(4) Stabilität

Die Gleichmäßigkeit der Volumenveränderung des Zementleims nach dem Erhärten wird als Volumenstabilität des Zements bezeichnet. Nach der Zugabe von Wasser in den Zement hydratisiert dieser allmählich und härtet aus, und der ausgehärtete Zementstein kann eine bestimmte Form beibehalten, ohne dass es zu Rissen, Verformungen oder Einstürzen kommt. Im Allgemeinen dehnt sich Zement während des Abbinde- und Erhärtungsprozesses nicht nur aus, sondern schrumpft auch leicht im Volumen, aber diese Ausdehnungen und Schrumpfungen sind alle vor dem Erhärten abgeschlossen, so dass Zementsteine (einschließlich Beton und Mörtel) eine konstante Volumenänderung aufweisen, was eine gute Stabilität bedeutet. Wenn jedoch die chemische Reaktion einiger Komponenten im Zement nicht vor dem Erhärten abgeschlossen ist, sondern erst danach stattfindet und mit einer Volumenänderung einhergeht, führt dies zu schädlichen inneren Spannungen im erhärteten Zementstein, wenn diese inneren Spannungen groß genug sind. Wenn die Festigkeit des Zementsteins deutlich abnimmt und sogar das Zementprodukt durch Rissbildung beschädigt wird, bedeutet dies, dass die Stabilität des Zements schlecht ist.

Die Festigkeit ist ein wesentlicher Indikator für die Zementqualität. Die Verwendung von Zement mit unzureichender Festigkeit führt zu Verformungen, Rissen und sogar zum Einsturz von Betonbauteilen, Gebäuden und Mörtel, was zu schweren Unfällen in der Bauqualität führt.

(5) Festigkeit

Die Festigkeit von Zement ist ein wichtiger Index zur Bewertung der Zementqualität und die wichtigste Grundlage für die Klassifizierung von Zement.

Die Festigkeit von Zement bezieht sich auf die Fähigkeit des erhärteten Zementmörtel-Prüfkörpers, Schäden durch äußere Kräfte zu widerstehen, ausgedrückt in MPa (MPa), und ist eine der wesentlichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Zement. Je nach den verschiedenen Formen der Beanspruchung wird die Festigkeit von Zement in der Regel in drei Arten unterteilt: Druckfestigkeit, Biegefestigkeit und Zugfestigkeit. Die maximale Spannung, bei der der Prüfkörper aus erhärtetem Zementmörtel ein Druckversagen erleidet, wird als Druckfestigkeit des Zements bezeichnet; die höchste Spannung wird als Biegefestigkeit des Zements bezeichnet, und der Prüfkörper aus abgebundenem Zementmörtel hält der Zugfestigkeit stand. Die maximale Spannung bei einem Zugversagen schließlich wird als Zementzugfestigkeit bezeichnet.

Viele Faktoren beeinflussen die Festigkeit von Zement, wie z. B. die mineralische Zusammensetzung des Klinkers, der Gehalt an freiem Kalziumoxid und anderen chemischen Spurenbestandteilen, die Art und Menge der dem Zement zugesetzten Mischmaterialien, die Menge des zugesetzten Gipses und die Feinmahlung des Zementgrades, die Aushärtungsbedingungen des Prüfkörpers und die Festigkeitsprüfverfahren.

(6) Hydratationswärme

Die Hydratationswärme von Zement ist die Wärme, die bei der Hydratation von Zement entsteht. Da sie eine Reihe von Hydratations-, Hydrolyse- und Kristallisationsvorgängen umfasst, ist sie die Erhärtungswärme des Zements.

Die Hydratationswärme und die Wärmefreisetzungsrate hängen hauptsächlich von der mineralischen Zusammensetzung des Zements ab. Je schneller die mineralische Hydratationsrate, desto größer ist die Hydratationswärme. Aufgrund unterschiedlicher Versuchsbedingungen kommt es bei den Messergebnissen der Hydratationswärme von Klinkermineralen oft zu gewissen Abweichungen. Die Testergebnisse zeigen jedoch, dass die allgemeine Regel konsistent ist: Die Hydratationswärme von Tricalciumaluminat und die Wärmefreisetzungsrate ist die größte, gefolgt von Tetracalciumaluminoferrit und Tricalciumsilikat, und Dicalciumsilikat ist die kleinste.

