硅酸盐水泥的相关技术性质：

1.密度、细度

密度：3.05~3.20g/cm3，一般取 3.10。

堆积密度：1000~1600kg/m3。

细度：指水泥颗粒的粗细程度，用筛余率或比表面积表示。

国标规定：硅酸盐水泥比表面积应大于300m2/kg；其它五种水泥0.080mm方孔筛的筛余量不超过10%。

细度影响到水泥的水化速度、收缩等性质。

粒径：< 3μm，水化非常迅速，需水量增大；>40μm，水化非常缓慢，接近惰性。

2.凝结时间

初凝时间：水泥开始加水拌合起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间。

终凝时间：水泥开始加水拌合起 至标准稠度净浆完全失去可塑性。

水泥凝结时间的测定，是以标准稠度净浆，在规定的温度和湿度条件下，用标准稠度测定仪来测定。

国标规定：水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。

检验水泥的凝结时间和体检定性时，需用“标准稠度” 的水泥净浆。

标准稠度用水量：不同水泥达到标准稠度时所需的加水量。用水泥标准稠度仪测定。一般在21~28%。

凝结时间的工程意义：

水泥的初凝时间不宜过早，以便在施工时有足够的时间完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇筑和砌筑等工作。水泥的终凝时间也不宜过迟，以便混凝土尽快硬化，具有强度。

异常情况：

闪凝——未掺石膏（水泥可继续使用）

假凝——温度过高、石膏少（影响水泥正常使用）

3.体积安定性

定义——水泥在凝结硬化过程中提及变化是否均匀。

为什么会出现体积不安定？

①熟料中含游离氧化钙过多；②熟料中含游离氧化镁过多。

水泥硬化后因体积膨胀而产生不均匀变形，即为安定性不良。应作废品处理。

工程影响：构件表面将产生鼓包、起层、产生膨胀性裂缝，强度降低，影响建筑物质量。

膨胀原因：

熟料中的游离氧化钙和氧化镁都是过烧的，结构致密，熟化很慢；在水泥硬化后才吸收孔隙中水分熟化；体积膨胀97%以上，从而引起不均匀体积变化，在水泥石中产生膨胀应力，降低了水泥石强度，造成开裂等现象。

安定性不良的检验：

国标规定采用：雷氏法，试饼沸煮法。(游离氧化钙引起 )；压蒸法（游离氧化镁引起的）；长期浸水法（石膏引起的）。

工程案例分析：

【思考】：体积安定性不良的水泥，应判为废品，不得在工程中使用。但某些体积安定性不合格的水泥，在存放一段时间后变为合格，为什么？？

【分析】：某些体积安定性轻度不合格的水泥，在空气中放置2~4周以上，水泥中的部分游离氧化钙由于吸收空气中的水汽被水化，因而可能由轻度不合格变为合格。

必须注意的是，这样的水泥在重新检验并确认体积安定性合格后方可使用。

4.强度及强度等级

水泥强度：是表征水泥力学性能的重要指标。也是评价水泥质量的主要指标之一。

影响水泥强度的因素主要有：水泥的矿物组成、水泥细度、水灰比、龄期、环境温度等。

测定办法：

将水泥和中国ISO标准砂按1:3，水灰比为0.5的比例，以规定方法搅拌制成标准试件（40×40×160mm ），在标准温度（20±1℃）的水中养护，测定3d和28d的抗折和抗压强度。

