2.6　硅酸盐水泥的性能

硅酸盐水泥在现代建筑工程中主要用以配制砂浆和混凝土。作为大量应用的工程材料，其最重要的性质是强度和体积变化以及与环境相互作用的耐久性。为了便于施工，合理确定工艺参数，水泥拌水后的凝结时间也是一项相当重要的指标。对于大体积工程或者在特殊条件下施工时，水化热也是水泥的一个重要性能。

2.6.1　凝结时间

水泥浆体的凝结时间，对于建筑工程的施工具有十分重要的意义。水泥浆体的凝结可分为初凝和终凝。初凝表示水泥浆体失去流动性和部分可塑性，开始凝结。终凝则表示水泥浆体逐渐硬化，完全失去可塑性，并具有一定的机械强度，能抵抗一定的外来压力。从水泥加水搅拌到水泥初凝所经历的时间称为“初凝时间”，到终凝所经历的时间称为“终凝时间”。初凝时间过短，往往来不及施工；反之，如果终凝时间太长，又会妨碍施工进度，造成实际工作中的困难。为此，各国的水泥标准中都规定了水泥的凝结时间。

2.6.1.1　凝结速度

水泥凝结时间的长短取决于其凝结速率的快慢，凡是影响水化速率的各种因素，基本上也同样影响水泥的凝结速率，如熟料矿物组成、水泥细度、水灰比、温度和外加剂等。但水化和凝结又有一定的差异。例如，水灰比越大，水化越快，凝结反而变慢。这是因为加水量过多，颗粒间距增大，水泥浆体结构不易紧密，网络结构难以形成的缘故。水泥的凝结速率既与熟料矿物水化难易有关，又与各矿物的含量有关。初凝时间既取决于铝酸三钙和铁相的水化，也与硅酸三钙的水化密切相关；而初凝到终凝的凝结阶段则主要受硅酸三钙水化的控制。

从矿物组成上看，C₃A的含量是控制初凝时间的决定因素。在C₃A含量较高或石膏等缓凝剂掺量过少时，硅酸盐水泥加水拌和后，C₃A迅速反应，很快生成大量片状的水化铝酸钙，并相互连接形成松散的网状结构，出现不可逆的固化现象，称为“速凝”或“闪凝”。但如C₃A较少（≤2％），无法在溶液中达到要求的浓度或者掺加有石膏等作为缓凝剂，降低了C₃A的溶解度，其水化产物不会很快析出，C₃A就不再是控制凝结的主要因素。由于硅酸盐水泥在粉磨时通常都掺有适量石膏，因此其凝结时间在更大程度上受到C₃S水化速率的制约。当C-S-H包围在未水化颗粒的周围后，会阻止进一步的水化，产生自抑作用，从而保证凝结时间正常。

水泥的凝结速率还与熟料矿物结构有关。实验证明，同一矿物组成的水泥，煅烧制度的差别，可使熟料结构有所不同，凝结时间也会有相应变化。如急冷熟料凝结正常，而慢冷熟料常出现快凝现象。这是因为慢冷时C₃A能充分结晶，水化速率较快的缘故。急冷时，C₃A固溶于致密的玻璃体中，水化较慢。此外，熟料中钾、钠等碱的含量也会对凝结时间产生影响，而且还与硫酸盐含量有关。

温度的变化也会影响水泥的凝结速率。温度升高，水化加快，凝结时间缩短；反之则凝结时间会延长。所以，在炎热季节及高温条件下施工时，需注意初凝时间的变化，在冬季或寒冷条件下施工时应注意采取适当的保温措施，以保证正常的凝结时间。

2.6.1.2　石膏的作用及掺量的确定

一般水泥熟料磨成细粉与水相遇很快就会凝结，无法施工。掺加适量石膏不仅可以调节凝结时间，同时还能提高早期强度，降低干缩变形，改善水泥耐蚀性、抗冻性、抗渗性等一系列性能。

