《英杰设计》水泥的基础知识与选择

水泥

水泥，粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。cement一词由拉丁文caementum发展而来，是碎石及片石的意思。水泥的历史最早可追溯到5000年前的中国秦安大地湾人，他们铺设了类似现代水泥的地面。后来古罗马人在建筑中使用的石灰与火山灰的混合物，这种混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。

1756年，英国工程师J.斯米顿在研究某些石灰在水中硬化的特性时发现：要获得水硬性石灰，必须采用含有粘土的石灰石来烧制；用于水下建筑的砌筑砂浆，最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。这个重要的发现为近代水泥的研制和发展奠定了理论基础。

1796年，英国人J.帕克用泥灰岩烧制出了一种水泥，外观呈棕色，很像古罗马时代的石灰和火山灰混合物，命名为罗马水泥。因为它是采用天然泥灰岩作原料，不经配料直接烧制而成的，故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性，特别适用于与水接触的工程。

1813年，法国的土木技师毕加发现了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好。

1824年，英国建筑工人约瑟夫·阿斯谱丁（Joseph Aspdin）发明了水泥并取得了波特兰水泥的专利权。他用石灰石和粘土为原料，按一定比例配合后，在类似于烧石灰的立窑内煅烧成熟料，再经磨细制成水泥。因水泥硬化后的颜色与英格兰岛上波特兰地方用于建筑的石头相似，被命名为波特兰水泥。它具有优良的建筑性能，在水泥史上具有划时代意义。

1907年，法国比埃利用铝矿石的铁矾土代替粘土，混合石灰岩烧制成了水泥。由于这种水泥含有大量的氧化铝，所以叫做“矾土水泥”。

1871年，日本开始建造水泥厂。

1877年，英国的克兰普顿发明了回转炉，并于1885年经兰萨姆改革成更好的回转炉。

1889年，中国河北唐山开平煤矿附近，设立了用立窑生产的唐山“细绵土”厂。1906年在该厂的基础上建立了启新洋灰公司，年产水泥4万吨。

1893年，日本远藤秀行和内海三贞二人发明了不怕海水的硅酸盐水泥。

20世纪，人们在不断改进波特兰水泥性能的同时，研制成功了一批适用于特殊建筑工程的水泥，如高铝水泥，特种水泥等。全世界的水泥品种已发展到100多种，2007年水泥年产量约20亿吨。中国在1952年制订了第一个全国统一标准，确定水泥生产以多品种多标号为原则，并将波特兰水泥按其所含的主要矿物组成改称为矽酸盐水泥，后又改称为硅酸盐水泥至今。

2010年，中国水泥产量达到18.68 亿吨，产量占比全球50%以上。

水泥分类

水泥按用途及性能分为：

（1）通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB175—2007规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、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。

（2）专用水泥：专门用途的水泥。如：G级油井水泥，道路硅酸盐水泥。

（3）特性水泥：某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、磷铝酸盐水泥和磷酸盐水泥。

水泥按其主要水硬性物质名称分为：

（1）硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥；

（2）铝酸盐水泥；

（3）硫铝酸盐水泥；

（4）铁铝酸盐水泥；

（5）氟铝酸盐水泥；

（6）磷酸盐水泥

（7） 以火山灰或潜在水硬性材料及其他活性材料为主要组分的水泥。

水泥按主要技术特性分为：

（1） 快硬性（水硬性）：分为快硬和特快硬两类；

（2）水化热：分为中热和低热两类；硅酸盐水泥

（3） 抗硫酸盐性：分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀两类；

（4） 膨胀性：分为膨胀和自应力两类；

（5） 耐高温性：铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级。

水泥类型的定义

生产指标

1、水泥主要技术指标

（1）比重与容重：标准水泥比重为3.1，容重通常采用3100公斤/立方米。

（2）细度：指水泥颗粒的粗细程度。颗粒越细，硬化得越快，早期强度也越高。

（3）凝结时间：水泥加水搅拌到开始凝结所需的时间称初凝时间。从加水搅拌到凝结完成所需的时间称终凝时间。硅酸盐水泥初凝时间不早于45分钟，终凝时间不迟于6.5小时。实际上初凝时间在1~3h，而终凝为4~6小时。水泥凝结时间的测定由专门凝结时间测定仪进行

（4）强度：水泥强度应符合国家标准。

（5）体积安定性：指水泥在硬化过程中体积变化的均匀性能。水泥中含杂质较多，会产生不均匀变形。

（6）水化热：水泥与水作用会产生放热反应，在水泥硬化过程中，不断放出的热量称为水化热。

（7）标准稠度：指水泥净浆对标准试杆的沉入具有一定阻力时的稠度。

装饰水泥

在家庭装修中常用的是普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。

地砖、墙砖粘贴以及砌筑等都要用到水泥砂浆，它不仅可以增强面材与基层的吸附能力，而且还能保护内部结构，同时可以作为建筑毛面的找平层，所以在装修工程中，水泥砂浆是必不可少的材料。

