浅析水泥性能指标对水泥混凝土的影响

刘莉 高文博

摘要:随着高层混凝土建筑结构的建设越来越多，对混凝土的质量要求也越来越高，对混凝土质量的一个很重要的因素就是水泥的性能指标，本文就是力求从控制水泥的性能指标来提高混凝土的使用质量.

关键词：水泥；性能指标；水泥混凝土；影响

中图分类号： TQ172文献标识码： A

1、概述

随着我国经济的迅速发展，城市化人口不断增多，混凝土是目前世界上用途最广、用量最大的建筑材料，所以发展高层甚至超高层混凝土结构势在必行，这样可以给我们留下更多的生活空间。这就要求混凝土的质量必须达到国家的规范要求，提高混凝土的质量。而其中严重影响水泥混凝土质量的关键因素就是水泥的性能指标。本文就是主要介绍水泥性能指标对水泥混凝土的影响。

2、水泥的主要技术性能指标有如下几点：

(1)比重与容重：普通水泥比重为3：1，容重通常采用1300 公斤/立方米。

(2)细度：指水泥颗粒的粗细程度。颗粒越细，硬化得越快，早期强度也越高。

(3)凝结时间：水泥加水搅拌到开始凝结所需的时间称初凝时间。从加水搅拌到凝结完成所需的时间称终凝时间。硅酸盐水泥初凝时间不早于45分钟，终凝时间不迟于12小时。

(4)强度：水泥强度应符合国家标准。

(5)体积安定性：指水泥在硬化过程中体积变化的均匀性能。水泥中含杂质较多，会产生不匀变形。

(6)水化热：水泥与水作用会产生放热反应，在水泥硬化过程中，不断放出的热量称为水化热。

3、水泥的性能指标对混凝土强度的影响

3.1 、水泥矿物组成的影响

众所周知，硅酸盐水泥主要的组成矿物有C3S、C2S、C3A、C4AF四种，C3S凝结硬化快，水化时放热较高，但能给水泥提高较高的早期强度；C2S凝结硬化慢，水化热低，能保证水泥的后期强度；C4AF的各项指标都属中等；C3A凝结硬化速度最快，水化热是其他矿物水化热的数倍。因此C3A含量较大的早强水泥极容易因早期的温度收缩、自收缩和干燥收缩而开裂，耐蚀性也最差。

3.2水泥细度对混凝土的影响

在目前我国大多数水泥粉磨条件下，水泥磨得越细，其中的细颗粒越多。增加水泥的比表面积能提高水泥的水化速率，提高早期强度，但是粒径在1μm以下的颗粒不到一天就完全水化，几乎对后期强度没有任何贡献。倒是对早期的水化热、混凝土的自收缩和干燥收缩有贡献——水化快的水泥颗粒水化热释放得早；因水化快消耗混凝土内部的水分较快，引起混凝土的自干燥收缩。同时，粗颗粒的减少，减少了稳定体积的未水化颗粒，因而影响到混凝土的长期性能。随水泥比表面积的增加，与相同高效减水剂的适应性差，为减小流动度损失需要增加更多掺量的高效减水剂，不仅增加施工费用，而且可导致混凝土中水泥用量的增加，影响混凝土的耐久性。另外，水泥细度还会影响混凝土的抗冻性、抗裂性。

3.3水泥凝结时间对对混凝土影响

凝结时间反映了水泥的水化速度,决定了水化反应的快慢。理论上分析,凝结时间应该与新拌混凝土的工作性有明显相关性,它是混凝土凝结硬化过程的决定因素，对于凝结时间短的水泥，水化反应速度越快，坍落度损失越快，即坍落度经时损失越大，因而使混凝土的工作性降低。在混凝土施工过程中，初凝时间不宜过短，以便有足够的时间对混凝土进行搅拌、运输和浇筑；当施工完毕之后，则要求混凝土尽快硬化，产生强度，以利于下一步施工工作的进行，因此，水泥终凝时间又不宜过长

3.4水泥的强度对混凝土强度的影响

水泥的强度和水灰比是决定混凝土强度的最主要因素。水泥是混凝土中的胶结部分，其强度的大小直接影响混凝土的强度大小。在配合比相同的条件下，水泥的强度越高，混凝土的强度也越高。

3.5 水泥的体积安定性对混凝土的影响

3.5.1水泥浆硬化后体积变化的均匀性称为水泥体积安定性，即在水泥和水以后，逐渐水化硬化，水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂、不变形、不溃散的性质。一般来说，

除了膨胀水泥这一类水泥在凝结硬化过程中体积稍有膨胀外，大多数水泥在此过程中体积稍有收缩，但这些膨胀和收缩都是硬化之前完成的。

因此水泥石的体积变化均匀，即安定性良好。如果水泥中某些成分的化学反应不在硬化前完成而在硬化后发生，并伴随有体积变化，这时便会使已经硬化的水泥石内部产生有害的内应力。如果这种内应力大到足以使水泥石的强度明显降低，甚至开裂，导致水泥制品破坏，则造成水泥安定性不合格。

