硅酸盐水泥的性能课件

1、第八章 硅酸盐水泥的性能本章学习要点 凝结时间 强度 体积变化及水化热 耐久性 第八章 硅酸盐水泥的性能密度容积密度细度凝结时间泌水性强度体积变化水化热耐久性 建筑性能 物理性能8.1 硅酸盐水泥的凝结时间 初凝:水泥浆体失去流动性和部分可塑性,开始凝结. 终凝:水泥浆体逐渐硬化,完全失去可塑性,并具有一定的机械强度,能抵抗一定的外来压力. 初凝时间:从水泥加水拌和到水泥初凝所经历的时间. 终凝时间:从水泥加水拌和到终凝所经历的时间.凝结:凝结时间:凝结时间有什么用？8.1 硅酸盐水泥的凝结时间 凝结时间的重要意义 水泥浆体的凝结时间，对于建筑工程的施工具有十分重要的意义。 若初凝时间太短，往

2、往来不及进行施工，水泥浆体就已变硬。若终凝时间太长，未产生足够大的强度，则影响施工的速度。 因此，应有足够长的时间来保证混凝土的搅拌、输送、浇注、成型等操作的顺利完成；同时还应尽可能短的时间加快脱模及施工进度，以保证工程的进展。 凝结时间的标准规定 我国硅酸盐水泥国家标准GB1752007规定：初凝不得早于45min（45min）终凝不的迟于390min（6.5h） 8.1.1 影响凝结速度因素水泥凝结时间的长短取决于其凝结速度的快慢，两者成反比关系。 凡是影响水化速度的各种因素，基本上也同样影响水泥的凝结速度。但水化和凝结又有一定的差异。8.1.1 影响凝结速度因素 影响水泥凝结速度的主要因

3、素，有熟料矿物组成、水泥细度、水灰比、温度和外加剂等。 矿物组成 熟料矿物28天的水化速度大小顺序为： C3AC3SC4AFC2S 水泥的凝结速度既与熟料矿物水化难易有关，又与各矿物的含量有关。 决定凝结速度的主要矿物为C3A和C3S，快凝是由C3A造成的，而正常凝结则是受C3S制约的。 8.1.1 影响凝结速度因素 矿物组成 水泥细度 水泥粉磨越细，其比表面积就越大，晶体产生扭曲、错位等缺陷越多，水化速度越快，凝结越迅速；反之凝结越慢。硅酸盐水泥国家标准规定： 比表面积不小于（）300m2/kg8.1.1 影响凝结速度因素 矿物组成 水泥细度 水灰比（W/C） 水灰比越大，水化越快，凝结反而

4、变慢。 这是因为加水量过多，颗粒间距增大，水泥浆体结构不易紧密，网络结构难以形成的缘故。 水灰比过大时，会使水泥石结构中孔隙太多，降低其强度，故水灰比不宜太大。 适宜的用水量应满足两方面的要求： 水泥水化反应 水泥浆体稠度8.1.1 影响凝结速度因素 矿物组成 水泥细度 水灰比（W/C） 养护温度：书P172 图8.1 温度升高，水化加快，凝结时间缩短，反之则凝结时间会延长。 夏季（高温）和冬季（低温）施工时，注意采取适当的措施，以保证正常的凝结时间。 保温 增湿 8.1.1 影响凝结速度因素 矿物组成 水泥细度 水灰比（W/C） 养护温度 外加剂 缓凝剂：延长凝结时间 促凝剂：缩短凝结时间

5、影响水泥的凝结快慢因素是多方面的，最主要是C3A，因此在水泥生产中通常是掺入适量外加剂来控制水泥的凝结时间。 石膏是常用的一种缓凝剂。有时，根据需要也掺入其他调凝外加剂。8.1.2 石膏的缓凝机理1石膏的作用：调节凝结时间，同时还可提高早强，降低干缩变形，改善耐蚀性、抗冻性、抗渗性等。2石膏缓凝机理(1)一般认为C3A + 石膏 AFt，这些棱柱状小晶体长在水泥颗粒表面上，形成一层薄膜，封闭水泥颗粒表面 阻滞水分子及离子的扩散 延缓了水泥颗粒特别是C3A的进一步水化。随着扩散继续8.1.2 石膏的缓凝机理2石膏缓凝机理(1)一般认为随扩散进行，C3A表面又形成AFt，由固相体积增加所产生的结晶

