淺析水泥性能指標對水泥混凝土的影響

吳欲曉

（遼寧奧路通科技有限公司,遼寧 沈陽 110006）

混凝土是目前世界上用途最廣、用量最大的建筑材料。它在建設領域中發揮著不可替代的作用。受到市場對早期脫模，縮短施工工期需求的支配，人們對工程質量所注重的就是混凝土的強度，而水泥是混凝土最重要的組分之一，因此混凝土生產商對水泥質量的要求也就是強調其強度。換而言之，認為強度越高的水泥其質量也就越高。其結果是高強、早強水泥更受歡迎，從而高鈣、高鋁、高比表面積的水泥應運而生。然而，預拌混凝土的水化熱越來越大，抗裂性、抗腐蝕性越來越差，混凝土強度的后期增長緩慢甚至倒縮，從而嚴重地影響了混凝土結構抵抗環境作用的耐久性能，本文僅從水泥的物理性能、礦物組成等因素闡述其對混凝土各種性能的影響。

一、影響因素

1 水泥細度的影響

水泥粉磨細度以及水泥的顆粒級配、顆粒形狀對水泥活性的充分發揮和混凝土性能的改善有較大的影響。水泥的粉磨細度與時間、強度、干縮以及水化放熱速率等一系列性能都有密切的關系。水泥細度對水泥的早期強度影響最大，水泥越細或比表面積越大，水泥水化誘導期越短，水泥水化熱反應就越快，反應物表面積增大，使水化早期形成大量的水化產物，減少了漿體中的空隙，使水泥石較為密實，使水泥早期強度有很大的提高，引起徐變松馳能力下降，彈性模量增加。但也不是水泥細度越細越好。水泥過細，會增大水泥的需水量，降低水泥強度。水泥細度是影響水泥流變性能的重要因素，水泥流變性能對混凝土施工和工程質量有重要影響。水泥比表面積相對較大且顆粒級配恰當的水泥，可得到良好的流變性能，對混凝土和工程質量有利。

2 水泥凝結時間的影響

凝結時間對混凝土施工有很大的影響。初凝結時間過短，往往來不及施工，甚至來不及運送到施工工地；終凝時間太長，又會使施工人員難以適應，妨礙工程進展。影響凝結時間的水泥礦物成份主要是C3S和 C3A，在水泥磨制時摻加適當的二水石膏，不僅可以調節凝結時間，還能提高早期強度，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，如果磨機內溫度過高，就會使二水石膏脫水，變成硬石膏，失去調節凝結時間的作用，并可能出現快裂、緩凝或假凝現象，使凝結時間難以控制。

3 水泥強度的影響

水泥混凝土中的活性成分強度大小直接影響著混凝土強度的高低。受市場供求關系的影響，現有水泥廠為追求效益的最大化，普遍生產R型水泥。R型水泥雖然可以達到混凝土早強、早拆模的目的，但由于3d強度高，水化熱和收縮集中，會對混凝土裂縫的產生帶來不利影響。隨著水泥工藝的不斷發展，水泥熟料質量越來越高，導致生產的水泥強度越來越高。好多水泥廠為了搶占市場，水泥富裕系數不斷增加，水泥強度的提高，使混凝土強度的增長速度進一步加快，凝結時間縮短，收縮速度增加，混凝土早期開裂的可能性大大提高。

雖然提高混凝土強度能有效減少構件斷面的面積，減少"肥梁、胖柱、厚板"的現象，減少建筑物的自身重量，提高有效面積和空間，但由于混凝土構件斷面不能小到超過保證構件穩定的極限，所以，過高的混凝土強度等級其實是浪費。

4 水泥安定性對混凝土的影響

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

5 水泥中含堿量和混凝土開裂的關系

熟料中堿含量對水泥活性的影響，一直為各國研究領域所關注。堿能促進水泥的收縮開裂，當含堿量低于0.6%時，水泥的抗裂性明顯增加。雖然，堿-骨料反應必須在混凝土中有足夠的含堿量、足夠數量的堿活性骨料和足夠的水分供應這三個條件同時存在的情況下才會發生，并不要求任何情況下都限制水泥的含堿量，但是，促進混凝土收縮裂縫的生成和發展以至造成混凝土結構物的劣化，卻是高含堿量水泥對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倍，尤其在混凝土早期強度的發揮時期，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，同樣對提前拆模、縮短工期、配制高強度等級混凝土帶來便利，但C3S含量的增加，水泥水化釋放熱量增大，強度和溫度上升速度過快，使混凝土中產生收縮裂縫的機會變大。一般說來，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 水泥質量的波動

水泥質量的波動對混凝土強度的影響，應引起注意。水泥廠生產的同一品種同一標號的水泥，不可避免地會在質量上有波動。水泥質量的波動，毫無疑問地在混凝土強度上反映出來。采用具有相同平均強度而離散系數小的水泥，可以降低混凝土的水泥用量。水泥質量波動大多是由于水泥細度和早期強度的差異引起的，而這些因素在早期的影響最大，隨著時間的延長其影響就不再是最重要的了。因此，水泥質量波動對混凝土早期強度影響大。

二、建議

1 除非工程有特別特殊需要，一般情況下應盡量避免使用早強水泥。

2 不論骨料是否有堿活性，都應當限制對水泥和混凝土中的含堿量。

3 對水泥和混凝土質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）。

結語

水泥品質是影響混凝土質量的主要原因，施工中應充分考慮混凝土的生產要求，關心水泥在混凝土中的行為，即對混凝土各項性能的影響。具有良好的勻質性、穩定性、耐久性與外加劑良好的相容性的水泥，才是預拌混凝土生產所需要的，并有利于混凝土結構長期性能的發展。

[1]王春陽.建筑材料科學[M].高等教育出版社.2007.

[2]姚燕.實施水泥新標準技術資料匯編[M].中國標準出版社.2004.