水泥的物理性能基本知识（全）.docx

一、 水泥密度与容积密度 水泥密度：水泥在绝对紧密（没有空隙）的状态下，单位容积所具有的质量。以kg/m或g/cm表示。容积密度：水泥在疏松或紧密状态下，单位容积所具有的质量。以kg/m或g/cm表示。硅酸盐水泥在疏松状态的容积密度为0.9-1.3g/cm，在紧密状态的容积密度为1.4-1.7g/cm。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥密度为3.1-3.2g/cm；矿渣硅酸盐水泥密度为3.0-3.1g/cm；火山灰水泥、粉煤灰硅酸盐水泥密度为2.7-3.1g/cm。可以看出，掺入混合材的水泥密度都只有3.0左右，由此可间接地识别产硅酸盐水泥或是火山灰、粉煤灰、矿渣水泥。影响水泥密度的因素：熟料矿物组成、熟料煅烧程度、水泥的贮存时间和条件、以及混合材掺加量和种类等。二、需水性（稠度、流动度）需水性：在用水泥制得净浆、砂浆或者拌制混凝土时，都需加入必需量的水分，一方面使其凝结硬化；另一方面使其具有一定的流动性以便于施工时浇灌模型。稠度和流动度是表示水泥需水性大小的参数，前者用于水泥净浆，后者用于水泥砂浆和混凝土。标准稠度：为了使水泥凝结时间、体积安定性的测定具有准确的可比性，规定水泥净浆处于一种特定的可塑状态。而标准稠度用水量是指使水泥净浆达到标准稠度时所需要拌和的水量，以占水泥质量的百分数表示。流动度：是规定水泥砂浆和混凝土处于一种特定的和易状态。砂浆流动度是用跳桌仪器来测定，常用mm表示其大小。混凝土是以坍落度或干硬度表示。一般来说，水泥标准稠度用水量为：硅酸盐水泥21-28%；普通水泥23-28%；矿渣水泥24-30%；火山灰、粉煤灰水泥26-32%。影响需水量的因素：很多，其中最主要是细度、矿物组成及混合材。三、凝结时间水泥从加水开始到失去流动性，即从流体状态发展到较致密的固体状态，这个过程所需要的时间称为凝结时间。分为初凝时间和终凝时间。初凝为水泥从加水开始到水泥浆开始失去可塑性的时间。终凝为水泥从加水开始到水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度的时间。国标规定：六大通用水泥的初凝不得早于45min，I型硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h；普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及复合水泥的终凝不得迟于10h。影响因素：多方面，如f-CaO、K2O、Na2O含量，熟料矿物组成、混合材掺加量，粉磨细度，水泥用水量及水泥的贮存时间等。四、水泥体积安定性水泥体积安定性：简称安定性，是指水泥加水后体积变化均匀性。如果在水泥硬化以后产生了剧烈的不均匀的体积变化，也就是所谓的安定性不良，会使混凝土构件、建筑物等产生变形、裂纹、甚至崩溃，造成严重的质量事故。安定性直接反应水泥质量的好坏，是水泥质量的重要指标之一。世界各国在控制水泥质量指标时，十分重视安定性指标。我国标准中明确规定水泥的安定性不合格应严禁出厂。安定性不良的原因：一般是由于熟料中所含的游离氧化钙、游离氧化镁或石膏掺入量过多造成。游离氧化钙是影响安定性的主要因素。五、水泥强度水泥强度：是水泥重要的物理力学性能之一。它是硬化的水泥石能够承受外力破坏的能力。根据受力的形式不同水泥强度通常分抗压、抗折两种。以MPa表示。抗压强度：水泥胶砂硬化试体承受压缩破坏时的应力。抗折强度：水泥胶砂硬化试体承受弯曲破坏时的最大应力。表示水泥强度等级的指标即为水泥强度。检验水泥强度一方面可以确定水泥的强度等级，对比水泥质量的好坏；另一方面可以根据水泥实际强度设计混凝土，合理地使用水泥，保证工程质量。这是检验水泥强度的重要意义。我国标准规定，水泥胶砂强度试验方法采用国际ISO法。对每一个品种的水泥也都制定了强度品质指标。影响水泥强度的因素：熟料的矿物组成、煅烧程度、冷却速度、水泥细度、用水量、环境温度、湿度、外加剂、以及贮存时间和条件等 。