建筑材料（第二版）課件：膠凝材料

膠凝材料

2.1氣硬性膠凝材料2.2水硬性膠凝材料2.3膠凝材料的技術(shù)指標檢測本章小結(jié)

2.1氣硬性膠凝材料

2.1.1石灰

石灰是在建筑中使用較早的一種礦物膠凝材料。石灰的原料是石灰?guī)r，主要成分為碳酸鈣(CaCO3)，其次為碳酸鎂(MgCO3)。石灰?guī)r經(jīng)煅燒后生成生石灰，系輕質(zhì)的塊狀物質(zhì)，顏色白至灰或黃綠色。視氧化鎂含量的多少，可把石灰分為鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰，見表2-1。

建筑用石灰有生石灰(塊灰)、生石灰粉、熟石灰粉(又稱消解石灰粉、水化石灰)和石灰膏等幾種形態(tài)。

1.石灰的生產(chǎn)

石灰的生產(chǎn)原理是將石灰?guī)r受熱分解為生石灰與二氧化碳，其反應(yīng)式如下：煅燒溫度應(yīng)高于900℃，一般常為1000℃～1200℃。當煅燒溫度達到700℃時，石灰?guī)r中的次要成分碳酸鎂開始分解為氧化鎂，反應(yīng)式如下：石灰?guī)r在窯內(nèi)煅燒常會產(chǎn)生不熟化的欠火石灰和熟化過度的過火石灰。欠火石灰產(chǎn)生的原因是石灰?guī)r塊的尺寸過大或窯中溫度不夠均勻，本身尚未分解；過火石灰是由于煅燒溫度過高，煅燒時間過長或原料中的SiO2和Al2O3等雜質(zhì)發(fā)生熔結(jié)而造成的。過火石灰熟化十分緩慢，其細小顆?？赡茉谑覒?yīng)用之后熟化，體積膨脹，致使已硬化的砂漿產(chǎn)生“崩裂”或“鼓泡”現(xiàn)象，影響工程質(zhì)量。

根據(jù)《建筑生石灰》(JC/T479—92)的規(guī)定，將鈣質(zhì)生石灰和鎂質(zhì)生石灰各劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級，各等級的技術(shù)性能指標見表2-2。

2．石灰的熟化

生石灰(塊灰)加水熟化為熟石灰Ca(OH)2，這個過程稱為石灰的熟化或消解，工地稱為“淋灰”。生石灰與水作用是放熱反應(yīng)，可用下式表示：生石灰在熟化過程中，體積膨脹，質(zhì)純且煅燒良好的生石灰體積增大(3～3.5)倍，含雜質(zhì)且煅燒不良的生石灰體積增大(1.5～2)倍。石灰熟化作用的快慢有很大的差異。塊小多孔的塊灰容易與水接觸，故熟化較快；鈣石灰比鎂石灰熟化快；過火或欠火石灰熟化慢；雜質(zhì)含量增多，熟化速度減慢。石灰按其熟化速度可分為：

(1)快熟石灰：熟化速度在10min內(nèi)。

(2)中熟石灰：熟化速度在(10～30)min。

(3)慢熟石灰：熟化速度在30min以上。

工地上熟化石灰是在化灰池內(nèi)進行的。熟化方法視石灰熟化速度而定。待生石灰加水粉化后，攪拌成漿，通過6mm篩網(wǎng)過濾(除渣)，流入淋灰坑內(nèi)呈膏狀材料。為保證石灰完全熟化，石灰膏必須在坑中保存兩星期以上，這個過程稱為“陳伏”。否則未熟化的顆粒將混入砂漿中，有礙工程質(zhì)量。有條件時也可用機構(gòu)淋制石灰膏。熟化石灰粉的品質(zhì)與有效物質(zhì)和水分的相對含量及細度有關(guān)，熟石灰粉顆粒愈細，有效成分愈多，其品質(zhì)愈好。熟石灰粉按《建筑消解石灰粉》(JC/T481—92)標準規(guī)定也可分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級(見表2-3)。

3.石灰的硬化

石灰漿體在空氣中逐漸硬化，是由下面兩個過程同時進行的：

(1)結(jié)晶作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶。

(2)碳化作用：氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結(jié)晶，釋放出水分并被蒸發(fā)，其反應(yīng)式碳化作用實際是二氧化碳與水形成碳酸，然后與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣。所以這個作用不能在沒有水分的全干狀態(tài)下進行。而且，碳化作用在長時間內(nèi)只限于表面，氫氧化鈣生成碳酸鈣則主要在內(nèi)部發(fā)生。所以，石灰漿硬化后，是由碳酸鈣和氫氧化鈣兩種不同的晶體組成的。一般純石灰漿在較長時間內(nèi)經(jīng)常處于濕潤狀態(tài)，不易硬化，強度、硬度不高，收縮得很慢，同時表面的石灰一旦碳化以后，所生成的碳酸鈣的堅硬外殼，又阻礙了二氧化碳的進一步透入，而且內(nèi)部水分不易析出，結(jié)晶作用無法較快進行，所以純石灰漿不能單獨使用，必須摻填充材料，如摻入砂子配成石灰漿使用。摻入砂子減少收縮，更主要的是砂摻入后能在石灰漿內(nèi)形成連通的毛細孔道，使內(nèi)部水分蒸發(fā)并進一步碳化，以加速硬化。為了避免產(chǎn)生收縮裂縫，常加纖維材料，制成石灰麻刀灰、石灰紙筋灰等。

4.石灰的應(yīng)用與保管

石灰的用途很廣，可制造各種無熟料水泥及碳化制品、硅酸鹽制品等。在建筑工程中，以石灰為原料可制成石灰砂漿、石灰水泥砂漿及石灰麻刀、石灰紙筋等材料，用于砌筑與抹面工程及作墻面涂料(刷白)。利用熟石灰粉與黏性土、砂、碎磚、粉煤灰、碎石等材料可制成灰土、碎磚三合土、粉煤灰石灰土、粉煤灰碎石等材料，大量應(yīng)用于建筑的基礎(chǔ)、地面、道路及堤壩等工程。

生石灰吸水性、吸濕性極強，所以應(yīng)注意防潮，運輸過程中應(yīng)有防雨措施。不應(yīng)與易燃易爆及液體物品共存、運輸，避免發(fā)生火災(zāi)和引起爆炸。另外，石灰的保管期不宜超過一個月。2.1.2石膏

我國石膏資源極其豐富，儲量大、分布廣，在建材工業(yè)中用來生產(chǎn)各種建筑制品，如石膏板、建筑裝飾制品等。另外，石膏作為重要的外加劑，還廣泛應(yīng)用于水泥、水泥制品及硅酸鹽制品中。

石膏的主要成分是硫酸鈣。在自然界中硫酸鈣以兩種穩(wěn)定形態(tài)存在，一種是未水化的，叫做天然無水石膏，另一種是水化程度最高的，叫做生石膏。

生石膏即二水石膏(又稱天然石膏)，是含有兩個結(jié)晶水的硫酸鈣(CaSO4·2H2O)。生石膏按其純度可呈各種結(jié)晶狀態(tài)，其品種有：

(1)宏觀結(jié)晶形態(tài)：透明石膏、云母石膏、透鏡狀石膏、玫瑰花式石膏等。

(2)微觀結(jié)晶形態(tài)或粒狀形態(tài)：雪花石膏、纖維石膏、粉狀石膏等。

生石膏硬度為2，密度為2.3g/cm3，微溶于水，具有較低導(dǎo)熱率。

熟石膏是將生石膏加熱至107℃～170℃，使部分結(jié)晶水脫出，即成半水石膏(CaSO4·(1/2)H2O)。若溫度升高至190℃以上，可失去全部水分而變?yōu)橛彩?，即無水石膏(CaSO4)。半水石膏與無水石膏統(tǒng)稱為熟石膏。熟石膏品種很多，建筑上常用的有建筑石膏、模型石膏、地板石膏、高強度石膏四種。

1.建筑石膏

建筑石膏是將半水石膏經(jīng)磨細而成。遇水時，它將重新水化成二水石膏，形成堅硬的石狀物體，反應(yīng)如下：

1)凝結(jié)硬化建筑石膏與適量的水混合后，最初成為可塑的漿體，但很快失去塑性，這個過程稱為凝結(jié)，以后迅速產(chǎn)生強度，并發(fā)展成為堅硬的固體，這個過程稱為硬化。石膏的凝結(jié)硬化是一個連續(xù)的溶解、水化、膠化、結(jié)晶過程。半水石膏極易溶于水(溶解度達8.5g/L，加水后，溶液很快即達到飽和狀態(tài)而分解出溶解度低的二水石膏(溶解度為2.05g/L)，二水石膏呈細顆粒膠質(zhì)狀態(tài)。由于二水石膏的析出，溶液中的半水石膏下降為非飽和狀態(tài)，新的一批半水石膏又被溶解，溶液又達到飽和而分解出第二批二水石膏，如此循環(huán)進行，直到半水石膏全部溶解為止。同時，二水石膏迅速結(jié)晶，結(jié)晶體彼此聯(lián)結(jié)，使石膏具有了強度。隨著干燥而進一步排出內(nèi)部的游離水分，結(jié)晶體之間的摩擦力及黏結(jié)力逐漸增大，石膏強度也隨之增加，最后成為堅硬的固體。建筑石膏在凝結(jié)硬化過程中，將其從加水開始拌和一直到漿體剛開始失去可塑性的過程稱為漿體的初凝，對應(yīng)的這段時間稱為初凝時間；將其從加水拌和一直到漿體完全失去可塑性，并開始產(chǎn)生強度的過程稱為漿體的硬化，對應(yīng)的這段時間稱為漿體的終凝時間。

