鐵路混凝土水泥比表面積嚴控原因分析

李珂

摘 要：水泥，作為建筑行業(yè)最重要的材料之一，與我們的生活息息相關(guān)。水泥的各項指標指標嚴格控制與否，關(guān)系到工程質(zhì)量的好壞。在本文就鐵路混凝土對水泥比表面積嚴控進行驗證性試驗研究，為工程試驗人員提供更多的試驗經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：水泥比表面積;標準稠度用水量;坍落度;混凝土抗壓強度

自從水泥研制出來后，水泥成了建筑行業(yè)乃至國民經(jīng)濟中的重要部分，水泥在我們的生活中被大量使用，比如房屋建筑、鐵路、公路、水利、機場等都要用到水泥，水泥的各項檢測指標很多，比如細度、比表面積、凝結(jié)時間、標準稠度用水量、安定性、抗壓強度、膠砂流動度、游離氧化鈣、氧化鈣、堿含量等等。每項指標都很重要。結(jié)合筆者長期從事鐵路工程試驗管理工作經(jīng)驗，水泥比表面積與標準稠度用水量有著緊密的聯(lián)系。標準稠度用水量實際上與混凝土拌制中的拌和用水量也有比較緊密的聯(lián)系。本人所從事的鐵路工程試驗檢測行業(yè)規(guī)范TB10424和TB/T3275要求水泥比表面積必須控制在300-350㎡/kg。為什么控制這么嚴，筆者就以試驗來對這個問題進行研究探討。

本次研究主要涉及到兩個試驗，第一個是水泥標準稠度用水量試驗，第二個是混凝土拌制試驗。為了保證試驗結(jié)果的嚴謹性，盡量排除其他干擾，獲得比較準確的數(shù)據(jù)，試驗用水采用蒸餾水。

1 試驗前準備

1.1 試驗所用到的儀器設(shè)備

此次試驗所涉及到的主要儀器設(shè)備有NJ-160B水泥凈漿攪拌機、單臥軸砼攪拌機、砼坍落度測定儀等

1.2 試驗所需的環(huán)境及人員要求

為保證試驗結(jié)果準確，水泥標準稠度用水量和混凝土配制試驗溫度都控制在20±2℃，濕度控制在55±2%。選用水泥試驗經(jīng)驗達9年的試驗員進行試驗。

1.3 試驗原材料的選擇

水泥選擇質(zhì)量穩(wěn)定且能滿足現(xiàn)場供應(yīng)需求的天業(yè)集團普通硅酸鹽水泥（P·O 42.5），選取4個不同比表面積分別為325㎡/kg、364㎡/kg、400㎡/kg，500㎡/kg;細骨料選用II區(qū)中砂，細度模數(shù)為2.9;粗骨料選用5-10mm、10-20mm兩級配碎石;水采用蒸餾水。試驗前，所有原材料烘干，排出水分干擾。

2 試驗過程記錄

2.1 試驗一：水泥標準稠度用水量試驗

2.1.1 在溫度20±2℃，濕度55±2%的試驗條件下，將4種不同比表面積的水泥各取500g用蒸餾水分別進行水泥標準稠度用水量試驗。

2.1.2 經(jīng)試驗，比表面積分別為325㎡/kg、364㎡/kg、407㎡/kg，502㎡/kg的水泥對應(yīng)用水量分別為137ml、141ml、149ml、157ml。因此，4種水泥的標準稠度用水量分別為27.4%、28.2%、29.8%、30.0%。

2.2 試驗二：混凝土拌制試驗

2.2.1 在溫度20±2℃，濕度55±2%的試驗條件下，將4種不同比表面積的水泥分別進行混凝土拌制試驗。

2.2.2 設(shè)計配合比坍落度要求為80-120mm，適配強度為33.2MPa，砂率40%，5-10mm、10-20mm碎石比例為40%：60%。計算得出的水膠比為：0.59，配合比例為：水泥：砂：5-10mm碎石：10-20mm碎石：水=1：2.07：1.24：1.86：0.59。

2.2.3 將準備好的原材料按第2條確定的配合比進行混凝土配制試驗，然后分別測得的混凝土坍落度，比表面積分別為325㎡/kg、358㎡/kg、407㎡/kg，502㎡/kg的水泥對應(yīng)的混凝土坍落度分別為110mm、85mm、75mm、60mm。混凝土的和易性和流動性狀態(tài)由好到差也與之相對應(yīng)。

2.3 試驗三：混凝土強度試驗

為進一步探究，將4個不同坍落度的混凝土成型進行56d混凝土抗壓強度試驗。經(jīng)試驗，混凝土坍落度分別為110mm、85mm、75mm、60mm所對應(yīng)的混凝土抗壓強度平均值分別為43.7MPa、30.6MPa、26.4MPa、22.7MPa。

