2022年一級建造師考試《建筑實務》章節知識點:1A414011 水泥的性能和應用
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環球網校一級建造師《建筑實務》知識點：1A414011 水泥的性能和應用
1A414010 常用建筑結構材料
1A414011 水泥的性能和應用
水泥為無機水硬性膠凝材料，是重要的建筑材料之一，在建筑工程中有著廣泛的應用。水泥品種非常多，按其主要水硬性物質名稱可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥、磷酸鹽水泥等。根據國家標準《水泥的命名原則和術語》GB/T 4131—2014規定，水泥按其用途及性能可分為通用水泥、特種水泥。目前，我國建筑工程中常用的是通用硅酸鹽水泥，它是以硅酸鹽水泥熟料和適量的石膏及規定的混合材料制成的水硬性膠凝材料。國家標準《通用硅酸鹽水泥》GB 175—2007/XG2—2015規定，按混合材料的品種和摻量，通用硅酸鹽水泥可分為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥(見表1A414011-1)。
通用硅酸鹽水泥的代號和強度等級 表1A414011-1
| 水泥名稱 | 簡稱 | 代號 | 強度等級 |
| 硅酸鹽水泥 | 硅酸鹽水泥 | P·Ⅰ、P·Ⅱ | 42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R |
| 普通硅酸鹽水泥 | 普通水泥 | P·O | 42.5、42.5R、52.5、52.5R |
| 礦渣硅酸鹽水泥 | 礦渣水泥 | P·S·A、P·S·B | 32.5、32.5R 42.5、42.5R 52.5、52.5R |
| 火山灰質硅酸鹽水泥 | 火山灰水泥 | P·P | |
| 粉煤灰硅酸鹽水泥 | 粉煤灰水泥 | P·F | |
| 復合硅酸鹽水泥 | 復合水泥 | P·C | 32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R |
注：強度等級中，R表示早強型。
一、常用水泥的技術要求
(一)凝結時間
水泥的凝結時間分初凝時間和終凝時間。初凝時間是從水泥加水拌合起至水泥漿開始失去可塑性所需的時間;終凝時間是從水泥加水拌合起至水泥漿完全失去可塑性并開始產生強度所需的時間。水泥的凝結時間在施工中具有重要意義。為了保證有足夠的時間在初凝之前完成混凝土的攪拌、運輸和澆搗及砂漿的粉刷、砌筑等施工工序，初凝時間不宜過短;為使混凝土、砂漿能盡快地硬化達到一定的強度，以利于下道工序及早進行，避免影響施工進程，終凝時間也不宜過長。
國家標準規定，六大常用水泥的初凝時間均不得短于45min，硅酸鹽水泥的終凝時間不得長于6.5h，其他五類常用水泥的終凝時間不得長于10h。
(二)體積安定性
水泥的體積安定性是指水泥在凝結硬化過程中，體積變化的均勻性。如果水泥硬化后產生不均勻的體積變化，即所謂體積安定性不良，就會使混凝土構件產生膨脹性裂縫，降低建筑工程質量，甚至引起嚴重事故。因此，施工中必須使用安定性合格的水泥。
引起水泥體積安定性不良的原因有：水泥熟料礦物組成中游離氧化鈣或氧化鎂過多，或者水泥粉磨時石膏摻量過多。水泥熟料中所含的游離氧化鈣或氧化鎂都是過燒的，熟化很慢，在水泥已經硬化后還在慢慢水化并產生體積膨脹，引起不均勻的體積變化，導致水泥石開裂。石膏摻量過多時，水泥硬化后過量的石膏還會繼續與已固化的水化鋁酸鈣作用，生成高硫型水化硫鋁酸鈣(俗稱鈣礬石)，體積約增大1.5倍，引起水泥石開裂。
國家標準規定，游離氧化鈣對水泥體積安定性的影響用煮沸法來檢驗，測試方法可采用試餅法或雷氏法。由于游離氧化鎂及過量石膏對水泥體積安定性的影響不便于檢驗，故國家標準對水泥中的氧化鎂和三氧化硫含量分別作了限制。
(三)強度及強度等級
水泥的強度是評價和選用水泥的重要技術指標，也是劃分水泥強度等級的重要依據。水泥的強度除受水泥熟料的礦物組成、混合料的摻量、石膏摻量、細度、齡期和養護條件等因素影響外，還與試驗方法有關。國家標準規定，采用膠砂法來測定水泥的3d和28d的抗壓強度和抗折強度，根據測定結果來確定該水泥的強度等級。
不同品種不同強度等級的通用硅酸鹽水泥，其不同齡期的強度應符合表1A414011-2的規定。
通用硅酸鹽水泥不同齡期的強度 表1A414011-2
品 種
| 品 種 | 強度等級 | 抗 壓 強 度 | 抗 折 強 度 | ||
| 3d | 28d | 3d | 28d | ||
| 硅酸鹽水泥 | 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 | |||
| 普通硅酸鹽水泥 | 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 | |||
續表
| 品 種 | 強度等級 | 抗 壓 強 度 | 抗 折 強 度 | ||
| 3d | 28d | 3d | 28d | ||
| 礦渣硅酸鹽水泥 火山灰質硅酸鹽水泥 粉煤灰硅酸鹽水泥 |
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 | |||
| 復合硅酸鹽水泥 | 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年修訂后的標準已取消32.5級復合硅酸鹽水泥產品——編者注。
