硅酸盐水泥技术要求-《土木工程材料》

2023-09-01 理论教育版权反馈

【摘要】：国家标准《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》规定：硅酸盐水泥的初凝时间不小于45 min，终凝时间不大于390 min。安定性不良的水泥会降低建筑物质量，甚至引起严重的工程质量事故。该反应体积膨胀，使水泥石发生不均匀体积变化。表3.3硅酸盐水泥各强度等级、各龄期的强度值水化热水化热是指水泥与水发生水化反应所放出的热量。硅酸盐水泥除了上述技术要求外，国家标准对硅酸盐水泥还有不溶物、烧失量等有相关规定。

（1）细度

细度（Fineness）是指水泥颗粒的粗细程度，它是影响水泥性能的重要指标，也是鉴定水泥品种的主要项目之一。一般情况，水泥颗粒越细，与水接触的面积越大，水化反应速度就越快，凝结硬化也越快，早期强度就越高。但生产中能耗大，成本高，且在空气中硬化时收缩增大，在储存和运输时易受潮降低活性。国家标准规定，硅酸盐水泥的比表面积不小于300 m2/kg。

（2）凝结时间

水泥的凝结时间（Setting time）对施工有重大的意义。硅酸盐水泥的初凝不宜过早，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、浇捣和砌筑等操作；终凝时间也不宜太迟，这是为了使混凝土和砂浆尽快凝结硬化，以利于下一道工序的及早进行，以免拖延施工工期。

国家标准《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T 1346—2011）规定：硅酸盐水泥的初凝时间不小于45 min，终凝时间不大于390 min。凡是初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。

（3）体积安定性

体积安定性（Volume Soundness）是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀程度。若水泥硬化后体积变化均匀，则为安定性合格；若水泥硬化后发生了不稳定、不均匀的体积变化，即安定性不良，会导致水泥石膨胀开裂、翘曲。安定性不良的水泥会降低建筑物质量，甚至引起严重的工程质量事故。

引起水泥安定性不良（poor dimensional stability）的原因有三个：

①水泥中含过多游离氧化镁（f-MgO）。水泥中的氧化镁（MgO）在水泥凝结硬化后，会与水生成Mg（OH）2。该反应比过烧的氧化钙与水的反应更加缓慢，且体积膨胀，会在水泥硬化几个月后导致水泥石开裂。

②石膏掺量过多（Too much gypsum）。当石膏掺量过多时，水泥硬化后，在有水存在的情况下，它还会继续与固态的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙（俗称钙矾石，简写成AFt），体积约增大1.5倍，从而引起水泥石开裂。

③熟料中游离氧化钙（f-CaO）过多。水泥熟料中含有游离氧化钙，其中部分过烧的氧化钙CaO在水泥凝结硬化后，会缓慢与水生成Ca（OH）2。该反应体积膨胀，使水泥石发生不均匀体积变化。因为氧化镁和三氧化硫已作定量限制，而游离氧化钙对安定性的影响不仅与其含量有关，还与水泥的煅烧温度有关，故难以定量。沸煮可加速氧化钙的熟化，故需用沸煮法检验水泥的体积安定性，测试方法可以用试饼法也可用雷氏法，本书实验部分介绍了这两种方法，有争议时以雷氏法为准。

（4）强度

强度（Strength）是水泥的重要力学性能指标，是确定水泥强度等级的依据。它与水泥熟料的矿物组成、水泥颗粒的细度、水胶比，以及试件制作及养护的温度、湿度等有很密切的关系。

水泥的强度不仅反映硬化后水泥凝胶体自身的强度，而且还要反映胶结能力。所以检验水泥强度的试件不采用水泥净浆，而是将砂、水、水泥一起拌制成砂浆，制作胶砂试件。国家标准《水泥胶砂强度检验法（ISO法）》（GB 17671—1999）规定，按水泥∶标准砂∶水＝1∶3.0∶0.5的比例，按规定方法制作尺寸为40 mm×40 mm×160 mm 的标准试件，在标准养护条件下养护，测定其3 d、28d的抗压强度和抗折强度，根据所测的强度值将硅酸盐水泥分为42.5、52.5、62.5三个强度等级，同时按3d的强度等级分为普通型和早强型（用R表示）。各龄期的强度值不得低于国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）的规定，如表3.3所示。

表3.3　硅酸盐水泥各强度等级、各龄期的强度值

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（5）水化热

水化热（Hydration Heat）是指水泥与水发生水化反应所放出的热量。水泥的放热过程可以持续很长时间，但大部分热量集中在早期放出，3～7d 以后逐步减少。水化热和放热速率与水泥细度及矿物组成有关。颗粒愈细，水化热愈大；矿物中C3S和C3A含量愈多，水化放热愈高。

水化热在混凝土工程中，既有有利的影响，也有不利的影响。水化热大，对一般建筑工程的冬季施工是有利的，但在大体积混凝土工程中是非常不利的（如大坝、大型基础、桥墩等）。这是由于水泥水化释放的热量积聚在混凝土内部散发非常缓慢，混凝土表面与内部因温差过大而导致温差应力，致使混凝土受拉而开裂破坏，因此在大体积混凝土工程中，应选择低水化热的水泥。

（6）碱含量

当水泥中的碱含量（Alkali content）高，配制混凝土的集料里含有活性的SiO2时，就会产生碱集料反应，使混凝土产生不均匀的体积变化，甚至导致混凝土产生膨胀破坏。国家标准规定：水泥中的碱含量按Na2O＋0.658K2O计算值表示，若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量不得大于0.6%，或由供需双方商定。

硅酸盐水泥除了上述技术要求外，国家标准对硅酸盐水泥还有不溶物、烧失量等有相关规定。

硅酸盐水泥技术要求-《土木工程材料》

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