不同廠家水泥對(duì)混凝土性能的影響研究

趙海能

（科之杰新材料集團(tuán)（海南）有限公司）

0 前言

混凝土是土木工程中應(yīng)用最廣泛的材料，它在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍然是最主要的建筑材料。混凝上的質(zhì)量直接關(guān)系著工程的壽命，因此工程對(duì)混凝土性能的要求越來越高。20 世紀(jì)末聚羧酸系減水劑的研制和成功生產(chǎn)、應(yīng)用開創(chuàng)了混凝土外加劑的新紀(jì)元[1]，因其具有摻量低、減水率高、混凝土經(jīng)時(shí)損失小等特點(diǎn)得到了工程界的推崇，使混凝土的推廣應(yīng)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(chǔ)，因此水泥的性能對(duì)混凝土的性能有著非常大的影響。隨著水泥工業(yè)化的不斷發(fā)展，尤其是回轉(zhuǎn)窯工藝的普及和不斷完善，近幾年水泥在質(zhì)量和穩(wěn)定性方面得到了極大的提升。但是，不同廠家水泥由于生產(chǎn)原材料和工藝的區(qū)別，各有特性。海南地區(qū)目前主要使用天涯、華潤(rùn)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(guī)律性，商混客戶在混凝土應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)因水泥更換品種而出現(xiàn)各種應(yīng)用上的問題。通過相關(guān)試驗(yàn)了解不同水泥對(duì)混凝土性能的影響，對(duì)指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)意義深遠(yuǎn)。

1 試驗(yàn)方案

⑴分別收集海南地區(qū)三個(gè)廠家水泥各四個(gè)批次，測(cè)試其物理性能，得出不同廠家水泥的物理性能特點(diǎn)。

⑵通過不同廠家水泥的混凝土實(shí)驗(yàn)，測(cè)試其外加劑摻量、坍落度、經(jīng)時(shí)損失、含氣量及混凝土強(qiáng)度，得出不同廠家水泥對(duì)混凝土性能的影響。

2 試驗(yàn)過程與分析

2.1 試驗(yàn)原材料

試驗(yàn)用原材料均采用當(dāng)?shù)厥褂玫牟牧希瑸榱藴p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(dāng)?shù)匾?guī)格為5～31.5mm 的蜂窩石，機(jī)制砂采用海口地區(qū)資源較豐富的火山巖機(jī)制砂，碎石的性能指標(biāo)如表1 所示，火山巖機(jī)制砂物理性能指標(biāo)如表2 所示。

表1 碎石物理性能指標(biāo)

表2 火山巖機(jī)制砂物理性能指標(biāo)

原材料水泥分別取天涯、潤(rùn)豐和海螺P·O42.5 各四個(gè)不同期水泥樣品，編號(hào)區(qū)分為ABCD，水泥物理性能指標(biāo)詳見表3。

表3 水泥物理性能指標(biāo)

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(guān)性能指標(biāo)滿足GB8076-2008《混凝土外加劑》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 混凝土試驗(yàn)

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

表4 混凝土試驗(yàn)配合比

試配原材砂石料均采用飽和面干狀態(tài)做試驗(yàn)，通過系列的配合比試驗(yàn)，得出不同水泥廠家混凝土的外加劑摻量、坍落度、擴(kuò)展度、1h 經(jīng)時(shí)坍損、容重、含氣量及28天混凝土抗壓強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，天涯水泥的混凝土和易性整體略差，潤(rùn)豐水泥和海螺水泥的混凝土整體和易性較好。相關(guān)數(shù)據(jù)詳見表5。

表5 不同批次水泥的混凝土試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從圖1 可以看出，收集的水泥中天涯、潤(rùn)豐和海螺水泥的外加劑摻量呈遞增關(guān)系。天涯水泥的比表面積在320～335m2/㎏之間，潤(rùn)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(shì)；天涯水泥的比表面積相對(duì)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(xiàn)為起漿性和包裹性會(huì)差一些。

圖1 不同廠家水泥的比表面積與擴(kuò)展度損失的關(guān)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(rùn)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(shù)據(jù)上可以看出，天涯水泥的外加劑穩(wěn)定性相對(duì)好一些，潤(rùn)豐和海螺水泥的外加劑摻量波動(dòng)比天涯要大，而且天涯水泥的外加劑摻量比潤(rùn)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(shì)。天涯水泥混凝土的含氣量最低，潤(rùn)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(rùn)豐和和海螺水泥時(shí)減水劑的引氣量可以適當(dāng)降低。

圖2 不同廠家水泥與外加劑摻量及含氣量的關(guān)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(duì)混凝土坍落度損失也有不同的影響。實(shí)驗(yàn)中天涯水泥混凝土的平均坍落度經(jīng)時(shí)損失最小，潤(rùn)豐水泥次之，海螺水泥坍落度損失最大，所以使用潤(rùn)豐和海螺水泥時(shí)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(kuò)展度損失的關(guān)系

從圖4 中可以看出，收集的三個(gè)廠家四個(gè)批次水泥，天涯水泥的平均強(qiáng)度47.8MPa，潤(rùn)豐水泥的平均強(qiáng)度51.6MPa，海螺水泥的平均強(qiáng)度51.0MPa，天涯水泥的水泥強(qiáng)度比海螺和潤(rùn)豐低一些，潤(rùn)豐水泥和海螺水泥的平均水泥強(qiáng)度相當(dāng)。在混凝土的平均強(qiáng)度上，潤(rùn)豐略高，天涯和海螺水泥的相當(dāng)，總體上強(qiáng)度相當(dāng)，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(bǔ)了其水泥強(qiáng)度偏低的不足。所以混凝土含氣量是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素，合理地控制混凝土含氣量，是保證工程質(zhì)量的重要指標(biāo)。

圖4 不同廠家水泥與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系

3 結(jié)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(jié)論：

⑴天涯水泥的混凝土外加劑摻量最低，潤(rùn)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(jīng)時(shí)保坍性最好，潤(rùn)豐水泥次之，海螺水泥的整體坍損最大。所以使用潤(rùn)豐和海螺水泥時(shí)，減水劑的保坍性能要適當(dāng)提高。

⑵天涯水泥的混凝土和易性較潤(rùn)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(rùn)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(rùn)豐和海螺水泥時(shí)，減水劑的引氣量可以適當(dāng)降低。

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