摘要：随着城市化进程加快，社会对建筑需求也不断提升，满足各种需求的水泥应运而生。水泥作为建筑工程的主要材料，其性能直接影响建筑的质量，所以水泥物理性能的检测也成为保障建筑行业健康发展的关键。在实际作业环节，工作人员要结合建筑工程的实际需求分析可能影响工程质量的水泥性能，并且分析具体参数，将其与施工标准对比，及时发现水泥物理性能与实际需求之间存在的差距，规避可能出现的安全隐患。
关键词：水泥；建筑工程；物理性能；检测技术
DOI：10.12433/zgkjtz.20240345
在实际作业环节，由于水泥物理性能涉及面较广，再加上针对其的检测技术较为复杂，工作人员在检测水泥时存在一些难点，一定程度上制约施工作业的落实。在此背景下，检测单位及工作人员需要结合水泥物理性质的具体内容，在此基础上引进先进的检测技术，实现对水泥物理性质的检测，从而更好地服务实际生产建设需求。
一、水泥物理性质概述
（一）水泥的概念
水泥由石灰、硅酸盐、铝酸盐和其他材料经过煅烧而成，主要用于制作混凝土、砂浆和其他建筑结构。水泥可以提供强度和耐久性，并在砂浆中作为胶结材料，保持砂浆的黏结性。水泥有不同的类型，根据用途和性能的需求而定，每种水泥具有不同的物化特性和适用范围。所以，工作人员需要根据具体的工程要求和环境条件选择合适的水泥类型和配比。
（二）水泥的物理性能
水泥的物理性能是指水泥在物理方面表现出的性质，直接影响水泥的质量。水泥的物理性质又称建筑技术性质，主要包括强度、需水性、凝结时间、安定性、细度、筛余和比表面积，其中比表面积涉及水泥的密度。一些物理性能对建筑和工程的质量和耐久性非常重要，水泥的主要物理性能有以下五个指标。
一是强度。水泥的强度是指抗压抗折能力。常见的水泥强度分为28天强度和初凝强度。28天强度是指在28天龄期内，水泥能够承受的最大压力，初凝强度是指水泥刚刚开始凝固时的强度。
二是硬化的时间。水泥的硬化时间是指从搅拌到固化的时间。水泥的硬化时间取决于种类、环境温度和湿度等因素。通常，水泥在几个小时内开始硬化，但完全固化可能需要数天或更长时间。
三是密度。水泥的密度是指单位体积水泥的质量。它通常以千克/立方米（kg/m?）表示。不同种类的水泥具有不同的密度，根据需要选择适合的类型；还有水泥的细度中的比表面积，水泥磨的越细，它的比表面积就越大，反之就越小。水泥如果过于细，早期水化会比较充分，凝结时间短，早期强度会高，需水量大，混凝土开裂的概率就大，所以控制好水泥的细度对水泥的特性质量尤为重要。
四是膨胀性。水泥在凝固过程中会发生一定程度的收缩和膨胀。这种膨胀行为对混凝土结构的稳定性和耐久性非常重要。
五是流动性。水泥砂浆的流动性是指在不同的工程应用中的可塑性和易于施工的性质。水泥的流动性通过调整配方中的水灰比等因素控制。由于水泥的物理性能不同，应根据具体的工程要求和应用环境选取适当的水泥类型和性能。水泥检测流程及粉磨煅烧如图1所示。
二、水泥物理性能检测的必要性及难点
水泥物理性能检测关系整个建筑工程的质量。但部分单位对性能检测的重视程度不足，导致水泥物理性能检测还存在一些难点，在一定程度上制约了检测作业的落实。在此背景下，需要加深对水泥性能检测的重视，增强工作人员的检测意识，深入分析检测环节存在的难点，便于后续作业的落实。
（一）水泥物理性能检测的必要性
首先，保证建筑质量。水泥是建筑材料的黏结剂，直接决定建筑物的强度和耐久性。通过检测水泥的物理性能，保证水泥的质量符合建筑施工要求，从而保证结构安全和使用寿命。如果缺乏对水泥性能的检测，出现水泥性能与具体施工不符等状况，影响工程质量。
其次，控制施工质量。在施工过程中水泥与其他材料混合，如砂、石和水等，用于制作混凝土或砂浆。水泥的物理性能直接影响混凝土或砂浆的工作性能和强度。通过检测水泥的物理性能，可以控制水泥配合比和使用和养护方法，以确保施工质量的稳定性和一致性。如果施工人员忽视对水泥性能的了解，会出现混合比例不佳、施工工作性能差等方面的问题，影响对混凝土质量的控制，造成安全隐患。
