淺析水泥性能指標(biāo)對(duì)水泥混凝土的影響

吳欲曉

（遼寧奧路通科技有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110006）

混凝土是目前世界上用途最廣、用量最大的建筑材料。它在建設(shè)領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。受到市場(chǎng)對(duì)早期脫模，縮短施工工期需求的支配，人們對(duì)工程質(zhì)量所注重的就是混凝土的強(qiáng)度，而水泥是混凝土最重要的組分之一，因此混凝土生產(chǎn)商對(duì)水泥質(zhì)量的要求也就是強(qiáng)調(diào)其強(qiáng)度。換而言之，認(rèn)為強(qiáng)度越高的水泥其質(zhì)量也就越高。其結(jié)果是高強(qiáng)、早強(qiáng)水泥更受歡迎，從而高鈣、高鋁、高比表面積的水泥應(yīng)運(yùn)而生。然而，預(yù)拌混凝土的水化熱越來(lái)越大，抗裂性、抗腐蝕性越來(lái)越差，混凝土強(qiáng)度的后期增長(zhǎng)緩慢甚至倒縮，從而嚴(yán)重地影響了混凝土結(jié)構(gòu)抵抗環(huán)境作用的耐久性能，本文僅從水泥的物理性能、礦物組成等因素闡述其對(duì)混凝土各種性能的影響。

一、影響因素

1 水泥細(xì)度的影響

水泥粉磨細(xì)度以及水泥的顆粒級(jí)配、顆粒形狀對(duì)水泥活性的充分發(fā)揮和混凝土性能的改善有較大的影響。水泥的粉磨細(xì)度與時(shí)間、強(qiáng)度、干縮以及水化放熱速率等一系列性能都有密切的關(guān)系。水泥細(xì)度對(duì)水泥的早期強(qiáng)度影響最大，水泥越細(xì)或比表面積越大，水泥水化誘導(dǎo)期越短，水泥水化熱反應(yīng)就越快，反應(yīng)物表面積增大，使水化早期形成大量的水化產(chǎn)物，減少了漿體中的空隙，使水泥石較為密實(shí)，使水泥早期強(qiáng)度有很大的提高，引起徐變松馳能力下降，彈性模量增加。但也不是水泥細(xì)度越細(xì)越好。水泥過(guò)細(xì)，會(huì)增大水泥的需水量，降低水泥強(qiáng)度。水泥細(xì)度是影響水泥流變性能的重要因素，水泥流變性能對(duì)混凝土施工和工程質(zhì)量有重要影響。水泥比表面積相對(duì)較大且顆粒級(jí)配恰當(dāng)?shù)乃啵傻玫搅己玫牧髯冃阅?，?duì)混凝土和工程質(zhì)量有利。

2 水泥凝結(jié)時(shí)間的影響

凝結(jié)時(shí)間對(duì)混凝土施工有很大的影響。初凝結(jié)時(shí)間過(guò)短，往往來(lái)不及施工，甚至來(lái)不及運(yùn)送到施工工地；終凝時(shí)間太長(zhǎng)，又會(huì)使施工人員難以適應(yīng)，妨礙工程進(jìn)展。影響凝結(jié)時(shí)間的水泥礦物成份主要是C3S和 C3A，在水泥磨制時(shí)摻加適當(dāng)?shù)亩?，不僅可以調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，還能提高早期強(qiáng)度，降低干縮變形，改善耐蝕性、抗凍性、抗摻性等一系列性能。然而，水泥在磨制時(shí)，如果磨機(jī)內(nèi)溫度過(guò)高，就會(huì)使二水石膏脫水，變成硬石膏，失去調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的作用，并可能出現(xiàn)快裂、緩凝或假凝現(xiàn)象，使凝結(jié)時(shí)間難以控制。

3 水泥強(qiáng)度的影響

水泥混凝土中的活性成分強(qiáng)度大小直接影響著混凝土強(qiáng)度的高低。受市場(chǎng)供求關(guān)系的影響，現(xiàn)有水泥廠為追求效益的最大化，普遍生產(chǎn)R型水泥。R型水泥雖然可以達(dá)到混凝土早強(qiáng)、早拆模的目的，但由于3d強(qiáng)度高，水化熱和收縮集中，會(huì)對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生帶來(lái)不利影響。隨著水泥工藝的不斷發(fā)展，水泥熟料質(zhì)量越來(lái)越高，導(dǎo)致生產(chǎn)的水泥強(qiáng)度越來(lái)越高。好多水泥廠為了搶占市場(chǎng)，水泥富裕系數(shù)不斷增加，水泥強(qiáng)度的提高，使混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度進(jìn)一步加快，凝結(jié)時(shí)間縮短，收縮速度增加，混凝土早期開(kāi)裂的可能性大大提高。