2)

建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)及特點

建筑石膏色白、密度為(2.6～2.75)g/cm3、堆積密度為(800～1000)kg/m3。建筑石膏按其凝結(jié)時間、細度及強度指標分為三級，見表2-4。注：表中強度以2h強度為標準。建筑石膏的特點是：

(1)孔隙率大(約達總體的50%～60%)。石膏理論需水為18.6%，為使石膏漿具有必要的可塑性，通常須加60%～80%的水，硬化后，由于多余水分的蒸發(fā)，內(nèi)部具有很大的孔隙率。

(2)凝結(jié)硬化快，摻水(3～5)min內(nèi)即可凝結(jié)，終凝不超過30min。根據(jù)施工需要，凝結(jié)時間可作調(diào)整：若需加速凝固，可摻入少量磨細的未經(jīng)煅燒的石膏；需緩凝，可摻入重量為0.1%～0.2%的動物膠或亞硫酸鹽紙漿廢液、硼砂等。

(3)硬化后體積微膨脹，膨脹率約為1%。

(4)耐水性、抗凍性差。因建筑石膏硬化后具有很強的吸濕性，在潮濕環(huán)境中，晶體間黏結(jié)力削弱，強度顯著降低，遇水則晶體溶解易被破壞，吸水后受凍，將因孔隙中水分結(jié)冰而崩裂。

(5)耐火性好。遇火時由于石膏中結(jié)晶水蒸發(fā)，吸取熱量，表面生成的無水物為良好的熱絕緣體。

(6)密度小、導(dǎo)熱性差。

2.高強度石膏

半水石膏晶體有兩種形狀：α型和β型。建筑石膏若在非密閉的情況下加熱制成，則為β型半水石膏。如果將二水石膏在1.3大氣壓(124℃)的蒸壓鍋內(nèi)蒸煉，則生成α型半水石膏，即為高強度石膏。由于高強度石膏晶體較粗，調(diào)成可塑漿體的需水量為35%～40%(占半水石膏質(zhì)量)，比建筑石膏需水量(60%～80%)小得多，因此硬化后具有較高的密實度和強度，硬化7d后的抗壓強度可達(15～40)MPa。

根據(jù)高強度石膏結(jié)晶良好、堅實、晶體較粗、強度高的特點，摻入砂或纖維材料制成砂漿，可用于建筑裝飾抹灰，制成石膏制品(如石膏吸聲板、石膏裝飾板、纖維石膏板、石膏蜂窩及微孔石膏、泡沫石膏、加氣石膏等多孔石膏制品)，也可用來制作模型等。

3.建筑石膏的應(yīng)用

石膏具有上述諸多優(yōu)良性能，主要用于室內(nèi)抹灰、粉刷，制造建筑裝飾制品、石膏板等。

(1)室內(nèi)抹灰及粉刷。將建筑石膏加水及緩凝劑拌和成漿體，可用作室內(nèi)粉刷材料。石膏漿中還可以摻入部分石灰，或?qū)⒔ㄖ嗉铀?、砂拌和成石膏砂漿，用于室內(nèi)抹灰，抹灰后的表面光滑、細膩、潔白美觀。石膏砂漿也可作為油漆等的打底層。

(2)建筑裝飾制品。由于石膏凝結(jié)快和體積穩(wěn)定的特點，常用于制造建筑雕塑和花樣、形狀不同的裝飾制品。鑒于石膏制品具有良好的裝飾功能，而且具有不污染、不老化、對人體健康無害等優(yōu)點，近年來備受青睞。

(3)石膏板。石膏板材具有輕質(zhì)、隔熱保溫、吸聲、不燃以及施工方便等性能，其應(yīng)用日漸廣泛。但石膏板具有長期徐變的性質(zhì)，在潮濕的環(huán)境中更為嚴重，且建筑石膏自身強度較低，又因其顯微酸性，不能配加強鋼筋，故不宜用于承重結(jié)構(gòu)。常用的石膏板主要有紙面石膏板、纖維石膏板、裝飾石膏板和空心石膏板等。另外，還有穿孔石膏板、嵌裝式裝飾石膏板等，各種新型石膏板材也在不斷涌現(xiàn)。

在建筑中應(yīng)用石膏已有很久的歷史。我國石膏資源豐富，分布較廣，由于其具有輕質(zhì)、高強、隔熱、耐火、吸聲、容易加工等一系列優(yōu)良性能，因而在建筑材料中占有重要地位。近年來，石膏板、建筑飾面板等石膏制品發(fā)展很快，展示了十分廣闊的應(yīng)用前景。2.1.3水玻璃

1.水玻璃的組成和生產(chǎn)

水玻璃又名泡花堿，可溶于水，是由堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合生成的硅酸鹽材料。建筑上常用鈉水玻璃(Na2O·nSiO2)。

水玻璃的主要原料是石英砂、純堿。將原料磨細，按比例配合，在玻璃熔爐內(nèi)加熱至1300℃～1400℃，熔融而生成硅酸鈉，冷卻后即成固態(tài)水玻璃。其化學(xué)反應(yīng)式為固態(tài)水玻璃在(0.3～0.8)MPa的蒸壓鍋內(nèi)加水加熱，溶解為無色、淡黃或青灰色透明或半透明黏稠液體，即成為液態(tài)水玻璃。水玻璃與普通玻璃不同，它能溶解于水中，并能在空氣中凝結(jié)、硬化。在水中溶解的難易程度隨水玻璃模數(shù)n(二氧化硅與氧化鈉摩爾數(shù)之比，稱為水玻璃模數(shù))的大小而異。n值大，水玻璃黏度大，較難溶于水，但較易分解、硬化。建筑上常用水玻璃的n一般為2.5～2.8。

水玻璃的濃度(即水玻璃在其水溶液中的含量)用密度(D)或波美度(°B'e)表示。建筑中常用的液體水玻璃的密度為(1.36～1.50)g/cm3，(波美度為38.4°B'e～48.3°B'e)。一般情況下，密度大，表明溶液中水玻璃含量高，其黏度大，水玻璃的模數(shù)也大。

2.水玻璃的硬化

水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝膠，凝膠因干燥而逐漸硬化。其化學(xué)反應(yīng)式為

Na2O·nSiO2+CO2+mH2O→Na2CO3+nSiO2·mH2O

上述硬化過程很慢，為加速硬化，可摻入適量的固化劑，如氟硅酸鈉(Na2SiF6)，以加速二氧化硅凝膠的析出和硬化。氟硅酸鈉的適宜摻量為水玻璃質(zhì)量的12%～15%。

3.水玻璃的性質(zhì)及應(yīng)用

水玻璃的黏結(jié)強度、抗拉和抗壓強度較高、耐熱性好，耐酸性強，它能經(jīng)受大多數(shù)無機酸與有機酸的作用。

水玻璃在建筑中常用于配制耐熱砂漿、耐熱混凝土；涂刷于混凝土結(jié)構(gòu)表面，可提高混凝土不透水性和抗風(fēng)化性；可用來加固地基土，提高基礎(chǔ)承載力和增強不透水性。

以水玻璃為膠結(jié)料，加入氟硅酸鈉固化劑以及一定級配的耐酸粉料和耐酸粗細集料配制成的耐酸膠泥、砂漿、混凝土和水磨石可用于耐腐蝕工程，如鋪砌耐酸塊材、抹耐酸整體面層、澆筑地面整體面層、設(shè)備基礎(chǔ)、耐酸樓(地)面、墻裙、踏腳板等。這類水玻璃耐酸材料在凝固后，應(yīng)進行酸化處理(酸洗)。即用中濃度的酸，如40%的硝酸或15%～25%的鹽酸，或30%～35%的硫酸等涂刷(耐酸水磨石宜用鹽酸)。涂刷一般不少于4次，每遍間隔不應(yīng)少于8h。每次涂刷前，應(yīng)把表面析出的結(jié)晶物清刷干凈。酸化處理的目的是使水玻璃在酸的作用下分解出氧化硅凝膠，促進水玻璃耐酸材料的硬化。析出的硅膠堵塞內(nèi)部孔隙，增大密實度，從而提高了其表面的抗?jié)B、抗稀酸和耐水性能。

除此而外，水玻璃還可用于配制防水劑等。目前市場上低模數(shù)硅酸鉀新型水玻璃已面市。木材織物浸過水玻璃后，具有防腐性能且不易著火。以水泥、水玻璃、瀝青、樹脂等作膠結(jié)劑，可以制成絕熱制品板管。水玻璃是一種建筑膠凝材料，常用來配制水玻璃膠泥和水玻璃砂漿、水玻璃混凝土，以及單獨使用水玻璃為主要原料配制涂料。水玻璃在防酸工程和耐熱工程中的應(yīng)用甚為廣泛。