（1）石膏缓凝机理　对于石膏的缓凝机理，一般认为C₃A在石膏、石灰的饱和溶液中生成钙矾石，这些棱柱状小晶体生长在颗粒表面上，成为一层薄膜，封闭水泥组分的表面，阻滞水分子以及离子的扩散，从而延缓了水泥颗粒特别是C₃A的继续水化。以后，随着扩散作用的进展，在C₃A表面又生成钙矾石，由于固相体积增加所产生的结晶压力达到一定数值时，会将钙矾石薄膜局部胀裂，使水化继续进行。接着新生成的钙矾石又将破裂处重新封闭，又使水化延缓。如此反复进行，直至溶液中的不足以形成钙矾石后，铝酸三钙则进一步生成单硫型水化硫铝酸钙、C₄AH₁₃或其固溶体。因此，石膏的缓凝作用是在水泥颗粒表面形成钙矾石保护膜，阻碍水分移动的结果。

（2）石膏的掺量　石膏对水泥凝结时间的影响并不与掺入量成正比，带有突变性，如图2-10所示。当SO₃掺量小于1.3％时，石膏还不能阻止快凝；只有掺量进一步增加时，石膏才有明显的缓凝作用。但在掺量超过2.5％后，凝结时间的增长很少。值得注意的是，如石膏掺量过多时，不但对缓凝作用帮助不大，而且还会在后期继续形成钙矾石，产生膨胀应力，降低浆体强度，发展严重还会造成安定性不良的后果。实验表明，在熟料中C₃A或碱含量高的情况下，石膏掺量应适当增加。当水泥粉磨较细或混合材采用矿渣较多时，也要适当多加石膏。而熟料中SO₃含量较高时，则要相应减少石膏掺量。

在日常生产中，通常用同一熟料掺加各种比例的石膏，分别磨到同一细度，进行凝结时间、不同龄期的强度等性能试验。然后根据所得的强度和SO₃含量的关系曲线，结合各龄期情况综合考虑，选择在凝结时间正常时能达到最高强度的掺加量，即成为最佳石膏掺量。我国生产的普通水泥，其石膏掺量（以SO₃计）在1.5％～2.5％之间。

2.6.1.3　假凝现象

假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在水泥用水拌和的几分钟内，物料就显示凝结。假凝和快凝是不同的，前者放热量极微，而且经剧烈搅拌后，浆体又可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度并无不利影响；而快凝或闪凝往往是由于缓凝不够所引起的，浆体已具有一定强度，重拌并不能使其再具塑性。假凝的影响比快凝较为轻微，但仍会给施工带来一定困难。

假凝现象与很多因素有关：①熟料中C₃A含量偏高、石膏掺量较多；②水泥在粉磨时受到高温的影响，使较多的二水石膏脱水成半水石膏，当水泥调水后，半水石膏迅速溶于水，部分又重新水化为二水石膏析出，形成针状结晶网状构造，从而引起浆体固化；③对于某些含碱较高的水泥，所含的K₂SO₄会与CaSO₄·2H₂O反应形成K₂SO₄·CaSO₄·H₂O，该钾石膏结晶迅速长大，也是造成假凝的原因；④水泥颗粒各相的表面由于某些原因带有相反的电荷，从而产生触变性的假凝。

假凝现象在掺有混合材的水泥中很少产生。实际生产时，为了防止所掺的二水石膏脱水，在水泥粉磨时常采用必要的降温措施。将水泥适当存放一段时间，或者在制备混凝土时延长搅拌时间等，也可以消除假凝现象的产生。

2.6.1.4　调凝外加剂

除石膏外，还有许多无机盐或有机化合物可作为调节凝结时间的外加剂。可以应用的无机缓凝剂有某些酸类如硼酸、磷酸、氢氟酸、铬酸以及相应的盐和氧化锌、氧化铅等氧化物；有机缓凝剂则有木质素磺酸盐、羟基羧酸、羧酸及其盐类、铵盐和胺酸、糖类及其氧化产物等。可以应用的无机促凝剂有氯盐、碳酸盐、硅酸盐、氟硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硫代硫酸盐等或者氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铵等；有机促凝剂有三乙醇胺、二乙醇胺、甲酸钠和糖蜜等。

