石家莊鐵路職業(yè)技術學院建筑系項目二：水泥性能與檢測討論題：1水泥石的結構及其影響因素

水泥石的結構（多相多孔體系）A—未水化的水泥顆粒B—凝膠體（C－S－H凝膠，水化硅酸鈣凝膠）；C—晶體（氫氧化鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣）；D—毛細孔、氣孔E—凝膠孔

石家莊鐵路職業(yè)技術學院建筑系影響水泥石結構強度的主要因素

水灰比：水灰比是指水泥漿中水與水泥的質量之比。水灰比較大，水泥的初期水化反應充分進行；但水泥顆粒間被水隔開的距離較遠，顆粒間相互連接形成骨架結構所需的凝結時間長，水泥漿凝結較慢。水灰比較大，多余水分蒸發(fā)后形成孔隙較多,造成水泥石的強度較低，因此水泥漿的水灰比過大時，會明顯降低水泥石的強度。環(huán)境溫度和濕度

溫度適當，水泥水化、凝結和硬化速度快，反應物增長快，凝結硬化加速，水化熱較多。溫度過低，則水化反應減慢，強度增長變緩。高溫養(yǎng)護導致水泥后期強度增長慢，甚至下降。

水是水泥水化反應的必要條件。當環(huán)境十分干燥時，水泥中的水分蒸發(fā)，水泥不能充分水化，硬化停止；反之水泥的水化將得以充分進行，強度正常增長。礦

物

組

成

C3A水化速率最快，放熱量最大，早期強度高，而后期強度不高；C2S水化速率最慢，放熱量最少，早期強度低，后期強度增長迅速等。

所以水泥的礦物組成是影響水泥凝結硬化速度的最重要的因素。石

膏

摻

量

石膏起緩凝作用：水泥水化時，石膏能很快與鋁酸三鈣作用生成水化硫鋁酸鈣（鈣礬石），鈣礬石很難溶解于水，它沉淀在水泥顆粒表面上形成保護膜，從而阻礙了鋁酸三鈣的水化反應，控制了水泥的水化反應速度，延緩了凝結時間。施

工

方

法

水泥澆注過程，振搗越密實，孔隙率越小，形成的水泥石強度越高。硅酸鹽水泥的主要技術性質細度：水泥顆粒的粗細程度。水泥細度的評定方法：比表面積法和篩析法。篩析法是用0.08mm方孔篩對水泥試樣進行篩分試驗，用篩余百分率表示細度；比表面積法是指單位質量的水泥粉末所具有的總表面積，以m2/kg

表示。國標規(guī)定：硅酸鹽水泥的細度為其比表面積大于300m2/kg。

細度測定：在0.08的方形的孔篩上的篩余率不得超過10％

篩析法：水篩法所用儀器凝結時間

初凝時間：從加水至水泥漿開始失去塑性所經(jīng)歷的時間。

終凝時間：從加水至水泥漿完全失去塑性所經(jīng)歷的時間。

水泥初凝時間不宜過早，終凝時間不宜過遲。國家標準GB175－1999規(guī)定：硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于6.5h。初凝時間不合要求，該水泥報廢；終凝時間不合要求，視為不合格。

標準稠度用水量的測定體積安定性

體積安定性：指水泥漿體硬化時體積變化的穩(wěn)定性。水泥在硬化過程中體積變化不穩(wěn)定，即為體積安定性不良。

體積安定性不良的水泥視為“廢品”，嚴禁用于工程中。

水泥安定性不良的原因：熟料中含有過量的游離氧化鈣（f－CaO），或含有過量的游離氧化鎂（f－MgO）；生產(chǎn)水泥時摻入的石膏過量。國家標準GB175－1999規(guī)定，硅酸鹽水泥的安定性用沸煮法檢驗必須合格。

