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水泥的物理性能项目主要有:密度、容重、细度、需水量、凝结时间、安定性、强度、保水性、抗渗性、水化热、抗冻性和抗蚀性。
一、细度:表征粉状物料粗细程度的指标。有三种表示方法:其一是45um、80um筛筛余量,其二是比表面积,其三是颗粒级配。
二、需水量:水泥净浆搅拌时达到标准流动度时所需的水量。其影响因素较多,从熟料矿物组成看,铝酸三钙需水量最大,硅酸二钙需水量最小;从混合材品种看,掺火山灰需水量增大,掺粉煤灰需水量减小,粒化高炉矿渣对需水性的影响不大;从水泥细度看,细度越细,需水量越大。
三、凝结时间:水泥从加水开始到失去流动性,即从可塑状态发展到固体状态所需要的时间。凝结时间又分为初凝时间和终凝时间。
1、初凝:是指水泥加水拌和开始到水泥浆达到标准中规定的某一可塑状态所需的时间。
2、终凝:是指水泥加水拌和开始到水泥浆完全失去可塑性,达到标准中规定的某一致密的固体状态所需的时间,此时已产生了机械强度,并能抵抗一定外力。
水泥熟料的矿物组成和含量(特别是铝酸三钙含量)、水泥细度、石膏掺量、碱含量、混合材掺量等均可影响水泥凝结时间。在施工时,混凝土的加水量、水泥用量、外加剂掺量及施工温度等也影响混凝土的凝结时间。
3、假凝:水泥加水拌和后,几分钟内就凝结,继续进行剧烈搅拌,水泥浆又恢复塑性状态并达到正常的凝结,这种现象称为假凝。
造成假凝的主要原因是水泥在粉磨时,由于温度太高,致使部分二水石膏脱水成半水石膏,当水泥加水后,半水石膏迅速水化成二水石膏晶体析出,形成二水石膏结晶网,使水泥浆很快固化,再经过剧烈搅拌,又能使已固化的水泥浆体重新恢复塑性。
4、快凝:水泥加水拌和后,很快就凝结,继续剧烈搅拌,也不能恢复塑性,这种现象称为快凝。
造成快凝的原因是水泥中SO3含量低或配料不当引起的。而混凝土快凝又与外加剂掺量过大且拌和不均很有关系。
一般情况下,水泥本身不存在假凝和快凝现象。因为:一是普遍采用工业副石膏,不存在天然二水石膏的脱水现象,二是计量水平高、质量控制严格,不存在水泥中SO3含量过高或过低现象。
四、安定性:水泥浆硬化后体积变化的均匀性。其要求是水泥浆体硬化后能保持一定形状,不开裂、不变形、不溃散。它是水泥性能指标中最重要的指标之一。造成安定性不良的主要原因是熟料中游离氧化钙或游离氧化镁含量过高,另外水泥中SO3含量过高也会影响安定性。
五、水泥强度:水泥试件单位面积上所能承受的外力。水泥是混凝土的胶结材料,是混凝土强度的贡献者。
1、水泥强度因外力破坏形式不同,分为抗压强度、抗拉强度、抗折强度、剪切强度等。国家标准规定检测是抗压和抗折强度。
2、强度单位用Mpa(兆帕)表示,水泥强度龄期一般分为3天和28天强度。3天强度又叫早期强度,28强度又叫后期强度。在常温(20℃)下,三天强度一般达到50%,二十八天强度达到95%以上。
六、水化热:指水泥中的各种矿物与水发生水化反应过程中放出的热。
冬季施工中,水化热有助于混凝土的保温,以抵抗外界寒冷引起的冰冻。但在大体积混凝土构件中,无论是绝对的放热量还是放热速度,对工程都有很大的影响。由于混凝土的导热能力很低,水泥放出的热量聚集在混凝土内部长期散发不出来,而使混凝土温度升高,有时可达50℃以上。根据热传导的规律,物体热量的散失与其最小尺寸的平方成反比的原理,在大体积混凝土施工过程中,往往形成巨大的温差和温度应力容易引起混凝土裂缝,给工程带来不同程度的危害,这种现象在机械化浇灌大体积混凝土时常常发生,因此在有大体积混凝土工程时,除要求施工单位采取降温措施外,还要求水泥的水化热控制在一定的范围内,如中热水泥和道路水泥要求C3A控制在5%以内。