不同廠家水泥對混凝土性能的影響研究

趙海能

（科之杰新材料集團（海南）有限公司）

0 前言

混凝土是土木工程中應用最廣泛的材料，它在今后相當長的時期內(nèi)仍然是最主要的建筑材料?；炷系馁|(zhì)量直接關系著工程的壽命，因此工程對混凝土性能的要求越來越高。20 世紀末聚羧酸系減水劑的研制和成功生產(chǎn)、應用開創(chuàng)了混凝土外加劑的新紀元[1]，因其具有摻量低、減水率高、混凝土經(jīng)時損失小等特點得到了工程界的推崇，使混凝土的推廣應用得到了很大的提升。

水泥是混凝土的重要膠凝材料，水泥的水化是混凝士能夠硬化成型的基礎，因此水泥的性能對混凝土的性能有著非常大的影響。隨著水泥工業(yè)化的不斷發(fā)展，尤其是回轉(zhuǎn)窯工藝的普及和不斷完善，近幾年水泥在質(zhì)量和穩(wěn)定性方面得到了極大的提升。但是，不同廠家水泥由于生產(chǎn)原材料和工藝的區(qū)別，各有特性。海南地區(qū)目前主要使用天涯、華潤及海螺等幾種水泥，不同的水泥其性能有較明顯的差異并存有一定的規(guī)律性，商混客戶在混凝土應用中經(jīng)常會因水泥更換品種而出現(xiàn)各種應用上的問題。通過相關試驗了解不同水泥對混凝土性能的影響，對指導實際生產(chǎn)意義深遠。

1 試驗方案

⑴分別收集海南地區(qū)三個廠家水泥各四個批次，測試其物理性能，得出不同廠家水泥的物理性能特點。

⑵通過不同廠家水泥的混凝土實驗，測試其外加劑摻量、坍落度、經(jīng)時損失、含氣量及混凝土強度，得出不同廠家水泥對混凝土性能的影響。

2 試驗過程與分析

2.1 試驗原材料

試驗用原材料均采用當?shù)厥褂玫牟牧?，為了減少其他因素的影響，試配混凝土配合比不摻摻合料，碎石采用?？诋?shù)匾?guī)格為5～31.5mm 的蜂窩石，機制砂采用?？诘貐^(qū)資源較豐富的火山巖機制砂，碎石的性能指標如表1 所示，火山巖機制砂物理性能指標如表2 所示。

表1 碎石物理性能指標

表2 火山巖機制砂物理性能指標

原材料水泥分別取天涯、潤豐和海螺P·O42.5 各四個不同期水泥樣品，編號區(qū)分為ABCD，水泥物理性能指標詳見表3。

表3 水泥物理性能指標

外加劑采用科之杰海南公司Point-400S 聚羧酸高效減水劑，固含量12%，摻量2.0%，膠砂減水率23.6%，其他相關性能指標滿足GB8076-2008《混凝土外加劑》國家標準。

2.2 混凝土試驗

混凝土試驗配合比膠凝材料用量350㎏/m3，依據(jù)碎石的空隙率配合比砂率用46%，水膠比0.5，配合比設計容重2360㎏/m3，不同水泥混凝土試驗配合比如表4 所示。

表4 混凝土試驗配合比

試配原材砂石料均采用飽和面干狀態(tài)做試驗，通過系列的配合比試驗，得出不同水泥廠家混凝土的外加劑摻量、坍落度、擴展度、1h 經(jīng)時坍損、容重、含氣量及28天混凝土抗壓強度。實驗中發(fā)現(xiàn)，天涯水泥的混凝土和易性整體略差，潤豐水泥和海螺水泥的混凝土整體和易性較好。相關數(shù)據(jù)詳見表5。

表5 不同批次水泥的混凝土試驗數(shù)據(jù)

