2018一級(jí)建筑師考試《建筑材料與構(gòu)造》知識(shí)點(diǎn)：水泥

第三節(jié)水泥

　　水泥屬于水硬性膠凝材料，品種很多，按其用途和性能可分為通用水泥、專用水泥與特種水泥三大類。

　　按主要水硬性物質(zhì)名稱，水泥又可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等，建筑工程常用的主要是各種硅酸鹽水泥。

　　一、硅酸鹽水泥

　　由硅酸鹽水泥熟料、0～5%石灰右或�；�高爐爐渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥(即國(guó)外通稱的波特蘭水泥)。硅酸鹽水泥分兩種類型，不摻加混合材料的稱I型硅酸鹽水泥，其代號(hào)為P·I;在硅酸鹽水泥熟料粉磨時(shí)摻加不超過水泥質(zhì)量5%石灰石及�；�高爐礦渣混合材料的稱Ⅱ型硅酸鹽水泥，其代號(hào)為P·Ⅱ。在生產(chǎn)水泥時(shí)，需加入水泥質(zhì)量3%左右的石膏(CaSO4·2H2O)，其目的是延緩水泥的凝結(jié)，便于施工。

　�、骞杷猁}水泥熟料礦物組成：主要包括硅酸三鈣C3S、硅酸二鈣C2S、鋁酸三鈣C3A、鐵鋁酸四鈣C4AF。其中，硅酸三鈣占大部分。

　�、婀杷猁}水泥的水化、凝結(jié)、硬化

　　水泥加水拌合后，成為具有可塑性的水泥漿，水泥顆粒開始水化，隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，水泥漿逐漸變稠，失去可塑性，但尚未具有強(qiáng)度，這一過程稱為“凝結(jié)”。隨后產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸發(fā)展而成為堅(jiān)硬的水泥石，這一過程稱為“硬化”。

　　1.硅酸鹽水泥的水化

　　水泥水化后生成的主要水化產(chǎn)物有凝膠與晶體兩類。凝膠有水化硅酸鈣(C-S-H)與水化鐵酸鈣(CFH)，晶體有氫氧化鈣[Ca(OH)2]、水化鋁酸鈣(C3AH6)與水化硫鋁酸鈣等。在完全水化的水泥石中，水化硅酸鈣凝膠約占70%，氫氧化鈣約占20%，水化硫鋁酸鈣約占7%。

　　2.硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化

　　硬化后的水泥石是由水泥水化產(chǎn)物、未水化完的水泥顆粒、孔隙與水所組成。

　　水泥的水化、凝結(jié)、硬化，除了與水泥礦物組成有關(guān)外，還與水泥的細(xì)度、拌合水量、溫度、濕度、養(yǎng)護(hù)時(shí)間及石膏摻量等有關(guān)。

　　瞬凝與緩凝：如硅酸鹽水泥中未摻石膏或石膏摻量不足，則水泥凝結(jié)中將出現(xiàn)瞬凝或急凝。這是一種不正常的凝結(jié)現(xiàn)象，其特征是：水泥與水拌合后，水泥漿很快凝結(jié)，形成一種很粗糙、非塑性的混合物，并放出大量熱量。這主要是由于熟料中C3A含量高，水泥中未摻石膏或石膏摻量不足引起的。解決瞬凝問題的方法是緩凝，即摻加石膏。石膏能夠與水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成水化硫鋁酸鈣，該產(chǎn)物阻止C3A的迅速水化，從而延緩了水泥的凝結(jié)，起到了緩凝的作用。

　�、绻杷猁}水泥的技術(shù)性質(zhì)

　　硅酸鹽水泥的密度一般為3.05～3.20g/cm3，堆積密度一般為1000～1600kg/m3。

　　影響水泥性質(zhì)的主要指標(biāo)有細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、安定性與強(qiáng)度四項(xiàng)。堿含量Na2O+-0.658K2O不大于0.6%的水泥為低堿水泥。氯離子含量不大于0.06%。

　　1.細(xì)度

　　水泥的細(xì)度是指水泥的粗細(xì)程度。水泥顆粒愈細(xì)，與水起反應(yīng)的表面積愈大，因而水泥顆粒細(xì)，水化迅速且完全，早期強(qiáng)度及后期強(qiáng)度均較高，但在空氣中的硬化收縮較大，成本也較高。若水泥顆粒過粗，則不利于水泥活性的發(fā)揮。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，硅酸鹽水泥的細(xì)度用比表面積表示，應(yīng)大于300m2/kg。