雖然提高混凝土強(qiáng)度能有效減少構(gòu)件斷面的面積，減少"肥梁、胖柱、厚板"的現(xiàn)象，減少建筑物的自身重量，提高有效面積和空間，但由于混凝土構(gòu)件斷面不能小到超過(guò)保證構(gòu)件穩(wěn)定的極限，所以，過(guò)高的混凝土強(qiáng)度等級(jí)其實(shí)是浪費(fèi)。

4 水泥安定性對(duì)混凝土的影響

水泥體積安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過(guò)程中體積變化的均勻性。在凝結(jié)硬化前，水泥混凝土混合物處于流塑性狀態(tài)，混合物中有水有氣有空隙，此時(shí)水泥水化物體積膨脹，填充空隙，對(duì)形成固態(tài)混凝土有利；如果水泥硬化后產(chǎn)生不均勻的體積變化，即為體積安定性不良，安定性不良會(huì)使水泥制品或混凝土構(gòu)件產(chǎn)生膨脹性裂縫，降低建筑物質(zhì)量，甚至引起嚴(yán)重事故。安定性不良的水泥絕對(duì)不能使用。

5 水泥中含堿量和混凝土開(kāi)裂的關(guān)系

熟料中堿含量對(duì)水泥活性的影響，一直為各國(guó)研究領(lǐng)域所關(guān)注。堿能促進(jìn)水泥的收縮開(kāi)裂，當(dāng)含堿量低于0.6%時(shí)，水泥的抗裂性明顯增加。雖然，堿-骨料反應(yīng)必須在混凝土中有足夠的含堿量、足夠數(shù)量的堿活性骨料和足夠的水分供應(yīng)這三個(gè)條件同時(shí)存在的情況下才會(huì)發(fā)生，并不要求任何情況下都限制水泥的含堿量，但是，促進(jìn)混凝土收縮裂縫的生成和發(fā)展以至造成混凝土結(jié)構(gòu)物的劣化，卻是高含堿量水泥對(duì)混凝土更大的安全威脅。不管是否使用活性骨料，必須將水泥中的含堿量減到最少。

6 水泥的礦物組成

硅酸鹽水泥熟料中的主要礦物有以下四種：C3S、C2S、C3A、C4AF，本文主要介紹 C3A和C3S。C3A的水化熱是其他礦物水化熱的數(shù)倍，尤其在混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)揮時(shí)期，C3A干縮變形大，抗硫酸鹽性能差，脆性大，耐磨性差。因此用C3A含量較大的早強(qiáng)水泥澆筑的混凝土容易因早期的溫度收縮、自收縮和干燥收縮而開(kāi)裂。

C3S的水化熱雖然比C3A的小很多，但在3天卻是C2S水化熱的幾乎5倍，因其含量在熟料中約占一半，故影響也很大；C3S含量的提高，同樣對(duì)提前拆模、縮短工期、配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土帶來(lái)便利，但C3S含量的增加，水泥水化釋放熱量增大，強(qiáng)度和溫度上升速度過(guò)快，使混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫的機(jī)會(huì)變大。一般說(shuō)來(lái)，減少水泥C3S含量也可提高抗淡水溶析能力，改善抗硫酸鹽侵蝕性能，有利于提高混凝土耐久性。

7 水泥質(zhì)量的波動(dòng)

水泥質(zhì)量的波動(dòng)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，應(yīng)引起注意。水泥廠生產(chǎn)的同一品種同一標(biāo)號(hào)的水泥，不可避免地會(huì)在質(zhì)量上有波動(dòng)。水泥質(zhì)量的波動(dòng)，毫無(wú)疑問(wèn)地在混凝土強(qiáng)度上反映出來(lái)。采用具有相同平均強(qiáng)度而離散系數(shù)小的水泥，可以降低混凝土的水泥用量。水泥質(zhì)量波動(dòng)大多是由于水泥細(xì)度和早期強(qiáng)度的差異引起的，而這些因素在早期的影響最大，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)其影響就不再是最重要的了。因此，水泥質(zhì)量波動(dòng)對(duì)混凝土早期強(qiáng)度影響大。

二、建議

1 除非工程有特別特殊需要，一般情況下應(yīng)盡量避免使用早強(qiáng)水泥。

2 不論骨料是否有堿活性，都應(yīng)當(dāng)限制對(duì)水泥和混凝土中的含堿量。

3 對(duì)水泥和混凝土質(zhì)量增加抗裂性的要求。

4 在混凝土中減少水泥用量，代之以抗裂性較好的礦物摻合料（如粉煤灰）。

結(jié)語(yǔ)

水泥品質(zhì)是影響混凝土質(zhì)量的主要原因，施工中應(yīng)充分考慮混凝土的生產(chǎn)要求，關(guān)心水泥在混凝土中的行為，即對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響。具有良好的勻質(zhì)性、穩(wěn)定性、耐久性與外加劑良好的相容性的水泥，才是預(yù)拌混凝土生產(chǎn)所需要的，并有利于混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期性能的發(fā)展。

[1]王春陽(yáng).建筑材料科學(xué)[M].高等教育出版社.2007.

[2]姚燕.實(shí)施水泥新標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)資料匯編[M].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2004.