水泥對混凝土耐久性的影響分析

(河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院， 河南 平頂山 467000)

引言

時代的飛速發(fā)展，不僅僅國民經(jīng)濟(jì)和信息化技術(shù)得到了進(jìn)步，人們的安全意識也逐步提高了，對于房屋建筑的需求也不滿足于遮風(fēng)擋雨了，對房屋建筑的質(zhì)量要求越來越高。水泥是混凝土的組成原料，人們把關(guān)注點也逐步轉(zhuǎn)移到了水泥上。在傳統(tǒng)的房屋建設(shè)中，混凝土的強(qiáng)度作為檢查的重點，往往把耐久度忽略掉了，這就導(dǎo)致了很多問題的發(fā)生，比如開裂、松軟、溶蝕以及膨脹等，更有甚者會造成重大的安全事故，這樣人們的生面安全財產(chǎn)就很難得到保證，因此，對混凝土耐久性的研究是事關(guān)重要的。

1、具體影響情況分析

1.1 化學(xué)因素影響

混凝土的抗硫酸鹽侵蝕能力取決于水泥中C3A的含量，因此ASTM-V型水泥規(guī)定2C3A+C4AF含量低于百分之二十。實驗表明，在水泥中增加細(xì)顆粒的礦渣粉或者粉煤灰，可以促進(jìn)水泥發(fā)生火山灰反應(yīng)，減少水化的氫氧化物含量，這就極大程度的減少了混凝土的腐蝕。火山灰反應(yīng)是一個緩慢的化學(xué)反應(yīng)過程，因此需要通過已經(jīng)制備出來的混凝土讓遭受到了酸性侵蝕的混凝土多支撐點時間。與此同時，在水泥中加入磨細(xì)礦渣這類材料，不僅防止了混凝土被侵蝕，還提高了混凝土的耐久性。此外，混凝土的耐久性還受到堿-骨料反應(yīng)的影響，在一定條件下，過高堿含量的水泥，水泥中的堿就會跟堿活性集料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，容易使混凝土發(fā)生開裂，甚至是產(chǎn)生破壞。

1.2 礦物因素影響

水泥的礦物組成包括：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。鋁酸三鈣的化學(xué)性質(zhì)是加水調(diào)和后，凝結(jié)時間正常。水化較快，加水后28天可以水化70%左右，強(qiáng)度發(fā)展比較快，早期強(qiáng)度高，強(qiáng)度增進(jìn)率較大，28天強(qiáng)度可以達(dá)到一年強(qiáng)度的70%至80%。四種熟料礦物中強(qiáng)度最高，水化熱最高，抗水性較差。硅酸二鈣的化學(xué)性質(zhì)是與水作用時，水化速度較慢。至28天齡期僅水化20%左右。凝結(jié)硬化緩慢，早期強(qiáng)度較低，28天以后強(qiáng)度仍能較快增長，一年后可接近硅酸三鈣，它的水化熱低，體積干縮性小，抗水性和抗硫酸鹽侵蝕能力較強(qiáng)。鋁酸三鈣的化學(xué)性質(zhì)是水化迅速，放熱多，凝結(jié)硬化很快，如果不加石膏等緩凝劑。易使水泥急凝。鋁酸三鈣硬化也很快，水化三天內(nèi)就大部分發(fā)揮出來，早期強(qiáng)度較高，但絕對值不高，以后幾乎不再增長，甚至倒縮，干縮變形大，抗硫酸鹽侵蝕性能差。根據(jù)礦物的化學(xué)性質(zhì)不難發(fā)現(xiàn)，如果水泥中硅酸三鈣所占比重增大時，容易出現(xiàn)水泥早期強(qiáng)度高，但是后期強(qiáng)度不理想，耐久能力低下的情況；如果水泥中硅酸二鈣的占有比重增大，混凝土在后期的強(qiáng)度就會比較高，水泥就不容易開裂，由此混凝土的耐久性就被提高上來了；如果水泥中鋁酸三鈣的占有比重增大時，容易出現(xiàn)水泥早期開、裂抗凍能力低下的問題；如果水泥中鐵鋁酸四鈣所占比重增大時，容易出現(xiàn)強(qiáng)度雖然提高了，但是卻回轉(zhuǎn)窖結(jié)圈的現(xiàn)象。綜上實驗，研究人員找到了最適合提高耐久度的礦物配比，那就是在水泥中使硅酸二鈣比硅酸三鈣多。

