浅谈对硅酸盐水泥性能及应用的认识

　　1硅酸盐水泥的矿物组成

　　国家标准规定：凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5%以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为硅酸盐水泥。

　　硅酸盐水泥的主要矿物组成是：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。硅酸三钙决定着硅酸盐水泥四个星期内的强度；硅酸二钙四星期后才发挥强度作用，约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度；铝酸三钙强度发挥较快，但强度低，其对硅酸盐水泥在1至3天或稍长时间内的强度起到一定的作用；铁铝酸四钙的强度发挥也较快，但强度低，对硅酸盐水泥的强度贡献小。

　　2 硅酸盐水泥的凝结

　　2.1凝结速度。水泥的凝结时间决定于其凝结速度的快慢。凡是影响水化速度的各种因素，基本上也同样影响水泥的凝结速度，如矿物组成、细度、水灰比、渴度和外加剂等。但水化和凝结又有一定的差异。水泥的凝结速度既与熟料矿物水化难易有关，又与各矿物的含且有关。决定凝结速度还与熟料矿物和水化产物的形态结构有关系。温度的变化也会影响水泥的凝结速度。

　　2.2石膏的作用及其适宜掺量的确定。

　　2.2.1石膏的作用：可以控制水泥的水化速度、调节凝结时间；可提高早期强度，降低干缩变形，改善水泥的耐久性等。

　　2.2.2石膏的适宜掺量是决定水泥凝结时间的关键。当SO₃掺量小于约1.3%时，石膏掺量过小，水泥会产生快凝，进一步增加SO₃含量时，石膏才会出现明显的缓凝作用，但SO₃掺量超过25%以后时，凝结时间增长很少。

　　确定石膏的最佳掺量不仅要考凝结时间，还要注愈其对不同龄期的强度、水泥安定性的影响。据有关统计，现代硅酸盐水泥中SO₃ 与从Al₂O₃的适宜比例为0.5-0.9.平均约为0.6。通常石膏掺量是很难以经验公式精确诈算出的。确定石膏最佳惨量的可靠方法是强度和有关性能的试验。

　　此外，水泥中碱含量较高时，其凝结速度加快，石膏掺量应适当增加。

　　2.3假凝现象。

　　2.3.1假凝及其特征。假凝是指水泥加水拌和后，在几分钟内即迅速凝结变硬，经剧烈搅拌后，又重新恢复塑性的现象。这是一种不正常的早期快速固化现象，但与快凝又不相同。假凝放热量很小，而且经剧烈搅胖后，浆体又重新恢复塑性，并达到正常凝结，对强度没有不利影响， 但只增大了施工难度。而快凝是指浆体迅速形成不可逆固化现象，浆体已产生了一定强度，重新搅拌并不能使其恢复塑性。

　　2.3.2假凝的原因及预防措施。实际生产中，为了防止假凝，应尽量采用无水硫酸钙含量较高的石膏，以避免粉磨时石膏脱水在C₃A.8%时，石膏中CaSO₄·2H₂O/ CaSO₄≥0.10，同时，在水泥粉磨时采取一定的措施降温，也可避免石青脱水面造成假凝。在建筑施工中，还可以延长搅拌时间来消除假凝现象的产生。

　　3 硅酸盐水泥的强度

　　3.1影响水泥强度的因素。

　　3.1.1熟料的矿物组成。硅酸盐水泥熟料中，四种主要矿物质的相对含量对水泥的水化速度、水化产物的形态、尺寸有决定性的影响。基本规律：硅酸盐矿物的含量是决定水泥强度的主要因素。

　　3.1.2水泥细度。水泥越细，其水化速度越快，越易水化完全，水泥的强度，尤其是早强越高，适当增大水泥细度，还能改善浆体的泌水性、和易性和枯结力等。而粗翻颗粒水泥只能在表面现象水化，未水化部分只起填充料的作用。但是，水泥太细，水化时需水最越大，增大了硬化浆体结构的孔原率，从而引起强度下降。

