商品混凝土工作性能對水泥性能的要求探討

趙建剛，孔明，朱非力

（云南齊力建設(shè)集團(tuán)瀘西縣齊力商品混凝土有限公司 云南 紅河 652400）

0 引言

自從波蘭特水泥出現(xiàn)以來，水泥混凝土已成為當(dāng)今世界最主要的建筑材料之一。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑水泥生產(chǎn)工藝及技術(shù)日新月異，同時(shí)對混凝土性能提出了各種新的更高的要求。但是由于一些水泥技術(shù)在帶來資源和能源效益的同時(shí)，也對水泥技術(shù)使用性能即混凝土的性能產(chǎn)生了一些負(fù)面影響，比如為了迎合施工單位加快施工進(jìn)度的要求，片面追求水泥的早強(qiáng)和高強(qiáng)，容易造成混凝土開裂耐久性差等負(fù)面影響。因此作為混凝土工作者，有必要了解當(dāng)代商品混凝土對水泥性能的要求及如何正確評(píng)價(jià)水泥這一混凝土重要組成材料的質(zhì)量優(yōu)劣。

1 水泥對混凝土工作性能的影響

混凝土的工作性能是關(guān)系到混凝土可施工性、均勻性及后期性能發(fā)展的重要指標(biāo)，是指新拌混凝土拌合料在拌合、運(yùn)輸、澆筑、振搗過程中，在自重力或機(jī)械力的作用下，能夠均勻、密實(shí)填滿模板空間，不產(chǎn)生泌水，離析和分層的性能。混凝土的工作性是一項(xiàng)綜合指標(biāo)，它包括流動(dòng)性、粘聚性、可塑性和保水性4 個(gè)方面。工作性能的差異使混凝土出現(xiàn)蜂窩、麻面、分層等危害，甚至使混凝土強(qiáng)度無法達(dá)到設(shè)計(jì)的其他性能（如強(qiáng)度和耐久性要求） 影響主要體現(xiàn)在如下方面：

1.1 水泥的礦物組成和礦物形態(tài)

水泥的礦物組成和礦物形態(tài)，直接影響到水泥水化硬化的過程和對外加劑的吸附。因此，混凝土的工作性能有重要的影響，特別是塌落度損失和水泥與外加劑的相容性。

混凝土塌落度的損失主要因?yàn)樗嗨淖杂伤a(chǎn)生水化產(chǎn)物相互搭接，使新拌混凝土黏度增大。水泥熟料礦物中，C3A 水化最快，若沒有合適的調(diào)凝組合，C3A 很快生產(chǎn)片狀的水化鋁酸四鈣，導(dǎo)致新拌混凝土漿體很快喪失流動(dòng)性。同時(shí)C3S 含量高，水泥水化也很快，其水化程度直接影響漿體的凝結(jié)硬化。因此熟料中C3A和C3S 含量高的水泥，特別是C3A 高的水泥，易造成混凝土塌落度損失大，需要相應(yīng)的調(diào)整措施來保持塌落度。

水泥對外加劑的相容性與其對外加劑的吸附量有關(guān)，外加劑主要被吸附在水泥水化產(chǎn)物的表面，以此凡是水化快和產(chǎn)生的水化產(chǎn)物表面積大的水泥熟料礦物，吸附的外加劑就多，與外加劑的相容性就差，因此C3A、C3S 含量高的水泥對外加劑的吸附較大，表現(xiàn)在混凝土的工作性上往往是初始塌落度低或塌落度損失大，礦物組成比例類似的水泥，因其礦物晶形結(jié)構(gòu)形態(tài)及其固溶的不同微量的氧化物直接影響其活性，也會(huì)導(dǎo)致混凝土工作性有不同的表現(xiàn)。如斜方晶體的C3A 比立方晶體的C3A 水化速度難以控制，更易導(dǎo)致混凝土喪失工作性。因此與水泥供應(yīng)商不僅是依標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，應(yīng)更深的與水泥企業(yè)做好技術(shù)溝通，針對性地解決問題。