6、压力达到一定数值时，将AFt膜局部胀裂，而使水化继续进行， 新生成的AFt又将破裂处重新封闭，再使水化缓解， 如此反复，直到溶液中SO4-消耗到不足以形成AFt后，C3A即进一步水化成AFm、C4AH13或固溶体。所以作用是形成AFt膜，阻碍水分等移动的结果。再以后，AFt增多，厚度足够时，SO4-扩散慢，内部C3A得不到足够的SO4-，C3A C4AH13 AFm时，体积增加， 局部胀裂，使水化继续进行。8.1.2 石膏的缓凝机理2石膏缓凝机理(1)一般认为(2)晶核受损学说：杨认为，水泥在水化过程中，由CH晶核表面吸附了缓凝剂，妨碍了它进一步生成和长大，使得CH晶体不能及时析出，阻碍了硅酸

7、盐的水化速度，从而导致费用缓缓。8.1.2 石膏的缓凝机理2石膏缓凝机理(1)一般认为 (2)晶核受损学说(3)洛赫尔认为，凝结取决于浆体内网状结构的形成。石膏 + 开始几分钟溶解的C3A AFt，则不快凝，若石膏量不足，初期溶解的C3A得不到足够的SO4-，则生成AFm、C4AH13，这些六方板状晶体，很快使水泥粒子互相接触，迅速搭接成网，快速凝结。 见书P173 表8.1石膏掺入量的确定由很多缓凝机理可知，影响石膏缓凝作用的因素很多，适宜的石膏掺量就难以用化学计量精确计算。1石膏的适宜掺量：使水泥凝结正常，强度高、安定性良好的掺量2石膏对初、终凝的影响图。P173 图8.23很多学者认为适

8、宜掺量：在24h左右能被耗尽的数量。图8.2石膏对水泥凝结时间的影响石膏掺入量的确定由很多缓凝机理可知，影响石膏缓凝作用的因素很多，适宜的石膏掺量就难以用化学计量精确计算。4经验公式计算石膏掺量可以根据统计经验公式计算。考虑影响石膏掺量的主要因素为水泥中C3A ，当水泥细度在5%7%，使用二水石膏作为缓凝剂时，水泥中最佳石膏（以SO3计）掺量计算公式：式中 Sc水泥中最佳SO3掺量，%； C3A水泥中C3A含量，%； R2O水泥中R2O，%。石膏掺入量的确定由很多缓凝机理可知，影响石膏缓凝作用的因素很多，适宜的石膏掺量就难以用化学计量精确计算。4经验公式计算石膏掺量可以根据统计经验公式计算。考

9、虑影响石膏掺量的主要因素为水泥中C3A ，当水泥细度在5%7%，使用二水石膏作为缓凝剂时，水泥中最佳石膏（以SO3计）掺量计算公式： 用公式计算最佳石膏（以SO3计）掺量，方法简便、迅速，结果比较可靠；但计算公式是仅考虑主要影响因素的统计经验公式，计算结果存在一定的误差；因此，在使用公式计算时，要注意公式的适用范围和条件。石膏掺入量的确定由很多缓凝机理可知，影响石膏缓凝作用的因素很多，适宜的石膏掺量就难以用化学计量精确计算。4实际生产中的石膏掺量实验确定法具体步骤如下： 取工厂熟料平均样若干，破碎至1cm，充分混合后分成46等份； 分别加入不等量的石膏，折合成SO3为13.5%，掺入等量混合材

10、； 把各组试样粉磨至同一细度，分组做凝结时间、抗压强度等实验，绘制曲线。-书P173 图8.3石膏掺入量的确定由很多缓凝机理可知，影响石膏缓凝作用的因素很多，适宜的石膏掺量就难以用化学计量精确计算。4实际生产中的石膏掺量实验确定法 强度最高值石膏掺入量的确定由很多缓凝机理可知，影响石膏缓凝作用的因素很多，适宜的石膏掺量就难以用化学计量精确计算。4实际生产中的石膏掺量实验确定法实验确定水泥中最佳石膏（SO3）掺量，结果准确、可靠，一般水泥厂都可采用；尽管方法稍复杂，但仍是一种行之有效的方法。应注意几点： 根据生产的水泥品种要求，做出石膏掺量与水泥其他性能之间的关系曲线。 当熟料矿物C3A、水泥细

11、度、水灰比、混合材变化较大时，应重新实验。 影响石膏掺量的因素C3A含量： ；熟料中的SO3量： ；水泥细度： ；越细C3A水化越快；碱含量： ；以下两个反应均消耗石膏碱 + CaSO4 R2SO4 + CHK2SO4 + CaSO42H2O K2SO4CaSO4H2O(钾石膏) + H混合材种类与掺量：如用矿渣，可多加，除调凝外，还起硫酸盐激发剂作用；石膏种类：见书P174 表8.2。一般硅酸盐水泥、普通水泥中石膏掺量以SO3计，掺量为1.5%2.5%。8.1.3 假凝现象1假凝：是指水泥加水调和几分钟后发生的一种不速的固化或过早变硬现象，在外力剧烈作用下，结构破坏，恢复可塑性，重新凝结。2

