硅酸盐水泥技术性质|建筑材料

（一）密度与堆积表观密度

硅酸盐水泥的密度，一般为3.1～3.2 g/cm3，贮藏过久的水泥，密度稍有降低。松散堆积表观密度，一般在900～1 300 kg/m3，紧密堆积表观密度可达1 400～1 700 kg/m3。

（二）不溶物和烧失量

不溶物是指水泥经酸和碱处理后，不能被溶解的残余物。它是水泥中非活性组分的反映，主要由生料、混合材料和石膏中的杂质产生。国家标准规定：Ⅰ型硅酸盐水泥中的不溶物不得超过0.75%，Ⅱ型不得超过1.50%。

烧失量是指水泥经高温灼烧以后的质量损失率。Ⅰ型硅酸盐水泥中的烧失量不得大于3.0%，Ⅱ型不得大干3.5%。

（三）细庋

细度是指水泥颗粒的粗细程度，是检定水泥品质的主要指标之一。

水泥颗粒的粗细直接影响水泥的凝结硬化及强度。水泥颗粒越细，其表面积越大，与水的接触面越多，水化反应进行得越快、越充分，凝结硬化越快，强度（特别是早期强度）越高。一般认为，粒径小于40 μm 的水泥颗粒才具有较高的活性，大于100 μm 时，则几乎接近惰性。因此水泥的细度对水泥的性质有很大的影响。但水泥越细，越易吸收空气中水分而受潮，不利于贮存。此外，提高水泥的细度要增加粉磨能耗，降低粉磨设备的生产率，进而增加成本。

水泥细度可用筛分析法或比表面积法来测定。筛分析法以80 μm 方孔筛的筛余百分率表示水泥细度，比表面积法是以1 kg 水泥所具有的总表面积（m2/kg）来表示水泥的细度。国家标准规定硅酸盐水泥的比表面积可用透气法（勃压法）测定，其值应大于300 m2/kg。细度不符合规定的水泥为不合格品。

（四）标准稠度用水量

在测定水泥的凝结时间、体积安定性等时，为避免出现误差并使结果具有可比性，必须在规定的水泥标准稠度下进行试验。所谓标准稠度，是采用按规定的方法拌制的水泥净浆，在水泥标准稠度测定仪上，当标准试杆沉人净浆并能稳定在距底板（6±1）mm 时，其拌和用水量为水泥的标准稠度用水量，按照此时水与水泥质量的百分比计。

水泥的标准稠度用水量主要与水泥的细度及其矿物成分等有关，硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般为21%～28%。

（五）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拌和起到水泥浆开始失去塑性所需的时间；终凝时问是指从水泥加水拌和时起到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度（但还没有强度）的时间。水泥凝结时间的测定，是以标准稠度的水泥净浆，在规定的温度和湿度条件下，用凝结时间测定仪来测定。

水泥的凝结时间在施工中具有重要意义。初凝时间不宜过快，以便有足够的时间在初凝之前完成混凝土各工序的施工操作；终凝时间不宜过迟，使混凝土在浇捣完毕后，尽早凝结并开始硬化，有利于下一步施工工序的进行。

国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早45 min，终凝时间不得迟于6.5 h。凡初凝时间不符合规定的水泥，为废品；终凝时间不符合规定的水泥，为不合格品。

（六）体积安定性

水泥的体积安定性，是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。如果水泥在硬化过程中产生不均匀的体积变化，即安定性不良。使用安定性不良的水泥，水泥制品表面将鼓包、起层、产生膨胀性的龟裂等，强度降低，甚至引起严重的工程质量事故。

水泥体积安定性不良是由于熟料中含有过多的游离CaO、游离MgO 或渗入的石膏过量等原因所造成的。

熟料中所含的游离CaO 和MgO 均属过烧，水化速度很慢，在已硬化的水泥石中将继续与水反应，体积膨胀，引起不均匀的体积变化，在水泥石中产生膨胀应力，降低水泥石强度，造成水泥石龟裂、弯曲、崩溃。若水泥生产中掺入的石膏过多，在水泥硬化以后，石膏还会继续与水化铝酸钙发生反应，生成水化硫铝酸钙，体积增大约1.5 倍，同样引起水泥石开裂。

