水泥的组成、强度等级及抗压强度简介

1.定义和分类

水泥是一种水硬性胶凝材料，与水拌合后不仅能在水中硬化，而且能在空气中硬化，并具有将砂、石等颗粒或纤维胶结起来形成强度的功能。对于生产普通干混砂浆的企业，所用的水泥为通用硅酸盐水泥。依据《通用硅酸盐水泥（GB 175—2007）》，通用硅酸盐水泥是指硅酸盐水泥熟料、适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。

通用硅酸盐水泥最主要的组成材料是硅酸盐水泥熟料，由石灰石、黏土等原材料按适当比例配合磨成细粉（生料），在1400℃左右高温下煅烧而得到。熟料主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，这四个氧化物总和通常占95%以上。主要矿物成分是硅酸三钙（3CaO·SiO2，C3S）、硅酸二钙（2CaO·SiO2，C2S）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3，C3A）和铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3，C4AF），其中硅酸三钙含量通常在50%以上，硅酸二钙含量通常在20%以上。

通用硅酸盐水泥按混合材料品种和掺量不同，可分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥（见表2-1）。

《通用硅酸盐水泥（GB 175—2007）》及其第2号修改单，对通用硅酸盐水泥强度等级划分如下。

表2-1　通用硅酸盐水泥的组成　单位：%

（1）硅酸盐水泥的强度等级：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。

（2）普通硅酸盐水泥的强度等级：42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。

（3）矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的强度等级：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级。

（4）复合硅酸盐水泥的强度等级：32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R五个等级。

2.质量要求

《通用硅酸盐水泥（GB 175—2007）》所列的技术要求见表2-2和表2-3。表2-2为对不溶物含量、烧失量、三氧化硫含量、氧化镁含量以及氯化物含量（以氯离子质量计）做出的规定；表2-3对抗压强度、抗折强度、初凝时间、终凝时间、安定性、碱含量及细度等做出的规定。

表2-2　通用硅酸盐水泥不溶物含量、烧失量、三氧化硫含量等化学指标　单位：%(www.xing528.com)

表2-3　通用硅酸盐水泥强度、凝结时间等指标

注：复合硅酸盐水泥无32.5强度等级。

（1）凝结时间

水泥的凝结时间分为初凝时间与终凝时间。自加水起至水泥浆开始失去塑性所需的时间称为初凝时间。自加水时起至水泥浆完全失去塑性所需的时间称为终凝时间。硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于390min；普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min。

（2）强度

水泥强度分为抗压强度和抗折强度。水泥胶砂硬化试体承受压缩破坏时单位面积上的最大应力称为水泥的抗压强度。水泥胶砂硬化试体承受弯曲破坏时单位面积上的最大应力称为水泥的抗折强度。

标准对不同强度等级的硅酸盐水泥、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、复合硅酸盐水泥的3d和28d的抗折强度和抗压强度做出了规定。强度等级越高，抗折强度与抗压强度越高；R型水泥的3d的抗折强度和抗压强度比普通型的高；同强度等级的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的3d的抗折强度和抗压强度比矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥高。

（3）细度

水泥细度是表示水泥被磨细的程度或水泥分散度的指标。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的比表面积应大于300㎡/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的细度以筛余表示，其80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。

（4）安定性

水泥的安定性也称水泥体积安定性，是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。如果水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即为体积安定性不良。安定性不良会使水泥制品或混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低建筑物质量，甚至引起严重事故。水泥安定性经沸煮法检验（CaO）必须合格；水泥中氧化镁（MgO）含量不得超过5.0%，如果水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁含量允许放宽到6.0%；硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中三氧化硫（SO3）含量不得超过3.5%，矿渣硅酸盐水泥中三氧化硫含量不得超过4.0%。