(7) Entlüftung und Wasserrückhaltevermögen

Das Ausbluten bezieht sich auf die Leistung eines Teils des Mischwassers, das aus dem Zementschlamm ausgeschieden wird. Beton mit hohen Ausbluteigenschaften hat nach dem Erhärten mehr Poren, und seine Dichtigkeit und Frostbeständigkeit muss schlecht sein, und es wird auch die Korrosionsbeständigkeit verringern.

Die Art des Zements, die gemischten Materialien, die Mahlfeinheit, die chemische Zusammensetzung und die Zusatzmittel wirken sich alle auf das Ausbluten aus. Das Ausbluten von Zement wird in der Regel als prozentualer Anteil der Volumendifferenz vor und nach dem Ausbluten des Zementschlamms zum ursprünglichen Volumen vor dem Ausbluten angegeben.

Das Wasserrückhaltevermögen bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, Wasser zurückzuhalten, was das Gegenteil des Ausblutens ist. Bei einem guten Wasserrückhaltevermögen tritt das Wasser nicht aus, wenn der Schlamm stehen gelassen wird, aber er kann Wasser abgeben, wenn eine wasserabsorbierende Schablone, eine Vakuumvibration oder ein Vakuumsauger verwendet wird.

Eine Verbesserung der Wasserrückhalteeigenschaften kann auch durch eine Verringerung der Entlüftung erreicht werden. So wird beispielsweise die Mahlfeinheit des Zements verbessert, die Bildung eines kohäsiven Gefüges beschleunigt und das Ausbluten minimiert; die Beimischung von puzzolanischen Mischmaterialien wie Kieselgur, Bentonit und mikrokristallinem Füllstoff, Kalkstein, Dolomit usw. in den Zement kann den Wasserbedarf erhöhen, aber das Ausbluten verringern (im Gegensatz dazu erhöht die Zugabe von Schlacke zu Portlandzement die Ausbluteigenschaft); die Verringerung der zugegebenen Wassermenge und die Verwendung von Zusatzstoffen wie Natriumresinat können die Ausbluteigenschaft ebenfalls minimieren.

(8) Volumenänderung

Die Volumenänderung des Zementsteins während der Verwendung wirkt sich neben der Wärmeausdehnung und -kontraktion und der Karbonisierungskontraktion auch auf die Nassausdehnung und die Trockenkontraktion aus. Das heißt, das Volumen des Zementsteins ändert sich mit der Änderung des Wassergehalts. Im trockenen Zustand schrumpft sein Volumen, im nassen Zustand dehnt er sich aus.

Die Volumenausdehnung eines Materials aufgrund der Wasseraufnahme wird als Quellung bezeichnet. Das Trocknungsschwinden ist die Volumenverringerung von Zementbeton, die durch die Verdunstung und den Verlust von Wasser in Kapillar- und Klebeporen verursacht wird. Wenn das Trocknungsschwinden begrenzt ist, neigt der Beton zur Bildung von Schwindungsrissen.

(9) Gefrierwiderstand

Der Frostwiderstand bezieht sich auf die Fähigkeit von Zementbeton, Frost-Tau-Zyklen zu widerstehen. Bei der Verwendung von Zement in sehr kalten Regionen ist die Frostbeständigkeit eine der wichtigsten Eigenschaften von Zementstein. Auch die Dauerhaftigkeit von Zementstein hängt hauptsächlich von seiner Fähigkeit ab, Frost-Tau-Zyklen zu widerstehen.

Wenn die Umgebungstemperatur von wassergesättigtem Zementbeton unter dem Gefrierpunkt liegt, gefriert das darin enthaltene Wasser, wodurch sich das Volumen um etwa 9 % vergrößert, Ausdehnungsspannungen entstehen und der Beton an den Ecken abblättert und seine Festigkeit abnimmt; wenn die Temperatur steigt, schmilzt der Beton im Wasser. Ein solches wiederholtes Einfrieren und Auftauen wird die innere Struktur des Betons ernsthaft beschädigen.

(10) Erosion des Umweltmediums

Zu den Umweltmedien, die die Dauerhaftigkeit von Zement beeinträchtigen, gehören vor allem: Süßwasser, saures und säurehaltiges Wasser, Sulfatlösungen, Alkalilösungen, usw. Es gibt viele Faktoren, die den Erosionsprozess beeinflussen. Neben der Art des Zements und der mineralischen Zusammensetzung des Klinkers spielen auch die Kompaktheit und die Dichtigkeit des ausgehärteten Schlamms oder Betons sowie die Druck-, Durchfluss- und Temperaturschwankungen des Erosionsmediums eine Rolle. Oft gibt es mehrere Erosionsarten, die gleichzeitig auftreten und sich gegenseitig beeinflussen.