2.3 試驗數(shù)據(jù)分析

從圖1 可以看出，收集的水泥中天涯、潤豐和海螺水泥的外加劑摻量呈遞增關系。天涯水泥的比表面積在320～335m2/㎏之間，潤豐水泥的比表面積在330～345 m2/㎏之間，海螺水泥的比表面積在340～370m2/㎏之間，比表面積是影響外加劑摻量的重要因素，隨著比表面積的增加，混凝土外加劑的摻量呈上升趨勢；天涯水泥的比表面積相對低，所以混凝土的外加劑摻量也整體偏低，混凝土的和易性表現(xiàn)為起漿性和包裹性會差一些。

圖1 不同廠家水泥的比表面積與擴展度損失的關系

從圖2 可以看出，在外加劑種類相同的情況下，天涯水泥的外加劑摻量在2.2%～2.4%之間，潤豐水泥的外加劑摻量在2.2%～2.6%之間，海螺水泥外加劑摻量在2.4%～2.8%之間。從數(shù)據(jù)上可以看出，天涯水泥的外加劑穩(wěn)定性相對好一些，潤豐和海螺水泥的外加劑摻量波動比天涯要大，而且天涯水泥的外加劑摻量比潤豐水泥低約0.2%～0.3%，海螺水泥的外加劑整體摻量最高。并且，從圖2 中看出，收集的水泥在減水劑種類相同的情況下，不同廠家水泥混凝土含氣量呈上升趨勢。天涯水泥混凝土的含氣量最低，潤豐水泥的含氣量均值較天涯水泥高約0.5%，海螺水泥的含氣量均值較天涯高約1.3%，因此在使用潤豐和和海螺水泥時減水劑的引氣量可以適當降低。

圖2 不同廠家水泥與外加劑摻量及含氣量的關系

從圖3 中可以看出，收集的水泥在減水劑種類相同的情況下，不同廠家水泥對混凝土坍落度損失也有不同的影響。實驗中天涯水泥混凝土的平均坍落度經(jīng)時損失最小，潤豐水泥次之，海螺水泥坍落度損失最大，所以使用潤豐和海螺水泥時減水劑的保坍性能要有所提高。

圖3 不同廠家水泥與混凝土擴展度損失的關系

從圖4 中可以看出，收集的三個廠家四個批次水泥，天涯水泥的平均強度47.8MPa，潤豐水泥的平均強度51.6MPa，海螺水泥的平均強度51.0MPa，天涯水泥的水泥強度比海螺和潤豐低一些，潤豐水泥和海螺水泥的平均水泥強度相當。在混凝土的平均強度上，潤豐略高，天涯和海螺水泥的相當，總體上強度相當，原因在于混凝土含氣量的影響，天涯水泥的含氣量最低，彌補了其水泥強度偏低的不足。所以混凝土含氣量是影響混凝土強度的重要因素，合理地控制混凝土含氣量，是保證工程質(zhì)量的重要指標。

圖4 不同廠家水泥與混凝土強度的關系

3 結(jié)論

收集的不同廠家的水泥中，在減水劑種類相同的情況下，得出以下結(jié)論：

⑴天涯水泥的混凝土外加劑摻量最低，潤豐水泥的外加劑摻量較天涯水泥高約0.2%～0.3%，海螺水泥混凝土外加劑摻量整體最高；天涯水泥的混凝土經(jīng)時保坍性最好，潤豐水泥次之，海螺水泥的整體坍損最大。所以使用潤豐和海螺水泥時，減水劑的保坍性能要適當提高。

⑵天涯水泥的混凝土和易性較潤豐和海螺差，海螺水泥混凝土的包裹性整體較好；天涯水泥的混凝土含氣量最低，潤豐水泥的含氣量均值較天涯水泥高約0.5%，海螺水泥的含氣量均值較天涯高約1.3%。使用潤豐和海螺水泥時，減水劑的引氣量可以適當降低。

⑶水泥強度方面，潤豐水泥最高，海螺次之，天涯水泥的強度較潤豐和海螺整體略低；不同廠家水泥的混凝土強度整體相當，含氣量是影響混凝土強度的重要指標。