能力。另外，粉煤灰对高镁水泥的体积安定性有很好的稳定作用。

在普通水泥熟料中掺入粉煤灰，对降低水泥水化热的效果显著。粉煤灰掺量越多，水泥的水化热越低。因而粉煤灰水泥除可用于一般的工业和民用建筑以外，尤其适用于大体积水工混凝土以及地下和海港工程。但由于粉煤灰水泥混凝土泌水性较快，抗大气性较差，因而要加强施工管理，特别是注意加强早期的养护，以保证混凝土强度的正常发展。

2.8.4.5　复合硅酸盐水泥

复合水泥中同时掺加两种或两种以上的混合材，它不只是将各类混合材加以简单的混合，而是有意识地使其相互取长补短，产生单一混合材没有的优良效果。复合水泥的性能与所用复掺混合材的种类和数量有关，如果混合材及掺量选择适宜，可以克服单一混合材水泥的一些缺点。一般来说，复合水泥的早期强度接近于普通水泥，而其他性能优于矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥，因而使用范围较为广泛。