淺談混凝土對水泥質量的要求

王明軍 羅曄

（河南省科學院質量檢測與分析測試研究中心，鄭州450002）

淺談混凝土對水泥質量的要求

王明軍 羅曄

（河南省科學院質量檢測與分析測試研究中心，鄭州450002）

0 前言

當今，水泥市場競爭激烈，因此，水泥生產企業應當了解一些混凝土方面的知識；有條件的企業還應設立混凝土試驗室，借以了解本廠水泥與混凝土的適應性，進而指導用戶用好本廠水泥，促進與客戶的友好關系和穩定市場占有率。

本文結合混凝土的技術要求、國家標準及行業規范，對水泥質量總要求作一介紹。旨在幫助企業全面地理解水泥質量的含義，提高水泥質量的控制水平，促進企業發展。

1 混凝土的主要技術要求是水泥質量控制的最終目標

1.1 混凝土的主要技術要求

混凝土的主要技術要求是混凝土拌合物的和易性、混凝土的強度和耐久性。

和易性是混凝土施工操作的技術要求，它包括流動性、粘聚性、保水性三個方面內容；強度是混凝土使用價值中最重要的技術性能，它包括抗壓、抗拉、抗彎、抗剪強度等；耐久性是混凝土長期抵抗周圍環境各種因素作用的能力，它包括抗凍、抗滲、抗腐蝕、抗碳化等能力。

1.2 水泥質量必須全面滿足混凝土的技術要求

水泥是混凝土中的一種重要組份材料，對建筑物或混凝土而言，它不是一個具有使用功能的產品。水泥必備性能中的任一質量缺陷，都將影響建筑物或混凝土使用價值的實現。水泥各項指標檢測符合水泥國家標準規定，也不一定完全保證建筑物或混凝土的質量符合要求。這是因為水泥的實物質量檢測方法與實際施工操作方法存在較大差異；水泥標準對水泥的適應性、維修性也沒有強制性的要求；試驗方法本身也有欠缺和不足。在施工過程中，經常會遇到混凝土拌和物過干，流動度和塑性達不到施工要求；增大水灰比后，拌和物又出現流漿、泌水、凝結緩慢等問題；在混凝土凝固后，出現表面脫皮、起砂、裂紋和內部結構疏松、強度下降等不良現象。排除混凝土配比、施工、養護的因素外，水泥質量沒有全面地滿足混凝土技術要求是一個重要原因。在水泥市場激烈競爭的形勢下，水泥企業有必要將水泥的質量提高到滿足用戶的各項要求上來，不能只求滿足水泥國家標準，只有這樣，企業才會永遠立于不敗之地。

2 水泥質量的總要求

水泥質量的總要求是指水泥的可用性、可靠性、安全性、適應性和可維修性。

2.1 可用性

可用性是指水泥各項基本性能必須全部達到國家或行業標準規定的技術要求。

（1）各齡期抗折、抗壓強度必須合格。

（2）安定性必須合格。

（3）初凝和終凝時間應符合標準要求。

（4）水泥細度。P·I、P·II、P·O水泥比表面積不小于300m2/kg；P·S·A、P·S·B、P·P、P·F、P·C水泥80μm方孔篩篩余不大于10%或45μm方孔篩篩余不大于30%。

細度過細，會造成水泥需水量增大，水化熱高，凝結硬化快；細度過粗，會造成水泥凝結時間長，早期強度低，水泥保水性差等問題。

（5）水泥標準稠度用水量與水泥膠砂流動度。

2.2 可靠性

可靠性是指水泥標準及行業規范對水泥質量保證程度的要求。

水泥強度具有時效性，為了保證水泥存放一段時間后，強度不低于標準要求，出廠水泥也要留有足夠的富裕強度；同時水泥在批量生產過程中，質量會出現一定的波動，為了保證大體積混凝土整體結構的強度均勻，水泥應有良好的均勻性；水泥檢驗及包裝質量客觀上存在一定的誤差，為保證混凝土配比的準確性，應把誤差控制在計量允許的范圍內。水泥可靠性具體要求如下：

（1）出廠水泥合格率100%。

（2）出廠水泥28d抗壓強度富裕強度合格率100%。出廠28d抗壓富裕強度通用硅酸鹽水泥為不小于2.0MPa；白水泥為不小于1.0MPa；中、低熱水泥為不小于1.0MPa；道路水泥為不小于2.5 MPa；鋼渣水泥為不小于2.5MPa。

（3）通用硅酸鹽水泥，每袋凈含量為50kg，且應不少于標志質量的99%；隨機抽取20袋總質量（含包裝袋）不應少于1000kg。

（4）水泥生產企業28d抗壓強度控制值≥水泥國家標準現定值+富裕強度+3S（S為該等級出廠水泥強度的標準差）。

（5）28d抗壓強度月（或一個統計期）平均變異系數（Cv）目標值不大于4.1%。

（6）同等級出廠水泥均勻性試驗的28d抗壓強度變異系數（Cv）目標值不大于3.0%。

（7）水泥熟料28d抗壓強度的最低要求不能小于48.0MPa。

2.3 安全性

安全性是指水泥在長期水化過程中，必須保證硬化混凝土不受傷害。

在水泥的礦物組成中，含有少量的有害物質。一定量的有害物質在水分的長期作用下，能給已硬化的混凝土造成膨脹、碳化、鋼筋銹蝕等傷害。國家標準對水泥中的有害物質含量有以下規定。