　　2.凝結(jié)時(shí)間

　　水泥的凝結(jié)時(shí)間分初凝時(shí)間與終凝時(shí)間。

　　初凝時(shí)間：自加水起至水泥凈漿開始失去可塑性所需的時(shí)間;

　　終凝時(shí)間：自加水起至水泥凈漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。

　　水泥的凝結(jié)時(shí)間以標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，用凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀測(cè)定。所謂標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，是指在標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀上，試錐下沉深度為28±2mm范圍內(nèi)的凈漿。要配制標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，需測(cè)出達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的所需拌合水量，以占水泥質(zhì)量的百分率表示即標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量一般在24%～30%之間。

　　硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間應(yīng)≥45min，終凝時(shí)間應(yīng)≤6.5h。

　　3.體積安定性

　　水泥的體積安定性是反映水泥加水硬化后體積變化均勻性的物理指標(biāo)。體積安定性不良，是指水泥硬化后，產(chǎn)生不均勻的體積變化。使用體積安定性不良的水泥，會(huì)使構(gòu)件產(chǎn)生膨脹性裂縫，降低建筑物質(zhì)量，甚至引起嚴(yán)重事故，因此體積安定性不良的水泥，在工程中應(yīng)嚴(yán)禁使用。

　　水泥體積安定性不良的主要原因是熟料中所含的游離氧化鈣或游離氧化鎂過多，或水泥粉磨時(shí)摻入的石膏過量。

　　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，由熟料中游離氧化鈣引起的安定性不良可用沸煮法檢驗(yàn)，沸煮法檢驗(yàn)必須合格(觀察標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿試餅沸煮后的外形變化)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定水泥中游離氧化鎂含量≤5.0%，SO3含量≤3.5%。

　　4.強(qiáng)度

　　水泥的強(qiáng)度是表征水泥質(zhì)量的重要指標(biāo)。國(guó)家規(guī)定，水泥與中國(guó)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂以1:3(質(zhì)量比)比例混合，加入規(guī)定量的水，按規(guī)定的方法制成40mm×40mm×l60mm的試件，在標(biāo)準(zhǔn)溫度(20±1℃)的水中養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定其3d與28d的抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R，其中有代號(hào)R者為早強(qiáng)型水泥。

　　國(guó)標(biāo)規(guī)定：凡MgO、SO3、初凝時(shí)間、安定性任何一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定均為廢品，凡細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、不溶物和燒失量中的任一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或混合材料摻加量超過最大限量和強(qiáng)度低于商品規(guī)定的指標(biāo)時(shí)為不合格品。

　�、韫杷猁}水泥石的侵蝕與防止

　　1.引起水泥石侵蝕的原因：

　　(1)水泥石本身一些組分(氫氧化鈣、水化鋁曰鈣)能溶解于水或與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成或易溶于水、或體積膨賬、或松軟無膠凝力的新物質(zhì)，使水泥石遭受侵蝕;

　　(2)泥石本身不密實(shí)，有很多毛細(xì)孔通道，侵蝕性介質(zhì)易進(jìn)入其內(nèi)部;

　　(3)腐蝕與通道的相互作用。

　　2.防止侵蝕的措施：

　　(1)根據(jù)工程所處的環(huán)境，選擇適當(dāng)品種的水泥;

　　(2)提高水泥石的密實(shí)度;

　　(3)表面加做保護(hù)層.當(dāng)侵蝕作用較強(qiáng)時(shí)可在構(gòu)件表面加耐侵蝕性高且不透水的保護(hù)層，如耐酸石料、塑料、瀝青等。

　　3、硅酸鹽水泥的性質(zhì)與應(yīng)用

　�、僭缙诩昂笃趶�(qiáng)度均高：適用于預(yù)制和現(xiàn)澆的混凝土工程、冬季施工的混凝土工程、預(yù)應(yīng)力混凝土工程等。

　�、诳箖鲂院茫哼m用于嚴(yán)寒地區(qū)和抗凍性要求高的混凝土工程。

　�、勰透�蝕性差：不宜用于受流動(dòng)軟水和壓力水作用的工程，也不宜用于受海水和其它腐蝕性介質(zhì)作用的工程。

　�、芩�化熱高：不宜用于大體積混凝土工程。

　�、菘固炕�性好：適合用于二氧化碳濃度較高的環(huán)境，如翻砂、鑄造車間等。

　�、弈蜔嵝圆睿翰坏糜糜谀蜔峄炷�土工程。

　　⑦干縮�。嚎捎糜诟稍锃h(huán)境。

　　⑧耐磨性好：可用于道路與地面工程。