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环球网校一级建造师《建筑实务》知识点：1A414011 水泥的性能和应用
1A414010 常用建筑结构材料
1A414011 水泥的性能和应用
水泥为无机水硬性胶凝材料，是重要的建筑材料之一，在建筑工程中有着广泛的应用。水泥品种非常多，按其主要水硬性物质名称可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等。根据国家标准《水泥的命名原则和术语》GB/T 4131—2014规定，水泥按其用途及性能可分为通用水泥、特种水泥。目前，我国建筑工程中常用的是通用硅酸盐水泥，它是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。国家标准《通用硅酸盐水泥》GB 175—2007/XG2—2015规定，按混合材料的品种和掺量，通用硅酸盐水泥可分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥(见表1A414011-1)。
通用硅酸盐水泥的代号和强度等级 表1A414011-1
| 水泥名称 | 简称 | 代号 | 强度等级 |
| 硅酸盐水泥 | 硅酸盐水泥 | P·Ⅰ、P·Ⅱ | 42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R |
| 普通硅酸盐水泥 | 普通水泥 | P·O | 42.5、42.5R、52.5、52.5R |
| 矿渣硅酸盐水泥 | 矿渣水泥 | P·S·A、P·S·B | 32.5、32.5R 42.5、42.5R 52.5、52.5R |
| 火山灰质硅酸盐水泥 | 火山灰水泥 | P·P | |
| 粉煤灰硅酸盐水泥 | 粉煤灰水泥 | P·F | |
| 复合硅酸盐水泥 | 复合水泥 | P·C | 32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R |
注：强度等级中，R表示早强型。
一、常用水泥的技术要求
(一)凝结时间
水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。初凝时间是从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间;终凝时间是从水泥加水拌合起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。水泥的凝结时间在施工中具有重要意义。为了保证有足够的时间在初凝之前完成混凝土的搅拌、运输和浇捣及砂浆的粉刷、砌筑等施工工序，初凝时间不宜过短;为使混凝土、砂浆能尽快地硬化达到一定的强度，以利于下道工序及早进行，避免影响施工进程，终凝时间也不宜过长。
国家标准规定，六大常用水泥的初凝时间均不得短于45min，硅酸盐水泥的终凝时间不得长于6.5h，其他五类常用水泥的终凝时间不得长于10h。
(二)体积安定性
水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。如果水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即所谓体积安定性不良，就会使混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量，甚至引起严重事故。因此，施工中必须使用安定性合格的水泥。
引起水泥体积安定性不良的原因有：水泥熟料矿物组成中游离氧化钙或氧化镁过多，或者水泥粉磨时石膏掺量过多。水泥熟料中所含的游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，熟化很慢，在水泥已经硬化后还在慢慢水化并产生体积膨胀，引起不均匀的体积变化，导致水泥石开裂。石膏掺量过多时，水泥硬化后过量的石膏还会继续与已固化的水化铝酸钙作用，生成高硫型水化硫铝酸钙(俗称钙矾石)，体积约增大1.5倍，引起水泥石开裂。
国家标准规定，游离氧化钙对水泥体积安定性的影响用煮沸法来检验，测试方法可采用试饼法或雷氏法。由于游离氧化镁及过量石膏对水泥体积安定性的影响不便于检验，故国家标准对水泥中的氧化镁和三氧化硫含量分别作了限制。
(三)强度及强度等级
水泥的强度是评价和选用水泥的重要技术指标，也是划分水泥强度等级的重要依据。水泥的强度除受水泥熟料的矿物组成、混合料的掺量、石膏掺量、细度、龄期和养护条件等因素影响外，还与试验方法有关。国家标准规定，采用胶砂法来测定水泥的3d和28d的抗压强度和抗折强度，根据测定结果来确定该水泥的强度等级。
不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥，其不同龄期的强度应符合表1A414011-2的规定。
通用硅酸盐水泥不同龄期的强度 表1A414011-2
品 种
| 品 种 | 强度等级 | 抗 压 强 度 | 抗 折 强 度 | ||
| 3d | 28d | 3d | 28d | ||
| 硅酸盐水泥 | 42.5 | ≥17.0 | ≥42.5 | ≥3.5 | ≥6.5 |
| 42.5R | ≥22.0 | ≥4.0 | |||
| 52.5 | ≥23.0 | ≥52.5 | ≥4.0 | ≥7.0 | |
| 52.5R | ≥27.0 | ≥5.0 | |||
| 62.5 | ≥28.0 | ≥62.5 | ≥5.0 | ≥8.0 | |
| 62.5R | ≥32.0 | ≥5.5 | |||
| 普通硅酸盐水泥 | 42.5 | ≥17.0 | ≥42.5 | ≥3.5 | ≥6.5 |
| 42.5R | ≥22.0 | ≥4.0 | |||
| 52.5 | ≥23.0 | ≥52.5 | ≥4.0 | ≥7.0 | |
| 52.5R | ≥27.0 | ≥5.0 | |||
续表
| 品 种 | 强度等级 | 抗 压 强 度 | 抗 折 强 度 | ||
| 3d | 28d | 3d | 28d | ||
| 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 |
32.5 | ≥10.0 | ≥32.5 | ≥2.5 | ≥5.5 |