1.2 硫酸鹽含量和類型的影響

C3A 是影響混凝土塌落度損失和水泥與外加劑相容性的關(guān)鍵因素。C3A 與水接觸30 秒內(nèi)就開始大量反應(yīng)，水化速度太快，導(dǎo)致混凝土快凝，喪失工作性。因此需要加入調(diào)凝劑，硫酸鹽（石膏）以調(diào)節(jié)C3A 的水化，保證混凝土的工作性。

在無石膏時(shí)，C3A 與水反應(yīng)迅速，生成片狀的水化鋁酸四鈣：C4AH11石膏>硬石膏。水泥在粉磨過程中如果磨溫高，會(huì)導(dǎo)致部分石膏脫水形成石膏增加了活性，遇水后變成石膏晶體，易導(dǎo)致混凝土假凝，這對混凝土的工作性極為不利。

1.3 堿（可溶性堿）的影響

水泥中的堿，部分固溶到熟料礦物中，部分以可溶性堿的形成存在。可溶性堿度水泥水化有促進(jìn)作用，對混凝土的工作性和強(qiáng)度都產(chǎn)生影響，堿使水泥流動(dòng)度減小，堿越高，流動(dòng)度越小。從混凝土工作性能看，可溶性堿由于加快水泥的水化反應(yīng)，從而導(dǎo)致混凝土需水量大，塌落度降低，塌落度經(jīng)時(shí)損失加快。同時(shí)在實(shí)際使用中，如果有堿集料反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，需要控制混凝土中的堿含量，必須考慮選購低堿水泥。

1.4 水泥混合材種類和摻量

在水泥粉磨階段加入的粉煤灰、礦渣、石灰石等混合材，與在混凝土配制過程中加入的礦粉、粉煤灰等，對混凝土性能的影響有著基本一致的規(guī)律。但也有不同之處：一是混合材與摻合料質(zhì)量上有著不同的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此對混凝土的性能也有著差別；二是混合材與熟料易磨性不同，在共同粉磨過程中，增大了水泥顆粒分布的連續(xù)性，改善了水泥顆粒級(jí)配，從而減少需水量，有利于改善混凝土的流動(dòng)性。從水化反應(yīng)講，混合材的反應(yīng)為潛在的水化反應(yīng)和火山灰反應(yīng)，其活性低于水泥礦物顆粒，因此利于改善混凝土的流動(dòng)性，常見混合材對混凝土工作性能的影響為;

（1） 礦渣或礦粉：含此類混合材的水泥，有利于改善混凝土的流動(dòng)性，減少塌落度損失，但與其他混合材水泥相比，更容易導(dǎo)致混凝土泌水。

（2） 粉煤灰：由于其本身品質(zhì)差異大，對混凝土性能影響也有不同。優(yōu)質(zhì)的粉煤灰，由于具有球形顆粒形貌，有滾珠效應(yīng)，導(dǎo)致漿體中用于流動(dòng)的自由水較多，混凝土的塌落度就增大。而質(zhì)量差的粉煤灰，如C 含量超過5%，由于碳對水水和外加劑的吸附，會(huì)導(dǎo)致混凝土塌落度降低，并加大了塌落度的損失。

（3） 石灰石：由于其價(jià)廉，越來越多被水泥廠家作為惰性填充料混合材加到水泥中。僅從混凝土工作考慮，由于石灰石容易磨細(xì)，其顆粒形狀好，需水量小，對改善混凝土的流動(dòng)性和黏聚性是有利的影響。