強度及強度等級

膠砂強度：國標規(guī)定，水泥和標準砂按1：

3.0

質量比混合。

加入規(guī)定量的水（水灰比為0.50），經(jīng)標準試驗方法攪拌成型。

制成40mm×40mm×160mm的標準試件，在標準條件（1d溫度為20±1℃，相對濕度90％以上的空氣中帶模養(yǎng)護；1d以后拆模，放入20±1℃的水中養(yǎng)護）下養(yǎng)護。根據(jù)水泥品種不同，分別測定3d、28d的抗折強度和抗壓強度，即為水泥的膠砂強度。強度等級強度等級：根據(jù)水泥的膠砂強度劃分的級別稱為強度等級。硅酸鹽水泥的強度等級劃分為：42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六個等級。水泥膠砂強度測定水

化

熱

水泥的水化熱：指在水化過程中的放熱量，單位為kJ/kg。

水化熱的高低與熟料礦物的相對含量有關。鋁酸三鈣、硅酸三鈣的水化熱高，而鐵鋁酸四鈣、硅酸二鈣的水化熱較低。因此要降低水化熱，可適當減少鋁酸三鈣和硅酸三鈣的含量。水化熱主要對大體積混凝土工程有影響。對于大體積混凝土工程，應選擇水化熱較低的水泥，或者采取特殊措施降低水化熱的危害。水泥石的腐蝕及防止水泥石腐蝕的方式1.軟水侵蝕（溶出性侵蝕）2.酸的腐蝕（溶解性化學腐蝕）一般酸的腐蝕碳酸水的腐蝕3.硫酸鹽腐蝕（膨脹性化學腐蝕）4.強堿腐蝕水泥石腐蝕的原因及防腐措施水泥石腐蝕的基本原因1.水泥石中易腐蝕的氫氧化鈣和水化鋁酸鈣2.水泥石本身不夠密實，侵蝕性介質易于進入3.外界因素的影響：腐蝕性介質存在、溫度、

濕度、介質濃度等防止水泥石腐蝕的措施1.根據(jù)工程的環(huán)境特點，合理選擇水泥品種。2.提高混凝土的密實度。3.在水泥石結構的表面設置保護層。散粒材料堆積體積幾個體積單位比較：密實體積：一般以Ｖ表示，材料磨細成粉，排液體法測表觀體積：一般以表示，不磨，直接排液法測定自然體積：一般以V0表示，規(guī)則，幾何體積；不規(guī)則，表面涂臘，排液法堆積體積：一般以表示，外觀總體積。除開口孔隙外的體積：是指包括內部封閉孔隙和實體體積的體積。工程中砂石材料，直接用排水法測定此體積③表觀密度

表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質量。按下式計算：

式中：ρ0—材料的體積密度,g/cm3或kg/m3；

m—材料的質量，g或kg；

V0—材料的自然體積，cm3或m3。④堆積密度

堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質量。按下式計算：

式中：—材料的堆積密度,g/cm3或kg/m3；

m—材料的質量，g或kg；—材料的堆積體積，cm3或m3。砂堆積密度的測定將容量筒內材料刮平，容量筒的容積即為材料堆積體積幾種密度的比較常用各種材料的各種密度（表2.1）比較項目實際密度視密度表觀密度堆積密度材料狀態(tài)絕對密實近似絕對密實狀態(tài)自然狀態(tài)堆積狀態(tài)材料體積VV0計算公式應用判斷材料性質用量計算、體積計算

①材料的密實度

密實度是指材料體積內固體物質填充的程度。反映了材料的致密程度。

密實度D計算：

式中：ρ——密度；ρ0——材料的表觀密度。

絕對密實材料，因ρ0=ρ，故密實度D=1或100%。大多數(shù)土木工程材料，因ρ0＜ρ，故密實度D＜1或D＜100%。（2）與疏密程度有關的性質

②材料的孔隙率

孔隙率指材料內部孔隙體積占材料總體積的百分率

?？紫堵蔖計算：孔隙率與密實度的關系P+D=1P小，f高，孔隙閉口，吸水性小，抗?jié)B性、抗凍性好。③填充率

填充率指散粒材料的堆積體積中，被其顆粒填充的程度（即自然體積占堆積體積的百分率）。填充率計算：④空隙率

空隙率指散粒材料在堆積體積中，空隙體積占堆積體積的百分率?？障堵视嬎悖?/p>

空隙率反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭?。可作為控制混凝土骨料級配與計算砂率的依據(jù)。填充率與空隙率的關系：孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項目孔隙率空隙率適用場合個體材料內部堆積材料之間作用可判斷材料性質可進行材料用量計算計算公式（3）材料與水相關的性質①材料的親水性與憎水性親水性：與水接觸時，材料表面能被水潤濕的性質；憎水性：與水接觸時，材料表面不能被水潤濕的性質。濕潤角

