硅酸盐水泥的技术性质和技术标准

1.技术性质

根据现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）的规定，硅酸盐水泥的技术性质包括下列项目：

（1）化学性质。水泥的化学指标主要是控制水泥中有害的化学成分含量，若超过最大允许限量，即意味着对水泥性能和质量可能产生有害或潜在的影响。

①氧化镁含量。在水泥熟料中，常含有少量未与其他矿物结合的游离氧化镁，这种多余的氧化镁是高温时形成的方镁石，它水化为氢氧化镁的速度很慢，常在水泥硬化以后才开始水化，产生体积膨胀，可导致水泥石结构产生裂缝甚至破坏，因此，它是引起水泥安定性不良的原因之一。

②三氧化硫含量。水泥中的三氧化硫主要是在生产时为调节凝结时间加入石膏而产生的。石膏超过一定限量后，水泥性能会变化，甚至引起硬化后水泥石体积膨胀，导致结构物破坏。

③烧失量。水泥煅烧不佳或受潮后，均会导致失量增加。烧失量测定是以水泥试样在950 ℃～1 000 ℃下灼烧15～20 min冷却至室温称量。如此反复灼烧，直至恒重，计算灼烧前后质量损失百分率。

④不溶物。水泥中不溶物质量是用盐酸溶解水泥滤去不溶残渣，经碳酸钠处理再用盐酸中和，高温灼烧至恒重后称量，灼烧后不溶物质量占试样总质量比例为不溶物含量。

⑤氯离子。水泥中的氯离子含量过高，其主要原因是掺加了混合材料和外加剂（如工业废渣、助磨剂等）。氯离子是混凝土中钢筋锈蚀的重要因素。

（2）物理性质。

①细度。细度是指水泥颗粒的粗细程度。细度越小，水泥与水起反应的面积越大，水化越充分，水化速度越快。所以相同矿物组成的水泥，细度越大，早期强度越高，凝结速度越快，吸水量减少。实践表明，细度提高，可使水泥混凝土的强度提高，工作性得到改善。但是，水泥细度提高，在空气中的硬化收缩也加大，水泥发生裂缝的可能性也会增加。因此，对水泥细度必须予以合理控制。水泥细度有筛析法和比表面积法两种表示方法。

动画：比表面积

a.筛析法。以80μm 或45μm 方孔筛上的筛余量百分率表示。现行国家标准《水泥细度检验方法筛析法》（GB/T 1345—2005）规定，筛析法有负压筛法和水筛法两种，有争议时，以负压筛法为准。

b.比表面积法。以每千克水泥总表面积（m2）表示，其测定采用勃氏透气法。现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）规定，硅酸盐水泥细度以比表面积表示，不小于300 m2/kg。

水泥标准稠度用水量、凝结时间检测

②水泥净浆标准稠度。水泥净浆标准稠度是对水泥净浆以标准方法拌制、测试达到规定的可塑性程度时的稠度。水泥净浆稠度用水量是指水泥净浆达到标准稠度时水的用量，常以水和水泥质量之比的百分数表示。为使水泥凝结时间和安定性的测定结果具有可比性，在此两项测定时必须采用标准稠度的水泥净浆。现行国家标准《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，水泥净浆标准稠度的标准测定方法为试杆法，以标准试杆沉入净浆，并距离底板6 mm±1 mm 的水泥净浆稠度为“标准稠度”，其拌合用水量为该水泥标准稠度用水量；以试锥法（调整水量法和比变数量法）为代用法，采用调整水量测定标准稠度用水量时，拌合用水量应按经验确定加水量；采用不变水量法测定时，拌合用水量为142.5 mL，水量精确至0.5 mL。如发生争议，以调整水量法为准，试验方法参见本章的“水泥试验”部分。

动画：凝结时间

③凝结时间。水泥的凝结时间是指从加水开始到水泥浆失去可塑性所需的时间，分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是指水泥全部加入水中至水泥浆开始失去可塑性所经历的时间，用“min”计。初凝状态是指试针自由沉入标准稠度的水泥净浆，试针至距底板4 mm±1 mm 时的稠度状态。终凝时间是指由水泥全部加入水中至水泥浆完全失去可塑性所经历的时间，用“min”计。终凝状态是指针沉入试体0.5 mm，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时的稠度状态。