(四)其他技術要求
其他技術要求包括標準稠度用水量、水泥的細度及化學指標。水泥的細度屬于選擇性指標。國家標準規定，硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的細度以比表面積表示，其比表面積不小于300m2/kg;其他四類常用水泥的細度以篩余表示，其80μm方孔篩篩余不大于10%或45μm方孔篩篩余不大于30%。通用硅酸鹽水泥的化學指標有不溶物、燒失量、三氧化硫、氧化鎂、氯離子和堿含量。堿含量屬于選擇性指標，水泥中堿含量以Na2O+0.658K2O計算值來表示。水泥中的堿含量高時，如果配制混凝土的骨料具有堿活性，可能產生堿骨料反應，即水泥中的堿性氧化物會與骨料中的活性氧化硅作用，生成堿-硅酸凝膠，吸水后體積膨脹，導致混凝土因不均勻膨脹而破壞。因此，若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時，則水泥中的堿含量應不大于水泥重量的0.6%或由買賣雙方協商確定。
二、常用水泥的特性及應用
六大常用水泥的主要特性見表1A414011-3。
常用水泥的主要特性 表1A414011-3
| 硅酸鹽 水泥 | 普通水泥 | 礦渣水泥 | 火山灰 水泥 | 粉煤灰 水泥 | 復合水泥 | |
| 主要特性 | ①凝結硬化快、早期強度高 ②水化熱大 ③抗凍性好 ④耐熱性差 ⑤耐蝕性差 ⑥干縮性較小 | ①凝結硬化較快、早期強度較高 ②水化熱較大 ③抗凍性較好 ④耐熱性較差 ⑤耐蝕性較差 ⑥干縮性較小 | ①凝結硬化慢、早期強度低，后期強度增長較快 ②水化熱較小 ③抗凍性差 ④耐熱性好 ⑤耐蝕性較好 ⑥干縮性較大 ⑦泌水性大、抗滲性差 | ①凝結硬化慢、早期強度低，后期強度增長較快 ②水化熱較小 ③抗凍性差 ④耐熱性較差 ⑤耐蝕性較好 ⑥干縮性較大 ⑦抗滲性較好 | ①凝結硬化慢、早期強度低，后期強度增長較快 ②水化熱較小 ③抗凍性差 ④耐熱性較差 ⑤耐蝕性較好 ⑥干縮性較小 ⑦抗裂性較高 | ①凝結硬化慢、早期強度低，后期強度增長較快 ②水化熱較小 ③抗凍性差 ④耐蝕性較好 ⑤其他性能與所摻入的兩種或兩種以上混合材料的種類、摻量有關 |
在混凝土工程中，根據使用場合、條件的不同，可選擇不同種類的水泥，具體可參考表1A414011-4。
常用水泥的選用 表1A414011-4
| 混凝土工程特點或所處環境條件 | 優先選用 | 可以使用 | 不宜使用 | ||
| 普通混凝土 | 1 | 在普通氣候環境中的混凝土 | 普通水泥 | 礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥 | |
| 2 | 在干燥環境中的混凝土 | 普通水泥 | 礦渣水泥 | 火山灰水泥 粉煤灰水泥 |
|
| 3 | 在高濕度環境中或長期處于水中的混凝土 | 礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥 | 普通水泥 | ||
| 4 | 厚大體積的混凝土 | 礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥 | 硅酸鹽水泥 | ||
| 有特殊要求的混凝土 | 1 | 要求快硬、早強的混凝土 | 硅酸鹽水泥 | 普通水泥 | 礦渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 復合水泥 |
| 2 | 高強（大于C50級）混凝土 | 硅酸鹽水泥 | 普通水泥 礦渣水泥 | 火山灰水泥 粉煤灰水泥 |
|
| 3 | 嚴寒地區的露天混凝土，寒冷地區的處在水位升降范圍內的混凝土 | 普通水泥 | 礦渣水泥 | 火山灰水泥 粉煤灰水泥 |
|
| 4 | 嚴寒地區處在水位升降范圍內的混凝土 | 普通水泥（≥42.5級） | 礦渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 復合水泥 |
||
| 5 | 有抗滲要求的混凝土 | 普通水泥、火山灰水泥 | 礦渣水泥 | ||
| 6 | 有耐磨性要求的混凝土 | 硅酸鹽水泥、普通水泥 | 礦渣水泥 | 火山灰水泥 粉煤灰水泥 |
|
| 7 | 受侵蝕介質作用的混凝土 | 礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥 | 硅酸鹽水泥 | ||
三、常用水泥的包裝及標志
水泥可以散裝或袋裝，袋裝水泥每袋凈含量為50kg，且應不少于標志質量的99%;隨機抽取20袋，總質量(含包裝袋)應不少于1000kg。
水泥包裝袋上應清楚標明：執行標準、水泥品種、代號、強度等級、生產者名稱、生產許可證標志(QS)及編號、出廠編號、包裝日期、凈含量。
包裝袋兩側應根據水泥的品種采用不同的顏色印刷水泥名稱和強度等級，硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥采用紅色，礦渣硅酸鹽水泥采用綠色;火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥采用黑色或藍色。
散裝發運時應提交與袋裝標志相同內容的卡片。
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