親水性材料憎水性材料磚、石、木、混凝土瀝青、石蠟親水性材料四種狀態(tài)：干燥、氣干、飽和面干、濕潤②材料的吸水性與吸濕性吸水性：材料在水中吸收水分的能力。質量吸水率：材料在吸水飽和時，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質量的百分率。質量吸水率Wm的計算公式為：

mb—材料吸水飽和狀態(tài)下的質量（g或kg）；

mg—材料在干燥狀態(tài)下的質量（g或kg）。

體積吸水率：材料在吸水飽和時，所吸水的體積占材料自然體積的百分率，并以WV表示。體積吸水率WV的計算公式為：mb—材料吸水飽和狀態(tài)下的質量（g或kg）；mg—材料在干燥狀態(tài)下的質量（g或kg）。V0—材料在自然狀態(tài)下的體積，（cm3或m3）ρw—水的密度,（g/cm3或kg/m3），常溫下取

ρ

w=1.0g/cm3。

影響材料吸水性的因素

材料的吸水率與其孔隙率有關，更與其孔隙特征有關。因為水分是通過材料的開口孔隙吸入并經(jīng)過連通孔隙滲入內部的。材料內與外界連通的細微孔隙愈多，其吸水率就愈大。材料的吸濕性

材料的吸濕性是指材料在空氣中吸收水分的性質。用含水率Ｗh表示，其計算公式為：ms——材料吸濕狀態(tài)下的質量（g或kg）mg——材料在干燥狀態(tài)下的質量（g或kg）。當空氣中濕度在較長時間內穩(wěn)定時，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時材料的含水率保持不變，其含水率稱為平衡含水率。吸水率與含水率的區(qū)別比較項目吸水率含水率適用場合在水中吸收水分在空氣中吸收水分表示方法吸收水分的質量比或體積比吸收水分的質量比吸收水量達到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率③材料的耐水性

材料的耐水性：材料長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質。材料耐水性的指標用軟化系數(shù)KR表示：

KR—材料的軟化系數(shù)；

fb—材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度（MPa）；

fg—材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度（MPa）。

軟化系數(shù)反映了材料飽水后強度降低的程度，是材料吸水后性質變化的重要特征之一。軟化系數(shù)的波動范圍在0至1之間。工程中通常將KR＞0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時，材料軟化系數(shù)也不得小于0.75④抗凍性

抗凍性：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。

材料的抗凍性用抗凍等級表示，抗凍等級是以試件在凍融后的質量損失和強度損失不超過一定限度時所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示?？箖龅燃壙煞譃镕15、F25、F50、F100、F200等。

影響抗凍性的因素A.材料的密實度（孔隙率）密實度越高則其抗凍性越好。B.材料的孔隙特征開口孔隙越多則其抗凍性越差。C.材料的強度強度越高則其抗凍性越好。D.材料的耐水性耐水性越好則其抗凍性也越好。E.材料的吸水量大小吸水量越大則其抗凍性越差。

⑤材料的抗?jié)B性抗?jié)B性：材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級表示。

A.滲透系數(shù)K

K—滲透系數(shù),（cm/h）;Q——滲水量（cm3）A——滲水面積,（cm2）；H——材料兩側的水壓差，（cm）；d——試件厚度（cm）；t——滲水時間（h）。B.抗?jié)B等級材料的抗?jié)B等級：用標準方法進行透水試驗時，材料標準試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來表示抗?jié)B等級。如P4、P6、P8、