再次，指导材料选择。水泥有不同的类型和标号，根据不同的工程要求和环境条件，如粉煤灰水泥、矿渣水泥、砌筑水泥等，选择正确的类型既能更好地满足特定性能的需求，大幅度节约原材料，也是实现低碳绿色的重要途径。通过物理性能检测可以提供水泥的相关参数和性能指标，有助于工程师和设计人员选择适合的水泥类型和配比，从而达到预期的施工效果。如果忽视对水泥性能的检测，无法对水泥的具体参数进行分析，影响水泥类型的选择，导致建筑出现质量问题。
最后，监控产品的质量。水泥是应用广泛的建筑材料之一，市场上存在着各种品牌和质量的水泥产品。通过检测水泥的物理性能，对不同品牌和批次的水泥比较和评估，选择合适的供应商和产品，也有助于数据分析统计，为以后建立数据化生产提供有力的基础数据。建筑物直接影响人身安全，所以建筑工程的质量成为行业关注的第一要义。通过水泥物理性质检测，对各个厂家的水泥质量监督，及时剔除不合法的水泥或者频繁出现质量不合格的企业。所以，水泥物理性能检测是保证建筑质量、控制施工质量、指导材料选择和监控产品质量的重要手段。通过水泥的物理性能检测，保证水泥的质量和性能符合要求，从而确保建筑物的结构安全、施工可靠和使用寿命。
（二）水泥物理性能检测的难点
由于水泥物理性能较为复杂，再加上物理性质检测涉及面较广，现阶段检测环节还存在一些问题，制约了检测作业的落实。水泥物理性能检测的难点包括以下四个方面。
一是影响因素较多。水泥的物理性能受到多种因素的影响，包括水泥成分、烧制工艺、成品粒度、温度湿度等。这些因素相互作用且复杂，难以完全隔离和控制，因此对水泥的物理性能准确评估具有一定的挑战性。
二是检测方法的选择。工作人员选择合适的测试方法和设备。不同的性能指标要有不同的测试方法，如抗压强度测试、凝结时间测定、吸水性流动性测试等。选择合适的方法需要考虑测试项目的准确性、可重复性和经济性等因素，具有一定难度。
三是标准方面。水泥物理性能检测需要依据标准和规范执行。然而，由于不同地区和国家对水泥性能的要求和测试方法存在一定的差异，标准的制定和统一性成为难点。
四是试样制备和测量误差的存在。水泥物理性能检测需要制备合适大小和形状的试样，在测量过程中需要考虑试样的取样误差、试验设备的精度误差等因素对结果的影响。确保试样制备的准确性和测量误差的最小化是物理性能检测中的难点之一。所以，在实际测试环节，水泥物理性能检测面临着多重因素影响、检测方法的选择、标准制定和统一性、试样制备和测量误差等。需要综合考虑，采用科学有效的方法和规范，以确保测试结果的准确性和可靠性。
三、水泥物理性能检测方法
（一）强度测试
水泥强度是建筑行业发展的关键。针对水泥的性质检测，首先需要从强度测试入手。强度是指水泥凝结硬化后所能承受外力的能力，它是划分水泥强度等级的依据，是评价水泥质量的重要指标。现阶段，影响水泥强度的主要因素有两个：一是水灰比，在不改变水泥用量情况，一定的用水范围内，水越多水灰越比大，强度越低；水越少则水灰比越小，强度越大；二是环境温湿度，在一定的范围内，温度越高、环境越潮湿，水泥强度增长越快，对水泥凝结硬化有利，反之，温度越低、环境越干燥，水泥强度增长越慢，对水泥凝结硬化不利。在实际作业环节，工作人员应合理控制水灰比及环境温度。
针对强度的检测主要从两个方面入手：一方面是抗压强度测试抗压强度，是评价水泥强度的重要指标。常用的方法是压缩试验，将水泥试样置于压力机中加载，测量在规定加载速率下的最大承载力。该测试方法可用于评估水泥的强度和耐久性。另一方面是抗折强度的检测，水泥的抗折强度是评估水泥抗折能力的重要参数，抗折强度测试通常使用水泥胶砂试样进行，将试样置于抗折机中折断，测量在规定加载速率下的水泥胶砂试块的折断时最大承载力。同时，可以测试不同龄期的水泥样品，以了解硬化过程中的强度情况。
