調粒水泥在商品混凝土中的應用研究

劉輝，王松亮

（1. 響水中聯水泥有限公司，江蘇 鹽城 224600；2. 徐州中聯混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

0 前言

隨著建設行業的發展，現代化建設工程對混凝土性能的要求日益提高，而對混凝土性能要求的提升，需要原材料的質量相應做出調整。水泥作為混凝土的主要膠凝材料，直接影響了混凝土的各種性能。

通過將水泥組成的粒度分布進行調整，獲得顆粒分布合理、性能良好的調粒水泥，可以改善漿體狀態，提高混凝土性能[1]。本文通過將水泥熟料與粉煤灰、礦渣、鋼渣等輔助性膠凝材料經分別粉磨后以不同比例混合，配制出性能優異的調粒水泥，提升混凝土的各項性能。

1 原材料

（1）水泥：采用中聯 P·O42.5 水泥，比表面積375m2/kg，28d 抗壓強度 55.8MPa。

（2）熟料：中聯水泥熟料； 28d 抗壓強度62.5MPa。

（3）粉煤灰：國華發電廠統灰。

（4）鋼渣：馬鋼轉爐鋼渣，堿度 3.2。

（5）石膏：江蘇邳州產二水石膏，SO3含量44.18%。

（6）礦渣：徐鋼集團水淬粒化高爐礦渣。

（7）天然河砂：Ⅱ區中砂，細度模數 2.7，含泥量1.5%。

（8）碎石：公稱粒徑 5～31.5mm 碎石，含泥量0.5%。

（9）水：市政自來水。

（10）減水劑：江蘇蘇博特 PCA-1 高性能聚羧酸減水劑，減水率 19.0%。

2 試驗方法

將水泥熟料、礦渣、粉煤灰與鋼渣分別粉磨，各物料粉磨后比表面積見表 1。調整水泥入磨物料的混合比例配制成調粒水泥，各組分混合比例如表 2 所示。按照GB/T 1346—2011《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性》與 GB/T 17671—2009《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO 法）》檢測水泥性能。

表 1 水泥與粉磨后各物料比表面積 m2/kg

表 2 調粒水泥中各組分混合比例 %

以強度等級 C30 的混凝土配合比為試驗用配合比，具體配合比如表 3。混凝土的工作性能、力學性能及耐久性能檢測分別按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》、GB/T 50081—2016《普通混凝土力學性能試驗方法標準》和 GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》的相關規定執行。

表 3 試驗用 C 30 配合比 kg/m3

3 試驗結果及分析

3.1 水泥性能檢測結果

選擇中聯 P·O42.5 水泥作為對比樣品（對比樣品編號 C0），分別檢測對比樣品與試驗樣品的性能，檢測結果如表 4 所示。

從表 4 可知，與對比樣品相比，改變入磨物料摻量后，試驗樣品的標準稠度需水量比有所下降，其他性能與對比樣品基本持平；3 個試驗樣品相比，隨著鋼渣粉摻量的提高，水泥強度略有提高。這是由于通常使用的水泥顆粒分布不夠合理，粗顆粒與細顆粒較理想級配都偏少，顆粒間的空隙率較高，新拌水泥膠砂除滿足和易性要求外，還需要一部分水來填充水泥顆粒間的空隙，造成水泥需水量較大，影響水泥強度[2-3]；試驗樣品的各物料經粉磨后配制成的水泥顆粒分布合理，空隙率小，需水量低，故能在降低水泥熟料用量的同時保證水泥強度。

表 4 水泥性能檢測結果

3.2 混凝土工作性能及力學性能檢測結果

分別以對比水泥和試驗水泥作為膠凝材料配制混凝土，檢測混凝土的工作性能和力學性能，檢測結果如表5 所示。

表 5 混凝土工作性能及力學性能檢測結果

試驗結果表明：在保持水灰比相同情況下，混凝土力學性能變化不大；試驗水泥作為膠凝材料配制的混凝土工作性能明顯得到改善。試驗水泥顆粒分布更合理，空隙率較小，需水量較對比水泥更少；當混凝土拌合水用量相同時，混凝土拌合物漿體所需的填充水減少，剩余更多的水量能明顯影響混凝土拌合物的流動性[1]。

3.3 混凝土耐久性能檢測結果

分別檢測各樣品配制混凝土的收縮率、電通量及早期開裂情況，對比混凝土耐久性能的變化，試驗結果如表 6 所示。

從表 6 可以看出，與傳統 P·O42.5 水泥相比，水泥中粉煤灰及鋼渣粉摻量增加后，混凝土的裂紋條數和開裂面積都有一定程度的降低，電通量有所下降，抗氯離子滲透能力提高，收縮性能有小幅度改善，其中摻加鋼渣粉的效果更好。調粒水泥相比普通水泥，顆粒分布更合理，空隙率更小，混凝土拌合水用量相同的情況下，混凝土拌合物中填充水減少，游離水增加，抵抗早期開裂的能力隨之增加；使用調粒水泥的混凝土初始孔隙率低，混凝土在水化過程中體積收縮受到一定限制，同時混凝土內孔徑分布合理，氯離子在混凝土內部的遷移能力受到影響，使混凝土電通量有所下降[1,4]。

表 6 應用調粒水泥后混凝土耐久性能的變化

4 結論

（1）水泥熟料與礦渣、粉煤灰和鋼渣經粉磨后復合配制的調粒水泥，強度與傳統 P·O42.5 水泥相當，且顆粒分布更合理，空隙率較小，需水量更低。

（2）調粒水泥作為膠凝材料配制的混凝土，抗壓強度與傳統 P·O42.5 水泥配制的混凝土基本一致，工作性能及耐久性能得到改善。

（3）與粉煤灰相比，鋼渣作為入磨物料配制的調粒水泥對混凝土性能改善效果更好。