2.2水硬性膠凝材料

水硬性膠凝材料的代表物質(zhì)是水泥。水泥泛指加水拌和成塑性漿體，能膠結(jié)砂、石等適當材料并能在空氣和水中硬化的粉狀水硬性膠凝材料。

水泥是建筑工程中最基本的建筑材料，不僅大量應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑，還廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、水利、海港及國防等工程建設(shè)中。水泥的品種很多，按其性能和用途可分為通用水泥、專用水泥及特性水泥三大類。通用水泥指一般土木建筑工程通常采用的水泥，即目前常用的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥及復(fù)合硅酸鹽水泥；專用水泥指專門用途的水泥，主要有油井水泥、道路水泥、砌筑水泥等；特性水泥指某種性能比較突出的水泥，主要有快硬硅酸鹽水泥、膨脹水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥等。按其主要水硬性物質(zhì)名稱，可將水泥分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥和氟鋁酸鹽水泥等。2.2.1硅酸鹽水泥

1.硅酸鹽水泥的定義

我國現(xiàn)行國家標準(GB175—2007)規(guī)定：凡是由硅酸鹽水泥熟料以及0%～5%的石灰石或?；郀t礦渣、適量的石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。

硅酸鹽水泥可分為兩種類型：

Ⅰ型硅酸鹽水泥：不摻混合材料的水泥，其代號為P.Ⅰ。

Ⅱ型硅酸鹽水泥：在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的水泥，其代號為P.Ⅱ。

2.硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝簡介

生產(chǎn)硅酸鹽水泥的關(guān)鍵是有高質(zhì)量的硅酸鹽水泥熟料。目前國內(nèi)外多以石灰石、黏土為主要原料(有時需加入校正原料)，將其按一定比例混合磨細，首先制得具有適當化學(xué)成分的生料；然后將生料在水泥窯(回轉(zhuǎn)窯或立窯)中經(jīng)過1400℃～1450℃的高溫煅燒至部分熔融，冷卻后即得到硅酸鹽水泥熟料；最后將適量的石膏和0%～5%的石灰石或?；郀t礦渣混合磨細制成硅酸鹽水泥。因此硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝概括起來簡稱為“兩磨一燒”。該過程如圖2-1所示。

3.硅酸鹽水泥熟料的礦物組成

生料在煅燒過程中，首先是石灰石和黏土分別分解成CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3，然后在一定的溫度范圍內(nèi)相互反應(yīng)，經(jīng)過一系列的中間過程后，生成硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)和鐵鋁酸四鈣(4CaO·Al2O3·Fe2O3)，稱為水泥的熟料礦物。

水泥具有許多優(yōu)良的建筑技術(shù)性能，這些性能取決于水泥熟料的礦物成分及其含量，各種礦物單獨與水作用時，表現(xiàn)出不同的性能，詳見表2-5。圖2-1硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程示意圖

4.硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化

水泥用適量的水調(diào)和后，最初形成具有可塑性的漿體，由于水泥的水化作用，隨著時間的增長，水泥漿逐漸變稠失去流動性和可塑性(但尚無強度)，這一過程稱為凝結(jié)；隨后強度逐漸發(fā)展成為堅硬的水泥石的過程稱為硬化。水泥的凝結(jié)和硬化是人為劃分的兩個階段，實際上是一個連續(xù)而復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程，這些變化決定了水泥石的某些性質(zhì)，對水泥的應(yīng)用有著重要意義。

1)硅酸鹽水泥的水化作用

水泥加水后，水泥顆粒被水包圍，其熟料礦物顆粒表面立即與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一系列新的化合物，并放出一定的熱量。其反應(yīng)如下：為了調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間，在熟料磨細時應(yīng)摻加適量(3%左右)石膏，這些石膏與部分水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成難溶的水化硫鋁酸鈣，呈針狀晶體并伴有明顯的體積膨脹。其反應(yīng)如下：

3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO2·2H2O)+19H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

水化鋁酸鈣石膏水化硫鋁酸鈣

2)硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化

硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程非常復(fù)雜，人類對其研究的歷史已有100年之久。隨著現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展，對水泥凝結(jié)硬化過程的認識逐漸深入，當前常把硅酸鹽水泥凝結(jié)和硬化的過程劃分為以下幾個階段，如圖2-2所示。圖2-2水泥凝結(jié)硬化過程示意圖當水泥加水拌和后，在水泥顆粒表面立即發(fā)生水化反應(yīng)，生成的膠體狀水化產(chǎn)物聚集在顆粒表面，使化學(xué)反應(yīng)減慢，未水化的水泥顆粒分散在水中，成為水泥漿體。此時水泥漿體具有良好的可塑性，如圖2-2(a)所示。隨著水化反應(yīng)繼續(xù)進行，新生成的水化物逐漸增多，自由水分不斷減少，水泥漿體逐漸變稠，包有凝膠層的水泥顆粒凝結(jié)成多孔的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于此時水化物尚不多，包有水化物膜層的水泥顆粒相互間引力較小，顆粒之間尚可分離，如圖2-2(b)所示。水泥顆粒不斷水化，水化產(chǎn)物不斷生成，水化凝膠體含量不斷增加，生成的膠體狀水化產(chǎn)物不斷增多并在某些點接觸，構(gòu)成疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使?jié){體失去流動性及可塑性，水泥逐漸凝結(jié)，如圖2-2(c)所示。此后由于生成的水化硅酸鈣凝膠、氫氧化鈣和水化硫鋁酸鈣晶體等水化產(chǎn)物不斷增多，它們相互接觸連生到一定程度，建立起較緊密的網(wǎng)狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部不斷充實水化產(chǎn)物，使水泥具有初步的強度。隨著硬化時間(齡期)的延續(xù)，水泥顆粒內(nèi)部未水化部分將繼續(xù)水化，使晶體逐漸增多，凝膠體逐漸密實，水泥石就具有愈來愈高的膠結(jié)力和強度，最后形成具有較高強度的水泥石，水泥進入硬化階段，如圖2-2(d)所示。這就是水泥的凝結(jié)和硬化過程。硬化后的水泥石是由晶體、膠體、未水化完的水泥熟料顆粒、游離水分和大小不等的孔隙組成的不均質(zhì)結(jié)構(gòu)體，如圖2-2(d)所示。

3)影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化的主要因素

(1)水泥礦物組成和水泥細度的影響。水泥的礦物組成及各組分的比例是影響水泥凝結(jié)硬化的最主要因素。不同礦物成分單獨和水起反應(yīng)時所表現(xiàn)出來的特點是不同的，其強度發(fā)展規(guī)律也必然不同。如在水泥中提高C3A的含量，將使水泥的凝結(jié)硬化加快，同時水化熱也變大。一般來講，若在水泥熟料中摻加混合材料，將使水泥的抗侵蝕性提高，水化熱降低，早期強度降低。水泥顆粒的粗細直接影響水泥的水化、凝結(jié)硬化、強度及水化熱等。這是因為水泥顆粒越細，總表面積越大，與水的接觸面積也大，因此水化迅速，凝結(jié)硬化也相應(yīng)增快，早期強度也高。但水泥顆粒過細，易與空氣中的水分及二氧化碳反應(yīng)，致使水泥不宜久存，過細的水泥硬化時產(chǎn)生的收縮亦較大，水泥磨得越細，耗能越多，成本越高。通常，水泥顆粒的粒徑在(7～200)μm范圍內(nèi)。

(2)石膏摻量的影響。石膏稱為水泥的緩凝劑，主要用于調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間，是水泥中不可缺少的組分。

水泥熟料在不加入石膏的情況下與水拌和會立即產(chǎn)生凝結(jié)，同時放出熱量。其主要原因是由于熟料中C3A的水化活性比水泥中其他礦物成分的活性高，很快溶于水中，在溶液中電離出三價鋁離子(Al3+)。在膠體體系中，當存在高價電荷時，可以促進膠體的凝結(jié)作用，使水泥不能正常使用。石膏起緩凝作用的機理是：水泥水化時，石膏很快與C3A作用，產(chǎn)生很難溶于水的水化硫鋁酸鈣(鈣礬石)，它沉淀在水泥顆粒表面，形成保護膜，從而阻礙了C3A過快的水化反應(yīng)，并延緩了水泥的凝結(jié)時間。石膏的摻量太少，緩凝效果不顯著；過多地摻入石膏，其本身會生成一種促凝物質(zhì)，反而使水泥快凝。適宜的石膏摻量主要取決于水泥中C3A的含量和石膏中SO3的含量，同時也與水泥細度及熟料中SO3的含量有關(guān)。石膏摻量一般為水泥重量的3%～5%。若水泥中石膏摻量超過規(guī)定的限量，還會引起水泥強度降低，嚴重時會引起水泥體積安定性不良，使水泥石產(chǎn)生膨脹性破壞。所以國家標準規(guī)定硅酸鹽水泥中SO3不得超過3.5%。

(3)水灰比的影響。水泥水灰比的大小直接影響新拌水泥漿體內(nèi)毛細孔的數(shù)量。拌和水泥時，用水量過大，新拌水泥漿體內(nèi)毛細孔的數(shù)量就要增大。由于生成的水化物不能填充大多數(shù)毛細孔，從而使水泥總的孔隙率不能減少，必然使水泥的密實程度，即強度降低。在不影響拌和、施工的條件下，水灰比小，則水泥漿稠，水泥石的整體結(jié)構(gòu)內(nèi)毛細孔減少，膠體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)易于形成，促使水泥的凝結(jié)硬化速度加快，強度顯著提高。

(4)養(yǎng)護條件(溫度、濕度)的影響。養(yǎng)護環(huán)境有足夠的溫度和濕度，有利于水泥的水化和凝結(jié)硬化過程，有利于水泥的早期強度發(fā)展。如果環(huán)境十分干燥，水泥中的水分蒸發(fā)，導(dǎo)致水泥不能充分水化，同時硬化也將停止，嚴重時會使水泥石產(chǎn)生裂縫。

