水泥的物理性能對混凝土的影響

一、細度與比表面積水泥一般由幾微米到幾十微米大小不同的顆粒組成，它的粗細程度（顆粒大?。┓Q為水泥細度。水泥細度直接影響水泥的凝結(jié)和硬化速度、強度、需水性、析水率、干縮性、水化熱等一系列物理性能，因此生產(chǎn)單位和使用單位對水泥細度都很重視。水泥細度有篩余百分數(shù)、比表面積、顆粒平均直徑和顆粒級配等表示方法。在相同的粉磨條件下，影響水泥粉磨細度的主要因素是熟料的易磨性、混合材的易磨性及摻加量。一般講，C3S含量高的熟料易磨，C2S含量高的熟料難磨?；旌喜牧现谢鹕交屹|(zhì)材料、粉煤灰易磨礦渣難磨。水泥中粗細顆粒級配恰當，則可得到良好的流發(fā)性能。一般認為，水泥中3~30μm的顆粒主要起強度增長作用，而大于60μm顆粒由于水化程度低，對水泥強度貢獻不大，因此，水泥中3~30μm的顆粒通常占到90%以上。小于10μm的顆粒主要起早強作用，而其中3μm以下的顆粒只起早強作用。10μm以下顆粒比表面積大、需水量大、水化速度快，因而水泥的流發(fā)性能不利，故水泥中10μm以下顆粒含量應盡量少一些為好。水泥一般從強度出發(fā)來確定細度指標，尤其是當熟料強度低，混合材摻量高時，往往都采取提高粉磨細度來保證水泥強度。水泥細度越大，細顆粒含量越多，需水量越大。需水量大的水泥與外加劑的相容性較差，混凝土坍落度損失快。水泥終粉磨系統(tǒng)所用的磨機不同（球磨、輥壓磨、振動磨），所得的水泥顆粒的形狀會不一樣。在相同細度及顆粒組成的情況下，水泥顆粒球形度越大，則需水量越小，與外加劑的相容性越好。普通硅酸鹽水泥細度以比表面積表示，其比表面積不小于300m2/kg。比表面積過小，水泥容易泌水，失去膠凝作用效果；比表面積過大，水泥需水量明顯增大，容易使混凝土極件收縮，產(chǎn)生裂縫，導致水泥極件強度減小。通用硅酸鹽水泥的其他五種水泥的細度以篩余表示，其80μm方孔篩篩余不大于10%或45μm方孔篩篩余不大于30%。二、需水性在水泥制備凈漿、砂漿或拌制混凝土時，都需要加入一定量的水分。這些水分，一方面與水泥粉起水化作用使其凝結(jié)、硬化，另一方面是使凈漿、砂漿和混凝土具有一定的流動性，以便操作和施工。因此，需水量也是水泥的重要建筑性質(zhì)之一。在其他條件相同的情況下，需水量越小，水泥石的質(zhì)量越高。表示水泥需水量大小的方法一般有標準稠度用水量和一定水灰比下的流動度兩種，前者多用于水泥凈漿，后者多用于水泥砂漿和混凝土。影響水泥需水量的因素很多，其中最主要的是粉磨細度、礦物組成以及混合材的品種和摻入量。三、凝結(jié)時間水泥的凝結(jié)時間分為初凝和終凝。初凝是從水泥加水拌合時起到水泥漿開始失去可塑性的時間，終凝是從水泥加水拌合時起到水泥漿完全失去可塑性幵開始產(chǎn)生強度的時間。為使混凝土和砂漿有充分的時間進行攪拌、運輸、澆搗或砌筑，水泥初凝不能過早；當施工完畢，則要求盡快硬化，產(chǎn)生強度，故終凝時間又不能太遲。需要注意的是假凝（粘凝）和急凝（瞬凝）兩種不正常的凝結(jié)現(xiàn)象。假凝：是水泥加水后在很短幾分鐘內(nèi)就發(fā)生凝固的現(xiàn)象，但不像急凝那樣放出一定的熱量來。出現(xiàn)假凝的水泥漿不再加水而重新攪拌可恢復可塑性，仍可灌注施工，強度下降不大。出現(xiàn)假凝的原因一般認為是在粉磨水泥時，由于磨內(nèi)溫度過高導致部分二水石膏脫水成半水石膏所致。此外，熟料的生燒（即跑生料），過燒和慢冷也容易引起水泥的假凝。急凝：發(fā)生時的特征是水泥加水調(diào)和后，水泥凈漿很快地凝結(jié)成一種粗糙、非塑性的混合物，同時放出大量的熱量而使施工困難，若強行施工則混凝土將會喪失強度。急凝產(chǎn)生的原因主要是由二水泥中未摻或少摻石膏造成的。低溫煅燒和慢冷熟料所制成的水泥，也可能產(chǎn)生急凝；熟料中C3A含量比較多的水泥，也可能產(chǎn)生急凝。影響水泥凝結(jié)時間的因素是多方面的，凡是影響水泥水化速度的因素，一定都影響水泥的凝結(jié)時間，如環(huán)境溫度和濕度、熟料中游離氧化鈣含量、氧化鉀及氧化鈉含量、熟料礦物組成、混合材摻加量、粉磨細度、水泥用水量、貯存時間、石膏的形態(tài)和用量以及外加劑等。四、體積安定性水泥凝結(jié)、硬化后體積變化的均勻性，是評定水泥質(zhì)量的重要指標之一。水泥在凝結(jié)、硬化后，因內(nèi)部化學反應產(chǎn)生局部膨脹，而導致水泥石結(jié)構(gòu)的破壞，稱為體積安定性不良。水泥安定性不良，一般是由于熟料中所含的游離氧化鈣、方鎂石或摻入過量的石膏而引起的。游離氧化鈣是影響水泥安定性的主要因素。它對水泥構(gòu)件影響的機理是：CaO吸水水化較慢，通常需要三天以后才反應，且反應生成的氫氧化鈣，體積膨脹，導致混凝土開裂。我國標準中規(guī)定的水泥安定性指標是指由游離氧化鈣含量過高所引起的。它采用試餅法和雷氏法來檢驗，當有爭議時以雷氏法為準。五、強度水泥強度是水泥重要的物理力學性能之一，是硬化的水泥石能夠承受外力破壞的能力。根據(jù)受力形式的不同，水泥強度的表示方法通常有抗壓強度、抗拉強度和抗折強度三種。單位為MPa。施工單位根據(jù)自己的需求，選用不同規(guī)格的水泥或同種水泥品質(zhì)更優(yōu)的水泥。如澆注橋梁、房屋橫梁等，會選用抗折強度高的水泥；如澆注地板、高速公路路面等，會選用抗壓強度較高的水泥。水泥強度等級是用一定齡期的抗壓強度來表示的。對于不同的水泥齡期的規(guī)定是不同的。應當指出，水泥強度是一個相對值，同樣的水泥用不同的方法就會有不同的強度值。為了正確反映水泥的強度幵使其有可比性，必