强度等级：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六个等级。

GB规定： 用水泥胶砂强度测定。水泥 : 中国ISO标准砂 : 水=1:3:0.5

原因：（1）水泥净浆体积收缩易产生裂缝，不利于强度的测定。（2）实际中均用砂浆，而很少用净浆。（3）可测多方面的强度。

5.碱含量

MgO：≤5% ，否则影响体积安定性。

SO3：≤3.5%，否则影响体积安定性。

碱（ Na2O、K2O ）：≤ 0.6%

国标规定：水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来确定。

工程影响：

水泥含碱量过高，在混凝土中遇到活性骨料，容易发生碱——骨料反应引起开裂现象，对工程造成危害。

6.水化热

定义——水泥水化时放出的热量。以J/kg表示。

主要集中在水化初期（3d或7d内），主要考虑放热总量与放热速度。

影响因素：

①熟料的矿物组成——如C3A、C3S；

②水泥的细度——越细，放热速度越快；

③水泥的等级——越高，放热速度越快、越大；

④混合材料——越多，放热速度越慢；

⑤外加剂——掺加缓凝剂可降低早期水化热。

各主要矿物成分在不同龄期放出的水化热（J/g） 水泥及产矿物掺合料水泥浆的水化放热

水化热对工程的影响：

对大体积混凝土（高层基础、大坝、桥梁墩台等），由于混凝土是热的不良导体，水化热在混凝土内聚集造成内外温差过大（可达50~70 ℃），内胀外缩的结果在混凝土内产生拉应力，使混凝土产生温度裂缝。。

冬季混凝土施工——水化热有利于水泥的水化和混凝土早期强度的发展。

工程案例分析：

【现象】：某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某水泥厂生产42.5Ⅱ型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：

C3S  61％，C2S  14％，C3A  14％，C4AF   11％。

【分析】：由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高导致该水泥的水泥化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。

【防治措施】：首先，对大体积的混凝土工程宜选用低水化热，即C3A和C3S的含量较低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需适当控制。

关于水泥的不合格品和废品：

国家标准规定：硅酸盐水泥性能中，凡MgO、SO3 、初凝时间、安定性中，任何一项不符合标准规定时，均为废品；凡细度、终凝时间、不溶物、烧失量中，任何一项不符合标准规定或混合材料掺量超过最大限量和强度低于商品标号规定的指标时，为不合格品。（另：水泥包装标志中水泥品种、 强度等级、生产者名称和出厂编号不全的，也为不合格品。）

注：不溶物是指水泥经酸和碱处理后，不能被溶解的残余物。国标规定：I型不得超过0.75%，II型不得超过1.50%。

烧失量是指水泥经高温灼烧以后的质量损失率。国标规定：I型不得超过3.0%， II型不得超过3.5%。

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GB175-2020《通用硅酸盐水泥》

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密度：3.05~3.20g/cm3，一般取 3.10。

堆积密度：1000~1600kg/m3。

细度：指水泥颗粒的粗细程度，用筛余率或比表面积表示。

国标规定：硅酸盐水泥比表面积应大于300m2/kg；其它五种水泥0.080mm方孔筛的筛余量不超过10%。

细度影响到水泥的水化速度、收缩等性质。

粒径：< 3μm，水化非常迅速，需水量增大；>40μm，水化非常缓慢，接近惰性。

2.凝结时间

初凝时间：水泥开始加水拌合起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间。

终凝时间：水泥开始加水拌合起 至标准稠度净浆完全失去可塑性。

水泥凝结时间的测定，是以标准稠度净浆，在规定的温度和湿度条件下，用标准稠度测定仪来测定。

国标规定：水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。

检验水泥的凝结时间和体检定性时，需用“标准稠度” 的水泥净浆。

标准稠度用水量：不同水泥达到标准稠度时所需的加水量。用水泥标准稠度仪测定。一般在21~28%。

凝结时间的工程意义：

水泥的初凝时间不宜过早，以便在施工时有足够的时间完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇筑和砌筑等工作。水泥的终凝时间也不宜过迟，以便混凝土尽快硬化，具有强度。

异常情况：

闪凝——未掺石膏（水泥可继续使用）

假凝——温度过高、石膏少（影响水泥正常使用）

3.体积安定性

定义——水泥在凝结硬化过程中提及变化是否均匀。

为什么会出现体积不安定？

①熟料中含游离氧化钙过多；②熟料中含游离氧化镁过多。

水泥硬化后因体积膨胀而产生不均匀变形，即为安定性不良。应作废品处理。

工程影响：构件表面将产生鼓包、起层、产生膨胀性裂缝，强度降低，影响建筑物质量。

膨胀原因：

熟料中的游离氧化钙和氧化镁都是过烧的，结构致密，熟化很慢；在水泥硬化后才吸收孔隙中水分熟化；体积膨胀97%以上，从而引起不均匀体积变化，在水泥石中产生膨胀应力，降低了水泥石强度，造成开裂等现象。