12、假凝与快凝区别：水化热小；经剧烈搅拌后，浆体可恢复塑性，达正常凝结。3不正常凝结的典型特性曲线：见书P175 图8.4。8.1.3 假凝现象3不正常凝结的典型特性曲线：见书P175 图8.4。8.1.3 假凝现象4假凝原因水泥在粉磨时，使较多的二水石膏脱水成半水石膏(粉磨时温度比较高)。调水后，半水石膏迅速溶于水，溶解度亦大，部分重新水化为二水石膏析出(二水石膏溶解度小)，形成针状结晶网状构造，从而引起浆体固化。对含碱高的水泥：K2SO4 + CaSO42H2O K2SO4CaSO4H2O(钾石膏) + H所生成的钾石膏结晶迅速长大，造成假凝。8.1.3 假凝现象5防假凝水泥磨体、磨内淋水(工

13、艺上要求熟料出窑后过一段时间)； 控制碱含量；使用无水硫酸钙含量较高的石膏，以避免粉磨时石膏脱水； 在建筑施工中，可以延长搅拌时间来消除假凝现象的产生。8.1.4 调凝外加剂 除石膏外，许多无机盐或有机化合物也可以调节凝结时间。通常分为缓凝剂和促凝剂(早强剂)两种。 缓凝剂：能延缓凝结时间，并对后期强度发展无不利影响的外加剂。 缓凝剂主要有四类： 糖类，如糖钙等； 木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠等； 羟基羟酸及其盐类，如柠檬酸、酒石酸钾钠等； 无机盐类，如锌盐、硼酸盐、磷酸盐等。8.1.4 调凝外加剂 缓凝剂：能延缓凝结时间，并对后期强度发展无不利影响的外加剂。 适用范围： 主要

14、适用于大体积的混凝土和炎热气候下施工，以及需长时间停放或长距离运输的混凝土。 缓凝剂不宜用于日最低气温5以下施工的混凝土，也不宜单独用于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。8.1.4 调凝外加剂 促凝剂：指减少水泥浆由塑性变为固态所需时间，提高早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。 促凝剂主要有三类： 氯盐类，如氯化钙、氯化钠等； 硫酸盐类，如硫酸钠、硫代硫酸钠等； 有机胺类，如三乙醇胺、三异丙醇胺等； CaCl2会使钢筋锈蚀。常与阻锈剂亚硝酸钠复合使用。 Na2S04与Ca(OH)2作用生成强碱NaOH，易于活性集料中发生碱集料反应。 三乙醇胺掺量过多反而会造成混凝土严重缓凝和强度下降。 8

15、.1.4 调凝外加剂 促凝剂：指减少水泥浆由塑性变为固态所需时间，提高早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。 适用范围： 促凝剂可以在常温、低温、负温（不低于5）条件下加速混凝土的硬化过程，多用于冬季施工和抢修工程。 8.1.4 调凝外加剂 注意事项： 在实际生产中，使用调凝剂时应注意其掺量及其对水泥性能的影响等问题。 在选择外加剂和其适宜的掺量时，应根据工程需要，现场的材料条件，参考有关资料，通过试验确定。8.2 硅酸盐水泥的强度按所受压力不同分：按龄期不同分：抗压强度抗折强度早期强度：指28d以前的强度后期强度：指28d及以后的强度。如1d、 3d、7d强度如：28d强度水泥胶砂强度检

16、验方法（ISO法）（GB/T17671-1999） 8.2.1 强度的产生和发展水泥加水拌和后，熟料矿物迅速水化，生成大量的水化产物C-S-H凝胶，并生成Ca(OH)2 及钙钒石(AFt)晶体；经过一定时间以后，C-S-H也以长纤维晶体从熟料颗粒上长出，同时钙钒石晶体逐渐长大，在水泥浆体中相互交织联结，形成网状结构，从而产生强度。 随着水化进行，水化产物数量不断增加，晶体尺寸不断长大，从而使硬化浆体结构更为致密，强度逐渐提高。 8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成硬化浆体强度产生原因的两种观点水化产物，特别是C-S-H凝胶具有巨大的表面能所致。颗粒表面有从外界吸引其它离子以达平衡的倾向，因