　　3.2施工条件。在施工过程中，水灰比、骨料级配、搅拌振捣的程度、养护温度以及是否采用外加剂等对强度有很大的影响。

　　4 硅酸盐水泥的性质及应用

　　4.1早期及后期强度均高：适用于预制和现浇的混凝土工程、冬季施工的混凝土工程、预应力混凝土工程等。

　　4.2抗冻性好：适用于严寒地区和抗冻性要求高的混凝土工程。

　　4.3耐腐蚀性差：不旬泪于受流动软水和压力水作用的工程，也不宜用于受海水和其它腐蚀性介质作用的工程。

　　4.4水化热高：不宜用于大体积混凝土工程。

　　4.5抗炭化性好：适合用于二氧化碳浓度较高的环境，如翻砂、铸造车间等。

　　4.6耐热性差：不得用于耐热棍凝土工程。

　　4.7干缩小：可用于干燥环境。

　　4.8耐磨性好：可用于道路与地面工程。

　　5 硅酸盐水泥的耐久性及改善途径

　　硬化水泥石结构在一定环境条件下长期保持稳定质量和使用功能的性质称为耐久性。影响耐久性的因素有很多，主要有抗渗性、抗冻性，以及对环境介质的抗蚀性和碱集料反应等。

　　耐久性的改善途径：影响水泥混凝土耐久性的因素有很多方面，为了提高混凝土的耐久性，在使用水泥时，首先要考虑使用的环境条件，采用适当组成的水泥，量材为用，从根本上提高混凝土的耐久性，配制混凝土时，要精心设计，采取合理的配比，尽量降低水灰比，并考虑适宜的施工方案， 加强搅拌、振捣、养护等，提高混凝土的致密度，以提高其强度尤其是早强。改善混凝土的性能在特殊悄况下，还可利用其他材料，进行表面处理以弥补水泥混凝土本身的不足。

　　5.1选择适当组成的水泥。水泥质量的好坏，是关系硬化水泥浆体耐久性的首要问题。只有提高水泥质量，才能从根本上提高其耐久性。在使用水泥时，就根据环境的不同来选择不同熟料矿物组成部的水泥。

　　5.2掺适量混合材料。一般说来，硅酸盐水泥中掺加火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣可以提高其抗蚀能力。另外，掺加混合材料后，熟料所占的比例减少，C₃A和C₃S的含蚤相应降低，也会改善其抗蚀性，而且由于生成较多的凝胶，提高了硬化水泥浆体的密实性，阻止侵蚀介质的溶人，从而增强了其抗蚀能力。所以说，火山灰水泥和矿渣水泥的抗蚀性又与其矿渣掺量、Al₂O₃含量有关。

　　5.3提高施工质量。施工质量的好坏，也是关系到混凝土耐久性的关键。在施工中，应加强搅拌，防止各组分产生离析分层现象，提高混凝土的均匀性和流动性，使拌合物很好地充满模板，减少其内部空隙，并且强化振捣，增大混凝土的密实度，尽可能排出其内部气泡，减少显孔、大孔，尤其是连通孔，提高其强度，从而提高其抗渗能力，最终达到改善其耐久性的目的。

　　在混凝土施工中，还可以根据实际需要，掺加合适的减水剂、加气剂等外加剂。采取适当的养护措施，保持水化的适宜沮度和湿度，保证水泥水化硬化的正常进行，从而提高早强，也有利于改善混凝土的耐久性。

　　5.4进行表面处理。在特殊悄况下，对水泥结构进行表面处理，可以避免水泥结构与侵蚀介质直接接触，从而保障其耐久性。表面处理通常有表面化学处理和涂覆贴面处理两种。

　　5.4.1表面化学处理。对混凝土表面进行化学处理，可以提高其表面的密实程度。常用表面碳化处理的方法，使水泥结构表面毛细孔中氢氧化钙和空气中的二氧化碳反应，生成硫酸钙，沉积在水泥结构表面，形成难溶的保护性外壳，并堵塞毛细孔，从而改善抗淡水浸析和硫酸盐侵蚀的能力。在混凝土表面用硅酸钠或氟硅酸盐的水溶液处理，使其在表面空隙中生成极难溶的氟化钙和硅酸凝胶等，也能提高抗渗耐蚀能力，但形成的保护层同样很薄。使用压渗法则是将四氟化硅气体以一定压力压渗进混凝土内部，能够获得较厚的保护层，但比较昂贵，不适于现场施工。

　　5.4.2表面涂覆和贴面处理。在侵蚀强烈的情况下，最好的方法是将混凝土与侵蚀介质隔绝，即在混凝土表面涂上一层防渗抗蚀层，如沥青、树脂、有机硅、沥青石蜡等。在化学侵蚀特别强的工程中，可以采用贴面材料的方法，如瓷砖、金属、塑料及复合贴面材料等，以防止侵蚀介质与混凝土直接接触而造成俊蚀破坏。