（4） 其他火山灰材料：火山灰有較大的比表面積，導(dǎo)致混凝土需水量大，同樣用水量的混凝土其塌落度降低，經(jīng)時(shí)損失增大。

1.5 水泥細(xì)度和粒徑分布影響

水泥細(xì)度越細(xì)，則標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越大，表現(xiàn)在混凝土中即為達(dá)到想他的用水量，塌落度減少，流動(dòng)度減小，水泥的顆粒級(jí)配對水泥的需水量也有較大的影響顆粒集中的水泥，堆積體積中空隙大，需水量大，而連續(xù)級(jí)配的水泥，形成緊密堆積，空隙小，需水量小，有助于提高混凝土的流動(dòng)性。閉路磨比開路磨粉磨效率高。但顆粒分布變窄，導(dǎo)致混凝土工作性損失大。混合材摻入的共同粉磨，在一定程度上對顆粒級(jí)配有一定的改善作用而有利于混凝土工作性能的提高。

1.6 水泥的陳化時(shí)間

水泥的陳化時(shí)間關(guān)系到水泥的出廠溫度，從而影響到混凝土工作性能。陳化時(shí)間短的水泥，特別是在夏季，出廠溫度高，容易導(dǎo)致混凝土需水量大，塌落度損失大，這一方面許多拌合站容易忽略而導(dǎo)致相關(guān)質(zhì)量事故發(fā)生。

2 從混凝土工作性能的角度看優(yōu)質(zhì)水泥

GB175 規(guī)定的技術(shù)需求是水泥基本性能和品質(zhì)的保證，它不是優(yōu)質(zhì)水泥的標(biāo)準(zhǔn)。水泥并不是一個(gè)最終產(chǎn)品，它是混凝土的一個(gè)組成材料，因此其品質(zhì)的優(yōu)劣關(guān)鍵在于使用性能，也就是作為混凝土材料性能的表現(xiàn)，從混凝土工作性能的角度，從以上分析可以看出，優(yōu)質(zhì)水泥不僅僅只是達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，而且應(yīng)滿足如下性能：

（1） 產(chǎn)品的穩(wěn)定性：水泥品質(zhì)的波動(dòng)不僅給混凝土生產(chǎn)造成很大的調(diào)整困難，使混凝土的工作性能也帶來很大的波動(dòng)，而且由于水泥品質(zhì)的波動(dòng)需要提高富余系數(shù)以保證混凝土的性能，因此也造成浪費(fèi)，導(dǎo)致成本上升。好的水泥不僅需要各種性能指標(biāo)滿足使用要求，而且需要各種性能指標(biāo)具有一定的穩(wěn)定性，水泥進(jìn)廠時(shí)除程序進(jìn)行驗(yàn)收、取樣、復(fù)檢外，建議對一些關(guān)鍵性的指標(biāo)建立跟蹤曲線，以及時(shí)了解產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。

（2） 水泥的性能指標(biāo)：水泥產(chǎn)品的品質(zhì)性能指標(biāo)，不僅僅是GB175 所規(guī)定的應(yīng)更深層次的針對混凝土性能的要求對水泥提出更全更深的品質(zhì)要求。如水泥進(jìn)廠溫度、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量等等，只有這樣，才能更好的控制混凝土的工作性能及相關(guān)性能。

（3） 掌握更為全面的水泥性能指標(biāo)；時(shí)常與水泥供應(yīng)商進(jìn)行技術(shù)對和現(xiàn)場了解，是事先對水泥質(zhì)量進(jìn)行控制的關(guān)鍵手段。進(jìn)一步了解廠家的原燃材料情況，生產(chǎn)工藝情況，半城品、成品的化學(xué)成分及礦物組成情況是保證獲得較好使用性能水泥的關(guān)鍵，只有深入和長久的了解這些決定水泥品質(zhì)的因素，才會(huì)獲得較好性能的優(yōu)質(zhì)水泥。

3 結(jié)語

從上述可以看出，從混凝土工作性能角度對水泥的性能要求可以歸結(jié)為：

（1） 產(chǎn)品穩(wěn)定性好。

（2） 水泥熟料具有合理的礦物組成。

（3） 顆粒分布及比表面積合理。

（4） 有較好的生產(chǎn)工藝及裝備，能滿足陳化時(shí)廠、水泥出廠溫度等性能的要求。

（5） 與外加劑有良好及穩(wěn)定的相容性。

（6） 較為合理及穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。