17、此能相互吸引，构成空间网架，从而具有强度。其本质属范德华力。硬化浆体的强度归结于晶体的连生，由化学键产生强度。8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成由于C-S-H比表面积大，比例多，所以是强度重要因素。另外，还可能有各种形式的化学胶结，如Ca-O-Ca、Si-O-Si键等。因此可合理地认为，在硬化水泥浆体中既有范德华力，又有化学键，两者对强度都有作用，各自作用尚难确定。因此影响因素较多，如产物形貌，一般容易相互交叉的，如纤维状、针状等所构成的浆体强度较高，而立方体、球形的低；再如孔隙率等。而且产物产生胶结作用的真正机理，还缺乏确切的结论。8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成2熟料矿物组成

18、不同矿物组成的熟料决定了水泥的水化速度，水化产物本身的强度、形态与尺寸，以及彼此构成网状结构时各种键的比例，所以，对水泥强度的增长起着最为重要的作用。书P177 表8.4 8.5。为不同人所测单矿物净浆抗压强度的一些数据。C3S：28d强度基本上依赖于C3S，其早期强度、后期均较高，C3S到28d后发挥绝大部分。8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成2熟料矿物组成C2S：28d以前，对强度影响不大，但却是决定后期强度的主要因素。C3A：对水泥强度的影响，各方面的看法不尽一致。a) 从单矿物上看，C3A主要对极早期的强度有利，但到后期作用逐渐减小，甚至1-2年后反而有消极影响。b) 有试验表明

19、，C3A含量低时，水泥强度随C3A增加而；但C3A超过某一最佳值后，强度反而降低。8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成2熟料矿物组成C4AF：观点不一致a) 从表9-1中看，其7d、28d、180d比C3A、C2S高，1年后超C3S，可见不仅有利早期，还有利于后期；b) 泰勒等人观点：C4AF是四个基本矿物中强度最差的一种，对水泥强度不会有较大作用；c) 一些金属离子进入铁相晶格，形成转换固溶体，可提高C4AF水硬活性。8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成2熟料矿物组成石膏：影响C3S极早期水化，且SO4-还可能进入C-S-H凝胶，另外与C3A、C4AF量，C3A/C4AF比例不同影响

20、不一样，因而要依据实验确定最佳石膏掺量。8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成2熟料矿物组成3水泥细度太粗：活性小细：活性大太细：需水量增加，导致孔隙率增大小于10um颗粒50-60%时，7d、28d强度开始下降所以存在最佳细度。不同细度对强度的影响8.2.2 影响水泥强度的因素不同细度的水泥对强度的影响具体如下： 1m以下颗粒由于在搅拌过程中就完全水化，对强度没有贡献。其含量增加，说明存在过粉磨，浇筑时会显著增加需水量，降低浇筑性能。因此，该组分颗粒是有害的，应尽可能降低。 13m颗粒含量高，3天强度就高，同时需水量会增加，浇筑性能下降。因此，该组分颗粒在3天强度能满足要求的前提下，应尽可

21、能低。 132m颗粒含量，决定了28天强度。由于13m颗粒含量不宜太高，因此332m颗粒含量应越高越好。如果强度指标有较大幅度的富余，可以增加混合材添加量。 3265m颗粒含量对强度有贡献，但贡献率较低。 65m以上颗粒基本上只起骨架作用。大于65m颗粒含量增加，水泥泌水性会增大，应保持适度。8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成2熟料矿物组成3水泥细度4施工条件 在施工过程中，水灰比，骨料级配，搅拌振捣的程度，养护温度及是否采用外加剂等。 水灰比及密实程度 书P179 图8.6 W/C 用水量 浆体内产生的毛细孔隙 (孔径大，影响强度)如W/C=0.4时，完全水化时的总孔隙率为29.6%，

22、毛细孔2.2%(占总孔，97.8%为凝胶孔)；而W/C=0.7时，完全水化时的总孔隙率为50.3%，毛细孔31.0%。8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成2熟料矿物组成3水泥细度4施工条件 水灰比及密实程度 温度及压力T 加速水化，早期强度 但对后期强度的发展可能，原因说法不一：后期阻碍C-S-H的生长，使C-S-H纤维短，因而空间网架结构较差。(正常水化，长纤维较多)；高温下形成的凝胶等水化产物分布很不均匀，结构中产生弱点，是造成强度下降的原因；高温下各组成热膨胀系数存在差别，损害浆体结构。也可能是各种因素的综合。8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成2熟料矿物组成3水泥细度4施工条件