3.5.2安定性不合格的产生原因

造成水泥安定性不合格的主要原因是由于水泥熟料中的f-CaO（或者还有少量MgO、SO3）。水泥熟料中最主要的化学成分是CaO，它与SiO2生成硅酸钙，与Al2O3

和Fe2O3生成铝酸盐和铁铝酸盐。要生产出高品位的优质水泥，就需要有足量的碱性氧化物来满足酸性氧化物的需要。但在生产过程中，由于配料比例失当或煅烧温度低以及熟料冷却方式不当，其中一部分CaO就不能完全与酸性氧化物化合或是已形成的C3S发生分解，从而以f-CaO的形式存在于水泥熟料中。这种经高温烧成的晶体颗粒呈死烧状，遇水后水化速度极慢。在水泥水化、硬化的过程中，f-CaO在水泥具有一定的强度后才开始水化，并伴随一定的体积膨胀，从而导致混凝土内部产生巨大的膨胀应力，致使混凝土的强度急剧下降。当膨胀应力超过混凝土的强度极限时，就会引起混凝土的开裂和损坏。

3.5.3安定性不合格水泥的处理

规范规定：安定性不合格的水泥应视为废品，禁止用于工程上。对初检和复检其安定性严重不良的不合格水泥，应遵守这一规定；但对初检和复检其试饼开裂、弯曲不严重或采用雷氏法两个试件煮后增加距离超过规范要求不多时，可尝试将水泥搁置一个月甚至两个月后再进行安定性检验，合格后可用于工程上。原因是低温f-CaO的结构疏松，在水泥存放的过程中能够自动吸收空气中的水分进行消解，随着水泥搁置时间的延长，水泥中f-CaO含量不断减少。而高温f-CaO的密度大，

结构致密，且表面包裹着玻璃釉状物质，不易吸收空气中的水分进行水化。若搁置一段时间后，

安定性仍然不合格，应禁止使用。

3.5.4安定性不合格水泥对混凝土质量的影响与危害

主要是体积膨胀引起水泥石开裂，导致混凝土结构破坏。水泥的体积膨胀值与混凝土体积膨胀值是不同的，前者为净浆，后者为水泥、水和粗细骨料组成的集合体，而且用水量各不相同，水化情况也不尽相同，混凝土的孔隙远比净浆中的孔隙要高，所以水泥的体积变化不能全面地代表混凝土的体积变化。凡工程中使用了安定性不合格的水泥的，均造成了程度不同的质量问题。

3.6水泥需水量对混凝土流变性能的影响

水泥标准稠度需水量对混凝土的流变性能影响很大。有研究表明，对普通混凝土而言，水泥的标准稠度用水量每波动一个百分点，要达到同样的坍落度，每方混凝土就要增加6～8kg拌合水，这势必要降低混凝土的强度。我们接着可以推测，如果再要维持混凝土强度基本不变，每方混凝土就需相应增加水泥用量10kg以上,这对混凝土的成本就影响很大了；如果不增加用水量，那么混凝土的坍落度就要减少20mm以上，这直接影响建筑施工操作。标准稠度需水量大的水泥同外加剂特别是同萘系外加剂的适应性往往很差，主要表现在混凝土坍落度经时损失偏大；不同厂家的水泥，外加剂对它的初始塑化效果同标准稠度相关性不强。

4、小结

水泥混凝土中的活性成分，其强度大小直接影响着混凝土强度的高低。混凝土抗压强度与混凝土使用的水泥强度成正比，在配合比相同的情况下，所使用的水泥强度越高，制成的混凝土强度越高。水泥混凝土的影响取决于水泥的化学成分及细度。水泥强度主要来自于早期强度及后期强度，而且这些影响贯穿于混凝土中。用早期强度较高的水泥来制作混凝土，其强度增长较快，但在后期可能以较低的强度而告终。而无论通过改变成分、养护条件或者利用外加剂而比较缓慢地水化，都可使水泥产生较高的最终强度。

水泥细度对混凝土强度的影响也很大。随着细度增加，水化速率增大，就导致较高的强度增长率。但应避免细磨粉的含量。因为当颗粒很细时，间隙水可引起一些高W/C区域。

而水泥质量的波动对混凝土强度的影响，应引起注意。水泥厂生产的同一品种同一标号的水泥，不可避免地会在质量上有波动。水泥质量的波动，毫无疑问地在混凝土强度上反映出来。采用具有相同平均强度而离散系数小的水泥，可以降低混凝土的水泥用量。水泥质量波动大多是由于水泥细度和早期强度的差异引起的。而这些因素在早期的影响最大。随着时间的延长其影响就不再是最重要的了。即水泥质量波动引起的混凝土强度的标准离差，不随龄期而增大，但混凝土强度的离散系数却因强度随龄期的增大而减小。因此，水泥质量波动对混凝土早期强度影响大。

参考文献：

1.文娟 《水泥安定性对混凝土质量的影响与检测 》 民营科技2009年第一期

2. 包先诚,冯云,赵云中.对预拌混凝土使用水泥的思考[J].混凝土,2007(1)3.胡如进.水泥水化热对混凝土早期开裂的影响[J].水泥,2007(4)