硅酸盐水泥熟料的矿物组成主要是硅酸三钙(3CaO•SiO2,简写为C3S)、硅酸二钙(2CaO•SiO2,简写为C2S)、铝酸三钙(3CaO•Al2O3,简写为C3A)和铁铝酸四钙(4CaO • Al2O3 • Fe2O3,简写为C4AF)。
上述熟料矿物具有遇水水化、胶化和结晶的性能。硅酸盐水泥水化后形成水化硅酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化铁酸钙等水化产物。形成的水泥石结构由水化物结晶体、凝胶体、毛细孔、凝胶子L、未水化水泥熟料内核等组成。
水泥的水化是长期的过程,随着时间的延长水化产物的成分和结构不断变化。
由于现代物理化学手段和微观测试技术的进步,对水泥水化硬化、水泥石组成和结构的认识不断提高,人们可直接观察到水泥水化过程及水化产物——各种结晶体和凝胶结构的存在及其变化。
对水泥水化硬化机理的研究,有力地促进了水泥科学和工艺学的发展。为保证工程质量,水泥的质量必须符合标准规定的细度、凝结时间、安定性和强度等指标。水泥的细度对水泥的水化和胶凝性质有很大影响。细者早期强度发展快,早期水化热大。通常以标准筛的筛余百分率表示水泥的细度。对不同品种的水泥,细度要求不同。
水泥的凝结时间分为初凝和终凝。初凝指从水泥加水拌合至失去流动性所经历时间,不得过快。终凝指从水泥加水拌合至初具强度所经历时间,不宜过慢。凝结时间用维卡仪测定。安定性是水泥在硬化时体积是否均匀变化的性能。
如水泥中存在过多的游离氧化钙、氧化镁或硫酸盐,会使水泥石产生不均匀的体积变化,造成开裂,甚至崩溃。常用试饼沸煮法或雷氏夹法检测。在工程中不允许使用安定性不合格的水泥。
水泥强度是用规定的材料和方法制成标准试件,在一定龄期(如3、7、28d)所得的抗折和抗压强度。中国标准规定采用福建平潭标准砂,用1:2.5水泥胶砂,按标准指定的方法测定强度。一般用途水泥按一定龄期的强度值作为划分标号的标准。
使用使用
水泥是水硬性胶凝材料,水化过程需要时间,且要求一定的温度和湿度条件。随着水化过程的进行,强度提高,结构密实。所以水泥使用时,应注意养护,即保持水泥水化所需要的环境条件。在空气中,水泥易受潮变质,受潮后,凝结时间延长,强度降低,所以水泥出厂后应在短期内使用完毕,不宜长期贮存。各种水泥的选用见硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和特种水泥。