| 32.5R | ≥15.0 | ≥3.5 | |||
| 42.5 | ≥15.0 | ≥42.5 | ≥3.5 | ≥6.5 | |
| 42.5R | ≥19.0 | ≥4.0 | |||
| 52.5 | ≥21.0 | ≥52.5 | ≥4.0 | ≥7.0 | |
| 52.5R | ≥23.0 | ≥4.5 | |||
| 复合硅酸盐水泥 | 32.5R | ≥15.0 | ≥32.5 | ≥3.5 | ≥5.5 |
| 42.5 | ≥15.0 | ≥42.5 | ≥3.5 | ≥6.5 | |
| 42.5R | ≥19.0 | ≥4.0 | |||
| 52.5 | ≥21.0 | ≥52.5 | ≥4.0 | ≥7.0 | |
| 52.5R | ≥23.0 | ≥4.5 | |||
注：2015年修订后的标准已取消32.5级复合硅酸盐水泥产品——编者注。
(四)其他技术要求
其他技术要求包括标准稠度用水量、水泥的细度及化学指标。水泥的细度属于选择性指标。国家标准规定，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其比表面积不小于300m2/kg;其他四类常用水泥的细度以筛余表示，其80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。通用硅酸盐水泥的化学指标有不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子和碱含量。碱含量属于选择性指标，水泥中碱含量以Na2O+0.658K2O计算值来表示。水泥中的碱含量高时，如果配制混凝土的骨料具有碱活性，可能产生碱骨料反应，即水泥中的碱性氧化物会与骨料中的活性氧化硅作用，生成碱-硅酸凝胶，吸水后体积膨胀，导致混凝土因不均匀膨胀而破坏。因此，若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，则水泥中的碱含量应不大于水泥重量的0.6%或由买卖双方协商确定。
二、常用水泥的特性及应用
六大常用水泥的主要特性见表1A414011-3。
常用水泥的主要特性 表1A414011-3
| 硅酸盐 水泥 | 普通水泥 | 矿渣水泥 | 火山灰 水泥 | 粉煤灰 水泥 | 复合水泥 | |
| 主要特性 | ①凝结硬化快、早期强度高 ②水化热大 ③抗冻性好 ④耐热性差 ⑤耐蚀性差 ⑥干缩性较小 | ①凝结硬化较快、早期强度较高 ②水化热较大 ③抗冻性较好 ④耐热性较差 ⑤耐蚀性较差 ⑥干缩性较小 | ①凝结硬化慢、早期强度低，后期强度增长较快 ②水化热较小 ③抗冻性差 ④耐热性好 ⑤耐蚀性较好 ⑥干缩性较大 ⑦泌水性大、抗渗性差 | ①凝结硬化慢、早期强度低，后期强度增长较快 ②水化热较小 ③抗冻性差 ④耐热性较差 ⑤耐蚀性较好 ⑥干缩性较大 ⑦抗渗性较好 | ①凝结硬化慢、早期强度低，后期强度增长较快 ②水化热较小 ③抗冻性差 ④耐热性较差 ⑤耐蚀性较好 ⑥干缩性较小 ⑦抗裂性较高 | ①凝结硬化慢、早期强度低，后期强度增长较快 ②水化热较小 ③抗冻性差 ④耐蚀性较好 ⑤其他性能与所掺入的两种或两种以上混合材料的种类、掺量有关 |
在混凝土工程中，根据使用场合、条件的不同，可选择不同种类的水泥，具体可参考表1A414011-4。
常用水泥的选用 表1A414011-4
| 混凝土工程特点或所处环境条件 | 优先选用 | 可以使用 | 不宜使用 | ||
| 普通混凝土 | 1 | 在普通气候环境中的混凝土 | 普通水泥 | 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥 | |
| 2 | 在干燥环境中的混凝土 | 普通水泥 | 矿渣水泥 | 火山灰水泥 粉煤灰水泥 |
|
| 3 | 在高湿度环境中或长期处于水中的混凝土 | 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥 | 普通水泥 | ||
| 4 | 厚大体积的混凝土 | 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥 | 硅酸盐水泥 | ||
| 有特殊要求的混凝土 | 1 | 要求快硬、早强的混凝土 | 硅酸盐水泥 | 普通水泥 | 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥 |
| 2 | 高强（大于C50级）混凝土 | 硅酸盐水泥 | 普通水泥 矿渣水泥 | 火山灰水泥 粉煤灰水泥 |
|
| 3 | 严寒地区的露天混凝土，寒冷地区的处在水位升降范围内的混凝土 | 普通水泥 | 矿渣水泥 | 火山灰水泥 粉煤灰水泥 |
|
| 4 | 严寒地区处在水位升降范围内的混凝土 | 普通水泥（≥42.5级） | 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥 |
||
| 5 | 有抗渗要求的混凝土 | 普通水泥、火山灰水泥 | 矿渣水泥 | ||
| 6 | 有耐磨性要求的混凝土 | 硅酸盐水泥、普通水泥 | 矿渣水泥 | 火山灰水泥 粉煤灰水泥 |
|
| 7 | 受侵蚀介质作用的混凝土 | 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥 | 硅酸盐水泥 | ||
三、常用水泥的包装及标志
水泥可以散装或袋装，袋装水泥每袋净含量为50kg，且应不少于标志质量的99%;随机抽取20袋，总质量(含包装袋)应不少于1000kg。
水泥包装袋上应清楚标明：执行标准、水泥品种、代号、强度等级、生产者名称、生产许可证标志(QS)及编号、出厂编号、包装日期、净含量。
包装袋两侧应根据水泥的品种采用不同的颜色印刷水泥名称和强度等级，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣硅酸盐水泥采用绿色;火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥采用黑色或蓝色。
散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。
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