水泥概述及主要性能

刘聪慧

（华北电力大学 科技学院）

水泥概述及主要性能

刘聪慧

（华北电力大学 科技学院）

注:本文为P·Ⅰ水泥在预拌混凝土中的研究与应用课题成果,课题编号:Y13006

人类的发展离不开土木工程，而材料又是土木工程的根本。古代，人类借助泥土、树木、石材等天然物质作为建筑材料，后来人类发明了砖瓦、水泥等重要的建筑材料从而极大推动了人类文明的发展。

18世纪90年代英国人J.帕克用泥灰岩进行烧制，制成一种棕色水泥，把它称为罗马水泥或天然水泥。

19世纪20年代英国的阿斯普丁（Joseph Aspdin）发明了波特兰水泥(我国称硅酸盐水泥)，他采用石灰石和粘土烧制，由于硬化后颜色与英格兰岛波特兰地区用于建筑的石头相像，所以被叫做波特兰水泥，并申请了专利。

19世纪中期，人们将钢筋配入混凝土当中，弥补了水泥制品抗拉强度不足的缺陷，促进了水泥在土木工程中的广泛应用。

进入20世纪，随着人民生活水平的不断提高，对土木工程材料也提出了较高的要求，人们在改进硅酸盐水泥的同时，研制出了一批适用于特殊土木工程的水泥产品。专用水泥具有快凝、快硬、耐火等特殊性能。例如，快硬高强水泥、抗硫酸盐型硅酸盐水泥和油井水泥等特种水泥。特种水泥的出现扩大了水泥的应用范围。

目前人类使用的水泥种类已经超过了100多种，水泥作为人类重要的土木工程材料，广泛的应用于土木工程领域。无论是城市里的高楼大厦还是乡村的民居，以及高铁、高速公路、桥梁、港口和装饰用的雕塑等都用到水泥，可以说水泥在我们的身边无处不在。水泥的广泛应用，为人类社会的快速发展起着无可替代的作用。

水泥的技术性能好坏直接决定了水泥的品质。水泥的主要性能指标有标号与强度、比重与容重、细度、凝结时间、体积安定性、水化热几种。

（1）标号与强度：水泥强度与水泥标号是密切相关的。水泥标号是依据国家规定的强度检验方法在28天的抗压强度和抗折强度来确定的，水泥强度越高，其标号越高，出厂水泥的强度和标号都必须符合国家的标准。水泥强度是对水泥质量进行评价的一个重要指标，它是水泥划分强度等级的依据。水泥的强度是指硬化的水泥块试体所能承受外力破坏的能力，是水泥重要的物理力学性能之一。由于受力形式的不同，通常用抗压强度、抗折强度和抗拉强度来表示，单位为MPa（兆帕）。水泥的抗压强度是指水泥硬化胶砂试体在承受压缩破坏时所受到的最大应力；抗折强度是指水泥硬化胶砂试体在承受弯曲破坏时所受到的最大应力；而水泥的抗拉强度是指水泥胶砂硬化试体在承受拉伸破坏时所承受的最大应力。其中，水泥的抗压强度往往是水泥的抗折强度的10-20倍。因而，水泥的28d抗压强度是水泥主要的性能指标，也是水泥划分标号的依据。

（2）比重与容重：水泥的比重是指，其密度与水的密度之间的对比关系，普通水泥比重为3：1；水泥的容重通常值为1300公斤/立方米。

（3）细度：指水泥颗粒的粗细程度，该指标对水泥性质有着很大的影响。通常水泥颗粒愈细，其硬化的也就越快，而且水泥颗粒的早期强度和后期强度也较高。

（4）凝结时间：水泥的初凝结时间是指水泥从加水搅拌到水泥开始凝结的时间，水泥凝结时间对土木工程的施工有着重要的意义。初凝水泥的塑性降低很大。水泥的终凝时间是指水泥加水后直到水泥完全失去可塑性，开始产生强度的时间。只有终凝水泥才初步具备强度。通常要求水泥初凝时间不能过早且终凝时间不能过迟，这是因为要保证在施工过程中要有足够的搅拌等处理时间，而且要满足在施工过程中的操作要求。一般来说硅酸盐水泥的初凝时间应不早于45分钟，且终凝时间不迟于12小时。

（5）体积安定性：简称安定性，指水泥加水后在硬化过程中的体积变化均匀性能。一般来说水泥加水后，在凝结硬化过程中体积一定会发生变化的，但是变化不应太大，并且要保持变化的均匀性。当水泥含有较多游离氧化镁、游离氧化钙或者三氧化硫杂质时，就能够使水泥的结构发生不均匀的膨胀，从而导致水泥的膨胀性裂缝，而降低水泥凝结后的质量，甚至会发生崩溃。

（6）水化热：水泥加水后会发生放热反应，伴随着水泥整个硬化过程，不断释放出热量，该热量被称为水化热。水泥细度越大所释放的热量也就越大，放热的速度也就较快。水化热对水泥的施工应用有着很大的影响：对于小断面且小体积混凝土构件来说，在低温施工时水化热可以加快混凝土的硬化速度；但对于大体积混凝土来说，例如大型基础、水坝等，由于水化热不易散发，且水化热会积聚在混凝土的内部，从而使混凝土的内部温度过高，导致混凝土产生一定的内应力，进而使混凝土破裂或开裂。因此，对于大体积的混凝土工程，应采用低水化热的水泥，降低释放的热量，也可以通过采用特殊冷却方法或外掺粉煤灰掺合料的方法，使混凝土在凝结的过程中内温度上升不致过高

特种水泥是指具有特殊性能的水泥或用于某种特定工程的专用水泥，往往是通过突出某一项特殊的性能来满足特殊的使用要求。例如快硬水泥：快硬水泥也叫做早强水泥，它通常是以水泥的1d或3d的抗压强度确定的标号。根据矿物质组成的不同分为：铝酸盐快硬水泥、硅酸盐快硬水泥、氟铝酸盐快硬水泥和硫铝酸盐快硬水泥。此外还有低热和中热水泥、油井水泥、膨胀水泥、耐火水泥、白色水泥、彩色水泥、防辐射水泥、抗菌水泥和防藻水泥。

TQ172

B

1007-6344（2015）12-0018-01