1.3 粉磨細(xì)度因素影響

在水泥的各項指標(biāo)中，水泥粉磨細(xì)程度還是很重要的，混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)、含濕率都與其有關(guān)。當(dāng)水泥的細(xì)度較低時，直接把水泥的比表面積增大，所以，水泥中的水化薄膜出現(xiàn)時間會大大提前，從而使部分水化產(chǎn)物不進(jìn)行水化，進(jìn)而影響孔結(jié)構(gòu)。混凝土的濕度與粉磨細(xì)度的關(guān)聯(lián)在于粉磨細(xì)度對水泥結(jié)構(gòu)的構(gòu)建有影響，水泥中細(xì)小顆粒會增加毛細(xì)孔數(shù)量，提高混凝土的毛細(xì)能力，進(jìn)而吸入更多的水分，保持水泥一個良好的濕度條件；但是，如果水泥粉磨細(xì)度高，混凝土吸濕能力就會下降，這就是工程出現(xiàn)裂縫的原因，埋下安全隱患。如果混凝土出現(xiàn)了裂縫，那么混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會遭到破壞，承載力就會下降，所承載的壓力一旦超過它的極限，混凝土就會被破壞，這樣一來，還談什么耐久。

混凝土的結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)了裂縫，就會產(chǎn)生滲透作用，而常壓滲透指標(biāo)就是對這個滲透力的直觀展現(xiàn)。現(xiàn)在我國對滲透指標(biāo)的研究還不夠深入，無法做到在什么環(huán)境下都可以測量毛細(xì)孔的壓力，對滲透系數(shù)測量并不十分準(zhǔn)確，太受環(huán)境因素干擾。研究人員通過在常壓環(huán)境下進(jìn)行滲透實驗得出結(jié)論，混凝土的滲透能力與顆粒含量有關(guān)，顆粒越多，滲透能力越強(qiáng)；顆粒越細(xì)，吸水率越高。由此可見，細(xì)度與耐久度的關(guān)系。

2、提高水泥耐久性的措施

2.1 調(diào)控礦物組成

不僅施工人員知道水泥是建筑的基本材料，普通民眾也了解水泥的重要性。水泥作為建筑的血脈，如何提高水泥的質(zhì)量是現(xiàn)在研究人員面臨的難題，而如何解決水泥中的礦物組成就成了現(xiàn)在研究突破口。大量的研究發(fā)現(xiàn)，硅酸三鈣對于混凝土的早期強(qiáng)度影響巨大，但是并沒有給水泥提供抗磨損、防裂縫、抗化學(xué)侵蝕的性能，反而這幾點恰恰是工程建筑所追求的。所以，把控磷酸三鈣的含量是今后生產(chǎn)水泥所關(guān)注的要點。另外，磷酸三鈣含量低于百分之七的水泥與粉煤灰進(jìn)行混合使用，效果顯著，抗開裂能力得到巨大提高。

2.2 調(diào)控水泥細(xì)度

過去的國內(nèi)的水泥配比過度的在意了大顆粒帶給水泥的化學(xué)反應(yīng)，對水泥細(xì)度調(diào)控的研究很膚淺，沒能深入的探討不同細(xì)度配比下的水泥實際效果，不清楚顆粒對水泥的影響。現(xiàn)在研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這個問題，把科學(xué)調(diào)控應(yīng)用到水泥的細(xì)度管理當(dāng)中。詳細(xì)控制步驟：

（1）控制均勻系數(shù)。均勻系數(shù)是對水泥中顆粒分布寬度的描述，顯而易見，均勻系數(shù)的大小是根據(jù)顆粒分布決定的，研究人員需要的就是通過均勻系數(shù)反應(yīng)的顆粒分布情況進(jìn)行研究，探究出不同水泥的最適細(xì)度配比。

（2）控制特征粒徑。特征粒徑有很多的表現(xiàn)形式，其中它的主要表現(xiàn)形式會嚴(yán)重的影響到細(xì)粉含量，進(jìn)而決定水泥強(qiáng)度，通過對特征粒徑的研究掌握，研究者可以更準(zhǔn)確的調(diào)整磨粉參數(shù)。

（3）控制比表面積。比表面積是細(xì)粉顆粒占水泥總面積的一個比值，它所傳遞的信息就是級配情況，這也水泥整體耐久性的研究提供了參數(shù)，因此必須控制。

結(jié)語

社會在發(fā)展，人們的意識在提高，人們越來越追求高品質(zhì)的生活，而最基本的生活要素，無非是衣食住行罷了，建筑滿足著人們“住”的需求，而為了滿足人們的需求，就需要不斷地進(jìn)步。根據(jù)上邊的論述，不難發(fā)現(xiàn)混凝土耐久度對建筑的影響深遠(yuǎn)，它影響著整個行業(yè)的發(fā)展，關(guān)乎著萬萬民眾的安全，絕不是可以忽略的小問題，研究者必須拿出足夠的關(guān)注，解決這個難題，提高混凝土的耐久性，給建筑更高的安全性。歸根結(jié)底，水泥作為混凝土的重要材料，對水泥性能的影響十分重要，最主要的是水泥決定混凝土的性質(zhì)，所以應(yīng)該發(fā)展水泥的制作工藝，完善水泥制造行業(yè)機(jī)制，對水泥的制作更具規(guī)范性，解決這個建筑工程中的難題，不斷的提高水泥質(zhì)量，慢慢貫徹持續(xù)發(fā)展理念，給建筑行業(yè)帶去更大的推動。

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