(5)養(yǎng)護齡期的影響。水泥的水化硬化是一個較長時期內(nèi)不斷進行的過程，隨著水泥顆粒內(nèi)各熟料礦物水化程度的提高，凝膠體不斷增加，毛細孔不斷減少，使水泥石的強度隨齡期的增長而增加。實踐證明，水泥一般在28d內(nèi)強度發(fā)展較快，28d后增長緩慢。

此外，水泥中外加劑的應(yīng)用、水泥的貯存條件等，對水泥的凝結(jié)硬化以及強度都有一定的影響。

5．硅酸鹽水泥的技術(shù)標準

(1)細度。細度是指水泥顆粒的粗細程度。細度對水泥性質(zhì)影響很大。一般情況下，水泥顆粒越細，總表面積越大，與水接觸的面積越大，則水化速度越快，凝結(jié)硬化越快，水化產(chǎn)物越多，早期強度也越高，在水泥生產(chǎn)過程中消耗的能量越多，機械損耗也越大，生產(chǎn)成本增加，且水泥在空氣中硬化時收縮也增大，易產(chǎn)生裂縫，所以細度應(yīng)適宜。國家標準規(guī)定：硅酸鹽水泥的細度采用比表面積測定儀檢驗，其比表面積應(yīng)大于300m2/kg。

(2)凝結(jié)時間。水泥從加水開始到失去流動性，即從可塑狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需的時間叫凝結(jié)時間。用水量的多少，即水泥漿的稀稠對水泥漿體的凝結(jié)時間影響很大，因此國家標準規(guī)定水泥的凝結(jié)時間必須采用標準稠度的水泥凈漿，在標準溫度、濕度的條件下用水泥凝結(jié)時間測定儀測定。水泥凝結(jié)時間分初凝時間和終凝時間。初凝時間是從水泥加水拌和起至水泥漿開始失去可塑性所需的時間；從加水拌和起至水泥漿完全失去塑性的時間為水泥的終凝時間。水泥的凝結(jié)時間，對施工有重大意義。如凝結(jié)過快，混凝土?xí)芸焓チ鲃有?，以致無法澆筑，所以初凝不宜過快，以便有足夠的時間完成混凝土的攪拌、運輸、澆注和振搗等工序的施工操作；但終凝亦不宜過遲，以便混凝土在澆搗完畢后，盡早完成凝結(jié)并開始硬化，具有一定強度，以利下一步施工的進行，并可盡快拆去模板，提高模板周轉(zhuǎn)率。水泥的凝結(jié)時間與水泥的礦物成分和細度有關(guān)。國家標準規(guī)定：初凝不早于45min，終凝不遲于390min。

(3)標準稠度用水量。使水泥凈漿達到一定的可塑性時所需的水量，稱為水泥的用水量。不同水泥在達到一定稠度時，需要的水量不一定相同。水泥加水量的多少，直接影響水泥的各種性質(zhì)。為了測定水泥的凝結(jié)時間、體積安定性等性能，使其具有可比性，必須在一定的稠度下進行，這個規(guī)定的稠度稱為標準稠度。水泥凈漿達到標準稠度時所需的拌和水量，稱為水泥凈漿標準稠度用水量，一般以占水泥質(zhì)量的百分數(shù)來表示。常用水泥凈漿標準稠度用水量為22%～32%。水泥熟料礦物成分、細度、混合材料的種類和摻量不同時，其標準稠度用水量亦有差別。

國家標準(GB/T1346—2001)規(guī)定，水泥標準稠度用水量可采用“標準法”或“代用法”進行測定。

(4)體積安定性。水泥的體積安定性是指水泥漿體硬化過程中體積變化的穩(wěn)定性。不同水泥在凝結(jié)硬化過程中，幾乎都產(chǎn)生不同程度的體積變化。水泥石均勻輕微的體積變化，一般不致影響混凝土的質(zhì)量，但如果水泥在硬化以后產(chǎn)生不均勻的體積變化，即體積安定性不良，使構(gòu)件產(chǎn)生膨脹性裂縫，就會危及建筑物的安全。

水泥的安定性不良，是由于其某些成分緩慢水化、產(chǎn)生膨脹的緣故。在熟料的礦物組成中，游離的CaO和MgO含量過多是導(dǎo)致安定性不良的主要原因；此外，所摻的石膏超量，也是一個不容忽視的因素。熟料中所含過燒的游離氧化鈣(f-CaO)和氧化鎂水化很慢，往往在水泥硬化后才開始水化，這些氧化物在水化時體積劇烈膨脹，使水泥石開裂。當石膏摻入過多時，在水泥硬化后，多余的石膏與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成含水硫鋁酸鈣(3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O)，使體積膨脹，也會引起水泥石開裂。國家標準規(guī)定：水泥體積安定性用沸煮法檢驗(f-CaO)，必須合格。

(5)強度及強度等級。水泥的強度是評定水泥質(zhì)量的重要指標，是劃分強度等級的依據(jù)。

水泥強度檢驗標準(GB/T17671—1999)規(guī)定：水泥、標準砂及水按1∶3∶0.5的比例混合，按規(guī)定的方法制成40?mm?×?40?mm?×?160?mm的試件，在標準條件下(溫度20?±?1℃，相對濕度在90%以上)進行養(yǎng)護，分別測其3天、28天的抗壓強度和抗折強度，以確定水泥的強度等級。

根據(jù)3d、28d抗折強度和抗壓強度劃分硅酸鹽水泥強度等級，并按照3?d強度的大小分為普通型和早強型(用R表示)。硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個強度等級。各強度等級水泥的各齡期強度值不得低于國家標準(GB175—2007)規(guī)定(見表2-6)，如有一項指標低于表中數(shù)值，則應(yīng)降低強度等級，直至四個數(shù)值都滿足表中規(guī)定為止。

6.硅酸鹽水泥石的腐蝕與防止

1)水泥石的腐蝕

硅酸鹽水泥配制成各種混凝土用于不同的工程結(jié)構(gòu)，在正常使用條件下，水泥石強度會不斷增長，具有較好的耐久性。但在某些侵蝕介質(zhì)(軟水、含酸或鹽的水等)作用下，會引起水泥石強度降低，甚至造成建筑物結(jié)構(gòu)破壞，這種現(xiàn)象稱為水泥石的腐蝕。引起水泥石腐蝕的主要原因有：

(1)軟水腐蝕(溶出性侵蝕)。

(2)酸性腐蝕。

(3)鹽類腐蝕。

(4)強堿腐蝕。

2)防止水泥石腐蝕的方法

(1)根據(jù)侵蝕環(huán)境特點，合理選用水泥品種，改變水泥熟料的礦物組成或摻入活性混合材料。例如選用水化產(chǎn)物中氫氧化鈣含量較少的水泥，可提高對軟水等侵蝕作用的抵抗能力；為抵抗硫酸鹽的腐蝕，采用鋁酸三鈣含量低于5%的抗硫酸鹽水泥。

(2)提高水泥石的密實度。為了提高水泥石的密實度，應(yīng)嚴格控制硅酸鹽水泥的拌和用水量，合理設(shè)計混凝土的配合比，降低水灰比，認真選取骨料，選擇最優(yōu)施工方法。此外，在混凝土和砂漿表面進行碳化或氟硅酸處理，生成難溶的碳酸鈣外殼或氟化鈣及硅膠薄膜，提高表面密實度，也可減少侵蝕性介質(zhì)滲入內(nèi)部。

(3)加作保護層。當腐蝕作用較大時，可在混凝土或砂漿表面敷設(shè)耐腐蝕性強且不透水的保護層。例如用耐腐蝕的石料、陶瓷、塑料、防水材料等覆蓋于水泥石的表面，形成不透水的保護層，以防止腐蝕介質(zhì)與水泥石直接接觸。2.2.2摻混合材料的硅酸鹽水泥

1.混合材料

用于水泥中的混合材料分為活性混合材料和非活性混合材料兩大類。

1)活性混合材料

磨成細粉摻入水泥后，能與水泥水化產(chǎn)物的礦物成分起化學(xué)反應(yīng)，生成水硬性膠凝材料，凝結(jié)硬化后具有強度并能改善硅酸鹽水泥的某些性質(zhì)，稱為活性混合材料。常用活性混合材料有?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料和粉煤灰。

(1)?；郀t礦渣。粒化高爐礦渣是將煉鐵高爐的熔融礦渣經(jīng)急速冷卻而成的質(zhì)地疏松、多孔的顆粒狀材料。?；郀t礦渣中的活性成分主要是活性Al2O3和SiO2，即使在常溫下它們也可與Ca(OH)2起化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生強度。在含CaO較高的堿性礦渣中，因其中還含有2CaO·SiO2等成分，故其本身具有弱的水硬性。

(2)火山灰質(zhì)混合材料。這類材料是具有火山灰活性的天然的或人工的礦物質(zhì)材料，火山灰、凝灰?guī)r、硅藻石、燒黏土、煤渣、煤矸石渣等都屬于火山灰質(zhì)混合材料。這些材料都含有活性的Al2O3和SiO2，經(jīng)磨細后，在Ca(OH)2的堿性作用下，可在空氣中硬化，而后在水中繼續(xù)硬化增加強度。

