不同廠家水泥對混凝土性能的影響研究

趙海能

（科之杰新材料集團（海南）有限公司）

0 前言

混凝土是土木工程中應用最廣泛的材料，它在今后相當長的時期內仍然是最主要的建筑材料。混凝上的質量直接關系著工程的壽命，因此工程對混凝土性能的要求越來越高。20 世紀末聚羧酸系減水劑的研制和成功生產、應用開創了混凝土外加劑的新紀元[1]，因其具有摻量低、減水率高、混凝土經時損失小等特點得到了工程界的推崇，使混凝土的推廣應用得到了很大的提升。

水泥是混凝土的重要膠凝材料，水泥的水化是混凝士能夠硬化成型的基礎，因此水泥的性能對混凝土的性能有著非常大的影響。隨著水泥工業化的不斷發展，尤其是回轉窯工藝的普及和不斷完善，近幾年水泥在質量和穩定性方面得到了極大的提升。但是，不同廠家水泥由于生產原材料和工藝的區別，各有特性。海南地區目前主要使用天涯、華潤及海螺等幾種水泥，不同的水泥其性能有較明顯的差異并存有一定的規律性，商混客戶在混凝土應用中經常會因水泥更換品種而出現各種應用上的問題。通過相關試驗了解不同水泥對混凝土性能的影響，對指導實際生產意義深遠。

1 試驗方案

⑴分別收集海南地區三個廠家水泥各四個批次，測試其物理性能，得出不同廠家水泥的物理性能特點。

⑵通過不同廠家水泥的混凝土實驗，測試其外加劑摻量、坍落度、經時損失、含氣量及混凝土強度，得出不同廠家水泥對混凝土性能的影響。

2 試驗過程與分析

2.1 試驗原材料

試驗用原材料均采用當地使用的材料，為了減少其他因素的影響，試配混凝土配合比不摻摻合料，碎石采用海口當地規格為5～31.5mm 的蜂窩石，機制砂采用海口地區資源較豐富的火山巖機制砂，碎石的性能指標如表1 所示，火山巖機制砂物理性能指標如表2 所示。

表1 碎石物理性能指標

表2 火山巖機制砂物理性能指標

原材料水泥分別取天涯、潤豐和海螺P·O42.5 各四個不同期水泥樣品，編號區分為ABCD，水泥物理性能指標詳見表3。

表3 水泥物理性能指標

外加劑采用科之杰海南公司Point-400S 聚羧酸高效減水劑，固含量12%，摻量2.0%，膠砂減水率23.6%，其他相關性能指標滿足GB8076-2008《混凝土外加劑》國家標準。

2.2 混凝土試驗

混凝土試驗配合比膠凝材料用量350㎏/m3，依據碎石的空隙率配合比砂率用46%，水膠比0.5，配合比設計容重2360㎏/m3，不同水泥混凝土試驗配合比如表4 所示。

表4 混凝土試驗配合比

試配原材砂石料均采用飽和面干狀態做試驗，通過系列的配合比試驗，得出不同水泥廠家混凝土的外加劑摻量、坍落度、擴展度、1h 經時坍損、容重、含氣量及28天混凝土抗壓強度。實驗中發現，天涯水泥的混凝土和易性整體略差，潤豐水泥和海螺水泥的混凝土整體和易性較好。相關數據詳見表5。

表5 不同批次水泥的混凝土試驗數據

2.3 試驗數據分析

從圖1 可以看出，收集的水泥中天涯、潤豐和海螺水泥的外加劑摻量呈遞增關系。天涯水泥的比表面積在320～335m2/㎏之間，潤豐水泥的比表面積在330～345 m2/㎏之間，海螺水泥的比表面積在340～370m2/㎏之間，比表面積是影響外加劑摻量的重要因素，隨著比表面積的增加，混凝土外加劑的摻量呈上升趨勢；天涯水泥的比表面積相對低，所以混凝土的外加劑摻量也整體偏低，混凝土的和易性表現為起漿性和包裹性會差一些。

圖1 不同廠家水泥的比表面積與擴展度損失的關系

從圖2 可以看出，在外加劑種類相同的情況下，天涯水泥的外加劑摻量在2.2%～2.4%之間，潤豐水泥的外加劑摻量在2.2%～2.6%之間，海螺水泥外加劑摻量在2.4%～2.8%之間。從數據上可以看出，天涯水泥的外加劑穩定性相對好一些，潤豐和海螺水泥的外加劑摻量波動比天涯要大，而且天涯水泥的外加劑摻量比潤豐水泥低約0.2%～0.3%，海螺水泥的外加劑整體摻量最高。并且，從圖2 中看出，收集的水泥在減水劑種類相同的情況下，不同廠家水泥混凝土含氣量呈上升趨勢。天涯水泥混凝土的含氣量最低，潤豐水泥的含氣量均值較天涯水泥高約0.5%，海螺水泥的含氣量均值較天涯高約1.3%，因此在使用潤豐和和海螺水泥時減水劑的引氣量可以適當降低。

圖2 不同廠家水泥與外加劑摻量及含氣量的關系

從圖3 中可以看出，收集的水泥在減水劑種類相同的情況下，不同廠家水泥對混凝土坍落度損失也有不同的影響。實驗中天涯水泥混凝土的平均坍落度經時損失最小，潤豐水泥次之，海螺水泥坍落度損失最大，所以使用潤豐和海螺水泥時減水劑的保坍性能要有所提高。

圖3 不同廠家水泥與混凝土擴展度損失的關系

從圖4 中可以看出，收集的三個廠家四個批次水泥，天涯水泥的平均強度47.8MPa，潤豐水泥的平均強度51.6MPa，海螺水泥的平均強度51.0MPa，天涯水泥的水泥強度比海螺和潤豐低一些，潤豐水泥和海螺水泥的平均水泥強度相當。在混凝土的平均強度上，潤豐略高，天涯和海螺水泥的相當，總體上強度相當，原因在于混凝土含氣量的影響，天涯水泥的含氣量最低，彌補了其水泥強度偏低的不足。所以混凝土含氣量是影響混凝土強度的重要因素，合理地控制混凝土含氣量，是保證工程質量的重要指標。

圖4 不同廠家水泥與混凝土強度的關系

3 結論

收集的不同廠家的水泥中，在減水劑種類相同的情況下，得出以下結論：

⑴天涯水泥的混凝土外加劑摻量最低，潤豐水泥的外加劑摻量較天涯水泥高約0.2%～0.3%，海螺水泥混凝土外加劑摻量整體最高；天涯水泥的混凝土經時保坍性最好，潤豐水泥次之，海螺水泥的整體坍損最大。所以使用潤豐和海螺水泥時，減水劑的保坍性能要適當提高。

⑵天涯水泥的混凝土和易性較潤豐和海螺差，海螺水泥混凝土的包裹性整體較好；天涯水泥的混凝土含氣量最低，潤豐水泥的含氣量均值較天涯水泥高約0.5%，海螺水泥的含氣量均值較天涯高約1.3%。使用潤豐和海螺水泥時，減水劑的引氣量可以適當降低。

⑶水泥強度方面，潤豐水泥最高，海螺次之，天涯水泥的強度較潤豐和海螺整體略低；不同廠家水泥的混凝土強度整體相當，含氣量是影響混凝土強度的重要指標。