铁路混凝土水泥比表面积严控原因分析

李珂

摘 要：水泥，作为建筑行业最重要的材料之一，与我们的生活息息相关。水泥的各项指标指标严格控制与否，关系到工程质量的好坏。在本文就铁路混凝土对水泥比表面积严控进行验证性试验研究，为工程试验人员提供更多的试验经验。

关键词：水泥比表面积;标准稠度用水量;坍落度;混凝土抗压强度

自从水泥研制出来后，水泥成了建筑行业乃至国民经济中的重要部分，水泥在我们的生活中被大量使用，比如房屋建筑、铁路、公路、水利、机场等都要用到水泥，水泥的各项检测指标很多，比如细度、比表面积、凝结时间、标准稠度用水量、安定性、抗压强度、胶砂流动度、游离氧化钙、氧化钙、碱含量等等。每项指标都很重要。结合笔者长期从事铁路工程试验管理工作经验，水泥比表面积与标准稠度用水量有着紧密的联系。标准稠度用水量实际上与混凝土拌制中的拌和用水量也有比较紧密的联系。本人所从事的铁路工程试验检测行业规范TB10424和TB/T3275要求水泥比表面积必须控制在300-350㎡/kg。为什么控制这么严，笔者就以试验来对这个问题进行研究探讨。

本次研究主要涉及到两个试验，第一个是水泥标准稠度用水量试验，第二个是混凝土拌制试验。为了保证试验结果的严谨性，尽量排除其他干扰，获得比较准确的数据，试验用水采用蒸馏水。

1 试验前准备

1.1 试验所用到的仪器设备

此次试验所涉及到的主要仪器设备有NJ-160B水泥净浆搅拌机、单卧轴砼搅拌机、砼坍落度测定仪等

1.2 试验所需的环境及人员要求

为保证试验结果准确，水泥标准稠度用水量和混凝土配制试验温度都控制在20±2℃，湿度控制在55±2%。选用水泥试验经验达9年的试验员进行试验。

1.3 试验原材料的选择

水泥选择质量稳定且能满足现场供应需求的天业集团普通硅酸盐水泥（P·O 42.5），选取4个不同比表面积分别为325㎡/kg、364㎡/kg、400㎡/kg，500㎡/kg;细骨料选用II区中砂，细度模数为2.9;粗骨料选用5-10mm、10-20mm两级配碎石;水采用蒸馏水。试验前，所有原材料烘干，排出水分干扰。

2 试验过程记录

2.1 试验一：水泥标准稠度用水量试验

2.1.1 在温度20±2℃，湿度55±2%的试验条件下，将4种不同比表面积的水泥各取500g用蒸馏水分别进行水泥标准稠度用水量试验。

2.1.2 经试验，比表面积分别为325㎡/kg、364㎡/kg、407㎡/kg，502㎡/kg的水泥对应用水量分别为137ml、141ml、149ml、157ml。因此，4种水泥的标准稠度用水量分别为27.4%、28.2%、29.8%、30.0%。

2.2 试验二：混凝土拌制试验

2.2.1 在温度20±2℃，湿度55±2%的试验条件下，将4种不同比表面积的水泥分别进行混凝土拌制试验。

2.2.2 设计配合比坍落度要求为80-120mm，适配强度为33.2MPa，砂率40%，5-10mm、10-20mm碎石比例为40%：60%。计算得出的水胶比为：0.59，配合比例为：水泥：砂：5-10mm碎石：10-20mm碎石：水=1：2.07：1.24：1.86：0.59。

2.2.3 将准备好的原材料按第2条确定的配合比进行混凝土配制试验，然后分别测得的混凝土坍落度，比表面积分别为325㎡/kg、358㎡/kg、407㎡/kg，502㎡/kg的水泥对应的混凝土坍落度分别为110mm、85mm、75mm、60mm。混凝土的和易性和流动性状态由好到差也与之相对应。

2.3 试验三：混凝土强度试验

为进一步探究，将4个不同坍落度的混凝土成型进行56d混凝土抗压强度试验。经试验，混凝土坍落度分别为110mm、85mm、75mm、60mm所对应的混凝土抗压强度平均值分别为43.7MPa、30.6MPa、26.4MPa、22.7MPa。