(3)粉煤灰。發(fā)電廠鍋爐用煤粉做燃料，從其煙氣中排出的細顆粒廢渣，稱為粉煤灰。粉煤灰中含有較多的活性Al2O3、SiO2，它們與Ca(OH)2的化合能力較強，具有較高的活性。xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaO·SiO2·nH2OyCa(OH)2+Al2O3+mH2O=yCaO·Al2O3·nH2O

當液相中有CaSO4·2H2O存在時，它將與CaO·Al2O3·nH2O反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣。水泥熟料的水化產(chǎn)物Ca(OH)2以及水泥中的石膏具備了使活性混合材料發(fā)揮活性的條件，即Ca(OH)2和CaSO4·2H2O起著激發(fā)水化、促進水泥硬化的作用，故稱其為激發(fā)劑。常用的激發(fā)劑有堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑兩類。硫酸鹽激發(fā)劑的激發(fā)作用必須在有堿性激發(fā)劑的條件下才能充分發(fā)揮。

2)非活性混合材料

經(jīng)磨細后加入水泥中，不具有活性或活性很微弱的礦質(zhì)材料，稱為非活性混合材料。它們摻入水泥中僅起提高產(chǎn)量、調(diào)節(jié)水泥強度等級、節(jié)約水泥熟料的作用。這類材料有磨細石英砂、石灰石、黏土、慢冷礦渣及各種廢渣。

2.普通硅酸鹽水泥

凡由硅酸鹽水泥熟料、6%～20%混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥(簡稱普通水泥)，代號P·O。

摻活性混合材料時，最大摻量不得超過20%，其中允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)量8%的非活性混合材料來代替。摻非活性混合材料，最大摻量不得超過水泥質(zhì)量的8%。由于普通水泥混合材料摻量很小，因此其性能與同等級的硅酸鹽水泥相近。但由于摻入了少量的混合材料，與硅酸鹽水泥相比，普通水泥硬化速度稍慢，其3d、28d的抗壓強度稍低，這種水泥被廣泛應(yīng)用于各種強度等級的混凝土或鋼筋混凝土工程，是我國水泥的主要品種之一。

普通水泥按照國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GBl75—2007)規(guī)定，其強度等級分為42.5、42.5R、52.5、52.5R四級，各強度等級水泥的各齡期強度不得低于表2-7中的數(shù)值，其他技術(shù)性能的要求如表2-8所示。

3.礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥

1)定義

(1)礦渣硅酸鹽水泥。凡由硅酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為礦渣硅酸鹽水泥(簡稱礦渣水泥)，代號P·S(A或B)。水泥中粒化高爐礦渣摻量按質(zhì)量百分比計為21%～50%者，代號為P·S·A；水泥中?；郀t礦渣摻量按質(zhì)量百分比計為51%～70%者，代號為P·S·B。允許用石灰石、窯灰、粉煤灰和火山灰質(zhì)混合材料中的一種材料代替礦渣，代替數(shù)量不得超過水泥質(zhì)量的8%。礦渣硅酸鹽水泥的水化分兩步進行，首先是熟料礦物的水化，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣、氫氧化鈣、水化硫鋁酸鈣等水化物，其次是Ca(OH)2起著堿性激發(fā)劑的作用，與礦渣中的活性Al2O3和活性SiO2作用生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等水化物，兩種反應(yīng)交替進行又相互制約。礦渣中的C2S也和熟料中的C2S一樣參與水化作用，生成水化硅酸鈣。

礦渣硅酸鹽水泥中的石膏，一方面可以調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間；另一方面又是礦渣的激發(fā)劑，與水化鋁酸鈣起反應(yīng)，生成水化硫鋁酸鈣。故礦渣硅酸鹽水泥中的石膏摻量可以比硅酸鹽水泥的多一些，但若摻量過多，會降低水泥的質(zhì)量，故SO3的含量不得超過4%。

(2)火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥(簡稱火山灰水泥)，代號P·P。水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻量按質(zhì)量百分比計為21%～40%。

火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥的水化、硬化過程及水化產(chǎn)物與礦渣硅酸鹽水泥相類似。水泥加水后，先是熟料礦物的水化，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣、氫氧化鈣、水化硫鋁酸鈣等水化物，其次是Ca(OH)2起著堿性激發(fā)劑的作用，再與火山灰質(zhì)混合材料中的活性Al2O3和活性SiO2作用生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等水化物?；鹕交屹|(zhì)混合材料品種多，組成與結(jié)構(gòu)差異較大，雖然各種火山灰水泥的水化、硬化過程基本相同，但水化速度和水化產(chǎn)物等卻隨著混合材料、硬化環(huán)境和水泥熟料的不同而發(fā)生變化。

(3)粉煤灰硅酸鹽水泥。凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥(簡稱粉煤灰水泥)，代號P·F。水泥中粉煤灰摻量按質(zhì)量百分比計為21%～40%。

粉煤灰硅酸鹽水泥的水化、硬化過程與礦渣硅酸鹽水泥相似，但也有不同之處。粉煤灰的活性組成主要是玻璃體，這種玻璃體比較穩(wěn)定而且結(jié)構(gòu)致密，不易水化。在水泥熟料水化產(chǎn)物Ca(OH)2的激發(fā)下，經(jīng)過28天到3個月的水化齡期，才能在玻璃體表面形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。

2)強度等級與技術(shù)要求

礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥按照我國現(xiàn)行標準《通用硅酸鹽水泥》(GB175－2007)規(guī)定，其強度等級分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個強度等級，各強度等級水泥的各齡期強度不得低于表2-9中的數(shù)值，其他技術(shù)性能的要求如表2-10所示。

3)礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的特性與應(yīng)用

(1)三種水泥的共性。三種水泥均摻有較多的混合材料，所以這些水泥有以下共性：

①凝結(jié)硬化慢，早期強度低，后期強度增長較快。三種水泥的水化過程較硅酸鹽水泥復(fù)雜。首先是水泥熟料礦物與水反應(yīng)，所生成的氫氧化鈣和摻入水泥中的石膏分別作為混合材料的堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑；其次是水泥熟料礦物與混合材料中的活性氧化硅、氧化鋁進行二次化學(xué)反應(yīng)。由于三種水泥中熟料礦物含量減少，而且水化分兩步進行，所以凝結(jié)硬化速度減慢，不宜用于早期強度要求較高的工程。②水化熱較低。由于水泥中熟料的減少，使水泥水化時發(fā)熱量高的C3S和C3A含量相對減少，故水化熱較低，可優(yōu)先使用于大體積混凝土工程，不宜用于冬季施工。

③耐腐蝕能力好，抗碳化能力較差。這類水泥水化產(chǎn)物中Ca(OH)2的含量少，堿度低，故抗碳化能力較差，對防止鋼筋銹蝕不利，不宜用于重要的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土，但其抗溶出性侵蝕、抗鹽酸類侵蝕及抗硫酸鹽侵蝕的能力較強，宜用于有耐腐蝕要求的混凝土工程。

④對溫度敏感，蒸汽養(yǎng)護效果好。這三種水泥在低溫條件下水化速度明顯減慢，在蒸汽養(yǎng)護的高溫、高濕環(huán)境中，活性混合材料參與二次水化反應(yīng)，強度增長比硅酸鹽水泥快。⑤抗凍性、耐磨性差。與硅酸鹽水泥相比較，這三種水泥由于加入較多的混合材料，用水量增大，水泥石中孔隙較多，故抗凍性、耐磨性較差，不適用于受反復(fù)凍融作用的工程及有耐磨要求的工程。

(2)三種水泥的特性。礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥除上述共性外，各自的特點如下：

①礦渣水泥。由于礦渣水泥硬化后氫氧化鈣的含量低，礦渣又是水泥的耐火摻料，所以礦渣水泥具有較好的耐熱性，可用于配制耐熱混凝土。同時，由于礦渣為玻璃體結(jié)構(gòu)，親水性差，因此礦渣水泥保水性差，易生產(chǎn)泌水，干縮性較大，不適用于有抗?jié)B要求的混凝土工程。②火山灰水泥?；鹕交宜嘈杷看螅谟不^程中的干縮較礦渣水泥更為顯著，在干熱環(huán)境中易產(chǎn)生干縮裂縫。因此，火山灰水泥不適用于干燥環(huán)境中的混凝土工程，使用時必須加強養(yǎng)護，使其在較長時間內(nèi)保持潮濕狀態(tài)。

火山灰水泥顆粒較細，泌水性小，故具有較高的抗?jié)B性，適用于有一般抗?jié)B要求的混凝土工程。

③粉煤灰水泥。粉煤灰水泥的主要特點是干縮性比較小，甚至比硅酸鹽水泥及普通水泥還小，因而抗裂性較好；由于粉煤灰的顆粒多呈球形微粒，吸水率小，所以粉煤灰水泥的需水量小，配制的混凝土和易性較好。

4.復(fù)合硅酸鹽水泥

凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥(簡稱復(fù)合水泥)，代號P·C。水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比計應(yīng)大于20%，但不超過50%。允許用不超過8%的窯灰代替部分混合材料；摻礦渣時混合材料摻量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù)。復(fù)合硅酸鹽水泥中摻入兩種或兩種以上的混合材料，可以明顯地改善水泥的性能，克服了摻加單一混合材料水泥的弊端，有利于水泥的使用與施工。復(fù)合硅酸鹽水泥的性能一般受所用混合材料的種類、摻量及比例等因素的影響，早期強度高于礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥，大體上的性能與上述三種水泥相似，適用范圍較廣。