2.6.2　强度

水泥的强度是评价水泥质量的重要指标，是划分强度等级的依据。通常按龄期将28天以前的强度称为早期强度；28天及以后的强度称为后期强度。影响水泥浆体强度的因素相当复杂、涉及很多方面，而且有的具有相互依存的关系，概括起来有以下几个方面。

2.6.2.1　浆体组成与强度的关系

有关硬化水泥浆体强度的产生，一种代表性的说法是，由于水化产物，特别是C-S-H具有巨大表面能所致。颗粒表面有从外界吸引其他离子以达到平衡的倾向，因此能够相互吸引，构成空间网架，从而具有强度，其本质属于范德华力。另一种看法认为，硬化浆体的强度可归结于晶体的连生，由化学键产生强度。实际上，可以认为在硬化水泥浆体中既有范德华力，又有化学键，两者对强度都有贡献。

也可以认为，硬化水泥浆体是由无数钙矾石的针状晶体和多种形貌的C-S-H，再夹杂着六方板状的氢氧化钙和单硫型水化硫铝酸钙等晶体交织在一起而构成的，它们密集连生交叉结合，又受到颗粒间的范德华力或化学键的影响，硬化水泥浆体就成为由无数晶体“编织”而成的“毛毡”而具有强度。由此可以推断，水化产物的形貌、表面结构以及生长的情况等，就成为使强度产生差异的一个原因。一般情况下，容易相互交叉的纤维状、针状、棱柱状或六方板状等水化产物所构成的浆体强度较高，而立方体、近似球状的多面体等则强度较低。当水化产物或离子配位不规则，电荷分布有偏置时，结构不稳定，表面能大，相互间就会产生很大的结合力。另外，当生成的水化产物粒子形状和尺寸各异、大小不一时，较易嵌镶结合，将能发挥较高的强度。

因此，从浆体的组成看，C-S-H在强度发展中起着主要作用。至于氢氧化钙晶体，有人认为尺寸太大，妨碍其他晶体的连生和结合，对强度不利；但也有人提出，它至少能起到填充作用，对强度仍然有一定帮助。而钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙对强度的贡献则主要在早期，到后期的作用则不太明显。

2.6.2.2　熟料矿物组成的作用

矿物组成是决定水泥强度的主要因素，并且28天强度基本依赖于C₃S的含量。C₃S含量不仅控制早期强度，而且对后期强度的增长也有关系。C₂S的含量在早期一直到28天以前，对强度的影响都不大，但却是决定后期强度的主要因素。C₃A主要对早期强度有利，但到后期作用逐渐减小，1～2年后反而对强度有消极影响。一般认为，C₄AF不仅对早期强度有利，而且有助于后期强度的发展。其3天、7天和28天抗压强度远比C₂S和C₃A高，其一年强度甚至还能超过C₃S。但就28天强度来说，C₃S>C₄AF>C₃A>C₂S。

由于熟料中存在的碱会使C₃S、C₃A等的水化速率加快，所以含碱水泥的早期强度提高，但28天及以后的强度则会降低。有资料表明，熟料中可溶性碱的含量对熟料强度的影响，有时比熟料矿物组成的影响更大。熟料中如含有适量的P₂O₅、Cr₂O₃（0.2％～0.5％）或者BaO、TiO₂、Mn₂O₃（0.5％～2.0％）等氧化物，并以固溶体的形式存在，都能促进水泥的水化，提高早期强度。还要提出的是，还原气氛会使C₃S和C₄AF的晶体严重变形甚至部分破坏，其活性比氧化气氛中烧成的要低。烧成后熟料的冷却速率对水泥强度也有一定的影响。

2.6.2.3　石膏掺量

水泥中加入适量石膏可以提高其早期强度，但加入过多会引起水泥浆体膨胀而使强度降低。通常要从强度发展、凝结时间以及体积变化等多方面综合选定“最佳石膏掺量”。

2.6.2.4　水灰比和水化程度对强度的影响

在熟料矿物组成大致相同的条件下，水泥浆体的强度随水灰比的提高、水化程度的降低而相应下降。这是因为水灰比越大，超过水泥浆充分水化所需的水量越多，浆体内产生的毛细孔隙越多；另外，随着水化程度的提高，胶凝体积不断增加，毛细孔隙相应减少。