许多客户认为，水泥占整个砂浆的比例越大，其粘接性就越强，因此往往在水泥使用的多少上与装修公司产生分歧。其实不然，以粘贴瓷砖为例，如果水泥标号过大，当水泥砂浆凝结时，水泥大量吸收水分，这时面层的瓷砖水分被过分吸收就容易拉裂，缩短使用寿命。水泥砂浆一般应按水泥：砂=1：2（体积比）的比例来搅拌。

许多人认为抹灰所用的水泥，其用量越多抹灰层就越坚固。其实，水泥用量越多，砂浆越稠，抹灰层体积的收缩量就越大，从而产生的裂缝就越多。一般情况下，抹灰时应先用1：（3—5）的粗砂浆抹找平层，再用1：（1.5—2.5）的水泥砂浆抹很薄的面层，切忌使用过多的水泥。

凝结时间

水泥和水后将成为具有可塑性的半流体，当经过一段时间后，水泥浆逐渐失去可塑性，并保持原来的形状，这种现象叫做凝结(分为初凝及终凝)。随后即进入了硬化期，水泥的强度逐渐增加。

施工中要求水泥的凝结时间有一定的范围。如果凝结过快，混凝土很快会失去流动性，从而影响振捣;相反，如果凝结过慢，就会影响施工速度。因此，标准规定水泥的初凝时间和终凝时间应在一定范围之内。

凝结时间的测定是采用标准稠度的水泥净浆，在一定的温度和湿度条件下进行。由加水时算起，至试针沉入净浆中距底板0.5～1. 0mm时为止，所需时间为初凝时间，此时净浆开始失去可塑性;至试针沉入净浆中不超过1. 0mm时为止，所需时间为终凝时间，此时净浆完全失去可塑性而开始进入硬化期。

水泥特性

安定性

水泥在硬化过程中，如果不产生不均匀的体积变形，并因此而产生裂缝、弯曲等现象时，则称为体积安定性合格;知果水泥硬化后体积产生了不均匀变化，造成有害的膨胀，将使建筑物开裂，甚至崩溃，则称为安定性不合格。此种水泥不能在工程中使用。

如果水泥中含有过多的游离氧化钙或氧化镁，特别是颗粒较粗，而且在工厂的存放时间又较短时，就会产生安定性不合格的现象。因为这种过火(1000℃以上)的氧化钙与氧化镁没有完全经过充分熟化，本身水化很慢，在水泥凝结以后即在有水泥石约束的条件下才开始水化，产生体积膨胀后，就会形成开裂现象。此外，如果水泥中三氧化硫含量过多时，会生成硫铝酸钙，体积膨胀，也将造成安定性不良。

真假辨别

第一种：“望”泥知优劣

首先，从外观上看包装质量。看是否采用了防潮性能好不易破损的复膜编织袋，看标识是否清楚、齐全。通常，正规厂家出产的水泥应该标有以下内容：注册商标、产地、生产许可证编号、执行标准、包装日期、袋装净重、出厂编号、水泥品种等。而劣质水泥则往往对此语焉不详。其次，仔细观察水泥的颜色。一般来讲，水泥的正常颜色应呈灰白色，颜色过深或有变化有可能是其它杂质过多。

第二种：“闻”泥析品质

这里的“闻”不是闻气味，毕竟闻水泥对消费者是不安全的，这里的“闻”是“听”，听商家介绍关于水泥的配料，从而来推断水泥的品质。国内一些小水泥厂为了进行低价销售，违反水泥标准规定，过多地使用水泥混合材料，没有严格按照国家标准进行原料配比，其产品性能可想而知。而正规厂家在水泥的原料选择上则十分严谨，生产出的水泥具有凝结时间适中、粘结强度高、耐久性好的特点。

第三种：“问”泥的来源

主要是询问水泥的生产厂家和生产工艺，看其“出身”是否正规，生产工艺是否先进。当前，非法建材装修市场上的水泥产品以小立窑工艺生产的居多，不但产品质量十分不稳定，也是环保的大敌；而一些专业大厂采用新型干法旋窑生产，采用先进的计算机技术控制管理，能够确保水泥产品质量稳定。

第四种：“切”泥知寿命

这步主要用手指来给水泥“号脉”，辨别其出厂时间的长短。水泥也有保质期，一般而言，超过出厂日期30天的水泥强度将有所下降。储存三个月后的水泥其强度下降10%-20%，一年后降低25%-40%。能正常使用的水泥应无受潮结块现象，优质水泥用手指捻水泥粉末，感到有颗粒细腻的感觉。包装劣质的水泥，开口检查会有受潮和结块现象；劣质水泥用手指捻水泥粉末，有粗糙感，说明该水泥细度较粗、不正常，使用的时候强度低，黏性很差。

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