水泥的物理性能及其在土木工程中的应用

1.水泥强度

水泥强度是指水泥砂浆硬化后的试件从承受外力开始到发生破坏时的极大值。水泥强度通常用MPa（兆帕）表示，它是确定水泥物理和机械性能的最重要指标之一。能够对水泥强度产生影响的因素有很多，大致上可以分为以下几种：水泥本身的性质、水灰比、试块成型所采用的方法、养护条件、操作、时间等。所以，在分析水泥强度影响因素的时候需要从多方面入手。

水泥的性质主要由以下因素决定：熟料的矿物成分、三率值、混合材料的种类、掺入量、石膏质量、磨粉的细致度等。所以水泥品种的不同和生产方式的不同会导致生产出来的水泥的性能也不相同。水泥的胶凝性只有在加水拌和后才能体现出来，水泥的强度与加入水量的多少有直接的关系，因此在加水的时候一定要把控水量的多少，严格控制水灰比，同时也要注意水量的多少与水泥的强度成反比。在试块成型的过程中也有很多因素能对水泥强度产生影响，比如：灰砂比、搅拌、捣实等。在水泥的水化凝结硬化过程中，也有很多的因素能够对其产生影响，如：周边的温度和湿度这两种因素对水泥的影响非常明显。在一定范围内，温度的高低和水泥强度的增长速度成正比，也就是说温度越高，水泥强度增长速度越快。反之，温度越低，增长速度越慢。潮湿的环境有利于早期的水泥凝结硬化，水泥凝结硬化这个过程不适合在干燥的环境中进行。因此，水泥凝结硬化时一定要监视周围环境含水量的问题。由于许多因素都会影响水泥的强度，因此在检验水泥强度时一定要按照国家的相关标准进行，只有这样检验出的结果才会比较可靠。

2.凝结时间

通常所提到的水泥凝结时间包括两个方面的时间：初凝和终凝。初凝时间是指从水泥与水拌和开始直至得到的水泥浆开始不具有塑性所消耗的时间；终凝时间是指从水泥与水拌和开始，到水泥浆完全丧失塑性并具有一定的强度所耗用的时间。

3.体积安定性

体积安定性是指在水泥的硬化过程中，体积是否均匀变化。如果水泥的安定性不符合标准的要求，可能会对混凝土构件带来致命性的破坏，从而引起工程质量事故。若要解决水泥安定性的问题，则需从控制熟料中游离氧化钙、石膏或者游离氧化镁的多少入手。体积安定性不符合标准的水泥，会给工程带来严重的后果，因此在工程中不允许使用安定性有问题的水泥。

4.水泥的需水性(www.xing528.com)

在拌和砂浆或者混凝土过程中，人为所加入的水不仅可以保证水泥水化和水解反应所需用的水分，而且还能够使得砂浆或混凝土在搅拌、施工时具有足够的流动性，使得水泥在模板内被浇灌均匀、填充密实。一般而言，添加的水分需多于水泥水化和水解反应所需要用水量的2～3倍，这样才能满足混凝土施工的流动度。在水泥水化的过程中会有一部分水分被蒸发掉，因此会形成许多细小的细缝。这些细缝不仅能降低砂浆或混凝土的强度，而且还能极大地减少构筑物的使用年限。水泥若想达到应有的流动性，就需要消耗一定量的水分，这个过程被称为水泥的需水性。水泥的需水性也是水泥的重要特性之一，这种特性会对混凝土配合比设计和水泥具有的使用功能产生直接的影响。

能够对水泥需水性产生影响的因素有很多。从熟料矿物组成的角度出发来看，需水量最大的材料是铝酸三钙，而最少的是硅酸二钙，通过一定的改进可以使得两者在某种程度上需水量适宜，进而可以改变水泥的需水量。此外，能对需水量产生影响的因素还有以下几种：混合材料的品种、掺入量等，这几种材料对水泥的需水量有着举足轻重的作用。

5.水泥的保水性和泌水性

在施工现场，配制混凝土的过程中，经常会有不同的情况发生，比如：在水泥和水拌和的这一环节，会因水泥的品种不同出现不同的现象。例如：在凝结的时候有的不会析出拌和水，而有的恰恰相反，这类水会依附在试块或建筑物的表面，又或者会从模板底部渗出来，这个保留水分的过程就被称作是水泥的保水性，渗出水分的过程被称作是泌水性（析水性）。两者所展现出来的结果刚好相反。

泌水性会对混凝土的质量产生负面影响。因为，这类水往往会停留在浇灌层的表面，当浇完这一层再进行下一层浇灌的时候，两层之间就会存在一层含水较高的中间层，这会对后期的养护产生不利影响，对混凝土的层间反应带来负面影响，近而破坏混凝土的均质性。此外，在混凝土的内部会发生分层现象，此时就会在钢筋和粗集料的下表面出现凝聚析出来的水分，这样会导致钢筋的握裹力大大减少以及带增加空隙的存在，结果构件整体的强度和抗水性大大降低。

不同种类水泥的应用范围也不一样，例如以下两种材料具有高强度等特点：普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥，它们多被应用在高强度混凝土、预应力混凝土工程中；但是它们却不能被用在较大体积混凝土的施工工程中。因此在使用前必须了解不同类型水泥的特点和适用范围。