淺談水泥細度對水泥性能及混凝土性能的影響

李文濤

（新疆水利水電勘測設計研究院勘測總隊，新疆昌吉 831100）

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淺談水泥細度對水泥性能及混凝土性能的影響

李文濤

（新疆水利水電勘測設計研究院勘測總隊，新疆昌吉 831100）

【摘 要】水泥作為混凝土的重要組成部分之一，對混凝土的質量有很大影響。水泥細度是反映水泥質量的重要指標，研究水泥細度對混凝土性能的影響具有重要意義。

【關鍵詞】水泥細度；比表面積；水泥強度；混凝土強度

水泥作為混凝土的主要組分之一，對水泥混凝土的質量有很大影響。它直接影響混凝土的性能及其使用范圍。水泥性能又與水泥細度密切相關，粒度的大小影響水泥的水化、水泥的標準稠度需水量、水泥的強度等指標，從而影響混凝土的流動性能、凝結硬化過程、強度和耐久性等。因此，研究水泥細度對混凝土性能的影響具有重要意義。

1　水泥細度對水泥主要技術指標的影響

1. 1細度（比表面積）

水泥細度是表示水泥被磨制研細的程度或水泥顆粒級配粗細程度的指標，是檢定水泥質量的主要及重要試驗項目之一。硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥細度以比表面積表示，國內目前多用勃氏透氣法來測定水泥的比表面積。礦渣硅酸鹽水泥（P. S）、火山灰質硅酸鹽水泥（P. P）、粉煤灰硅酸鹽水泥（P. F）和復合硅酸鹽水泥（P. C）的細度則以篩余表示，目前多用負壓篩法來測定水泥細度。

對于同樣礦物組成與化學組成的水泥，水泥的顆粒越細，由于接觸面積的增加，其與水分作用的水化反應速度也就越快，但是同時也因顆粒太細，在空氣中由于硬化收縮的增長而導致混凝土容易出現干縮裂縫的問題，而且水泥過細更容易受潮變質，給水泥的保存帶來一定困難。為了提高水泥的活性，改善水泥混凝土的性能，必須對水泥的細度加以控制，將其限定在合理范圍內。

1. 2標準稠度用水量水泥的需水量是指使水泥漿獲得一定的流動性所需的水量，一般稱為水泥的標準稠度，以占水泥用量總量的百分率表示。水泥的粉磨細度、所摻摻和料的性質和數量，以及熟料的礦物組成等都能影響需水量。水泥熟料的礦物成分不相同時，其標準稠度用水量就會有所差別，研磨得越充分越細的水泥，標準稠度用水量越大。硅酸鹽水泥的標準稠度用水量一般在23%～30%之間。

1. 3凝結時間

水泥的凝結時間分為初凝時間與終凝時間，水泥的凝結時間在施工中具有重要意義。初凝不宜過快，以便有足夠的時間在水泥初凝之前完成混凝土各工序的準備及施工操作；但終凝時間也不適宜過晚，以使混凝土在澆搗完畢后盡早完成凝結并開始硬化，具有一定的強度，以利于下一步施工的進行。水泥的粗細程度直接影響凝結時間的長短。

1. 4水泥強度

水泥強度是指水泥膠砂硬化一定齡期后，其膠結能力的大小。水泥強度主要由水泥顆粒及水化物之間相互連生、搭接、水化從而產生，可以抵抗外力。水泥顆粒的大小與水化速度和程度有直接聯系，不同粒徑的水泥水化速率和程度差異均比較大。在組成水泥成分的所有顆粒中，3～30μm的顆粒含量對水泥強度的增長起主導作用。水泥組成中小于3μm的顆粒過多時，雖然水化速度極快，混凝土早期強度比較高，但后期強度增長很微小，且因水泥比表面積較大，若水泥漿體要達到同樣的流動度，則需水量就要過多，使混凝土硬化后內部產生較多的孔隙，致使強度下降明顯。相反，如果水泥中有過于粗的顆粒存在時，反應只是發生在粗顆粒表面，這樣就減少并損失了熟料的活性，粗顆粒僅僅起填料作用。如此可見，水泥組成中大于30μm顆粒的含量越多，熟料的利用率就越低，水泥的性能就越差。因此，水泥顆粒級配的結構對水泥的水化硬化速度、需水量、和易性、放熱速度，特別是對強度有很大影響。

