浅谈水泥的物理性能与混凝土的使用质量

   水泥是重的建筑材料之一,水泥的物理性能对混凝土的使用质量具用重的影响。本文就水泥的强度、凝结时间、安定性、需水性、保水性与泌水性几个方面的物理性能及其与混凝土的使用质量关系进行分析。 
  关键词水泥;物理性能;混凝土;使用质量 
  水泥是当今建筑行业用量最大的建筑材料之一,是构成混凝土并决定其使用质量的重成分,水泥质量具有重的经济意义和社会意义。 
  水泥质量的好坏,可以从它的基本物理性能反应出来。水泥的物理力学性能都直接影响着水泥的使用质量,进而直接或间接地影响到混凝土的性能。有些最基本的物理性能是在水泥出厂时必须测定的,如强度、细度、凝结时间、安定性等,其他物理性能是根据用户不同的需而进行测定。下面就水泥的几项较主的物理性能及其与混凝土的使用质量关系进行分析。 
  1 水泥强度 
  水泥强度是水泥胶砂浆硬化试体所能承受外力破坏的能力。用MPa(兆帕)表示,它是反应水泥质量的最重的物理力学性能之一。影响水泥强度的因素很多,大体上可分为以下几个方面水泥本身的性质,水灰比的影响及试体成型方法的影响,养护条件、操作和时间的影响。 
  水泥的性质主由熟料的矿物成分组成及三率值(熟料饱和比、硅率、铝率)、混合材料的品种、质量及掺加量、石膏质量、掺量、粉磨细度等决定,所以不同品种和不同生产方式所生产的水泥,其性能是不同的。水泥只有在加水拌和后才能产生胶凝性,加水量多少(即水灰比)对水泥强度的高低有直接影响,加水量多强度降低。试体的成型方法包括灰砂比、搅拌,捣实等,这些因素也直接影响到水泥强度值的高低。水泥胶结材料在水化凝结硬化的过程中,周围环境的温度、湿度条件对其影响很大。在一定范围内,温度越高,水泥强度增长越快,温度越低,增长越慢。潮湿的环境对水泥凝结硬化有利,干燥的环境对水泥凝结硬化不利,特别是对水泥的早期强度影响更大。由于影响水泥强度的因素很多,故在检验水泥强度时必须严格执行国家标准规定的试验条件,才能使水泥强度的检验结果具有可比性。 
  混凝土的强度主取决于水泥石强度及其与骨料之间的粘结强度。在混凝土所用材料、配合比相同的条件下,所用的水泥强度越高,制成的混凝土强度也越高。 
  2 凝结时间 
  水泥的凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间为水泥加水拌和起,至水泥浆开始失去塑性所需的时间;终凝时间从水泥加水拌和起,至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度所需的时间。水泥凝结时间在施工中具有重意义,为使混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑,水泥初凝时间不能过短;当施工完毕后又希望混凝土能尽快硬化,具有强度以缩短脱模时间,加快施工进度,又求水泥有不能太长的凝结时间,以利于混凝土施工。 
  3 体积安定性 
  体积安定性是指水泥在硬化过程中,体积变化是否均匀的性能,简称安定性。水泥安定性不良会导致混凝土构件变形甚至坍塌,造成质量事故。引起安定性不良的主原因是熟料中游离氧化钙或游离氧化镁过多或石膏掺量过多。安定性不合格的水泥不得用于工程,应废弃。 
  4 水泥的需水性 
  在拌制砂浆或混凝土时,所加入的水能起到两种作用一是保证水泥水化和水解反应所需的水,二是保证砂浆或混凝土在搅拌和施工时有足够的流动度,使水泥在浇灌时可以在模板内分布均匀、填充密实。为满足混凝土施工所需流动度加入的水量一般都超过水泥的水化和水解反应所需水量的2—3倍。除水泥水化必须的水以外所剩余的水分最终都会蒸发散失,因而会形成很多微小的空隙,不仅降低了砂浆或混凝土强度,而且蒸发时发生的收缩,易使混凝土或砂浆产生裂缝,从而大大降低构筑物的耐久性。因此达到一定流动度所需的水量,就称为水泥的需水性。水泥的需水性是水泥的重性能之一。其直接影响到混凝土配合比设计与使用性能。 
  影响水泥需水性的因素很多。从熟料矿物组成来说,铝酸三钙需水量最大,硅酸二钙需水量最小,适当调整熟料中铝酸三钙和硅酸二钙的含量在一定程度上可以调整水泥的需水性。水泥中混合材料的品种、掺量也很大程度上影响着水泥的需水性。例如掺页岩或烧粘土的水泥,其需水量就较大,但矿渣对需水性的影响不大。熟料生烧和粉磨细度也能使水泥需水量增加。 
  5 水泥的保水性和泌水性 
  在施工中配制混凝土时,常发现不同品种的水泥拌水后呈现不同的现象。有的水泥凝结时会将拌合水保留起来,有的水泥在凝结过程中会析出一部分拌合水,这种析出的水往往会覆盖在试体或构筑物的表面上,或从模板底部溢出来,水泥的这种保留水分的性能就称作保水性,水泥析出水分的性能称为泌水性或析水性。保水性和泌水性是指一件事的两个相反现象。 
  泌水性对混凝土的施工质量是有害的。因为从混凝土中泌出的水常会停留在浇灌层表面,这样就会使这一层混凝土和下一次浇灌混凝土之间产生一层含水较高的间层,这将妨碍混凝土层间的结合,因而破坏了混凝土的均质性。同时,这种分层现象还会在混凝土内部发生,这时析出来的水分就聚集在粗集料和钢筋的下表面,结果不仅将使混凝土钢筋的握裹力大为减弱,而且还会因为这些水分的蒸发遗留下许多微小的空隙,从而降低了构件的强度和抗水性。 
  另外,不同品种的水泥适用范围也不尽相同,如硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥水泥强度等级较高,主用于高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程。因其水化过程放出大量的热,故不宜用于大体积混凝土构筑物。使用时应注意了解不同品种水泥的主特性和适用范围。 
  综上所述,水泥的物理性能在很大程度上影响着混凝土的使用性能和使用质量,施工中配制优质的混凝土离不开性能优良的水泥。