2.6.2.5　温度和压力效应

在水泥水化过程中，提高养护温度，可以使早期强度得到较快发展，但后期强度，特别是抗折强度反而会降低相反，在较低温度下养护时，虽然硬化速率较慢，倒可能获得较高的最终强度。

洛赫尔认为，温度升高，早期会增加水化产物的比例，并促进C-S-H纤维的生长；后期则会阻碍纤维生长，使C-S-H纤维的生长变短，因而空间网架结构较差。在低温下长期水化则可提供较多的长纤维。还有一些研究者认为，浆体内的空气特别是饱和空气在受热时会剧烈膨胀，产生巨大内应力，使浆体联结力减弱，孔隙率增加，甚至产生微裂缝，使对裂缝最为敏感的抗折强度显著下降。

在尽量减少水灰比的条件下，提高成型压力，使固相颗粒在水化前即能紧密接触，同样可提高水泥的强度。

2.6.2.6　水泥细度的影响

水泥越细，颗粒分布范围越窄、越均匀，其水化速率越快，而且水化更为完全，水泥的强度，尤其是早期强度越高。但是水泥越细，标准稠度需水量越大，增大了硬化浆体结构的孔隙率，从而引起强度下降。因此，水泥细度只有在一定范围内强度才能提高。

2.6.3　体积变化

硬化水泥浆体的体积变化是一项非常重要的性能指标。如果生产的水泥在硬化过程中产生显著而不均匀的体积变化，安定性不良，就不得出厂。

2.6.3.1　体积安定性

水泥在调水和凝结以后，必须不产生任何显著的体积变化。体积安定性不良的水泥，在凝结硬化过程中会产生不均匀的膨胀，从而导致硬化浆体的开裂；用其修建的建筑物在经过几个月或者几年以后就有损坏的危险。

水泥的安定性不良，是由于其中某些组分缓慢水化、产生膨胀的缘故。在熟料的矿物组成中，已经知道游离氧化钙和方镁石结晶过多是导致安定性不良的主要原因。此外，所掺石膏超量，也是一个不容易忽视的因素。

游离氧化钙所产生的危害与水泥的细度也有关系，水泥粉磨越细，游离氧化钙水化越快，影响就相应减小。方镁石晶体在常温下水化极慢，故要经过较长时间才会显露其危害性。我国国家标准对不同水泥中的氧化镁含量做了限定。当氧化镁含量接近上限或有需要做必要的补充保证实验时，可采用压蒸法做进一步检测。

作为调凝剂加入的石膏，如果掺量过多，在水泥凝结硬化以后继续形成水化硫铝酸盐，就会产生膨胀。因此，石膏的最大限量与水泥在凝结或硬化初期能化合的石膏量有关。我国国家标准对不同水泥中的中SO₃的含量做了限定。有时还可采用冷饼实验，将试饼置于潮湿环境或浸入水中经过28天或更长时间观察有无明显变形作为参考。不易采用热饼实验的煮沸法，因为在温度提高时，氢氧化钙和硫酸钙的溶解度降低，反而使膨胀作用缓解。

2.6.3.2　化学减缩

水泥在水化硬化过程中，无水的熟料矿物转变为水化产物，固相体积逐渐增加，而水泥浆体的总体积却在不断缩小。由于这种体积减缩是化学反应所致，故称化学减缩。以C₃S的水化反应为例：

　　

由此可见，反应前体系总体积为253.54cm³，而反应后则为240.09cm³，体积减缩为13.45cm³，故化学减缩占体系原有绝对体积的5.3％，而固相体积却增加了65.1％。水泥其他矿物水化时都有不同程度的类似现象。试验结果表明，无论就绝对数值还是相对速率而言，水泥熟料中各单矿物的减缩作用大小顺序均为：C₃A>C₄AF>C₃S>C₂S。所以减缩量的大小，常与C₃A的含量呈线性关系。化学减缩作用会使混凝土的孔隙率上升，致密度下降，对其耐蚀性和抗渗性均不利。