（1）水泥熟料的fCaO含量：回轉窯≤1.5%；立窯≤3.0%。水泥安定性檢驗必須合格。

（2）水泥中氧化鎂（MgO）含量：P·I、P·II、P·O水泥中MgO含量不大于5.0%，若經壓蒸安定性檢驗合格，可以放寬至6.0%。P·S·A、P·P、P·F、P·C水泥中MgO含量不大于6.0%，若大于6.0%時，應進行壓蒸安定性檢驗并合格。P·S·B水泥無要求。

（3）水泥中三氧化硫（SO3）含量：P·I、P·II、P·O、P·.F、P·C水泥中SO3含量不大于3.5%；P·S·A、P· S·B水泥中SO3含量不大于4.0%。

（4）水泥的燒失量：P·I水泥不大于3.0%；P·II水泥不大于3.5%；P·O水泥不大于5.0%。

（5）硅酸鹽水泥中的不溶物：P·I水泥不大于0.75%；P·II水泥不大于1.50%；

（6）水泥中的堿含量：水泥中的堿含量以Na2O+0.658K2O的計算值表示。若使用活性骨料，用戶要求低堿水泥時，堿含量應不大于0.60%或由供需雙方商定。

（7）水泥中氯離子含量：水泥中氯離子含量，應小于或等于0.06%。當用戶有更低要求時，該指標由買賣雙方協商確定。

2.4 適應性

適應性是指水泥適應混凝土及其組分材料的能力。

2.4.1 水泥與混凝土拌合物和易性的適應性

和易性是混凝土拌合物便于施工操作，保證澆注質量的技術性質。水泥的需水性是影響和易性的重要因素。需水性大的水泥，按常規水灰比加水，拌合物的流動性達不到施工要求；增大水灰比后，拌合物的粘聚性和保水性變差。水泥漿在滿足混凝土拌合物流動性要求的前提下，水灰比愈小，適應性愈好。為了保證水泥與混凝土拌合物和易性的適應能力，應將水泥凈漿的標準稠度用水量控制在30%以下，應將0.50水灰比的膠砂流動度控制在180mm以上。

2.4.2 水泥與混凝土強度和耐久性的適應性

水泥的品質越高，水泥與混凝土強度和耐久性的適應性就越好。通用硅酸鹽水泥的品質有三個檔次，即合格品、一等品、優等品。

（1）合格品：按我國現行水泥產品標準組織生產，水泥實物質量水平必須達到產品標準要求。

（2）一等品：水泥產品標準必須達到國際一般水平，且水泥實物質量水平達到國際同類產品的一般水平。

P·I、P·II、P·O、P·C：R3d抗壓≥19.0MPa，R28d抗壓≥36.0MPa；終凝時間≤6.5h。

P·S·A、P·S·B、P·P、P·F：R3d抗壓≥19.0MPa，R28d≥36.0MPa；終凝時間≤8h。

（3）優等品：水泥產品標準必須達到國際先進水平，且水泥實物質量水平與國外同類產品相比達到近五年內的先進水平。

P·I、P·II、P·O、P·C：R3d抗壓≥24.0MPa，R28d≥46.0MPa；終凝時間≤6.5h。

P·S·A，P·S·B、P·P、P·F：R3d抗壓≥21.0MPa，R28d抗壓≥46.0；終凝時間≤6.5h。

2.4.3 水泥與混凝土中活性骨料的適應性

硅酸鹽水泥熟料中都存在一定含量的堿，熟料中的堿屬于有害成分，它能使水泥凝結時間不正常，強度下降，水泥石表面褪色。當含量大時，容易和混凝土中的活性骨料發生化學反應，生成堿—硅酸凝膠并吸水膨脹，能導致硬化混凝土膨脹，開裂或崩潰。這種現象稱為堿—骨料反應。

需要說明的是，產生堿—骨料反應需同時具備三個條件。一是水泥中堿含量過高；二是集料中有活性骨料；三是混凝土長期處在有水分的環境中。對水泥的質量要求而言，堿含量不易過高。當用戶要求低堿水泥時，堿含量不能大于0.60%。

2.4.4 水泥與混凝土外加劑的適應性

外加劑是現代水泥和現代混凝土不可缺少的組份之一，其作用是改善水泥和混凝土的性能。

使用外加劑應注意的事項：

（1）外加劑的選用。施工單位一定要根據水泥品種、混合材料的品種和摻量、混凝土的設計要求，施工現場條件以及季節變化科學地選用。并通過試驗確定合適的摻量。因為外加劑摻加量少了，效果不明顯；摻加量過多，又會給混凝土造成嚴重的傷害。