23、 水灰比及密实程度 温度及压力拌水成型后，立即经高温，对强度损害更大，因而在砼等制品厂的生产实践中一般是在蒸汽养护之前，先在常温下“静停”数小时，可减轻温度的不利影响。8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成2熟料矿物组成3水泥细度4施工条件 水灰比及密实程度 温度及压力从孔隙率与强度的关系考虑，减少孔隙率、提高密实度是提高强度的一种主要措施。如：在尽量减少水灰比的重要依据下，应用粉末冶金的成型方法，提高成型压力，使固相颗粒在水化前即能紧密接触。若同时再提高成型时的温度，即所谓“热压处理”，可获得更高强度。8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成2熟料矿物组成3水泥细度4施工条件 水灰比及密实

24、程度 温度及压力从孔隙率与强度的关系考虑，减少孔隙率、提高密实度是提高强度的一种主要措施。热压成型：W/C0.1 100345MPa 150-250条件下：浆体密度：2.83.0g/cm3抗压强度：350500MPa抗拆强度：为普通成型的1/10，属脆性材料总孔隙率：12%8.2.2 影响水泥强度的因素1浆体组成2熟料矿物组成3水泥细度4施工条件 水灰比及密实程度 温度及压力 外加剂 减水剂、引气剂、膨胀剂、速凝剂、早强剂等。8.3 体积变化与水化热硬化水泥浆体的体积变化和水化热是水泥硬化过程中重要的性能指标。1水泥硬化过程中产生剧烈而不均匀的体积变化，安定性不良，就为不合格品，不得出厂使用；

25、2水泥水化前后体系总体积的变化，温度、湿度等的影响，必然导致硬化浆体有一定的体积变化，如化学减缩、湿涨干缩、碳化收缩等。这些问题远小于安定性问题，但也会不同程度地影响砼的物理、力学和耐久性能。所以，对体积变化要特别重视其体积变化的均匀性。8.3 体积变化与水化热一、体积安定性二、化学减缩水泥水化过程中，无水熟料矿物 水化物-固相体积增加；但水泥-水体系的总体积减小。这种体积减缩是因化学反应所致，故称化学减缩。 水泥的化学减缩量的大小，常与C3A含量成线性关系，一般100g水泥水化的减缩量为79cm3。 若每m3混凝土用水泥300kg，则减缩量将达到（2127）103cm3。8.3 体积变化与水

26、化热一、体积安定性二、化学减缩以C3S的水化反应为例：书P180反应式。1固相体积 占据原先充水空间 使水泥石强度、致密度与抗渗性；2总体积 外表体积收缩，以及产生气孔(空气中硬化)化学减缩量：不同矿物不同：见书P180 表8.6。C3A C4AF C3S C2S水泥的化学减缩使砼致密度下降，孔隙率增加，不利耐久性、抗渗性。8.3 体积变化与水化热一、体积安定性二、化学减缩三、湿涨干缩硬化水泥浆体的体积随含水量而变。干燥则失水收缩-干缩在潮湿环境则吸水膨胀-湿涨干缩和湿涨大部分是可逆的，如干缩后，再受潮，则会部分恢复，因而干缩湿涨可反复涨缩，但总会遗留部分不可逆。 干燥与失水之间没有线性关系。

27、说明干燥过程中发生的收缩原因有很多，机理仍未定论。8.3 体积变化与水化热一、体积安定性二、化学减缩三、湿涨干缩 影响因素： （1）C3A的含量：C3A含量增加，硬化浆体的干缩值提高。书P181 图8.8 （2）石膏掺量： （3）水灰比：一般早期干缩发展较快，但水灰比对其影响不大，28d后，干缩随水灰比减小而明显降低。8.3 体积变化与水化热一、体积安定性二、化学减缩三、湿涨干缩防止：1控制水灰比2加强养护(不让反复湿涨)3石膏掺量：有实验表明，熟料矿物中C3A对湿涨干缩影响最大，而C3A相同时，石膏掺量影响大。4水泥细度：不应磨得过细。8.3 体积变化与水化热一、体积安定性二、化学减缩三、湿

28、涨干缩四、碳化收缩在一定的相对湿度下，硬化水泥浆体中的水化产物如Ca(OH)2、C-S-H等会与空气中的CO2作用，生成CaCO3和H2O，造成硬化浆体的体积减少，出现不可逆的收缩现象，称为碳化收缩。8.3 体积变化与水化热一、体积安定性二、化学减缩三、湿涨干缩四、碳化收缩 反应式：见书P181 Ca(OH)2 +CO2 = CaCO3+ H2O 3CaO2SiO23H2O+CO2= CaCO3+2(CaOSiO2H2O) + H2O8.3 体积变化与水化热一、体积安定性二、化学减缩三、湿涨干缩四、碳化收缩上述反应导致硬化浆体的体积减小，出现不可逆的碳化收缩。实际一般空气中，碳化速度很慢，一般