3 試驗結(jié)果綜合分析

3.1 從試驗一的水泥標準稠度用水量試驗最后試驗結(jié)果不難看出，隨著水泥比表面積的增大，要達到標準稠度用水量也隨之增大。由于水泥比表面積是單位質(zhì)量下水泥顆粒所具有的表面積，所以，水泥比表面積增大，水泥顆粒所具有的的表面積也在增大，達到標準稠度用水量也在增大。

3.2 從試驗二的混凝土拌制試驗可以看出，在同配合比、同用水量的情況下，隨著水泥比表面積的增大，混凝土的坍落度在減小，和易性和流動性也在變差。坍落度為110mm的混凝土，它的坍落度滿足設(shè)計80-120mm坍落度的要求，和易性和流動性都最好，坍落度富裕系數(shù)大，此坍落度對于現(xiàn)場施工非常有利。坍落度為85mm的混凝土坍落度雖然也符合設(shè)計80-120mm坍落度的要求，但混凝土和易性和流動性不好，且坍落度富余系數(shù)太小，不利于現(xiàn)場施工的進行。坍落度為70mm和60mm的混凝土，它們的坍落度已經(jīng)不滿足設(shè)計要求。由此可見，水泥比表面積大小與混凝土坍落度有著緊密聯(lián)系。

3.3 而試驗三雖不在筆者主要的研究范圍之內(nèi)，但也從側(cè)面印證試驗一和試驗二的試驗結(jié)果。從試驗結(jié)果來看，隨著水泥比表面積的增大，在拌和用水量相同的情況下，混凝土坍落度變小，而對應(yīng)的56d混凝土強度也隨之變化。坍落度為110mm的混凝土抗壓強度最高，既滿足設(shè)計強度要求又滿足適配強度要求;坍落度為85mm的混凝土抗壓強度滿足設(shè)計強度要求，但不滿足適配強度要求;坍落度為75mm的混凝土抗壓強度不滿足適配強度要求，且比設(shè)計強度高一點，抗壓強度富裕系數(shù)不大，在施工過程中及其容易不合格，但不滿足適配強度要求;坍落度為60mm的混凝土抗壓強度完全不符合設(shè)計要求。

通過我們的試驗，發(fā)現(xiàn)鐵路行業(yè)標準將鐵路工程施工過程中的水泥比表面積限制在300-350㎡/kg是有著更多的考量。首先是能耗，水泥比表面積越大，所消耗的資源更多以及能耗更多。其次是經(jīng)濟，混凝土生產(chǎn)本著經(jīng)濟節(jié)約的要求，水泥比表面積增大，在拌合用水量有限制的情況下，混凝土強度降低，而要提高強度，水泥用量必然增加，這就又增加了施工成本，不劃算。再次是施工現(xiàn)場考量，比表面積在300-350㎡/kg之間，混凝土和易性以及流動性均能滿足要求，混凝土強度也能得的最大限度的發(fā)揮，能最大限度的促進鐵路工程施工。對于鐵路混凝土的耐久性來說，也有著非常積極的作用。

有利也有弊因，鐵路混凝土水泥比表面積嚴控對于水泥生產(chǎn)企業(yè)來說，要將水泥比表面積控制在300-350㎡/kg之間，壓力比較大，涉及到的設(shè)備調(diào)試設(shè)置也比較繁多。總的來說鐵路混凝土水泥比表面積嚴控是業(yè)利大于弊。在現(xiàn)如今鐵路行業(yè)蓬勃發(fā)展的情況下，鐵路混凝土一般設(shè)計使用壽命為100年且混凝土質(zhì)量要求非常嚴格。所以，嚴控鐵路混凝土水泥比表面積既是對工程質(zhì)量負責(zé)的表現(xiàn)，也是對鐵路運輸安全的負責(zé)的表現(xiàn)

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，鐵路建設(shè)所屬的建筑行業(yè)的一直在發(fā)展壯大。在實際工程施工過程中，試驗室管理人員會較多的接觸到各類試驗數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)定量化作為參考，是筆者的主要工作。水泥在各行各業(yè)都廣泛使用，與我們的生活息息相關(guān)。而且水泥是一門很深的學(xué)問，涉及到的知識面也非常廣泛，非常值得深入研究。由于筆者知識面有限，只能從上述試驗來探究鐵路混凝土水泥比表面積為什么嚴控。因此，需要從其它方面對水泥比表面積進行分析，及時改進試驗的不足制處，促進水泥試驗研究的良好發(fā)展。

參考文獻：

[1] 《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標準》（TB10424-2018）

[2] 《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55-2011）

[3] 《鐵路混凝土》（TB/T3275-2018）

[4] 《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）