水泥的特性、质量与安全

水泥是一种粉状材料，加水拌和成塑性浆体后，能在空气中和水中硬化，并形成稳定性化合物的水硬性胶凝材料。水泥作为胶凝材料，可用来制作混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土构件，也可配制各类砂浆用于建筑物的砌筑、抹面、装饰等。

水泥按矿物组成可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。按水泥的用途及性能水泥又可分为通用硅酸盐水泥和特性水泥两类。

1．通用硅酸盐水泥

（1）通用硅酸盐水泥的定义和品种。

以硅酸盐水泥熟料、适量石膏，以及规定的混合材料共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为通用硅酸盐水泥。

通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为以下六种：硅酸盐水泥（P·Ⅰ、P·Ⅱ）、普通硅酸盐水泥（P·0，简称普通水泥）、矿渣硅酸盐水泥（P·S·A、P·S·B，简称矿渣水泥）、火山灰质硅酸盐水泥（P·P，简称火山灰水泥）、粉煤灰硅酸盐水泥（P·F，简称粉煤灰水泥）、复合硅酸盐水泥（P·C，简称复合水泥）。

（2）硅酸盐水泥的水化与凝结硬化。

水泥加水拌和后，水泥颗粒立即与水发生化学反应并放出一定的热量，此时的水泥浆既有可塑性又有流动性。随着反应的进行，水化物膜层增厚并相互连接，浆体逐渐失去流动性，产生初凝；继而完全失去可塑性，即为终凝。水泥浆逐渐产生强度并发展成为坚硬的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。

（3）通用硅酸盐水泥的技术标准。

①化学指标。

通用硅酸盐水泥的化学指标包括不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子，其含量应符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）的规定。

②标准稠度用水量。

标准稠度用水量是指水泥净浆达到标准规定的稠度时所需的加水量，常以水和水泥质量之比的百分数表示。标准法是以试杆沉入净浆并距底板（6±1）mm时的水泥净浆为标准稠度净浆。水泥的标准稠度用水量一般为24%～33%。测定水泥凝结时间和体积安定性时必须采用标准稠度的水泥浆。

③凝结时间。

水泥的凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是指从水泥加水到标准净浆开始失去可塑性的时间，终凝时间是指从水泥加水到标准净浆完全失去可塑性的时间。

水泥的凝结时间在工程施工中有重要作用。为有足够的时间对混凝土进行搅拌、运输、浇筑和振捣，初凝时间不宜过短。为使混凝土尽快硬化并具有一定强度，以利于下道工序的进行，终凝时间不宜过长。

国家标准规定，通用硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45 min；硅酸盐水泥的终凝时间不迟于6．5 h，其余五种水泥的终凝时间不得迟于10 h。

④体积安定性。

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。当水泥浆体在硬化过程中体积发生不均匀变化时，会导致水泥混凝土膨胀、翘曲、产生裂缝等，即所谓的体积安定性不良。体积安定性不良的水泥会降低建筑物质量，甚至引起严重事故。

造成水泥体积安定性不良的原因是水泥熟料中游离氧化钙、游离氧化镁过多或石膏掺量过多。游离氧化钙和游离氧化镁是在高温烧制水泥熟料时生成的，处于过烧状态，水化很慢。它们在水泥硬化后开始或继续进行水化反应，其水化产物体积膨胀，使水泥石开裂。过量石膏会与已固化的水化铝酸钙作用，生成钙矾石，体积膨胀，使已硬化的水泥石开裂。

国家标准规定，由游离氧化钙引起的水泥体积安定性不良可采用沸煮法检验。沸煮法包括试饼法和雷氏法两种。当试饼法和雷氏法结论有矛盾时，以雷氏法为准。

⑤强度及强度等级。

水泥强度是选用水泥的主要技术指标，国家规定按水泥胶砂强度检验方法（ISO法）来测定其强度，并按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分水泥的强度等级。

通用硅酸盐水泥的强度等级及各龄期强度值的要求见表2-1。强度等级中带R的为早强型水泥。

⑥碱含量（选择性指标）。

若水泥中碱含量过高，当使用活性骨料时，易发生碱-骨料反应，造成工程危害，因此应使用低碱水泥。水泥中的碱含量按Na2O+0．685K2O计算，当使用活性骨料或用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量不得大于0．60%或由供需双方商定。

⑦细度（选择性指标）。(www.xing528.com)

细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥的颗粒越细，水泥水化速度越快，强度也越高；但如果水泥太细，其硬化收缩较大，磨制水泥的成本也较高。因此，细度应适宜。国家标准规定，硅酸盐水泥和普通水泥的细度用比表面积表示，其比表面积应不小于300 m2/kg；其他四种水泥的细度用筛析法，要求在0．08 mm方孔筛上的筛余量不大于10%，或在0．045 mm方孔筛上的筛余量不大于30%。

国家标准规定，化学指标、安定性、凝结时间、强度均符合规定的为合格品；反之，不符合上述任一技术要求者为不合格品。

（4）通用硅酸盐水泥的特性。

通用硅酸盐水泥的特性见表2-2。

（5）通用硅酸盐水泥的适用范围。

通用硅酸盐水泥的适用范围见表2-3。

（6）通用硅酸盐水泥的储存和运输。

水泥在储存和运输时不得受潮和混入杂质，通用硅酸盐水泥的有效储存期为90 d。过期水泥和受潮结块的水泥均应重新检测其强度后再决定如何使用。

表2-1　通用硅酸盐水泥的强度等级及各龄期强度值的要求

表2-2　通用硅酸盐水泥的特性

表2-3　通用硅酸盐水泥的适用范围

2．特性水泥

（1）快硬硅酸盐水泥。

凡是由硅酸盐水泥熟料和适量石膏共同磨细制成的，以3天抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料称为快硬硅酸盐水泥，简称快硬水泥。

（2）铝酸盐水泥。

铝酸盐水泥又称高铝水泥，是以铝矾土和石灰石为主要原料，经高温煅烧所得的以铝酸钙为主要矿物的水泥熟料，再经磨细制成的水硬性胶凝材料，代号为CA。国家标准《铝酸盐水泥》（GB/T 201—2015）根据Al2O3含量将铝酸盐水泥分为CA-50、CA-60、CA-70、CA-80四类。

（3）膨胀水泥。

一般水泥在凝结硬化过程中会产生不同程度的收缩，使水泥混凝土构件内部产生微裂缝，影响混凝土的强度及其他许多性能。

膨胀水泥在凝结硬化过程中，其膨胀组分使水泥产生一定量的膨胀值，消除了由收缩带来的不利影响。目前常用的是以钙矾石为膨胀组分的各种膨胀水泥。

（4）白色硅酸盐水泥。

以适当成分的生料烧至部分熔融，所得的以硅酸钙为主要成分、氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料，掺入适量石膏、0～10%的混合材料（石灰石、窑灰）磨细制成的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥，代号P·W。

白水泥的性能和普通硅酸盐水泥基本相同。其白度应不低于87，强度等级有32．5、42．5、52．5三个等级。