29、仅限于表面，而且还与空气中的温度情况有很大关系，对强度影响不大，主要影响外观质量。8.3.2 水化热水泥的水化热是由各种熟料矿物与水作用时产生的。 在冬季施工中，水化放热能提高水泥浆体的温度，有利于水泥正常凝结。 但在大体积混凝土工程中，水化放出的热量聚集在混凝土内部不易散失，导致混凝土结构内外温差较大而产生应力，致使混凝土不均匀膨胀而产生裂缝，给工程带来严重的危害。8.3.2 水化热水化热与水化速度有关，一般凡能加速水化的各种因素，均能相应提高放热速率。水化几个月、几年后还在进行，则仍有水化热，但大部分热量是在3d以内，特别是在水泥浆发生凝结、硬化初期放出，这与水泥水化的加速期基本一致。水化

30、热影响因素（1）熟料矿物组成： 熟料中各单矿物的水化热大小顺序为： P182 表8.8 8.9 C3AC3SC4AFC2S （2）熟料矿物固溶状态：同一熟料矿物呈玻璃态时水化热小，呈晶体态时水化热大。 （3）熟料煅烧与冷却制度：冷却速度越快，玻璃体含量越高，3d、28d水化热较大。 （4）水泥细度：细度主要影响水化时的放热速度，水泥越细，放热速度越快。 （5）水灰比： （6）养护温度： （7）水泥储存时间粉磨细度国标规定：硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg表示：筛余百分数、比表面积、颗粒平均直径、颗粒级配等。目前我国普遍采用的是筛余百分数和比表面积。1越细，活性越高，水化越快，且水化更为完

31、全。2细，可提高早期强度(比表面积越大，接触水面越多，反应越快)。但对后期影响不大，因为后期扩散控制水化进程，比表面积的作用变小。粉磨细度国标规定：硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg表示：筛余百分数、比表面积、颗粒平均直径、颗粒级配等。目前我国普遍采用的是筛余百分数和比表面积。3标准稠度需水量越大。比表面积越大，需要较多水分覆盖。4越细，石膏掺量要相应增加。因为早期与水作用的C3A量越多。5磨细，磨机台时产量下降，电耗、损耗增加。6越细，干缩和水化放热速率越大。7细，加速凝聚结构的形成，可以降低沁水性。粉磨细度8有一适宜颗粒级配：见前介绍。其它性能一、泌水性泌水性：又称析水性，是指水泥浆体

32、所含的水分从浆体中析出的难易程度。在制备混凝土时，调和用水往往要比水泥水化所需要的水量多12倍，这些多余的水分在输送、浇捣过程及静置凝结以前，很容易渗到混凝土表面或滞留于粗骨料与钢筋下方。前者会导致混凝土分层、强度降低；后者当水分蒸发时形成孔隙，削弱了水泥浆和骨料、钢筋之间的力。所以沁水性大的混凝土，硬化后孔隙较多，它的抗渗性、抗冻性必然较差，同时也降低了它的耐蚀性。其它性能一、泌水性泌水性：又称析水性，是指水泥浆体所含的水分从浆体中析出的难易程度。水泥的沁水性性通常用水泥浆沁水前后的体积之差占沁水前原体积的百分数表示。影响水泥沁水性的因素有：水泥的品种、掺加的混合材料、粉磨细度、化学成分与外

33、加剂等。保水性：是指水泥浆体在静置条件下保持水分的能力，是同沁水性相反的性能。保水性好，在静置净浆时水分不会沁出，但用吸水模板或真空振荡或真空抽吸时，能够放出水分。其它性能二、需水性在水泥拌制净、砂浆或混凝土时，都必须加入一定量的水。1加入水有两方面的作用：(1)水与水泥颗粒起水化和水解的作用，使水泥净浆、砂浆或混凝土凝结硬化，产生强度；在拌合水中只有小部分是水泥水化用的。其它性能二、需水性1加入水有两方面的作用：(2)使净浆、砂浆或混凝土具有一定的流动性，便于试验和施工操作。在拌合水中只有小部分是水泥水化用的。大部分是为了施工操作需要的，这些水对水泥水化反应来说是过剩的，终将蒸发散失掉。若剩