（2）水泥生產企業使用外加劑，一定要經過試驗，確保水泥質量符合國家標準要求。外加劑的品種摻量應在包裝袋上標明，以提醒使用者注意，方便使用。

（3）使用外加劑不能盲目，要探索其適應性。不能只看眼前利益，還要看對混凝土的長期影響，應慎重地使用。

（4）一個不容忽視的現實是：由于各種原因，不僅混凝土攪拌站和施工單位使用外加劑，而且水泥企業也使用外加劑。各自加什么，加多少都相互保密，施工時很有可能出現外加劑使用過量和機能不匹配的情況，極易造成混凝土的質量損傷和破壞。所以，水泥生產企業一定要告訴用戶有關情況。

2.5 可維修性

可維修性是指水泥在物理化學的作用下能改善或修復自身的特性。

2.5.1 水泥細度及顆粒級配對水泥性能的影響

對于相同組分（熟料和混合材、石膏）的水泥而言，水泥的粗細程度和顆粒級配決定水泥的性能。如水化速度、水化熱、強度、需水量等。

國內外長期試驗研究證明，水泥的細度和級配對水泥性能有直接影響，目前比較公認的最佳顆粒級配為：

3～32μm顆粒對水泥強度起主要作用，其間顆粒分布是連續的，總量應不低于65%。16～24μm的顆粒對水泥性能尤為重要，含量愈多愈好。小于3μm的細顆粒，易結團，不要超過10%。大于65μm的顆粒活性很小，最好沒有。

2.5.2 水泥顆粒形貌對水泥性能的影響

水泥顆粒形貌通常用圓度系數表示，正圓形顆粒圓度系數等于1，其它形狀都小于1。國外水泥的圓度系數大多在0.67左右，我國部分大中型水泥企業水泥的圓度系數平均值為0.63，波動在0.51～0.73之間。

據中國建筑材料科學院研究成果表明，水泥顆粒圓度系數由0.65提高到0.73時，水泥需水量減少，水泥膠砂流動度增大25%；相同流動度下，水灰比可減少8%，水泥28天和60天抗壓強度可提高20%以上；水泥粉體的堆積密度明顯提高；水泥石中的微孔增多，大孔減少；在相同水灰比下，水泥28天抗壓強度約提高6MPa，60天約提高10MPa。

2.5.3 混合材料對水泥性能的影響

混合材料有活性和非活性之分，不同混合材料在水泥中所起的作用也不盡相同。根據其特性對混合材料進行優化組合，能使水泥產生極不相同的特性和強度效應。用酸堿性及活性差別較大的混合材料進行優化組合，能夠使不同品種混合材料的作用和優勢得到均衡的發揮，起到強度互補，性能互補的作用。

混合材料優化組合的機理主要表現在三個方面：一是活性混合材料中酸性氧化物與水泥中堿性氧化物進行化合效應，即酸堿反應，這是水泥水化的主要驅動力之一；二是惰性混合材料中堿性氧化物及其無機鹽的激發效應，即“晶種激發”，能起到加速水泥水化的作用；三是粉狀物料的緊密堆積效應，即密實效應。能起到顆粒間相互填充、相互支撐、結構密實的作用。

水泥中摻入混合材料的目的，主要是為了改善水泥性能，提高水泥強度，生產不同品種，不同特性的水泥，以滿足不同要求建筑物或混凝土的需求。值得注意的是，水泥生產中不能盲目增加混合材料的品種及摻量，以犧牲水泥性能為代價換取生產成本的降低或產量的增加。

3 結束語

（1）水泥質量的總要求，是最終實現水泥使用價值的綜合性指標，水泥所具有的特性，必須全面滿足建筑物或混凝土的技術要求。否則，必將會給建筑物或混凝土造成不同程度的傷害。同時也傷害了市場。

（2）水泥的實物質量，以標準膠砂強度表示。其膠砂組成、試驗方法，養護條件與現場施工條件有很大不同，水泥標準膠砂強度不能等同于混凝土強度，它只作為衡量或評價水泥質量的主要參數。另外，水泥膠砂強度試驗在攪拌、成型、養護、破型過程中出現的種種不良現象，歸根結底是水泥質量缺陷的客觀反映。

（3）現行的水泥質量國家標準，不是對水泥質量的最高要求。因為其技術指標是根據我國現有的水泥生產工藝平均水平制定出來的；對水泥質量的適應性、維修性也沒有強制性的要求；試驗方法本身也有欠缺和不足。因此企業有必要結合實際情況制定相應的、高于國家標準的質量內控指標。隨著我國建筑業的發展和水泥生產工藝水平的提高，國家水泥質量標準將會不斷地提高和完善。

（編輯：林芝）

TQ172.7 文獻標識碼：B 文章編號：1007-6344（2010）03-0038-04

2009-12-23】