安定性不良的检验：

国标规定采用：雷氏法，试饼沸煮法。(游离氧化钙引起 )；压蒸法（游离氧化镁引起的）；长期浸水法（石膏引起的）。

工程案例分析：

【思考】：体积安定性不良的水泥，应判为废品，不得在工程中使用。但某些体积安定性不合格的水泥，在存放一段时间后变为合格，为什么？？

【分析】：某些体积安定性轻度不合格的水泥，在空气中放置2~4周以上，水泥中的部分游离氧化钙由于吸收空气中的水汽被水化，因而可能由轻度不合格变为合格。

必须注意的是，这样的水泥在重新检验并确认体积安定性合格后方可使用。

4.强度及强度等级

水泥强度：是表征水泥力学性能的重要指标。也是评价水泥质量的主要指标之一。

影响水泥强度的因素主要有：水泥的矿物组成、水泥细度、水灰比、龄期、环境温度等。

测定办法：

将水泥和中国ISO标准砂按1:3，水灰比为0.5的比例，以规定方法搅拌制成标准试件（40×40×160mm ），在标准温度（20±1℃）的水中养护，测定3d和28d的抗折和抗压强度。

强度等级：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六个等级。

GB规定： 用水泥胶砂强度测定。水泥 : 中国ISO标准砂 : 水=1:3:0.5

原因：（1）水泥净浆体积收缩易产生裂缝，不利于强度的测定。（2）实际中均用砂浆，而很少用净浆。（3）可测多方面的强度。

5.碱含量

MgO：≤5% ，否则影响体积安定性。

SO3：≤3.5%，否则影响体积安定性。

碱（ Na2O、K2O ）：≤ 0.6%

国标规定：水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来确定。

工程影响：

水泥含碱量过高，在混凝土中遇到活性骨料，容易发生碱——骨料反应引起开裂现象，对工程造成危害。

6.水化热

定义——水泥水化时放出的热量。以J/kg表示。

主要集中在水化初期（3d或7d内），主要考虑放热总量与放热速度。

影响因素：

①熟料的矿物组成——如C3A、C3S；

②水泥的细度——越细，放热速度越快；

③水泥的等级——越高，放热速度越快、越大；

④混合材料——越多，放热速度越慢；

⑤外加剂——掺加缓凝剂可降低早期水化热。

各主要矿物成分在不同龄期放出的水化热（J/g） 水泥及产矿物掺合料水泥浆的水化放热

水化热对工程的影响：

对大体积混凝土（高层基础、大坝、桥梁墩台等），由于混凝土是热的不良导体，水化热在混凝土内聚集造成内外温差过大（可达50~70 ℃），内胀外缩的结果在混凝土内产生拉应力，使混凝土产生温度裂缝。。

冬季混凝土施工——水化热有利于水泥的水化和混凝土早期强度的发展。

工程案例分析：

【现象】：某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某水泥厂生产42.5Ⅱ型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：

C3S  61％，C2S  14％，C3A  14％，C4AF   11％。

【分析】：由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高导致该水泥的水泥化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。

【防治措施】：首先，对大体积的混凝土工程宜选用低水化热，即C3A和C3S的含量较低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需适当控制。

关于水泥的不合格品和废品：

国家标准规定：硅酸盐水泥性能中，凡MgO、SO3 、初凝时间、安定性中，任何一项不符合标准规定时，均为废品；凡细度、终凝时间、不溶物、烧失量中，任何一项不符合标准规定或混合材料掺量超过最大限量和强度低于商品标号规定的指标时，为不合格品。（另：水泥包装标志中水泥品种、 强度等级、生产者名称和出厂编号不全的，也为不合格品。）

注：不溶物是指水泥经酸和碱处理后，不能被溶解的残余物。国标规定：I型不得超过0.75%，II型不得超过1.50%。

烧失量是指水泥经高温灼烧以后的质量损失率。国标规定：I型不得超过3.0%， II型不得超过3.5%。

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