34、余水分太多，蒸发后在砂浆和混凝土中会留下大量空隙，降低了强度，并使砂浆和混凝土发生体积收缩，严重时产生收缩裂缝，降低砂浆与混凝土的耐久性，因此，在保证施工操作的前提下，要求砂浆和混凝土的拌合水量越少越好。其它性能2水泥需水性的两种常用表示方法(1)净浆标准稠度用水量：指水泥拌制成特定塑性状态时，所需要的拌合水量和水泥质量的比，用百分数表示；(2)水泥胶砂流动度：指水泥胶砂加水拌合之后，在特制的跳桌上进行振动，测量胶砂扩散后底部直径，用毫米表示。通常以达到一定流动度范围时胶砂的用水量来判断水泥需水性的大小。在粗细集料、配合比等条件相同的情况下，砂浆和混凝土的拌合水量与水泥的需水性关系密切，水泥的

35、需水性大，其砂浆、混凝土的拌水量也大，所以需水性也是水泥的重要物理性质之一。其它性能3影响水泥需水性的因素(1)熟料成分：熟料矿物中C3A需水性较大，C2S需水性较小，水泥中碱含量大，水泥需水性增大；(2)水泥的粉磨细度：越细，需水性越大；(3)混合材种类及掺加量：如使用的混合材料为烧粘土、沸石等需水性大，若它们的掺加量大，则水泥需水性显著增大；(4)掺减水剂等表面活性物质：可大大降低水泥和混凝土的用水量。其它性能三、容重容重：是指水泥在自然状态下单位体积的质量，用kg/m3表示。水泥容重可分为松散状态下的容重和紧密状态下的容重两种。了解和测定水泥的容重，主要是供工程上用容积法配制混凝土和砂浆

36、时，以及当设计水泥库的容量或估算水泥库中水泥的储存量及设计制作水泥包装袋时使用。8.4 硅酸盐水泥的耐久性 耐久性：硬化水泥浆体结构在一定环境条件下长期保持稳定质量和使用功能的性质。影响因素：抗渗性、抗冻性、对环境介质的抗蚀性、碱集料反应8.4.1 抗渗性1定义：硬化水泥石或混凝土抵抗各种有害介质进入内部的能力。绝大多数有害的流动水、溶液、气体等介质均是从混凝土中的孔缝中渗入的，因此提高抗渗性是改善耐久性的一个有效途径。8.4.1 抗渗性抗渗性的大小以渗透系数K表示抗渗性的高低，K值越小越好。（P184 公式8.4）（1）孔隙大小： K r2 r-孔的水力半径（2）空隙率： K -总孔隙率 可

37、见，渗透系数主要决定于毛细孔率的大小，尤其是大毛细孔。 8.4.1 抗渗性孔隙那里来？ 施工振捣不密实 水泥浆中多余水分的蒸发而留下的气孔 水泥浆泌水所形成的毛细孔 粗骨料下部界面水富集所形成的孔穴 水化不充分8.4.1 抗渗性2影响因素：水灰比 水灰比越大，孔隙率越大，孔径尺寸越大，渗透系数越大。 一般认为，水灰比在0.5以下时，硬化水泥浆体的抗渗性较好。8.4.1 抗渗性2影响因素：水灰比：越大则抗渗性越差W/C越大，总孔隙率，毛细孔径，且孔系统越连通。W/C较小时，多是凝胶孔，毛细孔细小且常被水泥凝胶所阻隔，不易连通。因而水灰比较小时，影响小。因而认为：毛细孔，特别是连通的毛细孔对抗渗性

38、极为不利。因而控制W/C，减小毛细孔径及数量，是控制抗渗性的主要因素。 梅塔实验证明：抗渗性主要决定于大的毛细孔，特别是直径超过1320的孔的数量。提出以1320孔的体积/总孔隙率的比作为衡量抗渗性的指标。8.4.1 抗渗性2影响因素：水灰比：越大则抗渗性越差。水化程度(龄期)。见书P185 表8.10。随水化程度，水化产物，毛细管系统变的细小而曲折，直到完全堵隔，互不相通。但实际上要达到上结果的时间由W/C而定，W/C越大，时间越长。8.4.1 抗渗性2影响因素：水灰比：越大则抗渗性越差，水化程度(龄期) 养护条件(温度、湿度) 蒸汽养护会使抗渗性变差。8.4.1 抗渗性3改善途径： （1）