国家标准规定用沸煮法来检验水泥的体积安定性。测试方法为雷氏法，也可以用试饼法检验，在有争议时以雷氏法为准。试饼法是用标准稠度的水泥净浆做成试饼，经恒沸3 h以后，用肉眼观察未发现裂纹，用直尺检查没有弯曲，则体积安定性合格；反之，为不合格。雷氏法是通过测定雷氏夹中的水泥浆经沸煮3 h 后的膨胀值来判断的，当两个试件沸煮后的膨胀值的平均值不大于5.0 mm 时，该水泥的体积安定性合格；反之，为不合格。沸煮法起加速氧化钙水化的作用，所以只能检验游离的CaO 过多引起的水泥体积安定性不良。

氧化镁产生危害的原因与游离石灰相似，由于氧化镁的水化作用比游离石灰更为缓慢，所以必须采用压蒸法才能检验出它的危害程度。(www.xing528.com)

石膏的危害是过多的三氧化硫能在已硬化的水泥石中生成水化硫铝酸钙晶体，体积膨胀，破坏硬化水泥石的结构，检验三氧化硫的危害作用须用浸水法。

因为MgO 和石膏的危害作用不便于快速检验，国家标准规定：水泥出厂时，硅酸盐水泥中：MgO 的含量不得超过5.0%。如经压蒸安定性检验合格，允许放宽到6.0%，硅酸盐水泥中SO3 的含量不得超过3.5%。

体积安定性不合格的水泥为废品，不得在工程中使用。

（七）强度

水泥的强度主要取决于水泥熟料的矿物组成、相对含泥量以及水泥的细度，另外还与用水量、试验方法、养护条件、养护时间有关。

国家标准规定：水泥的强度用胶砂试件检验。将水泥、水和标准砂以规定的方法搅拌制成标准试件（尺寸为40 mm×40 mm×l60 mm），在标准条件下（20±1）℃的水中养护至3 d 和28 d，测定两个龄期的抗折强度和抗压强度。水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，硅酸盐水泥强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R，共六个等级，其中带R 的为早强型水泥。各强度等级的水泥，各龄期的强度不得低于表4-3 中的数值。

表4-3　硅酸盐水泥熟料矿物组成及含量

（八）水化热

水泥的水化是放热反应，放出的热量称为水化热。水泥的放热过程可以持续很长时间，但大部分热量是在早期放出，放热对混凝土结构影响最大的也是在早期，特别是在最初3 d或7 d 内。硅酸盐水泥水化热很大，当用硅酸盐水泥来浇注大型基础、桥梁墩台、水利工程等大体积混凝土构筑物时，由于混凝土本身是热的不良导体，水化热积蓄在混凝土内部不易发散，使混凝土内部温度急剧上升，内外温差可达到50～60℃，产生很大的温度应力，导致混凝土开裂，严重影响了混凝土结构的完整性和耐久性。因此，大体积混凝土中一般要严格控制水泥的水化热，有时还应对混凝土结构物采用相应的温控施工措施，如原材料降温，使用冰水，埋冷凝水管及测温和特殊的养护等。

水化热和放热速率与水泥矿物成分及水泥细度有关，各熟料矿物在不同龄期放出的水化热可参见表4-4。由表中可看出，C3A 和C3S 的水化热最大，放热速率也快，C4AF 水化热中等，C2S 水化热最小，放热速度也最慢。由于硅酸盐水泥的水化热很大，因此不能用于大体积混凝土中。目前测定水泥水化热的方法有直接法和溶解热法两种。

表4-4　各主要矿物成分在不同龄期放出的水化热　单位：J/g

续表

（九）碱含量

硅酸盐水泥除含主要矿物成分以外，还含有少量Na2O、K2O 等。水泥中的碱含量用（Na2O+0.658K2O）的量占水泥质量的百分率来表示。当用于混凝土中的水泥碱含量过高，同时骨料具有一定的碱活性时，会发生有害的碱一骨科反应。因此，国家标准规定：若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.6%或由供需双方商定。

（十）氯离子含量

水泥中氯离子含量不大于0.06%，其检测方法按JC/T240 进行。

国家标准规定：硅酸盐水泥性能中，凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、体积安定性中任何一项不符合标准规定时均为废品；凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合标准规定，或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品标号规定指标时为不合格品；水泥包装标志中水泥品种、标号、工厂名称和出厂编号不全的，也属于不合格品。