按照國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GBl75—2007)的規(guī)定，水泥熟料中氧化鎂和三氧化硫的含量、細度、安定性、凝結(jié)時間等指標與火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥相同。復(fù)合硅酸鹽水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個強度等級，各強度等級水泥的各齡期強度不得低于表2-11數(shù)值。2.2.3水泥的應(yīng)用、驗收與保管

1.六種常用水泥的特性與應(yīng)用

硅酸鹽水泥、普通水泥、礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及復(fù)合水泥等水泥是在工程中應(yīng)用最廣的品種，這六種水泥的特性如表2-12所示，它們的應(yīng)用如表2-13所示。

2.水泥的驗收

水泥可以采用袋裝或者散裝。袋裝水泥每袋凈含量50kg,且不得少于標志質(zhì)量的99%，隨機抽取20袋水泥，其總質(zhì)量不得少于1000kg。

水泥袋上應(yīng)清楚標明下列內(nèi)容：執(zhí)行標準、水泥品種、代號、強度等級、生產(chǎn)者名稱、生產(chǎn)許可證標志(QS)及編號、出廠編號、包裝日期、凈含量。包裝袋兩側(cè)應(yīng)根據(jù)水泥的品種采用不同的顏色印刷水泥名稱和強度等級。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥采用紅色，礦渣硅酸鹽水泥采用綠色，火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥采用黑色或藍色。

散裝水泥發(fā)運時應(yīng)提交與袋裝水泥標志相同內(nèi)容的卡片。建設(shè)工程中使用水泥之前，要對同一生產(chǎn)廠家、同期出廠的同品種、同強度等級的水泥，以一次進場的、同一出廠編號的水泥為一批，按照規(guī)定的抽樣方法抽取樣品，對水泥性能進行檢驗。袋裝水泥以每一編號內(nèi)隨機抽取不少于20袋水泥取樣；散裝水泥于每一編號內(nèi)采用散裝水泥取樣器隨機取樣。重點檢驗水泥的凝結(jié)時間、安定性和強度等級，合格后方可投入使用。存放期超過3個月的水泥，使用前必須重新進行復(fù)驗，并按復(fù)驗結(jié)果使用。

3.水泥的保管

水泥在運輸和儲存時不得受潮和混入雜物，不同品種和強度等級水泥應(yīng)分別儲存，不得混雜。使用時應(yīng)考慮先存先用，不可儲存過久。

儲存水泥的庫房必須干燥，庫房地面應(yīng)高出室外地面

30cm。若地面有良好的防潮層并以水泥砂漿抹面，可直接存放，否則應(yīng)用木料墊高地面20cm。袋裝水泥堆垛不宜過高，一般為10袋，如儲存時間短、包裝質(zhì)量好可堆至15袋。袋裝水泥垛一般應(yīng)離開墻壁和窗戶30cm以上。水泥垛應(yīng)設(shè)立標示牌，注明生產(chǎn)廠家、水泥品種、強度等級、出廠日期等。應(yīng)盡量縮短水泥的儲存期，通用水泥不宜超過3個月，否則應(yīng)重新測定強度等級，按實際強度使用。2.2.4其他品種的水泥

1.白色及彩色硅酸鹽水泥

1)白色硅酸鹽水泥

在氧化鐵含量少的硅酸鹽水泥熟料中加入適量的石膏，磨細制成的水硬性膠凝材料稱為白色硅酸鹽水泥簡稱白水泥，代號P·W。磨細水泥時，允許加入不超過水泥質(zhì)量10%的石灰石或窯灰作為外加物；水泥粉磨時，允許加入不損害水泥性能的助磨劑，加入量不得超過水泥質(zhì)量的1%。

白水泥與常用水泥的主要區(qū)別在于氧化鐵含量少，因而色白。白水泥與常用水泥的生產(chǎn)制造方法基本相同，關(guān)鍵是嚴格控制水泥原料的鐵含量，嚴防在生產(chǎn)過程中混入鐵質(zhì)。此外，錳、鉻等的氧化物也會導(dǎo)致水泥白度的降低，必須控制其含量。白水泥的性能與硅酸鹽水泥基本相同。根據(jù)國家標準GB2015—2005的規(guī)定，白色硅酸鹽水泥分為32.5、42.5和52.5三個強度等級，各強度等級水泥各規(guī)定齡期的強度不得低于表2-14的數(shù)值。

白水泥的技術(shù)要求中與其他品種水泥最大的不同是有白度要求，白度的測定方法按GB/T5950－2008進行，水泥白度值不低于87。

白水泥其他各項技術(shù)要求包括：細度要求為0.080mm方孔篩篩余量不超過10%；其初凝時間不得早于45min，終凝時間不遲于10h；體積安定性用沸煮法檢驗必須合格；同時，熟料中氧化鎂的含量不得超過5.0%，三氧化硫的含量不得超過3.5%。

2)彩色硅酸鹽水泥

彩色硅酸鹽水泥根據(jù)其著色方法不同，有三種生產(chǎn)方式：一是直接燒成法，在水泥生料中加入著色原料而直接煅燒成彩色水泥熟料，再加入適量石膏共同磨細；二是染色法，將白色硅酸鹽水泥熟料或普通硅酸鹽水泥熟料、適量石膏和堿性著色物質(zhì)共同磨細，制得彩色水泥；三是將干燥狀態(tài)的著色物質(zhì)直接摻入白水泥或硅酸鹽水泥中。當工程使用量較少時，常用第三種辦法。

彩色硅酸鹽水泥有紅色、黃色、藍色、綠色、棕色、黑色等。根據(jù)行業(yè)標準《彩色硅酸鹽水泥》(JC/T870—2000)的規(guī)定，彩色硅酸鹽水泥強度等級分為27.5、32.5和42.5三個等級。各級彩色水泥各規(guī)定齡期的強度不得低于表2-15的數(shù)據(jù)。彩色硅酸鹽水泥其他各項技術(shù)要求為：細度要求

0.080mm方孔篩篩余不得超過6.0%；初凝時間不得早于1h，終凝時間不得遲于10h；體積安定性用沸煮法檢驗必須合格；彩色水泥中三氧化硫的含量不得超過4.0%。

白色和彩色硅酸鹽水泥主要應(yīng)用于建筑裝飾工程中，常用于配制各類彩色水泥漿、水泥砂漿，用于飾面刷漿或陶瓷鋪貼的勾縫，配制裝飾混凝土、彩色水刷石、人造大理石及水磨石等制品，并以其特有的色彩裝飾性，用于雕塑藝術(shù)和各種裝飾部件。

2.快硬硅酸鹽水泥

凡以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏磨細制成的，以3d抗壓強度表示強度等級的水硬性膠凝材料，稱為快硬硅酸鹽水泥(簡稱快硬水泥)。

快硬硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法與硅酸鹽水泥基本相同，只是要求C3S和C3A含量高些。通?？煊补杷猁}水泥熟料中C3S的含量為50%～60%，C3A的含量為8%～14%，二者總含量應(yīng)不小于60%～65%。為加快硬化速度，可適當增加石膏的摻量(可達8%)和提高水泥的細度，水泥的比表面積一般控制在(3000～4000)cm3/g。根據(jù)國家標準《快硬硅酸鹽水泥》(GB199—1990)的規(guī)定，快硬硅酸鹽水泥以3d強度表示強度等級，分為32.5、37.5、42.5三個等級。各級快硬水泥各規(guī)定齡期的強度不得低于表2-16的數(shù)據(jù)。快硬硅酸鹽水泥其他各項技術(shù)要求為：細度要求0.080mm方孔篩的篩余百分率不得超過10%；初凝時間不得早于45min,終凝時間不得遲于10h；體積安定性用沸煮法檢驗必須合格。

快硬水泥水化放熱速度快，水化熱較高，早期強度高，但干縮性較大，主要用于搶修工程、軍事工程、冬季施工工程、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件，適用于配制干硬混凝土等，可提高早期強度，縮短養(yǎng)護周期，但不宜用于大體積混凝土工程。

3.膨脹水泥

由膠凝物質(zhì)和膨脹劑混合而成的膠凝材料稱為膨脹水泥，它在水化過程中能產(chǎn)生體積膨脹，在硬化過程中不僅不收縮，而且有不同程度的膨脹。使用膨脹水泥能克服和改善普通水泥混凝土的一些缺點(常用水泥在硬化過程中常產(chǎn)生一定收縮，造成水泥混凝土構(gòu)件裂紋、透水和不適宜某些工程的使用)，能提高水泥混凝土構(gòu)件的密實性和整體性。

膨脹水泥水化硬化過程中體積膨脹，可以達到補償收縮、增加結(jié)構(gòu)密實度以及獲得預(yù)加應(yīng)力的目的。由于這種預(yù)加應(yīng)力來自于水泥本身的水化，所以稱為自應(yīng)力，并以“自應(yīng)力值”(MPa)來表示其大小。按自應(yīng)力的大小，膨脹水泥可分為兩類：當自應(yīng)力值不小于2.0MPa時，稱為自應(yīng)力水泥；當自應(yīng)力值小于2.0MPa時，則稱為膨脹水泥。膨脹水泥按主要成分劃分為硅酸鹽型、鋁酸鹽型、硫鋁酸鹽型和鐵鋁酸鈣型，其膨脹機理都是水泥石中所形成的鈣礬石的膨脹。其中硅酸鹽膨脹水泥凝結(jié)硬化較慢，鋁酸鹽膨脹水泥凝結(jié)硬化較快。