39、适当降低水灰比 （2）选用适当的骨料 （3）施工中加强振捣，采用适宜的养护制度。 （4）外加剂（减水剂，引气剂）8.4.2 抗冻性1、定义：硬化水泥浆体抵抗冻融循环的能力。 2、危害：冻融循环是寒冷地区混凝土，尤其是港口混凝土破坏的主要原因之一。 3、原理： 材料有孔且孔隙含水 水-冰体积膨胀9，结冰压力高达100MPa - 结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂- 裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度- 饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏- 反复多次-进一步加剧-最终材料崩溃 8.4.2 抗冻性3、抗冻性的表示：以试块能经受-15和20的循坏冻融而抗压强度降低不超过25%时的最高次数来表示

40、。如200次或300次冻融循环等。4、硬化水泥浆体中的水的冰点：毛细孔中水受表面张力的作用，毛细孔越细，冰点越低。浆体中的水非纯水，含一定的碱溶液，冰点更低。因而：当温度下降到冰点以下，首先从表面到内部的自由水以及粗毛细孔的水开始结冰，然后随温度下降才是较细以至更细的毛细孔中的水结冰。8.4.2 抗冻性 5、影响抗冻性的因素：（1）水泥品种与矿物组成：一般认为硅酸盐水泥比掺混合材水泥的抗冻性要好。原因是可冻水数量少。（2）水灰比：越大，毛细孔增多且尺寸变大，使可冻水量增加。（3）养护龄期。（4）孔结构：孔的大小、孔径及其分布以及孔的开口与否和连通情况都与抗冻性有关。（5）硬化水泥浆体的充水程度

41、。充水程度低于某一临界值，就不会发生膨胀危害。8.4.2 抗冻性7、改善措施： （1）减少混合材掺加量。 （2）加入引气剂，使其形成大量分散的极细气孔。是有效措施 （3）保持干燥，使含水量低于充水极限。8.4.3 环境介质的侵蚀水化良好的硅酸盐水泥浆体孔液PH值可高达12.5-13.5，因而理论上可认为任何PH值在12.5以下。但对渗透系数小的PH值又在6以上时，侵蚀速度极低，可不考虑。环境介质侵蚀作用的三种类型： 1 淡水侵蚀 2 酸和酸性水侵蚀 3 硫酸盐溶液和碱溶液侵蚀结构受到破坏，强度降低结果表现形式体积膨胀膨胀型腐蚀体积收缩溶出型腐蚀8.4.3 环境介质的侵蚀一、淡水侵蚀(溶出侵蚀)

42、1、CH溶解度最大，首先被溶解。当水中CH浓度达饱和时，CH的溶出即停止。但若是流动水，且若抗渗性较差时，水流不断将CH带走，不仅增加了孔隙率，使水更易渗透，而且由于液相中CH浓度降低，还会使其他水化产物发生分解。2、其他水化产物的分解：水泥的水化产物都必须在一定浓度的CaO液相中才能稳定存在。各主要水化产物的CaO极限浓度见书P186。可见，随着CaO的溶出，首先是CH晶体被溶解，其次是高碱性的水化硅酸盐、水化铝酸盐。最后3、与淡水长期接触，特别是在流动水中，会从表面开始产生一定的破坏。4、对抗渗性良好的硬化水泥浆体或砼，淡水溶出过程非常缓慢。8.4.3 环境介质的侵蚀二、酸和酸性水侵蚀酸类

43、离解出来的H+离子和酸根R-，分别与浆体所含CH的OH-和Ca2+结合成水和钙盐，所以酸性水侵蚀作用的强弱，决定于水中氢离子的浓度。如PH值小于6，硬化水泥浆体就有可能受到侵蚀。PH值越小，H+离子越多，侵蚀就越强烈，当H+离子达到足够浓度时，还能直接与水化硅酸钙、水化铝酸钙甚至未水化的硅酸钙、铝酸钙等起作用，使浆体结构遭到严重的破坏。8.4.3 环境介质的侵蚀二、酸和酸性水侵蚀 碳酸腐蚀工业污水、地下水 Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2 一般酸的腐蚀工业建筑 HCl+ Ca(OH)2CaCl+2H2O H2SO4+ Ca(OH)2CaSO4.2H2O无机酸：盐酸、硝酸等：形成可溶性钙盐，侵蚀性强。 磷酸：形成不溶性的钙盐，侵蚀慢。有机酸：整体侵蚀程度不如无机酸强烈。其中 醋酸、蚁酸、乳酸：形成易溶钙盐， 草酸：形成不溶性钙盐。8.4.3 环境介质的侵蚀三、硫酸盐侵蚀(膨胀侵蚀)1、硫酸盐侵蚀：与CH作用生成硫酸钙(体积膨胀114%)，再和水化铝酸钙反应生成钙矾石(体积膨胀94%)