2.6.3.3　湿胀干缩

硬化水泥浆体的体积随其含水量而变化。干燥使体积收缩，潮湿时则会发生膨胀。干缩和湿胀大部分是可逆的，在第一次干燥收缩后，再行受湿即能部分恢复，故干湿循环可导致反复胀缩，但还遗留下部分不可逆收缩，如图2-11所示。

浆体失水时，首先是毛细孔中的水蒸发。当相对湿度为100％时，所有毛细孔都可被水所充满。在相对湿度持续降低时，水开始蒸发。由于毛细孔中的水呈凹液面，其曲率半径随蒸发的进展而减小，从而使毛细孔水在液面下所受到的张力增加，而毛细孔周围的固相就必须承受相应的压缩应力以取得平衡。因此，毛细孔内凹液面的形成及其曲率半径的减小，可以认为是使固相体积产生压缩弹性变形，引起干缩的一个主要原因。

同时，水泥凝胶具有巨大的比表面积，当其受湿时，由于水分子的吸附，胶粒的表面张力降低，相应所承受的压缩应力减小，体积就增大；而干燥时相反。因此可将部分的湿胀干缩归结于胶粒表面能或者表面张力的变化。另外，在一定的温度下，随着相对湿度的提高，胶粒表面的吸附水层不断增厚。但部分胶粒之间的距离可能太近，则会有吸附受阻区存在。在这个区域内，吸附水层未能充分发展，由吸附作用所诱发的“拆散压力”或“膨胀压力”，趋向于将靠得太近的胶粒推开，从而造成膨胀；反之，当相对湿度降低时，拆散压力减小，胶粒依靠范德华力而靠拢，结果产生收缩。

在水泥熟料矿物组成中，C₃S和C₂S对膨胀的影响基本相同，都比铁铝酸盐相略大，但较铝酸三钙小得多。有关研究提出，浆体的干缩值主要由C₃A的含量决定，并随C₃A含量的增加而提高。而在C₃A含量相同时，石膏掺量就成了决定胀缩的主要因素。所以石膏的最佳掺量，除要使水泥获得合适的凝结时间和最高强度之外，还应达到干缩值最低的要求。

水灰比对水泥浆体的干缩也有影响。一般来说，早期的干缩发展很快，但水灰比对其影响不大；一直到28天后，干缩才随水灰比减小而明显降低，而且水灰比低的浆体，干缩停止较早。在实际生产中，应适当降低水灰比，并加强养护，以减少干缩。

据有关统计，在所有危害建筑物耐久性或有损外观的裂缝中，有干缩产生的只占10％左右。但在实践中仍需注意水泥不应磨得过细，还要妥善选择石膏掺量，适当控制水灰比，并加强养护，以有利于减少干缩。

2.6.3.4　碳化收缩

空气中通常含有0.03％的二氧化碳，在有水汽存在的条件下，会和水泥浆体中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。而其他水化产物也要与二氧化碳反应，例如：

在上述反应的同时，硬化浆体的体积减少，出现不可逆的碳化收缩。碳化收缩值相当可观，并以浆体的湿度而定。对于先干燥再碳化的浆体，在环境相对湿度为50％时碳化收缩最大；而干燥与碳化同时进行的，则在湿度为25％左右具有最大的碳化收缩值。

有关产生碳化收缩的机理尚未完全清楚，可能是由于水化产物被碳化，引起浆体结构的解体所致。一般认为，在湿度较低的情况下，浆体内含水量低，使溶解的CO₂量受到限制，从而减弱了碳化反应。另外，在含水较多时，又有碍于CO₂的扩散。所以碳化反应在一定湿度范围内进行得最快，否则反应较慢。实际上，当相对湿度在25％以下或者接近100％时，水泥浆体都不易产生碳化。因此，在一般的大气中，实际的碳化速率很慢，而且仅限于在表面进行，大约在1年后才会在硬化水泥浆体表面产生微裂缝，只影响其外观质量。