筆者在日常試驗過程中發現，對于水利工程中常用的42. 5普通硅酸鹽水泥，比表面積的大小對水泥性能尤其是對水泥的強度有較為明顯的影響，見表1。

表1　42. 5普通硅酸鹽水泥比表面積與水泥強度關系

由表1可以看出：隨著水泥比表面積的增大，標準稠度用水量也在增大，初凝、終凝凝結時間也呈增大趨勢。而水泥強度隨著水泥比表面積的增大早期強度（3d抗壓強度）呈增長趨勢，但后期強度（28d抗壓強度）則隨著水泥比表面積的增大呈下降趨勢。因此，應將其水泥細度限定在合理的范圍內，而并非水泥顆粒越細越好。

2　水泥細度對混凝土性能的影響

2. 1水泥細度與混凝土施工性能的關系

混凝土的施工性能主要由混凝土拌和物和易性決定。在混凝土水灰比不變時，水泥需水量增大，混凝土的坍落度會減小，混凝土的流動性也會變差，也就越不利于混凝土的施工操作。水泥顆粒組成越細，比表面積就越大，水泥顆粒與水接觸的面積也越大，從而需水量也會增大。因此水泥成分越細，就越會增加混凝土的用水量，從而影響混凝土的耐久性和強度。

2. 2水泥細度與混凝土力學性能的關系

混凝土硬化后的主要力學性能由強度表示，混凝土的抗凍性能、抗滲性能、耐磨性能、耐腐蝕性能等都與其密切相關，混凝土強度越高，其性能也越好。在其他條件不變的情況下，混凝土的強度主要由水泥的強度決定。而水泥細度又決定了抗壓強度和水化熱。通過相關試驗論證，筆者將表1中4種編號的水泥（42. 5普通硅酸鹽水泥）用于混凝土試驗中，試驗所用粗、細骨料質量指標滿足《水工混凝土施工規范》要求，詳見表2、表3。

表2　細骨料質量指標

表3　粗骨料質量指標

試驗成型7d、28d抗壓試塊，按規范要求在標準養護條件下養護，得出的試驗數據見表4。

由表4可以看出：在混凝土配合比等各項條件都一定的情況下，如果同一強度等級的水泥細度不同，所生產的混凝土達到的強度等級也不同。

表4　試　驗　數　據

2. 3 水泥細度與混凝土耐久性的關系

影響混凝土耐久性的一個關鍵因素是混凝土的密實度，其次是混凝土各材料的質量，最后是施工質量。混凝土密實性越好，水的滲透能力就越低，水和各種物質的運動也就大大減慢，物質交換變少，并且能保持其中比較穩定的化學環境，尤其是穩定的pH值，因此從根本上保證了耐久性。水泥研磨得越細，水泥的比表面積也就越大，需水量就越多，在水泥石結構中水分子所占的體積也就越大，從而導致內部結構空隙與孔隙增大，使混凝土硬化后內部結構不密實，混凝土耐久性降低。水泥組成顆粒越細，早期的水化就會越快，水化熱排放得越早，單位時間內的水化熱也就越高，而水化越快消耗混凝土內部的水分也就會越快，致使混凝土產生自干燥收縮，容易產生裂縫。此外，由于水泥粗顆粒含量少，減少了未進行水化的顆粒，從而影響混凝土的抗滲性能、抗凍性能、抗碳化能力、抗侵蝕性能等。

3　結 語

綜上所述，水泥細度對水泥及混凝土的性能有一定影響，這主要是由各細度水泥活性條件不同導致的。因此，為了更好地提高水泥在混凝土中的膠結能力，增加其早期強度，需要適量提高水泥細度。水泥細度要根據試驗以及工程經驗，把握在一個比較合理的范圍內，既要充分發揮水泥的強度又要保證混凝土的耐久性能。■

參考文獻

［1］ DL／T 5150—2001水工混凝土試驗規程［S］.北京：中國電力出版社，2001.

［2］ DL／T 5144—2001水工混凝土施工規范［S］.北京：中國電力出版社，2001.

［3］ GB 175—2007通用硅酸鹽水泥［S］.北京：中國標準出版社，2007.

On the influence of cement fineness on cement Performance and concrete Performance

LI Wentao
（Survey Vorps，Xinjiang Water Vonservancy and Hydropower Survey Design Institute，Vhangji 831100，Vhina）

Abstract：Cement acts as an important part of concrete，which has great influence on concrete quality. Cement fineness is an important index to reflect cement quality therefore，researching the influence of cement fineness on concrete performance has great significance.

Key Words：cement fineness；specific surface；cement strength；concrete strength

DOI：10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2016.02.005

中圖分類號：TV42＋1

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8241（2016）02-0015-03