(1)硅酸鹽膨脹水泥。它是以硅酸鹽水泥為主要成分，外加鋁酸鹽水泥和石膏為膨脹組分配制而成的膨脹水泥。其膨脹值的大小通過改變鋁酸鹽水泥和石膏的含量來調(diào)節(jié)。

(2)鋁酸鹽膨脹水泥。鋁酸鹽膨脹水泥由鋁酸鹽水泥熟料、二水石膏為膨脹組分混合磨細或分別磨細后混合而成，具有自應(yīng)力值高以及抗?jié)B、氣密性好等優(yōu)點。

(3)硫鋁酸鹽膨脹水泥。它是以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要成分，以石膏為膨脹組分配制而成的。

(4)鐵鋁酸鈣膨脹水泥。它是以鐵相、無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要成分，以石膏為膨脹組分配制而成的。

4.中低熱水泥

中低熱水泥包括中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥及低熱礦渣硅酸鹽水泥三個品種。在《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥及低熱礦渣硅酸鹽水泥》(GB200—2003)中，對這三種水泥做出了相應(yīng)的規(guī)定。

1)定義與代號

(1)中熱硅酸鹽水泥。以適當成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細而成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料，稱為中熱硅酸鹽水泥(簡稱中熱水泥)，代號P·MH。

(2)低熱硅酸鹽水泥。以適當成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細而成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料，稱為低熱硅酸鹽水泥(簡稱低熱水泥)，代號P·LH。

(3)低熱礦渣硅酸鹽水泥。以適當成分的硅酸鹽水泥熟料，加入?；郀t礦渣、適量石膏，磨細而成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料，稱為低熱礦渣硅酸鹽水泥(簡稱低熱礦渣水泥)，代號P·SLH。低熱礦渣水泥中?；郀t礦渣摻量按質(zhì)量百分數(shù)計為20%～60%，允許用不超過混合材料總量50%的粒化電爐磷渣或粉煤灰代替部分?；郀t礦渣。

2)中低熱硅酸鹽水泥熟料的要求

(1)中熱硅酸鹽水泥熟料要求硅酸三鈣(3CaO·SiO2)的含量不超過55%，鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)的含量應(yīng)不超過6%，游離氧化鈣(CaO)的含量不超過1.0%。

(2)低熱硅酸鹽水泥熟料要求硅酸三鈣(3CaO·SiO2)的含量不小于40%，鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)的含量不超過6%，游離氧化鈣(CaO)的含量不超過1.0%。

(3)低熱礦渣硅酸鹽水泥要求鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)的含量不超過8%，游離氧化鈣(CaO)的含量不超過1.2%，氧化鎂(MgO)的含量不宜超過5.0%。如果水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗合格，則熟料中氧化鎂(MgO)的含量允許放寬到6.0%。

3)技術(shù)要求

現(xiàn)行規(guī)范《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥及低熱礦渣硅酸鹽水泥》(GB200—2003)對三種中低熱水泥提出了一系列的技術(shù)要求，列于表2-17和表2-18中。三種中低熱水泥各齡期的水化熱應(yīng)不大于表2-19的數(shù)值，且低熱水泥28d的水化熱應(yīng)不大于310kJ/kg。

中低熱水泥主要用于要求水化熱較低的大壩和大體積工程。中熱水泥主要適用于大壩溢流面的面層和水位變動區(qū)等要求耐磨性和抗凍性的工程，低熱水泥和低熱礦渣水泥主要適用于大壩或大體積建筑物內(nèi)部及水下工程。中低熱水泥主要用于要求水化熱較低的大壩和大體積工程。中熱水泥主要適用于大壩溢流面的面層和水位變動區(qū)等要求耐磨性和抗凍性的工程，低熱水泥和低熱礦渣水泥主要適用于大壩或大體積建筑物內(nèi)部及水下工程。

5.道路硅酸鹽水泥

(1)定義與代號。由道路硅酸鹽水泥熟料、適量石膏或加入規(guī)范規(guī)定的混合材料，磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為道路硅酸鹽水泥(簡稱道路水泥)，代號P·R。

(2)道路硅酸鹽水泥熟料的要求。道路硅酸鹽水泥熟料要求鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)的含量不超過5.0%，鐵鋁酸四鈣(4CaO·Al2O3·Fe2O3)的含量不低于16.0%，游離氧化鈣(CaO)的含量，旋窯生產(chǎn)時不大于1.0%，立窯生產(chǎn)時不大于1.8%。

(3)技術(shù)要求?，F(xiàn)行規(guī)范《道路硅酸鹽水泥》(GB13693—2005)對道路硅酸鹽水泥提出了一系列的技術(shù)要求，如表2-20和表2-21所示。

6.砌筑水泥

(1)定義與代號。凡由一種或一種以上的水泥混合材料，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，共同磨細制成的工作性較好的水硬性膠凝材料，稱為砌筑水泥，代號M。水泥中混合材料摻加量按質(zhì)量百分比計應(yīng)大于50%，允許摻入適量的石灰石或窯灰。

(2)技術(shù)要求?，F(xiàn)行規(guī)范《砌筑水泥》(GB/T3183—2003)對砌筑水泥提出一系列的技術(shù)要求，如表2-22和表2-23所示。

7.鋁酸鹽水泥

(1)定義與代號。凡由鋁酸鈣為主的鋁酸鹽水泥熟料，磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為鋁酸鹽水泥，代號CA。

鋁酸鹽水泥按Al2O3含量百分數(shù)分為四類：

CA-5050%≤Al2O3＜60%

CA-6060%≤Al2O3＜68%

CA-7068%≤Al2O3＜77%

CA-8077%≤Al2O3

(2)技術(shù)性質(zhì)。根據(jù)國家標準《鋁酸鹽水泥》(GB201—2000)的規(guī)定，鋁酸鹽水泥的細度：比表面積不小于300m2/kg或通過0.045mm方孔篩上的篩余不大于20%。兩種方法由供需雙方商定，發(fā)生爭議時以比表面積為準。

①凝結(jié)時間：CA-50、CA-70、CA-80型鋁酸鹽水泥初凝時間不得早于30?min，終凝時間不得遲于6?h；CA-60型鋁酸鹽水泥初凝時間不得早于60?min，終凝時間不得遲于18?h。

②強度：各類型鋁酸鹽水泥各齡期強度值不得低于表2-24數(shù)值。注：①當用戶需要時，生產(chǎn)廠應(yīng)提供結(jié)果。

(3)鋁酸鹽水泥的主要特性和應(yīng)用。

①快凝早強。早期強度很高，后期強度增長不顯著。所以鋁酸鹽水泥主要用于工期緊急(如筑路、橋)的工程、搶修工程(如堵漏)等，也可用于冬季施工的工程。

②水化熱大。其水化熱與一般高強度硅酸鹽水泥大致相同，但其放熱速度特別快，且放熱量集中，1d內(nèi)即可放出水化熱總量的70%～80%。鋁酸鹽水泥不宜用于大體積混凝土工程。

③抗礦物水和硫酸鹽作用的能力很強。

④鋁酸鹽水泥抗堿性極差，不得用于接觸堿性溶液的工程。⑤較高的耐熱性。當采用耐火粗細骨料(如鉻鐵礦等)時，可制成使用溫度達1300℃～1400℃的耐熱混凝土，且強度能保持53%。

⑥配制膨脹水泥、自應(yīng)力水泥，也可以作為化學(xué)建材的添加料使用。

⑦自然條件下，長期強度及其他性能略有降低的趨勢。因此，鋁酸鹽水泥不宜用于長期承重的結(jié)構(gòu)及處于高溫高濕環(huán)境的工程中。

2.3膠凝材料的技術(shù)指標檢測

2.3.1水泥檢驗的一般規(guī)定

1.取樣方法

散裝水泥以同一水泥廠、同一強度等級、同一品種、同一編號、同期到達的水泥為一批，采用散裝水泥取樣器隨機取樣。取樣應(yīng)有代表性，可連續(xù)取，也可從20個以上不同部位分別抽取等量水泥，總數(shù)至少12kg。袋裝水泥取樣于每一個編號內(nèi)隨機抽取不少于20袋水泥，采用袋裝水泥取樣器取樣，每次抽取的樣量應(yīng)盡量一致。水泥試樣應(yīng)充分拌勻，通過0.9mm方孔篩并記錄篩余物情況。當試驗水泥從取樣至試驗要保持24h以上時，應(yīng)把它貯存在基本裝滿和氣密的容器里，這個容器應(yīng)不與水泥起反應(yīng)。試驗用水應(yīng)是潔凈的淡水，仲裁試驗或其他重要試驗用蒸餾水，其他試驗可用飲用水。儀器、用具和試模的溫度與試驗室一致。

2.養(yǎng)護條件

試驗室溫度應(yīng)為(20?±?2)℃，相對濕度應(yīng)大于50%。養(yǎng)護箱溫度為(20?±?1)℃，相對濕度應(yīng)大于90%。

3.對試驗材料的要求

(1)水泥試樣應(yīng)充分拌勻。

(2)試驗用水必須是潔凈的淡水。

(3)水泥試樣、標準砂、拌和用水等溫度應(yīng)與試驗室溫度相同。2.3.2水泥細度試驗

1.試驗?zāi)康?/p>

檢驗水泥顆粒的粗細程度。由于水泥的許多性質(zhì)(凝結(jié)時間、收縮性、強度等)都與水泥的細度有關(guān)，因此必須檢驗水泥的細度，以它作為評定水泥質(zhì)量的依據(jù)之一。

