水泥的物理性能對(duì)混凝土的影響

一、細(xì)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(xì)程度（顆粒大?。┓Q為水泥細(xì)度。水泥細(xì)度直接影響水泥的凝結(jié)和硬化速度、強(qiáng)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(duì)水泥細(xì)度都很重視。水泥細(xì)度有篩余百分?jǐn)?shù)、比表面積、顆粒平均直徑和顆粒級(jí)配等表示方法。在相同的粉磨條件下，影響水泥粉磨細(xì)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。混合材料中火山灰質(zhì)材料、粉煤灰易磨礦渣難磨。水泥中粗細(xì)顆粒級(jí)配恰當(dāng)，則可得到良好的流發(fā)性能。一般認(rèn)為，水泥中3~30μm的顆粒主要起強(qiáng)度增長(zhǎng)作用，而大于60μm顆粒由于水化程度低，對(duì)水泥強(qiáng)度貢獻(xiàn)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(qiáng)作用，而其中3μm以下的顆粒只起早強(qiáng)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(yīng)盡量少一些為好。水泥一般從強(qiáng)度出發(fā)來(lái)確定細(xì)度指標(biāo)，尤其是當(dāng)熟料強(qiáng)度低，混合材摻量高時(shí)，往往都采取提高粉磨細(xì)度來(lái)保證水泥強(qiáng)度。水泥細(xì)度越大，細(xì)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(jī)不同（球磨、輥壓磨、振動(dòng)磨），所得的水泥顆粒的形狀會(huì)不一樣。在相同細(xì)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(xì)度以比表面積表示，其比表面積不小于300m2/kg。比表面積過(guò)小，水泥容易泌水，失去膠凝作用效果；比表面積過(guò)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(dǎo)致水泥極件強(qiáng)度減小。通用硅酸鹽水泥的其他五種水泥的細(xì)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?xí)r，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(dòng)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(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和一定水灰比下的流動(dòng)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(xì)度、礦物組成以及混合材的品種和摻入量。三、凝結(jié)時(shí)間水泥的凝結(jié)時(shí)間分為初凝和終凝。初凝是從水泥加水拌合時(shí)起到水泥漿開(kāi)始失去可塑性的時(shí)間，終凝是從水泥加水拌合時(shí)起到水泥漿完全失去可塑性幵開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度的時(shí)間。為使混凝土和砂漿有充分的時(shí)間進(jìn)行攪拌、運(yùn)輸、澆搗或砌筑，水泥初凝不能過(guò)早；當(dāng)施工完畢，則要求盡快硬化，產(chǎn)生強(qiáng)度，故終凝時(shí)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(lái)。出現(xiàn)假凝的水泥漿不再加水而重新攪拌可恢復(fù)可塑性，仍可灌注施工，強(qiáng)度下降不大。出現(xiàn)假凝的原因一般認(rèn)為是在粉磨水泥時(shí)，由于磨內(nèi)溫度過(guò)高導(dǎo)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(guò)燒和慢冷也容易引起水泥的假凝。急凝：發(fā)生時(shí)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(shí)放出大量的熱量而使施工困難，若強(qiáng)行施工則混凝土將會(huì)喪失強(qiáng)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(shí)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(shí)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(xì)度、水泥用水量、貯存時(shí)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(píng)定水泥質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。水泥在凝結(jié)、硬化后，因內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生局部膨脹，而導(dǎo)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(guò)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(duì)水泥構(gòu)件影響的機(jī)理是：CaO吸水水化較慢，通常需要三天以后才反應(yīng)，且反應(yīng)生成的氫氧化鈣，體積膨脹，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的水泥安定性指標(biāo)是指由游離氧化鈣含量過(guò)高所引起的。它采用試餅法和雷氏法來(lái)檢驗(yàn)，當(dāng)有爭(zhēng)議時(shí)以雷氏法為準(zhǔn)。五、強(qiáng)度水泥強(qiáng)度是水泥重要的物理力學(xué)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(qiáng)度的表示方法通常有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)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(huì)選用抗折強(qiáng)度高的水泥；如澆注地板、高速公路路面等，會(huì)選用抗壓強(qiáng)度較高的水泥。水泥強(qiáng)度等級(jí)是用一定齡期的抗壓強(qiáng)度來(lái)表示的。對(duì)于不同的水泥齡期的規(guī)定是不同的。應(yīng)當(dāng)指出，水泥強(qiáng)度是一個(gè)相對(duì)值，同樣的水泥用不同的方法就會(huì)有不同的強(qiáng)度值。為了正確反映水泥的強(qiáng)度幵使其有可比性，必