综上所述，引起硬化水泥浆体体积变化的因素是多方面的。从外观体积看，一般服从简单的规律：湿胀干缩。至于固相体积，则在硬化过程中总是会不断增加；但水泥-水体系的绝对体积不断减小，产生化学收缩。碳化收缩一般仅限于表面，还与空气中的湿度情况有很大关系。另外，在游离氧化钙、方镁石的水化或者钙矾石的形成过程中，固相体积增加很多。在数量级上远远大于上述的各种体积变化。在生产应用中，不论是膨胀还是收缩，最重要的是体积变化的均匀性。如果水化形成的固相发生局部的不均匀膨胀，则会引起硬化浆体结构破坏，造成安定性不良。但如果控制得当，所增加的固相体积恰能使水泥浆体产生均匀的膨胀，反而有利于水泥石结构变得更加致密，提高其强度，相应改善抗冻、抗渗等性能；甚至还可利用其作为膨胀组分，成为配制各种膨胀水泥的基础。

2.6.4　水化热

水泥的水化热是由各种熟料矿物与水作用时产生的。在冬季施工时，水化放热能提高水泥浆体的温度，有利于水泥正常凝结，不致因环境温度过低而使水化太慢，影响施工进度。但在大体积混凝土工程中，水化放出的热量聚集在混凝土内部不易散失，使其内部温度升高，导致混凝土结构内外温差过大，就会产生较大应力而形成裂缝。所以，对于大体积混凝土工程，水化热是一个重要的使用性能。

水泥水化放热的周期很长，但大部分热量是在3天以内，特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出，这与水泥水化的加速期基本一致。水化热的大小与放热速率首先取决于水泥的矿物组成。由于实验条件不同，各方面对熟料矿物水化放热量的测定结果有一定出入，但总的规律基本一致：C₃A的水化热和放热速率最大，C₄AF与C₃S次之，C₂S的水化热最小，放热速率也最慢。在实践中，适当掺入外加剂与调整熟料的矿物组成，就可能使水化放热速率和水化热有所改变。例如要降低水泥的水化热，应该增加熟料中C₂S和C₄AF的含量，相应降低C₃A和C₃S的含量，这是配制低热水泥的基本措施。硅酸盐水泥的水化热基本上具有加和性，可以通过下式进行计算。

式中　　Q_H——水泥的水化热；

a，b，c，d——各熟料矿物单独水化时的水化热；

C₃S，C₂S，C₃A，C₄AF——各熟料矿物的含量，％。

影响水化热的因素有很多，除了熟料矿物组成及其固溶情况以外，还有熟料的煅烧与冷却条件，水泥的粉磨细度、水灰比、养护温度、水泥储存时间等。例如，熟料冷却速率快，玻璃体含量多，则3天、28天水化热较大。水泥的细度对水化热总量虽无关系，但粉磨较细时，早期放热速率显著提高。

2.6.5　粉磨细度

水泥细度与其凝结时间、强度、干缩以及水化放热速率等密切相关，必须控制在合适的范围。水泥厂一般采用筛余百分数和比表面积来衡量水泥的细度。通常水泥细度越细，水化速度越快，越易水化完全，对水泥胶凝性质的有效利用率就越高；水泥的强度，特别是早期强度也越高，而且还能改善水泥的泌水性、和易性和黏结力等。粗颗粒只能在其表面水化，末水化部分只起填料作用。

一般试验条件下，水泥颗粒大小与水化的关系是：0～10μm，水化最快；3～30μm，水泥活性主要部分；>60μm，水化缓慢；>90μm，表面水化，只起微集料作用。

然而，水泥越细，标准稠度需水量就越大（水泥颗粒需要较多水分覆盖），这会使硬化水泥浆体因水分过多引起孔隙率增加而降低强度；当这种损失超过水泥因有效利用率提高而增加的强度时，则水泥强度将下降。

由于熟料中不同矿物的易磨性不同，所以它们在水泥颗粒中的分布也不同。根据测定结果，C₃S在细颗粒中含量较高；C₂S在粗颗粒中含量较高。C₃A和C₄AF在各种大小颗粒中分布则大致相同。