水泥的凝结时间对水泥混凝土的施工具有重要的意义。初凝时间太短，将影响混凝土拌合料的运输和浇灌；终凝时间过长，则影响混凝土工程的施工进度。现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）规定，硅酸盐水泥初凝时间不小于45 min，终凝时间不大于390 min。

水泥体积安定性检测

④体积安定性。水泥体积安定性是反映水泥浆在凝结硬化过程中，体积膨胀变形的均匀程度。水泥在凝结硬化过程中，如果产生不均匀变形或变形太大，使构件产生膨胀裂缝，就是水泥体积安定性不良，会影响工程质量。

影响体积安定性的因素主要有熟料中游离氧化钙及氧化镁含量和水泥中三氧化硫含量。(www.xing528.com)

按现行行业标准规定：检验水泥体积安定性的标准方法为雷氏法，以试饼法为代用法，有矛盾时以标准法为准。

雷氏法是将标准稠度的水泥净浆装于雷氏夹的环形试模中经湿养24 h后，在沸煮箱中加热30 min±5 min至沸，继续恒沸3 h±5 min。测定试件两指针尖端距离，两个试件在沸煮后，针尖端增加的距离平均值不大于5.0 mm 时，即认为该水泥安全性合格。

试饼法是将水泥拌制成标准稠度的水泥净浆，制成直径为70～80 mm，中心厚约为10 mm 的试饼，在湿气养护箱中养护24 h，然后在沸煮箱中加热30 min±5 min至沸，然后恒沸3 h±5 min，最后根据试饼有无弯曲、裂缝等外观变化，判断其安定性。

⑤强度。强度是水泥技术要求中最基本的指标，也是水泥的重要技术性质之一。

水泥胶砂强度检测

水泥强度除与水泥本身的性质（熟料矿物成分、细度等）有关外，还与水胶比、试件制作方法、养护条件和时间有关。按行业标准规定，用水泥胶砂强度法作为水泥强度的标准检验方法。此方法是以1∶3的水泥和中国ISO 标准砂，按规定的水胶比0.5，用标准制作方法，制成40 mm×40 mm×160 mm 的标准试件，达到规定龄期（3 d，28 d）时，测其抗折强度和抗压强度。

在进行水泥胶砂强度试验时，要用到中国ISO标准砂。此砂的粒径为0.08～2.0 mm，分粗、中、细三级，各占1/3。其中粗砂为1.0～2.0 mm；中砂为0.5～2.0 mm；细砂为0.08～0.5 mm。ISO 标准砂颗粒分布见表4-5。

表4-5　ISO 标准砂颗粒分布

a.水泥强度等级。按规定龄期抗压强度和抗折强度来划分，硅酸盐水泥各龄期强度不低于表4-6中规定的数值。在规定各龄期的抗压强度和抗折强度均符合某一强度等级的最低强度值要求时，以28 d抗压强度值（MPa）作为强度等级，硅酸盐水泥强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六个强度等级。

表4-6　硅酸盐水泥的强度指标

水泥28 d以前强度称为早期强度，28 d及其以后强度称为后期强度。

b.水泥型号。为提高水泥早期强度，我国现行标准将水泥分为普通型和早强型（或称R 型）两个型号。早强型水泥3 d的抗压强度较同强度等级的普通型强度提高10%～24%；早强型水泥的3 d抗压强度可达28 d抗压强度的50%，如水泥混凝土路面需缩短工期提早通车时，在供应条件允许时，应尽量优先选用早强型水泥。

2.技术标准

硅酸盐水泥的技术标准，按现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）的有关规定列于表4-7中。

表4-7　通用硅酸盐水泥的技术标准

续表

现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）规定：检查结果符合不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫、氯离子、初凝时间、终凝时间、安定性及强度的规定为合格品；检验结果不符合上述规定中的任何一项技术要求为不合格品。

案例3：水泥类化学灌浆在特殊工程中的应用实例