2.主要儀器設(shè)備

試驗篩：由圓形篩框和篩網(wǎng)組成(篩網(wǎng)孔邊長為80μm,其結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-3、圖2-4所示；

負壓篩析儀(裝置示意圖見圖2-5)；

水篩架和噴頭：水篩架上篩座內(nèi)徑為140mm，噴頭直徑為55mm，面上均勻分布90個孔，孔徑為(0.5～0.7)mm(水篩架和噴頭見圖2-6)；

天平(最大稱量為200g，感量為0.05g)；

搪瓷盤、毛刷等。圖2-3負壓篩(單位：mm)圖2-4水篩(單位：mm)圖2-5負壓篩析儀示意圖

3.試樣準備

將用標準取樣方法取出的水泥試樣，取出約200g通過

0.9mm方孔篩，盛在搪瓷盤中待用。

4.試驗方法與步驟

1)負壓篩析法(GB1345—2005)

負壓篩析法測定水泥細度，采用圖2-5所示裝置。

(1)篩析試驗前，應(yīng)把負壓篩放在篩座上，蓋上篩蓋，接通電源，檢查控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)負壓至(4000～6000)Pa。

(2)稱取試樣25g，置于潔凈的負壓篩中，蓋上篩蓋，放在篩座上，開動篩析儀連續(xù)篩析2min；在此期間如有試樣附著在篩蓋上，可輕輕地敲擊，使試樣落下。篩畢，用天平稱量篩余物。

(3)當工作負壓小于4000Pa時，應(yīng)清理吸塵器內(nèi)水泥，使負壓恢復(fù)正常。

2)水篩法

水篩法測定水泥細度，采用圖2-6所示裝置。

(1)篩析試驗前，檢查水中應(yīng)無泥沙，調(diào)整好水壓及水壓架的位置，使其能正常運轉(zhuǎn)噴頭，底面和篩網(wǎng)之間距離為(35～75)mm。

(2)稱取試樣50g，置于潔凈的水篩中，立即用潔凈淡水沖洗至大部分細粉通過后，再將篩子置于水篩架上，用水壓為(0.05?±?0.02)MPa的噴頭連續(xù)沖洗3min。篩畢，用少量水把篩余物沖至蒸發(fā)皿中，等水泥顆粒全部沉淀后小心倒出清水，烘干并用天平稱量篩余物，稱準至0.1g。圖2-6水篩法裝置系統(tǒng)圖

3)干篩法

在沒有負壓篩析儀和水篩的情況下，允許用手工干篩法測定。

(1)稱取水泥試樣50g倒入符合GB3350.7要求的干篩內(nèi)。

(2)用一只手執(zhí)篩往復(fù)搖動，另一只手輕輕拍打，拍打速度每分鐘約120次，每40次向同一方向轉(zhuǎn)動60°，使試樣均勻分布在篩網(wǎng)上，直至每分鐘通過的試樣量不超過0.05g為止。用天平稱量篩余物，稱準至0.1g。

5.結(jié)果計算與數(shù)據(jù)處理

水泥試樣篩余百分數(shù)用下式計算：(2-1)式中：F——水泥試樣的篩余百分數(shù)，%；

Rs——水泥篩余的質(zhì)量，g；

mc——水泥試樣的質(zhì)量，g。負壓篩析法、水篩法或干篩法均以一次檢驗測定值作為鑒定結(jié)果。在采用負壓篩析法與水篩法或手工干篩法測定的結(jié)果發(fā)生爭議時，以負壓篩析法為準。2.3.3水泥標準稠度用水量測試

1.試驗?zāi)康?/p>

水泥的凝結(jié)時間和安定性都與用水量有關(guān)，為了消除試驗條件的差異而有利于比較，水泥凈漿必須有一個標準的稠度。本試驗的目的就是測定水泥凈漿達到標準稠度時的用水量，以便為進行凝結(jié)時間和安定性試驗做好準備。

2.主要儀器設(shè)備

測定水泥標準稠度和凝結(jié)時間的維卡儀(見圖2-7)，其試模采用圓模(見圖2-8)；水泥凈漿攪拌機(見圖2-9)；搪瓷盤；小插刀；量水器(最小可讀為0.1mL，精度為1%)；天平；玻璃板(150?mm×150?mm×5?mm)等。

3.主要儀器設(shè)備簡介

(1)標準法維卡儀。如圖2-7所示，標準稠度測定用試桿有效長度為(50±1)mm，直徑為(10?±?0.05)mm的圓柱形耐腐蝕金屬制成。測定凝結(jié)時間時取下試桿，用試針(見圖2-7(d)、(e))代替試桿。試針由鋼制成，它是有效長度初凝針為(50?±?1)mm，終凝針為(30?±?1)mm，直徑為(1.13?±?

0.05)mm的圓柱體。滑動部分的總質(zhì)量為(300?±?1)g。與試桿、試針連接的滑動桿表面應(yīng)光滑，能靠重力自由下落，不得有緊澀和搖動現(xiàn)象。圖2-7測定水泥標準稠度和凝結(jié)時間用的維卡儀(單位：mm)

(2)盛裝水泥凈漿的試模(見圖2-8)應(yīng)由耐腐蝕的，有足夠硬度的金屬制成。試模為深(40?±?0.2)mm，頂內(nèi)徑為(65?±?0.5)mm，底內(nèi)徑為(75?±?0.5)mm的截頂圓錐體。每只試模應(yīng)配備一個大于試模、厚度不小于2.5mm的平板玻璃底板。

(3)水泥凈漿攪拌機。NJ-160B型水泥凈漿攪拌機如圖2-9所示，主要結(jié)構(gòu)由底座、立柱、減速箱、滑板、攪拌葉片、攪拌鍋、雙速電動機組成。圖2-8圓模(單位：mm)圖2-9水泥凈漿攪拌機示意圖主要技術(shù)參數(shù)：

●攪拌葉寬度：111mm。

●攪拌葉轉(zhuǎn)速：

低速擋：(140?±?5)r/min(自轉(zhuǎn))；(62?±?5)r/min(公轉(zhuǎn))。

高速擋：(285?±?10)r/min(自轉(zhuǎn))；(125?±?10)r/min(公轉(zhuǎn))。

凈重：45kg。

其工作原理是：雙速電動機軸由連接法蘭與減速箱內(nèi)蝸桿軸連接，經(jīng)蝸輪軸副減速使蝸輪軸帶動行星定位套同步旋轉(zhuǎn)；固定在行星定位套上偏心位置的葉片軸帶動葉片公轉(zhuǎn)，固定在葉片軸上端的行星齒輪圍繞固定的內(nèi)齒圈完成自轉(zhuǎn)運動，由雙速電動機經(jīng)時間繼電器控制自動完成一次慢轉(zhuǎn)→?！燹D(zhuǎn)的規(guī)定工作程序。本機器安裝不需特別基礎(chǔ)及地腳螺釘，只需將設(shè)備放置在平整的水泥平臺上，并墊一層厚(5～8)mm的橡膠板即可。

本機將電源線插入，紅燈亮表示接通電源，將鈕子開關(guān)撥到程控位置，即自動完成一次慢轉(zhuǎn)120s→停15s→快轉(zhuǎn)120s的程序。若置鈕子開關(guān)于手動位置，則手動三位開關(guān)分別完成上述動作。左右搬動升降手柄即可使滑板帶動攪拌鍋沿立柱的燕尾導(dǎo)軌上下移動，向上移動用于攪拌，向下移動用于取下攪拌鍋。攪拌鍋與滑板用偏心槽旋轉(zhuǎn)鎖緊。

機器出廠前已將攪拌葉片與攪拌鍋之間的工作間隙調(diào)整到(2±1)m。時間繼電器也已調(diào)整到工作程序要求。

4.試樣的制備

稱取500g水泥以及一些潔凈自來水(有爭議時應(yīng)以蒸餾水為準)。

5.試驗方法與步驟

1)標準法測定

(1)試驗前必須檢查維卡儀金屬棒是否能自由滑動；當試桿降至接觸玻璃板時，指針應(yīng)對準標尺零點；攪拌機應(yīng)運轉(zhuǎn)正常等。

(2)水泥凈漿的拌和。用水泥凈漿攪拌機攪拌，攪拌鍋和攪拌葉片先用濕布擦過，將拌和水倒入攪拌鍋內(nèi)，在(5～10)s內(nèi)將稱好的500?g水泥全部加入水中，防止水和水泥濺出；拌和時，先將鍋放在攪拌機的鍋座上，升至攪拌位置，旋緊定位螺釘，連接好時間控制器，將凈漿攪拌機右側(cè)的快→停→慢鈕子開關(guān)撥到“?！?，將手動→停→自動鈕子開關(guān)撥到“自動”一側(cè)，啟動控制器上的按鈕，攪拌機將自動低速攪拌120s，停15s，接著高速攪拌120s停機。拌和結(jié)束后，立即將拌制好的水泥凈漿裝入已置于玻璃底板上的試模中，用小刀插搗，輕輕振動數(shù)次，刮去多余的凈漿；抹平后速將試模和底板移到維卡儀上，并將其中心定在標準稠度試桿下，降低試桿直至與水泥凈漿表面接觸，擰緊松緊螺絲旋鈕(1～2)s后，突然放松，使標準稠度試桿垂直自由地沉入水泥凈漿中。在試桿停止沉入或釋放試桿30s時記錄試桿距底板之間的距離，升起試桿后，立即擦凈；整個操作應(yīng)