研究表明，在比表面积相同的情况下，水泥颗粒分布范围越窄，水泥强度会有一定提高。这主要是因为窄级配的水泥水化较快，形成的水化产物有所增多。不过，水泥标准稠度需水量会有所增大。而且，有实验表明，如果细颗粒如3μm以下颗粒太少时，对水化过程的进展反而不利。

最后要指出的是，在提高水泥粉磨细度的同时，磨机产量要下降，电耗和磨耗也相应增加。而且，随着水泥比表面积的提高，干缩和水化放热速率变大，水泥在储存时越易受潮。综上所述，水泥细度必须合适。通常，硅酸盐水泥的比表面积为300～360m²/kg。

2.6.6　其他性能

2.6.6.1　密度

水泥在绝对紧密（没有空隙）状态下，单位容积所具有的质量称为水泥密度，以kg/m³表示。水泥品种不同，其密度也不同。水泥的密度，对于某些特殊工程如防护原子能辐射、油井堵塞工程等，是重要的建筑性质之一，因为这些工程希望水泥生成致密的水泥石，固要求水泥的密度大一些。影响水泥密度的因素主要有熟料矿物组成，熟料的煅烧程度，水泥的储存时间和条件，以及混合材掺量和种类等。熟料中C₄AF含量增加，水泥密度提高。生烧熟料密度小；过烧熟料密度大。经过长期存放，水泥密度会有所下降。

2.6.6.2　需水性

在用水泥制备净浆、砂浆或者拌制混凝土时，拌和用水往往比水泥水化所需水量多1～2倍，其主要目的是使净浆、砂浆和混凝土具有一定的流动性，以便于施工。在水泥凝结硬化过程中，大部分多余的水分会蒸发掉，并在水泥浆体或混凝土内部留下气孔，而这些气孔的存在会降低水泥浆体或混凝土的强度。显然，当保持流动性相同时，需水性较小的水泥可蒸发水量少，水泥浆体或混凝土中的气孔就少，因而质量就较高。稠度和流动度是表示水泥需水性大小的参数，前者用于水泥净浆，后者用于水泥砂浆和混凝土。影响水泥需水性的因素很多，其中最主要的是粉磨细度、颗粒级配、矿物组成、混合材的种类和掺量等。熟料矿物铝酸三钙的需水量较大，游离氧化钙含量及碱含量高，均使需水性增大。水泥细度越细，需水性也越大。所使用的水泥混合材，如果含有较大孔隙，会使水泥需水性显著增大。砂浆需水性大小与水泥净浆需水性大小有关，但两者关系并不完全一致。

2.6.6.3　泌水性和保水性

水泥的泌水性，又称析水性，是指水泥浆所含水分从浆体中析出的难易程度。而保水性是指水泥浆在静止条件下保持水分的能力。如上所述，在制备水泥混凝土时，拌和用水比水泥水化所需水量多。因而，在使用泌水性过大的水泥时，不但使混凝土拌和物在输送、浇捣过程中因泌出较多水分，和易性过快降低，而且在浇捣成型后凝结之前，多余水分还会从浆体析出，上升到新浇混凝土的表面或滞留于粗集料的下方。前者使混凝土产生分层现象，在混凝土结构中出现一些水灰比极大、强度差的薄弱层，破坏了混凝土的均一性。后者则使水泥浆体和集料、钢筋之间不能牢固粘接，形成较大孔隙。所以，用泌水性大的水泥所配制混凝土的整体强度较低。

提高水泥粉磨细度，可使水泥颗粒更均匀地分散在浆体中，减弱其沉淀作用；另外，可加速形成浆体的凝聚结构，从而降低泌水性。但又不能粉磨过细，否则会增加用水量，导致一系列性能变坏的不良后果。在水泥中掺入火山灰质混合材，如硅藻土、膨润土或者微晶填料（如磨细的石灰石、白云石粉等），尽管使水泥的需水量增大，但泌水量与泌水速度均可减少。某些初凝时间较短的水泥，由于形成凝聚结构的时间缩短，泌水现象明显减轻。