六、保水性和泌水性泌水性（或析水性）：新拌水泥浆在静止时析出水分的性能。保水性：水泥浆保留水分的性能。泌水性是与保水性相反的现象，对制造均质混凝土是有害的，因为从混凝土中泌出的水常会聚集在浇灌面层，使前后两次浇灌的混凝土之间产生出一层含水较高的间层，将妨碍混凝土层与层间的结合。另外泌出水还会聚集在粗集料和钢筋下面，这样不仅会使混凝土和钢筋握裹力大为减弱，而且还会因这些水分的蒸发而遗留许多微小的孔隙，因而降低混凝土强度和抗水性。七、抗渗性水泥混凝土抵抗水的渗透作用的性能称为抗渗性。由于水工混凝土往往要承受较高的水压，因此抗渗性是水工用水泥的一个重要性能。混凝土与耐久性有着密切关系。如果混凝土的抗渗性很差，透过混凝土的水就可以把石灰浸析出来，而有时还会把有害的浸蚀物质带入混凝土内部，使混凝土强度降低，甚至遭到破坏。混凝土的抗渗性主要与它的密实性有关，影响密实性的因素很多，如所用集料的致密程度、集料的级配、水泥中掺入混合材的性能、水泥用量以及混凝土浇灌时的捣实方法等。八、干缩性水泥混凝土在硬化过程中必然会同时发生体积变化。在干燥环境中，混凝土的体积一般是收缩的。这种性能即为收缩性。收缩过大而引起混凝土体积的较大变形是一种不良现象，因为它能使混凝土内部产生应力，使结构产生裂缝而破坏，所以干缩是影响混凝土耐久性的重要因素之一。影响因素：很多，如单位体积混凝土的水泥用量、水灰比、集料的性质和级配、混凝土硬化时间、硬化时周围温度和水泥质量等。但主要因素是水泥质量，水泥质量包括水泥熟料的矿物组成、混合材的种类和掺加量以及粉磨细度等。九、耐热性水泥石受热后，在一定温度下其内部的水化物和碳酸盐等就会发生脱水作用。这些水化物受热后分解成游离氧化钙，在空气中遇到水，又发生二次水化作用，生成氢氧化钙膨胀，从而破坏了水泥石的结构。水泥石中各成分脱水和分解温度如下：水化硅酸钙为160300；水化铝酸钙为275370；氢氧化钙为400590；碳酸钙为810870；当硬化水泥石加热到100250时，由于凝胶体的脱水与部分氢氧化钙产生的加速结晶对水泥石有增进密度的作用，这时水泥石的强度不会降低，反而会有所提高。但当加热到250300时，则由于水化硅酸盐和水化铝酸盐开始脱水，此时，水泥石的强度就降低。当加热到4001000时碳酸钙分解剩余的水分全部失去，使水泥石的强度降低得更快，甚至完全破坏。十、水化热水泥水化时，会有放热现象。水化过程中所放出的热量，称为水化热。从水化热对混凝土的危害性来看既需考虑放热的数量，也需考虑放热的速度。如果非常迅速放出大量的热，那么对大体积混凝土就会造成不良后果。当建筑物结构断面较小时，水泥水化时所放出的热量通常会很迅速地散失到周围的空间，不致引起混凝土温度的显著升高。然而在断面大的结构物中，由于混凝土的热传导率低，热量就长时间地存在于混凝土的内部，致使混凝土内部的温度升高。由于内外温差明显，产生有害内应力，严重损害混凝土结构。因此降低混凝土内部发热量，是保证大体积混凝土质量的重要因素。水化热是大坝水泥主要技术要求之一。十一、抗冻性在严寒地区使用水泥时，抗冻性是水泥石的重要性能之一。而水泥石的耐久性很大程度上也取决于它抵抗冻融循环的能力。水在结冰过程中体积增加9%，水在水泥石的毛细孔隙中结冰时，由于冰的体积膨胀将使孔隙中多余的水从孔中压出，如果此水能顺利流入附近孔的孔隙，则水压就此消除。但事实上由于孔径很小，如果再有冰晶堵塞了通路，水的运动就很困难。加之水泥石附近如果又没有空的孔隙容纳多余的水，则水的压力必然要增大。当压力大到超过水泥的抗压强度，就会在水泥中产生微细裂缝。当冰融化裂缝被水充满，再次冰冻时，裂缝又扩大。如此经过反复冻融循环，裂缝越来越大，以致水泥石破坏。实践证明，在被水饱和的硬化水泥石中，在-4时约有60%的毛细孔水变成冰，在-12时有80%以上变成冰，而到-30毛细孔水就完全结成冰。一般认为硅酸盐水泥比掺混合材的水泥的抗冻性要好些。增加熟料矿物中C3S含量，水泥的抗冻性要好些。