（二）比表面积测试
水泥比表面积大小直接影响水泥的性能和生产成本，也是检测的重要指标。比表面积一般使用勃氏透气仪，根据一定量的空气通过具有空隙率和固定厚度水泥层时，所受的阻力不同而引起流速变化来测定，其中湿度必须控制50%以下，温度会影响体积的变化，所以宜将检测样品温度控制在校准时温度正负2℃为宜。水泥比表面积测试是用于评估水泥颗粒的细度和比表面积的一种方法，它可以反映水泥颗粒的活性和反应性，通常使用比表面积仪测试。在检测环节，专业的技术人员先将水泥样品干燥处理以去除其中的水分；然后将干燥的水泥样品放入比表面积仪中，气体会通过比表面积仪中的小孔进入水泥颗粒之间的间隙。最后，根据帕斯卡定律计算出气体的流量。根据流量和设备参数，并通过柯尔莫哥洛夫方程或其他方法计算出水泥比表面积。
（三）硬度及硬化时间检测
硬度测试用于测量水泥的硬度或压痕深度，常用检测方法分为洛氏硬度和维氏硬度测试。这些检测方法可以评估水泥的表面硬度和耐磨性，对于某些特殊应用如路面材料选型具有重要意义。此外，硬化时间的确定，通过测量水泥浆体开始凝结和完全凝结的时间评估其硬化时间，分为初始凝结时间检测和终凝时间检测，硬化时间用于评估水泥的早期硬化过程。初始凝结时间是指水泥浆体开始发生凝胶反应的时间，终凝时间是指水泥浆体完全凝结的时间。硬化时间的检测结果可用于控制施工进度和调整配合比。在作业环节，工作人员对凝结时间的测定，在最初测定操作时要轻轻扶持金属柱，使其徐徐下降，以防试针撞弯，但在接近初凝时自由下落。在整个测试过程中试针沉入的位置至少要距试模内壁10mm，针孔不能过密，每次测定不能让试针落入原来针孔位置，测试完毕后立即将试针擦拭干净并将试模放回恒温恒湿标准养护箱，为防止试模受振影响检测，要轻拿轻放。
（四）渗透性检测
渗透性是指水泥对水分的防渗透能力，作为建筑工程的主要原材料之一，防水性能也是水泥主要指标之一，因此，工作人员要对其检测。现阶段，一般通过测量水泥试样对水的渗透能力来评估其渗透性能，常见的测试方法包括浸泡试验、饱和试验和质量损失试验等。这些测试可以评估水泥的孔隙结构和渗透性能，对防水材料和混凝土材料的评估具有重要意义。
此外，还可以进行吸水性的检测，一般用于评估水泥的孔隙结构和渗透性能。常用方法分为浸水法和质量变化法。通过浸泡水泥试样、测量吸水前后试样的质量变化，了解水泥的吸水性能和孔隙结构特征。
四、结语
综上所述，水泥在工程建设中的重要性显而易见，因此水泥的检测工作尤为重要。但是，在实际检测环节，由于水泥本身性质较为特殊，再加上检测具有很强的技术性，现阶段还存在一些难点。在此背景下，就要求工作人员在做好水泥检测工作的同时，加强自身的专业技能，减少人为因素造成的误差，为工程建设的发展作出更多的贡献。
参考文献：
[1]梁晓前，王俊云，陈玲，等.掺加废弃烧结页岩砖粉末对水泥力学性能及水化的影响[J].四川建筑，2022，42
（06）：243-245.
[2]金霞，孙光举，陈日科，等.2021年福建省水泥物理性能能力验证结果分析[J].市场监管与质量技术研究，2022（03）：51-53.
[3]吴莎莎，周剑波，梁慧超，等.剖析水泥能力验证助力实验室能力提升[J].水泥，2020（S1）：48-51.
[4]刘淼.国产建材领域物理性能检测仪器的验证评价与推广项目综述[J].中国水泥，2020（01）：111-114.
[5]高诗莹，杨莉荣，陈杉，等.中俄水泥标准物理性能检测方法对比浅析[J].水泥，2019（S1）：153-155.
作者简介：左涛（1988），男，湖南省娄底市人，本科，中级工程师，研究方向为水泥原材料以及混凝土材料的检测。