3 试验结果综合分析

3.1 从试验一的水泥标准稠度用水量试验最后试验结果不难看出，随着水泥比表面积的增大，要达到标准稠度用水量也随之增大。由于水泥比表面积是单位质量下水泥颗粒所具有的表面积，所以，水泥比表面积增大，水泥颗粒所具有的的表面积也在增大，达到标准稠度用水量也在增大。

3.2 从试验二的混凝土拌制试验可以看出，在同配合比、同用水量的情况下，随着水泥比表面积的增大，混凝土的坍落度在减小，和易性和流动性也在变差。坍落度为110mm的混凝土，它的坍落度满足设计80-120mm坍落度的要求，和易性和流动性都最好，坍落度富裕系数大，此坍落度对于现场施工非常有利。坍落度为85mm的混凝土坍落度虽然也符合设计80-120mm坍落度的要求，但混凝土和易性和流动性不好，且坍落度富余系数太小，不利于现场施工的进行。坍落度为70mm和60mm的混凝土，它们的坍落度已经不满足设计要求。由此可见，水泥比表面积大小与混凝土坍落度有着紧密联系。

3.3 而试验三虽不在笔者主要的研究范围之内，但也从侧面印证试验一和试验二的试验结果。从试验结果来看，随着水泥比表面积的增大，在拌和用水量相同的情况下，混凝土坍落度变小，而对应的56d混凝土强度也随之变化。坍落度为110mm的混凝土抗压强度最高，既满足设计强度要求又满足适配强度要求;坍落度为85mm的混凝土抗压强度满足设计强度要求，但不满足适配强度要求;坍落度为75mm的混凝土抗压强度不满足适配强度要求，且比设计强度高一点，抗压强度富裕系数不大，在施工过程中及其容易不合格，但不满足适配强度要求;坍落度为60mm的混凝土抗压强度完全不符合设计要求。

通过我们的试验，发现铁路行业标准将铁路工程施工过程中的水泥比表面积限制在300-350㎡/kg是有着更多的考量。首先是能耗，水泥比表面积越大，所消耗的资源更多以及能耗更多。其次是经济，混凝土生产本着经济节约的要求，水泥比表面积增大，在拌合用水量有限制的情况下，混凝土强度降低，而要提高强度，水泥用量必然增加，这就又增加了施工成本，不划算。再次是施工现场考量，比表面积在300-350㎡/kg之间，混凝土和易性以及流动性均能满足要求，混凝土强度也能得的最大限度的发挥，能最大限度的促进铁路工程施工。对于铁路混凝土的耐久性来说，也有着非常积极的作用。

有利也有弊因，铁路混凝土水泥比表面积严控对于水泥生产企业来说，要将水泥比表面积控制在300-350㎡/kg之間，压力比较大，涉及到的设备调试设置也比较繁多。总的来说铁路混凝土水泥比表面积严控是业利大于弊。在现如今铁路行业蓬勃发展的情况下，铁路混凝土一般设计使用寿命为100年且混凝土质量要求非常严格。所以，严控铁路混凝土水泥比表面积既是对工程质量负责的表现，也是对铁路运输安全的负责的表现

4 结语

随着我国经济的飞速发展，铁路建设所属的建筑行业的一直在发展壮大。在实际工程施工过程中，试验室管理人员会较多的接触到各类试验数据，将数据定量化作为参考，是笔者的主要工作。水泥在各行各业都广泛使用，与我们的生活息息相关。而且水泥是一门很深的学问，涉及到的知识面也非常广泛，非常值得深入研究。由于笔者知识面有限，只能从上述试验来探究铁路混凝土水泥比表面积为什么严控。因此，需要从其它方面对水泥比表面积进行分析，及时改进试验的不足制处，促进水泥试验研究的良好发展。

参考文献：

[1] 《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2018）

[2] 《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）

[3] 《铁路混凝土》（TB/T3275-2018）

[4] 《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）